[发明专利]电活性装置和制造电活性装置的方法

说明书

技术领域

本公开涉及电活性装置的改进，并且更具体地涉及固态无机薄膜装置 的改进。

背景技术

本公开涉及的电活性装置的一个示例是电致变色装置(“EC装置”)。 电致变色材料和装置已被开发为用于建筑物和车窗中的光和热管理的被 动涂层材料的替换物。与被动涂层材料相比，电活性装置采用的材料能够 在响应于所施加的电位而电化氧化和还原之后可逆地改变其光学特性。光 学调制是补偿在电化学材料晶格中的离子的电子和电荷同时嵌入和提取 的结果。

EC装置具有可以通过其调制透光度的复合结构。图1以横截面示出 典型的五层固态电致变色装置，其具有以下五个叠加层：在氧化或还原时 在吸收或反射中产生变化的电致变色电极层(“EC”)14；功能上替代电解 质的离子导体层(“IC”)13，其允许离子通过同时阻挡电子流；当装置处 于漂白或空白(clear)状态时用作用于离子的存储层的反电极层(“CE”)12； 以及用于向电致变色装置施加电势的两个透明导电层(“TCL”)11和15。 一般地，在基板16上相继地施加上述层中的每一层。这种装置一般遭受 固有的和缺陷导致的电子泄露(在电致变色叠置层之间)和电子击穿。

一般地，电力通过总线分配至电致变色装置。图2以横截面示出图1 的电致变色装置，其电力由两个导电元件供应，比如总线18和19。为了 防止总线在一起短路，总线相互电气地隔离。通常地，这通过划线TCL11 和15来完成。如图2所示，第一(下部)TCL15在点P1处被划线，使得 下部TCL15成为不连续(即，物理上独立)层，并且由此防止总线跨过下 部TCL15而短路。划线在点P1处的宽度一般在25微米左右或更宽，同 时长度基于所形成的具体装置的宽度而变化。类似地，第二(上部)TCL 11在点P3处划线，使得上部TCL11也是不连续的，并且由此防止总线跨 过上部TCL11一起短路。与P1划线的尺寸类似，P3划线一般在25微米 左右或更宽，同时长度基于所形成的具体装置的宽度而变化。

为了使固态电致变色装置正确地运行，需要阻止电流在电致变色装置 的总线之间直接通过，但通过所要求的电致变色机构。通过电活性层泄漏 或穿过电活性层的任何电子流可以形成短路并且防止离子流通过电致变 色装置。这样，由于固有的或缺陷引起的电子泄露的泄漏电流导致在包括 降低的动态范围、非均匀着色、降低的离子电导度、变慢的转换速率以及 增大的功率消耗的装置性能中的折衷。

仅增加离子导体层的厚度可以导致泄漏电流的减小，但其代价为光学 性能退化、层沉淀时间和成本增大以及转换速率减小。同样地，向叠层增 加介电层可以减少泄漏电流，但以类似的缺陷和可能的减产为代价。一般 地，产量可被认为每次基板或其他工件在沉积腔与大气之间循环而减小， 反之亦然。这是因为来自涂层工艺的在薄膜沉积中不可避免地存在的灰尘 和碎屑在净化、通风和/或抽气(pumpdown)期间向周围‘吹送’，并且降落 在活性层上，导致薄膜结构中的缺陷。理论上，全部层可以在一个单个的 连续处理步骤中沉积，即在一个涂层器中沉积。但是，沉积另外的介电层 可能需要在涂层器之间输送工件以沉积附加层，并且然后将工件向回输送 以继续开始上述EC叠层的制作。可能涉及排出和再进入沉积系统的工件 和/或工件的另外的处理的上述输送将显著地增加生产时间，增加装置向微 粒及其他杂质的暴露，并且大大地增加了对装置损坏(例如，擦伤、误操 作等等)的风险。因此，希望减少通过电致变色装置的电子泄露的量，而 不需要厚的离子导体层或另外的介电层，以免性能的上述折衷。

上述挑战不排除电致变色装置。如果导电层被划线成防止导电层的短 路，则具有夹持在顶部导电层与底部导电层之间的一个或更多个功能电活 性层的任何电活性装置可能存在类似的问题。例如，对下部导体层以及可 选择地电活性装置的一个或更多个电活性层进行划线(例如，具有导体/ 绝缘体/荧光体/绝缘体/导体结构的场致发光装置、具有导体/电子传输层/ 发光层/空穴传输层/导体结构的有机发光二极管(OLED)或具有导体/电 子供体/P-N节/电子受体/导体结构的光电装置等等)将产生沿着划线边缘 (例如，在P1划线的上缘的5微米内)的微刺、裂缝、分层、熔化点和/ 或其他缺点的风险或可能。换句话说，上述问题是划线的导电和电活性层 的熔化和分层特征的结果，而与这些层结合到什么电活性装置内无关。