[发明专利]电致变色装置及制造方法

说明书

背景技术

技术领域

本发明涉及电致变色装置，尤其是具有双层或单层离子导体的电致变色装 置以及制造这样的离子导体的方法。

现有技术描述

电致变色材料是指由于施加的电势而使光学性质发生变化的材料。这样的 材料可以用来生产通过施加电势来改变电磁辐射的透射或反射的电致变色装 置。图1和2描述了一种典型的现有技术中的电致变色装置100。电致变色装置 100包括电致变色(EC)层101、离子导体(IC)层102和也可是电致变色的对 电极(CE)层103。层101-103位于两个透明的导电氧化物(TCO)层104和 105之间。

典型地，EC层101是阴极电致变色材料，如WO₃，而CE层103是阳极 电致变色材料，如镍的氧化物NiOx。随着离子的掺入，阳极电致变色材料变得 被漂白(高光透射状态)，而阴极电致变色材料变得被着色(低光透射状态)。 在EC层101和CE层103之间移动的离子可以是氢离子(H+)、锂离子(Li+) 或者是碱金属离子和碱土金属离子。当电流被施加通过TCO层104和105穿越 上述EC/IC/CE层(层101/102/103)时，离子就通过IC层102穿梭于EC层101 和CE层103之间，导致在漂白状态和着色状态之间转换。当处于漂白状态时， 入射到电致变色装置上的光和热穿过装置。当处于着色状态时，只有一部分入 射到电致变色装置上的光和热穿过装置。图1描绘了电势(如电池110)被施加 在TCO层104和TCO层105之间，以及处于漂白状态的电致变色装置100。 图2描绘了相反的电势(如电池210)被施加在TCO层105和TCO层104之 间，以及处于着色状态的电致变色装置100。

在图1和2中，IC层102用来电绝缘EC层101和CE层103，同时允许离 子穿过。IC层102中的针孔导致随着时间和使用的增加而不断增长的电子短路， 因而导致差的可靠性、设备产出和颜色记忆。无机固态薄膜IC层102，例如SiO₂、 ZrO₂或Ta₂O₅，由于其针对UV的耐久性和坚固性，被经常用在电致变色可开 关的窗户的应用中。无机IC层经常通过诸如溅射或蒸发的物理气相沉积(PVD) 或者化学气相沉积(CVD)技术而被沉积，这会导致许多针孔，尤其是在厚度 小于100nm的薄膜和在大面积的窗户应用中。

在电致变色装置中已经使用双层IC层来应对层剥离和电子流问题。美国专 利号5,777,779教导了一种双层离子导体层，其中所述层是相同的材料但是使用 不同的工艺气体进行沉积，意图是增加电致变色设备中两层间的结合。双层IC 层是通过在含有水蒸汽的气氛中加工IC层的第一部分并且在含有氧气的气氛下 加工IC层的第二部分来形成的。美国专利申请公开号2007/0097481描述了具有 至少三层的IC，包括两层被一个缓冲层分开的离子传输层，这产生了反向二级 管效应。上述三层IC被用来阻断两个方向上的电子流，同时准许离子传导，这 允许电致变色装置具有更大的动态范围和稳定性。

附图的简要说明

图1显示了现有技术的处于漂白状态的电致变色装置。

图2显示了现有技术的处于着色状态的电致变色装置。

图3描绘了具有双层离子导体(IC)层的电致变色装置。

具体实施方案的描述

本发明提供了一种用于制造用于电致变色装置的双层离子导体(IC)层的 技术，该技术显著地减少甚至消除所述IC层中的针孔，因而增加了电致变色装 置的可靠性、装置产出、动态范围、开关过程中的色彩均匀性以及色彩记忆。 本发明的双层或单层离子导体层的用途包括，但不限于，用于建筑物、车辆、 船只、飞机、太空船的可开关的智能窗户；镜子；显示装置；通信装置；诸如 眼镜和太阳镜的眼戴装置。