LCD背光模組光學膜之再生應用發展

 

刊登日期:2017/11/5
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光學膜應用與市場
受惠於液晶電視、電腦、手機等終端消費電子產品市場需求熱絡,帶動近年來液晶顯示器產業的蓬勃發展,液晶模組市場需求逐年增加。根據市調公司DisplaySearch分析報告指出,預估至2020年全球液晶模組市場需求將達到34.38億片,相較於2011年增加8.28億片,成長率高達31.72%(圖一)。

因液晶本身不發光,背光模組(Backlight Module)之功能在於供應充足的亮度與分布均勻的光源,使液晶顯示器能正常顯示影像。但由於背光模組使用的為線光源(如:冷陰極螢光燈管)或點光源(如:發光二極體),因此在背光模組的結構中需透過多種光學膜(Optical Film)與擴散板或導光板的搭配組合使用(圖二),將點或線光源,轉換成一均勻的面光源。

圖二、常見的背光模組結構示意圖(a)側光式模組;(b)直下式模組
圖二、
常見的背光模組結構示意圖(a)側光式模組;(b)直下式模組

光學膜為背光模組的核心零組件,因此光學膜片市場需求亦隨著液晶模組的市場需求加溫而提升,預估到2017年,全球液晶顯示器背光模組用光學膜片市場需求將達到7.20億平方米,較2013年增加1.56億平方米,成長率為27.76%(圖三)。伴隨著液晶顯示器應用市場需求成長與產量增加,當產品生命週期終了,大量廢棄液晶顯示器所衍生的回收處理問題,不容忽視。

圖三、全球TFT-LCD背光模組用光學膜市場需求統計及預測
圖三、全球TFT-LCD背光模組用光學膜市場需求統計及預測

光學膜的回收利用
背光模組的回收利用(Recycling)處理上,膠框、鐵件、光源皆有其途徑,而光學膜產品受限於其都為混合塑料組成,如未經進一步的分離純化處理,大多只能走向焚化或掩埋的廢棄處理方式。光學膜PET的回收循環使用,較棘手的問題在於各種塗層的剝除。因以產品設計製造的角度,光學膜上的功能塗層:稜鏡結構層、微透鏡層、擴散層與反射層,需與PET基材有緊密的黏著性,且具有嚴格的產品可靠度測試規範,但這些優異的規格特性,在產品壽命終了時,功能塗層的剝除不易,卻成了光學膜回收再利用的阻礙。

我們將從回收液晶顯示器拆解下的稜鏡膜、擴散膜、微透鏡膜,分別以有機溶劑丙酮、N-甲基吡咯酮(NMP)及10%氫氧化鈉、10%硫酸溶液進行塗層的浸置、剝除測試。結果顯示,以室溫浸置24小時條件測試,光學膜上的塗層皆無剝落現象。若改以較劇烈的條件,將N-甲基吡咯酮加熱至40˚C、60˚C、80˚C,而10%氫氧化鈉則加熱至50˚C、70˚C、85˚C,10%硫酸則改以95%濃硫酸取代,進行剝除測試。其中N-甲基吡咯酮剝除液即使加熱至80˚C,各種光學膜浸置3小時後,依舊無法將塗層移除;而濃硫酸溶液,則是會將PET膜與塗層一併溶解;只有10%氫氧化鈉溶液升溫至85˚C的浸置系統,3小時後可將光學膜上的稜鏡層、擴散層、微透鏡層與PET基材剝除分離(表一)。

PET塑料的回收再製技術可分為物理法及化學法兩種。物理法是將回收清理乾淨的塑料切成碎片,再以單(雙)螺桿擠出的方式進行回收塑料造粒。化學法製程則是將回收切成碎片的塑料,以化學方式解聚成單體狀態,單體可再重新聚合成…...以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:吳耀庭/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」371期,更多資料請見下方附檔。


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