做和高流量液体过滤产品在LCD制造中的应用

高流量液体过滤产品在LCD制造中的应用

液晶显示（LCD）产品作为新一代数字环保、健康型显示产品，其智能化数字处理、数字显示、超薄超轻、健康环保与长寿命等优点都倍受青睐。据美国权威机构预测，5年后液晶将作为主流显示终端，其市场潜力是巨大的。液晶产业已经成为当今显示器件中的主导产业，它在信息产业及国民经中的应用与市场空间，促使液晶显示亦将成为未来大有发展前景的电子基础在关于我国战略性矿产资源管控的研讨中产品产业。

LCD制造过程非常复杂。以当前主导产品TFT-LCD面板制造流程为例，可分为TFT陈列基板（Array）、面板组装（Cell）、和模板组装（Module）三个主要工序，另外还涉及到众多的上游工序，如玻璃基材的生产和切割、PVA偏光膜、彩色滤光片的生产等。其中，液体过滤（固液）分离在很多工序都有所涉及，就具体应用领域而言，主要有以下几个工艺过程：

去离子水预处理

PVA偏光膜的制造

玻璃基板和膜（PVA偏光膜、彩色滤光片等）清洗

清洗水和碘液循环过滤

玻璃基板抛光

3M 高流量滤芯技术特点

传统过滤材料（尼龙单丝、金属单丝、棉织物等）是将过滤中杂质直接截留在材料表面，属于表面过滤模式，易造成滤材表面堵塞，适用于精度较低的粗滤场合（μm）。而在LCD生常工艺中要求固液分离过滤精度高，如去离子水的生产以及去离子水和碘液的循环过滤，滤材不允许有释出物，符合FDA认证。

图 1 3M 系列不同型号高性能过滤产品

与传统过滤材料相比，3M 高流量滤芯融合了聚丙烯（PP）熔喷、纤维多重复合以及专利打摺等先进技术，赋予滤芯高精度、高效率、高流量、深层过滤、使用周期长等特点，滤芯在μm范围内绝对过滤精度达到99%。同时滤芯采用双“O” 型圈密封和独特的导流管设计，可以保证过滤效率，杜绝旁漏。

此外，由于滤芯的纤维组织疏松，高空隙率增加了杂质的容截量，因此滤芯具有深层三维过滤效果，属复式深层截留，即较大的颗粒杂质被截留在纤维表面，而细微颗粒则被捕捉于滤材深层中，因此滤芯具有大流量、高容污量以及压差小等优点。本文以国外某些电子生产企业为研究对象，就3M 700系列高流量滤芯在LCD生产工艺中去离子水预过滤和PVA偏光膜的制造的应用作一个简单的介绍。

图2 3M 700高流量滤芯在不同粒径的过滤效率

请根据表中的数据制作范例中的图，横坐标单位为：颗粒粒径（μm）。纵坐标为：过滤效率（%）

去离子水预处理

LCD制造工艺中，部分元器件如玻璃基板、PVA偏光膜、彩色滤光片等在生产前都需要反复清洗以除去其表面的杂质，常采用去离子水进行操作总重量约4万吨。元器件表面的任何细微杂质都会直接影响LCD的画质，因此对去离子水性能指数（电阻率、离子含量、细菌含量、颗粒含量等）要求异常苛刻。在实际生产过程中常采用反渗透膜法（RO membrane）生产去离子水。但是，无论是地下水还是地表水，总含有铁铝胶体、硅胶体、有机质胶体以及其它外加助剂形成的胶体，这些都可能沉积在RO膜表面形成胶体污染和胶体污堵现象。使系统质差增加，产水量降低，脱盐率下降，反冲困难。因此，为了提高RO 膜的使用性能，提高膜的使用寿命，RO系统需要预过滤以除去原水中较大粒径杂质和胶体。一般在RO膜前要对原水进行两重过滤。一是粗滤，采用沙滤或者沉淀方法去除原水中大颗粒杂质；二是预滤，采用滤芯或者滤袋以除去原水中小颗粒杂质。在本文研究案例中，采用的是3M 700系列高流量滤芯作为RO膜预过滤解决方案。现场数据表明，采用3M 700系列高流量滤芯有效的降低了原水中含有的固体颗粒杂质和胶体，降低了金属离子含量，使原水浊度减小，从而降低了RO膜的“工作负荷”，减小了RO膜的污染指数，使RO膜的反冲时间由原来的2个月增加到8个月以上，延长了RO膜的使用寿命，达到了增效降本的目的。

图3 去离子水生产工艺示意图

表1 原水经3M 700系列743B*滤芯预过滤数据

* :743B指绝对过滤精度在2μm达到99%的滤芯

PVA偏光膜制造

偏光膜是由美国拍立得公司(Polaroid)创始人兰特(Edwin H. Land)于1938年所发明。直到今天，虽然偏光膜在生产技巧和设备上有了许多的改进，但在制程的基本原理和使用的材料上基本保持不变。据统计，偏光膜在LCD成本中的比重约为11%，是LCD的重要组成部分。

目前PVA偏光膜的湿法生产技术中，液体过滤使用工序较多，主要为：去离子水（清洗水）预处理，碘液过滤，去离子水和碘液的循环过滤。为了提高LCD画素，在外观特性上偏光膜的表面必须平滑且高精细化，因此PVA偏光膜的制造过程中都是在无尘室进行，而且表面不可有异物及未溶的树脂。为此，PVA膜在染色和拉伸等每聚氨酯行业要捉住汽车行业轻量化、高端化、高舒适度、安全环保的发展趋势个工序后，都需要用去离子水对PVA膜进行清洗，除去企业之间在低端产品的产量、价格上展开恶性竞争可能在其表面黏附的固体颗粒。由于去离子水的生产成本高，通常要对清洗后的去离子水进行过滤后循环使用。一般来说，由于此过滤效果直接影响去离子水的品质，因此在实际应用中通常采用绝对过滤精度在在1μm达到99%的高流量滤芯进行操作，达到高效过滤的作用；在染色工序中，为了保证碘液染色均匀以及碘液中的固体颗粒进入工艺流程而污染PVA膜，同样要用高流量、高精度滤芯对碘液进行过滤。通过对接触PVA膜的液体进行多重过滤，可以有效提高PVA偏光膜的质量，降低不合格率，降低企业成本。

图4 PVA偏光膜制造工艺流程示意图

图5 3M 700系列高流量滤芯容器

图 6 卧式容器使高流量滤芯更换更加方便、快捷

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