偏光片關鍵設備

崔華+劉標盛

摘要：偏光片是LCD（液晶顯示器）的關鍵原材料之一，它的制造涉及多種應用技術。文章介紹了偏光片的結構，對偏光片關鍵生產設備——“TAC處理機”使用過程中遇到的產能瓶頸進行了分析，并作出了針對性地提速改造。

關鍵詞：偏光膜；TAC處理機；堿處理槽；提速改造

中圖分類號：TN949文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0081-021偏光片生產概述

偏光片是LCD（液晶顯示器）關鍵原材料之一，也是LCD面板中技術含量高且制程復雜的原材料。它的制造涉及高分子材料技術、微電子技術、光電技術、薄膜技術、高純技術及計算機控制技術等多種應用技術。

2007年全球平板顯示器用面板產值首次突破千億美元大關，成為繼半導體之后第二個超千億美元的電子信息產業。預計到2015年，全球平面顯示器產值將達1400億美元。與之對應的LCD用偏光片，2008年度全球產量約1.93億m2，對應的產值高達63.14億美元。預計到2016年，全球TFT偏光片產值將超過140億美元。偏光片的市場需求前景廣闊。

偏光片在液晶顯示器中的作用就是將自然光變成偏振光，由于把偏振光用于其顯示原理中，偏光片不僅是LCD必需的構件，同時對其高性能、多功能的追求對于LCD功能的提高是必不可少的。

圖1偏光片的構造簡圖

圖1是偏光片（一般透過型）的基本結構。其核心層是兩層TAC膜夾一層PVA膜，通常稱之為“原板”。以原板為基礎，根據不同的使用要求，在原板的一側或兩側分別復合不同功能的光學膜，由此形成不同用途的偏光片產品，如反射型偏光片、半透型偏光片等。

通常情況下，要完成偏光片的生產，必須在凈化級別達到1000級的凈化廠房內配備如下生產設備：TAC處理機、PVA延伸機、光學級涂布設備及相應的輔助設施如槽罐、純水裝置等。本文主要針對本公司現有的TAC處理機使用過程中面臨的產能瓶頸，設法進行提速改造。

偏光片中的TAC膜作用主要體現在兩個方面：對拉伸后的PVA偏光素子起保護作用，另外是防止素子的回縮。由于PVA素子本身的機械強度和平挺度均很差，其在溫熱的環境中會很快變形、收縮、松弛、衰退，而且強度很低，質脆易破，不便于使用和加工。因此需在其兩側貼上具有高透光率、低霧度值、耐熱性好、機械強度高及光學上各向同性的透明薄膜。能同時滿足這些要求的膜目前TAC膜最適合。

鑒于TAC膜上述的重要作用，偏光片生產過程中的前段設備——TAC處理機就顯得非常重要。圖2為“TAC處理機簡圖”。

圖2TAC處理機簡圖

2問題提出

從圖1可以看出，TAC膜與PVA膜在偏光片產品中的用量比例是2∶1，即如果PVA拉伸機的速度是10m/min，TAC處理機的速度必須達到20m/min以上。公司當時計劃投資第二條PVA拉伸機，但為節約總的投資費用，不計劃引進第二條TAC處理機生產線。預計兩條拉伸機的理想產能合計約15m/min以上，因此現有的TAC處理機必須提速，才能滿足整個投資計劃，并決定由公司設備部門負責解決這個問題。

根據經驗及相關資料，我們知道PVA膜與TAC膜要很好地貼合，前提是TAC膜需有較好的親水性，即較小的接觸角——小于20°。而未經處理的TAC膜接觸角在30°～50°度以上。要使TAC膜接觸角降到20°以下，TAC膜在堿槽處理中的浸漬時間必須滿足在70～110s以上（時間范圍大的原因是可以通過堿液濃度與溫度等的變化來調整）。以速度30m/min計算，槽內行程最小需30*70/60＝35m。

圖3是原堿處理槽穿膜圖，計算其槽內行程為27.6m。要滿足行程35m，需增加行程26.8%以上。

圖3原堿處理槽穿膜圖

3分析問題

根據分析，增加行程可以采取的途徑如下：（1）增加槽的長度；（2）將槽深加大；（3）將槽面升高；（4）改變穿膜方式，設法在現槽內找到增加行程的

辦法。

途徑（1），見圖2，機臺前后均有機臺固定，且放卷前面空間有限，機器又放置在無塵車間內，因此增加長度不現實，不采用。

途徑（2），槽下面有線槽、槽底有加熱管，且就算能加深，深度也有限，且改造牽涉因素太多，工程量大，效果不明顯，亦不采用。

途徑（3），此方案可以考慮，至少達到途徑（2）的效果，工程量比（2）少很多，但需注意的是，加高的高度必須低于200mm，太高，以正常人的身高無法穿膜。備選。

途徑（4），改變穿膜方式，我們模擬了將輥重新排列，將現水平式改為垂直式，但計算其行程反而更短，因此這樣考慮有問題?？梢詫⑤亸綔p小，改變輥的排布間距。于是反復計算并圖紙模擬，找到了直接在現有槽內增加行程的辦法。

4具體方案

（1）輥徑減少原則：確保膜在輥徑變小之后不能出現層與層之間的刮碰，同時，輥徑強度足夠不能變形，輥的轉動必須輕盈、阻力小。

（2）經計算滿足原則（1）同時也考慮到加工商可以正常制作的情況下，將槽內導輥外徑由Φ118改為Φ82。

（3）改造后具體布置圖，見圖4。

圖4改造后堿處理槽穿膜圖

（4）改造后行程增加情況。如圖4所示，槽內導輥數量由改造前的3層變為4層，行程增加到37.8m，增加量為36.96%。運行速度可達到37.8/70*60=32.4m/min，超過計劃的30m/min，初步達到設計要求。

在上述的基礎上再結合上面的途徑（3），加高120mm，導輥層數可再增一層，如圖中黑色輥所示，此時總行程增至47m，總增加量達到70.28%。運行速度最高可達到47/70*60=40.29m/min。

5實際效果

按上述方案改造后，根據不同的工藝要求，實際生產速度分別在30m/min、35m/min、40m/min的情況下運行，接觸角均達到規定的要求，TAC膜處理后的表面質量與效果理想。不過，由于速度提高幅度很大，原設備干燥箱入口處需增加一風刀切水裝置，以防止切水輥切水不良造成影響。

6結語

公司設備部門同仁針對TAC處理機的提速改造達到并超過預期效果，解決了增加PVA拉伸機產能時面臨的“TAC配套問題”的困擾，改造取得圓滿成功。同時，通過對設備的改造，對進一步了解和熟悉偏光片生產設備獲得了寶貴經驗，也為公司培養了一批偏光片設備的專業技術人才，為將來同類設備的國產化奠定了堅實

基礎。

參考文獻

[1]?田村喜男．DisplaySearch．TFT液晶面板供需平衡

?和收益預測http：//china．nikkeibp．com．cn/news/

?flat/59497-20120116．html．

摘要：偏光片是LCD（液晶顯示器）的關鍵原材料之一，它的制造涉及多種應用技術。文章介紹了偏光片的結構，對偏光片關鍵生產設備——“TAC處理機”使用過程中遇到的產能瓶頸進行了分析，并作出了針對性地提速改造。

關鍵詞：偏光膜；TAC處理機；堿處理槽；提速改造

中圖分類號：TN949文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0081-021偏光片生產概述

偏光片是LCD（液晶顯示器）關鍵原材料之一，也是LCD面板中技術含量高且制程復雜的原材料。它的制造涉及高分子材料技術、微電子技術、光電技術、薄膜技術、高純技術及計算機控制技術等多種應用技術。

2007年全球平板顯示器用面板產值首次突破千億美元大關，成為繼半導體之后第二個超千億美元的電子信息產業。預計到2015年，全球平面顯示器產值將達1400億美元。與之對應的LCD用偏光片，2008年度全球產量約1.93億m2，對應的產值高達63.14億美元。預計到2016年，全球TFT偏光片產值將超過140億美元。偏光片的市場需求前景廣闊。

偏光片在液晶顯示器中的作用就是將自然光變成偏振光，由于把偏振光用于其顯示原理中，偏光片不僅是LCD必需的構件，同時對其高性能、多功能的追求對于LCD功能的提高是必不可少的。

圖1偏光片的構造簡圖

圖1是偏光片（一般透過型）的基本結構。其核心層是兩層TAC膜夾一層PVA膜，通常稱之為“原板”。以原板為基礎，根據不同的使用要求，在原板的一側或兩側分別復合不同功能的光學膜，由此形成不同用途的偏光片產品，如反射型偏光片、半透型偏光片等。

通常情況下，要完成偏光片的生產，必須在凈化級別達到1000級的凈化廠房內配備如下生產設備：TAC處理機、PVA延伸機、光學級涂布設備及相應的輔助設施如槽罐、純水裝置等。本文主要針對本公司現有的TAC處理機使用過程中面臨的產能瓶頸，設法進行提速改造。

偏光片中的TAC膜作用主要體現在兩個方面：對拉伸后的PVA偏光素子起保護作用，另外是防止素子的回縮。由于PVA素子本身的機械強度和平挺度均很差，其在溫熱的環境中會很快變形、收縮、松弛、衰退，而且強度很低，質脆易破，不便于使用和加工。因此需在其兩側貼上具有高透光率、低霧度值、耐熱性好、機械強度高及光學上各向同性的透明薄膜。能同時滿足這些要求的膜目前TAC膜最適合。

鑒于TAC膜上述的重要作用，偏光片生產過程中的前段設備——TAC處理機就顯得非常重要。圖2為“TAC處理機簡圖”。

圖2TAC處理機簡圖

2問題提出

從圖1可以看出，TAC膜與PVA膜在偏光片產品中的用量比例是2∶1，即如果PVA拉伸機的速度是10m/min，TAC處理機的速度必須達到20m/min以上。公司當時計劃投資第二條PVA拉伸機，但為節約總的投資費用，不計劃引進第二條TAC處理機生產線。預計兩條拉伸機的理想產能合計約15m/min以上，因此現有的TAC處理機必須提速，才能滿足整個投資計劃，并決定由公司設備部門負責解決這個問題。

根據經驗及相關資料，我們知道PVA膜與TAC膜要很好地貼合，前提是TAC膜需有較好的親水性，即較小的接觸角——小于20°。而未經處理的TAC膜接觸角在30°～50°度以上。要使TAC膜接觸角降到20°以下，TAC膜在堿槽處理中的浸漬時間必須滿足在70～110s以上（時間范圍大的原因是可以通過堿液濃度與溫度等的變化來調整）。以速度30m/min計算，槽內行程最小需30*70/60＝35m。

圖3是原堿處理槽穿膜圖，計算其槽內行程為27.6m。要滿足行程35m，需增加行程26.8%以上。

圖3原堿處理槽穿膜圖

3分析問題

根據分析，增加行程可以采取的途徑如下：（1）增加槽的長度；（2）將槽深加大；（3）將槽面升高；（4）改變穿膜方式，設法在現槽內找到增加行程的

辦法。

途徑（1），見圖2，機臺前后均有機臺固定，且放卷前面空間有限，機器又放置在無塵車間內，因此增加長度不現實，不采用。

途徑（2），槽下面有線槽、槽底有加熱管，且就算能加深，深度也有限，且改造牽涉因素太多，工程量大，效果不明顯，亦不采用。

途徑（3），此方案可以考慮，至少達到途徑（2）的效果，工程量比（2）少很多，但需注意的是，加高的高度必須低于200mm，太高，以正常人的身高無法穿膜。備選。

途徑（4），改變穿膜方式，我們模擬了將輥重新排列，將現水平式改為垂直式，但計算其行程反而更短，因此這樣考慮有問題。可以將輥徑減小，改變輥的排布間距。于是反復計算并圖紙模擬，找到了直接在現有槽內增加行程的辦法。

4具體方案

（1）輥徑減少原則：確保膜在輥徑變小之后不能出現層與層之間的刮碰，同時，輥徑強度足夠不能變形，輥的轉動必須輕盈、阻力小。

（2）經計算滿足原則（1）同時也考慮到加工商可以正常制作的情況下，將槽內導輥外徑由Φ118改為Φ82。

（3）改造后具體布置圖，見圖4。

圖4改造后堿處理槽穿膜圖

（4）改造后行程增加情況。如圖4所示，槽內導輥數量由改造前的3層變為4層，行程增加到37.8m，增加量為36.96%。運行速度可達到37.8/70*60=32.4m/min，超過計劃的30m/min，初步達到設計要求。

在上述的基礎上再結合上面的途徑（3），加高120mm，導輥層數可再增一層，如圖中黑色輥所示，此時總行程增至47m，總增加量達到70.28%。運行速度最高可達到47/70*60=40.29m/min。

5實際效果

按上述方案改造后，根據不同的工藝要求，實際生產速度分別在30m/min、35m/min、40m/min的情況下運行，接觸角均達到規定的要求，TAC膜處理后的表面質量與效果理想。不過，由于速度提高幅度很大，原設備干燥箱入口處需增加一風刀切水裝置，以防止切水輥切水不良造成影響。

6結語

公司設備部門同仁針對TAC處理機的提速改造達到并超過預期效果，解決了增加PVA拉伸機產能時面臨的“TAC配套問題”的困擾，改造取得圓滿成功。同時，通過對設備的改造，對進一步了解和熟悉偏光片生產設備獲得了寶貴經驗，也為公司培養了一批偏光片設備的專業技術人才，為將來同類設備的國產化奠定了堅實

基礎。

參考文獻

[1]?田村喜男．DisplaySearch．TFT液晶面板供需平衡

?和收益預測http：//china．nikkeibp．com．cn/news/

?flat/59497-20120116．html．

摘要：偏光片是LCD（液晶顯示器）的關鍵原材料之一，它的制造涉及多種應用技術。文章介紹了偏光片的結構，對偏光片關鍵生產設備——“TAC處理機”使用過程中遇到的產能瓶頸進行了分析，并作出了針對性地提速改造。

關鍵詞：偏光膜；TAC處理機；堿處理槽；提速改造

中圖分類號：TN949文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0081-021偏光片生產概述

偏光片是LCD（液晶顯示器）關鍵原材料之一，也是LCD面板中技術含量高且制程復雜的原材料。它的制造涉及高分子材料技術、微電子技術、光電技術、薄膜技術、高純技術及計算機控制技術等多種應用技術。

2007年全球平板顯示器用面板產值首次突破千億美元大關，成為繼半導體之后第二個超千億美元的電子信息產業。預計到2015年，全球平面顯示器產值將達1400億美元。與之對應的LCD用偏光片，2008年度全球產量約1.93億m2，對應的產值高達63.14億美元。預計到2016年，全球TFT偏光片產值將超過140億美元。偏光片的市場需求前景廣闊。

偏光片在液晶顯示器中的作用就是將自然光變成偏振光，由于把偏振光用于其顯示原理中，偏光片不僅是LCD必需的構件，同時對其高性能、多功能的追求對于LCD功能的提高是必不可少的。

圖1偏光片的構造簡圖

圖1是偏光片（一般透過型）的基本結構。其核心層是兩層TAC膜夾一層PVA膜，通常稱之為“原板”。以原板為基礎，根據不同的使用要求，在原板的一側或兩側分別復合不同功能的光學膜，由此形成不同用途的偏光片產品，如反射型偏光片、半透型偏光片等。

通常情況下，要完成偏光片的生產，必須在凈化級別達到1000級的凈化廠房內配備如下生產設備：TAC處理機、PVA延伸機、光學級涂布設備及相應的輔助設施如槽罐、純水裝置等。本文主要針對本公司現有的TAC處理機使用過程中面臨的產能瓶頸，設法進行提速改造。

偏光片中的TAC膜作用主要體現在兩個方面：對拉伸后的PVA偏光素子起保護作用，另外是防止素子的回縮。由于PVA素子本身的機械強度和平挺度均很差，其在溫熱的環境中會很快變形、收縮、松弛、衰退，而且強度很低，質脆易破，不便于使用和加工。因此需在其兩側貼上具有高透光率、低霧度值、耐熱性好、機械強度高及光學上各向同性的透明薄膜。能同時滿足這些要求的膜目前TAC膜最適合。

鑒于TAC膜上述的重要作用，偏光片生產過程中的前段設備——TAC處理機就顯得非常重要。圖2為“TAC處理機簡圖”。

圖2TAC處理機簡圖

2問題提出

從圖1可以看出，TAC膜與PVA膜在偏光片產品中的用量比例是2∶1，即如果PVA拉伸機的速度是10m/min，TAC處理機的速度必須達到20m/min以上。公司當時計劃投資第二條PVA拉伸機，但為節約總的投資費用，不計劃引進第二條TAC處理機生產線。預計兩條拉伸機的理想產能合計約15m/min以上，因此現有的TAC處理機必須提速，才能滿足整個投資計劃，并決定由公司設備部門負責解決這個問題。

根據經驗及相關資料，我們知道PVA膜與TAC膜要很好地貼合，前提是TAC膜需有較好的親水性，即較小的接觸角——小于20°。而未經處理的TAC膜接觸角在30°～50°度以上。要使TAC膜接觸角降到20°以下，TAC膜在堿槽處理中的浸漬時間必須滿足在70～110s以上（時間范圍大的原因是可以通過堿液濃度與溫度等的變化來調整）。以速度30m/min計算，槽內行程最小需30*70/60＝35m。

圖3是原堿處理槽穿膜圖，計算其槽內行程為27.6m。要滿足行程35m，需增加行程26.8%以上。

圖3原堿處理槽穿膜圖

3分析問題

根據分析，增加行程可以采取的途徑如下：（1）增加槽的長度；（2）將槽深加大；（3）將槽面升高；（4）改變穿膜方式，設法在現槽內找到增加行程的

辦法。

途徑（1），見圖2，機臺前后均有機臺固定，且放卷前面空間有限，機器又放置在無塵車間內，因此增加長度不現實，不采用。

途徑（2），槽下面有線槽、槽底有加熱管，且就算能加深，深度也有限，且改造牽涉因素太多，工程量大，效果不明顯，亦不采用。

途徑（3），此方案可以考慮，至少達到途徑（2）的效果，工程量比（2）少很多，但需注意的是，加高的高度必須低于200mm，太高，以正常人的身高無法穿膜。備選。

途徑（4），改變穿膜方式，我們模擬了將輥重新排列，將現水平式改為垂直式，但計算其行程反而更短，因此這樣考慮有問題。可以將輥徑減小，改變輥的排布間距。于是反復計算并圖紙模擬，找到了直接在現有槽內增加行程的辦法。

4具體方案

（1）輥徑減少原則：確保膜在輥徑變小之后不能出現層與層之間的刮碰，同時，輥徑強度足夠不能變形，輥的轉動必須輕盈、阻力小。

（2）經計算滿足原則（1）同時也考慮到加工商可以正常制作的情況下，將槽內導輥外徑由Φ118改為Φ82。

（3）改造后具體布置圖，見圖4。

圖4改造后堿處理槽穿膜圖

（4）改造后行程增加情況。如圖4所示，槽內導輥數量由改造前的3層變為4層，行程增加到37.8m，增加量為36.96%。運行速度可達到37.8/70*60=32.4m/min，超過計劃的30m/min，初步達到設計要求。

在上述的基礎上再結合上面的途徑（3），加高120mm，導輥層數可再增一層，如圖中黑色輥所示，此時總行程增至47m，總增加量達到70.28%。運行速度最高可達到47/70*60=40.29m/min。

5實際效果

按上述方案改造后，根據不同的工藝要求，實際生產速度分別在30m/min、35m/min、40m/min的情況下運行，接觸角均達到規定的要求，TAC膜處理后的表面質量與效果理想。不過，由于速度提高幅度很大，原設備干燥箱入口處需增加一風刀切水裝置，以防止切水輥切水不良造成影響。

6結語

公司設備部門同仁針對TAC處理機的提速改造達到并超過預期效果，解決了增加PVA拉伸機產能時面臨的“TAC配套問題”的困擾，改造取得圓滿成功。同時，通過對設備的改造，對進一步了解和熟悉偏光片生產設備獲得了寶貴經驗，也為公司培養了一批偏光片設備的專業技術人才，為將來同類設備的國產化奠定了堅實

基礎。

參考文獻

[1]?田村喜男．DisplaySearch．TFT液晶面板供需平衡

?和收益預測http：//china．nikkeibp．com．cn/news/

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