电致变色器件制造技术

常规电致变色器件常常具有不良可靠性和不良性能。使用完全固体和无机材料作出改进。通过形成充当IC层的离子导电电子绝缘界面区域来制作电致变色器件。在一些方法中，在形成电致变色层和反电极层之后形成所述界面区域。所述界面区域包含离子导电电子绝缘材料以及所述电致变色层和/或所述反电极层的组分。所述电致变色器件的材料和微结构提供优于常规器件的性能和可靠性的改进。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2012年5月2日提交的标题为“Electrochromic Devices(电致变色器件)”的美国专利申请第13/462,725号(案卷号VIEWP004X3)的优先权，该美国专利申请是2010年4月30日提交的标题为“Electrochromic Devices(电致变色器件)”的美国专利申请第12/772,055号(案卷号VIEWP004)、2010年6月11日提交的标题为“Electrochromic Devices(电致变色器件)”的美国专利申请第12/814,277号(案卷号VIEWP004X1)、以及2010年6月11日提交的标题为“Electrochromic Devices(电致变色器件)”的美国专利申请第12/814,279号(案卷号VIEWP004X2)的部分继续申请。所有这些相关申请在此以全文引用方式并入并用于所有目的。
本公开涉及电致变色器件及其制作方法和相关联装置等。专利技术背景电致变色是材料在置于不同的电子态时(通常通过使材料经受电压变化)，在光学性质上呈现出可逆电化学介导变化的现象。光学性质通常是颜色、透射率、吸光率以及反射率中的一种或多种。例如，一种众所周知的电致变色材料是氧化钨(WO3)。氧化钨是阴极电致变色材料，其中通过电化学还原，发生从透明到蓝色的颜色过渡。例如，电致变色材料可以并入窗和镜。可以通过引起电致变色材料的变化来改变此类窗和镜的颜色、透射率、吸光率和/或反射率。例如，电致变色材料的一种众所周知的应用是一些汽车中的后视镜。在这些电致变色后视镜中，镜的反射率在夜晚发生变化，以使得其它车辆的前照灯不会分散驾驶员的注意力。虽然在20世纪60年代就已发现电致变色，但遗憾的是，电致变色器件仍然存在各种问题并且尚未开始体现出它们的全部商业潜力。需要电致变色技术、装置以及制造和/或使用它们的相关方法的进步。专利技术概要一种典型的电致变色器件包括由离子导电(“IC”)层分开的电致变色(“EC”)电极层和反电极(“CE”)层，该离子导电层对离子高度导电并且对电子高度抵制。换句话说，离子导电层允许传送离子但是阻止电子流。因此，如常规所理解，离子导电层防止电致变色层与反电极层之间出现短路。离子导电层允许电致变色电极和反电极保持电荷，并且从而保持这些电极的漂白或有色状态。在常规电致变色器件中，各部件形成堆叠，其中离子导电层夹在电致变色电极与反电极之间。这三个堆叠部件之间的边界由成分和/或微观结构的突然变化界定。因此，器件具有带有两个突变界面的三个不同的层。相当令人惊奇的是，专利技术人已发现可以在不沉积离子导电电子绝缘层的情况下制作高质量的电致变色器件。根据某些实施例，在不单独沉积离子导电层的情况下，使反电极和电致变色电极形成为彼此紧密相邻，通常直接接触。据信，各种制作工艺和/或物理或化学机制产生接触的电致变色层与反电极层之间的界面区域，并且该界面区域提供常规器件中的离子导电电子绝缘层的至少一些功能。下文描述可能是形成界面区域的关键的某些机制。虽然不一定，但是界面区域通常具有异质结构，该异质结构包括由不同的相和/或成分表示的至少两种离散组分。此外，界面区域可以包括这两种或更多种离散组分的梯度。该梯度可以提供例如可变的成分、微结构、电阻率、掺杂剂浓度(例如氧浓度)和/或化学计量。除了以上发现之外，专利技术人已观察到，为了改进器件的可靠性，可以将电致变色器件的两个层，即电致变色(EC)层和反电极(CE)层，各自制作成包括限定量的锂。另外，对电致变色器件的一些部件的材料和形态和/或微结构的仔细选择提供改进的性能和可靠性。在一些实施例中，器件的所有层是完全固体和无机的。与以上观察和发现一致的是，专利技术人已发现，不需要按常规顺序EC→IC→CE或CE→IC→EC来执行EC-IC-CE堆叠的形成，而是可以在形成电致变色层和反电极层之后形成充当IC层的离子导电电子绝缘区域。也就是说，首先形成EC-CE(或CE-EC)堆叠，然后使用在各层的界面处EC层和CE层中的一个或两个的组分、在EC层与CE层之间形成用作IC层的一些目的的界面区域。本文所述的方法不仅通过消除一个或多个工艺步骤来减少制作复杂性和费用，而且提供显示改进的性能特性的器件。因此，一个实施例是一种制作电致变色器件的方法，该方法包括：形成包括电致变色材料的电致变色层；在没有首先在电致变色层与反电极层之间提供离子导电电子绝缘层的情况下，形成与电致变色层接触的反电极层；以及在电致变色层与反电极层之间形成界面区域，其中该界面区域是大致上离子导电的和大致上电子绝缘的。电致变色层和反电极层通常(但并不一定)由一种或多种材料制成，该材料比界面区域具有更多的电子导电性，但是可以具有某一电子电阻特性。界面区域可以包含EC层和/或CE层的组成材料，并且在一些实施例中，EC层和CE层包含界面区域的组成材料。在一个实施例中，电致变色层包括WO3。在一些实施例中，EC层包括WO3，CE层包括钨酸镍(NiWO)，并且IC层包括钨酸锂(Li2WO4)。可以在沉积电致变色层的至少一部分期间应用加热。在EC层包括WO3的一个实施例中，在经由溅射进行一系列沉积中的每一个之后应用加热，以便形成具有大致上多晶微结构的EC层。在一个实施例中，电致变色层的厚度在约300nm与约600nm之间，但是厚度可以根据所需的结果而变化，这考虑到在EC-CE堆叠沉积之后界面区域的形成。在一些实施例中，WO3是大致上多晶的。在一些实施例中，WO3的富氧层可以被用作界面区域的前体。在其它实施例中，WO3层是渐变(graded)层，在该层中氧气浓度不同。在一些实施例中，锂是用于驱动电致变色过渡的优选离子种类，并且描述了堆叠或层锂化协议。下文更详细地描述形成参数和层特性的细节。另一个实施例是一种制作电致变色器件的方法，该方法包括：(a)形成包括电致变色材料的电致变色层或包括反电极材料的反电极层；(b)在电致变色层或反电极层上方形成中间层，其中该中间层包括电致变色材料、反电极材料和额外材料中的至少一种的富氧形态，其中该额外材料包括不同的电致变色材料和/或反电极材料，中间层是大致上不电子绝缘的；(c)形成电致变色层和反电极层中的另一个；以及(d)允许中间层的至少一部分成为大致上电子绝缘和大致上离子导电的。下文还更详细地描述该方法的形成参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种EC元件，所述EC元件是分别包括EC区域、IC区域和CE区域的单层渐变成分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.02 US 13/462,7251.一种EC元件，所述EC元件是分别包括EC区域、IC区域和
CE区域的单层渐变成分。
2.根据权利要求1所述的EC元件，所述EC元件是全固态和无
机的。
3.根据权利要求2所述的EC元件，其包括：
a)第一过渡金属，如果所述EC区域中存在第二过渡金属，那么
在所述EC区域中所述第一过渡金属比所述第二过渡金属具有所述成
分的更高摩尔分数；
b)碱金属，与所述EC区域和所述CE区域相比，在所述IC区
域中所述碱金属具有所述成分的最大摩尔分数；以及
c)所述第二过渡金属，在所述CE区域中，所述第二过渡金属具
有所述EC元件的任一区域的所述成分的其最大摩尔分数。
4.根据权利要求2所述的EC元件，其包括：
a)第一过渡金属，在所述EC区域中，所述第一过渡金属相对于
所述EC元件中的其它金属具有最大浓度；
b)碱金属，在所述IC区域中，所述碱金属相对于所述EC元件
中的其它金属具有最大浓度；以及
c)第二过渡金属，在所述EC元件的所述CE区域中所述第二过
渡金属具有其绝对最大浓度。
5.根据权利要求2所述的EC元件，其包括：
a)第一过渡金属氧化物，所述第一过渡金属氧化物是所述EC区
域的主要组分；
b)混合过渡金属氧化物，所述混合过渡金属氧化物是所述CE
区域的主要组分；以及
c)混合物，所述混合物包括含有碱金属的化合物、所述第一过
渡金属和所述混合过渡金属氧化物，所述混合物是所述IC区域的主
要组分。
6.根据权利要求5所述的EC元件，其中所述混合过渡金属氧化
物包括所述第一过渡金属和第二过渡金属，所述第一过渡金属和第二
过渡金属选自由以下各项组成的组：镍、钽、钛、钒、铬、钸、钴、
铜、铱、铁、锰、钼、铌、钯、镨、铑和钌。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的EC元件，其中所述第一
过渡金属是钨并且所述碱金属是锂。
8.根据权利要求3至6中任一项所述的EC元件，其中所述EC
区域正在进行阴极着色并且所述CE区域正在进行阳极着色。
9.根据权利要求7所述的EC元件，其中所述第二过渡金属是镍。
10.根据权利要求3或4所述的EC元件，在所述EC区域、所
述IC区域和所述CE区域中的每一个中还包括氧。
11.根据权利要求8所述的EC元件，所述EC元件被配置成当
将电势施加在所述EC元件上时，通过锂离子从所述CE区域、穿过
所述IC区域并进入所述EC区域或从所述EC区域、穿过所述IC区
域并进入所述CE区域的迁移来操作。
12.根据权利要求5所述的EC元件，其中所述第一过渡金属氧
化物是氧化钨并且所述混合过渡金属氧化物是钨酸镍。
13.一种EC器件，其包括：
a)第一透明电极；
b)第二透明电极；以及
c)夹在其间的根据权利要求1至12中任一项所述的EC元件。
14.根据权利要求13所述的EC器件，其中所述第一透明电极和
所述第二透明电极包括氧化锡基材料。
15.根据权利要求14所述的EC器件，所述EC器件是在玻璃衬
底上制作的。
16.根据权利要求15所述的EC器件，其还包括在所述玻璃衬底
与所述EC器件之间的扩散屏障。
17.一种EC元件，所述EC元件是包括以下各项的单层渐变成
分：
d)主要包括氧化钨的EC区域；
e)主要包括钨酸镍的CE区域；以及在其之间的，
f)IC区域，所述IC区域包括钨酸锂、氧化钨和钨酸镍的混合物。
18.一种EC器件，其包括根据权利要求17所述的EC元件。
19.根据权利要求18所述的EC器件，其中所述EC元件夹在两
个透明的导电电极之间。
20.一种EC元件，所述EC元件是包括以下各项的单层渐变成
分：
a)EC区域，所述EC区域包括过渡到具有越来越多的钨酸锂的

\t基质的富氧化钨基质，所述EC区域过渡到所述富氧化钨基质；
b)IC区域，所述IC区域包括钨酸锂、氧化钨和钨酸镍的混合物，
所述IC区域远离所述EC区域移动、进行以下过渡：
i.氧化钨由多到少；
ii.钨酸镍由少到多；以及
iii.使富钨酸锂基质接近所述IC区域的中央部分；以及
c)CE区域，所述CE区域远离所述IC区域移动、从钨酸锂由多
到少过渡到富钨酸镍基质。
21.一种EC器件，其包括根据权利要求20所述的EC元件。
22.根据权利要求26所述的EC器件，其中所述EC元件夹在两
个透明的导电电极之间。
23.根据权利要求3至6、17以及20中任一项所述的EC元件，
其还包括邻接所述EC元件的所述EC面或所述CE面、反射涂层、
热致变色涂层或光致变色涂层中的一个。
24.一种EC器件，其包括夹在两个透明的导电电极之间的根据
权利要求23所述的EC元件。
25.根据权利要求24所述的EC器件，其包括邻接所述EC元件
的所述CE面的反射涂层。
26.根据权利要求25所述的EC器件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安舒·A·普拉丹，罗伯特·T·罗兹比金，
申请(专利权)人：唯景公司，
类型：发明
国别省市：美国;US