经由温度控制器706受温度控制以实现最佳变换效率。
[0029]光束整形光学器件708被耦合到频率变换器704以接收经频率变换的光脉冲并且对该光脉冲进行整形。该光脉冲通常被提供为具有圆形形状以及最低阶的高斯强度分布，尽管其他光束特征是可能的。利用光束整形光学器件708来将圆形形状或其他输入形状变换为矩形或方形形状。此外，使用光束整形领域中已知的一种或多种方式来将在该光脉冲的两个横向轴上的空间强度分布修改得变得均匀。在图5中示出具有均匀强度分布的方形脉冲的光学模型化范例。
[0030]各种光束整形器、均质器、扩散器或者衍射、反射或折射光学系统能够用于实现适当的选定的均匀性。光束均匀性能够被选定为具有不同的高斯阶数，包括四阶、八阶、十二阶、或更高阶。将认识到，使用八阶或更高阶的高斯阶数能够在激光剥离的工艺效率上得到显著提高。光束扫描器710将方形或矩形光脉冲在剥离目标表面712上进行光栅扫描，其中，在相邻光脉冲之间具有预定或优化的量的重叠，在图6中示出对这样的优化的描述。次优化的扫描速率的结果602能够在目标608上在脉冲606之间引起剥离不一致604或者其他不均衡效果。利用优化的脉冲，扫描的区域608不呈现这样的缺陷。控制器714用于控制光束扫描器来以预定图样提供扫描的光脉冲。
[0031]扫描的图样能够覆盖目标712的全部区域，类似于常规准分子线光束方法，或者系统700能够有利地用于选定用于剥离的目标712的特定区域，后者不能容易地利用线光束方法来实现。控制器714能够被链接到固态激光源702以在光束扫描器710与脉冲生成之间提供反馈和通信。为了在目标表面712处执行剥离，扫描的光脉冲应当具有在数百mj/cm2的范围内的积分通量，优选在200mJ/cm2与300mJ/cm2之间的积分通量。在优选范例中，由固态激光源生成的脉冲能量是14.4mJ，脉冲重复率是10kHz，从而在目标表面处产生在每侧上2.3mm长的方形光斑，以及235mJ/cm2的积分通量。总的传递能量能够比准分子脉冲线光束方法少大约25%但是具有近似相同的节拍时间，从而直接得到更高的能源效率，并且因此在不对处理速度造成不利影响的情况下得到更低成本处理。考虑到单数线脉冲的形成到形成具有顺序传递以构成该线的一系列方形或矩形脉冲的转变，这样的关系是预料不到的。
[0032]图1A和IB示出了向激光剥离目标表面传递等同的总脉冲能量的范例光脉冲的空间强度横截面100、102的图表。激光剥离处理阈值强度水平104被选定为峰值强度的95%，其中，为了清楚起见使强度曲线标准化。其他处理阈值能够取决于应用参数、脉冲的均质性或者其他系统参数而被选定。示出在特定脉冲的一个横向轴上的均匀性的横截面100被配置为具有四阶的超高斯形状，能够看出Ι/e2宽度的38%，总计大约52%的脉冲能量位于在表面处引起剥离所需的处理阈值处或以上。脉冲能量的剩余部分在选定的处理阈值以下并且驻存在脉冲的尾部106。
[0033]在横截面102中，均匀性被增大至十四阶的超高斯形状，并且能够看出，Ι/e2宽度的79%，总计大约85%的脉冲能量，位于在目标处引起剥离所需的处理阈值处或以上。在处理阈值104以上的能量的增加以及在处理阈值104以上的能量的降低导致在目标处剥离有效脉冲能量的更大横向范围。该更大横向范围对应于贡献于剥离的激光脉冲光斑的较大部分，使得在处理期间浪费更少的脉冲并且利用每个脉冲来处理更多的目标。
[0034]图2A和2B是通过使光学器件对剥离目标进行扫描而相邻传递的多个范例光脉冲的空间强度横截面200、202的图表。光脉冲光斑被设置为具有重叠206、208，使得在脉冲的横截面上的目标表面在选定95%的处理阈值204以上连续地被处理。对针对准分子脉冲线性激光系统的脉冲在扫描方向上的形状的准确近似是四阶的超高斯形状。对于这样的形状，如图2A所描绘的，随后的光脉冲被设置为邻近先前的光脉冲大约以保持处理阈值204。光脉冲在光学强度处理阈值204以下的部分对激光剥离没有贡献。
[0035]如在图2B中所描绘的，横截面202包括具有十四阶的超高斯形状的增大的均匀性的一系列光脉冲。由于较高的均匀性，所以能够在始终保持目标表面在处理阈值204以上的同时增大光脉冲之间的距离。在范例202中，通过使用较高阶的超高斯能够实现扫描速率的63%的增大，因为每个随后的传递脉冲被隔开得更远。因此，得到的扫描速率的增大能够允许比用于处理相同目标的准分子型系统更快的节拍时间。
[0036]图3是用于利用激光剥离来处理柔性面板的节拍时间如何能够通过调节方形光脉冲的超高斯阶数而被减少的图形范例。利用线300，对比增大的超高斯阶数来绘制用于利用一系列脉冲来进行激光剥离处理的范例节拍时间，从而证实了随着光束的均匀性增大的处理时间降低。利用线302，对比增大的超高斯阶数来绘制光脉冲的有效光斑尺寸，从而证实了随着光束的均匀性的增大，在激光剥离目标表面处的有效光斑尺寸更大。利用1kHz的选定脉冲重复率，使用四阶的超高斯的常规激光系统比本文中使用实现八阶或更大阶的超高斯形状的脉冲的光束整形的固态源范例慢大约三倍。如从该图表中能够看出的，由于在相同超高斯阶数增长上针对相同脉冲的有效光斑尺寸增长小于100%，所以该结果是违反直觉的。
[0037]图4A示出了不同超高斯阶数的光脉冲的横截面的标准化空间强度分布。图4B示出了在激光剥离目标处且大于特定剥离处理阈值的光束宽度的百分比如何根据超高斯阶数而增大。
[0038]鉴于所公开的发明的原理可以应用到许多可能的实施例，应当认识到所说明的实施例仅是本发明的优选实施例而不应当被当作对本公开的范围的限制。我们因此要求保护落在这些权利要求的范围和精神内的全部。
【主权项】
1.一种激光剥离方法，包括: 生成多个固态激光脉冲； 将所述多个固态激光脉冲变换为紫外频率； 在形状上将所述多个激光脉冲在垂直横向轴上的横向空间强度曲线调节为矩形，其中，沿着每个横向轴的形状对应于八阶或更高阶的超高斯；并且 将所述多个激光脉冲沿着平行于所述横向轴中的一个的方向在目标上进行扫描，以便在目标上产生激光剥离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，矩形形状为方形形状。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，扫描的激光脉冲在所述目标处的空间范围彼此重叠小于20%。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述垂直横向轴中的每个上的经调节的横向空间强度曲线对应于至少十二阶的超高斯。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲在所述目标处的扫描方向上的长度至少为1.5mm或更长。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，传递到所述目标的所述激光脉冲每个都具有至少200mJ/cm2的脉冲积分通量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，传递到所述目标的所述脉冲的脉冲重复率为至少 1kHz。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固态激光脉冲是利用固态盘形激光器而被生成的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，矩形脉冲的纵横比为5:1或更小。
10.一种用于在目标上引起激光剥离的系统，所述系统包括: 脉冲固态激光器，其用于产生具有为激光剥离所选定的激光脉冲参数的激光脉冲； 频率变换器，其用于接收所述激光脉冲并对所述激光脉冲的频率进行变换； 波束整形光学器件，其用于接收所述激光脉冲并对所述激光脉冲在垂直横向轴上的横向强度曲线进行调节，使得所述曲线在每个横向轴上的形状对应于八阶或更高阶的超高斯；以及 扫描光学器件，其用于将经空间上调节的激光脉冲沿着平行于所述横向轴中的一个的方向指引到所述目标，以便在所述目标上引起激光剥离。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述频率变换器将所述激光脉冲变换为紫外频率。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，经调节的横向强度曲线的形状为矩形形状。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述矩形形状具有5: I或更小的纵横比。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，光脉冲在目标表面处的扫描方向上的长度为1.5mm或更宽。
15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述激光脉冲在目标表面处具有200mJ/cm2或更大的脉冲积分通量。
16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述脉冲固态激光器为盘形激光器。
17.根据权利要求10所述的系统，其中，所述脉冲固态激光器为棒形激光器。
18.根据权利要求10所述的系统，其中，在所述垂直横向轴中的每个上的经调节的横向空间强度曲线对应于至少十二阶的超高斯。
19.根据权利要求10所述的系统，其中，在垂直横向轴中的每个上的经调节的横向空间强度曲线对应于至少十四阶的超高斯。
20.根据权利要求10所述的系统，其中，所述激光脉冲以至少1kHz的脉冲重复率被提供到目标表面。
【专利摘要】一种激光剥离方法包括：生成多个固态激光脉冲；将所述多个固态激光脉冲变换为紫外频率；在形状上将所述多个激光脉冲在垂直横向轴上的横向空间强度曲线调节为矩形，其中，沿着每个横向轴的形状对应于八阶或更高阶的超高斯；并且将所述多个激光脉冲沿着平行于所述横向轴中的一个的方向在目标上进行扫描，以便在所述目标上产生激光剥离。还公开了一种用于激光剥离的系统。
【IPC分类】B23K26-00
【公开号】CN104858544
【申请号】CN201510136010
【发明人】R·J·马丁森
【申请人】恩耐激光技术有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年2月26日
【公告号】US20150239063