摘要：文章介紹了偏光膜的概況，同時對偏光膜生產核心設備——PVA拉伸機做了闡述，并對偏光膜生產新技術進行了介紹，對設備的國產化提出了觀點。
關鍵詞：偏光膜；生產設備；PVA拉伸機
中圖分類號：TQ342文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）20-0034-03
1前言
近年來的顯示器技術中，液晶顯示器（LCD）是發展最快速的技術之一。雖然這兩年新一代顯示技術有機EL面板發展迅速，但在全球面板產值高達1000億美元的市場份額中，約9成仍是液晶面板。
圖 1 偏光膜基本構造
一塊液晶面板包括背光板、偏光板、液晶層以及彩色濾光片等重要組成部分。其中偏光板用于提供一個方向的線性極化光通過的功能。利用此功能，當液晶層接受外部電壓控制時，能夠產生明亮狀態以及黑暗狀態以控制液晶顯示器的畫面顯示。所以說偏光膜是液晶顯示器必需的關鍵組件之一，且必須上下成對配合使用。如圖1所示，偏光膜的基本結構是兩層TAC膜夾一層PVA膜，業內稱之為“原板”。以“原板”為基礎，分別復合不同功能的光學膜，如反射膜、半透膜、位相差膜等，由此形成不同用途的偏光膜成品。
因此，“原板”是偏光膜的核心，生產“原板”的設備——PVA拉伸機是偏光膜生產的核心設備?，F對PVA拉伸機的設計要點進行探討。
2PVA拉伸機設備組成及作用
2.1設備組成
見下圖，PVA拉伸機為3層式標準結構，亦有2層式結構。不過，盡管布局不同，但基本組成仍然一樣。
圖 2 PVA拉伸機簡圖
2.2作用
PVA拉伸機實現偏光膜的基本性能，如光學特性、耐久特性等。在一般LCD產品的使用中，要求偏光度和透過率性能指標越高越好。偏光度和透過率越高，LCD顯示器件的顯示效率就越高，相對能耗就越小。
3PVA拉伸機設計要點
3.1PVA放卷
PVA的放卷裝置設計為單軸放卷，這主要取決于PVA膜高倍數拉伸的生產特性，在高倍數（3～8倍）拉伸條件下，PVA原料膜卷與卷之間的拼接根本無法承受。而PVA拉伸機的流程又較長（＞100米以上），為減少每卷膜用完后需重新穿膜所帶來的損耗，同時提高生產效率，PVA原膜的長度應盡量長，有的已達6000米/卷以上。需要注意的是長度越長，重量也越大（超過1～2噸），必要時需考慮配備吊機以保安全。PVA的放卷為主動式放卷，并配置張力檢出器進行張力控制，以確保放卷平穩。
3.2液槽部分
各槽均要求液體循環過濾裝置保證槽內液體的均勻性與潔凈性，加熱（冷卻）裝置保證溫差控制在設定溫度的±1℃以內，嚴禁循環出液口出現湍流、氣泡等影響膜平穩運行的情況，同時也要避免出現呆滯區。槽內各導輥采用海綿輥（Sponge roll）為
宜，并注意輥面硬度及質量變化，及時進行更換。
（1）水洗槽。作用是通過純水洗去PVA原膜上的皂化劑及異物。由于PVA膜吸水后會起皺，所以水洗槽的設計需注意防止PVA膜在槽內因浸水起皺形成折痕，PVA膜在槽內橫向無拉伸，消除折痕的理想辦法除采用弧形輥（Sponge roll，中心高度50～100mm）進行擴張外，還需要循環泵水力的幫助。生產過程中此槽會產生大量白色泡沫，設計合適的液體排放口與循環口及時將槽內異物去除很重要。
（2）膨潤槽。槽內溶液為硼酸液，目的是利用硼酸控制膜的熱膨脹，提高化學穩定性、提高機械強度和熱沖擊能力、改善著色性能等。
（3）染色槽。由于偏光膜的色相、透過率與偏光度及耐候性等均需在此槽來實現，因此該槽是所有液槽之中最為重要的一個。設計重點是確保染色時間充足（即行程夠長），由于不同產品要求的染色時間不盡相同，槽內導輥亦設計成高度自動同步可調，此處升降機構的精度要求高，確保各導輥之間的平行誤差在0.02～0.05mm之間。同時，需保證染色的均勻，保證槽內染著液濃度穩定一致。染色槽出口的Nip roll需保證切干效果，以避免槽內染著液被帶走造成損失，并污染后面的液槽，導致色相的不可控。
PVA膜視不同產品要求在槽內浸染時間以60～300秒為宜。
（4）洗凈槽。此槽相對單純，只是對從染色槽出來的膜進行浸洗。
（5）延伸槽。目的就是保證達到要求的拉伸比。對染色后的PVA膜而言，拉伸比越大，就越容易實現高透過、高對比度?，F在通用的濕法拉伸生產設備均采用兩段拉伸，即通過兩個延伸槽、三對延伸輥來共同實現。延伸槽的拉伸比大小是衡量拉伸能力的重要參數，拉伸比除取決于設備精度、延伸輥尺寸和材質外（NBR或EPDM，邵氏硬度A在70～85之間），還與PVA膜材料的性能、聚合度、槽內溶液的配比、工藝參數及人員操作水平等密切相關。拉伸比過低會導致偏光膜性能無法滿足高透過、高對比度等規定要求；拉伸比過高則會引起膜厚度的相對誤差難以控制，且制造工藝更為復雜。通常制造偏光膜的PVA膜單向拉伸至少3～5倍以上才可保證偏光膜的性能，而滿足更高要求的偏光膜拉伸比需達到5～7倍。
（6）洗凈槽。相對簡單，主要是去除膜上附有的硼酸或其他異物。
（7）補色槽。主要是對經過前面工序的PVA膜，檢測其色相等指標是否已符合要求，然后再根據色相與要求的誤差進行補充染色。
（8）水切。將PVA素子上的水分徹底擠切干凈，因此設計時Nip roll連續配置2～3對，水切不良，水跡會被帶入素子干燥箱內，由于水跡為硼酸溶液，硼酸干燥結晶后會形成白色顆粒，從而造成欠點并劃傷PVA素子。為加強水切效果，建議生產速度超過10m/min時加配不銹鋼風刀。
3.3素子干燥箱
此干燥箱對凈化等級要求在1000～100級之間。箱體內壁采用拋光不銹鋼板制作，所有直角應導成圓角并拋光，以便于清潔。干燥箱內導輥間距為350～500mm，布置較密，以防止PVA素子受熱后產生卷曲。建議采用被動輥，要求輥表面拋光、鋼性好、質輕、防銹、防腐。干燥箱內需保持正壓以確保潔凈，箱體長度在10～20米之間，箱內溫度范圍在55℃～90℃之間，設定后溫度波動控制在±1℃以內。熱風系統需經亞高效、高效兩級過濾。
