納米銀線透明導電膜耐UV保護層應用性研究

吳 敏，邵國安，王樂躍，郭佳亮，劉宏文，周紅霞，馬海霞，周慈航

（樂凱華光印刷科技有限公司 河南 南陽 473003）

1 引言

近幾年，隨著國家“三個課堂”政策的發布，加之人工智能與5G在全球快速布局，教育電子黑板、商用交互平板和柔性折疊顯示市場需求迅速爆發。納米銀線由于高透低霧、低方阻、可折疊、高性價比、性能穩定的特性，被業內公認為可以與大尺寸和柔性折疊市場實現無縫對接的最佳材料，行業發展迅速，納米銀線透明導電膜銷量逐年增長。

伴隨著納米銀線透明導電膜在市場大規?；瘧?，一些質量問題得到暴露和聚焦，市場最擔心的還是耐UV性能不足引起的觸控功能喪失問題。耐UV性能不足在生產過程中不易發現，常規的老化檢測至少需要500小時以上，然而在規?；a過程中不可能每一批都進行500小時老化檢測。耐UV性能不足引起的觸控功能喪失問題，被發現時往往是產品已經做成了觸控一體機，一旦發現不僅僅會造成人力物力的浪費，對終端品牌的公信力也會造成嚴重影響，造成的損失至少在數千萬元。

雖然樂凱華光納米銀線透明導電膜產品上市以來沒有出現耐UV性能不足而引起觸控功能喪失的問題，為了進一步凸顯樂凱華光“無機體系”技術先進性，在市場快速形成正向效果，穩固市場信心，發揮行業標桿作用，組織科研小組對市場的競品進行剖析，探究競品耐UV性能不足的原因，進一步提升樂凱華光產品的耐UV性能。通過剖析對比，發現造成耐UV性能不足的主要原因還是在保護層，保護層在長時間UV照射下發生反應，導致對銀線的保護不足，加之導電膜實現觸控功能需要通電，銀線在保護不足的情況下在電場作用下導致斷路，造成觸控功能喪失。

我們根據市場需求，在現有保護層的基礎上，開發出來一種耐UV的納米銀線保護層，進行了小試應用驗證。這種耐UV保護層被應用于華光公司成產的幾種常規型號納米銀線透明導電膜，包括方阻10 Ω/□、25 Ω/□、80 Ω/□幾種市場常用的規格，測試各自的耐UV性能情況。本文還選取幾種競品導電膜，按相同的觸控方案制成觸控模組，在氙燈照射下進行500小時、1 000小時老化測試，測試記錄其耐UV性能變化情況。

2 實驗

2.1 材料與設備

材料：常規納米銀線保護層涂布液，耐UV納米銀線保護層涂布液，涂布好銀線層的方阻分別為10 Ω/□、25 Ω/□、80 Ω/□納米銀線導電膜半成品（均來自樂凱華光），乙醇，競品納米銀線透明導電膜成品。

設備：納米銀線透明導電膜微型精密涂布設備（樂凱華光印刷科技有限公司），方阻測試儀（蘇州晶格電子有限公司），透光率霧度測試儀（杭州彩譜科技有限公司），氙燈老化箱（廣州瑞銘試驗設備有限公司）。

2.2 實驗步驟

2.2.1 導電膜制備

將涂布好銀線層的方阻分別為10 Ω/□、25 Ω/□、80 Ω/□納米銀線導電膜半成品，在每個方阻的導電膜半成品上通過微型精密涂布設備分別涂布上常規納米銀線保護層涂布液和耐UV納米銀線保護層涂布液，平行對比。干燥后，備用。

另外，將常規納米銀線保護層涂布液和耐UV納米銀線保護層涂布液的6個導電膜實驗樣品和對標競品制備成觸控模組，具體工序包括首先將納米銀線透明導電膜通過老化縮水，然后在老化縮水后的納米銀線透明導電膜上絲印銀漿、銀漿烘烤，銀漿烘烤好后在納米銀線透明導電膜上蝕刻電容觸控電路、蝕刻電路后的納米銀線導電膜即納米銀線電容觸控模組的電容的發射層和接收層貼合在一起形成電容觸控模組的兩個電極，然后脫泡，將FPC綁定到納米銀線導電膜的銀漿位置。

2.2.2 評價

將常規納米銀線保護層涂布液和耐UV納米銀線保護層涂布液的6個導電膜實驗樣品，和對標競品進行對比。分別測試導電膜的方阻均勻性，透光率，霧度。

耐UV性能測試需要將導電膜制備成觸控模組后再測試，耐UV性能測試條件為輻照度：1.1 W/m2@420 nm，50 W/m2@300～400 nm，測試溫度：黑板60 ℃，箱體溫度45 ℃，測試濕度50%RH，測試時間1 000小時。在250小時、500小時、750小時、1 000小時分別觀察觸控模組的外觀、測試觸控模組的線阻變化和功能。

3 結果與討論

3.1 光電性能

納米銀線透明導電膜作為觸控方面的功能材料，透光率、霧度直接將直接影響產品外觀，進而影響使用者的感受，方阻均勻性直接影響觸控效果，都是非常重要的指標，相關對比數據如表1所示。

表1 光電性能對比表Table 1 Photoelectric performance comparison table

從表1中數據可以看出，華光產品的光電性能優于競品，耐UV性能改進后的華光納米銀線透明導電膜光電性能與常規產品基本一致，對光電性能沒有造成不利的影響。

耐UV性能改進后的納米銀線透明導電膜與常規產品的方阻均勻性、透光率、霧度基本一致，說明耐UV保護層組分之間性能穩定，與納米銀線層各組分沒有發生不良反應。

3.2 耐UV性能測試

3.2.1 外觀

在耐UV性能測試過程中，由于一直存在氙燈照射和高溫高濕條件，存在可能導致觸控模組顏色變黃嚴重，甚至膜材出現裂紋的風險，相關結果如表2所示。

表2 觸控模組外觀對比表Table 2 Comparison table of the appearance of the touch module

從表2 測試結果可以看出，所有樣品外觀均合格。

可能引起外觀的顏色變化主要原因包括基材顏色變化及納米銀線導電功能層的顏色變化，基材及導電功能層的顏色變化的主要原因UV照射和高溫高濕條件下基材及導電功能層組分發生化學反應，導致黃變。

3.2.2 線阻變化率

通過測試線阻變化，主要是為了評價耐UV性能測試過程中對觸控模組的功能進行量化評價。一般要求線阻變化率越低越好，當線阻變化率高于某個范圍會導致觸控功能喪失，相關對比結果如表3所示。

表3 觸控模組線阻變化率對比表Table 3 Comparison table of line resistance change rates of touch modules

從表3測試結果可以看出，改進后的華光耐UV納米銀線透明導電膜耐UV性能大幅提升，測試1 000小時后，線阻變化率小于10%，遠低于華光常規產品和其它競品。

通常納米銀線透明導電膜在持續在高溫環境，由于溶劑的逐漸徹底揮發，方阻會有輕微變化，但波動都在5%以內。在氙燈測試過程中，有的樣品線阻變化異常的原因主要是在UV和高溫高濕環境下，保護層發生反應，對銀線層的保護不夠，而在持續通電的情況下造成銀腐蝕，導致線阻升高異常。

3.2.3 功能測試

觸控功能測試主要是將觸控模組連接到主板進行電容值測試和簡單的畫線測試，看觸控功能是否良好，測試結果如表4所示。

表4 觸控模組觸控功能對比表Table 4 Comparison table of touch functions of touch module

從表4測試結果可以看出，改進后的華光耐UV納米銀線透明導電膜耐UV性能大幅提升，氙燈測試1 000小時觸控功能合格。華光常規納米銀線透明導電膜氙燈測試750小時觸控功能合格。競品氙燈測試500小時觸控功能合格。

4 結語

通過使用耐UV保護層生產的三種常用方阻的納米銀線透明導電膜與常規保護層納米銀線透明導電膜以及另外兩家納米銀線透明導電膜競品從導電膜的光電性能、導電膜制成觸控模組后的氙燈測試方面進行全面測試對比，根據小試結果可以得出以下幾點：（1）改進后的耐UV保護層對納米銀線透明導電膜的其它性能沒有不利的影響。（2）改進后的耐UV保護層對納米銀線透明導電膜的耐UV性能有極大的提升，氙燈測試突破1 000小時。（3）耐UV性能的提升對導電膜市場銷量快速提升具有重要作用，耐UV保護層具有很大的實際意義和經濟意義，將實驗樣品盡快產業化勢在必行。