调光膜又名聚合物分散液晶薄膜,是一种新型功能性光电薄膜,调光膜是在电场的控制下实现透明态和磨砂态的变化,目前调光膜有正反之分,正向调光膜是断电磨砂,通电透明;反向调光膜是断电透明,通电磨砂。
目前,市场上销售的绝大多数调光膜都是“通电透明、断电磨砂”的,需要调整到透明状态时必须通电,所以很多人担心大面积、长时间使用可能耗电太大,希望有一种在透明状态下不耗电的调光膜。
早在2015年,凸版印刷就发布了一款新型的高分子分散型液晶用调光膜,此款调光膜产品断电透明,通电磨砂。针对这一课题,明基材料在2018年5月22~24日于美国洛杉矶举办的SID显示周( Display Week )上展出了创新PNLC ( Polymer Dispersed LiquidCrystal)反向智慧调光膜产品。PNLC反向智慧调光膜的创新之处在于突破了PDLC断电呈现磨砂态的应用限制,让透明时不需通电,而通电后可立即变成具备隐私功能的磨砂玻璃。
通常把“断电磨砂,通电透明”的调光膜称为正向调光膜,把“断电透明,通电磨砂”的调光膜称为反向调光膜。本文首先总体介绍正/反向调光膜的概况,然后测试对比最新正反向调光膜样品的性能,并对其应用进行分析,最后得出相关结论。
1正/反调光膜概况
目前,正向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。常规的PDLC结构是将向列相液晶通过相分离的方法从一种各向同性的聚合物材料中分离出来,形成许多微米量级的液晶微滴,通过施加一定的电场改变液晶分子的取向来调节液晶微滴与聚合物之间折射率的匹配关系,从而实现透明和磨砂态。正向调光膜制备工艺简单,采取的是卷对卷生产工艺,生产效率高且性能相对前几年有了明显提升,不仅开态的透过率提高、雾度降低、更通透,且工作电压大幅降低。珠海兴业新材料科技有限公司开发了一款低电压高透调光膜,工作电压已经从65V降低到36V。另外,正向调光膜的成本有了大幅降低,从几年前的千元/m降低到卷膜不到300元/m',因此应用更广泛,产品需求量也迎来了快速增长期。
正向调光膜目前仍然存在视角问题,正视很通透,侧视时透明度会随着观察角度变小有不同程度的下降。造成这个现象的原因是聚合物基质材料是各不相同的,而液晶分子具有光学各向异性,因此在透过态时只对垂直入射的光完全透过,对于倾斜入射的光则由于液晶微滴与聚合物直接折射率的不匹配而造成一定程度的散射,从而造成透明度下降。
伴随着正向调光膜的发展,又出现了一个新的研究领域——反向调光膜。反向调光膜工艺实现较困难,据报道,目前能真正实现卷状反向调光膜的企业只有日本一家,该公司的技术保密工作做得特别女子-不知知其具体的结构及生m工艺。该公司2016年即宣布批量生产,
但截至到目前只有很少部分企业收到样品。
目前,北京大学杨槐、四川人学E陕和华南师范大学周国富团队均在进行此方面的研究,从北京大学杨槐团队申请的发明专利《一种反式聚合物分散液晶薄膜的制备方法》(申请号:201510395295.1)来看,其实验室尚可实施,但是要想实现大批量量产难度仍然非常大。华南师范大学周国富团队和江苏和成主要研究聚合物网络液晶( PNLC)。在这样的体系中,液晶分子被包含在一个个网络内,从而液晶分子的行为受到聚合物网络的作用——体内的锚定作用。此种工艺聚合物含量较少(一般低于10% ),无法解决粘结力问题,现在的成品主要是PNLC玻璃,生产工艺为先在ITO导电玻璃上制作垂直配向层,再将液晶聚合物灌装进去。该工艺与LCD工艺较相似,相对复杂,且玻璃是刚性的,尺寸比较固定,灵活度较差,由于成本较高等特点,仍然属于小众市场。其他方式制备反式PDLC薄膜所用的液晶材料比较特殊,如胆甾相液晶、双频液晶、近晶A相液晶、铁电液晶等,或者是采用正性液晶制作的平行摩擦的PNLC薄膜,但是使用这些方法制作的反向膜都存在一些问题,暂未进入实际应用中。
2正/反向调光膜性能对比分析
兴业正向调光膜(简称“兴业正向膜”)、日本反向调光膜样品(简称“日本反向膜样品”)和PNLC玻璃的性能参数见表1。其中,正向调光膜样品为珠海兴业新材料科技有限公司提供,反向调光膜为日本某企业样品,PNLC玻璃为国内某企业提供。
从表1可看出,兴业正向膜的性能较优异,开态雾度较低,36V雾度<4%,关态平行光透过率低至2.4%,雾度92.8%,遮蔽性非常好,但是存在侧视雾度,侧视没有正视清晰。
日本反向膜样品雾度略偏高,但是基本无侧视雾度,该优势是目前正向调光膜所不具备的。通电时雾度为88.3%,平行光透过率为11.8%,因此遮蔽性较差,即使在较暗的室内使用,都能看到大概物体轮廓。另外,剥离强度值只有