CN102598878B - 具有改进的汇流条连接件的悬浮颗粒装置膜和光阀层压体 - Google Patents

具有改进的汇流条连接件的悬浮颗粒装置膜和光阀层压体 Download PDF

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Abstract

根据本发明实施方式提供一种悬浮颗粒装置的导电层和电源总线间的连接件，该连接件包括粘合剂，所述粘合剂结合金属颗粒从而同时给予良好的粘附力和导电性。所述粘合剂应用于所述导电层的表面。导电铜箔或导电织物粘附于所述粘合剂，并形成至少部分所述电源总线。

Description

具有改进的汇流条连接件的悬浮颗粒装置膜和光阀层压体
相关申请的交叉参考
本申请要求2009年10月30日提交的美国临时专利申请系列号为61/256,836，名称为“具有改进的汇流条连接件的悬浮颗粒装置膜和光阀层压体(SPD FILMS AND LIGHT VALVE LAMINATES WITH IMPROVEDBUS-BAR CONNECTIONS)”的优先权，这些申请的全部内容在这里作为参考被特此包含在内。
技术领域
本发明涉及在含有液体颗粒悬浮液的光阀中使用的膜和膜的层压体。本文中光阀一般被称为悬浮颗粒装置或SPD光阀，或简称为SPDs。更具体地说，本发明涉及这种SPD膜的改进的汇流条(bus-bar)，所述汇流条向并入SPDs的电极提供所述汇流条材料的增强的粘合性。
背景技术
SPD光阀在光线调节中使用已经为人们所知有七十多年了。在那个时期这样的光阀已被提出在许多应用中使用，包括例如字母数字显示器和电视显示器；用于灯具和汽车前照灯、照相机、显示器和光纤的滤光器；以及窗口、天窗、玩具、遮阳板、眼镜、护目镜、镜子、光导管等等，根据可能的情况用于控制由此通过或由此反射的光量。窗户的例子包括，但不限于，用于商用建筑、温室和住宅的建筑窗户，用于机动车辆、轮船、火车、飞机和航天器的窗户，用于门的窗户包括窥视孔，和用于诸如烤箱和冰箱的家用电器的窗户包括其中的分隔间。如以上所指明的，本文中所描述的类型的光阀也被认为是悬浮颗粒装置或SPDs。
如本文所使用的，术语“光阀”描述了由两个壁形成的小室(cell)，两壁以较小的距离被隔开，并有至少一个壁是透明的。在所述壁上有电极，该电极通常是透明的导电涂层形式。在所述壁上的电极可以有选择地在其上有薄的透明的绝缘保护涂层。所述小室含有调光元件(本文有时称作可激活材料)，该调光元件也可以，但不限于，是颗粒的液体悬浮液，或者整个元件的全部或一部分可以包括其中分布了颗粒的液体悬浮液液滴的塑料膜。
所述液体悬浮液(本文中有时称作液体光阀悬浮液或称作光阀悬浮液)典型地包括悬浮在液体悬浮介质中的小颗粒。在没有施加电场时，由于布朗运动在液体悬浮液中的颗粒呈现随机的位置。因此，进入所述小室的光束被反射、透射或者吸收，取决于所述小室的结构、颗粒性质和浓度以及光的含能量。所以在关闭状态下所述光阀是相对较暗的。然而，当施加电场通过所述光阀中的所述液体光阀悬浮液时，颗粒变得整齐并且对于许多悬浮液大部分光都能够穿过所述小室。因此在开启状态下所述光阀是相对透明的。所述电场可由任何电源包括但不限于民用电源(house current)、电池和/或光伏/太阳能电池提供。
对于许多应用，所述可激活材料(即所述调光元件)的全部或部分，优选为塑料膜而不是液体悬浮液。例如，在用作可变的光透射窗户的光阀中，其中分布了液体悬浮液液滴的塑料膜比单独的液体悬浮液更好，是因为流体静压的影响，例如通过使用膜能够避免与较高的光阀悬浮液柱有关的膨胀，并且也能够避免可能的泄露风险。使用塑料膜的另一个优点是，在塑料膜中，颗粒一般只出现在极小的液滴中，并且因此，当所述膜以电压反复激活时不会明显地结块。
本文使用的光阀膜(本文中有时也称作SPD膜)是指含有在SPD光阀中使用的或打算使用的颗粒的悬浮液的膜或片，或不止其中的一种。这样的光阀膜通常包含带有分散颗粒的液体的不连续相，这样被分散遍及整个连续相的不连续相封装在一个或多个刚性或柔性固体膜或片中。可以是部分光阀膜的固化乳液有时也被称作膜或膜层。所述光阀膜也可以包括一个或多个附加层例如，膜、涂层或片或它们的结合物，但不限于此，这些可以提供所述光阀膜以例如(1)抗划伤性，(2)防紫外线辐射，(3)红外线能量反射，(4)用于传送施加电场或磁场到可激活材料的导电性，(5)绝缘保护涂层，(6)颜色着色和(7)声控中的一种或多种。
随着所述薄膜温度变的更冷，SPD膜的上升时间和衰变时间会逐渐变得缓慢。这是因为随着温度的下降，在液滴中的悬浮液的粘度上升了的缘故。为了克服这种影响，所述SPD膜也可以包括在其上带有例如铟锡氧化物(ITO)透明导电涂层的透明膜，电流可以通过所述透明膜加热所述SPD膜。
SPD膜通常(但不限于)的结构具有五层，即，从一侧到另一侧：(1)第一片聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)塑料片，适当的，但并不限于此，厚度在5-7密耳，(2)在上述第一片PET上的极薄透明的，充当或能够充当电极的，铟锡氧化物(ITO)导电涂层，(3)固化(即交联)SPD乳液层，厚度通常为2-5密耳以及，(4)在(5)上充当或能够充当电极的第二层ITO涂层，(5)第二片PET塑料基片。如前所规定的，提供了其它功能的附加层可以被任意地增加到以上描述的五层SPD膜上。通常，将铜箔、导电织物或类似物粘附到电极上，这样它们延伸超出所述SPD膜的周边以方便连接到合适的电压电源上。此外，能够用例如透明热熔胶膜和/或玻璃或较厚的透明塑料片层压SPD膜，以提供强度和硬度并保护结合单元的各个部分不遭受环境应力，否则，环境应力可能破坏它的性能特征。
美国专利US 5,409,734示例了通过从均相溶液中以相分离制备的非交联光阀膜类型。通过乳液交联(固化)制备的光阀膜也是已知的。
各种液体光阀悬浮液在本领域中是公知的，并且本领域的普通技术员根据公知的技术就可以容易地配制这样的悬浮液。如以上所注释的，术语“液体光阀悬浮液”，当用于本文时是指其中分散有大量小颗粒的液体悬浮介质。所述液体悬浮介质含有一种或多种带电阻(electrically resistive)的非水液体，其中优选该液体中溶解有至少一种类型的能够起到降低颗粒凝聚的趋势并保持它们分散和处于悬浮状态的聚合物稳定剂。
本发明中有用的液体光阀悬浮液可以为了悬浮颗粒包括任何为了在光阀中使用而被前面提到的所谓现有技术的液体悬浮介质。本文中有用的本领域已知的液体悬浮介质包括，但不限于，美国专利US 4,247,175、US4,407,565、US 4,772,103、US 5,409,734、US 5,461,506、US 5,463,492和US6,936,193中公开的液体悬浮介质，上述专利的公开内容被包含在本文中作为参考。一般情况下，为了保持悬浮颗粒处于重力平衡，选择一种或两种通常被溶解在其中的所述悬浮介质或所述聚合物稳定剂。
所述聚合物稳定剂，在使用时，可以是结合到颗粒表面的单一类型的固体聚合物，但是此类固体聚合物也溶解于含有所述液体悬浮介质的所述非水液体中。或者，可以有起到聚合物稳定剂体系作用的两种或更多种固体聚合物稳定剂。例如，可以用第一类型的固体聚合物稳定剂如硝化纤维素(nitrocellulose)包覆所述颗粒，实际上，当第一类型的固体聚合物稳定剂溶解时，它与一种或多种附加类型的固体聚合物稳定剂一起为所述颗粒提供平坦的表面包覆层，附加类型的固体聚合物稳定剂溶解时与所述第一种类型的固体聚合物稳定剂结合或联合并且也溶解于液体悬浮介质中为颗粒提供分散和硬酯化保护。使用液体聚合物稳定剂也是有利的，特别是在SPD光阀膜中，例如在美国专利US 5,463,492中描述的。
在光阀悬浮液中可以使用无机和有机颗粒，而且这样的颗粒在电磁波谱的可见部分中可以是吸收光的或反射光的。
常规的SPD光阀一般使用胶体尺度的颗粒。本文使用的术语“胶体”是指所述颗粒一般具有的最大尺寸平均小于1微米。优选地，在SPD光阀悬浮液中使用的或打算使用的大多数多卤化物或非多卤化物类型的颗粒所具有的最大尺寸平均小于0.3微米，且更优选平均值小于蓝光波长的一半，即小于2000埃，从而保持极低的光散射。
如前所述，将铜箔、导电织物或类似物粘附到所述SPD电极上，这样所述电极延伸超出所述SPD膜的周边以方便地连接到合适的电压电源上。在现有技术SPD膜和SPD层压体中，用刷子将薄薄的导电银糊层(如杜邦公司生产的导体组合物#4817N)应用到所述SPD电极上，并且让所述溶剂(如乙酸丁酯)蒸发。然后将所述铜箔(如3M公司产的带有导电粘合剂的铜箔#1181)或者导电织物(如3M公司产的EMI抑制产品#517-2191)粘附到覆盖了SPD电极的银层上，这两者都在一侧有导电压敏胶。
当通过所述铜箔或导电织物施加电场穿过所述SPD膜时，所述颗粒变得整齐以允许光穿过所述小室。因此在开启状态下所述光阀是相对透明的。所以，所述铜箔或导电织物与所述SPD电极之间保持接触是操作所述SPD膜或SPD层压体的关键。
在现有技术的SPD膜中，在所述铜箔或导电织物、银糊与所述SPD电极之间相对较差的粘合常常导致接触不良。可能是电源上电线的重量将所述铜箔或导电织物从所述SPD电极上拉脱，在制备所述SPD膜过程中为了层压进行的处理，或者环境条件，如温度变化和/或湿度变化，导致了接触不良的结果。甚至曾有过与SPD层压体有关事例，用于层压所述SPD膜的相对较高的温度和压力曾造成较弱粘附的铜箔或织物在所述层压过程中脱离所述SPD电极的情况，所述SPD层压体是被夹在两片有2层或更多层透明热熔胶膜的玻璃之间。结果是，当把电压加在所述铜箔或导电织物上时，无功能的SPD层压体也不会转换到开的状态。这样的代价是非常大的，因为所述SPD膜，热熔胶膜和玻璃基板都形同虚设。
因此，提供一种能避免这些问题的SPD将是有帮助的。
发明内容
本发明的目的是提供一种导电粘合剂，该粘合剂在导电汇流条和SPD的ITO-PET电极之间提供强有力的结合，并同时保持良好的导电性。
根据本发明实施方式，粘合剂优选使用含银环氧树脂或含银聚合胶在导电汇流条和SPD的ITO-PET电极之间提供强有力的结合，并同时保持良好的导电性。
根据本发明实施方式，提供一种悬浮颗粒装置的导电层和电源总线(power bus)间的连接件，该连接件包括：粘合剂，所述粘合剂结合了金属颗粒并由此具有导电性，所述粘合剂应用于所述导电层的表面。导电铜箔或导电织物粘附于所述粘合剂并与所述电源总线电连接。
根据本发明实施方式提供一种提供悬浮颗粒装置的导电层和电源总线间的连接件的方法，该方法包括：将金属颗粒混入所述粘合剂中(金属颗粒的量以重量计)，将含金属颗粒的所述粘合剂应用于所述导电层，将导电元件压在所述粘合剂上以粘附于所述导电层，等待预定的时间，然后将所述导电元件连接到所述电源总线。
根据本发明实施方式提供一种提供悬浮颗粒装置的导电层和电源总线间的连接件的方法，该方法包括：将金属颗粒混入所述粘合剂中(金属颗粒的量按重量计为65％-90％)，将含金属颗粒的所述粘合剂应用于所述导电层，等待预定的时间，将导电元件压在所述粘合剂上以粘附于所述导电层，然后将所述导电元件箔片连接到所述电源总线。
根据本发明实施方式提供一种提供悬浮颗粒装置的导电层和电源总线间的连接件的方法，该方法包括：将金属颗粒混入所述粘合剂中(金属颗粒的量按重量计为65％-90％)，将含金属颗粒的所述粘合剂应用于所述导电层，将导电元件压在所述粘合剂上以粘附于所述导电层，等待预定的时间，将导电铜箔与所述电源总线连接，将所述导电元件与所述粘合剂分离，然后重新将所述导电元件应用到所述粘合剂上。
附图说明
图1是具有导电汇流条的SPD膜的示意图，以及
图2图示说明测量试样剥离强度(如本发明所讨论的)需要的条件。
具体实施方式
本发明具体涉及包括由交联乳液形成的层的薄膜的用途，以及由此制备的层压薄膜。例如，参见美国专利US 5,463,491和US 5,463,492，以及在2005年10月13日以US 2005/0227061公开的美国专利申请系列10/898,303，以上全部专利都转让给了本发明的受让人。各种类型的SPD乳状液及其固化方法都记载在美国专利US 6,301,040、US 6,416,827和US 6,900,923B2中，以上全部专利都转让给了本发明的受让人。这些薄膜及其变型可通过所述薄膜被暴露于(1)紫外线、(2)阴极射线或(3)热源下导致的交联得以固化。所有这些专利、专利申请和其他在本申请中引证的参考都在这里作为参考被特此包含在内。
材料和表征仪器：
具有几种不同导电材料(例如，单侧含有粘合剂的导电铜箔(1.4密耳厚)，不含粘合剂的导电铜箔(2密耳和1.4密耳厚)和单侧含有粘合剂的导电织物)的几种不同类型的粘结体系，例如，含银环氧树脂，GOOP胶(如Amazing粘合剂(“GOOP”)(“Amazing GOOP”是电子产品有限公司(Eclectic Products，Inc.Corporation)的注册商标)，杜邦银糊(如杜邦电子材料(Dupont Electronic Materials)出售的杜邦导体糊#4817N)，实验室制胶和含银GOOP胶，已经进行了测试。
获得含有和不含银的粘合剂并用于将铜箔和导电织物粘附于SPD电极。在使用之前添加给予导电性的导电金属颗粒，如银(Ag)和锌(Zn)，到所述粘合剂中。含有和不含导电粘合剂的铜箔以及具有导电粘合剂层的导电织物被用于测试。用岛沣(Shimadzu)EZ测试仪测量所述SPD电极与所述测试箔片或织物样品之间结合的剥离强度。这些测试证明了在所述改进的导电汇流条和所述ITO-PET电极之间极强的结合，和同时为了所述SPD膜或SPD层压体的操作良好的导电性。
不同导电材料用于所述汇流条，如仅在一侧有导电粘合剂涂层的2密耳厚的导电铜箔；任何一侧都不含导电粘合剂涂层的1.4密耳和2密耳厚的导电铜箔、以及仅在一侧有粘合剂涂层的导电织物。银糊，其中银的微米颗粒和纳米颗粒预分散在有机溶剂中，例如，得自杜邦公司的乙酸丁酯，含银环氧树脂，如由美国宾夕法尼亚州，哈特菲尔德的电子显微镜科学(ElectronMicroscopy Sciences of Hatfield，PA)出售的EE129-4环氧树脂粘合剂(“EPO-TEK”)(EPO-TEK是美国马萨诸塞州，比尔里卡的环氧科技有限公司的注册商标)，以及家用胶，如GOOP，被用作商用可用的材料。
马里兰州哥伦比亚的岛沣科学仪器公司制造的岛沣梯形2EZ-S(Trapezium 2EZ-S)测试系统被用于测量结合的ITO-PET电极和导电汇流条的剥离强度。
实施例
样品准备
方法1：含银EPO-TEK环氧树脂体系(先放置汇流条，然后进行固化)。首先，将两个环氧树脂元件，A部分和B部分以1∶1的比例在室温下于合适的容器中混合，并将这个混合物的薄层应用在ITO-PET电极上。导电铜箔或导电织物(汇流条)被放置在环氧树脂混合物的所述薄层的顶部，并轻轻按下确保所述导电层完全接触所述环氧树脂混合物。小心注意以防止在所述导电层和含银环氧树脂混合物之间出现任何未接触区域或气泡，这些问题将显著地降低结合强度并可能造成电路断路。最后，所述样品在室温下至少放置24小时或在更高的温度下放置较短的时间用以完全固化所述环氧树脂混合物。在使用之前，用电阻计(Ohmmeter)检查所述样品的导电性以确保其连接适当。
方法2：第二EPO-TEK环氧树脂体系(先固化，再放置汇流条)。在这个方法中，将两个环氧树脂元件，A部分和B部分以1∶1的比例在室温下于合适的容器中混合，并将这个混合物的薄层应用在ITO-PET电极上。所述样品在室温下至少放置24小时或在更高的温度下放置较短的时间用以完全固化所述环氧树脂混合物。导电铜箔或导电织物(汇流条)被放置在环氧树脂混合物的所述固化薄层的顶部，并轻轻按下确保所述导电层完全接触所述固化的环氧树脂薄层。这个过程类似于使用杜邦导体组合物#4817N用于现有技术的SPD膜和层压体。小心注意以防止在所述导电层和环氧树脂混合物之间出现任何未接触区域或气泡，这些问题将显著地降低结合强度并可能造成电路断路。
方法3：EPO-TEK环氧树脂/胶体系(先固化，再放置汇流条)。两个环氧树脂元件A部分和B部分(1∶1)与胶按照预定比例(此时，(A+B)/胶的比为1∶1)在室温下于合适的容器中混合，并将这个混合物的薄层应用在ITO-PET电极上。其次，所述样品在室温下至少放置24小时或在更高的温度下放置较短的时间用以完全固化所述环氧树脂混合物。导电铜箔或导电织物(汇流条)被放置在环氧树脂/胶混合物的所述固化薄层的顶部，并轻轻按下确保所述导电层完全接触所述固化的环氧树脂薄层。小心注意以防止在所述导电层和所述环氧树脂/胶混合物之间出现任何未接触区域或气泡，这些问题将显著地降低结合强度并可能造成电路断路。
方法4：胶体系(先放置汇流条，再干燥)。为了比较的目的，将平常的胶，即不含银的胶，直接应用在薄层中的ITO-PET电极和导电铜箔或导电织物(汇流条)上。通过轻微用力将两部分配合到一起，以确保获得整个导电铜箔或导电织物区域完全的接触。将所述样品放置在通风处至少几个小时，以完全使胶中剩余的溶剂干透。
最后，为了测试和应用将所述样品按照下面所描述的切割成需要的尺寸规格。
在其他首先放置汇流条再干燥的例子里，先用有机溶剂，如甲苯或乙酸丙酯，去稀释所述胶，再重复上述步骤来将所述导电铜箔或导电织物连接到所述ITO-PET电极。
还是在其他首先放置汇流条再干燥的例子里，将杜邦银糊与有机溶剂甲苯或乙酸丙酯混合，按照胶/甲苯或乙酸丙酯/银糊为1/2/1的比例稀释胶。使用实验室振动器以获得这些组合物的均匀分散。再次重复将所述导电铜箔或导电织物(汇流条)连接到所述ITO-PET电极的步骤。
还是在其他先干燥再放置汇流条的例子里，在室温下在适当的容器中将胶/银(或其他金属颗粒)按照预定的8∶2的比例混合，并将这个混合物的薄层应用在所述ITO-PET电极上。其次，将所述样品放置在通风良好的地方至少几个小时以完全使剩余溶剂干透。将所述导电铜箔或导电织物放置在银胶(或其他金属胶)的所述干燥薄层的顶部，并按压下以确保所述导电层与所述干燥胶银薄层完全接触。这类似于使用杜邦导体组合物#4817N用于现有技术的SPD膜和层压体的步骤。小心注意以防止在所述导电层和干燥的胶银薄层之间出现任何未接触区域或气泡，这些问题将显著地降低结合强度并可能造成电路断路。
测试例
剥离强度测试：
如图1所示具有导电汇流条12的SPD膜10，其中，所述汇流条12的导电铜箔或导电织物粘结到PET覆盖的ITO电极14的导电侧面14a上。元件14b表示的是所述ITO-PET电极14的非导电侧面。
所述ITO-PET电极14与所述测试导电铜箔或织物汇流条12之间结合的剥离强度通过岛沣梯形2EZ-S测试系统来测量。测试样本按如下描述制备。通过电源总线、电缆或其他电路连接将所述汇流条12依次连接到电源。本申请所用术语“电源总线”是指在所述汇流条和所述电源之间的任何所需的电路连接。
与导电汇流条12结合的ITO-PET电极14被切割成120mm×12.7mm(长×宽)的条状物。如图2所示，在样品一端的所述ITO-PET电极14和导电汇流条12被向相反方向折叠从而形成T形。使用EZ-S测试系统的夹紧夹子(图中未显示)通过所述ITO-PET电极14和导电汇流条12固定所述样品。运行仪器将所述样品剥离开，并记录在预定的夹子头移速(十字头速度)下的所述剥离强度。剥离强度的单位是每12.7mm宽上的牛顿力(N/12.7mm)。在这个案例中，12.7mm的样品宽度是基于所述导电铜箔宽度选择的任意数值。为了与文献进行对比，宽度数值应转换成相同的值，如相同宽度。表1和表2将详细的样品信息和剥离测试结果一同列出。
还进行了重新附着测试。在这个测试中，在剥离测试后，将相同的箔/织物汇流条重新附着好。然后重新附着的样品被再次剥离开，并记录新的剥离强度为重新附着，所有都在相同的精确测试条件下。
表1和表2列出了使用不同粘合剂(银环氧树脂混合物，纯GOOP胶和银GOOP胶混合物)结合不同导电材料(导电箔，有粘合剂侧面或无粘合剂侧面；导电织物，有粘合剂侧面)的ITO-PET电极的剥离强度的例子。
表1  具有导电汇流条的ITO-PET电极的剥离强度
表2  具有导电汇流条的ITO-PET电极的剥离强度
参照图1，在没有银糊层(ITO-PET裸露)的情况下，直接与ITO-PET电极14的所述导电侧面粘结的有导电粘合剂的铜箔提供了强有力的结合，但是，由于所述导电箔的粘合剂在导电性上明显低于银的导电性，所以常常导致所述ITO-PET汇流条差的导电性。在现有技术的SPD膜中，导电银糊的薄层被涂覆在ITO-PET电极14的导电侧面的顶部，并且导电铜箔作为汇流条12粘结到这个薄的银层的顶部。这个过程给予了所述ITO-PET电极和所述导电铜箔之间好的导电性。不幸的是，由于所述银糊层弱的结合，给在导电汇流条12与ITO-PET电极14之间的粘结带来了危害。所述导电汇流条12很容易从所述ITO-PET电极14剥离开，并且常常出现大面积的银糊层与ITO-PET电极失去连接，导致SPD膜或SPD膜层压体控制上的失败。
结果的讨论
1.裸露的ITO-PET基件对比覆盖商用银糊的ITO-PET基件：
表1表明所述裸露的ITO-PET电极14与所述导电铜箔汇流条12结合的很强，但是，当使用银糊作为夹层去改善导电性的时候(现有技术做法)，所述结合强度显著地降低了，从2.89N/12.7mm(对于铜，有粘合剂侧面)或3.50N/12.7mm(对于导电织物，有粘合剂侧面)降到了只有0.028N/12.7mm。
2.覆盖ITO-PET基件的商用银糊对比作为粘合剂层的含银环氧树脂：
从表1，当含银环氧树脂替代所述银糊作为导电性增强的夹层时，铜箔(汇流条12)的有粘合剂侧面和所述ITO-PET电极14间的剥离强度为5.94N/12.7mm，比所述铜的有粘合剂侧面和所述ITO-PET电极间的剥离强度的值(0.028N/12.7mm)大了200倍。甚至在使用所述铜箔的无粘合剂侧面的地方，所述剥离强度(4.41N/12.7mm)也明显高于铜的有粘合剂侧面和ITO-PET电极14间使用银糊时的剥离强度。相似的，在导电织物(汇流条12)的有粘合剂侧面和所述ITO-PET电极14间的剥离强度为3.34N/12.7mm，比铜的有粘合剂侧面和ITO-PET电极14间使用银糊时的剥离强度值(0.028N/12.7mm)高出100倍。所述导电织物的无粘合剂侧面与ITO-PET电极14间的剥离强度(2.32N/12.7mm)也显著高于所述铜的有粘合剂侧面和ITO-PET电极14间使用银糊时的剥离强度。
为了调查铜箔厚度对于结合强度的影响，两种不同厚度的无粘合剂的铜箔作为所述汇流条12和所述含银环氧树脂一起进行测试。2密耳厚的铜箔的剥离强度为4.06N/12.7mm和1.4密耳厚的铜箔剥离强度为3.56N/12.7mm，它们再一次比铜的有粘合剂侧面和ITO-PET电极14间使用银糊时的剥离强度高出许多。另外，2密耳厚的铜箔比1.4密耳厚的铜箔提供更高的粘合力。
为了进一步改善效率，所述EPO-TEK含银环氧树脂在85℃下进行固化，并且固化时间从室温下的24小时减少到只有1小时。这不仅大幅度地缩短了加工时间，而且增加所述铜箔的无粘合剂侧面与导电织物间的剥离强度，分别从4.41N/12.7mm和2.32N/12.7mm到4.75N/12.7mm和3.77N/12.7mm。
但是，所述含银环氧树脂材料可能的缺点，是如果所述环氧树脂接触到所述SPD膜的光调节元件，环氧树脂会降解所述SPD膜。如果所述环氧树脂在升高的温度(如＞25℃)下固化(如上文所述最有效的情况)，这种情况特别可能发生。如下文进一步所讨论的，通过使用GOOP胶或其他不会降解所述SPD膜的粘合剂材料，所述潜在的问题能被减小或消除。
3.覆盖ITO-PET基件的商用银糊对比作为粘合剂层的含银GOOP胶：
从表1，当用稀释含银GOOP胶的溶剂(银/GOOP/甲苯1∶1∶2)替代杜邦银糊作为导电性能增强夹层的时候，在所述铜箔汇流条12的有粘合剂侧面和所述ITO-PET电极14之间的剥离强度为1.91N/12.7mm，明显高于在相同条件下用单一银糊涂覆的样品(0.028N/12.7mm)。所述铜箔汇流条的无粘合剂侧面和所述ITO-PET电极14间的剥离强度为2.18N/12.7mm。使用2密耳厚的纯铜条状物时剥离强度为1.40N/12.7mm，而使用1.4密耳厚的纯铜条状物时剥离强度为0.83N/12.7mm。所有这些剥离强度值都明显高于使用商用银糊时的剥离强度。所述导电织物的有粘合剂侧面的剥离强度值(4.44N/12.7mm)和所述导电织物的无粘合剂侧面的剥离强度值(1.03N/12.7mm)当与使用银糊相比时也是令人印象深刻和优越的。加入所述有机溶剂甲苯是帮助所述银和GOOP胶的混合。使用溶剂与胶的比例为2∶1，但本发明不限于此比例。任何考虑所述金属颗粒与所述胶混合的合适的溶剂的量都可使用。
4.含银GOOP胶相比于GOOP胶本身：
表1表明当银颗粒与GOOP胶混合时，所述结合能力下降了(例如，带有铜箔的无粘合剂侧面的初始GOOP的剥离强度为6.15N/12.7mm相比于GOOP+带有铜箔的无粘合剂侧面的银的剥离强度为2.18N/12.7mm，以及甲苯稀释的带有导电织物的粘合剂侧面的GOOP的剥离强度为10.08N/12.7mm相比于甲苯稀释GOOP+带有导电织物的粘合剂侧面的银的剥离强度为4.44N/12.7mm)。为了确保所述含银的胶的体系具有足够的结合能力，调节加工参数(温度，GOOP胶、银糊和分散剂(如有机溶剂)之间的混合比例)以获得不仅提供在所述导电汇流条和所述ITO-PET基件之间的强有力的结合，而且具有良好导电性的体系。
因此，在优选实施方式中，相对于现有技术的剥离强度(0.028N/12.7mm，表1)，含银颗粒的GOOP胶(80重量％银颗粒分散在20重量％GOOP胶中)提供高结合强度，如剥离强度为2.82N/12.7mm(表2)。
5.用胶稀释的含银环氧树脂相对于含银环氧树脂本身：
为了进一步降低成本，同时保持所述汇流条12的良好结合强度和导电性，调查作为结合介质与GOOP胶或实验室制胶(EPO-TEK/胶1∶1)混合的EPO-TEK含银环氧树脂材料。表2表明对于EPO-TEK+GOOP(1∶1)3.76N/12.7mm的剥离强度甚至高于带有织物粘合剂侧面的含银环氧树脂的剥离强度(表1，EPO-TEK，织物，有粘合剂侧面，3.34N/12.7mm)。虽然实验室制胶(低分子量的丙烯酸共聚物)，在表2中，对于EPO-TEK+实验室制胶(1/1)在相同条件下仅有2.00N/12.7mm的剥离强度，低于带有GOOP胶的环氧树脂的剥离强度，但它仍然远强于现有技术的剥离强度，现有技术仅有0.028N/12.7mm的剥离强度。
6.表面覆盖ITO-PET的导电粘合剂汇流条再次附着到环氧树脂胶上：
为防止在层压过程或汇流条的处理期间导电汇流条12的脱离或错位，有必要调查导电元件在覆盖了ITO-PET的银电极14上重新附着的结合能力。表2表明对于只有银的环氧树脂的体系(EPO-TEK100％，方法2)，重新附着的导电织物的剥离强度为1.65N/12.7mm，相比于其初始值为2.58N/12.7mm。在相同条件下，所述环氧树脂-胶体系(EPO-TEK+GOOP 1/1，方法3)的重新附着的织物的剥离强度为3.92N/12.7mm，相比于其初始的结合剥离强度为3.76N/12.7mm。方法1是附着所述汇流条的一次性过程。因此，有助于汇流条重新附着的方法2、方法3和方法4是优选的。胶的使用不仅显著地降低了材料成本，而且保持了对重新附着的结合能力。在所述汇流条的处理可能导致意外的脱离或错位的制造过程中，这显然是一个很大的优点。
7.其他导电金属，如铜(Cu)、锌(Zn)、铁(Fe)、镁(Mg)，可被用 作导电介质：
按照80重量％锌和20重量％固体胶，将锌粉分散在甲苯稀释的GOOP胶(2g溶剂/1g胶)中。表2表明在完全干燥后，织物在以锌/胶作为结合介质的覆盖有PET的ITO上的剥离强度为3.88N/12.7mm，明显高于现有技术(0.028N/12.7mm)并且比得上银颗粒/胶或银颗粒/环氧树脂体系(参照表1)。考虑到将干燥的锌粉混合到溶剂稀释的胶中相对容易，在材料成本、可用性和加工能力等方面这具有很大的优势。
结论
含银环氧树脂可显著地改善汇流条材料(如导电铜箔和导电织物)与ITO-PET电极基件之间的结合(剥离强度)。用胶稀释含银环氧树脂显著降低了成本，同时保持了相对较高的剥离强度。
使用方法2应用所述含银环氧树脂的导电粘合剂或方法3应用用胶稀释的所述含银环氧树脂或方法4应用含导电金属的胶，允许错位或意外脱离的导电元件重新附着，并恢复有高的剥离强度。
与银颗粒混合的聚合GOOP胶也能用于此目的并且没有潜在的所述SPD膜的光调节元件的降解，和有更低的成本，但是需要更多的人力。然而，被减少的损坏所述光调节元件的风险，是值得附加的人力的。
不同的有机溶剂会对带有ITO-PET电极基件的所述GOOP胶的结合能力的性能产生影响。虽然GOOP胶与银颗粒的混合物降低了所述汇流条12与所述ITO-PET电极14之间的结合强度，但它仍然明显高于目前用在SPD膜和SPD层压体的商用银糊和ITO-PET基件之间的结合强度。为成本控制的目的，不含粘合剂的导电箔(纯导电箔)优选替代含粘合剂的导电箔。导电织物也能提供同样好的结合强度并具有更佳的柔韧性和耐久性。其他合成粘合剂也可能提供平衡成本和性能的更灵活的方式，并且可以提供宽的范围的材料选择和结合能力。
除了银之外的导电金属颗粒，如锌、铜、铁和镁，但不限于此，可添加到粘合剂中给予导电性。
因此，根据本发明在SPD装置的电极及其电源总线之间的连接件优选包括附着在电极上的其中混合了预定量的金属颗粒的粘合剂和导电铜箔，或其他粘附于粘合剂并连接到或形成至少部分电源总线的导体。本发明公开的不同的实施方式在各个方面，包括降低成本、简易生产、重新附着的耐受度等，都提供了不同的优势。
虽然本发明涉及其中具体实施方式的部分已经被描述，但是很多其他变化和修改以及其他使用对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，本发明不被限制于此处公开的内容。

Claims (20)

1.一种悬浮颗粒装置的导电层和电源总线间的连接件，该连接件包括：
悬浮颗粒装置的导电层；
粘合剂，所述粘合剂含有金属颗粒并由此具有导电性，所述粘合剂应用于所述悬浮颗粒装置的所述导电层的表面，以及
导电元件，所述导电元件粘附于所述粘合剂以及电源总线；
该导电元件连接到所述电源总线；
其中所述导电层和所述导电元件之间结合的剥离强度大于3.5N/12.7mm。
2.根据权利要求1所述的连接件，其中，所述导电元件进一步包括应用于所述导电元件的第一表面的导电粘合剂，其中所述导电元件通过所述第一表面粘附于所述粘合剂。
3.根据权利要求1所述的连接件，其中，所述导电元件是形成至少部分所述电源总线的导电铜箔。
4.根据权利要求3所述的连接件，其中，所述导电铜箔具有1.4密耳的厚度。
5.根据权利要求3所述的连接件，其中，所述导电铜箔具有2密耳的厚度。
6.根据权利要求1所述的连接件，其中，所述导电元件是形成至少部分所述电源总线的导电织物。
7.根据权利要求1所述的连接件，其中，所述金属颗粒按照65-90重量％金属颗粒对10-35重量％粘合剂的比例提供。
8.根据权利要求1所述的连接件，其中，所述粘合剂是有机溶剂和聚合物胶的混合物，其中有机溶剂的用量足够使所述聚合物胶混合。
9.根据权利要求1所述的连接件，其中，所述金属颗粒是银颗粒。
10.根据权利要求1所述的连接件，其中，所述金属颗粒是锌颗粒。
11.根据权利要求1所述的连接件，其中，所述粘合剂是环氧树脂材料。
12.一种提供悬浮颗粒装置的导电层和电源总线间的连接件的方法，该方法包括按照以下顺序的步骤：
将金属颗粒混入粘合剂中，其中金属颗粒的量为65-90重量％；
将含金属颗粒的所述粘合剂应用于所述导电层；
将导电元件压在所述粘合剂上以粘附于所述导电层；
等待预定的时间；以及
连接所述导电元件到所述电源总线；
其中所述导电层和所述导电元件之间结合的剥离强度大于3.5N/12.7mm。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述导电元件形成至少部分所述电源总线。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，粘合剂是有机溶剂和聚合物胶的混合物，其中有机溶剂的用量足够使所述聚合物胶混合。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述金属颗粒是银颗粒。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述金属颗粒是锌颗粒。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述粘合剂是等量环氧树脂与聚合物胶的混合物。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述粘合剂是环氧树脂。
19.根据权利要求12所述的悬浮颗粒装置的导电层和电源总线间的连接件的方法，其中该方法还包括：
将所述导电元件从所述粘合剂中分离出；以及
将所述导电元件重新应用于所述粘合剂。
20.一种提供悬浮颗粒装置的导电层和电源总线间的连接件的方法，该方法还包括：
将金属颗粒混入粘合剂中，其中金属颗粒的量为65-90重量％；
将含金属颗粒的所述粘合剂应用于所述导电层；
等待预定的时间；
将导电元件压在所述粘合剂上以粘附于所述导电层；以及
连接所述导电元件到所述电源总线；
其中所述导电层和所述导电元件之间结合的剥离强度大于3.5N/12.7mm。
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