用于电接触具有电可控光学特性的功能元件的平面电极的方法与流程

1.本发明涉及一种用于电接触具有电可控光学特性的功能元件的平面电极的方法。


背景技术：

2.在窗用玻璃单元（verglasungseinheiten）的工业生产中使用具有电可控光学特性的功能元件。这种窗用玻璃单元通常是复合板，功能元件嵌入到所述复合板中。复合板由至少一个外板、内板和能粘合的中间层组成，所述中间层将外板与内板以平面方式连接。在制造复合板时，用多层薄膜以期望的尺寸和形状剪制功能元件，并且将所述功能元件插入到中间层的薄膜之间。在此，典型的中间层是聚乙烯醇缩丁醛薄膜，所述聚乙烯醇缩丁醛薄膜除了其粘合特性外还具有高韧性和高声学阻尼。中间层防止复合玻璃板在损坏时崩塌。复合板仅得到裂缝，但是保持形状稳定。
3.从现有技术中已知具有电可控光学特性的复合板。这种复合板包含功能元件，所述功能元件典型地在两个平面电极之间包含活性层。可以通过施加到平面电极上的电压来改变活性层的光学特性。对此的示例是电致变色功能元件，所述电致变色功能元件例如从us 20120026573 a1和wo 2012007334 a1中已知。另一示例是spd功能元件（悬浮粒子装置（suspended particle device））或pdlc功能元件（聚合物分散液晶（polymer dispersed liquid crystal）），其例如从ep 0876608 b1和wo 2011033313 a1中已知。通过所施加的电压可以控制可见光通过电致变色或spd/pdlc功能元件的透射。
4.spd和pdlc功能元件作为多层薄膜在商业上可得到。为了施加电压所需要的平面电极布置在两个pet载体薄膜之间。在制造窗用玻璃单元时，用多层薄膜剪制功能元件并且将所述功能元件插入到中间层的薄膜之间。可以将平面电极在复合板之外经由扁平导体与控制模块（ecu）导电连接。控制模块被设置用于在平面电极之间施加电压。
5.从wo 2017/157626 a1中已知一种用于实现可调节遮阳板的可能的可调节功能元件。在此，功能元件通过绝缘线被划分成片段。绝缘线尤其是被引入到功能元件的平面电极中，使得平面电极的片段彼此电绝缘。
6.在wo 2020/083562 a1和wo 2020/083563 a1中，提出一种具有片段式可切换的功能元件的复合板。
7.wo 2020/143984 a1公开一种具有电可控光学特性的未安装的功能元件，所述功能元件包括保护薄膜和密封薄膜。
8.wo 2019/238520 a1公开一种具有电可控光学特性的功能元件，其中第一载体薄膜在一侧边处围绕第二载体薄膜的边缘折叠并且在该侧边处密封活性层的出射面。
9.因为每个片段必须单独地被电接触，所以电接触是在制造具有划分成多个片段的功能元件的复合板时的艰难的步骤。这通常通过合适的连接电缆、例如薄膜导体实现，所述连接电缆经由所谓的汇流导体（汇流条（bus bars））、例如导电材料的条带或（例如由含银丝网印刷品构造的）导电压印物与平面电极连接。接触逐步骤地手动地进行并且包括许多
工作步骤。该行动是非常耗时的。


技术实现要素：

10.本发明的任务在于，提供一种经改善的方法，所述经改善的方法能够实现在电接触功能元件时的时间减少以及在接触的位置的选择方面大的自由。
11.本发明的任务根据本发明通过根据独立权利要求1的方法解决。本发明的优选实施方案由从属权利要求得知。
12.本发明包括一种用于电接触具有电可控光学特性的功能元件的平面电极的方法，其中功能元件以按面相叠地布置的方式具有第一载体薄膜、第一平面电极、活性层、第二平面电极和第二载体薄膜。
13.根据本发明的方法至少包括以下步骤：a）借助于垂直激光束切入第一载体薄膜，使得将载体薄膜分成待分离的分段和剩余的主要部分，b）与布置在分段的区域中（下方）的第一平面电极以及至少部分地与布置在分段的区域中（下方）的活性层一起移除载体薄膜的分段，使得第一载体薄膜和第一平面电极构成共同的边，c）对第二平面电极进行清理，其方式是在所移除的分段的区域中完全移除活性层，使得暴露平面电极的裸露的水平表面，以及d）在裸露的表面处电接触第二平面电极。
14.根据本发明的方法的优点在于：不手动地执行对载体薄膜的切入（不利用锋利的物体手工切入）。通过在步骤a）中使用激光器减少在制造接触面时的工作耗费，并且从而节省在制造具有电接触件的功能元件时的宝贵工作时间。借助激光器切割第一载体薄膜可以自动地进行。因此，该方法尤其是对于工业大量生产是非常有利的。
15.此外有利地提供在使用激光器的情况下选择性地切割载体薄膜的可能性。因此，可以容易地移除经涂覆的载体薄膜（也称为基底层）。通过使用激光器有可能根据设计预设在任意的位置或以任意的形状快速且简单地切割载体薄膜。
16.这种功能元件包括布置在第一载体薄膜和第二载体薄膜之间的至少一个活性层。活性层具有可变的光学特性，可以通过施加到活性层上的电压来控制所述光学特性。在本发明的意义上，电可控光学特性被理解为是连续地可控的这种特性，但同样地也被理解为可以在两个或更多个离散状态之间切换的这种特性。光学特性尤其是涉及光透射和/或散射行为。
17.功能元件此外包括第一载体薄膜和第二载体薄膜。第一和第二载体薄膜尤其是聚合物或热塑性薄膜。第一和第二载体薄膜在其成分和/或厚度方面可以相同的或不同的。两个载体薄膜典型地由相同的成分组成。关于载体薄膜的以下说明不仅涉及第一载体薄膜而且涉及第二载体薄膜。
18.尤其是，载体薄膜包含热塑性材料或由热塑性材料组成。热塑性材料可以是热塑性聚合物或两种或更多种热塑性聚合物的混合物。除了热塑性材料之外，载体薄膜此外可以包含添加物，诸如增塑剂。载体薄膜的热塑性材料优选地是如对于商业上可得到的功能元件常见的聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）。
19.载体薄膜的热塑性材料也可以包含pet与其他热塑性聚合物的混合物和/或pet的共聚物或由其组成。载体薄膜的热塑性材料例如还可以包含pu、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙酸酯树脂、氟化乙烯-丙烯、聚氟乙烯和/或乙烯-四氟乙烯或由其组成。每个载体薄膜的厚度优选地处于0.03 mm至0.4 mm、更优选地0.04 mm至0.2 mm的范围中。
20.功能元件此外包括用于将电压施加到活性层上的平面电极，所述平面电极优选地布置在载体薄膜和活性层之间。平面电极典型地以载体薄膜上的导电覆层的形式构造。载体薄膜的具有构成平面电极的导电覆层的侧于是朝向活性层。平面电极在其成分和/或厚度方面可以是相同的或不同的。平面电极大多数是相同的。
21.本发明的思想是通过方法步骤a）以爱惜的（schonende）方式切开第一载体薄膜，使得在无干扰性损坏的情况下构造光滑的切割边（schnittkanten）。通过使用激光束，可以在其表面上的每个位置处切入载体薄膜。该方法能够实现接触面的自由造型。
22.原则上，可以与切割第一载体薄膜同时地或在切割第一载体薄膜之后移除该分段。方法步骤a）和b）的时间顺序不应被理解为在开始移除分段之前必须完成沿着整个切割线的激光照射。相反地，在激光束仍然在切割线上方移动期间，已经可以开始移除切割线的已经由激光束分离的区域。分段原则上可以具有任意形状和尺寸。该分段可以构造为有角的、椭圆形的或圆形的，尤其是四边形的。该分段可以优选地以条带的形式沿着功能元件的侧边延伸。此外，在步骤a）中，主要部分可以在第一载体薄膜的层面中完全包围分段。
23.在一种优选实施方案中，在切割第一载体薄膜之后移除该分段。借助于抽吸装置、尤其是吸盘执行从第一载体薄膜的主要部分对分段的移除。在此，抽吸装置在第一载体薄膜的第一表面上放置在该分段的区域中。在本发明的意义上，第一载体薄膜的第一表面被称为第一载体薄膜的背离第一平面电极的那个表面。
24.优选地从朝向第一表面的方向利用激光器进行照射，使得激光束在射到第一载体薄膜的第一表面上之前不必穿透功能元件。换句话说，激光束聚焦在第一载体薄膜的第一表面上。
25.在一种有利的实施方案中，转向单元可以被设置用于使激光束转向。转向单元被设置用于将激光束转向到第一载体薄膜上方，使得分段被切入载体薄膜中以移除载体薄膜的该分段。转向单元可以具有扫描仪或x-y坐标系。从而可以将分段的任意形状激光加工（lasern）到载体薄膜中。扫描速度或坐标系速度可以为0.1 m/s至20 m/s，优选地为0.5 m/s至10 m/s，特别优选地为2 m/s至5 m/s（米每秒）。
26.随后移除分段导致第二平面电极的裸露的表面，因为同时第一平面电极和部分地活性层在分段的区域中附着在该分段上并且被移除。第二平面电极的裸露的表面借助于激光束和/或清理剂、尤其是丙酮被清理，并且在通过分段裸露的区域中从活性层的剩余部分中被移除。裸露的表面的形状和尺寸对应于第一载体薄膜的所移除的分段的形状和尺寸。第二平面电极在第二平面电极的裸露的表面处被电接触。
27.平面电极被设置用于使其与外部电压源电连接。优选地利用（超声波）焊接、压接（vercrimpen）或粘接来接触平面电极。为此，在步骤d）中将导电材料、尤其是膏或焊接接触件施加到平面电极中的至少一个平面电极上。膏包含银或含银合金。使导电材料作为所谓的汇流导体（汇流条）、例如导电材料的条带或导电压印物与平面电极连接。平面电极可以
分别借助于汇流导体被电接触。
28.在汇流导体的一种替代扩展方案中，使用薄而窄的金属薄膜条带或金属丝，所述金属薄膜条带或金属丝优选地包含铜和/或铝，尤其是使用具有约50μm厚度的铜薄膜条带。铜薄膜条带的宽度优选地为1 mm至10 mm。金属薄膜条带或金属丝在进一步处理由热塑性层组成的复合体中的功能元件时被安放到平面电极上。在稍后的压蒸过程中，通过热量和压力的作用实现在汇流导体和覆层之间的安全电接触。平面电极和汇流导体之间的电接触可替代地可以通过焊上或利用导电粘合剂粘接来建立。
29.在一种有利的实施方案中，激光束由co2激光器生成。激光束具有5 μm至15 μm、优选地10.6 μm的波长。激光器的最大功率优选地为120 w，其中所应用的功率约为20 w至50 w，优选地为25 w。激光器不仅具有脉动式工作模式而且具有连续波模式，其中脉动式模式是优选的。脉冲长度可以为2μm至400μm，脉冲序列频率优选地为1000 hz至60,000 hz，特别优选地为2000 hz。
30.根据本发明的方法可以在功能元件的两个相对的侧处被执行，使得也借助于激光束切入第二载体薄膜。类似于第一薄膜，在此第二载体薄膜被分成待分离的分段和剩余的主要部分。第二载体薄膜的分段连同布置在该分段的区域中的第二平面电极并且至少部分地与布置在该分段的区域中的活性层一起被移除，使得第二载体薄膜和第二平面电极构成共同的边。对第一平面电极的面进行清理，其方式是在所移除的分段的区域中完全移除活性层，使得暴露第一平面电极的裸露的水平表面。第一平面电极在裸露的表面处被电接触。
31.汇流导体被安置到平面电极处，其方式是借助于根据本发明的方法使载体薄膜、平面电极和活性层空出，使得具有附属的载体薄膜的分别另一平面电极突出。这可以优选地沿着功能元件的各自侧的边缘区域被执行。然后可以将汇流导体安置在突出的平面电极上。在各自功能元件的相对侧上，另一汇流导体以相应的方式被安置到另一平面电极处。
32.汇流导体是导电的。例如，所述汇流导体也可以由导电金属带或导电覆层、例如包含银的印刷品构成。在这里，金属包括金属合金。例如，由铜或铜合金组成的带也是合适的。通常可以经由导电中间层、例如银层将构造为金属带的汇流导体与平面电极连接。
33.在另一有利的实施方式中，功能元件可以通过绝缘线划分成片段。绝缘线尤其是被引入到平面电极中，使得平面电极的片段彼此电绝缘。各个片段可以彼此无关地经由汇流导体处的连接区域、绞合线、压合连接器（crimp）、导线和/或扁平导体与外部电压源连接，使得所述各个片段可以在运行状态下单独地被操控。在此，功能元件的片段具有两个连接区域。每个连接区域具有按照根据本发明的方法建立的接触部（kontaktierung）。从而，例如功能元件的不同区域可以例如作为遮阳板独立地被切换。
34.绝缘线和片段特别优选地彼此平行地布置。绝缘线不一定必须是直的，而是也可以略微弯曲，优选地适配于复合板的边的可能弯曲。
35.在一种有利的扩展方案中，功能元件是pdlc功能元件，尤其是将窗用玻璃单元的至少一个区域从透明状态切换到不透明状态并且反之亦然的这种功能元件。pdlc功能元件的活性层包含衬入聚合物基质中的液晶。在另一优选的扩展方案中，功能元件是pnlc或spd功能元件。在spd功能元件的情况下，活性层包含悬浮粒子，其中可以借助于将电压施加到平面电极上来改变通过活性层对光的吸收。pnlc功能元件（pnlc=聚合物网络液晶（polymer network liquid crystal））包含活性层，其中液晶衬入聚合物网络中，其中作用方式在其
他方面与在pdlc功能元件的情况下类似。功能元件的厚度例如为0.09 mm至1 mm。
36.功能元件可以作为卷材（rollenware）存在。于是可以用卷材剪制适当尺寸的块。适当地切割的根据本发明的功能元件的面可以宽泛地变化，并且从而可以被适配于个别情况下的要求。
37.平面电极优选地配置为透明的导电层。平面电极优选地包含至少一种金属、金属合金或透明导电氧化物（transparent conducting oxide，tco）。平面电极可以例如包含银、金、铜、镍、铬、钨、氧化铟锡（ito）、掺镓或掺铝的氧化锌和/或掺氟或掺锑的氧化锡。平面电极优选地具有10 nm（纳米）至2μm（微米）、特别优选地20 nm至1μm、完全特别优选30 nm至500 nm的厚度。
38.本发明此外包括一种具有电可控光学特性的功能元件，至少以按面相叠地布置的方式包括：-第一载体薄膜，-第一平面电极-活性层，-第二平面电极，和-第二载体薄膜，其特征在于根据本发明的方法建立的电接触。
39.本发明此外涉及一种窗用玻璃单元，所述窗用玻璃单元包括第一板、第二板和在第一板和第二板之间的至少两个中间层，其中根据本发明的功能元件布置在两个中间层之间的层面中。
附图说明
40.在下面根据图和实施例更详细地阐述本发明。图是示意图并且不是按正确比例的。图不以任何方式限制本发明。
41.图1示出作为多层薄膜的功能元件的示意图，图2示出根据本发明的功能元件的一种扩展方案的俯视图，图3示意性地示出根据本发明的方法的一种实施方式，以及图4示出分成片段的功能元件的示意图。
具体实施方式
42.随后将参照图更深入地描绘本发明。在此应该注意的是，描述不同的方面，所述方面分别可以单独地或以组合的方式被使用。也就是说，只要未明确表示为纯替代方案，可以与本发明的不同实施方式一起使用每个方面。
43.具有数值的说明在各种情况下不应被理解为精确值，而且还包含 /-1%直至 /-10%的公差。
44.图1示意性地以横截面示出多层薄膜10。多层薄膜10可以被用作具有第一载体薄膜1、第一平面电极2、pdlc活性层3、第二平面电极4和第二载体薄膜5的pdlc功能元件100。pdlc活性层3由布置在两个平面电极2和4之间的聚合物基质构成，液晶微滴嵌入到所述聚合物基质中。平面电极2和4可以是透明ito覆层。载体薄膜1和5可以分别由pet薄膜构成。
45.图2示出功能元件100的一种扩展方案的俯视图，所述功能元件具有功能元件100的两个侧边处的汇流导体6a、6b。
46.两个汇流导体6a和6b被设置用于电接触功能元件100。汇流导体6a和6b作为两个条带沿着活性层3的分别一个边伸展。不言而喻，汇流导体6a和6b不必或者不必仅沿着活性层3的一个侧边布置，而是可以任意地布置。汇流导体6a和6b收集并且传导流经平面电极2和4的电流。汇流导体6a和6b分别布置在相对的载体薄膜1和5上。第一汇流导体6a被构造为第二平面电极4的窄边缘条带，而第二汇流导体6b被构造为第一平面电极2的窄边缘条带。
47.汇流导体6a、6b被连接到平面电极2、4上，其方式是借助于根据本发明的方法沿着功能元件的各自侧的边缘区域使第一载体薄膜1、第一平面电极2和活性层3空出（ausgespart），使得具有附属的载体薄膜的第二（其他）平面电极突出。将汇流导体6a布置在突出的第二平面电极4上。在功能元件100的相对侧上，另一汇流排6b以相应的方式被安置到第一平面电极2上。
48.汇流导体6a和6b比平面电极2和4厚得多，使得不能按比例表示真正的关系（verh
ä
ltnisse）。汇流导体6a和6b可以分别经由扁平导体12被连接到电压源，所述扁平导体12从汇流导体6a、6b出发在功能元件100的侧边上方延伸。柔性扁平导体（有时也称为薄膜导体或扁形导体）优选地由具有厚度为0.03 mm至0.1 mm和宽度为2 mm至16 mm的镀锡铜带组成。铜已被证明适用于这种带状导线（leiterbahnen），因为所述铜具有良好的导电性以及成为薄膜的良好可处理性。同时，材料成本低。也可以使用可以被处理成薄膜的其他导电材料。对此的示例是铝、金、银或锡及其合金。
49.在运行状态下，经由两个导电平面电极2和4使功能元件100与电压源连接。借助于开关，电路可以被闭合（on模式）和断开（off模式）。在on模式（接通或透明模式）下，电场被施加到平面电极上，并且因此也被施加到活性层3上，活性层3的液晶以有序的方式对准，并且入射光几乎不被散射，这导致透明的pdlc层。如果电流被切断（关断或不透明模式），活性层3的液晶随机地对准，使得入射光被散射并且pdlc活性层3变得不透明或不透视的。
50.图3根据在功能元件100的边缘区域中第一载体薄膜1的垂直纵断面示意性地示出根据本发明的方法的一种实施方式。为了阐明该方法，图3示出在建立图2的功能元件100的电接触时的中间阶段。
51.使用了在图1中更详细地阐述的多层薄膜10。
52.a）与第一载体薄膜1的边相距一距离地利用垂直激光束7切入第一载体薄膜1直至第一平面电极2的表面，使得将载体薄膜1分成待分离的分段8和剩余的主要部分9。分段8具有矩形形状。激光束7由co2激光器生成。激光束7具有10.6μm的波长。激光器的功率为25 w。脉冲长度可以为2
ꢀµ
s至400
ꢀµ
s，脉冲序列频率为2000 hz。
53.b）载体薄膜1的分段8连同在该区域中布置在分段8下方的第一平面电极2被移除。由此也部分地移除在该区域中布置在分段8下方的活性层3，使得第一载体薄膜1和第一平面电极2与第二载体薄膜5的边相距一距离地构成共同的第一边。在切割第一载体薄膜1之后移除分段8。借助于吸盘执行分段8从第一载体薄膜1的主要部分9上的移除。在此，吸盘放置在第一载体薄膜1的第一表面上。第一载体薄膜1的第一表面在本发明的意义上被称为第一载体薄膜的背离第一平面电极2的那个表面。
54.c）第二平面电极4的面被清理，其方式是在分段8的区域中完全移除活性层3，使得
暴露第二平面电极4的裸露的水平表面。借助于激光束和/或丙酮执行在所移除的分段8的区域中对第二平面电极4的清理。
55.d）第二平面电极4在所移除的分段8的区域中具有连接区域。在连接区域中使平面电极4与汇流导体6a导电连接。汇流导体6a具有以下任务：将电流尽可能均匀地传导到平面电极4中。汇流导体6a构造为条带形的和/或矩形的并且沿着平面电极4的第一侧边延伸。
56.方法步骤a）至d）可以在功能元件100的相对边上被重复。在此，利用垂直激光束7与第二载体薄膜5的边相距一距离地切入第二载体薄膜5直至第二平面电极4的表面，使得将第二载体薄膜5分成待分离的分段8和剩余的主要部分9。类似地重复根据本发明的方法的方法步骤。
57.汇流导体6a和6b分别与平面电极2、4导电连接。汇流导体6a、6b可以经由扁平导体12被连接到电压源上，所述扁平导体12从汇流导体6a或6b出发在功能元件100的侧边上方延伸。
58.图4示出被分成多个片段11的功能元件100'。功能元件100'通过绝缘线13被划分成片段11。绝缘线13尤其是被引入到平面电极2和4中，使得平面电极2和4的片段11彼此电绝缘。各个片段11可以彼此无关地经由连接区域经由汇流导体6a、导线和/或扁平导体12与外部电压源连接，使得所述各个片段可以在运行状态下单独地被操控。在此，功能元件100'的片段11具有两个连接区域，其中每个连接区域根据图3的方法得以制造。从而，例如功能元件的不同区域例如作为遮阳板可以独立地被切换。
59.附图标记列表：1 第一载体薄膜2 第一平面电极3 活性层4 第二平面电极5 第二载体薄膜6a、6b 汇流导体7 激光束8 分段9 主要部分10 多层薄膜11 片段12 扁平导体13 绝缘线100、100' 功能元件。