[发明专利]包括网孔的电致变色设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有受控透明度的电致变色设备(electrochromicdevice)，尤其意欲构成可电控的玻璃单元(glazing unit)。 

背景技术

已知玻璃单元具有光透射能力，这种光透射能力能够从良好的透明度水平调节为几乎完全不透明。这样的玻璃单元已经在各种技术领域中得到了应用。 

由此可能将它们用作住所的玻璃单元，以例如依据室外条件和用户需要调节一个地方阳光照射的程度。还可能将它们用作隔离窗板以相对于外部或相邻房间保护一个地方的居住者的隐私。 

在汽车领域也可能使用这样的设备，例如用于控制汽车的挡风玻璃和/或侧窗或者遮阳蓬的透明度水平，并且还用在汽车的诸如后视镜的特定配件上，以控制向驾驶员反射的光量并且避免使驾驶员感到眩目。当然，还可能在其它领域中使用它们，诸如尤其是在航空领域中用于控制例如航空器窗户的透明度。 

已知电致变色设备包括能够可逆且同时插入离子和电子的电致变色材料层，对应于插入的状态和提取的状态的其氧化状态在它们被施加适当电源时具有不同颜色；这些状态中的一种具有比另一种状态更高的光透射。电致变色材料通常是基于钨氧化物，并且必须与诸如透明导电层的电子源接触，并且与诸如离子导电的电解质的离子(阳离子或阴离子)源接触。已知也能够可逆插入阳离子的相对电极(counter-electrode)必须与电致变色材料层组合，关于该电致变色材料层对称，使得在宏观上电解质似乎是单一的离子介质。所述相对电极必须包括色彩处于中性或者至少在电致变色层处于带色状态时透明或并不明显带色的层。 

由于钨氧化物是阴极电致变色材料，也就是说，其带色状态对应于最减少的状态，因此基于镍氧化物或铱氧化物的阳极电致变色材料 通常被用于相对电极。还提出了在所讨论的氧化状态中使用光学中性材料，例如铈氧化物或者诸如导电的聚合物(聚苯胺)或普鲁士蓝的有机材料。 

目前，根据所使用的电解质，电致变色系统能够被分为两种类型。 

在第一类型中，电解质由此可以处于聚合物或凝胶的形式，例如欧洲专利EP0253713和EP0670346中所描述的质子导电的聚合物，或者诸如欧洲专利EP0382623、EP0518754或EP0532408中所描述的锂离子导电的聚合物。 

在第二类型中，电解质也可以包括形成电绝缘的离子导体的矿物质层。这些电致变色系统由此被称为“全固态”。可以参见欧洲专利EP0867752和EP0831360。 

其它类型的电致变色系统是已知的，尤其是诸如被称作“全聚合物”电致变色系统的电致变色系统，其中在叠层两侧设置有两个导电层，所述叠层包括具有阴极着色的聚合物、离子导电(特别是H+或Li+离子)的聚合物和电绝缘的聚合物以及最后具有阳极着色的聚合物(诸如聚苯胺或聚吡咯)。 

最后在本发明的意义上，已知被称作“有源的(active)”系统，该系统将紫罗碱材料和电致变色材料例如以如下顺序组合：导电电极/具有电致变色属性的矿物层或聚合物层/具有紫罗碱属性的(液体、凝胶、聚合物)层/导电电极。 

这些具有可逆插入材料的系统的优势尤其在于，它们使得可能在比紫罗碱系统更宽的波长范围内调节吸收：它们不仅能够在可见范围，而且尤其能够在红外范围内以可变方式进行吸收，这能够给予它们有效的光学和/或热作用。 

这些各种系统包括环绕一个或多个电致变色有源层的两个导电层。当在这两个导电层之间施加电势差时，该系统的透射/吸收状态通过该电势差的数值来控制，所述透射/吸收状态也被称作该系统的透明度水平。 

当该系统形成希望“可电控”的玻璃单元时，透明度当然是这些导电层所关注的，以至于它们必须由是电流的导体且透明的材料所制成，并且这处于薄膜领域通常所遇到的厚度范围之内。 

通常使用的是由掺杂的金属氧化物材料所制成，诸如掺有氟的锡 氧化物(SnO₂:F)或者掺有锡的铟氧化物(ITO)，该材料可能在高温时沉积到各种衬底上，尤其是通过诸如CVD技术的高温分解而沉积到玻璃上，或者是在低温时沉积到各种衬底上，尤其是通过真空溅射技术。 

然而，已经观察到在它们保持透明的厚度时，基于这些材料的层在它们并非电流的足够好的导体的情况下并未给出完全满意的结果，从而当在它们的端子之间施加适当电压以导致改变其透明度所必需的状态改变的变化时，它们增加了系统的响应时间或切换时间。