一种横向结构电控调光膜单元及其制备方法与流程

1.本发明涉及调光膜技术领域，尤其涉及一种横向结构电控调光膜单元及其制备方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.调光膜通常包括上下两层透明导电层以及设置在两层透明导电层之间的控光层；根据控光层的控光机理不同，调光膜可分为悬浮粒子调光膜、聚合物分散液晶调光膜和电化学反应调光膜（电致变色调光膜）等。
4.对于电化学反应调光膜（电致变色调光膜），结合图1，通常是在两层基片之间分别设置：第一透明导电层、电致变色层（工作电极）、电解质层、离子存储层（对电极）和第二透明导电层。其工作原理是通过电致变色调光膜两端电极施加外电压，离子在外加电压的电场作用下，迁入（或迁出）至电致变色层内，使电致变色材料的价数减少（或增加），在达到平衡前，电致变色材料发生颜色变化；当达到平衡后，电致变色材料颜色变化达到稳定。
5.现有技术中，第一透明导电层和第二透明导电层相对设置，两者均是完全覆盖整个电致变色层（工作电极）的表面；一方面，透明导电层大多采用ito(氧化铟锡)膜，由于铟为稀有金属，储量不多，所以ito膜价格昂贵；另一方面，由于上下透明电极完全相对设置，两者之间形成的电场是垂直分布的，压降大部分施加于较薄的电致变色薄膜上，电场较高，加速点老化效应，缩短电致变色器件工作寿命。
6.另外，现有的调光膜产品大多使用ito透明电极，为了保证较高的电导率，其电极层材料较厚，多次弯折后易出现裂缝，会导致电阻增加。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提出了一种横向结构电控调光膜单元及其制备方法，采用条状叉指电极结构替代原来的两个透明导电层，能够减少透明电极的面积，甚至可以不用透明电极便可以保持较高的透光率。
8.在一些实施方式中，采用如下技术方案：一种横向结构电控调光膜单元，包括：依次设置的第一电极层、电致变色层、电解质层、离子存储层和第二电极层；其中，所述第一电极层包括至少一个条状电极，相邻两个条状电极之间间隔设定距离；所述第二电极层包括至少一个条状电极，相邻两个条状电极之间间隔设定距离，所述第一电极层的条状电极和第二电层的条状电极相间分布。
9.作为可选的实施方案，还包括：与第二电极层相邻设置的衬底层，所述衬底层为透明衬底或者不透明衬底。
10.作为可选的实施方案，还包括：与第一电极层相邻设置的透明封装层。
11.作为可选的实施方案，所述第一电极层或第二电极层中的条状电极的宽度范围满足：10um至3mm。
12.作为可选的实施方案，所述第一电极层或第二电极层为透明电极或者非透明电极。
13.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种制备上述的横向结构电控调光膜单元的方法，包括：通过丝网印刷在透明衬底上沉积第二电极层，然后通过丝网印刷依次沉积离子储存层、电解质层，电致变色层和第一电极层；其中，所述第一电极层包括至少一个条状电极，相邻两个条状电极之间间隔设定距离；第二电极层包括至少一个条状电极，相邻两个条状电极之间间隔设定距离；第一电极层的条状电极和第二电层的条状电极相间分布。
14.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种电控调光膜，包括至少一个上述的横向结构电控调光膜单元。
15.作为可选的实施方案，所述第一电极层中的条状电极连接外接电源的第一电极，所述第二电极层中的条状电极连接外接电源的第二电极。
16.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种窗结构，采用上述的电控调光膜。
17.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种建筑物外墙，采用上述的电控调光膜。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明第一电极层和第二电极层中的条状电极相间分布，形成插指电极结构，使得两个电极层之间的电流不再垂向传输，而是变为斜向流动，这样能够避免电压压降集中在电极表面，有效减少电极老化现象。
19.（2）本发明插指电极结构相较于平行面电级结构的最高耐受电压可提高1000%以上，由于本专利横向设置的上下电极之间的距离远大于其垂直距离，同样电场强度下，电极耐受电压更高，若薄膜厚度为10um，上下电极距离为1mm，插指电极结构可提高耐受电压近100倍。
20.（3）本发明电控调光膜的插指电极结构在生产工艺上对设备要求低、易实现，良率高，大大降低了产品成本；所采用的分布式横向电极，甚至可以由传统不透明的导电材料实现（如金属电极、石墨电极、银浆电极等），同样可以保持较高的透光率；具有较高的抗弯折性，不易出现因机械应力导致的器件老化。
21.本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
22.图1为传统电致变色窗结构示意图；图2为本发明实施例中的横向结构电控调光膜单元结构示意图。
具体实施方式
23.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
24.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
25.实施例一在一个或多个实施方式中，公开了一种横向结构电控调光膜单元，参照图2，具体包括：自上而下依次设置的第一电极层、电致变色层（工作电极层）、电解质层、离子存储层（对电极层）和第二电极层；其中，第一电极层包括至少一个条状电极，条状电极为两个或两个以上时，相邻两个条状电极之间间隔设定距离；第二电极层包括至少一个条状电极，条状电极为两个或两个以上时，相邻两个条状电极之间间隔设定距离；第一电极层的条状电极和第二电层的条状电极相间分布，上下两个电极层形成插指电极结构。
26.本实施例中，第一电极层之上还设有透明封装层，透明封装层为绝缘结构；第二电极层之下还设有透明衬底，透明衬底可以选用pet膜，具有很好的绝缘性。当然，第二电极层之下的衬底也可以是不透明的。
27.本实施例中，外接电源的正极连接第一电极层的各条状电极，外接电源的负极连接第二电极层的各条状电极；电解质层为非透明层，为固、液、胶三种状态的混合物；当外接电源接通时，第一电极层的各条状电极和第二电极层的各条状电极之间形成横向电场分量；电解质层中的离子在外加电压的电场作用下，迁入（或迁出）至电致变色层内，使电致变色材料的价数减少（或增加），从而实现电致变色材料颜色的变化。
28.本实施例中，第一电极层或者第二电极层中条状电极的宽度根据实际需要进行选取；较为优选的宽度范围是10um至3mm，但是也可以根据实际需求选择其他宽度范围。第一电极层或者第二电极层可以选用透明电极，比如ito膜，两个电极层选用相间分布的条状电极结构，减少了透明电极的面积，节省了成本；在另一些实施方式中，充分减少不透光部分和透光部分面积的比值，使得第一电极层或者第二电极层甚至可以选用不透明电极，同样能够保持较高的透光率；通常来说，当条状电极的宽度小于100um时，即很难被肉眼观察到。
29.在另外一些实施方式中，公开了一种横向结构电控调光膜，其包括了至少一个上述的横向结构电控调光膜单元；各个横向结构电控调光膜单元之间拼接而成或者是一体式结构。外接电源的正极连接第一电极层的各条状电极，外接电源的负极连接第二电极层的各条状电极；通过外接电源想两个电极层施加电压，可以使得横向结构电控调光膜处于透明状态或非透明状态；当其处于非透明状态时，横向结构电控调光膜所显示的颜色与电致变色层的材料有关。
30.基于本实施例中的横向结构电控调光膜，本实施例还公开了一种窗结构，比如建筑物的窗户或者汽车的天窗等，该窗结构采用了横向结构电控调光膜结构，能够实现窗结构在透明和不透明之间切换。
31.基于本实施例中的横向结构电控调光膜，本实施例还公开了一种建筑物外墙，该
外墙采用了横向结构电控调光膜结构，能够实现外墙在透明和不透明之间切换。
32.实施例二在一个或多个实施方式中，公开了一种横向结构电控调光膜单元的制备方法，具体包括如下过程：通过丝网印刷在透明衬底上沉积第二电极层，然后通过丝网印刷依次沉积离子储存层、电解质层，电致变色层和第一电极层；或者，通过喷墨打印在透明衬底上沉积第二电极层，然后通过喷墨打印依次沉积离子储存层、电解质层，电致变色层和第一电极层。
33.其中，所述第一电极层包括至少一个条状电极，相邻两个条状电极之间间隔设定距离；第二电极层包括至少一个条状电极，相邻两个条状电极之间间隔设定距离；第一电极层的条状电极和第二电层的条状电极相间分布。
34.横向结构电控调光膜单元的具体结构已经在实施例一中进行了详细的说明，此处不再详述。
35.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。