LEDベースのディスプレイ製造

産業に関する主要専門知識

  • Infinite Field of View (IFOV)
  • 位置同期出力(PSO)
  • パワー補正マッピング
  • 柔軟なコントロールと熱安定性の高精度ガルバノ
図1: IFOV A3200コントローラ機能を利用したマルチスキャナーシステムは、複数の軸間で複雑で大規模でハイダイナミックなレーザー加工を
簡単に実行できます。

テクノロジーの概要

発光ダイオード(LED)ディスプレイ技術は、携帯電話、コンピュータ、薄型テレビに組み込まれたユビキタス液晶ディスプレイ(LCD)を置き換えていきます。 LEDには、LCDよりも多くの利点があります。 ユーザーの視点から見ると、LEDディスプレイは、コントラスト比、ピクセル解像度、輝度、リフレッシュレート、色範囲、視野角で大幅に向上しています。 さらに、LEDはLCDよりも電力効率が高く、よりシンプルで耐久性のある設計で構成されていてより広範囲の環境で動作することができます。 LEDについて最も興味深いのは、極薄型の形状因子とその "発光"特性です。 「発光」しているため、LCD技術のようなバックライトを必要とせず、超薄型の柔軟で透明なシートに埋め込んで、ほぼすべての表面をディスプレイに変える可能性があります。

LEDディスプレイは、多数の複雑な層で構成されたパネルです。 集積回路業界と同様に、初期の製造のほとんどは、蒸着と化学コーティングプロセスで構成されています。このプロセスでは、パネルはロボットとコンベアによって1つサブシステムステップから次のサブステップに移動します。 パネル層が完全に組み立てられると、個々の部品ディスプレイを切り出す困難なプロセスが始まります。 このプロセスは、図1に示すように、サーボステージの支援を受けてガルバノメータレーザースキャナーで行われます。 ディスプレイ内のポリマー層と有機層との複雑な組み立ては、レーザーパラメータと一般的なプロセス制御にとって切断部分の生産品質が非常に難しくなります。 同時に、この業界では製造能力には極端なプレッシャーがあるため、高いスループットが求められます。 LED技術は、今後数年間で携帯電話やテレビ市場でLCD技術を完全に追い越すとみられています。

小型フレキシブルLEDディスプレイの製造は困難な作業です。 ディスプレイのさまざまな層に高品質な切断をするために必要な材料/レーザーの相互作用は、多くの要因に左右されます。 また、複雑なモーションパスと追跡誤差の要件は、これまでのディスプレイ製造プロセスよりも厳しくなっています。 これに加えて、大きな需要、タイトなタイムライン、新技術や生産プロセスに伴う予想外の問題というストレスと戦う課題があります。

AerotechのAGV-HPは、高精度の指針と完全なモーションシステム統合のコンセプトを持つ新世代のガルバノレーザースキャナーです。 非常に高速なAGVは、市場で最も正確なスキャナーであり、24時間365日の生産環境で一日中正確さを維持できる十分な安定性を備えています。 また、最先端のレーザー制御機能を備え、他のモーション軸とシームレスに連携して、多くの設計上の制約を排除してより多目的に使用される数々のシステムを作り出します。

Nmark AGV-HPO

課題: 不規則なディスプレイの形状因子

LEDディスプレイ技術によって、不規則なディスプレイの形状因子と形状の生成が可能になります。 LEDなら、携帯電話のディスプレイに曲面ができあがって「曲げられます」。 曲がるディスプレイに大型スクリーンとで、タブレットの人気が高まっており、自動車産業など他の市場でのLEDディスプレイがさかんに使用されているため、ガルバノの単一の視野内でLEDディスプレイの製造は困難を極めています。 層状材料の切断は小さなスポットサイズを必要とするため、視野は完成したディスプレイ部品よりもサイズが小さくなります。 これでは、ディスプレイの全部品を高スループットで処理するのはほぼ不可能です。

Aerotechソリューション: Infinite Field of View (IFOV)

AerotechのInfinite Field of View(IFOV)なら、フィールドサイズとスポットサイズ間の接続をなくすことができます。 IFOVを使用すると、機械設計者は所望のスポットサイズを達成し、複合材料の高品質カットを確実にするのに必要なレンズを選択できます。 処理領域は、スキャナーとサーボステージの連動でIFOVを使用するためのスキャナー搭載ステージを追加すれば、必要に応じて拡張できます。 これによって、同一マシン上で大きなコンポーネントディスプレイと小型モバイルディスプレイを作成することができます。 ガルバノとサーボモーションをシームレスに組み合わせることによって、IFOVを備えたシステムは、超大型、不規則、複雑な形状を高スループットと高品質で切断することができます。 詳細については、Infinite Field of View (IFOV)のパンフレットをご覧ください。

課題: レーザーエネルギー/パワーとモーションの両方を厳密に制御

LEDディスプレイ材料のさまざまな層を切断する際、レーザーパラメータの制御が非常に難しくなります。 高品質の切断と高い歩留まりを得るために、レーザーによって部品に送られるエネルギーとパワーの量をモーションと連動して細かく制御する必要があります。 従来のガルバノ/サーボ複合システムでは独立して動作するため、これが困難です。 モーションでレーザーを同期制御することができないと、部品の不良、歩留まりの低下、最適以下のプロセスになります。

Aerotechソリューション: 位置同期出力(PSO)とアナログベクトル追跡

Position Synchronized Output (PSO) gives the motion programmer the ability to trigger laser energy as a function of the real-time tool position, rather than through fixed temporal frequencies. This allows the user to select the desired energy density across the cut path and maintain that setting through modulating delivered energy in the spatial domain. Now the motion equipment can ensure quality cuts even through the changes in velocity and acceleration required to maintain the high level of tracking accuracy required during complex cuts. Additionally, the Analog Vector Tracking feature allows the user to modulate pulse energy or laser power as a function of the true tool-on-part velocity, even in combined IFOV-based motion systems – slow in sharp corners to maintain dynamic accuracy without the concern of pulses bunching up and giving poor cutting quality in those areas. See Position Synchronized Output (PSO) – Coordinate Part Position with Process Control for more details.

課題: f-θレンズの歪み

ここでも、LEDディスプレイ材料のさまざまな層を切断する際、レーザーパラメータの制御が非常に難しくなります。 最終コンポーネントの高品質の切断と高い歩留まりを得るために、レーザーによって部品に送られるエネルギーとパワーの量は、モーションが制御されるのと同時に微細に制御する必要があります。 レーザースポットが移動するときのfθレンズによる歪みによって部品品質にかなりの悪影響が与えられます。 しかし、歪みの大きいエリアを避けるためにスキャナーの視野を制限すればスループットが低下します。

Aerotechソリューション: パワー補正マッピング

パワー補正マッピングは、スキャナー視野内の位置に相対するアナログ出力を介してレーザーのパワー出力をスケールする機能をユーザーに提供する統合コントローラ機能です。 fθレンズによるスポットサイズの歪みの影響は、レーザースポットの直径変化を考慮してレーザーのパワー出力を変化させれば大幅に無効にすることができます。 このパワー補正マッピングを使用すると、ガルバノの視野内の場所に関係なく、基板に対してエネルギー密度が非常に均等に分散されます。 その結果、歩留まりが向上し、全体的なシステム効率も向上します。

課題: 急速に変化する市場

LEDディスプレイ市場が成長して変化するにつれて、ディスプレイが使用されるさまざまな市場を支えるために異なる製造技術が必要とされるでしょう。 必然的に、製造業者は、次の未知の課題に耐えることができる製品と企業に確実に投資することが望まれます。

Aerotechソリューション: 柔軟なコントロールと熱安定性の高精度ガルバノ

AGVガルバノとA3200のマシンコントローラは、オープンデータアーキテクチャと高精度動作を実行する動的能力の両方を最適に組み合わせいます。 A3200は、レーザー照射などの活動と連携したスキャナーの実際の位置をはじめとした、何百もの異なるシステムデータ項目を監視およびキャプチャする機能をユーザーに提供します。 Aerotechの最先端コントローラと軌道ジェネレータによって、AGVは市場で最も正確かつ動的能力のあるガルバノになります。

ディスプレイの機能が小さく複雑になるほど正確で安定したガルバノが必要です。 AGVは、ドリフトが10μrad/°C未満の市場で最も熱安定性の高いガルバノであり、全視野にわたって1桁のミクロンの精度を達成することができます。 最も重要なのは、こうした主張を裏付けるデータが付属していることです。 また、環境が変化しても安定性を確保するために水冷システムが用意されており、世界中で何百ものシステムにおいて実績を積んだ技術です。

課題: 技術的および時間的制約

変化の激しいディスプレイ市場では出荷期限が切迫しています。 アジャイルで製造プロセスを熟知しているモーションコンポーネントサプライヤーを選択することが重要です。 生産量が増加する中で、技術的な課題や障害は必ず発生します。 御社のモーションパートナーが解決できなかった予期せぬ技術的な問題のために、生産スケジュールに遅れが出れば将来の収入が痛手を受けます。

Aerotechソリューション: 成功の歴史

Aerotechの世界クラスのサポートは、こうした生産上の課題を解決するのに重要です。 弊社は世界中のあらゆる地域にオフィスを構え、サービスの問題はユーザーのタイムゾーンで処理できます。 また、LED製造プロセスを可能な限り迅速に完成させるために、当社の応用エンジニアリング&応用技術グループを通じて、高度なモーションプログラミングのサポートを提供しています。 Aerotechは、モーションコントロールと精密機器設計の世界的リーダーです。 そのスタッフは、目に見える課題であれ見えない問題であれ、あらゆる課題を乗り越えるために活用できる経験とスキルを持っています。 弊社をサプライヤーとして選択すると、生産開始時のリスクを軽減し、生産時間を最小限に抑えることができます。