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華為三星推出折疊屏手機 超快激光加工前景廣闊

2月24日晚,華為在巴塞羅那發布了首款5G折疊屏手機HUAWEI Mate X。華為消費者業務CEO余承東表示:“HUAWEI Mate X顛覆了手機固有形態,是一款整合了5G、可折疊屏、AI、未來交互等前沿黑科技的新物種,它將成為消費者開啟5G智慧生活的第一把超級鑰匙。”而早在21日晚,三星便率先發布了全球首款商用的折疊手機Galaxy Fold。兩款燃炸全場的折疊屏手機,或許將改變今后智能手機的“打開方式”。


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這兩款手機的售價可謂都貴出了新高度,Galaxy Fold售價為1980美元(約合1.32萬元人民幣),HUAWEI Mate X售價為2299歐元(約合1.75萬元人民幣)。在設計方面,Galaxy Fold采用了“向內折疊方式”,并采用了氣密鉸鏈結構,在折疊狀態下是一塊4.6英寸小屏,將手機展開后,整個內側變成了一塊7.3英寸的異形屏。而華為Mate X則采用“鷹翼式折疊”,展開后是一款厚度僅為5.4毫米的極薄8英寸平板,閉合時則成為握持舒適的6.6英寸雙屏手機。正面屏幕為6.6英寸,背面的屏幕則為6.38英寸。


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不論是哪種折疊方式,都將為今后的手機使用帶來不一樣的體驗,而柔性OLED屏也將由此進入發展快車道。

柔性OLED屏加工特點及要求
由于OLED是通過電流驅動有機薄膜本身來發光,與傳統的LCD顯示結構相比,響應速度快,厚度也更薄(小于1.5mm)。這對用來支撐整個OLED的基板(透明塑料、玻璃、金屬箔)提出了超薄化要求。此外,OLED封裝對環境要求極為嚴格,需要隔絕氧氣和水汽,這也對密封的精密度提出了更高要求。

要滿足如此高要求高精度的加工條件,當下激光技術是最好的選擇。超快激光可以將光能集中在皮秒至飛秒的時間間隔內,并將光聚焦到超細微空間區域,極高峰值功率和極短的激光脈沖確保了加工過程中不會對所涉及的空間范圍的周圍材料造成影響。非接觸式加工也可避免傳統機加方式切割容易發生崩邊、裂紋等問題,具有精度高、不產生微裂紋、破碎或碎片問題、邊緣抗破裂性高、邊緣保持了光學性能、無需沖洗、打磨、拋光等二次制造成本等優點,降低成本的同時大幅提高了工件良率及加工效率。


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圖源:京東方


飛秒激光加工的組織中沒有熔融區,沒有重鑄層,不產生微裂紋;不受光的衍射極限的限制,具有很高的空間分辨性;對材料沒有選擇和限制性,可以對任何材料進行精細加工、修復和處理;需要的脈沖能量閥值極低,一般只有毫焦耳量級,這決定了加工能量的低耗性;加工過程不產生導致結構損壞的沖擊波,不損壞臨界的結構組織。相比飛秒激光,皮秒激光不需要為了放大而展寬和壓縮脈沖,因此皮秒激光器的設計相對簡單,成本效益更高,性能更可靠,并且已足以勝任當前市面上高精度、無應力的微細加工。

超快激光加工產業現狀及前景預期
隨著幾年前OLED趨勢漸顯,與之相關且具有極大優勢的激光技術也找到了一個新的增長點,各大企業也紛紛開始進行布局。早在2015年,大族激光便開始在面板行業進行布局,其自主研發的國內首臺柔性OLED激光切割設備在2018年6月正式投產。華工激光、德龍激光、圣雄激光、泰德激光等企業也分別利用各自的技術優勢先后將相關產品推向市場。此外,超快激光器企業的布局速度也在加快。


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大族激光柔性OLED激光切割設備
圖源:大族激光顯視與半導體裝備事業部


據OFweek研究中心數據顯示,全球工業激光器收入從2012年的23.4億美元增加至2017年的46.8億美元,近三年的市場規模增長率分別為10.6%、24.2%和28.6%。其中超快脈沖激光器占比約為24%,預計2020年,全球超快脈沖激光器市場規模有望突破15億美元。但目前超快激光器市場基本被國外公司主導,如美國IPG、相干、光譜物理(MKS旗下)、德國通快、丹麥NKT光子等。他們占據全球近90%的市場份額,國內企業不論從技術積累還是市場份額都與之有較大差距。


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2012-2017年全球激光器市場規模及增長率(單位:億美元)
數據來源:OFweek行業研究中心


近年來,中國政府、科研機構及企業對超快激光非常重視,政策傾斜及企業加大投入攻克難點技術,正在追趕國際先進水平。清華大學、中科院物理所/光機所、華中科技大學等高校均在大力推進超快激光科研;以大族、華日、安揚、貝林等為代表的國內激光企業也在大力推進超快激光技術產業化,其中華日旗下的華銳激光已具備了飛秒激光器量產條件。《國內超快激光器產業分布概況》一文對國內主要超快激光器企業進行了介紹。
當前,皮秒激光器是超快激光加工的主流光源,飛秒激光器的市場還需1-2年的成長時間。皮秒、飛秒超快激光器國產化有望帶動100億元規模以上超快激光裝備產業應用市場,并將推動國內應用商的使用成本降低至少30%-40%,未來市場前景廣闊。

來源:OFweek激光網


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