徐凱

摘要：本文針對新興的異形偏光片產(chǎn)品邊緣處理技術(shù)進行討論，對比CNC機械磨邊與激光加工技術(shù)在偏光片產(chǎn)品后處理過程中技術(shù)差異點。對于激光裁切技術(shù)進行介紹并對相關(guān)問題點優(yōu)化策略進行深入，以求對激光加工技術(shù)在包括但不限于偏光片等膜材類產(chǎn)品邊緣處理過程中提供相關(guān)技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：全面屏技術(shù) 偏光片裁切 機械磨邊 激光加工 光學(xué)膜材

引言

隨著顯示技術(shù)發(fā)展日新月異，LCD/OLED顯示模式中異性全面屏技術(shù)快速發(fā)展，故對于模組二級物料偏光片產(chǎn)品加工提出新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)偏光片后段加工技術(shù)以沖切結(jié)合CNC機械磨邊為主，該加工方式具有加工方式簡單，產(chǎn)量高、技術(shù)成熟穩(wěn)定等特點，但異形（劉海、水滴、打孔等）全面屏產(chǎn)品出現(xiàn)，由于機械加工限制，無法滿足新型產(chǎn)品在圓弧、圓角及孔狀產(chǎn)品尺寸、細節(jié)控制，故需新的加工方式出現(xiàn);激光切割技術(shù)由于其具備加工形狀可編程控制，形狀及尺寸原則上無限制特點，對于異形全面屏產(chǎn)品加工可有效對應(yīng)。尤其對于雙開孔全面屏產(chǎn)品，因激光加工精度高、孔徑無限制特性，隨異形多孔全面屏技術(shù)要求升級，激光加工技術(shù)可作為偏光片邊緣處理技術(shù)首選。

1 偏光片產(chǎn)品邊緣處理技術(shù)

偏光片又稱偏振片，作為LCD模組產(chǎn)品中重要的光學(xué)器件，作為液晶顯示“光電開光”，由于其對于光線偏振吸收、透過特性，控制LCD光學(xué)模組光線透過與閉合，實現(xiàn)色彩顯示。此外偏光片產(chǎn)品為多層膜材堆疊結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中核心部件-偏光子對于水氧敏感，故需良好外層保護。典型偏光片產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如下圖-1，各層作用各不相同，物理、化學(xué)及光學(xué)性質(zhì)差異較大，故對其進行邊緣處理存在一定難度。

典型偏光片產(chǎn)品邊緣處理技術(shù)為刀模沖切結(jié)合CNC機械磨邊，其加工產(chǎn)品多為矩形產(chǎn)品，技術(shù)成熟、穩(wěn)定，加工產(chǎn)量高，工藝相對較為固化，技術(shù)波動較小，作為現(xiàn)行偏光片產(chǎn)品邊緣處理加工主流技術(shù)。但由于CNC磨邊夾具機械限制，故對可加工產(chǎn)品存在一定限制;由于磨邊刀具限制，對于異形屏（劉海、水滴、打孔）圓角細節(jié)無法滿足技術(shù)要求，且對于應(yīng)對屏幕打孔類產(chǎn)品，其孔定位、孔徑亦存在偏位、尺寸偏差等精確度不足缺陷。

激光切割應(yīng)用于偏光片產(chǎn)品邊緣處理，是由于異形全面屏技術(shù)不斷發(fā)展，技術(shù)細節(jié)和尺寸精確度要求不斷提高，涌現(xiàn)出的新的偏光片加工技術(shù)。激光加工具有能量高、切縫小、加工速度快，產(chǎn)品尺寸及形狀無限制等優(yōu)點，基本上可完全避免刀模沖切結(jié)合CNC機械磨邊加工技術(shù)缺陷，且具備與其他偏光片前序或后續(xù)加工技術(shù)集成特點，已成為偏光片從業(yè)者引進和深入研究技術(shù)，以下數(shù)據(jù)為CNC機械磨邊技術(shù)與激光加工技術(shù)對比，見圖-2，可知相比于CNC機械磨邊，激光加工技術(shù)在產(chǎn)品細節(jié)和尺寸精度控制方面全面領(lǐng)先。

2 激光切割技術(shù)特點

激光切割技術(shù)是激光技術(shù)中發(fā)展最廣最快的，它大大的改造創(chuàng)新了傳統(tǒng)的機械制造行業(yè)，提供了新的發(fā)展機遇和前景。由于激光切割技術(shù)使用成本少，加工效率好，并在加工生產(chǎn)中基本不會造成環(huán)境污染，所以在世界上很多國家都已經(jīng)把這項技術(shù)作為主要的加工生產(chǎn)方式和研究方向，比于傳統(tǒng)切割方式，激光切割主要有以下特點。

（1）切縫窄工作變形小

激光發(fā)生器發(fā)出的激光束聚焦成很小的光點，在焦點處達到很高的功率密度，此時光束輸入的熱量遠遠超過被材料反射、傳導(dǎo)或擴散部分，材料很快加熱至激化程度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成很窄的切縫。其切邊受熱影響很小，基本不發(fā)生工作變形。

（2）高能量且無接觸

激光束聚焦后形成具有極強能量的很小作用點，激光光能轉(zhuǎn)換成熱能并保持在極小的區(qū)域內(nèi)，可提供最窄的直邊割縫很小的鄰近切邊熱影響區(qū)和極小的局部變形。由于激光束對切割對象不施加任何力且無接觸，可使切割對象無機械變形，避免了鍘刀式裁刀的刀具磨損也不存在刀具更換。

（3）脈沖穿孔激光技術(shù)

脈沖穿孔——采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化，常用空氣或氮氣作為輔助氣體，以減少因放熱氧化使孔擴展，氣體壓力較切割時的氧氣壓力小。每個脈沖激光只產(chǎn)生小的微粒噴射，逐步深入，因此穿孔時間極短。一旦穿孔完成，立即將輔助氣體換成氧氣進行切割且穿孔直徑較小，為此所使用的激光器不但應(yīng)具有較高的輸出功率;更重要的是光束的時間和空間特性，此外脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時間的控制。

3 激光切割技術(shù)問題分析與優(yōu)化研究

激光加工技術(shù)采用瞬時高溫熔化或氣化待切割材料邊緣，因偏光片產(chǎn)品為多層膜結(jié)構(gòu)，各層材料對于激光敏感性存在差別，偏光片產(chǎn)品加工過程中，工藝與材料匹配性適配需依據(jù)產(chǎn)品具體情況進行優(yōu)化設(shè)計。

3.1邊緣毛刺

應(yīng)用于不同顯示模組偏光片產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計各異，所采用材料各不相同。由于不同種類材料，例如PET、COP、PMMA、TAC等，對于激光吸收強度特性各異，故對于不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)搭配，所采用激光切割強度需特征性調(diào)整。

激光加工實踐過程中，易出現(xiàn)由于激光頻率與材料吸收頻率不匹配，出現(xiàn)切割強度過低，導(dǎo)致偏光片產(chǎn)品邊緣出現(xiàn)毛刺、不平整等缺陷。根本原因是由于各層材料屬性差別，另所在層離激光發(fā)射源距離差異及透過上層激光強度衰減，故出現(xiàn)邊緣毛刺異常。

在不調(diào)整偏光片本體結(jié)構(gòu)前提下，解決方案如下：調(diào)整激光頻率;改變激光加工線路;改變偏光片面向?qū)?，即離型膜面或保護膜面朝向激光，同時結(jié)合材料經(jīng)激光加工邊緣表觀狀況綜合調(diào)整。

3.2熱影響區(qū)域

由于激光加工為瞬時高溫氣化材料，從而達到切割之目的。偏光片材料為多層膜材疊層結(jié)構(gòu)，外表面保護膜和離型膜一般為PET材質(zhì)，而核心器件偏光子PVA對于熱源影響極其敏感，相對于外層PET材質(zhì)離型膜/保護膜，偏光子極易受激光加工過程中熱源影響出現(xiàn)邊緣失效。為保證遠離激光源的離型膜/保護膜切割強度，故在激光加工過程中，偏光片本體因受熱影響出現(xiàn)邊緣失效情況不可避免。

為解決激光加工過程中偏光片產(chǎn)品邊緣失效，結(jié)合客戶端可接受的邊緣無效區(qū)域要求，典型解決方案如下：首先，在不調(diào)整偏光片本體材料前提下，通過調(diào)整激光加工脈寬（最大能量值）、最小能量值結(jié)合改變產(chǎn)品對于激光源朝向進行工藝優(yōu)化。

3.3 剝離強度

如圖-1偏光片產(chǎn)品架構(gòu)示意圖，偏光片產(chǎn)品中用于模組玻璃偏貼膠層叫做壓敏膠，屬熱/UV半固化膠種，激光加工瞬時高溫會對該壓敏膠與離型膜層界面出現(xiàn)高溫燒結(jié)，出現(xiàn)離型膜難撕現(xiàn)象，此種情況在客戶端施工時極易出現(xiàn)偏貼掉片，影響作業(yè)而導(dǎo)致質(zhì)量投訴。

典型解決方案如下：加工工藝設(shè)計中，一般將離型膜/壓敏膠界面置于遠離激光源面，使其受激光加工熱影響程度相對減輕以避免界面燒結(jié)現(xiàn)象;調(diào)整激光強度或改變激光加工路線也可作為調(diào)整方向。

3.4 激光強度衰減

激光源屬易耗產(chǎn)品，使用環(huán)境、激光強度、使用時間等因素影響會出現(xiàn)激光強度衰減情況。量產(chǎn)作業(yè)過程中，激光源或照射于偏光片產(chǎn)品表面的激光強度衰減，會出現(xiàn)切割不徹底，從而出現(xiàn)毛刺，收集掉片等異常。

激光強度衰減需從兩方面考量，一方面激光源衰減，另一方面，由于受使用環(huán)境綜合影響，偏光片表面接受到的激光強度衰減。建立激光源強度監(jiān)測、保養(yǎng)計劃，并針對激光源衰減對偏光片加工工藝進行相應(yīng)調(diào)整。

3.5 激光工藝整合

主流偏光片后段加工工藝包括卷料沖切、CNC機械磨邊、外觀檢驗、包裝出貨。激光加工出現(xiàn)將刀模沖切和CNC機械磨邊進行整合，簡化偏光片產(chǎn)品加工步驟;且由于激光設(shè)備靈活屬性，考慮產(chǎn)能優(yōu)化，可將前期進行片料裁切激光設(shè)備與卷對卷設(shè)備進行整合，同時結(jié)合自動化檢驗，形成激光加工卷料上料、激光裁切、自動化檢驗一體設(shè)備。此種整合偏光片裁切加工方式演變可參見圖-3，改變傳統(tǒng)刀模沖切無法與CNC機械磨邊整合現(xiàn)狀，同時簡化偏光片產(chǎn)品后段加工流程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品加工良率，將會是偏光片產(chǎn)品后段加工發(fā)展重要方向。

4結(jié)語

本文對偏光片產(chǎn)品后段裁切工藝進行系統(tǒng)討論，橫向比較傳統(tǒng)加工偏光片裁切工藝與激光加工工藝，并對激光加工工藝特點進行介紹。著重對激光切割技術(shù)在偏光片裁切中的問題進行與優(yōu)化策略方向進行較為深入討論，最后，對激光加工工藝與偏光片產(chǎn)品后段工藝整合優(yōu)化進行展望，為偏光片業(yè)者提供參考。

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