微凹版涂布擴散膜表觀弊病及改善措施

李開靜，李瑞平

（合肥樂凱科技產(chǎn)業(yè)有限公司，安徽合肥230041）

擴散膜的應用領域主要是光電顯示行業(yè)，主要應用于TV、電腦顯示器、平板或手機等背光模組中。背光模組為液晶顯示裝置的關鍵組件之一。由于液晶本身不發(fā)光，背光模組的重要功能即在供應均勻的面光源以供液晶顯示面板使用。擴散膜作為LCD 背光模組重要零組件，其主要功能是將導光板的光線擴散，能將線光源 (CCFL) 或點光源 (LED) 分布成均勻的面光源。

擴散膜是經(jīng)過正面和背面兩次涂布形成的對光線具有擴散功能的光學薄膜。其使用光學級的PET 做基材，將光學級的樹脂和PMMA 粒子涂布于PET 的正面和背面，擴散膜正面具有良好的霧度，可以有效遮蓋網(wǎng)紋和瑕疵，背面有良好抗刮傷性和防靜電效果，便于后期的加工和運輸。擴散膜結構如圖1，霧度95% 擴散膜的電子顯微鏡照片如圖2 和圖3。

圖1 擴散膜結構圖

圖2 擴散層電鏡照片

圖3 防粘結層電鏡照片

微凹版涂布方式最初是從凹版印刷工藝發(fā)展起來的，是國外比較成熟的涂布技術。所謂微凹版涂布方式，是采用直徑較小的凹版輥的反轉凹版涂布方式。這種涂布方式不采用壓合式的涂布背輥，通過兩個距離很近輥徑與凹版輥輥徑相同（或相近）的吻合輥將與凹版輥旋轉線速度方向的基材充分展平，并與凹版輥輕微接觸，由無刃刮刀刮拭計量后的涂布液均勻鋪展在凹版輥表面，隨凹版輥轉動與基材連續(xù)接觸形成潤濕線，由基材與凹版輥的相對運動實現(xiàn)涂布液由凹版輥向基材均勻轉移的涂布過程。

目前擴散膜涂布工藝主要采用微凹版涂布技術，在實際生產(chǎn)過程中，由于涂布環(huán)境潔凈度、涂布系統(tǒng)穩(wěn)定性、設備制造安裝精度、車速和張力控制精度、物料均一性、基材均一性、轉速比、刮刀壓力等因素，會對涂布工藝過程產(chǎn)生不良影響，產(chǎn)品表觀因不同因素的影響而出現(xiàn)不同的弊病。涂布過程中易產(chǎn)生線紋、點、劃傷等各種缺陷。本文主要分析微凹版涂布擴散膜過程中產(chǎn)生的表觀弊病以及產(chǎn)生原因和改善措施。

1 擴散膜表面線紋

擴散膜外觀最頻繁出現(xiàn)的弊病是線紋，其中縱向稱為線（包括白線、暗線和異物線等）；橫向稱為紋（包括單側橫紋和全幅橫紋）。

1.1 線不良

線的外形特征是與PET 基材運行方向平行，在三波燈或強光手電的照射下，呈現(xiàn)為暗線或白線，多是無規(guī)律的，其寬窄變化因不同因素影響而不盡相同。目前生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的類型有短線、白線、暗線、異物線。擴散膜表觀弊病一般采用人工目視和在線檢測設備檢查，在線檢測設備難以識別線不良，主要靠人工肉眼檢查。

從外觀形態(tài)線分為暗線和白線，暗線和白線外形如圖4 和圖5 所示。

圖4 暗線

圖5 白線

暗線產(chǎn)生原因：微凹版涂布擴散產(chǎn)品，通過供液管道向涂布液槽中供液。擴散涂布液中擴散粒子較多，在供液過程中粒子之間容易聚團形成大顆粒沉淀，供液時使用濾芯將涂布液中的大顆粒沉淀進行過濾，如供液處使用的濾芯長時間未更換，導致濾芯堵塞穿孔（或者使用的濾芯不合理，比如直徑過大），沒有把藥液中未分散完全的顆粒過濾掉，顆粒吸附在刮刀上，導致刮刀在涂布時涂布液分布不均勻，異物處涂布量比其他部分偏小，從而形成一條明顯暗線。涂布過程示意圖如圖6。

圖6 涂布過程示意圖

改善措施：針對濾芯堵塞情況，操作人員需實時查看壓力表壓力值，壓力值越大，表明濾芯堵塞情況越嚴重。當發(fā)現(xiàn)涂布壓力值大于0.4 MPa 時需及時更換濾芯。針對濾芯直徑過大比如直徑1μm 的濾芯，通過更換濾徑更小的濾芯如直徑0.1μm 的濾芯，過濾掉藥液中未分散完全的顆粒，注意濾芯大小的選擇要考慮涂布液中粒子直徑的大小，濾芯直徑不能小于最大粒子的直徑，如濾芯直徑小于粒子直徑，會把粒子一起過濾掉。

白線產(chǎn)生原因：①在涂布過程中，涂布供液量不足，易導致產(chǎn)生細白線；②涂布液在供液小車和供液槽之間回流，在回流過程中溶劑不斷揮發(fā)，導致供液小車里液的粘度不斷增加，如攪拌不均會導致細白線產(chǎn)生；③涂布刮刀如使用時間過長而未能及時調(diào)換或者磕碰，將導致表面不平整，刀口磨損處會出現(xiàn)涂布量較大，在涂布過程中產(chǎn)生細白線。

改善措施：針對供液量不足情況，可以將供液閥門調(diào)大，保證供液量充足；針對藥液粘度過大，可以控制供液小車里的溶液體積，調(diào)大泵速；針對刮刀損傷，需要及時調(diào)換刮刀，并在更換之前仔細檢查刮刀是否有損壞。

1.2 紋不良

紋的外形特征（如圖7）是與基材運行方向垂直，橫貫片幅，多有一定的規(guī)律性，其厚薄和寬窄變化因不同因素影響而不盡相同。目前根據(jù)產(chǎn)生原因可以分為涂布橫紋和設備橫紋。使用強光手電輔助可以更好地檢查橫紋情況。

圖7 橫紋

涂布橫紋產(chǎn)生的原因：產(chǎn)品一側橫紋短而密，產(chǎn)生此種橫紋不良的原因主要因為涂布過程中基材松緊不一，如圖8?；膬啥怂删o不一導致膜片在涂布時，兩邊受到的張力不一，在經(jīng)過凹版輥與刮刀時，因為接觸點不平，導致某一側橫紋較重，涂布示意圖如圖9。

圖8 基材松緊不一

圖9 橫紋涂布示意圖

改善措施：涂布片路出現(xiàn)兩側松緊不一時，涂布人員需及時調(diào)整Nip Roll 對片路的夾緊度，使片路兩側張力均衡。

設備橫紋產(chǎn)生原因：①凹版輥與相關設備（供液槽邊部擋板、后擋板等）接觸摩擦導致凹版輥振動。改善措施：通過調(diào)節(jié)相應的擋板固定螺絲，調(diào)整擋板與凹版輥間距，保證擋板與凹版輥無直接接觸；②凹版輥聯(lián)軸器磨損或聯(lián)軸器緊固螺絲滑絲未擰緊，導致凹版輥運行過程中產(chǎn)生輥振。改善措施：通過更換相應的聯(lián)軸器緊固螺絲或者聯(lián)軸器，保證凹版輥聯(lián)軸器正常運行；③凹版輥軸承損壞導致振動，更換新的凹版輥軸承可解決。

2 擴散膜點不良

在涂布過程中產(chǎn)生的直徑小、點狀不均勻的弊病統(tǒng)稱為點子，目前生產(chǎn)過程中出現(xiàn)透光點、白點、黑點、水性油點等不同類型的雜質點。

（1）白點產(chǎn)生原因：①涂布液通過供液槽的濾芯過濾后，經(jīng)過供液管道供給涂布裝置，如濾芯使用時間較長，涂布人員未及時更換過濾濾芯，會導致供液槽處濾芯破損，未能徹底過濾涂布液中雜質，造成雜質周圍粒子聚團，產(chǎn)生白點，如圖10 和圖11。改善措施：針對濾芯堵塞情況，涂布操作人員需實時查看壓力表壓力值，壓力值越大，表明濾芯堵塞情況越嚴重，當發(fā)現(xiàn)涂布壓力值大于0.4 MPa 時，需及時更換濾芯；②先用電鏡分析樣片，再將正面背面涂層擦去，如擦除涂層后點仍存在，則判斷為基材中點多為黑黃色不良，點形狀較大。若PET 基材中存在此類點會導致涂層表面遮蓋不住，從而形成黑點或者表面粒子聚集較多，形成白點，組裝到背光源中點照片（圖12）和擦除正背面涂層后電子顯微鏡照片（圖13）。改善措施：使用IQC 加強對基材來料的檢查，檢驗人員在放卷位置使用強光手電在線檢驗PET 基材外觀，發(fā)現(xiàn)此類點，立即停止涂布，更換基材。

圖10 白點圖片

圖11 白點電子顯微照片

圖12 PET 基材中點

圖13 PET 基材點的電子顯微照片

（2）黑點產(chǎn)生原因：黑點產(chǎn)生原因多來自環(huán)境和帶入的異物與污染物質：①使用電鏡分析點的涂層情況，黑點（圖14 和圖15）遠大于周圍涂層中的粒子，且涂層周圍分布均勻，因此可確定此點為涂布過程中帶入的雜質。PET 基材滑落至地面，吸附了灰塵，生產(chǎn)人員及時調(diào)整設備使運轉正常。吸附了灰塵的PET 經(jīng)過涂布時產(chǎn)生了黑點。改善措施：生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)設備運行異常，應立即停車，將滑落地面的PET 產(chǎn)品直接剝除并報廢；②生產(chǎn)環(huán)境中帶入的異物、蚊蟲雜質等造成的黑點。改善措施：加強對車間的潔凈管理以及對環(huán)境的潔凈度管控，如加裝滅蚊燈，加強出入門禁的管理。

圖14 黑點

圖15 黑點電子顯微照片

（3）周期性點產(chǎn)生原因：凹版輥長時間使用會造成輥面腐蝕，腐蝕的位置會造成涂布液滯留，帶液量偏大，涂布時基材與凹版輥接觸，此腐蝕處接觸在涂層上出現(xiàn)周期性點（如圖16 凹版輥腐蝕點），點與點之間的間距正好為凹版輥的周長，涂布示意圖如圖17。

改善措施：①將有腐蝕的凹版輥更換為無缺陷的凹版輥。涂布操作人員在安裝凹版輥前需仔細確認凹版輥表面有無磕傷或腐蝕，確認表面無缺陷后再安裝；②如無新輥更換，可通過調(diào)整EPC，避開腐蝕位置進行涂布。

圖16 凹版輥腐蝕點

圖17 周期性點示意圖

3 擴散膜劃傷不良

劃傷不良按發(fā)生面可分為正面劃傷和背面劃傷，發(fā)生在不同面的劃傷產(chǎn)生原因不同，檢查手段也不相同。

（1）背層不規(guī)則點狀劃傷（如圖18）產(chǎn)生原因：涂背層時由厚的膜轉換到薄的膜時需要調(diào)整收卷放卷張力，生產(chǎn)時未及時調(diào)整張力，導致收卷張力過大，總成涂布片路與接觸輥之間相互擠壓會產(chǎn)生刮傷。改善措施：涂背層產(chǎn)品厚度轉換時，生產(chǎn)人員需及時調(diào)整收卷張力的工藝參數(shù)。

（2）正面涂層劃傷產(chǎn)生原因：正面刮傷主要表現(xiàn)為周期性劃傷（如圖19 和圖20），主要因為長時間涂背層時，會有部分藥液粘附在膜片邊緣，膜片在運動過程中將藥液轉移到背光上，導輥上粘有涂布液，涂布液固化后形成堅硬的異物，涂背層時刮傷正面的涂層，導輥在涂布過程中是運動的，且有固定周長，所以形成有固定周期的點刮，點刮之間的間距為導輥的周長。改善措施：涂背層時，涂布卷材的寬幅應由寬到窄進行涂布；由窄變寬涂布時，生產(chǎn)人員需停車擦拭導輥，保證導輥表面潔凈，無毛刺。

圖19 不規(guī)律點狀劃傷

圖20 點刮電子顯微鏡照片

4 結束語

擴散膜產(chǎn)品表觀弊病不良種類較多，主要弊病點、線紋、劃傷改善措施如本文所述。本文可指導微凹版涂布從業(yè)人員分析擴散產(chǎn)品弊病產(chǎn)生原因，快速找到改善措施，減少不良品的產(chǎn)生，達到提質增效的目標。