液晶调光膜是一种新型功能性光电薄膜，可通过外加电压的控制，在透明与磨砂两种外观状态间快速切换。液晶调光膜目前被广泛用于制造智能（隐私）玻璃。智能（隐私）玻璃是目前建筑装饰装潢领域的高端材料，在商业、零售、医疗卫生、政府机关、安保等诸多方面有广泛的应用前景。随着我国高端地产、商业以及各级医疗卫生的公共设施的快速发展，液晶调光膜产品需求量将迎来快速的增长。20世纪90年代，液晶调光膜产品最先在美国问世。由于成本高昂，调光膜产品长期处于市场边缘地带，用户群稀少，且难于推广。2000年以后，随着液晶显示产业的蓬勃发展以及其他相关产业的发展突破，调光膜产品价格得以下降到能被市场接受的水平。此时，率先涌现出美国宝创（Polytronix）、日本板硝子等一批液晶调光膜生产商，我国最早的调光膜制造企业也在此时出现。随后，调光膜生产商在各地涌现，韩国DMDisplay、美国Scienstry、西班牙圣戈班等公司是这些企业中的代表。这些公司多与建筑玻璃公司联合，将调光膜推向建筑装饰的广袤市场。在2008年以前，大多数液晶调光膜生产商年出货量不过寥寥几百上千平米；2008年金融危机后，随着各国政府大力振兴经济，建筑、装修行业对液晶调光膜/智能玻璃的需求猛增。另外，在调光膜销售火爆的同时，国产膜数量稀少、质量不佳的问题却一直得不到有效改善。面对产业和市场现状，国内的液晶调光膜生产商须快速调整，强化技术研发和生产工艺优化，迎头赶上国外同行。本文针对国产膜数量稀少、质量不佳的问题，探讨一种卷对卷调光膜制备工艺，通过优化生产工艺，即选取最适合的光强和固化温度，使液晶调光膜产品的综合性能最优，为客户提供高品质的液晶调光膜产品。
1实验
1.1生产设备
本实验所用设备为珠海兴业应用材料科技有限公司自主研发的卷对卷连续式贴合固化设备，即贴合固化一体式高精密全自动生产设备，可卷对卷连续生产2000mm宽幅的调光膜。
1.2PDLC（聚合物分散液晶）
本实验所用PDLC为兴业独家配方的液晶复合材料。
1.3试样的准备
本文的试样分六组，是在一定走速的情况下，在不同光强和固化温度下制得，具体工艺参数见表1：
2测试与分析
首先将六组试样按正常的成品测试进行检验，测试结果见表2。从表2可以看出，六组试样的工作电压均为48V，功耗均在2W/㎡左右，相差不大。六组试样的平行光透过率和雾度有所差别，相比较而言，2#和4#样的各项性能最优，对比度最好。然后将六组试样从0～110V，每隔5V测试透过率数据，并描出电压和透过率的曲线图，温度对液晶调光膜光电特性的研究见图1，光强对液晶调光膜光电特性的研究见图2。
3实验结果与讨论
3.1温度对液晶调光膜光电特性的研究
从表1可以看出，1#、2#和3#样的各项性能均合格，随着温度的升高，开关态平行光透过率逐渐降低，由于选取的温度范围适中，因此整体降低幅度较小。1#、2#和3#样开态的雾度均为5%左右，开态的雾度主要与ITO薄膜的性能有关，通常开态雾度越低，显示越清晰。随着温度的升高，关态的雾度逐渐升高，关态雾度越高，隐私效果越好，若将高雾的调光膜应用于投影显示，将会呈现极佳的显示效果。从图1可以看出，随着温度的升高，液晶调光膜的阈值电压和饱和驱动电压变大。1#和2#样阈值电压和饱和驱动电压接近，3#样的阈值电压和饱和驱动电压相对较大。液晶调光膜是由两层柔性透明导电薄膜和一层聚合物分散液晶材料（PDLC）构成。PDLC材料中聚合物单体的聚合速度和液晶与单体之间的溶解性都受到温度条件的限制，因此，温度对相分离的过程的控制起着决定性的作用。温度较低时，单体的聚合速度较慢，液晶从单体中析出快，因此液晶迅速从单体中析出，形成很多纳米尺寸的微滴，纳米尺寸的微滴容易发生吞噬现象，导致了液晶微滴尺寸增大，削弱了PDLC薄膜对光的散射作用，因此，关态的平行光透过率相对较高；另外，液晶微滴粒径增大，受到聚合物的锚定力相对减弱，因此液晶调光膜的阈值电压和饱和驱动电压相对较低。聚合温度的升高将增加液晶与聚合物单体之间的相溶性，从而使液晶分子从单体中析出的速度减弱，抑制液晶微滴之间的相互吞噬，温度的升高也会引起单体聚合的速度增加，当液晶分子从单体中析出的速度与单体的聚合速度达到平衡时，易形成尺寸均匀的液晶微滴，并均匀分布于聚合物网络中，因此PDLC薄膜对光的散射作用强，关态的平行光透过率相对较高；另外，此时的液晶分子由于受到聚合物的锚定力强，最终导致PDLC膜的阈值电压和饱和驱动电压变大。因此，在其他工艺参数一致的情况下，液晶调光膜卷状生产时应选择合适的温度，使其综合性能最优，从1#、2#和3#样可看出，2#样的综合性能最好，开态透过率比1#样略低，但从视觉上基本分辨不出，关态透过率比1#样低2%，这从视觉上有很明显的变化，因此相比较而言，2#样的对比度较好，另外2#样的阈值电压和饱和驱动电压也较低。
3.2光强对调光膜光电特性的研究
从表2可以看出，4#、5#和6#样的各项性能均合格，且开关态平行光透过率虽略有变化，但相差不大。从平行光透过率和雾度数据来看，5#样各项性能最佳。从图2可以看出，随着光强的增强，液晶调光膜的阈值电压和饱和驱动电压变大，4#和5#样阈值电压和饱和驱动电压接近，6#样的阈值电压和饱和驱动电压相对较大。PDLC材料在聚合物诱导相分离的过程中，紫外光的强弱对液晶微滴尺寸的控制起着极其重要的作用。光强过低时，在相分离过程中，液晶分子从聚合物中的析出速度大于单体聚合速度，液晶微滴之间易发生相互吞噬现象而长大，甚至会形成较大尺寸的液晶畴区，且聚合物膜中的液晶微滴尺寸分布不均匀，虽然液晶调光膜的阈值电压和饱和驱动电压降低了，但是削弱了PDLC薄膜对光的散射作用，因此，关态的平行光透过率相对较高；随着光强的增大，单体的聚合速度加快，液晶与聚合物之间的相分离的速度逐渐趋于平衡，液晶微滴之间的相互吞噬现象得到有效的抑制，液晶微滴尺寸变得均匀细小，因此PDLC薄膜对光的散射作用强，关态的平行光透过率相对较低，关态雾度相对较高，但其阈值电压和饱和驱动电压则会有所增大；当光强过高时，则会使液晶与单体之间的相分离不彻底，液晶与单体间的晶相边界变得模糊，且部分被滞留在单体中的液晶分子所受的锚定力强，进而导致PDLC膜的阈值电压和驱动电压升高。因此，在其他工艺参数一致的情况下，液晶调光膜卷状生产时应选择合适的光强，使其综合性能最优，从4#、5#和6#样可看出，5#样的综合性能最好，由此紫外光强控制在12mw/cm2比较适宜。
4结语
液晶调光膜的光电性能与生产工艺有很大的关系，在不断优化PDLC配方的前提下，需根据PDLC性能选取最适合的温度和光强，得到综合性能最优异的液晶调光膜产品。从上述研究可看出，温度和光强是控制和维持液晶与单体之间相分离速度平衡的重要工艺因素。温度和光强过低时，易形成较大尺寸的微滴或液晶畴区，且液晶微滴在聚合物分布不均匀，使液晶调光膜对光的散射作用较弱；温度和光强过高时，液晶与单体之间的相分离不彻底，液晶与单体之间的晶相边界不清晰，且部分被滞留在单体中的液晶分子所受的锚定力强，进而导致液晶调光膜的阈值电压和驱动电压升高。本文通过对液晶调光膜生产工艺及其性能的研究，最终确定了优化的生产条件：在PDLC配方不变且走速一致的情况下，温度为25℃、光强为10～12mw/cm2的工艺条件下能制备出具有较好光电性能、低阈值电压和低饱和驱动电压的液晶调光膜产品。
作者：吴琴 单位：珠海兴业应用材料科技有限公司
