纳米银线透明导电膜耐UV保护层应用性研究

吴 敏，邵国安，王乐跃，郭佳亮，刘宏文，周红霞，马海霞，周慈航

（乐凯华光印刷科技有限公司 河南 南阳 473003）

1 引言

近几年，随着国家“三个课堂”政策的发布，加之人工智能与5G在全球快速布局，教育电子黑板、商用交互平板和柔性折叠显示市场需求迅速爆发。纳米银线由于高透低雾、低方阻、可折叠、高性价比、性能稳定的特性，被业内公认为可以与大尺寸和柔性折叠市场实现无缝对接的最佳材料，行业发展迅速，纳米银线透明导电膜销量逐年增长。

伴随着纳米银线透明导电膜在市场大规模化应用，一些质量问题得到暴露和聚焦，市场最担心的还是耐UV性能不足引起的触控功能丧失问题。耐UV性能不足在生产过程中不易发现，常规的老化检测至少需要500小时以上，然而在规模化生产过程中不可能每一批都进行500小时老化检测。耐UV性能不足引起的触控功能丧失问题，被发现时往往是产品已经做成了触控一体机，一旦发现不仅仅会造成人力物力的浪费，对终端品牌的公信力也会造成严重影响，造成的损失至少在数千万元。

虽然乐凯华光纳米银线透明导电膜产品上市以来没有出现耐UV性能不足而引起触控功能丧失的问题，为了进一步凸显乐凯华光“无机体系”技术先进性，在市场快速形成正向效果，稳固市场信心，发挥行业标杆作用，组织科研小组对市场的竞品进行剖析，探究竞品耐UV性能不足的原因，进一步提升乐凯华光产品的耐UV性能。通过剖析对比，发现造成耐UV性能不足的主要原因还是在保护层，保护层在长时间UV照射下发生反应，导致对银线的保护不足，加之导电膜实现触控功能需要通电，银线在保护不足的情况下在电场作用下导致断路，造成触控功能丧失。

我们根据市场需求，在现有保护层的基础上，开发出来一种耐UV的纳米银线保护层，进行了小试应用验证。这种耐UV保护层被应用于华光公司成产的几种常规型号纳米银线透明导电膜，包括方阻10 Ω/□、25 Ω/□、80 Ω/□几种市场常用的规格，测试各自的耐UV性能情况。本文还选取几种竞品导电膜，按相同的触控方案制成触控模组，在氙灯照射下进行500小时、1 000小时老化测试，测试记录其耐UV性能变化情况。

2 实验

2.1 材料与设备

材料：常规纳米银线保护层涂布液，耐UV纳米银线保护层涂布液，涂布好银线层的方阻分别为10 Ω/□、25 Ω/□、80 Ω/□纳米银线导电膜半成品（均来自乐凯华光），乙醇，竞品纳米银线透明导电膜成品。

设备：纳米银线透明导电膜微型精密涂布设备（乐凯华光印刷科技有限公司），方阻测试仪（苏州晶格电子有限公司），透光率雾度测试仪（杭州彩谱科技有限公司），氙灯老化箱（广州瑞铭试验设备有限公司）。

2.2 实验步骤

2.2.1 导电膜制备

将涂布好银线层的方阻分别为10 Ω/□、25 Ω/□、80 Ω/□纳米银线导电膜半成品，在每个方阻的导电膜半成品上通过微型精密涂布设备分别涂布上常规纳米银线保护层涂布液和耐UV纳米银线保护层涂布液，平行对比。干燥后，备用。

另外，将常规纳米银线保护层涂布液和耐UV纳米银线保护层涂布液的6个导电膜实验样品和对标竞品制备成触控模组，具体工序包括首先将纳米银线透明导电膜通过老化缩水，然后在老化缩水后的纳米银线透明导电膜上丝印银浆、银浆烘烤，银浆烘烤好后在纳米银线透明导电膜上蚀刻电容触控电路、蚀刻电路后的纳米银线导电膜即纳米银线电容触控模组的电容的发射层和接收层贴合在一起形成电容触控模组的两个电极，然后脱泡，将FPC绑定到纳米银线导电膜的银浆位置。

2.2.2 评价

将常规纳米银线保护层涂布液和耐UV纳米银线保护层涂布液的6个导电膜实验样品，和对标竞品进行对比。分别测试导电膜的方阻均匀性，透光率，雾度。

耐UV性能测试需要将导电膜制备成触控模组后再测试，耐UV性能测试条件为辐照度：1.1 W/m2@420 nm，50 W/m2@300～400 nm，测试温度：黑板60 ℃，箱体温度45 ℃，测试湿度50%RH，测试时间1 000小时。在250小时、500小时、750小时、1 000小时分别观察触控模组的外观、测试触控模组的线阻变化和功能。

3 结果与讨论

3.1 光电性能

纳米银线透明导电膜作为触控方面的功能材料，透光率、雾度直接将直接影响产品外观，进而影响使用者的感受，方阻均匀性直接影响触控效果，都是非常重要的指标，相关对比数据如表1所示。

表1 光电性能对比表Table 1 Photoelectric performance comparison table

从表1中数据可以看出，华光产品的光电性能优于竞品，耐UV性能改进后的华光纳米银线透明导电膜光电性能与常规产品基本一致，对光电性能没有造成不利的影响。

耐UV性能改进后的纳米银线透明导电膜与常规产品的方阻均匀性、透光率、雾度基本一致，说明耐UV保护层组分之间性能稳定，与纳米银线层各组分没有发生不良反应。

3.2 耐UV性能测试

3.2.1 外观

在耐UV性能测试过程中，由于一直存在氙灯照射和高温高湿条件，存在可能导致触控模组颜色变黄严重，甚至膜材出现裂纹的风险，相关结果如表2所示。

表2 触控模组外观对比表Table 2 Comparison table of the appearance of the touch module

从表2 测试结果可以看出，所有样品外观均合格。

可能引起外观的颜色变化主要原因包括基材颜色变化及纳米银线导电功能层的颜色变化，基材及导电功能层的颜色变化的主要原因UV照射和高温高湿条件下基材及导电功能层组分发生化学反应，导致黄变。

3.2.2 线阻变化率

通过测试线阻变化，主要是为了评价耐UV性能测试过程中对触控模组的功能进行量化评价。一般要求线阻变化率越低越好，当线阻变化率高于某个范围会导致触控功能丧失，相关对比结果如表3所示。

表3 触控模组线阻变化率对比表Table 3 Comparison table of line resistance change rates of touch modules

从表3测试结果可以看出，改进后的华光耐UV纳米银线透明导电膜耐UV性能大幅提升，测试1 000小时后，线阻变化率小于10%，远低于华光常规产品和其它竞品。

通常纳米银线透明导电膜在持续在高温环境，由于溶剂的逐渐彻底挥发，方阻会有轻微变化，但波动都在5%以内。在氙灯测试过程中，有的样品线阻变化异常的原因主要是在UV和高温高湿环境下，保护层发生反应，对银线层的保护不够，而在持续通电的情况下造成银腐蚀，导致线阻升高异常。

3.2.3 功能测试

触控功能测试主要是将触控模组连接到主板进行电容值测试和简单的画线测试，看触控功能是否良好，测试结果如表4所示。

表4 触控模组触控功能对比表Table 4 Comparison table of touch functions of touch module

从表4测试结果可以看出，改进后的华光耐UV纳米银线透明导电膜耐UV性能大幅提升，氙灯测试1 000小时触控功能合格。华光常规纳米银线透明导电膜氙灯测试750小时触控功能合格。竞品氙灯测试500小时触控功能合格。

4 结语

通过使用耐UV保护层生产的三种常用方阻的纳米银线透明导电膜与常规保护层纳米银线透明导电膜以及另外两家纳米银线透明导电膜竞品从导电膜的光电性能、导电膜制成触控模组后的氙灯测试方面进行全面测试对比，根据小试结果可以得出以下几点：（1）改进后的耐UV保护层对纳米银线透明导电膜的其它性能没有不利的影响。（2）改进后的耐UV保护层对纳米银线透明导电膜的耐UV性能有极大的提升，氙灯测试突破1 000小时。（3）耐UV性能的提升对导电膜市场销量快速提升具有重要作用，耐UV保护层具有很大的实际意义和经济意义，将实验样品尽快产业化势在必行。