面板切割强度提升刀轮选择标准的研究

合肥京东方光电科技有限公司 陈振国 李 明 刘 军 刘晓涛 王忠山 赵 飞 穆慧慧 郭 淼



面板切割强度提升刀轮选择标准的研究

合肥京东方光电科技有限公司 陈振国 李 明 刘 军 刘晓涛 王忠山 赵 飞 穆慧慧 郭 淼

【摘要】越来越多的客户将Bending（强度）特性列入LCD品质Spec，为保证良好的LCD Bending特性，一款匹配的Bending切割刀轮是重要。本文主要介绍怎样从刀轮的齿形、齿深、齿数和角度四个方面来选择匹配的面板切割刀轮。提升新产品Bending切割刀轮选择的准确性。

【关键词】玻璃强度；显示面板；刀轮Abstract：More and more customers make the Bending （strength） characteristics of the inclusion of LCD quality in spec， in order to ensure good LCD Bending characteristics， a matching Bending cutting knife wheel is very important. This paper mainly introduces how to select the matching face plate cutting wheel from four aspects of the tooth profile， tooth depth， tooth number and angle of the cutting wheel. The accuracy of the selection of Bending cutting tool for new products.

一、引言

现有显示类知名品牌，如，Apple、SUMSUNG、LG、HTC、HUAWEI、Lenovo等公司都有自己的LCD Bending Spec。为这些公司供货的前提是自身提供的显示产品能满足它们的Bending Spec。现在具有良好的LCD Bending切割生产、管控能力是面板生产加工企业生存发展的基本技术能力指标。为提升Bending切割生产能力，大部分面板生产厂家是通过厂商推荐或公司切割工程师经验来选择Bending切割刀轮。这种Bending刀轮选择方式，因受供应商立场、工程师刀轮信息局限性，挑选的刀轮常会存在寿命不足、稳定性不高、作业性不足等问题。同时，因为选择的刀轮只有通过实际切割测试才能评估切割效果，为保证有可用的刀轮，需要准备多款测试刀轮，甚至有时需要供应商进行多次送样，造成大量的时间、人力和材料等的浪费，通过对刀轮的齿形、齿深、齿数和角度等特性对LCD切割Bending特性影响的研究，确定Bending刀轮的刀轮参数需求，实现根据产品Bending需求设计需求刀轮，委托刀轮供应商直接加工送样测试，会大大提升Bending刀轮选择的及时性和有效性。

图1　齿型与强度趋势图Fig.1. Tooth type and strength trend chart

二、刀轮特性影响性分析

（一）刀轮的齿形对LCD Bending切割的影响

LCD切割刀轮的齿形我们一般分为三种：U型齿、V型齿和无齿。实际生产中因无齿刀轮在切割渗透上极为微弱，生产稳定性差，一般不做量产用刀轮，可排除。所以，Bending刀轮的齿形一般只在U型和V型间进行选择。下面我们通过常见U型齿和V型齿的切割断面来分析，此两种齿形对切割Bending的影响。（1）V型齿：刀轮切入层完整，Rib Mark平缓，说明切割过程Glass应力波动小；V型齿是斜刃面，可在切入切出间形成过渡，切割应力无明显集中。（2）U型齿：刀轮切入层呈齿形状，Rib Mark明显，说明切割过程Glass应力波动大；U型齿为垂直刃面，切入切出间无法形成有效过渡，切割应力明显集中。Bending考验的是Panel分段断面整体强度下限——短板效应，过大的应力波动会形成强度极弱点，故V型齿更利于Bending切割。同一时期用刀轮参数相识，齿形不同的两款刀轮切割同一款Glass，同一测试方法得出的强度数据齿形实验测试数据如图1，数据显示在其它条件合适的情况V型齿较U型齿具有Bending切割效果优势。

（二）刀轮的齿深对LCD Bending切割的影响

实际切割中，我们可以发现随着刀轮齿深增加，切割断面切入层和Rib Mark分布受齿分布影响愈明显，依据我们对Rib Mark形成受刀轮切割时，Glass产生应力有关，得：刀轮齿深愈深Glass切割过程应力波动亦会愈明显，产品边缘强度的短板效应亦愈显著，下面我们通过一组刀轮齿深对LCD切割Bending影响的测试数据来具体看刀深与切割Bending的关系。切割条件相同，切割一款0.25*2mm厚度产品，通过相同测试方法取得强度数据如下。

图2　刀轮刀深与强度趋势图Fig.2. Trend chart of the depth and strength of the cutting wheel

数据显示：在切割条件允许范围，齿深浅的具有Bending优势，但只有匹配的刀深才具有良好稳定性，刀深选择时需考虑分离性，一般刀深越小分离性越差，一般不建议刀深小于单板厚度0.06%（此为S-S切割刀轮推荐值，文中不做详细研究）。

（三）刀轮的齿数对LCD Bending切割的影响

由“1”齿形切割影响和“2”齿深切割影响分析可得知：（1）Glass切割断面的波动受刀齿（齿槽）分布影响。（2）刀轮齿数增加，会带来断面切割应力波动频次增加。（3）刀轮齿数增加，不可避免会带来齿间距变小，这在一定程度会降低切割过程波动，所以刀轮齿数对Bending影响，主要决定于齿数增加带来的断面波动频次增加与齿数增加带来的波动幅度降低对Bending的影响。切割条件相同，切割一款0.20*2mm厚度产品，通过相同测试方法取得强度数据如图3所示。

图3　刀轮齿数与强度趋势图Fig.3. Cutting tooth number and strength trend chart

测试数据中400齿数的中位数分布更规范，显示：齿数增加不会对Bending有明显提升和降低作用，但可在一定程度上提升Bending效果的稳定性。

（四）刀轮的角度对LCD Bending切割的影响

对于刀轮切对Glass的割断（图4）：（1）刀轮切割Glass形成切入层；（2）刀轮侧面对切入层的挤压，将Glass分离，形成Rib Mark及相邻Rib Mark的分离层。

图4　刀轮对Glass切割断示意图Fig.4. Schematic diagram of Glass cutting of cutting wheel

由刀轮对Glass切断分析，可得以下关系：（1）刀轮角度小←→大，切割阻力小←→大，切割需求压力小←→大；（2）刀轮角度小←→大，通过切入层产生的Glass分离压力小←→大，分断效果小←→大，以上分析知，决定刀轮角度大小对Bending影响的因素是刀轮切入压力增加对Bending的负面影响和高分断效果对Bending的正面影响明显度，切入压力增加对Bending的负面影响：切入压力增加，刀轮对Glass作用力增加，Glass损伤增加；高分断对Bending的正面效果：分断性增加，分裂时，Panel相互挤压风险降低。

我们亦通过一组刀轮角度与Bending相关的测试数据，来分析角度对Bending强度的具体影响，测试显示刀轮角度增加5°对应的切割压力增加0.5～1.0N.

三、Bending提升刀轮选择标准及应用

Bending提升刀轮选择标准：

综上分析，对于Bending刀轮选择，可以参考以下条例：（1）齿型：首选V型齿，次选U型齿（2）齿深：在满足切割分离情况下可适当选择小齿深刀轮（3）齿数：常用齿数为200～300，若预提升Bending稳定性可适当增加齿数（4）角度：根据产品可用切割压力范围选择对应角度，常用角度为100～110°。以上研究是基于刀轮特性对Bending影响的分析，实现根据已有刀轮Bending切割能力与目标切割Bending能力差距评估，针对性改善某些刀轮参数，来达成提升Bending切割能力的目的。

以上只是两个量产Bending提升刀轮优化案例，实际生产中我们的0.2～0.4t等产品都已通过相关客户Bending认证。同时，我们亦完成了0.15～0.5t带胶切割技术工艺开发刀轮选择。

四、方案总结

现有研究数据尚无法根据Glass特性直接确定Bending切割刀轮的参数数据（实际运用中，我们会使用已有刀轮进行测试，根据测试结果和切割需求差距，设计优化后的刀轮参数），欲实直接根据Glass和切割需求设计出需求刀轮，需要我们进一步研究齿型、齿深、齿数和角度与Glass厚度、Glass材质切割能力对应关系。这将是后续Bending刀轮研究方向。

参考文献

［1］丁涛，李荣玉.高渗透刀轮切割TFT-LCD薄型玻璃基板的工艺影响因素［J］.现代显示，2009（06）.

［2］张磊.玻璃切割轨迹最优规划方法及其控制实时性研究［D］.武汉理工大学，2014.

［3］郝中甲.基于热裂法的微波切割玻璃关键技术研究［D］.哈尔滨工业大学，2014.

［4］申智源.TFT-LCD技术：结构、原理及制造技术［M］.北京：电子工业出版社，2012：67-78.

［5］T.Murata，S.Miwa，H.Yamazaki，et al.Suitable Scribing Conditions for AMLCD Glass Substrates.SID International Symposium Digest of Technical Papers，2003.

作者简介：

陈振国（1986—），男，安徽合肥人，大学本科，高级工程师，从事液晶显示领域切割检测与不良改善方向。

Research on the selection criteria of cutting Bending in panel cutting

Hefei BOE Optoelectronics Technology Co.， Ltd Chen Zhenguo Li Ming Liu Jun Liu Xiaotao Zhao Fei Wang Zhongshan Mu Huihui Guo Miao

Key words：Glass strength；Display panel；Cutting wheel