柔性透明导电薄膜对液晶调光膜性能的影响研究

吴琴+汤立文+李唯

摘要：液晶调光膜是一种新型功能性光电薄膜，应用广泛，液晶调光膜由一层聚合物分散液晶材料（PDLC）和两层柔性透明导电薄膜组成，柔性透明导电薄膜作为液晶调光膜的重要原材料，其性能直接影响调光膜的各性能。文章通过对比分析不同柔性透明导电薄膜优劣，得出如何充分发挥各导电薄膜的特性，使调光膜的各项性能最佳。

关键词：液晶调光膜；柔性透明；导电薄膜；光电薄膜；调光膜性能 文献标识码：A

中图分类号：TQ59 文章编号：1009-2374（2016）36-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.009

液晶调光膜是一种新型功能性光电薄膜，又称电控智能调光膜，施加电压时膜呈透明状，不加电压时膜呈不透明状（磨砂状）。液晶调光膜应用广泛，凡是有玻璃的地方均可使用，通常使用在高档酒店客房、博物馆、银行、会议室、商店橱窗等，具备隐私保护性、空间通透性、安全防务性和光线调节性。液晶调光膜既可制作成夹胶玻璃和中空玻璃使用，也可在现有玻璃上直接贴膜使用。

液晶调光膜由一层聚合物分散液晶材料（PDLC）和两层柔性透明导电薄膜组成，柔性透明导电薄膜作为液晶调光膜的重要原材料，其性能直接影响调光膜的各性能，因此调光膜性能的优劣很大程度取决于导电薄膜的性能。

本文先总体介绍各种类型导电薄膜的现状，然后测试对比各导电膜样品的性能，再将各导电膜制作成调光膜，通过对比分析调光膜各项性能，进而得出如何充分发挥各导电薄膜的特性，使调光膜的各项性能最佳。

1 柔性透明导电薄膜概况

柔性透明導电薄膜是一种既能导电又在可见光范围内具有高透明率的柔性薄膜，目前主要应用于调光膜产品的导电薄膜有ITO薄膜、高分子导电薄膜、纳米银导电膜和石墨烯导电膜等。

ITO导电膜是目前液晶调光膜产品实际应用最广的柔性透明导电薄膜，其靶材制备与成膜工艺较为成熟，各项性能优异，耐老化性能佳，但ITO薄膜的耐曲挠性差，其原材料铟的储量稀少而分散，开采和回收都非常困难，随着铟的不断消耗，成本会越来越高。因此，从资源和成本考虑，人们在不断寻找或开发成本较低且性能优异的导电薄膜，目前比较有潜力的材料有高分子导电薄膜、银纳米线以及石墨烯等。

高分子导电膜是由一些具有共轭π键的聚合物经电化学或化学掺杂后形成的，电导率可达到半导体甚至是金属导体水平的一类高分子材料。目前的高分子导电材料主要有本征导电聚合物、网络掺杂聚合物以及超细导电纤维/超微导电颗粒填充聚合物三种类型，虽然导电相不同，加入导电相的方式也不同，但它们都是通过在聚合物绝缘介质中把超细导电相变成相互连接的导电网络，从而实现整体材料既具有导电性又有透明性。高分子导电膜通常是采用湿法涂布的方法，早期的高分子导电薄膜附着力非常差，后期附着力得到了很大程度的改善，但薄膜受氧气及紫外线等影响会出现劣化，目前国内外已有多家企业实现了量产。

纳米银导电膜是指采用精密涂布的方法，在透明有机薄膜材料上涂布透明纳米银丝墨水并经固化处理而得到的高技术产品。纳米银丝墨水涂布密度不同，膜的导电性能和透光性能也不同。纳米银导电膜具备良好的导电性能和透光性能，由于纳米银线不规则的分布在整个薄膜表面，相比较而言，纳米银线薄膜会有更严重的漫反射，即雾度（Haze）问题，但是可以采用一些技术手段降低光漫射，解决雾度问题。目前，国内外已有多家企业实现了量产，纳米银导电膜现主要应用于触摸屏产品，调光膜产品上应用较少。

石墨烯作为一类全新的二维碳基材料，具有超薄、超柔、高比表面等特性，单原子层厚度及二维特性，加之石墨烯良好的电子传输性能与宽波段透光性能，使得石墨烯薄膜具有本征的透光导电特性，是一种非常理想的透明导电膜材料。然而，目前国内外开展石墨烯透明导电膜研发所面临的核心问题仍然是如何实现石墨烯膜的大面积、低成本、高质量制备。目前，国内外广泛采用的石墨烯膜制备技术是化学气相沉积技术，这种制备方法能够得到大片质量较好的单层石墨烯，电阻低，透过率高，但仍然存在许多致命的缺点，如成本高、工艺路线复杂、良品率低、薄膜有限宽幅受限等，比如现在国内已有厂家能生产宽幅为500mm的石墨烯导电膜，但宽幅更大的又遇到很多技术难点。石墨烯的另一制备技术——氧化还原法采用溶液制程，可以实现卷对卷连续化生产，成本上具有很大优势，但由于石墨烯片有一定的缺陷，边界较多，在性能上略有不足。总之，要实现大宽幅（≥1500mm）卷对卷石墨烯透明导电膜的量产，还需要一定的时间。

2 柔性透明导电膜性能对比

ITO导电膜、高分子导电膜、纳米银导电膜和石墨烯导电膜样品的检验结果见表1，其中ITO导电膜样品为珠海兴业应用材料科技有限公司提供，纳米银和高分子导电膜样品为韩国某企业提供，石墨烯导电膜样品为国内某企业提供。

从厚度上看，石墨烯、纳米银和高分子导电膜的基材厚度均为125μm，ITO导电膜的厚度为188μm。目前透明导电薄膜基材厚度主要有三种，分别为50μm、125μm和188μm，50μm的基材由于过薄，一般需覆背面保护膜使用，125μm的厚度比较适中，是目前各厂家首选。

从面电阻和全光线透过率看，石墨烯的面电阻为75Ω/□，透过率高达91.5%，纳米银面电阻为56Ω/□，透过率高达91%，均可做到低阻高透，是目前最有潜力的材料。

从雾度看，各导电薄膜均在1%以内，通常雾度越低，调光膜开态越通透。

从b*值看，高分子导电膜的为-0.62，颜色发青，石墨烯和纳米银的b*值约为1.5，颜色适中，ITO的b*值为3.3，颜色偏黄，b*值的高低并不能代表薄膜性能的优劣，与人们的喜好有关，比如在欧洲，喜欢暖色调，因此更倾向于b*值高于3的膜，而国内有些设计师喜欢冷色调，因此倾向于b*值低于1.5的。

从样品的耐酒精擦拭看，ITO膜和纳米银的该项性能最好，由于调光膜制作电极时需用酒精擦拭掉PDLC层，同时可能会擦拭到导电膜层，因此导电膜的耐酒精擦拭能力要好。目前ITO膜和纳米银均能满足要求，早期的高分子导电膜耐酒精擦拭能力很差，经过改善现在已有很大提高，从石墨烯样品来看，耐酒精擦拭能力非常差，目前厂家正在改善。

3 各导电膜得到的调光膜性能对比

ITO导电膜、高分子导电膜、纳米银导电膜制成的调光膜样品的检验结果见表2，三款导电膜制作成调光膜的PDLC材料及生产工艺完全相同。由于石墨烯导电膜样品尺寸太小，因此未制作成调光膜样品。

从表2数据看，用ITO膜得到的调光膜综合性能最好，开态雾度为4.43%，开态平行光透过率为80.5%，剥离强度高达400gf/inch，远远高于纳米银和高分子导电膜得到的调光膜样品。

纳米银导电膜虽然光电性能优异，但得到调光膜的数据较差，首先b*（OFF）高达5.86，肉眼看，发黄严重，另外雾度（OFF）高达7.83，导致平行光透过率（60V）偏低，只有78.55%，与纳米银的透过率相差较远，外观发黄可能是UV固化工艺造成，纳米银的耐UV能力还需进一步验证，由于PDLC与纳米银导电膜不匹配，导致其剥离强度较差。

高分子导电膜得到的调光膜各项性能都不理想，全光线透过率（60V）低达76.69%，平行光透过率（60V）低达73.2%，剥离强度也较差，只有150gf/inch。

由于此次用的PDLC为与ITO膜匹配较好的材料，因此ITO薄膜得到的调光膜各项性能较好，要想充分發挥纳米银和高分子导电膜的优势，应寻求或开发与之匹配的PDLC材料。

4 结语

柔性透明导电薄膜作为液晶调光膜的重要原材料，其性能直接影响调光膜的各性能，因此要不断优化导电薄膜的各项性能，做到低阻低雾高透。与此同时，也要结合导电膜本身特性，寻求或开发与之匹配的PDLC，使其得到的调光膜性能优异。

参考文献

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作者简介：吴琴（1984-），女，湖南郴州人，珠海兴业应用材料科技有限公司材料工程师，硕士，研究方向：应用材料及器件方面的研究开发。

（责任编辑：黄银芳）