[发明专利]电致变色元件和器件

说明书

本公开涉及电致变色元件和器件，所述电致变色元件和器件包含电致变色材料，所述电致变色材料具有可以在施加电位时改变的一种或多种光学性质。所述器件可以包含导电纳米粒子层和/或缓冲层。在提供高于可能在势垒层中发生电子遂穿的阈值的电位时，电子通过所述势垒层往返于所述电致变色材料传递，从而导致所述电致变色材料的光学性质变化。可以提供相反的电位以使所述光学性质中的变化反转。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月9日提交的美国临时申请序号62/655,131的权益，该申请通过引用整体地并入本文。

技术领域

本公开涉及电致变色元件和器件，包括包含金属纳米粒子层和/或缓冲层的电致变色器件。

背景技术

电致变色涂层或材料可以被用于许多不同的目的。一个这种目的包括基于被施加到电致变色涂层的用户控制的电位来控制通过窗户的光和热的量。电致变色涂层或材料可减少加热或冷却房间所必需的能量，并且可提供隐私。例如，可将具有约60％-80％的光学透射率的电致变色涂层或材料的清澈状态切换到具有介于0.1％至10％之间的光学透射率的变暗状态，其中流入房间的能量受到限制并提供附加隐私。由于在各种类型的窗户如天窗、飞机窗户、汽车窗户以及住宅和商业建筑窗户中发现的大量玻璃，可以通过在玻璃上使用电致变色涂层或材料来提供节能。

尽管电致变色涂层或器件可以提供的潜在好处，但各种问题可能使当前的电致变色器件对一些应用来说是不期望的。例如，在利用电解质的电致变色器件中，电解质的低离子迁移率可以引起开关速度降低和温度依赖性问题。在基于电解质的器件的电致变色层中也可能发生离子插入，这使器件体积扩大，并且产生的机械应力可以限制器件在接通和关闭循环之间操作的能力。在此类器件中，因为高离子迁移率为较大面积的器件提供了非常低的内部器件电阻，并且这可以导致跨整个器件区域施加电场的不均匀性，所以在高速切换与均匀切换之间存在权衡。一些电致变色器件的另一个局限性是需要连续施加电功率以便保持电致变色材料的光学性质变化。因此，在此技术领域中仍然需要进一步贡献。

发明内容

本文公开的是电致变色器件，其包括具有可在施加电位时从第一状态改变为第二状态的一种或多种光学性质的电致变色元件。本公开也描述了具有阻挡层的电致变色器件，该阻挡层展示出旨在施加电位时保持电致变色材料的光学性质变化的绝缘性质。此外，本发明涉及展示出旨在增加接通状态与关闭状态之间的不透明度的差异的局部化表面等离子体激元谐振性质的电致变色器件。

另外，本公开提供了用于构造本文描述的电致变色元件和器件的方法。

附图说明

图1是电致变色元件的一个实施方式的示意图示。

图2是电致变色器件的一个实施方式的示意图示。

图3是示出实施例EC-2的器件在接通状态和关闭状态下的作为波长(nm)的函数的总透射率(T％)的图形图示。

图4是示出实施例CE-1的器件的比较实施方式在接通状态和关闭状态下的作为波长(nm)的函数的总透射率(T％)的图形图示。

图5是示出实施例EC-2的器件的替代实施方式在接通状态和关闭状态下的作为波长(nm)的函数的总透射率(T％)的图形图示。

图6是示出实施例CE-2的器件的替代实施方式在接通状态和关闭状态下的作为波长(nm)的函数的总透射率(T％)的图形图示。

图7是示出实施例CE-3的器件的替代实施方式在接通状态和关闭状态下的作为波长(nm)的函数的总透射率(T％)的图形图示。

具体实施方式