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电致变色装置制造方法及图纸

技术编号:14763810 阅读:72 留言:0更新日期:2017-03-03 17:37
常规电致变色装置往往存在可靠性差和性能差的缺点。使用完全固体的和无机的材料来进行改进。电致变色装置通过形成用作IC层的离子导电电子绝缘界面区域来制作。在一些方法中,所述界面区域在形成电致变色层和对电极层之后形成。所述界面区域含有离子导电电子绝缘材料以及所述电致变色层和/或所述对电极层的组分。所述电致变色装置的材料和微结构提供了优于常规装置的性能和可靠性的改进。在各种实施方案中,对电极被制作成包括基底阳极变色材料和一种或多种添加剂。

【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于2014年5月2日提交的且名称为“ELECTROCHROMICDEVICES”的美国临时专利申请号61/988,107(案号VIEWP004X4P)的优先权,所述专利申请出于所有目的以引用的方式整体并入本文。
本公开涉及电致变色装置、制作方法、相关联的设备等等。专利技术背景电致变色是其中材料在被置于不同电子状态中时通常通过经受电压变化而展现光学性质的可逆电化学介导变化的现象。光学性质通常是颜色、透射率、吸光度以及反射率中的一个或多个。一种众所周知的电致变色材料例如是氧化钨(WO3)。氧化钨是一种阴极电致变色材料,其中透明到蓝色的着色转变通过电化学还原而发生。电致变色材料可以结合到例如窗户和镜子当中。这类窗户和镜子的颜色、透射率、吸光度和/或反射率可以通过诱导电致变色材料的变化来改变。电致变色材料的一种众所周知的应用例如是某些汽车的后视镜。在这些电致变色后视镜中,镜子的反射率在夜晚发生变化,以使得其他车辆的前灯不会使驾驶员分心。虽然20世纪60年代就发现了电致变色,但是遗憾的是,电致变色装置仍然存在各种问题,并且尚未开始实现它们的全部商业潜能。需要电致变色技术、设备以及其相关制造和/或使用方法的进步。专利技术概要典型的电致变色装置包括电致变色(“EC”)电极层和对电极(“CE”)层,它们由具有高离子导电性和高电子抗性的离子导电(“IC”)层隔开。换言之,离子导电层允许输送离子但是阻断电子流。如常规所理解,离子导电层因此防止电致变色层与对电极层之间的短路。离子导电层允许电致变色电极和对电极持有电荷并且由此维持其漂白或着色状态。在常规的电致变色装置中,多个部件形成堆叠,其中离子导电层夹在电致变色电极与对电极之间。这三个堆叠部件之间的边界由组成和/或微结构的突然变化限定。因此,装置具有三个不同的层与两个突变界面。令人非常惊讶的是,诸位专利技术人已发现无需沉积离子导电电子绝缘层就可以制作高质量电致变色装置。根据某些实施方案,紧邻彼此(常常直接接触)形成对电极和电致变色电极,而无需单独沉积离子导电层。认为各种制作工艺和/或物理或化学机制在接触的电致变色层与对电极层之间产生界面区域,并且这个界面区域在常规装置中起离子导电电子绝缘层的至少一些作用。下文将描述对于形成界面区域而言可能非常关键的某些机制。界面区域典型地(但不一定)具有非均质结构,所述非均质结构包括由不同的相和/或组成表示的至少两个离散部件。另外,界面区域可以包括这两个或更多个离散部件中的梯度。梯度可以提供例如可变组成、微结构、电阻率、掺杂浓度(例如,氧浓度)和/或化学计量。除了以上发现之外,诸位专利技术人还观察到,为了提高装置可靠性,可以分别将电致变色装置的两个层,即电致变色(EC)层和对电极(CE)层制作成包括限定量的锂。另外,电致变色装置的一些部件的材料和形态和/或微结构的慎重选择提供了性能和可靠性的改进。在一些实施方案中,装置的所有层整体是固体的和无机的。与以上观察和发现相一致的是,诸位专利技术人已经发现,形成EC-IC-CE堆叠不需要以常规顺序EC→IC→CE或CE→IC→EC进行,而是用作IC层的离子导电电子绝缘区域可以在形成电致变色层和对电极层之后形成。也就是说,首先形成EC-CE(或CE-EC)堆叠,之后在层的界面处使用EC层和CE层中一个或两者的组分来在EC层与CE层之间形成用于IC层的一些目的的界面区域。本文描述的方法不仅通过消除一个或多个工艺步骤来降低制作复杂度和费用,而且提供显示改进的性能特征的装置。在各种情况下,对电极包括基底阳极变色型电致变色材料(经常被称为基底阳极变色材料)和至少一种其他添加剂。在一些情况下,添加剂可以是为阴极变色或电致变色中性材料中的组分的添加剂。基底阳极变色型电致变色材料可以包括例如氧化钴、氧化铬、氧化铁、氧化铱、氧化锰、氧化镍、氧化铑、氧化钌、氧化钒以及其组合。添加剂可以包括以下各项中的一项或多项:银(Ag)、铝(Al)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、钙(Ca)、镉(Cd)、铈(Ce)、铯(Cs)、铜(Cu)、铕(Eu)、镓(Ga)、钆(Gd)、锗(Ge)、铪(Hf)、汞(Hg)、铟(In)、钾(K)、锂(Li)、镧(La)、镁(Mg)、钼(Mo)、钠(Na)、铌(Nb)、钕(Nd)、锇(Os)、镤(Pa)、铅(Pb)、钯(Pd)、钋(Po)、钷(Pm)、镨(Pr)、铂(Pt)、镭(Ra)、铷(Rb)、铼(Re)、锑(Sb)、钪(Sc)、硒(Se)、硅(Si)、钐(Sm)、锡(Sn)、锶(Sr)、钽(Ta)、铽(Tb)、锝(Tc)、碲(Te)、钍(Th)、钛(Ti)、铊(Tl)、铀(U)、钨(W)、钇(Y)、锌(Zn)、锆(Zr)以及其组合。具有这种阳极变色型对电极层的电致变色装置可以被制作成使得其与阴极变色型电致变色层物理接触。在公开的实施方案的一方面,提供了一种制作电致变色装置的方法,所述方法包括:(a)形成包括阴极变色型电致变色材料的阴极变色层;(b)形成包括阳极变色型电致变色材料和一种或多种添加剂的阳极变色层,其中阴极变色层和阳极变色层彼此接触并且形成堆叠;以及(c)将阴极变色层和阳极变色层中的至少一个暴露于锂。阳极变色型电致变色材料在各种情况下可以包括选自由以下各项组成的组的材料中的一种或多种:氧化钴、氧化铬、氧化铁、氧化铱、氧化锰、氧化镍、氧化铑、氧化钌、氧化钒以及其组合。在这些或其他实施方案中,添加剂可以选自由以下各项组成的组:银(Ag)、铝(Al)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、钙(Ca)、镉(Cd)、铈(Ce)、铯(Cs)、铜(Cu)、铕(Eu)、镓(Ga)、钆(Gd)、锗(Ge)、铪(Hf)、汞(Hg)、铟(In)、钾(K)、锂(Li)、镧(La)、镁(Mg)、钼(Mo)、钠(Na)、铌(Nb)、钕(Nd)、锇(Os)、镤(Pa)、铅(Pb)、钯(Pd)、钷(Pm)、钋(Po)、镨(Pr)、铂(Pt)、镭(Ra)、铷(Rb)、铼(Re)、锑(Sb)、钪(Sc)、硒(Se)、硅(Si)、钐(Sm)、锡(Sn)、锶(Sr)、钽(Ta)、铽(Tb)、锝(Tc)、碲(Te)、钍(Th)、钛(Ti)、铊(Tl)、铀(U)、钨(W)、钇(Y)、锌(Zn)和锆(Zr)以及其组合。在一些情况下,添加剂的一种或多种可以选自上文所列的添加剂的特定子集。在一个实例中,阳极变色层中的至少一种添加剂选自由以下各项组成的组:Al、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、Li、La、Mg、Mo、Na、Nb、Nd、Os、Pa、Pb、Pd、Po、Pm、Pr、Pt、Rb、Ra、Re、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Ta、Tb、Tc、Te、Th、Ti、U、W、Y、Zn、Zr以及其组合。在另一个实例中,至少一种添加剂选自由以下各项组成的组:Ag、As、Au、B、Cd、Cs、Cu、Eu、Ga、Gd、Ge、Hg、Os、Pb、Pd、Pm、Po、Pt、Ra、Rb、Tb、Tc、Th、Tl以及其组合。在一个特定实例中,阳极变色型电致本文档来自技高网...
电致变色装置

【技术保护点】
一种制作电致变色装置的方法,所述方法包括:(a)形成包含阴极变色型电致变色材料的阴极变色层;(b)形成包含阳极变色型电致变色材料和一种或多种添加剂的阳极变色层,其中所述阴极变色层和所述阳极变色层彼此接触并且形成堆叠;以及(c)将所述阴极变色层和所述阳极变色层中的至少一个暴露于锂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.02 US 61/988,1071.一种制作电致变色装置的方法,所述方法包括:(a)形成包含阴极变色型电致变色材料的阴极变色层;(b)形成包含阳极变色型电致变色材料和一种或多种添加剂的阳极变色层,其中所述阴极变色层和所述阳极变色层彼此接触并且形成堆叠;以及(c)将所述阴极变色层和所述阳极变色层中的至少一个暴露于锂。2.如权利要求1所述的方法,其中所述阳极变色型电致变色材料包含选自由以下各项组成的组的材料中的一种或多种:氧化钴、氧化铬、氧化铁、氧化铱、氧化锰、氧化镍、氧化铑、氧化钌、氧化钒以及其组合。3.如权利要求1或2中任一项所述的方法,其中所述添加剂选自由以下各项组成的组:银(Ag)、铝(Al)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、钙(Ca)、镉(Cd)、铈(Ce)、铯(Cs)、铜(Cu)、铕(Eu)、镓(Ga)、钆(Gd)、锗(Ge)、铪(Hf)、汞(Hg)、铟(In)、钾(K)、锂(Li)、镧(La)、镁(Mg)、钼(Mo)、钠(Na)、铌(Nb)、钕(Nd)、锇(Os)、镤(Pa)、铅(Pb)、钯(Pd)、钷(Pm)、钋(Po)、镨(Pr)、铂(Pt)、镭(Ra)、铷(Rb)、铼(Re)、锑(Sb)、钪(Sc)、硒(Se)、硅(Si)、钐(Sm)、锡(Sn)、锶(Sr)、钽(Ta)、铽(Tb)、锝(Tc)、碲(Te)、钍(Th)、钛(Ti)、铊(Tl)、铀(U)、钨(W)、钇(Y)、锌(Zn)和锆(Zr)以及其组合。4.如权利要求3所述的方法,其中所述阳极变色层中的所述添加剂选自由以下各项组成的组:Al、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、Li、La、Mg、Mo、Na、Nb、Nd、Os、Pa、Pb、Pd、Po、Pm、Pr、Pt、Rb、Ra、Re、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Ta、Tb、Tc、Te、Th、Ti、U、W、Y、Zn、Zr以及其组合。5.如权利要求3所述的方法,其中所述添加剂选自由以下各项组成的组:Ag、As、Au、B、Cd、Cs、Cu、Eu、Ga、Gd、Ge、Hg、Os、Pb、Pd、Pm、Po、Pt、Ra、Rb、Tb、Tc、Th、Tl以及其组合。6.如权利要求1-5中任一项所述的方法,其中所述阳极变色型电致变色材料是氧化镍。7.如权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述添加剂选自由以下各项组成的组:Ga、Gd、Ge以及其组合。8.如权利要求7所述的方法,其中所述添加剂包括Ga。9.如权利要求7所述的方法,其中所述添加剂包括Gd。10.如权利要求7所述的方法,其中所述添加剂包括Ge。11.如权利要求1-10中任一项所述的方法,其中所述阴极变色层和所述阳极变色层中的至少一个包括超化学计量的氧部分和非超化学计量的氧部分。12.如权利要求11所述的方法,其中所述阴极变色层和所述阳极变色层中的至少一个通过用具有氧气浓度的溅镀气体进行溅镀来形成,其中所述溅镀气体中的氧气的所述浓度在所述超化学计量的氧部分的沉积期间比在所述非超化学计量的氧部分的沉积期间更高。13.如权利要求12所述的方法,其中所述溅镀气体在所述非超化学计量的氧部分的沉积期间包括介于约40%-80%之间的O2,并且其中所述溅镀气体在所述超化学计量的氧部分的沉积期间包括介于约70%-100%之间的O2。14.如权利要求12所述的方法,其中所述超化学计量的氧部分和所述非超化学计量的氧部分在所述阴极变色层内和/或在所述阳极变色层内形成双层或渐变层。15.如权利要求1-14中任一项所述的方法,其中在沉积时,无需沉积具有电子绝缘性和离子导电性的材料就可制作所述电致变色装置。16.如权利要求1-15中任一项所述的方法,其中所述添加剂在所述阳极变色层中形成基本上非晶形的基质,并且其中所述阳极变色型电致变色材料的区域定位在所述基本上非晶形的基质中。17.如权利要求16所述的方法,其中所述阳极变色型电致变色材料的所述区域基本上是结晶。18.如权利要求1-17中任一项所述的方法,其还包括(d)将所述堆叠的至少一部分转换成包含电子绝缘、离子导电材料的离子导电区域。19.一种电致变色装置,所述装置包括:(a)阴极变色材料层;以及(b)阳极变色材料层,所述阳极变色材料层包含阳极变色型电致变色材料和一种或多种添加剂,其中所述阴极变色材料层和所述阳极变色材料层彼此物理接触。20.如权利要求19所述的电致变色装置,其中所述阳极变色型电致变色材料包含选自由以下各项组成的组的一种或多种材料:氧化钴、氧化铬、氧化铁、氧化铱、氧化锰、氧化镍、氧化铑、氧化钌、氧化钒以及其混合物。21.如权利要求19或20所述的电致变色装置,其中所述添加剂选自由以下各项组成的组:银(Ag)、铝(Al)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、钙(Ca)、镉(Cd)、铈(Ce)、铯(Cs)、铜(Cu)、铕(Eu)、镓(Ga)、钆(Gd)、锗(Ge)、铪(Hf)、汞(Hg)、铟(In)、钾(K)、锂(Li)、镧(La)、镁(Mg)、钼(Mo)、钠(Na)、铌(Nb)、钕(Nd)、锇(Os)、镤(Pa)、铅(Pb)、钯(Pd)、钋(Po)、钷(Pm)、镨(Pr)、铂(Pt)、镭(Ra)、铷(Rb)、铼(Re)、锑(Sb)、钪(Sc)、硒(Se)、硅(Si)、钐(Sm)、锡(Sn)、锶(Sr)、钽(Ta)、铽(Tb)、锝(Tc)、碲(Te)、钍(Th)、钛(Ti)、铊(Tl)、铀(U)、钨(W)、钇(Y)、锌(Zn)和锆(Zr)以及其组合。22.如权利要求19-21中任一项所述的电致变色装置,其中所述阴极变色层和所述阳极变色层中的至少一个包括在所述阴极变色层内和/或在所述阳极变色层内形成双层或渐变层的超化学计量的氧部分和非超化学计量的氧部分。23.如权利要求19-22中任一项所述的电致变色装置,其中所述添加剂在所述阳极变色层中形成基本上非晶形的基质,并且其中...

【专利技术属性】
技术研发人员:丹恩·吉拉斯皮耶斯里达尔·K·凯拉萨姆安舒·A·普拉丹罗伯特·T·罗兹比克
申请(专利权)人:唯景公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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