文/苏州英谷激光有限公司

随着显示技术的不断进步，OLED面板因其自发光、视角广、响应快、体积小、质量小、柔性化等优点，逐渐替代了传统显示面板，成为市场的主流。OLED面板可应用于智能手机、电视、显示器、可穿戴设备、照明、车载、商用大屏等领域。

OLED构成及特性

OLED，是一种由比较特殊的有机材料构成的有机电致发光器件，按照其结构的不同可以将其划分为四种类型：单层器件、双层器件、三层器件以及多层器件。OLED的基本结构是在铟锡氧化物（ITO）玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，并在发光层上方覆盖一层低功函数的金属电极，构成如图1所示的三明治结构。

图1：OLED的基本结构。

OLED器件基本上由基板（透明塑料、玻璃、金属箔）、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）、发光层（EML）等部分构成。

OLED的发光过程通常有以下五个基本阶段：

（1）电子和空穴的注入：在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能层注入。

（2）载流子传输：注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移。

（3）载流子复合：电子和空穴注入到发光层后，由于库伦力的作用束缚在一起形成电子空穴对，即激子。

（4）激子迁移：由于电子和空穴传输的不平衡，激子的主要形成区域通常不会覆盖整个发光层，因而会由于浓度梯度产生扩散迁移。

（5）激子辐射退激发出光子：激子辐射跃迁，发出光子，释放能量，产生可见光。

OLED显示屏分为柔性OLED和刚性OLED两种类型。对于刚性OLED可采用传统的刀轮切割，成本较低，但并不适用于当下流行的柔性OLED显示屏。与采用玻璃基板的刚性OLED不同，柔性OLED通常使用PI（聚酰亚胺）作为下基板，代替刚性OLED中的玻璃基板；使用薄膜封装（TFE）代替玻璃封装。它不仅灵活性强，而且可以减少一小部分现有玻璃的面积，重量更轻。

柔性OLED面板因突出的使用优势而广受青睐。然而柔性OLED显示屏由多层复杂且轻薄的材料组成，传统的切割方式容易导致热影响区大、裂纹多、边缘效果差等问题，无法保证质量和良品率，因此已不能满足加工需求。

如何对柔性OLED显示屏进行高速、窄切口宽度、低热影响区 (HAZ) 切割，是各大商家的面临的一大问题。

飞秒紫外切割的优势

超短脉冲激光器是柔性OLED切割的理想选择。相较于传统的机械加工，飞秒、皮秒激光器由于其脉冲宽度窄、峰值功率高，可轻松达到亿瓦级别。超短脉冲激光加工热影响区小，不易变形，崩边小，精度高，效率快。激光加工属于非接触式加工，不会对产品产生任何机械应力，不会影响产品本身的机械特性。

一般来说，脉冲宽度越窄，热影响区越小，产品的加工质量也会越好，所以采用飞秒激光器加工的效果会优于皮秒激光器。同时，柔性OLED由纯粹的有机材料（例如PI）组成，使用紫外波段的激光器可以更好地降低热影响区的大小。理论上，飞秒紫外激光器是目前OLED切割的最佳选择。

图2：脉冲激光切割示意图。

飞秒激光是指时域脉宽在飞秒（10-15秒）量级的激光，持续时间非常短，可短至只有几个飞秒；其次它具有非常高的瞬时功率，可达百万亿瓦。

飞秒紫外激光器在OLED切割领域具有以下优点：

（1）聚焦光斑小，能量密度高，切割效率高。大大减小了激光加工材料时的热扩散距离，降低激光对材料的热损伤；

（2）飞秒激光的超短脉冲可显著减少热影响区，避免有机材料因热损伤失效，激光单脉冲能量、峰值功率高，提升了激光加工材料的能力；

（3）OLED由多层不同材质的材料组成，对紫外的吸收率更高更均匀，限制了光线在材料内的穿透深度，配合小光斑尺寸（微米级），可实现微米级切割精度，并进一步减小热影响区域，且对于环境没有污染，更为环保；

（4）功率稳定，性能可靠，对OLED基材损伤小，减少漏液的情况，提高良品率，提升工作效率；

（5）加工精度更高，切割异形OLED屏幕效果好；

（6）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，具备多材料兼容性。

30W飞秒紫外激光切割实验

为了验证以上理论的正确性，英谷激光采用30W飞秒紫外激光器（GXF 343-30）对厚度~400μm的柔性OLED屏幕进行切割实验。切割效果如图3所示；表1中总结了切割实验中所出现的问题；表2对比了几种光源切割的热影响区情况。

图3：用30W飞秒紫外激光器GXF 343-30切割厚度~400μm的柔性OLED屏幕。

表1：实验中出现的问题与解决方案

表2：几种光源切割的热影响区对比

在多次扫描切割模式下，薄膜的有效速度达到150mm/s，切口干净利落，HAZ 的宽度仅为 5~10µm（在出射面甚至更低），这表明 GXF 343-30激光器非常适合用于切割具有挑战性的多层薄膜叠层。

通过以上的实验可以发现，30W紫外飞秒激光具备切割OLED的潜力，但需精细调控参数（能量、重复频率、扫描策略）以平衡效率与质量。建议结合材料特性进行DOE实验，逐层优化能量阈值。

英谷激光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，配合光纤-固体混合放大器，在实现高单脉冲能量和良好的功率稳定性的同时，体积也比同类产品更加紧凑；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，降低了压缩后脉冲里旁瓣与边模的能量占比；并将1030nm到343nm的倍频效率提高到了30%以上，同时也保证了近衍射绩效的光束质量。

图4：英谷激光30W飞秒紫外激光器。

OLED的市场前景

OLED是继CRT（阴极射线管-代显示技术），LCD（液晶显示器-第二代显示技术）之后的第三代显示技术。凭借其卓越的显示效果、轻薄的结构以及柔性显示的潜力，占据了市场的大壁江山。随着技术的不断成熟和成本的逐步降低，OLED面板在智能手机、电视、平板电脑、车载显示、可穿戴设备等多个领域的应用不断拓展，OLED市场规模在过去几年中增长显著。根据数据显示，2023年全球OLED面板出货量达到了2.05亿片，较去年同期增加了14%。全球OLED市场规模持续扩大，2023年全球OLED市场销售额达到了239.2亿美元。

为推动OLED面板技术发展，我国发布了一系列利好政策。例如工业和信息化部、财政部发布的《关于印发电子信息制造业2023—2024年稳增长行动方案的通知》，提出研究制定新一轮支持视听产业发展的接续政策，加快培育视听消费新增长点，促进车载视听、商用显示等新兴领域高质量发展。

与此同时，其技术和产业链也在不断完善中。中国作为全球最大的显示面板消费市场之一，OLED产业链的国产化进程正在加速推进，进而打破国外在上游材料和设备领域的垄断。

得益于消费者对高品质显示技术需求的不断增长，以及OLED技术在多个领域的广泛应用，预计未来OLED市场规模将继续扩大。另外，随着5G、AI等技术的融合应用，OLED还将迎来更多新的应用场景和市场机遇。

激光技术作为OLED切割必不可少的工具，起到了至关重要的作用。随着市场对OLED屏幕质量的要求越来越高，超快精密激光加工也越来越受到厂商的欢迎。飞秒激光作为目前工业领域可稳定获得并使用的最短的激光脉冲，在OLED切割领域发挥着重要作用。此外，由于紫外波段能更好的减小热影响区。飞秒紫外激光器已成为OLED切割的最优方案，未来，飞秒紫外技术的发展势必将引领着OLED技术的革新，为人类社会带来更多便利和变革。