CN107748406B - 一种超薄偏光片及其加工方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄偏光片的加工装置，包括冷压对辊、热压对辊、红外灯和柱透镜，冷压对辊与热压对辊平行设置；冷压对辊用于复合TAC膜和PVA膜，热压对辊用于热压复合后的TAC膜和PVA膜，红外灯设置于冷压对辊与热压对辊之间，柱透镜设置于红外灯的出光方向，柱透镜用于将红外灯的光汇集于热压对辊的进料端。本发明还提供一种超薄偏光片的加工方法，该方法包括1)在PVA膜上下表面冷压复合TAC膜；2)用柱透镜将红外灯的出光汇集于步骤1)得到的复合膜上，热压压延；3)逐级压延减薄，得到超薄偏光片。本加工装置和方法可在低碘析出率、低断膜率的前提下制备厚度为20μm甚至更薄的超薄偏光片。
Description
技术领域
本发明涉及光学功能薄膜技术领域，特别涉及一种应用于柔性显示器件上的超薄偏光片和加工超薄偏光片的方法和装置。
背景技术
目前，显示器件主要产品是TFT-LCD和OLED，这些显示器都需要用到一种光学功能薄膜——偏光片。而随着显示技术的发展，研制柔性显示器件成为未来的发展方向，因此研制超薄偏光片也就成为了偏光片制造行业的热点项目。
为使偏光片超薄化，人们想到了溶致液晶加染料涂布法制造超薄染料偏光片的方法和光控取向制造超薄染料偏光片的方法。但是染料系偏光片的偏振度远低于碘系偏光片的偏振度，因此开发超薄碘系偏光片具有最现实的优势。
偏光片生产技术以PVA膜的延伸工艺划分，有干法和湿法两大类。干法是指PVA膜是在具有一定温度和湿度条件的蒸汽环境下进行延伸，早期使用的目的是可以提高工艺的生产效率，使用幅宽较大的PVA膜进行生产而不至于经常断膜。但这种工艺的局限性在于PVA膜在延伸过程中的均匀性受到限制，因此所形成的偏光片原膜的复合张力、色调的均匀性和耐久性不易稳定，因而实际应用较少。湿法是指PVA膜是在一定配比的液体中进行染色、拉伸的工艺方法。这种工艺早期的局限性在于PVA膜在液体中延伸的稳定控制难度较大，因此加工时PVA膜容易断膜，且PVA膜的幅宽受到限制。
现有碘系偏光片制造技术，受膜层自持力影响，加工极限只能分别把聚乙烯醇膜和三醋酸纤维素膜拉伸到30μm左右的厚度，若再进一步拉伸减薄，则容易造成断膜等问题。在冶金和塑料材料加工中，压延法是在把厚板(膜)加工成薄板(膜)的有效工艺，三醋酸纤维素性脆不适合冷压，碘的热挥发性又不适合热压。而对于弯曲要求高的柔性显示器，往往需要做到更薄。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一是为了提供一种超薄偏光片的加工方法。
本发明的目的之二是为了提供上述方法得到的超薄偏光片。
本发明的目的之三是为了提供一种超薄偏光片的加工装置。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种超薄偏光片的加工装置，包括冷压对辊、热压对辊、红外灯和柱透镜，所述冷压对辊与所述热压对辊平行设置；所述冷压对辊用于复合TAC膜和PVA膜，所述热压对辊用于热压复合后的TAC膜和PVA膜，所述红外灯设置于所述冷压对辊与热压对辊之间，所述柱透镜设置于所述红外灯的出光方向，所述柱透镜用于将红外灯的光汇集于所述热压对辊的进料端。
进一步地，所述红外灯上设有灯罩，所述红外灯的功率为2-3kW。
进一步地，所述红外灯与所述热压对辊的进料端的距离为20-30cm，与进料方向呈40-50°夹角。
进一步地，还包括位移装置，所述位移装置使所述红外灯、柱透镜可相对于所述热压对辊平行位移。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种超薄偏光片的加工方法，包括以下步骤：
1)冷压复合：常温下利用冷压对辊于碘系聚乙烯醇偏光膜的上、下表面复合三醋酸纤维素膜，得到复合膜；
2)热压压延：用柱透镜将红外灯的出光汇集于步骤1)得到的复合膜上，将复合膜表面的温度以10-20℃/s的速率升高至200-250℃，利用热压对辊进行热压压延；
3)逐级压延：将热压压延的复合膜按步骤2)的多次逐级热压压延减薄。
进一步地，步骤2)中，复合膜的传送速率为10-25m/min；所述红外灯的加热功率为2-3kW。
进一步地，步骤2)中，将复合膜表面的温度以14-16℃/s的速率升高至210-230℃，进行热压贴合。
进一步地，步骤2)中，热压贴合的压力为0.2-0.5MPa。
本发明的目的之三采用以下技术方案实现：
一种上述的加工方法得到的超薄偏光片。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供的超薄偏光片的加工装置和方法，利用柱透镜的聚焦作用，将红外灯发出的光汇集于一个矩形的区间，从而使进入热压对辊的TAC/PVA/TAC复合膜的表面迅速升温，即在较短的时间内使TAC达到软化温度而PVA膜处于较低的温度，从而有效减少了碘的析出，并降低了断膜的风险，以使制备20μm及以下的超薄偏光片成为了可能。
附图说明
图1为本实施例1的结构示意图。
其中，各附图标记：1、TAC膜；2、PVA膜；3、红外灯；4、柱透镜；5、冷压对辊；6、热压对辊；7、超薄偏光片膜；8、灯罩。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
以下具体实施方式中，所记载的“上”、“下”、“前”、“后等”方位指示词均应理解为对附图的方位指示。
如图1所示，本发明提供一种超薄偏光片的加工装置，包括冷压对辊5、热压对辊6、红外灯3和柱透镜4，所述冷压对辊与所述热压对辊平行设置；所述冷压对辊用于复合TAC膜1和PVA膜2，所述热压对辊用于热压复合后的TAC膜和PVA膜，所述红外灯设置于所述冷压对辊与热压对辊之间，所述柱透镜设置于所述红外灯的出光方向，所述柱透镜用于将红外灯的光汇集于所述热压对辊的进料端。
本加工装置将TAC膜和PVA膜在冷压对辊的作用下进行复合，以贴合TAC膜和PVA膜的同时排除气泡；本加工装置通过柱透镜的聚光作用，对复合后的TAC膜和PVA膜表面进行集中区域式的瞬时加热升温，从而使TAC膜升温而PVA膜的温度相对较低，能有效地避免PVA膜的碘挥发，以使该复合膜在TAC软化状态下实施压延热贴。从而保证该复合在后续的压延过程中，可以压延至20μm甚至更薄，同时还能保证PVA膜不易断裂。该加工装置可以避免在PVA膜与TAC膜之间添加胶粘剂，更加环保同时不影响偏光片的光学性质。
本发明同时提供一种超薄偏光片的加工方法，该加工方法是利用上述加工装置的红外聚焦瞬时加热，以使复合于PVA膜表面的TAC膜迅速升温并在无胶粘剂作用下进行热贴合，热贴合的复合可以被多级多辊联用压延的方式，压延至20μm甚至更薄，同时还能保证PVA膜不易断裂。
本发明中，可通过调节红外灯的功率、与热压对辊的间距、与柱透镜的间距、柱透镜的尺寸、复合膜的传送速率等手段，以使TAC膜表面迅速升温，而内部的PVA膜还未升温过快，从而有效减少碘的析出，以实现热压贴合。
实施例1
一种超薄偏光片的加工装置，包括一组冷压装置和两组热压延装置，其中，冷压装置包括冷压对辊；热压延装置包括热压对辊、红外灯和柱透镜；所述冷压对辊与所述热压对辊平行设置；所述冷压对辊用于复合TAC膜和PVA膜，所述热压对辊用于热压复合后的TAC膜和PVA膜，所述红外灯设置于所述冷压对辊与热压对辊之间，所述柱透镜设置于所述红外灯的出光方向，所述柱透镜用于将红外灯的光汇集于所述热压对辊的进料端；红外灯的加热功率为2.5kW；所述红外灯与所述热压对辊的进料端的距离为25cm，红外灯的出光方向与进料方向呈45°夹角；柱透镜与红外灯的距离为7.5cm。本实施例中，热压对辊的进料方向优选为切向进料。
本实施例中，待处理的TAC膜和PVA膜的厚度为30μm左右，相适应的，热压对辊与冷压对辊的直径为30-40cm。
实施例2
一种超薄偏光片的加工装置，包括一组冷压装置和一组热压延装置；其中，冷压装置包括冷压对辊；热压延装置包括热压对辊、红外灯、灯罩8和柱透镜；所述冷压对辊与所述热压对辊平行设置；所述冷压对辊用于复合TAC膜和PVA膜，所述热压对辊用于热压复合后的TAC膜和PVA膜，所述红外灯设置于所述冷压对辊与热压对辊之间，所述柱透镜设置于所述红外灯的出光方向，所述柱透镜用于将红外灯的光汇集于所述热压对辊的进料端；灯罩为反光灯罩，灯罩呈筒状且在柱透镜方向设有开口；红外灯的加热功率为2kW；所述红外灯与所述热压对辊的进料端的距离为20cm，红外灯的出光方向与进料方向呈45°夹角；柱透镜与红外灯的距离为10cm。
实施例1和实施例2中，柱透镜的截面形状优选为半圆形或半椭圆形，其中直线边与红外灯的出光方向垂直。
实施例3：
一种超薄偏光片的加工方法，包括以下步骤：
1)冷压复合：取厚度为30μm的通过湿法拉伸工艺制造出碘系聚乙烯醇偏光膜(PVA膜)，室温下利用冷压对辊以18m/min的传送速率分别在上、下表面复合三醋酸纤维素膜(TAC膜)，冷压对辊的复合压力为0.3MPa，得到基本无气泡的复合膜；
2)热压压延：用柱透镜将红外灯的出光汇集于步骤1)得到的复合膜上，红外灯的加热功率为2.5kW，调节红外灯与热压对辊进料端、柱透镜之间的间距，将复合膜表面的温度以15℃/s的速率升高至220℃，利用热压对辊以0.3MPa压力进行热压贴合；
3)逐级压延：将热压压延后的复合膜按步骤2)多次逐级热压压延减薄至20μm以下，得到超薄偏光片。
实施例4：
一种超薄偏光片的加工方法，包括以下步骤：
1)冷压复合：取厚度为30μm的通过湿法拉伸工艺制造出碘系聚乙烯醇偏光膜(PVA膜)，室温下利用冷压对辊以20m/min的传送速率分别在上、下表面复合三醋酸纤维素膜(TAC膜)，冷压对辊的复合压力为0.4MPa，得到基本无气泡的复合膜；
2)热压压延：用柱透镜将红外灯的出光汇集于步骤1)得到的复合膜上，红外灯的加热功率为2.5kW，调节红外灯与热压对辊进料端、柱透镜之间的间距，将复合膜表面的温度以20℃/s的速率升高至230℃，利用热压对辊以0.4MPa压力进行热压贴合；
3)逐级压延：将热压压延后的复合膜经按步骤2)多次逐级热压压延减薄至20μm以下，得到超薄偏光片。
实施例3和实施例4中，碘系聚乙烯醇偏光膜的具体制备方法如下所示：
PVA经退卷后，浸润在纯水中，清洗出PVA中的可塑剂等添加物；再在另一个纯水槽中进行膨润，保证后续染色时能够达到染色均匀的效果；然后在具有二向色性的物质的碘溶液中进行染色，使其吸收二向色性物质，然后进行拉伸，使PVA分子键高度取向，再进行脱水、烘干后形成具有偏振性能的碘系聚乙烯醇偏光膜；
实施例3和实施例4中，TAC膜经过预处理工艺：
对TAC膜进行碱洗蚀刻，清除TAC膜表面的脏污并改善其表面亲水性，TAC膜与溶液中的强碱发生皂化反应，使酯基转变为羟基，提高其与PVA膜的黏结能力。
实施例3和实施例4得到的超薄偏光片还包括表面复合保护膜的工艺，具体操作如下所示：
在离型膜上涂上压敏胶，烘干，然后与超薄偏光片复合，将压敏胶转移到超薄偏光片上；
压敏胶固化完成后偏光片退卷，揭掉拉伸工序复合的保护膜，换上新的PET保护膜。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种超薄偏光片的加工装置，其特征在于，包括冷压对辊、热压对辊、红外灯和柱透镜，所述冷压对辊与所述热压对辊平行设置；所述冷压对辊用于复合TAC膜和PVA膜，所述热压对辊用于热压复合后的TAC膜和PVA膜，所述红外灯设置于所述冷压对辊与热压对辊之间，所述柱透镜设置于所述红外灯的出光方向，所述柱透镜用于将红外灯的光汇集于所述热压对辊的进料端。
2.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述红外灯上设有灯罩，所述红外灯的功率为2-3kW。
3.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述红外灯与所述热压对辊的进料端的距离为20-30cm，与进料方向呈40-50°夹角。
4.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于，还包括位移装置，所述位移装置使所述红外灯、柱透镜可相对于所述热压对辊平行位移。
5.一种超薄偏光片的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)冷压复合：常温下利用冷压对辊于碘系聚乙烯醇偏光膜的上、下表面复合三醋酸纤维素膜，得到复合膜；
2)热压压延：用柱透镜将红外灯的出光汇集于步骤1)得到的复合膜上，将复合膜表面的温度以10-20℃/s的速率升高至200-250℃，利用热压对辊进行热压压延；
3)逐级压延：将热压压延后的复合膜按步骤2)多次逐级热压压延减薄，得到超薄偏光片。
6.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，步骤2)中，复合膜的传送速率为10-25m/min；所述红外灯的加热功率为2-3kW。
7.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，步骤2)中，将复合膜表面的温度以14-16℃/s的速率升高至210-230℃，进行热压贴合。
8.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，步骤2)中，热压贴合的压力为0.2-0.5MPa。
9.一种如权利要求5-8任一项所述的加工方法得到的超薄偏光片。
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