自蘋(píng)果發(fā)布全面屏產(chǎn)品以來(lái)，其他各家廠商全面跟進(jìn)，全面屏技術(shù)正式進(jìn)入量產(chǎn)階段。隨著用戶(hù)體驗(yàn)的提升，異形全面屏是大勢(shì)所趨，能大幅提高屏占比，視覺(jué)效果更好，操作更方便，同時(shí)，全面屏的設(shè)計(jì)也對(duì)加工技術(shù)提出了更高要求，見(jiàn)圖1。

圖1 常規(guī)劉海屏和異形水滴屏對(duì)比：a劉海屏圖形結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；b水滴屏圖形曲線復(fù)雜，刀輪無(wú)法切割

激光切割全面屏優(yōu)勢(shì)

LCD屏幕的結(jié)構(gòu)模式（圖2）就決定了它是雙片疊加，雙片玻璃的超薄特性決定了它的脆性，切割的時(shí)候容易產(chǎn)生崩邊，而崩邊則影響玻璃的強(qiáng)度，因此考察切割方式造成的崩邊量非常重要。

圖2 LCD結(jié)構(gòu)：雙層玻璃，中間夾層為液晶，單層玻璃厚度僅0.15 mm-0.18 mm，常規(guī)刀輪接觸式切割極易破碎

針對(duì)異形切割，目前的主流技術(shù)有刀輪切割、CNC研磨及激光切割。目前手機(jī)全面屏異形切割主要涉及C-Cut、R-Cut、U-Cut位置切割（如圖3）。其中C接近直線，R帶有一定弧度，U角弧度線條最復(fù)雜，在最新的水滴屏上體現(xiàn)的尤為明顯。

圖3 手機(jī)全面屏切割示意圖

超快激光切割在屏幕異形切割優(yōu)勢(shì)

通過(guò)上述三種方式的對(duì)比，激光技術(shù)切割全面屏顯示出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，將成為以后的主流切割方式。

激光切割全面屏基本技術(shù)路線

激光切割全面屏是利用激光在材料內(nèi)的自聚焦現(xiàn)象進(jìn)行切割。當(dāng)超高峰值功率的激光被聚焦在透明材料內(nèi)部時(shí)，材料內(nèi)部由光傳播造成的非線性極化改變了光的傳播特性，將激光進(jìn)行波前聚焦，這種現(xiàn)象稱(chēng)為自聚焦現(xiàn)象。自聚焦形成的超強(qiáng)光束在玻璃內(nèi)部形成直徑為1 μm左右的絲線，高峰值能量將絲線貫穿處玻璃直接氣化，形成孔洞，再施加外力，可輕松高效裂開(kāi)。

圖4 超快激光切割LCD方案原理示意：（a）貝塞爾光束，（b）貝塞爾光束貫穿玻璃

由圖4可以看出，貝塞爾切割為貫穿式切割，不會(huì)在玻璃內(nèi)部形成爆裂，因此對(duì)玻璃強(qiáng)度損傷極小。

圖5 超快激光切割LCD方案實(shí)例

由圖5可以看出，超快激光加貝塞爾切割方案，可在無(wú)機(jī)械接觸下將玻璃完全切透，保證斷面平整、無(wú)崩邊、無(wú)內(nèi)爆、品質(zhì)極佳。

飛秒激光相比皮秒激光加工工藝對(duì)比

雖然激光切割方案作為主流方案，占據(jù)了很大優(yōu)勢(shì)，但目前采用較多的仍然是激光+CNC復(fù)合的方式。由于使用的皮秒激光器，脈寬為10 ps左右，仍存在一定熱影響，激光切割后，產(chǎn)生的熱量會(huì)在切割線邊緣產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，使玻璃的強(qiáng)度降低，這就需要切割后輔以CNC研磨，沿切割玻璃的邊緣研磨一圈，將細(xì)小微裂紋磨掉，從而提升玻璃強(qiáng)度，提高屏幕抗沖力和彎曲能力。

但隨著超快激光技術(shù)的發(fā)展，激光脈寬進(jìn)一步縮短，更窄脈寬意味著更高峰值和更低熱影響，得益于更高峰值，使用更小的能量就可將玻璃切開(kāi)，從而對(duì)玻璃的損傷更小。

以武漢安揚(yáng)激光研發(fā)的全光纖超短脈沖激光器Femto-YL系列為例，其最窄脈寬可達(dá)300 fs，可調(diào)范圍300 fs-10 ps。通過(guò)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)驗(yàn)證，在10 ps以下進(jìn)行脈寬調(diào)節(jié)時(shí)，切割全面屏各方面效果有顯著提升。

FemtoYL-20系列激光器測(cè)試結(jié)果，當(dāng)脈寬調(diào)到合適區(qū)間，切割全面屏所需要的最低脈沖能量<15 μJ，遠(yuǎn)低于10 ps激光所需要的20 μJ，熱影響可降低30%（120 μm→80 μm），玻璃損傷降低，強(qiáng)度可提高30%（15 N→20 N），基本接近玻璃原始強(qiáng)度值，可實(shí)現(xiàn)全激光無(wú)需研磨。目前此方案已驗(yàn)證成功，并在國(guó)內(nèi)一大面板公司成功實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，大幅提高了終端客戶(hù)的產(chǎn)能，降低成本。

以安揚(yáng)激光Femto-YL系列產(chǎn)品為例，比較飛秒激光與皮秒激光的加工優(yōu)勢(shì)

結(jié)論

飛秒激光微加工技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代微制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在微電子、微光學(xué)、微機(jī)電系統(tǒng)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均已展露出重要的應(yīng)用前景，并體現(xiàn)出無(wú)可取代的優(yōu)勢(shì)。

本文由武漢安揚(yáng)激光技術(shù)有限責(zé)任公司供稿