黃智豪，王金彪，高浩宇，林玲，殷嘉鴻，董玉德*

基于內(nèi)聚力模型的柔性屏貼附及影響因素

黃智豪1，王金彪1，高浩宇1，林玲2，殷嘉鴻2，董玉德1*

（1.合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.合肥市商巨智能裝備有限公司，安徽 合肥 230012）

本文基于內(nèi)聚力模型，提出一種針對柔性屏的貼附方式，克服了傳統(tǒng)的屏幕貼附技術(shù)只能適用于直面屏貼合而無法貼合柔性材料的問題。通過建立仿真模型對貼合過程進(jìn)行模擬并分析該過程的應(yīng)力變化。討論了仿真模型中不同的下壓載荷、旋轉(zhuǎn)速度、材料屬性對仿真結(jié)果的影響。實驗結(jié)果表明，基于內(nèi)聚力模型理論可建立一種針對柔性屏幕的貼合方式。下壓載荷的增加將導(dǎo)致薄膜所受應(yīng)力增大，而旋轉(zhuǎn)速度的變化對應(yīng)力的影響較小。材料屬性對仿真成功與否起著關(guān)鍵因素。

內(nèi)聚力模型；柔性屏；貼合；仿真分析；影響因素

1 引言

柔性屏幕相比傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品使用的玻璃屏幕，往往使用具有高透光率和高柔韌度的超薄材料。由于柔性屏幕將原本使用的剛性保護(hù)玻璃變成了可彎折的柔性材料，所以相比于傳統(tǒng)電子設(shè)備，能耗顯著降低，能夠很好地實現(xiàn)柔性顯示，同時柔性屏幕在耐用性方面也有很大的提高［1-3］。除此之外，柔性屏往往采用聚合高分子材料作為顯示模組，這些材料往往包含著復(fù)雜的力學(xué)行為，如粘彈性和超彈性等不同力學(xué)性質(zhì)。在柔性屏貼合的過程中，柔性屏的彎折端部或彎折端角處的變形十分復(fù)雜，與彎折蓋板的底面端部或端角之間很容易出現(xiàn)氣泡等不良現(xiàn)象，甚至發(fā)生柔性屏碎裂。同時柔性顯示屏及相關(guān)柔性器件常用的材料和排布方案在大曲率的彎折條件下易產(chǎn)生裂紋、脫層等失效形式，無法滿足力學(xué)穩(wěn)定性、不易折斷的要求。因此，建立一種針對柔性屏屏幕的貼合方式是非常必要的。

Liao和Kido等人［4-5］提出疊層結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管（OLED），提高了OLED的使用效率和壽命，增加了其商業(yè)價值。過往的貼合方式常采用網(wǎng)板和真空貼附臺［6］，且大多是針對液晶顯示器（Liquid Crystal Display）。針對柔性屏問題，原有的研究成果一主面集中于貼合前期的定位問題，如高艷等人［7］設(shè)計并采取機(jī)械結(jié)構(gòu)來自動定位，但其精度較低。汪宏昇等［8］用機(jī)器視覺來進(jìn)行對準(zhǔn)定位，目前該方法已廣為應(yīng)用。另有學(xué)者針對貼合后的脫膠斷裂或彎折問題展開研究，如段元欣等人［9］對膠接結(jié)構(gòu)件進(jìn)行建模分析。Niu 等人［10］針對 OLED 薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行彎折性能理論研究得到 OLED 各層應(yīng)變分布情況。Shi 等人［11］對不同量級彈性模量材料彎折受力進(jìn)行了理論分析。Yeh 等人［12］對可折疊 OLED 顯示模組的受力情況進(jìn)行解析分析。Salmon 等人［13］通過有限單元法建立了多層結(jié)構(gòu)的堆疊模型，分析彎折時的受力情況。Wang等人［14-15］針對OLED 薄膜結(jié)構(gòu)等器件進(jìn)行了彎折應(yīng)力的仿真分析。黨鵬樂等人［16］通過調(diào)整模組之間的排列順序來尋求柔性屏應(yīng)對彎折使用場景的最佳排布方案。劉正周等人［17］通過探究粘彈性和超彈性兩種材料本構(gòu)方程，并借助有限元軟件應(yīng)用材料特征對柔性O(shè)LED模組進(jìn)行彎折應(yīng)力分析。鄭宏兵等人［18］基于OLED屏幕COF（Chip on Film）連接過渡區(qū)在彎折和可靠性階段易發(fā)生金屬層斷裂的問題，通過有限元方法，分析了COF連接過渡區(qū)相關(guān)結(jié)構(gòu)的偏移、膠層厚度在彎折過程和可靠性因素下對金屬層應(yīng)力的影響等。

本文借助內(nèi)聚力模型，提出一種針對柔性屏的貼合方式，并建立仿真模型對貼合過程進(jìn)行模擬并分析貼合過程中的應(yīng)力變化。同時討論了仿真模型中選取不同的下壓載荷、旋轉(zhuǎn)速度、材料屬性等邊界條件對仿真結(jié)果的影響。仿真結(jié)果為研究柔性屏幕的貼合、貼合時所需選取的工藝參數(shù)、貼合材料的選取等問題提供了參考依據(jù)。

2 柔性屏貼合與貼附原理

2.1　屏幕貼合

傳統(tǒng)的液晶顯示器件是由保護(hù)玻璃、觸摸屏和液晶顯示屏組成的，而保護(hù)玻璃、觸摸屏和液晶顯示屏3部分往往需要兩次貼合粘連在一起，第一次貼合在保護(hù)玻璃和觸摸屏之間，第二次貼合是在液晶顯示屏和觸摸屏之間。傳統(tǒng)的觸摸屏貼合一般采取框貼或者全貼合的方式進(jìn)行貼合?？蛸N的操作流程大致如下：取出顯示屏或者觸摸屏，用雙面膠將周邊進(jìn)行固定，完成貼合，因此框貼又被稱為口字膠貼合。全貼合指使用LOCA液態(tài)膠或OCA光學(xué)膠，將柔性O(shè)LED面板與觸摸屏之間以無縫隙的方式進(jìn)行粘連后貼合在一起，這種貼合方式很好地解決了保護(hù)玻璃和觸摸屏之間存在空氣層的問題，大幅改善了眩光和亮度不足的顯示效果，成為主流的貼合技術(shù)。

2.2　屏幕貼附技術(shù)

屏幕貼附是指將兩種不同的材料貼合在一起的生產(chǎn)技術(shù)［19］，在貼合的過程中有如下要求：（1）要注意避免貼附材料的拉伸、變形、壓傷等問題出現(xiàn)；（2）貼附時角度與貼附位置之間的偏差應(yīng)盡可能地小，減少貼附產(chǎn)生的誤差；（3）在貼附結(jié)束后要避免貼附好的屏幕上面存在氣泡、灰塵、顆粒雜質(zhì)等?，F(xiàn)階段使用的貼附技術(shù)主要有平板吸附輥輪貼附和網(wǎng)板吸附滾輪貼附。平板吸附輥輪貼附過程大致如下：首先將玻璃板或者背板放在平臺上，通過真空吸附方式進(jìn)行定位，接著將要貼附的薄膜材料放在腔體的下端吸附在平臺上，等待上平臺進(jìn)行調(diào)整貼合位置，最后輥輪下壓開始從頭部開始貼合，上平臺與下平臺之間相對移動帶動薄膜移動，完成薄膜的貼附。平板吸附輥輪貼附示意圖如圖1所示。

圖1　平板吸附輥輪貼附示意圖

網(wǎng)版吸附輥輪貼附是近年來發(fā)展比較快的一種新型的貼附方式。網(wǎng)版貼附可以進(jìn)行軟對硬貼附，也可以實現(xiàn)軟對軟、硬對硬貼附，適應(yīng)范圍比較寬。它的過程是：將較硬的玻璃放在下平臺上，定位并用真空吸附，將要貼附的材質(zhì)吸附定位并吸附在網(wǎng)箱的網(wǎng)版上，撕去保護(hù)膜，網(wǎng)箱下降到一定高度后，輥輪下壓并沿貼附方向移動，完成貼附動作（圖2）。

圖2　網(wǎng)版吸附輥輪貼附示意圖

3 仿真模型建立

3.1　內(nèi)聚力模型

以上兩種貼附技術(shù)都是應(yīng)用于直面屏的貼附，對于柔性屏而言均是不適用的。為解決柔性屏的貼附問題，通過對內(nèi)聚力模型（Cohesive Model）的研究，建立了一種新型柔性屏貼合方式。由于柔性屏貼附過程中存在著高度的非線性，因此借助于ABAQUS軟件對處理非線性問題的優(yōu)勢，分析貼合過程中應(yīng)力的變化，并對貼合過程進(jìn)行模擬。

內(nèi)聚力模型是指通過內(nèi)聚力與界面相對位移之間的本構(gòu)關(guān)系模擬界面的損傷萌生、脫粘發(fā)生及擴(kuò)展的整個過程［20-21］。內(nèi)聚力模型不僅能夠準(zhǔn)確計算裂紋的損傷起始位置，同時可以應(yīng)用于裂紋的擴(kuò)展等方面的研究。在實際應(yīng)用中，內(nèi)聚力單元通常被布置在復(fù)合材料界面或者涂層基體界面處［22-23］，用來描述非均質(zhì)物體法向、切向之間的牽引分離行為。ABAQUS軟件中對內(nèi)聚力模型的模擬可以通過“相對分離位移-力”關(guān)系表達(dá)式來描述。自帶的內(nèi)聚力模型近似是一個三角形形狀，也可以是梯形或者指數(shù)型等形狀，用戶可以根據(jù)實際需求對單元子程序進(jìn)行設(shè)定模擬實現(xiàn)［24-25］。ABAQUS內(nèi)聚力模型有兩種實現(xiàn)方式，一是內(nèi)聚力單元（Cohesive Elements），另一種是內(nèi)聚力接觸（Cohesive Surfaces）。內(nèi)聚力單元初始即需膠合，脫膠后不再黏合，同時考慮到黏膠的厚度一般較?。?6-27］，主要應(yīng)用在曲面、高低段差面或間隙的模型中［28-29］。而內(nèi)聚力接觸允許接觸黏合，脫膠后可再黏合，因此可處理重復(fù)黏合情況。通過對二者的比較，本次仿真需求選取內(nèi)聚力接觸來定義粘性行為。

內(nèi)聚力模型將復(fù)雜的破壞過程用兩個面之間的“相對分離位移-力”關(guān)系表達(dá)。

，（2）

其中界面的損傷因子的含義為：

式（1）～式（6）共同構(gòu)成了粘接界面的兩個準(zhǔn)則，即

界面的損傷萌生準(zhǔn)則：

界面的脫粘準(zhǔn)則：

其中，界面材料斷裂能Gic可表示為

為了獲得內(nèi)聚力模型模擬粘性行為的相關(guān)數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行相關(guān)試驗測試。在進(jìn)行試驗時需要選取合適的試樣進(jìn)行測試，首先對檢測樣條進(jìn)行大小切割，然后在特定的環(huán)境下進(jìn)行測試。分別對法向剛度和法向初始損傷位移進(jìn)行測試，如圖4、圖5所示（不同顏色曲線代表不同樣條）。

圖5　內(nèi)聚力模型的法向測試曲線

通過推導(dǎo)，得出了拉伸和簡單剪切變形模式下粘性強(qiáng)度破壞的條件、損傷因子及斷裂能等公式（1）～（9），同時與實驗測試數(shù)據(jù)相結(jié)合，得出了內(nèi)聚力模型模擬粘性行為相關(guān)參數(shù)，其擬合結(jié)果見表1（注：表中參數(shù)均為ABAQUS中接觸屬性定義粘性行為的關(guān)鍵參數(shù)）。

表1Cohesive模擬粘性行為參數(shù)

Tab.1　Cohesive simulation of cohesive behavior parameters

3.2　仿真模型建立

柔性屏貼附的過程是：通過平臺移動及輥輪的轉(zhuǎn)動，使平臺上的第一層薄膜材料（Panel）能夠貼合在輥輪外圈材料（Sheet）上；緊接著第二層薄膜材料（OCA）平移過來，在剛貼合的Panel外表面進(jìn)行貼合；依次重復(fù)此操作可進(jìn)行多次貼合。輥輪外圈有一層薄的粘性材料Sheet，Panel、OCA、Sus為柔性薄膜材料，示意圖如圖6所示。

圖6　柔性屏貼附示意圖

本文采用ABQAQUS進(jìn)行貼附仿真測試，給定的邊界條件為：首先讓輥輪進(jìn)行下壓，選擇合適的下壓載荷；隨后輥輪帶動Sheet圍繞參考點順時針旋轉(zhuǎn)，選擇合理的轉(zhuǎn)速與作用時間；同時保留Panel水平方向自由度；最后等Panel、OCA、Sus等多層完全貼附在外圈Sheet上，輥輪帶動外圈Sheet已經(jīng)貼合好的薄膜進(jìn)行空轉(zhuǎn)，檢驗薄膜之間是否存在脫落、滑移、間隙等問題。

在進(jìn)行有限元分析計算時，先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分與類型的選擇是進(jìn)行有限元分析中最為重要的一步，它直接決定了仿真分析是否能成功進(jìn)行，同時也決定了所得分析結(jié)果是否精確可用。網(wǎng)格劃分從原理上來說，是為了使模型經(jīng)過離散化的處理后變成有限元。在劃分網(wǎng)格之后，每個單元在分析過程中都會進(jìn)行迭代，每個單元的位移增量就是有限元分析過程中迭代的基本未知量?？紤]到作用時間，最終選取 Sheet 為雙層網(wǎng)格、Panel 為5層網(wǎng)格、OCA和Sus均為兩層網(wǎng)格，網(wǎng)格類型選取為C3D8R，大小為 2，沙漏控制方式選取為組合方式。同時為有效改善沙漏現(xiàn)象、質(zhì)量縮放系數(shù)的影響，以及網(wǎng)格單元大變形等導(dǎo)致的求解不收斂問題，在網(wǎng)格劃分上引入了ALE 自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)。

4 影響因素

將上述分析應(yīng)用于有限元分析軟件ABAQUS中，實現(xiàn)基于內(nèi)聚力模型的柔性屏貼附，并進(jìn)行應(yīng)力仿真分析。柔性屏貼附流程和應(yīng)力云圖如圖7、圖8所示。

圖7　柔性屏貼附流程圖

圖8　柔性屏貼附應(yīng)力云圖

通過ABAQUS求解器，采用雙精度求解，根據(jù)本案例中設(shè)置的邊界條件可得仿真結(jié)果。

4.1　輥輪下壓量與下壓力

在進(jìn)行有限元分析時，邊界條件和Sheet薄膜材料屬性的選取將對仿真結(jié)果產(chǎn)生影響，同時邊界條件的選取和生產(chǎn)有直接的聯(lián)系，選取合理的輥輪下壓載荷、輥輪旋轉(zhuǎn)速度對生產(chǎn)有重要意義。由上述可知，邊界條件包含輥輪下壓載荷和輥輪旋轉(zhuǎn)速度兩部分。

在實際的生產(chǎn)加工中，往往是通過施加下壓力達(dá)到下壓目的。但是由于Panel、OCA、Sus為彈性薄膜材料，在受壓后會有明顯的回彈過程，采取下壓力無法確定回彈量，所以可以通過下壓量來施加載荷。

為研究不同下壓量對受力情況的影響，在下壓階段采取不同的下壓量進(jìn)行測試。為研究下壓力對受力情況的影響，同時驗證下壓力與下壓量兩種不同載荷施加方式是否會對仿真產(chǎn)生影響，在下壓階段采取不同的下壓力進(jìn)行測試。在下壓量與下壓力測試中固定轉(zhuǎn)速、網(wǎng)格等基本條件不變。通過仿真分析所得結(jié)果如圖9所示。

圖9　下壓量和下壓力仿真測試結(jié)果

載荷的施加方式包括下壓量和下壓力兩種。通過實驗測試可得下壓力與下壓量兩種不同載荷施加方式對仿真不會產(chǎn)生影響。當(dāng)采用下壓量的載荷施加方式時選取4 μm下壓量，效果與施加載荷200 N效果類似。其余大小的下壓量也都有與之一一對應(yīng)的下壓力。

4.2　輥輪轉(zhuǎn)速

輥輪的速度直接決定整個分析過程、生產(chǎn)過程所需的時間，無論是對受力的影響還是生產(chǎn)來說，選擇合適的速度是很關(guān)鍵的。對輥輪采取不同的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行貼附測試。在本次輥輪轉(zhuǎn)速測試中固定下壓量、網(wǎng)格等基本條件不變。通過仿真分析所得結(jié)果如圖10所示。

圖10　輥輪轉(zhuǎn)速仿真測試結(jié)果

輥輪轉(zhuǎn)速與網(wǎng)格大小有著很大關(guān)系，隨著網(wǎng)格密度增加，速度最大值隨之增大（非線性）。同時轉(zhuǎn)速的改變對薄膜受力影響較小，對外圈Sheet受力影響較大。由于速度較快，會讓輥輪和外圈Sheet產(chǎn)生較大的慣性力。轉(zhuǎn)速快雖然會減少求解時間，但是也會導(dǎo)致波速比過大，所以選取1.2～2.4 rad/s 是較為合理的轉(zhuǎn)速。由于該仿真模型不具有保壓時間模擬功能，因此貼合轉(zhuǎn)速難以模擬實際貼合效果，所以在實際生產(chǎn)過程中可以根據(jù)材料的屬性和生產(chǎn)的實際需求選擇合適的輥輪轉(zhuǎn)速。

4.3　材料屬性影響因素

Sheet作為貼附的外圈材料對仿真的成功與否有決定性影響，并對應(yīng)力大小有著直接影響。在本次Sheet薄膜材料測試中固定下壓量、網(wǎng)格、輥輪轉(zhuǎn)速等基本條件不變。Sheet分別選取具有超彈性的材料進(jìn)行測試，材料參數(shù)和應(yīng)力分析如表2和圖11所示，Sheet材料默認(rèn)參數(shù)如下：密度為1.1e-09/mm3，楊氏模量為2 370 MPa，泊松比為0.23，最大應(yīng)力為0.22 MPa。

表2Sheet薄膜材料及最大應(yīng)力結(jié)果

Tab.2　Film material and maximum stress results

圖11　不同Sheet薄膜材料薄膜受力分析

由圖11和表2可知，將Sheet材料屬性改變?yōu)榫哂谐瑥椥圆牧蠈傩院?，外圈Sheet應(yīng)力會發(fā)生突變，Panel、OCA、Sus 的應(yīng)力情況也都有較大的變化。外圈Sheet在受到這么大的應(yīng)力的情況下，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)所受到的應(yīng)力值超出自身承受極限，使外圈出現(xiàn)撕裂被穿透等現(xiàn)象，導(dǎo)致外圈材料受損，使整個貼附過程失效。因此外圈Sheet的材料屬性對仿真的求解以及各薄膜層受力情況具有決定性因素，在仿真模型中選定合適的材料屬性尤為重要。

5 結(jié)論

本文基于內(nèi)聚力模型理論，結(jié)合ABAQUS有限元分析軟件，建立了一種新型柔性屏貼合方式，并對不同邊界條件進(jìn)行優(yōu)化測試，經(jīng)過對比分析，得出以下結(jié)論：

（1）基于對內(nèi)聚力模型理論的研究結(jié)合相關(guān)實驗的驗證，在ABAQUS中選取粘聚力接觸來定義粘性行為和脫粘行為，進(jìn)而模擬出貼附效果，建立了一種新型的柔性屏貼合方式，并對這一貼合方式進(jìn)行了仿真驗證。

（2）載荷的施加方式包括下壓量和下壓力兩種。通過實驗測試可得下壓力與下壓量兩種不同載荷施加方式對仿真不會產(chǎn)生影響，因此在生產(chǎn)中可采用下壓量或者下壓力任意一種載荷的施加方式。根據(jù)仿真優(yōu)化測試所得數(shù)據(jù)可知，施加下壓力或下壓量與材料所受載荷呈正相關(guān)，因此可根據(jù)材料的屬性確定合適的下壓載荷，如下壓力選取4～6 μm。

（3）通過對輥輪轉(zhuǎn)速的測試結(jié)果可得：轉(zhuǎn)速的改變對薄膜材料受力影響較小，對Sheet受力影響較大。轉(zhuǎn)速較快會讓Sheet產(chǎn)生較大的離心力慣性。選擇較快的轉(zhuǎn)速會節(jié)約加工所需時間，同時會增大外圈Sheet的應(yīng)力情況。材料選擇較低的轉(zhuǎn)速會使工藝更為平穩(wěn)，但同時耗費了更多的時間，所以在實際生產(chǎn)過程中可以根據(jù)實際需求選擇合適的轉(zhuǎn)速，本文給定的轉(zhuǎn)速為1.2～2.4 rad/s。

盡管我們建立了一種新型柔性屏貼附加工方法，并對下壓載荷、旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)力仿真結(jié)果的影響進(jìn)行仿真優(yōu)化測試，但目前本加工方式還需進(jìn)一步完善：

（1）本文所做的工作是基于3層模型進(jìn)行仿真模擬，而實際的屏幕由觸摸層、顯示層等多層構(gòu)成，因此還需建立多層模型進(jìn)行仿真實驗。

（2）本文仿真模型中選取的材料，只考慮了密度、楊氏模量、泊松比未考慮材料超彈性、熱場等相關(guān)屬性。因此若要得到精準(zhǔn)的仿真數(shù)據(jù)結(jié)果，還需考慮材料更多的屬性。

（3）由于該貼附方式尚未應(yīng)用于實際生產(chǎn)加工，所以在實際生產(chǎn)中可能會存在問題，因此針對柔性屏貼附加工工藝還需要進(jìn)一步的完善。

［1］ 曹艷，汪輝.OLED技術(shù)及柔性O(shè)LED性能、缺陷的研究［J］.現(xiàn)代顯示，2008（6）：36-39.

CAO Y， WANG H. The OLED technology， the performance and deficiency of flexible OLED［J］.， 2008（6）： 36-39.（in Chinese）

［2］ LEE C C， SHIH Y S， WU C S，. Development of robust flexible OLED encapsulations using simulated estimations and experimental validations［J］.D：， 2012， 45（27）： 275102.

［3］ LEE S M， KWON J H， KWON S，. A review of flexible OLEDs toward highly durable unusual displays［J］.， 2017， 64（5）： 1922-1931.

［4］ LIAO L S， KLUBEK K P， TANG C W. High-efficiency tandem organic light-emitting diodes［J］.， 2004， 84（2）： 167-169.

［5］ KIDO J， MATSUMOTO T， NAKADA T，. High efficiency organic EL devices having charge generation layers［J］.， 2003， 34（1）： 964-965.

［6］ 張曉寧，翟利軍，王運(yùn)哲，等.淺析兩種OCA貼合方式產(chǎn)生的貼合缺陷［J］.現(xiàn)代顯示，2011（5）：35-36，54.

ZHANG X N， ZHAI L J， WANG Y Z，. The analysis of defects produced by the two OCA lamination ways［J］.， 2011（5）： 35-36， 54. （in Chinese）

［7］ 高艷，王淳，李莉.背光源膜片吸取裝置的設(shè)計［J］.電子工業(yè)專用設(shè)備，2013，42（2）：58-60.

GAO Y， WANG C， LI L. Design of vacuum chuck in backlight used to fetched optical film［J］.， 2013， 42（2）： 58-60. （in Chinese）

［8］ 汪宏昇，史鐵林.高精度機(jī)器視覺對準(zhǔn)系統(tǒng)的研究與設(shè)計［J］.光學(xué)技術(shù)，2004，30（2）：235-236，239.

WANG H S， SHI T L. High precision alignment system research and development in machine vision［J］.， 2004， 30（2）： 235-236， 239. （in Chinese）

［9］ 段元欣，張開富，王中強(qiáng)，等.L形碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料/鋁合金膠接復(fù)合構(gòu)件剝離應(yīng)力建模與分析［J］.機(jī)械工程學(xué)報，2012，48（4）：44-50.

DUAN Y X， ZHANG K F， WANG Z Q，. Peeling stress model and analysis of single-L carbon fiber reinforced plastic/polymer/Al composite component［J］.， 2012， 48（4）： 44-50. （in Chinese）

［10］ NIU Y F， LIU S F， CHIOU J Y，. Improving the flexibility of AMOLED display through modulating thickness of layer stack structure［J］.， 2016， 24（5）： 293-298.

［11］ SHI Y， ROGERS J A， GAO C F，. Multiple neutral axes in bending of a multiple-layer beam with extremely different elastic properties［J］.， 2014， 81（11）： 114501.

［12］ YEH M K， CHANG L Y， LU M R，. Bending stress analysis of flexible touch panel［J］.， 2014， 20（8/9）： 1641-1646.

［13］ SALMON F， EVERAERTS A， CAMPBELL C，. Modeling the mechanical performance of a foldable display panel bonded by 3M optically clear adhesives［J］.， 2017， 48（1）： 938-941.

［14］ WANG H J， HSIEH M， XIE C Y，. Influence of substrate structure on the properties of flexible AMOLED displays［J］.， 2016， 47（1）： 1526-1528.

［15］ CHIOU J Y， LIU Y W， NIU Y F，. Optimization of TFE structure by FTIR analysis and mechanical simulation to achieve excellent encapsulation and high flexibility AMOLED［J］.， 2017， 48（1）： 437-440.

［16］ 黨鵬樂，劉艷玲，馬悅興，等.柔性顯示器件環(huán)境機(jī)械可靠性試驗研究［J］.信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2020（4）：23-25.

DANG P L， LIU Y L， MA Y X，. Study on environmental mechanical reliability test used for flexible display devices［J］.， 2020（4）： 23-25. （in Chinese）

［17］ 劉正周，廖敦明，賈永臻，等.可折疊OLED屏幕的彎折應(yīng)力仿真［J］.液晶與顯示，2018，33（7）：555-560.

LIU Z Z， LIAO D M， JIA Y Z，. Stress simulation of foldable OLED screen bending［J］.， 2018， 33（7）： 555-560. （in Chinese）

［18］ 鄭宏兵，汪洋，王寧，等.基于COF區(qū)彎折的柔性屏金屬層應(yīng)力影響因素分析［J］.液晶與顯示，2021，36（8）：1121-1127.

ZHENG H B， WANG Y， WANG N，. Analysis of metal layer in flexible screen on COF bending［J］.， 2021， 36（8）： 1121-1127. （in Chinese）

［19］ 李康.觸摸屏自動貼合設(shè)備開發(fā)［J］.機(jī)床與液壓，2018，46（4）：143-148.

LI K. Development of automatically laminating equipment for touch-screen［J］.， 2018， 46（4）： 143-148. （in Chinese）

［20］ PEN H M， WANG L， NI N，. Finite element simulation in micromachining nanosized silicon carbide particles reinforced composite materials based on cohesive zone model［C］//17（2017）Shenzhen： Chinese Mechanical Engineering Society， 2017： 1-8.

［21］ HU N， ZEMBA Y， FUKUNAGA H. Simulations of delamination propagation in composite laminates under static and low-velocity impact transverse loads using a new cohesive model［J］.， 2008， 32： 137-140.

［22］ 王寧，柳元青，王波，等.基于內(nèi)聚力模型的某傳動機(jī)構(gòu)涂層失效分析［J］.機(jī)械強(qiáng)度，2019，41（5）：1188-1193.

WANG N， LIU Y Q， WANG B，. Failure analysis of the coating of transmission mechanism based on cohesive zone model［J］.， 2019， 41（5）： 1188-1193. （in Chinese）

［23］ 楊貞軍，黃宇劼，堯鋒，等.基于粘結(jié)單元的三維隨機(jī)細(xì)觀混凝土離散斷裂模擬［J］.工程力學(xué)，2020，37（8）：158-166.

YANG Z J， HUANG Y J， YAO F，. Three-dimensional meso-scale cohesive fracture modeling of concrete using a python script in abaqus［J］.， 2020， 37（8）： 158-166. （in Chinese）

［24］ PARK K， CHOI H， PAULINO G H. Assessment of cohesive traction-separation relationships in ABAQUS： a comparative study［J］.， 2016， 78： 71-78.

［25］ RAMAMURTHI M， KIM Y S. Delamination characterization of bonded interface using surface based cohesive model［C］//.Hoboken： The Minerals， Metals & Materials Society， 2012： 289-296.

［26］ 劉敏，李旭.基于內(nèi)聚力理論的二維二次界面單元在ABAQUS中的UEL程序?qū)崿F(xiàn)［J］.計算力學(xué)學(xué)報，2019，36（5）：693-698.

LIU M， LI X. The finite element formulation for a 2D quadratic cohesive element and its program implementation of UEL in ABAQUS［J］.， 2019， 36（5）： 693-698. （in Chinese）

［27］ 周盼，方成培，王桂林，等.基于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)內(nèi)聚力模型的固體火箭發(fā)動機(jī)粘接界面脫粘分析［J］.固體火箭技術(shù)，2020，43（5）：554-559.

ZHOU P， FANG C P， WANG G L，. Debonding analysis of adhesive interface in SRM based on complex stress-state cohesive zone model［J］.， 2020， 43（5）： 554-559. （in Chinese）

［28］ 張永久，耿小亮，甘建，等.考慮損傷和界面脫粘的復(fù)合材料加筋板穩(wěn)定性試驗與模擬研究［J］.應(yīng)用力學(xué)學(xué)報，2013，30（1）：19-24.

ZHANG Y J， GENG X L， GAN J，. Experiment and simulations of stiffened panel buckling with composite damage and interfacial delamination［J］.， 2013， 30（1）： 19-24. （in Chinese）

［29］ SU X T， YANG Z J， LIU G H. Finite element modelling of complex 3D static and dynamic crack propagation by embedding cohesive elements in Abaqus［J］.， 2010， 23（3）： 271-282.

［30］ ZHU W L， LUO D M. The application of the cohesive zone model on the analysis of mechanical properties of carbon nano-tube composites with debonding interface［C］//2010. Singapore： World Scientific， 2011： 153-156.

Simulation and influencing factor of flexible screen based on cohesion model

HUANG Zhi-hao1，WANG Jin-biao1，GAO Hao-yu1，LIN ling2，YIN Jia-hong2，DONG Yu-de1*

（1，，230009，；2，230012，）

Based on the theory of cohesive force model， this paper proposes a flexible screen adhesion method， which overcomes the problem that the traditional screen adhesion technology can only be used for flat screen adhesion but not flexible material adhesion. A simulation model is established to simulate the bonding process and analyze the stress variation of the process. The influence of different down loading and rotation speed on the simulation results is discussed. Based on the cohesion model theory， a kind of fitting method for flexible screen can be established. The influence of the change of the down load on the stress is linear. The change of rotation speed has little effect on stress.

cohesion model； the flexible screen； laminating； simulation analysis； influencing factor

TN141.9；TH873+.93

A

10.37188/CJLCD.2022-0079

1007-2780（2022）07-0840-09

2022-03-10；

2022-04-15.

國家自然科學(xué)基金（No.51775159）

Supported by National Natural Science Foundation of China（No. 51775159）

，E-mail：yddong@hfut.edu.cn

黃智豪（1997—），男，安徽合肥人，碩士研究生，2019年于合肥學(xué)院獲得學(xué)士學(xué)位，主要從事數(shù)字設(shè)計與智能制造方面的研究。E-mail：1744076286@qq.com

董玉德（1966—），男，安徽舒城人，博士，教授，2000年于浙江大學(xué)獲得博士學(xué)位，主要從事數(shù)字設(shè)計、CAD二次開發(fā)方面的研究。E-mail：yddong@hfut.edu.cn