柔性透明導電薄膜對液晶調(diào)光膜性能的影響研究

吳琴+湯立文+李唯

摘要：液晶調(diào)光膜是一種新型功能性光電薄膜，應用廣泛，液晶調(diào)光膜由一層聚合物分散液晶材料（PDLC）和兩層柔性透明導電薄膜組成，柔性透明導電薄膜作為液晶調(diào)光膜的重要原材料，其性能直接影響調(diào)光膜的各性能。文章通過對比分析不同柔性透明導電薄膜優(yōu)劣，得出如何充分發(fā)揮各導電薄膜的特性，使調(diào)光膜的各項性能最佳。

關(guān)鍵詞：液晶調(diào)光膜；柔性透明；導電薄膜；光電薄膜；調(diào)光膜性能 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ59 文章編號：1009-2374（2016）36-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.009

液晶調(diào)光膜是一種新型功能性光電薄膜，又稱電控智能調(diào)光膜，施加電壓時膜呈透明狀，不加電壓時膜呈不透明狀（磨砂狀）。液晶調(diào)光膜應用廣泛，凡是有玻璃的地方均可使用，通常使用在高檔酒店客房、博物館、銀行、會議室、商店櫥窗等，具備隱私保護性、空間通透性、安全防務(wù)性和光線調(diào)節(jié)性。液晶調(diào)光膜既可制作成夾膠玻璃和中空玻璃使用，也可在現(xiàn)有玻璃上直接貼膜使用。

液晶調(diào)光膜由一層聚合物分散液晶材料（PDLC）和兩層柔性透明導電薄膜組成，柔性透明導電薄膜作為液晶調(diào)光膜的重要原材料，其性能直接影響調(diào)光膜的各性能，因此調(diào)光膜性能的優(yōu)劣很大程度取決于導電薄膜的性能。

本文先總體介紹各種類型導電薄膜的現(xiàn)狀，然后測試對比各導電膜樣品的性能，再將各導電膜制作成調(diào)光膜，通過對比分析調(diào)光膜各項性能，進而得出如何充分發(fā)揮各導電薄膜的特性，使調(diào)光膜的各項性能最佳。

1 柔性透明導電薄膜概況

柔性透明導電薄膜是一種既能導電又在可見光范圍內(nèi)具有高透明率的柔性薄膜，目前主要應用于調(diào)光膜產(chǎn)品的導電薄膜有ITO薄膜、高分子導電薄膜、納米銀導電膜和石墨烯導電膜等。

ITO導電膜是目前液晶調(diào)光膜產(chǎn)品實際應用最廣的柔性透明導電薄膜，其靶材制備與成膜工藝較為成熟，各項性能優(yōu)異，耐老化性能佳，但ITO薄膜的耐曲撓性差，其原材料銦的儲量稀少而分散，開采和回收都非常困難，隨著銦的不斷消耗，成本會越來越高。因此，從資源和成本考慮，人們在不斷尋找或開發(fā)成本較低且性能優(yōu)異的導電薄膜，目前比較有潛力的材料有高分子導電薄膜、銀納米線以及石墨烯等。

高分子導電膜是由一些具有共軛π鍵的聚合物經(jīng)電化學或化學摻雜后形成的，電導率可達到半導體甚至是金屬導體水平的一類高分子材料。目前的高分子導電材料主要有本征導電聚合物、網(wǎng)絡(luò)摻雜聚合物以及超細導電纖維/超微導電顆粒填充聚合物三種類型，雖然導電相不同，加入導電相的方式也不同，但它們都是通過在聚合物絕緣介質(zhì)中把超細導電相變成相互連接的導電網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)整體材料既具有導電性又有透明性。高分子導電膜通常是采用濕法涂布的方法，早期的高分子導電薄膜附著力非常差，后期附著力得到了很大程度的改善，但薄膜受氧氣及紫外線等影響會出現(xiàn)劣化，目前國內(nèi)外已有多家企業(yè)實現(xiàn)了量產(chǎn)。

納米銀導電膜是指采用精密涂布的方法，在透明有機薄膜材料上涂布透明納米銀絲墨水并經(jīng)固化處理而得到的高技術(shù)產(chǎn)品。納米銀絲墨水涂布密度不同，膜的導電性能和透光性能也不同。納米銀導電膜具備良好的導電性能和透光性能，由于納米銀線不規(guī)則的分布在整個薄膜表面，相比較而言，納米銀線薄膜會有更嚴重的漫反射，即霧度（Haze）問題，但是可以采用一些技術(shù)手段降低光漫射，解決霧度問題。目前，國內(nèi)外已有多家企業(yè)實現(xiàn)了量產(chǎn)，納米銀導電膜現(xiàn)主要應用于觸摸屏產(chǎn)品，調(diào)光膜產(chǎn)品上應用較少。

石墨烯作為一類全新的二維碳基材料，具有超薄、超柔、高比表面等特性，單原子層厚度及二維特性，加之石墨烯良好的電子傳輸性能與寬波段透光性能，使得石墨烯薄膜具有本征的透光導電特性，是一種非常理想的透明導電膜材料。然而，目前國內(nèi)外開展石墨烯透明導電膜研發(fā)所面臨的核心問題仍然是如何實現(xiàn)石墨烯膜的大面積、低成本、高質(zhì)量制備。目前，國內(nèi)外廣泛采用的石墨烯膜制備技術(shù)是化學氣相沉積技術(shù)，這種制備方法能夠得到大片質(zhì)量較好的單層石墨烯，電阻低，透過率高，但仍然存在許多致命的缺點，如成本高、工藝路線復雜、良品率低、薄膜有限寬幅受限等，比如現(xiàn)在國內(nèi)已有廠家能生產(chǎn)寬幅為500mm的石墨烯導電膜，但寬幅更大的又遇到很多技術(shù)難點。石墨烯的另一制備技術(shù)——氧化還原法采用溶液制程，可以實現(xiàn)卷對卷連續(xù)化生產(chǎn)，成本上具有很大優(yōu)勢，但由于石墨烯片有一定的缺陷，邊界較多，在性能上略有不足?？傊?，要實現(xiàn)大寬幅（≥1500mm）卷對卷石墨烯透明導電膜的量產(chǎn)，還需要一定的時間。

2 柔性透明導電膜性能對比

ITO導電膜、高分子導電膜、納米銀導電膜和石墨烯導電膜樣品的檢驗結(jié)果見表1，其中ITO導電膜樣品為珠海興業(yè)應用材料科技有限公司提供，納米銀和高分子導電膜樣品為韓國某企業(yè)提供，石墨烯導電膜樣品為國內(nèi)某企業(yè)提供。

從厚度上看，石墨烯、納米銀和高分子導電膜的基材厚度均為125μm，ITO導電膜的厚度為188μm。目前透明導電薄膜基材厚度主要有三種，分別為50μm、125μm和188μm，50μm的基材由于過薄，一般需覆背面保護膜使用，125μm的厚度比較適中，是目前各廠家首選。

從面電阻和全光線透過率看，石墨烯的面電阻為75Ω/□，透過率高達91.5%，納米銀面電阻為56Ω/□，透過率高達91%，均可做到低阻高透，是目前最有潛力的材料。

從霧度看，各導電薄膜均在1%以內(nèi)，通常霧度越低，調(diào)光膜開態(tài)越通透。

從b*值看，高分子導電膜的為-0.62，顏色發(fā)青，石墨烯和納米銀的b*值約為1.5，顏色適中，ITO的b*值為3.3，顏色偏黃，b*值的高低并不能代表薄膜性能的優(yōu)劣，與人們的喜好有關(guān)，比如在歐洲，喜歡暖色調(diào)，因此更傾向于b*值高于3的膜，而國內(nèi)有些設(shè)計師喜歡冷色調(diào)，因此傾向于b*值低于1.5的。

從樣品的耐酒精擦拭看，ITO膜和納米銀的該項性能最好，由于調(diào)光膜制作電極時需用酒精擦拭掉PDLC層，同時可能會擦拭到導電膜層，因此導電膜的耐酒精擦拭能力要好。目前ITO膜和納米銀均能滿足要求，早期的高分子導電膜耐酒精擦拭能力很差，經(jīng)過改善現(xiàn)在已有很大提高，從石墨烯樣品來看，耐酒精擦拭能力非常差，目前廠家正在改善。

3 各導電膜得到的調(diào)光膜性能對比

ITO導電膜、高分子導電膜、納米銀導電膜制成的調(diào)光膜樣品的檢驗結(jié)果見表2，三款導電膜制作成調(diào)光膜的PDLC材料及生產(chǎn)工藝完全相同。由于石墨烯導電膜樣品尺寸太小，因此未制作成調(diào)光膜樣品。

從表2數(shù)據(jù)看，用ITO膜得到的調(diào)光膜綜合性能最好，開態(tài)霧度為4.43%，開態(tài)平行光透過率為80.5%，剝離強度高達400gf/inch，遠遠高于納米銀和高分子導電膜得到的調(diào)光膜樣品。

納米銀導電膜雖然光電性能優(yōu)異，但得到調(diào)光膜的數(shù)據(jù)較差，首先b*（OFF）高達5.86，肉眼看，發(fā)黃嚴重，另外霧度（OFF）高達7.83，導致平行光透過率（60V）偏低，只有78.55%，與納米銀的透過率相差較遠，外觀發(fā)黃可能是UV固化工藝造成，納米銀的耐UV能力還需進一步驗證，由于PDLC與納米銀導電膜不匹配，導致其剝離強度較差。

高分子導電膜得到的調(diào)光膜各項性能都不理想，全光線透過率（60V）低達76.69%，平行光透過率（60V）低達73.2%，剝離強度也較差，只有150gf/inch。

由于此次用的PDLC為與ITO膜匹配較好的材料，因此ITO薄膜得到的調(diào)光膜各項性能較好，要想充分發(fā)揮納米銀和高分子導電膜的優(yōu)勢，應尋求或開發(fā)與之匹配的PDLC材料。

4 結(jié)語

柔性透明導電薄膜作為液晶調(diào)光膜的重要原材料，其性能直接影響調(diào)光膜的各性能，因此要不斷優(yōu)化導電薄膜的各項性能，做到低阻低霧高透。與此同時，也要結(jié)合導電膜本身特性，尋求或開發(fā)與之匹配的PDLC，使其得到的調(diào)光膜性能優(yōu)異。

參考文獻

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作者簡介：吳琴（1984-），女，湖南郴州人，珠海興業(yè)應用材料科技有限公司材料工程師，碩士，研究方向：應用材料及器件方面的研究開發(fā)。

（責任編輯：黃銀芳）