隨著全面屏技術在各大手機廠商旗艦機上的廣泛應用，對于全面屏切角以及異形屏的切割需求也在快速增長。激光切割是非接觸加工，無機械應力破壞，且效率較高，在全面屏切割方面有著巨大的優(yōu)勢。本文將探討利用超快激光對全面屏進行切角的技術。
1 應用背景
全面屏有著優(yōu)異的顯示視覺效果，隨著蘋果、三星、華為、小米等各大手機廠商相繼推出自己的全面屏產品，全面屏已然成為行業(yè)的趨勢。
全面屏通常是指屏占比大于80%的手機屏幕，是窄邊框達到極致的必然結果。傳統(tǒng)的手機屏幕長寬比為16:9，呈長方形，四角均是直角。由于要在機身上放置前置攝像頭、距離傳感器、聽筒等元件，所以屏幕和上下機身邊緣均有一定距離。之前的窄邊框一直在盡力縮窄左右邊框，而避免縮窄上下邊框。縮窄上下邊框需要對整個手機的正面部件全部重新設計，難度很大。并且隨著全面屏手機顯示區(qū)域面積的擴大，顯示區(qū)域的直角與手機邊緣的圓角距離也隨之拉近，近距離很容易造成破損（圖1）。因此為減少碎屏的可能和預留元件空間，將屏幕加工成非直角的異形切割變得十分必要。
圖1：全面屏采用直角容易破損
屏幕切角是根據不同需要對屏幕進行R角切角、C角切角、L角切角、U型開槽等。其目的主要有兩方面：一方面要在屏幕四角做C角或者R角切角，同時通過加緩沖泡棉等進行邊緣補強，以防止碎屏；另外一方面是需要在屏幕上方做U型開槽，為前置攝像頭、距離傳感器、聽筒等元件預留空間。
2 超快激光切角技術
針對全面屏切割目前主流技術有刀輪切割、CNC研磨及激光切割。其中激光切割具有切割尺寸精度高、切縫不變形、切口無毛刺、切割無錐度、切割速度快、切割良率高且能實現任意圖形切割的優(yōu)點，相對于刀輪切割、CNC研磨有明顯的優(yōu)勢。目前手機全面屏異形切割主要涉及L角、C角、R角、U型槽切割（如圖2）。
圖2：全面屏各種切角示意圖
激光切割利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加熱至汽化溫度，蒸發(fā)形成孔洞，隨著光束相對被加工材料的移動，形成切縫。
超快激光是指激光脈沖時間寬度在飛秒或皮秒量級的激光，依靠自身極高的峰值功率，瞬間氣化材料。相比納秒激光或連續(xù)激光，熱效應微乎其微，加工邊緣整齊，非常適用于屏幕的切角。
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(a) 內蝕切割
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(b) 隱形絲切
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圖3：內蝕切割和隱形絲切示意圖
從切割方案角度來看，激光切割分為內蝕切割和隱形絲切（圖3）。內蝕切割利用超短脈沖激光的非線性吸收效應來實現加工，即玻璃中的價帶電子吸收多個光子能量，導致玻璃的價鍵斷裂，宏觀表現為將玻璃材料“打”成微米量級的粉末，粉末因重力的作用脫離玻璃本體，無需裂片裝置，可加工任意形狀，但熱影響區(qū)較大；隱形絲切通過特殊的光學裝置，將激光束壓縮到直徑小、長度大的絲狀光束，玻璃吸收激光能量，形成改質層，因為分子間的作用力，還不能直接分離，需要借助外力進行裂片。隱形絲切能切割直線和部分曲線，熱影響區(qū)小，加工效率高。
3 超快激光全面屏切角設備
針對全面屏激光切角市場，德龍激光相繼推出了AGC10、AGC20、AGC30等設備，配有自動影像定位系統(tǒng)、自動化軸、AOI等，為產品的自動高速切割加工和高品質穩(wěn)定運行提供保障。
圖4：德龍激光AGC30全面屏切角設備
設備使用貝林激光的Amber皮秒紅外激光器（圖5）。Amber激光器采用皮秒光纖激光器種子源配合自由空間固體放大器實現高峰值功率皮秒激光輸出。采用光纖種子源使得Amber激光器相比傳統(tǒng)的固體皮秒激光器具有性能更加穩(wěn)定，體積緊湊，輸出參數靈活等優(yōu)點，采用固體放大器保證高峰值功率激光輸出，確保了激光器運行穩(wěn)定。種子激光經過高增益多程放大器進行放大，實現1MHz頻率下大于25W高功率皮秒激光輸出，輸出脈沖寬度<15ps，光束質量M2<1.3。
圖5：貝林激光Amber皮秒紅外激光器
AGC系列全面屏切角設備采用隱形絲切方案，具有切割邊緣崩邊小、精度高、無裂紋等優(yōu)點，結構緊湊，布局合理，設備運動機構機能穩(wěn)定，響應快速，使用界面友好，維護便利。設備可支持3.97-8.4英寸屏幕的C角、R角、U型槽等切角類型的加工，采用機械頂針或超聲波進行裂片。加工邊緣崩缺小于10μm，凸緣小于20μm，整體熱影響區(qū)小于80μm，切割邊緣和斷面平滑，典型加工效果如圖6所示。
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圖6：設備的加工效果
4 總結
隨著用戶對手機視覺體驗及外觀要求的提高，手機上游制造商技術的不斷升級，全面屏的應用也越來越多。目前，各主要手機廠商的旗艦機已經全面使用全面屏，隨著技術的成熟和成本的下降，全面屏技術將進一步推廣到中端甚至低端產品，這將帶來大量增量的異形切割需求，對于全面屏切角設備的需求也將全面爆發(fā)。
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