为什么说飞秒紫外激光是OLED切割工艺的理想之选

    在显示技术持续迭代的进程中，有机发光二极管（OLED）凭借其自发光、广视角、快速响应、轻薄便携以及可柔性显示等显著优势，逐渐取代传统显示面板，成为当下显示领域的主流技术。OLED广泛应用于智能手机、电视、显示器、可穿戴设备、照明、车载显示以及商用大屏等多个领域，深度融入人们的日常生活。

    OLED由特殊有机材料构成，根据结构差异，可分为单层、双层、三层及多层器件。其基本结构为在铟锡氧化物（ITO）玻璃基板上，制作一层厚度约几十纳米的有机发光材料作为发光层，并在发光层上方覆盖低功函数金属电极，形成典型的三明治结构。OLED器件主要由基板（包括透明塑料、玻璃、金属箔等）、阴极（透明）、阳极、空穴注入层（HIL）、电子注入层（EIL）、空穴传输层（HTL）、电子传输层（ETL）、电子阻挡层（EBL）、空穴阻挡层（HBL）以及发光层（EML）等部分组成。其发光过程涵盖电子和空穴注入、载流子传输、复合、激子迁移以及激子辐射退激发光五个基本阶段。

    OLED显示屏可分为柔性OLED和刚性OLED。刚性OLED可采用成本较低的传统刀轮切割方式，但对于以聚酰亚胺（PI）为下基板、薄膜封装（TFE）代替玻璃封装的柔性OLED而言，传统切割方式并不适用。柔性OLED虽凭借其突出优势备受市场青睐，但其由多层复杂且轻薄的材料构成，传统切割手段易引发热影响区过大、裂纹增多、边缘质量差等问题，难以保障产品质量与良品率，无法满足日益增长的加工需求。如何实现对柔性OLED显示屏的高速、窄切口宽度、低热影响区（HAZ）切割，成为行业亟待解决的关键问题。

    超短脉冲激光器是柔性OLED切割的理想之选。相较于传统机械加工方式，飞秒、皮秒激光器具有脉冲宽度窄、峰值功率高的特点，峰值功率可达亿瓦级别。超短脉冲激光加工具有热影响区小、不易变形、崩边小、精度高、效率快等显著优势，且属于非接触式加工，不会对产品施加机械应力，不影响产品的机械性能。通常情况下，脉冲宽度越窄，热影响区越小，加工质量越高，因此飞秒激光器的加工效果优于皮秒激光器。鉴于柔性OLED由有机材料（如PI）构成，使用紫外波段激光器可进一步减小热影响区，飞秒紫外激光器成为目前OLED切割的最优选择。

    飞秒激光是指时域脉宽处于飞秒（10⁻¹⁵秒）量级的激光，持续时间极短，可短至几个飞秒，同时具有高达百万亿瓦的瞬时功率。飞秒紫外激光器在OLED切割领域具备诸多优势：其一，聚焦光斑小、能量密度高，可有效缩短激光加工材料时的热扩散距离，降低热损伤；其二，超短脉冲能显著减小热影响区，避免有机材料因热损伤失效，且单脉冲能量和峰值功率高，提升了材料加工能力；其三，OLED对紫外光的吸收率更高且更均匀，结合微米级的小光斑尺寸，可实现微米级切割精度，进一步缩小热影响区域，且加工过程无污染，符合环保要求；其四，功率稳定、性能可靠，对OLED基材损伤小，可减少漏液现象，提高良品率和工作效率；其五，加工精度高，在切割异形OLED屏幕时表现出色；其六，具备良好的多材料兼容性，适用于玻璃基板、ITO电极、有机层等多层异质结构的精准切割。

    为验证飞秒紫外激光器在OLED切割中的性能，苏州英谷激光有限公司采用30W飞秒紫外激光器（GXF343-30）对厚度约400μm的柔性OLED屏幕进行切割实验。实验结果显示，在多次扫描切割模式下，薄膜有效切割速度达150mm/s，切口整齐，热影响区宽度仅为5-10µm（出射面热影响区更窄），表明GXF343-30激光器适用于多层薄膜叠层的切割。实验过程中虽出现边缘碳化/变色、底层未切透、材料飞溅等问题，但通过降低脉冲能量、校准焦点至材料中下层并增加扫描次数、添加保护膜（如PDMS、PET）等措施得以解决。实验表明，30W紫外飞秒激光虽具备切割OLED的潜力，但需根据材料特性精细调控能量、重复频率、扫描策略等参数，以平衡加工效率与质量，建议结合材料特性开展实验设计（DOE），逐层优化能量阈值。

    英谷激光的30W飞秒紫外激光器采用基于SESAM被动锁模的全光纤结构种子源，搭配光纤-固体混合放大器，在实现高单脉冲能量和稳定功率输出的同时，体积更为紧凑。通过合理的结构设计，有效抑制了放大过程中的非线性效应，降低了压缩后脉冲旁瓣与边模的能量占比，将1030nm至343nm的倍频效率提升至30%以上，并保证了接近衍射极限的光束质量。

    OLED作为继阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）之后的第三代显示技术，凭借其出色的显示效果、轻薄结构和柔性显示潜力，在市场中占据重要地位。随着技术的成熟和成本的降低，OLED在多个领域的应用不断拓展。2023年，全球OLED面板出货量达2.05亿片，同比增长14%，市场销售额达239.2亿美元。我国积极推动OLED面板技术发展，出台了一系列支持政策，如工业和信息化部、财政部发布的相关通知，旨在促进车载视听、商用显示等新兴领域的高质量发展。同时，中国作为全球重要的显示面板消费市场，OLED产业链国产化进程加速，逐步打破国外在上游材料和设备领域的垄断。随着5G、人工智能（AI）等技术的融合应用，OLED将迎来更多新的应用场景和市场机遇。

    激光加工技术在OLED切割中发挥着不可或缺的作用。随着市场对OLED屏幕质量要求的不断提高，超快精密激光加工技术受到越来越多厂商的关注。飞秒紫外激光器作为目前OLED切割的最优方案，其技术发展将推动OLED技术的创新升级，为显示行业带来新的变革，为社会发展创造更多价值。