柔性透明導電薄膜對液晶調光膜性能的影響研究

吳琴+湯立文+李唯

摘要：液晶調光膜是一種新型功能性光電薄膜，應用廣泛，液晶調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光膜的重要原材料，其性能直接影響調光膜的各性能。文章通過對比分析不同柔性透明導電薄膜優劣，得出如何充分發揮各導電薄膜的特性，使調光膜的各項性能最佳。

關鍵詞：液晶調光膜；柔性透明；導電薄膜；光電薄膜；調光膜性能 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

液晶調光膜是一種新型功能性光電薄膜，又稱電控智能調光膜，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、安全防務性和光線調節性。液晶調光膜既可制作成夾膠玻璃和中空玻璃使用，也可在現有玻璃上直接貼膜使用。

液晶調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光膜的重要原材料，其性能直接影響調光膜的各性能，因此調光膜性能的優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光膜，通過對比分析調光膜各項性能，進而得出如何充分發揮各導電薄膜的特性，使調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具有高透明率的柔性薄膜，目前主要應用于調光膜產品的導電薄膜有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光膜產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成本較低且性能優異的導電薄膜，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、網絡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中把超細導電相變成相互連接的導電網絡，從而實現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劣化，目前國內外已有多家企業實現了量產。

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固化處理而得到的高技術產品。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手段降低光漫射，解決霧度問題。目前，國內外已有多家企業實現了量產，納米銀導電膜現主要應用于觸摸屏產品，調光膜產品上應用較少。

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，目前國內外開展石墨烯透明導電膜研發所面臨的核心問題仍然是如何實現石墨烯膜的大面積、低成本、高質量制備。目前，國內外廣泛采用的石墨烯膜制備技術是化學氣相沉積技術，這種制備方法能夠得到大片質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，比如現在國內已有廠家能生產寬幅為500mm的石墨烯導電膜，但寬幅更大的又遇到很多技術難點。石墨烯的另一制備技術——氧化還原法采用溶液制程，可以實現卷對卷連續化生產，成本上具有很大優勢，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。總之，要實現大寬幅（≥1500mm）卷對卷石墨烯透明導電膜的量產，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果見表1，其中ITO導電膜樣品為珠海興業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提供，石墨烯導電膜樣品為國內某企業提供。

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，通常霧度越低，調光膜開態越通透。

從b*值看，高分子導電膜的為-0.62，顏色發青，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劣，與人們的喜好有關，比如在歐洲，喜歡暖色調，因此更傾向于b*值高于3的膜，而國內有些設計師喜歡冷色調，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，經過改善現在已有很大提高，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光膜樣品的檢驗結果見表2，三款導電膜制作成調光膜的PDLC材料及生產工藝完全相同。由于石墨烯導電膜樣品尺寸太小，因此未制作成調光膜樣品。

從表2數據看，用ITO膜得到的調光膜綜合性能最好，開態霧度為4.43%，開態平行光透過率為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光膜樣品。

納米銀導電膜雖然光電性能優異，但得到調光膜的數據較差，首先b*（OFF）高達5.86，肉眼看，發黃嚴重，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薄膜得到的調光膜各項性能較好，要想充分發揮納米銀和高分子導電膜的優勢，應尋求或開發與之匹配的PDLC材料。

4 結語

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

參考文獻

[1] 劉曉菲，王小平，王麗軍，等.透明導電薄膜的研究 進展[J].激光與光電子學進展，2012，（49）.

[2] 廖亞琴，李愿杰，黃添懋.透明導電薄膜現狀與發展 趨勢[J].東方電氣評論，2014，28（109）.

[3] 孫墨杰，賈若琨，張宇帥，張曉君，任漢濤.納米 銀的制備研究[J].東北電力大學學報（自然科學 版），2008，（1）.

[4] 寧靜，智林杰.基于碳納米材料的柔性透明導電薄膜 研究進展[J].科學通報，2014，（33）.

作者簡介：吳琴（1984-），女，湖南郴州人，珠海興業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。

（責任編輯：黃銀芳）