[发明专利]电致变色器件

说明书

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。

技术领域

本公开涉及电致变色器件及其制作方法和相关联装置等。

发明背景

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。

发明概要

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，发明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，发明人已观察到，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，发明人已发现，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。