[发明专利]具有用于减少跨过下部透明导体层的电流泄漏的改进结构的电变色器件

说明书

本发明的一个目的是提供一种具有改进的绝缘薄膜结构以减少漏电的电变色器件(40、50、60)。改进的结构包括下部导电层(45a‑b、55a‑c、65a‑b)、上部透明导电层、电变色电极层、反电极层(44、54、63)以及夹在电变色电极层与反电极层之间的至少一个离子导体层。对下部传输导电层进行划线，通过划线(P1)形成的间隙填充有形成在下部导电层之上的层，比如直接形成在下部导电层上面的电极层。划线的有效线宽大于嵌入电极层内的锂离子的迁移长度，使得占据间隙的电极材料不将电极层转换成导电区域。

相关申请的交叉引用

本申请是于2013年7月25日提交的美国专利申请No.13/950,791的继续申请，该美国申请的公开内容在此通过参引方式结合到本文中。

技术领域

本发明涉及电变色器件，更具体地涉及固态无机薄膜器件。

背景技术

电变色材料和器件已被开发作为用于建筑物和车辆窗户中的光和热管理的被动涂层材料的替代物。与被动涂层材料相比，电变色器件采用的材料能够随着响应于所施加的电势而电化氧化和还原可逆地改变其光学特性。光学调制是电子和电荷补偿离子在电化学材料格架中的同时嵌入和提取的结果。

一般地，电变色器件(“EC器件”)具有组合结构，穿过组合结构的透光度可以进行调节。图1以横截面示出典型的五层固态电变色器件，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；当器件处于漂白或清洁状态时用作用于离子的存储层的反电极层(“CE”)12；以及用于向电变色器件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。这些器件一般承受固有的电子泄露(在电变色堆叠层之间)和电子击穿。

一般地，电力通过总线分配至电变色器件。图2以横截面示出图1的电变色器件，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，物理上分离的)层，并且由此防止总线跨过下部TCL15而短路。在点P1处划线的宽度通常在25微米左右或更宽，同时长度基于待形成的特定器件的宽度而变化。类似地，第二(上部)TCL11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。类似于P1划线的尺寸，P3划线通常在25微米左右或更宽，同时长度基于待形成的特定器件的宽度而变化。

EC层14的固有特性在于当其过渡至彩色状态时变得导电。换句话说，向EC材料14内引入电子以及电荷补偿离子(比如锂离子)导致材料从绝缘状态转变至导电状态。这种转变可以在引入(或“嵌入”)的电子或电荷补偿离子达到阈值浓度时发生，此时EC器件突然转变至导电状态。在EC器件的理想操作下，由于没有下部透明导电层而没有产生电场，因此电荷补偿离子的引入将不会出现在P1划线本身之上。然而，根据扩散的通常规律，电荷补偿离子有可能在层中横向地(即，在图2中的侧向)移动。此外，当阈值浓度的电荷补偿离子横向地移动到材料内时，材料变得导电。上述阈值浓度的电荷补偿离子能够横向地扩散的距离以下将定义为“迁移长度”。如果迁移长度达到或超过P1划线宽度，则导电区域可以形成在P1划线的区域中。此外，如果导电区域延伸跨过P1划线的总宽度，下部TCL15的两个部分15a和15b可以通过导电区域导电地连接。例如，如图3所示，EC层14的部分可以在合理的时间段内被着色。在该时间期间，锂可以跨过P1划线横向地扩散，将该区域17中的EC层14从绝缘层转变成导电层。如果下部TCL15的两个部分15a与15b之间的划线通道不足够宽，则电流可以穿过这些部分之间，由此将总线18和19电短路在一起。此外，一旦完成泄露路径，由于使电变色器件10清晰不会向器件10的该区域施加电场以便使其脱白(即，从着色状态转变至非着色状态或更小的着色状态)，区域17不能简单地从导电区域转变回绝缘区域。