TWI659988B - 用於製造偏光膜的系統和方法 - Google Patents

Abstract

一種用於製造偏光膜的系統，包括一處理槽以及一管路。處理槽具有一入液口。管路與處理槽連通。該系統更包括至少一永磁體雜質吸附棒，用於移除處理槽和/或管路中的含鐵雜質。所述永磁體雜質吸附棒設置於處理槽中鄰近入液口處、處理槽中位於處理槽之底部、以及管路中其中至少一處。

Description

用於製造偏光膜的系統和方法

本發明是有關於一種製造系統和一種製造方法，特別是有關於一種用於製造偏光膜的系統和一種用於製造偏光膜的方法。

偏光板為一種廣泛應用於液晶顯示器之光學元件。隨著液晶顯示器的發展，對於液晶顯示器連帶著其中之元件的品質要求越來越高。偏光板通常是藉由在偏光膜上貼合保護膜而形成，其中，偏光膜可藉由使可撓性之偏光膜前驅物通過多個處理槽而得。各個處理槽的環境與條件與製成之偏光膜的性質與品質有關。可利用調整各個處理槽的環境與條件來改變偏光膜的性質。如果處理槽中發生汙染，則將影響偏光膜的品質。

本發明提供用於製造偏光膜的系統，有利於保證偏光膜的品質。

根據一些實施例，一種用於製造偏光膜的系統包括一處理槽以及一管路。處理槽具有一入液口。管路與處理槽連通。 此種系統更包括至少一永磁體雜質吸附棒，用於移除處理槽和/或管路中的含鐵雜質。所述永磁體雜質吸附棒設置於處理槽中鄰近入液口處、處理槽中位於處理槽之底部、以及管路中其中至少一處。

根據一些實施例，一種用於製造偏光膜的方法係使用如前所述之系統來製造一偏光膜。該方法包括使一偏光膜基材通過的處理槽，以形成偏光膜。該方法更包括藉由至少一永磁體雜質吸附棒，移除處理槽和/或管路中的含鐵雜質，以控制偏光膜的品質。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

10‧‧‧偏光膜前驅物

11‧‧‧偏光膜基材

12‧‧‧偏光膜

20‧‧‧處理槽

21‧‧‧皂化槽

22‧‧‧膨潤槽

23‧‧‧染色槽

24‧‧‧交聯槽

25‧‧‧洗淨槽

26‧‧‧乾燥爐

30‧‧‧輥

40‧‧‧外部桶槽

42‧‧‧過濾裝置

43‧‧‧管路

202‧‧‧入液口

204‧‧‧噴流管

50‧‧‧含鐵雜質

51‧‧‧永磁體雜質吸附棒

52‧‧‧永磁體雜質吸附棒

53‧‧‧永磁體雜質吸附棒

第1圖繪示一用於製造偏光膜的例式性系統。

第2圖繪示根據實施例之一用於製造偏光膜的例式性系統的一部分。

根據實施例之用於製造偏光膜的系統，包括一處理槽以及一管路。處理槽具有一入液口。管路與處理槽連通。此種系統更包括至少一永磁體雜質吸附棒，用於移除處理槽和/或管路中的含鐵雜質。所述永磁體雜質吸附棒設置於處理槽中鄰近入液口處、處理槽中位於處理槽之底部、以及管路中、其中至少一處。

根據實施例之用於製造偏光膜的方法，係使用如前所述之系統來製造一偏光膜。該方法包括使一偏光膜基材通過所述系統的處理槽，以形成偏光膜。該方法更包括藉由至少一永磁體雜質吸附棒，移除處理槽和/或管路中的含鐵雜質，以控制偏光膜的品質。

在此先就系統中的處理槽及相關製程來進行說明。請參照第1圖，其繪示一用於製造偏光膜的例式性系統的一部分。偏光膜12可將光線由非偏極光轉換為偏極光，其例如是由吸附配向之二色性色素之聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)薄膜或由液晶材料摻附具吸收染料分子所形成。

第1圖所示的例式性系統包括一膨潤槽22、一染色槽23、一交聯槽24、一洗淨槽25、以及一乾燥爐26。前述處理槽和處理設備可選擇性地增加、減少、重複設置、或進行其他調整。一偏光膜基材11係藉由多個輥30的傳送，如箭頭指示方向依序通過各個處理槽及處理設備，而形成偏光膜12。以下對此提供具體的實施例。可以理解的是，這些實施例並非用於限制本發明。此外，一實施例中的元件、條件和特徵，能夠在未作進一步列舉的情況下，被有利地納入於另一實施例中。

偏光膜基材11的材料包括PVA或其他適合的材料。在一些實施例中，可直接提供例如PVA的薄膜作為偏光膜基材11。在一些實施例中，如第1圖所示，可先提供一偏光膜前驅物10，例如聚乙酸乙烯酯的薄膜，再藉由在系統的一皂化槽21中進 行一皂化處理形成聚乙烯醇的薄膜。皂化槽21中的槽液可含有一皂化劑。皂化劑可使用氫氧化鉀或氫氧化鈉。根據一些實施例，聚乙酸乙烯酯可為乙酸乙烯酯之單聚物、或乙酸乙烯酯及以及乙酸乙烯之共聚合物和其他能與乙酸乙烯進行共聚合之其它單體之共聚物，所述其它單體可為不飽和羧酸類(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、正丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸甲酯)、烯烴類(例如乙烯、丙烯、1-丁烯、2-甲丙烯)、不飽和磺酸類(例如乙烯基磺酸、乙烯基磺酸鈉)、或乙烯基醚類(例如乙基乙烯醚、甲基乙烯醚、正丙基乙烯醚、異丙基乙烯醚)等等。根據一些實施例，聚乙烯醇的皂化度可為85莫耳%、90莫耳%、或99莫耳%~100莫耳%。在一些實施例中，聚乙烯醇經過改質，例如是經醛類改質的聚乙烯甲醛(polyvinylformal)、聚乙烯乙醛、聚乙烯醇縮乙酸、或聚乙烯丁醛(polyvinylbutyral)等等。在一些實施例中，偏光膜基材11之厚度約為1μm~200μm，較佳地為10μm~100μm，更佳地為20μm~80μm。

偏光膜基材11可先經由輥30引導至膨潤槽22，以對於偏光膜基材11進行一膨潤處理。膨潤處理可去除偏光膜基材11表面之異物以及偏光膜基材11中之可塑劑，並且有助於後續之染色處理及交聯處理的進行。膨潤處理的條件無須特別限制，只要可達成前述效果且不會造成偏光膜基材11極端溶解或透明消失即可。膨潤槽22中的槽液主要包含純水，其與偏光膜基材11反應。 在一些實施例中，膨潤處理的溫度為10℃~50℃，例如是20℃至50℃，膨潤處理的時間則為5秒~300秒，例如是20秒~240秒。

由於在膨潤處理時，偏光膜基材11容易產生橫向的膨潤而具有折皺，因此在一些實施例中，可設置擴展滾輪(expander roll)、螺旋滾輪(spiral roll)、凸面滾輪(crown roll)、導布裝置(cloth guider)、彎曲棒(bend bar)、或拉幅機布鋏(tenter clip)等擴幅裝置(未繪示)於膨潤槽22之出入口，在傳送偏光膜基材11的同時去除偏光膜基材11的折皺。此外，為了穩定偏光膜基材11於膨潤槽22中的傳送，在一些實施例中，可使用噴流管或邊緣位置控制(edge position control)裝置(未繪示)之類的手段控制膨潤槽22中的水流。在此所述的擴幅裝置和/或水流控制手段同樣可應用於後續的處理槽。

根據一些實施例，可使用經過延伸的偏光膜基材11。根據另一些實施例，可在用於製造偏光膜的系統中對於偏光膜基材11進行一延伸處理。延伸處理可在通過膨潤槽22、和/或後續染色槽23、交聯槽24時進行。舉例來說，可使得設置在膨潤槽22入口的輥30與設置在膨潤槽22出口的輥30存在周速差，進行單軸延伸處理。

偏光膜基材11接著經由輥30引導至染色槽23，以對於偏光膜基材11進行一染色處理。染色槽23中的槽液含有一染色劑。染色劑可使用二色性色素、或其它適合的水溶性二色素染料。在一些實施例中，染色劑包含碘和碘化鉀。舉例來說，染色 劑可為包含0.003重量份~0.2重量份的碘及3重量份~30重量份的碘化鉀之水溶液。在一些實施例中，染色處理之溫度為10℃~50℃，例如是20℃~40℃，染色處理之時間則為10秒~600秒，例如是30秒~200秒。為了使染色處理的效果更好，槽液中可包括其它添加物。舉例來說，在一些實施例中，額外添加硼酸。在一些實施例中，也可設置如前所述之擴幅裝置和/或水流控制手段。在一些實施例中，在進行染色處理的同時進行或再次進行延伸處理。

偏光膜基材11接著經由輥30引導至交聯槽24，以對於偏光膜基材11進行一交聯處理。交聯槽24中的槽液含有一交聯劑。交聯劑可使用硼酸。交聯槽24中的槽液可更含有一光學調整劑。光學調整劑可使用碘化鉀、碘化鋅、或其組合。改變光學調整劑的濃度可調整偏光膜色相。在一些實施例中，槽液為水溶液，其中包含1重量份~10重量份的硼酸、及1重量份~30重量份的碘化鉀。在一些實施例中，交聯處理之溫度可為10℃~70℃，例如是50℃~65℃，交聯處理之時間則為1秒~600秒，例如是20秒~300秒。在一些實施例中，也可設置如前所述之擴幅裝置和/或水流控制手段。在一些實施例中，在進行交聯處理的同時進行或再次進行延伸處理。根據一些實施例，從膨潤處理至交聯處理，偏光膜基材11所累積的延伸倍率約為4.5倍~8倍，例如是5倍~7倍。

偏光膜基材11接著經由輥30引導至洗淨槽25，以對於偏光膜基材11進行一洗淨處理。洗淨處理可藉由浸泡於水中、以水噴流進行噴霧、或前述方式之組合來進行。在一些實施 例中，洗淨處理之溫度為2℃~45℃，洗淨處理之時間則為2秒~120秒。

偏光膜基材11可接著經由輥30引導至乾燥爐26，以對於偏光膜基材11進行一乾燥處理，乾燥處理之後即為偏光膜12。在一些實施例中，乾燥處理之溫度為35℃~105℃，乾燥處理之時間則為10秒~300秒。

在根據實施例之用於製造偏光膜的系統，與永磁體雜質吸附棒相關之處理槽可為上述皂化槽21、膨潤槽22、染色槽23、交聯槽24、以及洗淨槽25其中任一者，也可以在複數個處理槽及相關之管路、甚至過濾裝置中設置永磁體雜質吸附棒。現在參照第2圖對此進行說明。

第2圖繪示系統的一處理槽20，其可為第1圖中繪示的皂化槽21、膨潤槽22、染色槽23、交聯槽24、或洗淨槽25。在一些實施例中，處理槽20的容量可為10公升~55公升。在一些實施例中，處理槽20中之槽液的pH值可為3~9之間，本發明之永磁體雜質吸附棒可以放置於其內，而不被腐蝕。此外，處理槽20可配合系統的一外部設備使用，其包括一外部桶槽40、設置於外部桶槽40與處理槽20之間的一過濾裝置42、以及用於連接的管路43。雖然並未繪示，所述系統也可包括其他與處理槽20連通的管路。處理槽20具有一入液口202。在此，另外繪示出可用於控制水流的噴流管204，其位於處理槽20的底部。

在本發明中，係設置永磁體雜質吸附棒(51~53)，以移除處理槽20中之槽液裡的含鐵雜質50。含鐵雜質50例如但不限於是來自系統中外部桶槽40和管路43等設備的鏽屑或其他雜質、環境中雜質、以及與之反應作用的產物。受限於系統整體過於龐大及管路的設置彎曲複雜等因素，往往無法得知何處已發生鏽蝕狀況，也難以進行除鏽處理。這些含鐵雜質50基本上為硬物，可能會因過濾裝置42的壓差而強行穿過過濾裝置42，不僅造成過濾裝置42的破壞，也影響製成之偏光膜、偏光板的品質，例如因附著在偏光膜上而影響後續保護膜的貼合。含鐵雜質例如但不限於包括40%以上的鐵元素。具體來說，含鐵雜質50可能包括鏽屑，其中可包括40%以上的鐵元素。含鐵雜質50也可能包括與鐵元素結合之PVA碎屑，其例如是來自於偏光膜基材11的溶出PVA，並在進一步聚結析出的過程中結合鐵等元素一起析出。含鐵雜質50可能是已經析出的固態物質，或者將受到永磁體雜質吸附棒的吸引力而從槽液中析出。除了鐵元素之外，含鐵雜質50還可包含鉻、鎳、氯等其他元素。

根據一些實施例，可設置一永磁體雜質吸附棒51於處理槽20中鄰近入液口202處。如此一來，可在溶液進入處理槽20時便立即移除其中的含鐵雜質50。在一些實施例中，永磁體雜質吸附棒51的外徑可為入液口202的內徑的~，較佳的可為~。根據一些實施例，可設置一永磁體雜質吸附棒52於處理槽20中位於處理槽20之底部。這是由於，含鐵雜質50會因重力作用 而往處理槽20的底部下沉。如果在設置有入液口202處的永磁體雜質吸附棒51的情況下，仍有漏網之魚的含鐵雜質50，便可藉由設置在底部的永磁體雜質吸附棒52作更進一步的移除。在一些實施例中，處理槽20中設置有1個~20個永磁體雜質吸附棒(51、52)。舉例來說，容量為10公升~55公升的一處理槽中可設置有1個~20個永磁體雜質吸附棒，特別是可設置有3個~15個永磁體雜質吸附棒，例如4~10個永磁體雜質吸附棒。根據一些實施例，可設置一永磁體雜質吸附棒於管路中(未繪示此一狀況)。根據一些實施例，還可設置一永磁體雜質吸附棒53於過濾裝置42中。設置在這些位置則是在溶液進入處理槽20之前便對其進行含鐵雜質50的移除。可選擇上述位置的其中一處設置一或多個永磁體雜質吸附棒，也可以在上述位置選擇複數位置分別設置一或多個永磁體雜質吸附棒，無須特別限制。

在一些實施例中，特別可於皂化槽和相關之管路、過濾裝置中設置永磁體雜質吸附棒。舉例來說，可設置一永磁體雜質吸附棒在用於一皂化處理溶液的一過濾裝置中。在此，皂化處理溶液包括皂化槽的槽液、以及實質上相同於該槽液的位在例如外部桶槽、管路、和過濾裝置等處的溶液。在一些實施例中，特別可於膨潤槽和相關之管路、過濾裝置中設置永磁體雜質吸附棒。在一些實施例中，特別可於染色槽和相關之管路、過濾裝置中設置永磁體雜質吸附棒。在一些實施例中，特別可於交聯槽和相關之管路、過濾裝置中設置永磁體雜質吸附棒。在一些實施例 中，特別可於洗淨槽和相關之管路、過濾裝置中設置永磁體雜質吸附棒。

根據一些實施例，永磁體雜質吸附棒具有強磁力，亦即其磁力為10000高斯以上。在一些實施例中，永磁體雜質吸附棒的外徑可為1mm~100mm，較佳的外徑為5mm~50mm，更佳的外徑為10mm~30mm，永磁體雜質吸附棒的長度可為10公分~200公分，較佳的長度為20公分~100公分，更佳的長度為50公分~70公分。根據一些實施例，永磁體雜質吸附棒可為實心或具有內部空間的配置。在一些實施例中，永磁體雜質吸附棒可為一整根的磁鐵棒。在一些實施例中，永磁體雜質吸附棒可為多段磁鐵與非磁性物質的組合。吸附在永磁體雜質吸附棒上的含鐵雜質可能大致沿著磁力線分佈。

在本發明的實施例中，藉由永磁體雜質吸附棒的設置，可減少雜質殘留而影響製品品質的狀況。除了含鐵雜質之外，永磁體雜質吸附棒也可以吸附其他具有磁性的雜質，利於良率的改善。藉由永磁體雜質吸附棒的設置，可增加過濾裝置的使用期限，也避免含鐵雜質破壞過濾裝置。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種用於製造偏光膜的系統，包括：一處理槽，具有一入液口；一管路，與該處理槽連通；以及至少一永磁體雜質吸附棒，用於移除該處理槽和/或該管路中的含鐵雜質，其中，該至少一永磁體雜質吸附棒設置於下列至少一處：該處理槽中鄰近該入液口處，該處理槽中位於該處理槽之底部，及該管路中；其中，該處理槽為皂化槽、膨潤槽、染色槽、交聯槽、或洗淨槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包括一過濾裝置，該過濾裝置與該處理槽連通，且該至少一永磁體雜質吸附棒包括設置於該過濾裝置中之一者。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之系統，其中，設置於鄰近該入液口處的所述永磁體雜質吸附棒的外徑為該入液口的內徑的~。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之系統，其中，所述永磁體雜質吸附棒的磁力為10000高斯以上。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之系統，其中，所述永磁體雜質吸附棒的外徑為1~100mm，長度為10公分~200公分。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之系統，其中，該處理槽中設置有1個~20個所述永磁體雜質吸附棒。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之系統，其中，該處理槽的容量為10公升~55公升，且/或該處理槽中之槽液的pH值為3~9之間。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之系統，其中，該含鐵雜質包括鏽屑；且/或該含鐵雜質包括40%以上的鐵元素；且/或該含鐵雜質包含與鐵元素結合之PVA碎屑。
9. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中，該含鐵雜質更包含鉻元素、鎳元素、和/或氯元素。
10. 一種用於製造偏光膜的方法，係使用如申請專利範圍第1~9項中任一項所述之系統來製造一偏光膜，該方法包括：使一偏光膜基材通過該處理槽，以形成該偏光膜；以及藉由該至少一永磁體雜質吸附棒，移除該處理槽和/或該管路中的所述含鐵雜質，以控制該偏光膜的品質。