超精密加工技术在液晶显示中应用(2)

2019-06-11 22:43:22 4092
超精密加工是现代光电产业中极具竞争力的核心技术之一,特别是在LCD增亮光栅聚光CPV透镜的模辊加工中,已经是必不可少的一项尖端技术。在涉及光学功能材料,以及3D光栅等高端产品上,都要用到超精密的加工技术。
    通常认为超精密加工是指加工精度高于0.1μm,加工的表面粗糙度达到nm的加工能力。目前国际上发达国家的加工能力已经可以达到重复定位精度0.5μm,而表面粗糙度可达到10nm以下的高精度和表面光洁度(粗糙度)。
超精密加工技术起源于军事领域超精密元件的制造,高端的光学部件模具、火箭飞船、导弹标模的异型曲面加工,促使各种类型的金刚石机床相继诞生。随着平板显示器特别是LCD显示的迅猛发展,超精密加工越来越多的在民用上广泛使用。在高端的高速公路反光膜、LCD背光模组增亮膜的制造方面,超精密加工技术已经成为最关键的核心技术之一。
我国超精密加工技术,在经济持续发展的大好形势下,取得了很大的进步,也取得了众多关键技术的突破,使一些设备的制造精度达到了国际同类设备的先进水平,但是,由于我国超精密加工起步较晚,与国外先进技术比较,还存在很大差距。
一、 发展趋势
随着国内外高端电子、机械产业的迅速发展,超精密加工技术的发展呈现多维的发展趋势。
1. 加工精度不断提高
国际上加工的精度已经能跨越纳米级,加工设备技术集成已经能够达到纳米级的精度。
2. 技术创新集成化使超精密加工的技术标准提升
超精密加工涉及静压轴承、控制程序、油雾润滑系统、视频在线检测系统、热监控系统、测量套装、快刀伺服、减震监测等多项技术的集成创新。已经能够中和各项技术,达到超精密加工的最优化设计体系,最终体现在超精密加工的精度提升上。
3. 应用范围越来越广
超精密加工的直线粗糙度达到几个纳米以内,已经完全可以代替传统的磨削、抛光加工工艺。节省了磨削、抛光的环节,加工的产品广泛应用于平板显示、3D裸眼显示、高速公路反光材料、太阳能聚光透镜。可以加工的材料也从有色金发展到非金属。加工工件也从微小零件向大型的零件发展。据报导,一些发达国家已经可以做到直径8M的Cran望远镜,特别是近年发达国家都在研究纳米加工技术,已经使超精密加工成为现代高端制造业的关键核心技术。
二、 超精密加工在光学增亮功能材料中的应用
目前,LED背光源技术正在逐步进入大尺寸的TFT-LCD液晶电视产业,国家也加大了投入,2011年我国已经生产彩色电视机9600万台以上,是世界液晶彩电生产和销售第一大国,但面板和光学膜增亮光栅均来自国外。中国在建多条高世代面板生产线,这些面板生产线建成后产能将达10000万套以上,每台电视机都系要一套背光模组,发展前景非常可观,可以形成就地配套。
随着液晶显示技术的不断发展,液晶显示器件特别是大尺寸彩色液晶显示其的应用领域也在不断拓宽。受液晶显示器的市场拉动,背光模组增亮光栅将呈现一派兴旺繁荣景象。所以,加快背光模组增亮光栅的开发和产业化进程,是摆在我们面前极其重要的任务。
在增亮光栅产业中制约产业发展的核心技术之一就是光栅模辊的超精密加工能力。由于增亮膜由无数条平行的光栅所组成,这些光栅节距达到了500线以上。节距25μm——50μm的超精密辊筒,随之加工的模辊理论上讲,必须要高出这一精度,才能保证成型工艺中达到产品的质量要求。
超精密的增亮光栅辊加工机床,全世界只有美国、德国和日本能生产,特别是美国占据了同类设备的绝大部分份额。技术水平也达全球最高水平。成都菲斯特科技有限公司为实施TFT-LCD背光模组增亮膜项目的开发与量产,打破了国外的技术封顶,成功引进了美国的超精密增亮光栅模辊金刚石机床。美国的超精密辊筒机床在全世界的市场占有率达85%以上,其精度及制造工艺均能满足我们工艺技术的需要。之前,由于该设备可用于军方的某些产品,一直被列为不出口中国的设备。去年以来受金融危机的影响,美国政府放宽了出口的限制。美国公司要求我们提供终端用户声明,声明中必须包含企业的背景资料,非核终端使用声明,不得向第三国转让的声明以及允许美国当局公开参观及检查。经我们与美国公司多次商务会谈,终于成功引进了全球最大、功能最全、可加工工件重量达2.5T的LCD增亮光栅超精密专用机床。
由于该设备的分辨率精度是纳米级超精密机床,填补国内空白,是平板电视产业中光学功能材料的模具超精密加工核心关键设备。根据国家发改委第九号令以及海关总署公告的2011条第36号关于执行《产业结构调整指导目录》(2011年本)中第二十八条41项规定的:“TFT-LCD、PDP、OLED、激光显示、3D显示等新型平板显示器件生产专用设备”,引进的LCD显示器超精密光栅模辊加工机床符合引进的鼓励类产品。
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