CN105074559A - 在电致变色装置中的缺陷缓解层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电致变色装置和方法，其可采用添加缺陷缓解绝缘层，所述缺陷缓解绝缘层防止电子传导层和/或电致变色活性层接触相反极性的层以及在缺陷形成区域中产生短路。在一些实施方案中，提供封装层以封装粒子并防止其在后续层沉积时从装置叠堆中射出和产生短路的风险。所述绝缘层的电子电阻率可介于约1和108Ω-cm之间。在一些实施方案中，所述绝缘层含有以下金属氧化物中的一种或多种：氧化铝、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化铈、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。还可以使用碳化物、氮化物、氧氮化物和氧碳化物。

Description

在电致变色装置中的缺陷缓解层

相关申请的交叉引用

本申请要求在2014年2月8日提交的美国申请号13/763,505的优先权，其是在2012年9月27日提交的PCT申请PCT/US2012/057606的部分继续申请，其要求美国临时申请号61/541,999的优先权，它们据此全文通过引用并入并用于所有目的。

发明背景

电致变色是其中材料在置于不同电子状态(通常通过经受电压改变)时表现出可逆的电化学介导的光学性质改变的现象。光学性质通常为颜色、透射率、吸光度和反射率中的一个或多者。电致变色材料可并入例如窗户和镜子中。此类窗户和镜子的颜色、透射率、吸光度和/或反射率可通过引起电致变色材料中的变化而改变。然而，需要发展电致变色技术、设备及其相关制备和/或使用方法，因为常规的电致变色窗户具有例如高缺陷率和低多用性的问题。

发明概要

本文所公开的是用于制造电致变色装置的电致变色装置设计和方法。在一些实施方案中，该装置和方法采用添加缺陷缓解绝缘层，该缺陷缓解绝缘层防止电子传导层和/或电致变色活性层接触相反极性的层和在缺陷形成区中产生短路。在一些实施方案中，提供封装层以封装粒子并防止其在后续层沉积时从装置叠堆中射出和产生短路的风险。在某些实施方案中，绝缘层的电子电阻率介于约1和5x10¹⁰Ω-cm之间。在某些实施方案中，绝缘层含有以下金属氧化物中的一种或多种：氧化铈、氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨、氧化钽和氧化的氧化铟锡。在某些实施方案中，绝缘层含有氮化物、碳化物、氧氮化物或氧碳化物，诸如所列氧化物的氮化物、碳化物、氧氮化物或氧碳化物类似物。例如，绝缘层含有以下金属氮化物中的一种或多种：氮化钛、氮化铝、氮化硅和氮化钨。绝缘层还可以含有氧化物和氮化物材料(例如氧氮化硅)的混合物或其它组合。

本公开的一个方面涉及电致变色装置，其特征在于以下特征结构：(a)基板；(b)设置在基板上的第一电极层，该第一电极层包含第一透明电子传导材料；(c)电致变色叠堆，其包含电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层；(d)设置在电致变色叠堆上的第二电极层，该第二电极层包含第二透明电子传导材料；以及(e)缺陷缓解绝缘层，其包含基本上透明且电子绝缘的材料。绝缘材料设置在(i)电致变色层内的中间位置和电极层中与电致变色层最直接电连通的位置之间的位置，或(ii)反电极层内的中间位置和电极层中与反电极层最直接电连通的位置之间的位置。在一些实现方式中，电致变色叠堆具有渐变组成。

在某些实施方案中，电致变色材料为阴极着色电致变色材料并且反电极材料为阳极着色电致变色材料。电致变色层与第一电极层相邻并且反电极层与第二电极层相邻。电致变色材料可以是氧化钨。反电极材料可以是氧化镍钨。电致变色叠堆还可以包括插在电致变色层与反电极层之间的离子传导层。

在此类实施方案中，缺陷缓解绝缘层可位于装置中的多种位置。例如，绝缘层可设置在反电极层内的中间位置和第二电极层的位置之间的位置。在一些情况下，绝缘层设置在反电极层内的中间位置。在一些情况下，缺陷缓解绝缘层设置在反电极层和第二电极层之间，与第二电极层接触。

在某些实施方案中，电致变色材料为阴极着色电致变色材料并且反电极材料为阳极着色电致变色材料，以及电致变色层与第二电极层相邻，并且反电极层与第一电极层相邻。在一些此类实施方案中，缺陷缓解绝缘层设置在电致变色层内的中间位置和第二电极层的位置之间的位置。在其它实施方案中，缺陷缓解绝缘层设置在电致变色层内的中间位置。在其它实施方案中，缺陷缓解绝缘层设置在电致变色层和第二电极层之间，与第二电极层接触。

在一些实现方式中，电致变色叠堆不含独立沉积的离子导体层。在一些实现方式中，电致变色装置中可见短路相关针孔缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.005个。在一些情况下，电致变色叠堆为完全固态且为无机的。

电致变色装置可额外包括第二缺陷缓解绝缘层，其与第一电极层紧邻。在此类装置中，两个缺陷缓解绝缘层均可设置在第一电极层和第二电极层之间。

在一些实现方式中，基板仅包括玻璃或其它结构构件。在此类情况下，第一电极直接接触基板。在其它实现方式中，装置包括在基板和第一电极层之间的一个或多个层。例如，在基板和第一电极层之间的层中的一个可以为扩散阻挡层。

在一些实施方案中，电致变色层包括各自含有氧化钨的两个亚层，并且一个亚层的氧浓度大于另一个亚层。例如，此类实施方案中的反电极层为氧化镍钨。

缺陷缓解绝缘层可由多种材料制成且具有多种性质。在一些实施方案中，缺陷缓解绝缘层为金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。例如，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铈、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。或者，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。另外，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。在一些装置中，缺陷缓解绝缘层含有两种相异的电子绝缘材料。例如，缺陷缓解绝缘层可包含抛光化合物的粒子。

缺陷缓解绝缘层的厚度可介于约5nm和500nm之间。在某些实施方案中，绝缘层的电子电阻率介于约1Ω-cm和10¹⁵Ω-cm之间。在某些实施方案中，缺陷缓解绝缘层为离子传导性的。

本公开的另一方面涉及制造电致变色装置的方法，其特征在于以下操作：(a)在设置在基板上的第一电极层上形成电致变色叠堆，其中该电致变色叠堆包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层，并且其中第一电极层含有第一透明电子传导材料；(b)在电致变色叠堆内、电致变色叠堆之下或电致变色叠堆上形成缺陷缓解绝缘层，其中该缺陷缓解绝缘层包含基本上透明且电子绝缘的材料；以及(c)在电致变色叠堆上方形成第二电极层，该第二电极层包含第二透明电子传导材料。缺陷缓解绝缘层设置在(i)电致变色层内的中间位置和电极层中与电致变色层最直接电连通的位置之间的位置或(ii)反电极层内的中间位置和电极层中与反电极层最直接电连通的位置之间的位置。

在一些实现方式中，电致变色层含有阴极着色电致变色材料且在电致变色叠堆中的反电极层之前形成。在一些此类实现方式中，缺陷缓解绝缘层在电致变色层和第一电极层之间形成，与第一电极层接触。在其它实现方式中，缺陷缓解绝缘层在反电极层和第二电极层之间形成，与第二电极层接触。在其它情况下，缺陷缓解绝缘层在反电极层内形成。在其它实现方式中，缺陷缓解绝缘层在电致变色层内形成。在一些此类实现方式中，该方法额外包括在第一电极层和电致变色层之间形成或抛光第二缺陷缓解绝缘层。

在一些实施方案中，电致变色层含有阴极着色电致变色材料且在电致变色叠堆中的反电极层之后形成。在一些此类实施方案中，该方法额外包括在第一电极层和反电极层之间形成或抛光第二缺陷缓解绝缘层。在一些此类实施方案中，缺陷缓解绝缘层在电致变色层和第二电极层之间形成，与第二电极层接触。在其它实施方案中，缺陷缓解绝缘层在电致变色层内形成。在其它实施方案中，缺陷缓解绝缘层在反电极层内形成。在其它实施方案中，缺陷缓解绝缘层在反电极层和第一电极层之间形成，与第一电极层接触。

在某些实施方案中，形成电致变色叠堆的操作在不沉积离子传导层的情况下进行。在某些实施方案中，电致变色叠堆为完全固态且为无机的。例如，电致变色材料可以是氧化钨。在一些方法中，反电极材料是氧化镍钨。在一些方法中，形成电致变色叠堆包括形成具有两个亚层的电致变色层，该两个亚层各自包含氧化钨，但具有不同的氧含量。

该方法可沉积多种类型的缺陷缓解绝缘层。在一些实施方案中，缺陷缓解绝缘层为金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。例如，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铈、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。或者，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。另外，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。在一些装置中，缺陷缓解绝缘层含有两种相异的电子绝缘材料。例如，缺陷缓解绝缘层可包含抛光化合物的粒子。在一些情况下，绝缘层的电子电阻率介于约1Ω-cm和10¹⁵Ω-cm之间。

形成缺陷缓解绝缘层可包括形成两种相异的电子绝缘材料。例如，形成缺陷缓解绝缘层可包括抛光向该方法提供的基板上的绝缘层，其中电子绝缘材料中的一种含有抛光化合物的粒子。在一些此类实例中，基板上的绝缘层含有二氧化钛。在一些实施方案中，形成缺陷缓解绝缘层涉及抛光基板上的第一电极层，并且缺陷缓解绝缘层的电子绝缘材料含有抛光化合物的粒子。

在一些方法中，将一个或多个层设置在基板和第一电极层之间。例如，在基板和第一电极层之间的层中的一个可以为扩散阻挡层。

在某些实施方案中，该方法额外包括形成第二缺陷缓解绝缘层。两个缺陷缓解绝缘层均可设置在第一电极层和第二电极层之间。

在多种实现方式中，该方法额外包括在电致变色叠堆的至少一部分上沉积锂。在一些情况下，沉积锂在形成缺陷缓解绝缘层之前进行。

本公开的另一个方面涉及电致变色装置，其特征在于以下元件：(a)基板；(b)设置在基板上的第一电极层，该第一电极层包含第一透明电子传导材料；(c)电致变色叠堆，其包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层，其中第一电极层介于基板和电致变色叠堆之间；(d)第二电极层，其设置在电致变色叠堆上以使得电致变色叠堆设置在第一电极层和第二电极层之间，该第二电极层包含第二透明电子传导材料；以及(e)基本上透明且电子绝缘的缺陷缓解绝缘层，其中该缺陷缓解绝缘层设置在第一电极层和电致变色叠堆之间。在多种实现方式中，电致变色装置包括第二缺陷缓解绝缘层，该第二缺陷缓解绝缘层设置在电致变色叠堆上或设置在电致变色叠堆中。

在本公开的该方面的装置中，缺陷缓解绝缘层可由多种材料制成且具有多种性质。在一些实施方案中，缺陷缓解绝缘层为金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。例如，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铈、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。或者，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。另外，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。在一些装置中，缺陷缓解绝缘层含有两种相异的电子绝缘材料。例如，缺陷缓解绝缘层可包含抛光化合物的粒子。在该方面的多种实施方案中，缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5nm和100nm之间。

在一些情况下，缺陷缓解绝缘层含有氧化钛或氧化锡。在一些情况下，缺陷缓解绝缘层含有抛光化合物的粒子。在一些情况下，缺陷缓解绝缘层含有两种相异的电子绝缘材料。

本公开的又一方面涉及电致变色装置，其特征在于以下元件：(a)基板；(b)设置在基板上的第一电极层，该第一电极层包含第一透明电子传导材料；(c)电致变色叠堆，其包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层，其中第一电极层介于基板和电致变色叠堆之间；(d)第二电极层，其设置在电致变色叠堆上以使得电致变色叠堆设置在第一电极层和第二电极层之间，该第二电极层包含第二透明电子传导材料；以及(e)基本上透明且电子绝缘的缺陷缓解绝缘层，其中该缺陷缓解绝缘层设置在第二电极层和电致变色叠堆之间。在某些实施方案中，第二电极层含有氧化铟锡。

在本公开的该方面的装置中，缺陷缓解绝缘层可由多种材料制成且具有多种性质。在一些实施方案中，缺陷缓解绝缘层为金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。例如，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铈、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。或者，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。另外，缺陷缓解绝缘层可以为选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。在一些装置中，缺陷缓解绝缘层含有两种相异的电子绝缘材料。例如，缺陷缓解绝缘层可包含抛光化合物的粒子。在该方面的多种实施方案中，缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5nm和100nm之间。

在多种实施方案中，缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5nm和500nm之间。在多种实施方案中，缺陷缓解绝缘层为离子传导性的。在一些实现方式中，装置包括第二缺陷缓解绝缘层，该第二缺陷缓解绝缘层设置在电致变色叠堆之下或设置在电致变色叠堆中。

本公开的另一方面涉及制造电致变色装置的方法，该方法的特征在于以下操作：(a)在溅射沉积设备中接收基板，(b)在基板上形成电致变色叠堆，以及(c)在电致变色叠堆上方形成第二电极，该第二电极层包含第二透明电子传导材料。电致变色叠堆包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层。沉积设备中接收的基板包括第一电极层和在第一电极层上形成的缺陷缓解绝缘层，并且第一电极层设置在基板和缺陷缓解绝缘层之间，且第一电极层包含第一透明电子传导材料。绝缘层为电子绝缘且基本上透明的。在一些实施方案中，该方法额外包括在电致变色叠堆中或在电致变色叠堆上形成第二缺陷缓解绝缘层。

该方法可额外包括在基板上形成电致变色叠堆之前抛光缺陷缓解绝缘层。抛光可任选地在沉积缺陷缓解绝缘层之前以及之后进行。在一个实施方案中，抛光仅在沉积缺陷缓解绝缘层之后进行。作为(在沉积层之前和/或之后)抛光的结果，缺陷缓解绝缘层可包含抛光化合物的粒子。抛光的进一步论述见于2012年9月28日提交的PCT国际申请号PCT/US2012/057606中，其全文通过引用并入本文。

在该方面的方法期间制造的缺陷缓解绝缘层可含有金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。此类缺陷缓解绝缘材料的实例包括选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化铈、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。在一些情况下，缺陷缓解绝缘层含有抛光化合物的粒子。在一些情况下，缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5nm和100nm之间。

本公开的另一方面涉及用于制造电致变色装置的设备，该设备的特征在于整合式沉积系统，该整合式沉积系统包括：(i)第一沉积台，其含有包含第一材料的第一靶材，其用于在将基板定位在第一沉积台中时在基板上沉积电致变色材料层，(ii)第二沉积台，其含有包含第二材料的第二靶材，其用于在将基板定位在第二沉积台中时在基板上沉积反电极材料层，以及(iii)第三沉积台，其构造成沉积电子绝缘且基本上透明的缺陷缓解绝缘层。该设备的特征还在于含有程序指令的控制器，其用于使基板以在基板上依次沉积叠堆的方式通过第一沉积台和第二沉积台，该叠堆包括电致变色材料层、反电极材料层和缺陷缓解绝缘层。

此类设备可额外包括第四沉积台，其构造成在叠堆上沉积电极层，其中电极层包含透明电子传导材料。在一些实现方式中，该设备额外包括含有锂靶材的锂沉积台，其用于在将基板定位在锂沉积台中时在电致变色材料层上或在电致变色材料层内或在反电极材料层上或在反电极材料层内沉积锂。

在某些实施方案中，程序指令包括用于在以下位置沉积缺陷缓解绝缘层的指令：(i)电致变色层内的中间位置和电极层中与电致变色层最直接电连通的位置之间的位置或(ii)反电极层内的中间位置和电极层中与反电极层最直接电连通的位置之间的位置。

本公开的再一方面涉及用于制造电致变色装置的设备，该设备的特征在于整合式沉积系统，该整合式沉积系统包括：(i)第一沉积台，其含有包含第一材料的第一靶材，其用于在将基板定位在第一沉积台中时在基板上沉积电致变色材料层，(ii)第二沉积台，其含有包含第二材料的第二靶材，其用于在将基板定位在第二沉积台中时在基板上沉积反电极材料层，以及(iii)抛光器，其构造成抛光基板上的缺陷缓解绝缘层。该设备的特征还在于含有程序指令的控制器，其用于使基板以在基板上依次沉积叠堆的方式通过第一沉积台和第二沉积台，该叠堆包括电致变色材料层和反电极材料层。在一些设计中，抛光器构造成将电阻性粒子并入缺陷缓解绝缘层中。

此类设备可额外包括第三沉积台，其构造成在叠堆上沉积电极层，其中该电极层包含透明电子传导材料。此外，此类设备可额外包括含有锂靶材的锂沉积台，其用于在将基板定位在锂沉积台中时在电致变色材料层上或在电致变色材料层内或在反电极材料层上或在反电极材料层内沉积锂。

下文将参考相关附图更详细地描述所公开的实施方案的这些和其它特征及优点。

附图简述

图1A和1B描绘电致变色装置的结构和功能。

图2描绘电致变色装置中的粒子缺陷。

图3A至3D描绘爆脱缺陷(pop-offdefect)的形成和纠正的多个方面。

图4A描绘电致变色装置，其中缺陷缓解绝缘层设置在第二(例如上部)透明传导层与反电极层和电致变色层中的稍后形成的一个之间。

图4B描绘电致变色装置，其中绝缘层设置在反电极层的两个部分之间(或者，如果电致变色层在反电极层的顶部形成，则设置在电致变色层的两个部分之间)。

图4C描绘电致变色装置，其中缺陷缓解绝缘层设置在第二(例如上部)透明传导层与反电极层和电致变色层中的稍后形成的一个之间，并且其中绝缘层为反电极层(或电致变色层)的改良形式(电阻性更高)。

图4D描绘电致变色装置，其具有两个缺陷缓解绝缘层且不含在电致变色层和反电极层之间沉积的离子传导层。

图4E描绘电致变色装置，其中缺陷缓解绝缘层封装粒子。

图4F描绘渐变电致变色装置，其中嵌入有缺陷缓解层。

图4G-4O为电致变色装置的扫描电子显微照片，其示出装置叠堆内缺陷缓解绝缘层的不同位置。

图5A为用于形成电致变色装置的基线方法的流程图，该方法可通过引入一个或多个缺陷缓解绝缘层来改良。

图5B和5C为方法的流程图，该方法包括按装置制造操作的顺序在指定位置处形成缺陷缓解绝缘层。

图5D为根据某些实施方案的方法的流程图，其中与透明传导层相邻地形成第一缺陷缓解绝缘层和第二缺陷缓解绝缘层。

图5E为根据某些实施方案的方法的流程图，其中在基板上提供透明传导层和缺陷缓解绝缘层。

具体实施方式

本公开涉及用于减少由电致变色装置中的缺陷产生的困难的方法和设备。某些类型的缺陷引起短路，其在电致变色产品中产生尤其缺乏吸引力的缺点。多种所公开的实施方案涉及在电致变色装置叠堆中插入额外层。该额外层所起的主要作用是在两个传导层之间提供绝缘层，如果无该绝缘层，则两个传导层在制造期间当粒子从装置叠堆中射出时可能短路。与粒子射出相关的短路问题描述于以下图3A至3D的上下文中。

在一种实现方式中，在方法操作中沉积电阻层，有时称为缺陷缓解绝缘层，该操作是在执行具有引起粒子射出的倾向的操作之后的下一个操作。粒子射出步骤的实例是将锂金属引入装置叠堆中(本文中有时称为锂化)。在一些情况下，沉积绝缘层以封装在制造期间沉积的粒子。与未封装的粒子相比，封装粒子从部分制造的装置叠堆射出和引起短路的可能性较低。

电致变色装置-实施例

在转到对绝缘层和包括绝缘层沉积的方法的更详细描述之前，将给出电致变色装置结构和制造的实施例。图1A和图1B是电致变色装置100的示意性横截面，其显示此类装置的共同结构基元。电致变色装置100包括基板102、传导层(CL)104、电致变色层(EC)106、任选的离子传导(电阻性)层(IC)108、反电极层(CE)110和另一传导层(CL)112。元件104、106、108、110和112统称为电致变色叠堆114。可操作以施加跨越电致变色叠堆112的电位的电压源116实现电致变色装置从例如脱色状态(参考图1A)向着色状态(参考图1B)的转变。

层的顺序可相对于基板颠倒。即，层可呈以下顺序：基板、传导层、反电极层、离子传导层、电致变色材料层和传导层。反电极层可包含电致变色或非电致变色材料。如果电致变色层和反电极层均采用电致变色材料，则它们中的一个应为阴极着色材料而另一个应为阳极着色材料。例如，电致变色层可采用阴极着色材料且反电极层可采用阳极着色材料。当电致变色层为氧化钨且反电极层为氧化镍钨时即是如此。

传导层通常包含透明传导材料，诸如金属氧化物、合金氧化物及其经掺杂的形式，且因为其由透明传导氧化物制成而通常称为“TCO”层。然而，一般来讲，透明层可由任何与装置叠堆兼容的透明、电子传导材料制成。一些玻璃基板具有薄的透明传导氧化物层，诸如氟化的氧化锡，有时称为“TEC”。

装置100意在用于说明性目的，以便理解本文所述的实施方案的上下文。本文所述的方法和设备用于鉴别和减少电致变色装置中的缺陷，而不论电致变色装置的结构布置如何。

在正常操作期间，电致变色装置(诸如装置100)以可逆方式在脱色状态和着色状态之间循环。如图1A中所描绘，在脱色状态中，施加跨越电致变色叠堆114的电极(透明导体层104和112)的电位以引起叠堆中的可用离子(例如锂离子)主要驻留在反电极110中。如果电致变色层106含有阴极着色材料，则装置处于脱色状态。在某些电致变色装置中，当加载可用离子时，可将反电极层110视为离子储存层。

参考图1B，当颠倒电致变色叠堆上的电位时，离子跨越离子传导层108传输至电致变色层106且引起材料进入着色状态。另外，这假定电致变色装置中的光学可逆材料为阴极着色电致变色材料。在某些实施方案中，也如所描绘，来自反电极材料的离子的耗尽引起其着色。换句话讲，反电极材料为阳极着色电致变色材料。因此，层106和110相结合以协同降低透射通过叠堆的光的量。当向装置100施加反向电压时，离子从电致变色层106传播，通过离子传导层108，并返回到反电极层110中。因此，装置脱色。

电致变色装置的一些相关实施例在以下各自全文通过引用并入的美国专利申请中给出：2009年12月22日提交的美国专利申请号12/645,111；2010年4月30日提交的美国专利申请号12/772,055；2009年12月22日提交的美国专利申请号12/645,159；2010年6月11日提交的美国专利申请号12/814,279；以及2012年5月2日提交的美国专利申请号13/462,725。

电致变色装置(诸如关于图1A和图1B所述的那些)用于例如电致变色窗户中。例如，基板102可以是在其上制造电致变色装置的建筑玻璃。建筑玻璃是用作建筑材料的玻璃。建筑玻璃通常用于商业建筑中，但也可用于住宅建筑中，并通常但并不一定分隔室内环境与室外环境。在某些实施方案中，建筑玻璃为至少20英寸×20英寸，且可以大得多，例如大至约72英寸×120英寸。

随着将越来越大的基板用于电致变色窗户，需要最大程度减少电致变色装置中的缺陷，因为不这样的话电致变色窗户的性能和视觉质量将变差。本文所述的实施方案可缓解电致变色窗户中的缺陷率。

在一些实施方案中，将电致变色玻璃整合到绝缘玻璃单元(IGU)中。绝缘玻璃单元包括组装到单元中的多个玻璃窗格，通常是为了最大程度增强由单元形成的空间中所含气体的热绝缘性质，同时提供透过单元的清晰视觉。除了用于将电致变色玻璃连接到电压源的电气端子以外，包括电致变色玻璃的绝缘玻璃单元与本领域中目前已知的绝缘玻璃单元类似。

电致变色装置中的缺陷率

如本文所用，术语“缺陷”是指电致变色装置的缺陷点或缺陷区。通常，缺陷为电短路或针孔。此外，缺陷的特征可以为可见或不可见的。一般来讲，电致变色装置中的缺陷且有时缺陷周围的区域不会响应于足以引起电致变色装置的非缺陷区着色或以其它方式改变光学状态的外加电位而改变光学状态(例如着色)。通常，缺陷在电致变色窗户或其它装置中将表现为视觉上可辨别的异常。此类缺陷在本文称为“可见”缺陷。其它缺陷很小，以至于它们在正常使用中不会在视觉上引起观察者的注意(例如，当装置在白天期间处于着色状态时，此类缺陷不会产生引人注意的光点或“针孔”)。

短路是跨越离子传导层的局部电子传导途径(例如两个透明传导层之间的电子传导途径)。通常，引起可见短路的缺陷将具有约数十微米的物理尺寸，有时更小，其从视觉观点来看为相对较小的缺陷。然而，这些相对较小的缺陷导致着色电致变色窗户中的视觉异常，即“晕圈”，其直径为例如约1厘米，有时更大。可通过分离缺陷，例如通过经激光划线器在缺陷周围划线或通过在不划线情况下直接切除材料来显著减少晕圈。例如，围绕短路缺陷切除圆形、椭圆形、三角形、矩形或其它形状的边界，从而使缺陷与功能装置的其余部分电分离。界限的直径可为仅数十、一百或多达几百微米。通过划线且因此电分离缺陷，当窗户着色且窗户的另一侧上存在足够的光时，可见短路对于肉眼而言将类似于仅一个小的光点。当不划线而直接切除时，在电短路缺陷曾经存在的区域中不留下EC装置材料。相反，存在穿过装置的孔洞且在孔洞基部为例如浮法玻璃或扩散阻挡物或下部透明电极材料或其混合物。因为这些材料均为透明的，所以光可穿过装置中孔洞的基部。取决于经划线的缺陷的直径和激光束的宽度，经划线的针孔还可在界限内具有极少或不具有留下的电致变色材料(因为通常但并不一定尽可能小地产生界限)。此类缓解的短路缺陷表现为针对着色装置的光的针点，因此这些光点通常称为“针孔”。通过划线或直接切除来分离电短路将为有意产生的针孔的实施例，其中形成该针孔以将晕圈转化成小得多的视觉缺陷。针孔还可作为光学装置中缺陷的天然结果而产生。在任一种情况下，将在有可能的情况下避免针孔。

针孔是其中电致变色装置的一个或多个层缺失或受损使得不表现出电致变色的区。针孔并非电短路，且如上所述，其可以为缓解装置中电短路的结果。在某些实施方案中，针孔的缺陷尺寸介于约25微米和约300微米之间，通常介于约50微米和约150微米之间，因此其在视觉上比晕圈难辨别得多。通常，为了减轻由晕圈缓解而产生的针孔的可见感知，将故意产生的针孔的尺寸限制到约100微米或以下。

在一些情况下，电短路由进入和/或跨越离子传导层的传导粒子产生，从而产生反电极层和电致变色层或与其中任一个相关的透明传导层之间的电路径。缺陷还可由在其上制造电致变色叠堆的基板上的粒子引起。当此类粒子导致因粒子赋予的应力而引起的层剥离时，这有时称为“爆脱(pop-off)”。在其它情况下，层不会适当地粘附到基板而是剥离，使装置内的离子流和/或电流中断。下文关于图2和图3A至图3D更详细地描述这些类型的缺陷。如果剥离或爆脱缺陷在沉积透明传导层或相关EC或CE层之前发生，则其可引起短路。在此类情况下，随后沉积的透明传导层或EC/CE层将直接接触下面的透明传导层或CE/EC层，从而提供直接的电子传导途径。缺陷来源的几个实施例在下表中给出。下表旨在提供引起不同类型的可见和不可见缺陷的机制的实施例。其并非穷举性的。存在可影响EC窗户对叠堆内的缺陷的反应的额外因素。

据信，有问题的短路经常为以下那些：粒子在基板上沉积第一电致变色层之前、期间或之后立即接触部分制造的装置，且接着保持在适当位置直至即将沉积第二透明传导层之前、沉积第二透明传导层期间或沉积第二透明传导层之后。如下文中更全面地解释，此类短路可由以下粒子引起：在进入电致变色沉积室时附着到基板的粒子，或在阴极电致变色层(诸如氧化钨层)沉积期间变为附着的粒子，或在第一电致变色层沉积之后立刻但在任何显著量的下一个电致变色层沉积之前变为附着的粒子。如所解释，当基板进入沉积设备时，基板可具有或可不具有在其上提供的透明传导层。有问题的短路还可由在锂化(诸如在第二电致变色层沉积之后或期间进行的锂化)期间接触部分制造的装置的粒子引入。

如上所述，就可见短路而言，缺陷将表现为具有扩散边界的明亮中心区(当装置处于着色状态时)，使得装置随着与短路中心的距离增大而逐渐变暗。如果电致变色装置的某个区域中集中有大量电短路(可见或不可见)，则其可能共同影响装置的一大片区，于是装置在此类区中无法切换。这是因为此类区中EC层和CE层之间的电位差无法达到驱使离子跨越离子传导层所需的阈值水平。应当理解，漏电流可由除短路型缺陷以外的来源引起。此类其它来源包括跨越离子传导层的广泛泄漏，以及边缘缺陷，诸如衰减缺陷(rolloffdefect)和划线缺陷。这里的重点是仅由跨越电致变色装置的内部区中的离子传导层的电短路点引起的泄漏。这些短路引起可见缺陷，对于电致变色窗格应当最大程度减少这些缺陷以可接受用于电致变色窗户。常规地，在将窗格组装到IGU中之前鉴别和缓解视觉缺陷，或在将IGU组装到建筑立面中之前在IGU中缓解视觉缺陷。然而，这些工序昂贵而又费时。

图2为电致变色装置200的示意性横截面，其在离子传导层中具有引起装置中的局部缺陷的粒子205。在该实施例中，电致变色装置200包括与关于图1A和图1B所述相同的层。电压源116构造成通过与传导层104和112的适合连接(例如，总线)向如上所述的电致变色叠堆114施加电位。

在该实施例中，离子传导层108包含传导粒子205或其它引起缺陷的人工制品。传导粒子205引起电致变色层106和反电极层110之间的短路。在该实施例中，粒子205横跨IC层108的厚度。粒子205在物理上阻碍电致变色层106和反电极层110之间的离子流动，另外由于其电导性，使电子可以在层之间局部通过，从而产生电致变色层106中的透明区210和反电极层110中的透明区220。当层110和106的其余部分处于着色状态时，存在透明区210。即，如果电致变色装置200处于着色状态，则传导粒子205使电致变色装置的区210和220不能进入着色状态。有时将此类可见缺陷区称为“星群”或“晕圈”，因为其相对于黑暗背景(处于着色状态的装置的其余部分)表现为一系列亮斑(或星点)。人将自然地将其注意力指向晕圈且通常发现它们使人分心或缺乏吸引力。本文所述的实施方案减少此类可见缺陷。可能认为针孔缺陷值得或不值得修复，因为其对于大多数观察者的肉眼而言几乎不可见。

如上所提及，可见短路缺陷还可由粒子爆脱引起，例如在电致变色装置制造期间或之后，从而产生电致变色叠堆中穿过叠堆的一个或多个层的受损区域。下文更详细地描述爆脱缺陷。

图3A为电致变色装置300的示意性横截面，其在传导层104上在沉积电致变色叠堆的其余部分之前具有粒子305或其它碎屑。电致变色装置300包括与电致变色装置100相同的部件。由于如所描绘的在粒子305上方依次沉积的保形层106至110(在该实施例中，尚未沉积传导层112)，粒子305引起电致变色叠堆114中的层在粒子305的区中鼓包。尽管不希望受特定理论的约束，但据信鉴于层的相对较薄的实质，在此类粒子上方形成层可在形成鼓包的区域中产生应力。更具体地讲，在各层中，在鼓包区的边界周围，层中可存在缺陷，例如在晶格排列中，或在更宏观的程度上，存在裂缝或空隙。这些缺陷的一个后果可以是例如在电致变色层106和反电极层110之间的电短路和/或层108中离子传导性的损失。粒子之下的衰减是另一潜在的短路源。然而，图3A中并未描绘这些缺陷。

参考图3B，由粒子305引起的缺陷的另一后果称为“爆脱”。在该实施例中，在沉积传导层112之前，在粒子305的区中在传导层104之上的部分挣脱出来，其携带部分电致变色层106、离子传导层108和反电极层110。“爆脱”为片状物310，其包括粒子305、一部分电致变色层106以及离子传导层108和反电极层110。结果是：当片状物310从材料的层状叠堆弹出时，在沟槽的底部留下传导层104的暴露区域。据信，某些方法操作倾向于促进爆脱。一种此类操作为锂沉积。图3C描绘在叠堆300中形成的“较大”形式的粒子320。此类粒子横跨多个层(在该实施例中，电致变色层106、离子传导层108和反电极层110)的厚度。尽管部分层106、108和110在粒子320的顶部形成，但它们有效形成粒子本身的一部分，该部分在层110的顶部之上突出。在一些情况下，粒子320在不应用粒子射出促进步骤(诸如锂化)的情况下自然爆脱。在其它情况下，通过使用故意用于移除粒子的粒子移除步骤来移除粒子320。此类步骤的实施例在下文描述且包括接触粘附技术、静电方法和热或加压处理，以及锂化，其实现两个目的。

在一些情况下，在粒子320的悬垂区域下方产生短路型缺陷。此类缺陷可由随后相继沉积的层的衰减引起。例如，第一电致变色层106可在粒子悬垂物下仅延伸有限的距离，而离子传导层108在悬垂物下延伸略远，反电极110延伸更远，且最终，第二透明传导层延伸还要远，使得其边缘接触下面的第一透明传导层。该传导层与传导层的接触产生短路型缺陷。无论粒子320是否曾经爆脱或以其它方式逐出均存在短路。通常经由用激光器划线以分离缺陷并产生小的且更可接受的针孔来缓解此类短路。

参考图3D并返回参考图3B，在爆脱后且一旦沉积传导层112，即在传导层112与传导层104接触的地方形成电短路。当电致变色装置300处于着色状态时，该电短路将在电致变色装置300中留下透明区，该透明区在外观上与上文关于图2所述的由短路产生的视觉缺陷类似。

由基板、离子传导层和反电极层上的粒子或碎屑引起的爆脱缺陷还可引起针孔缺陷。另外，如果污染粒子足够大且不产生爆脱，则其在电致变色装置处于脱色状态时可能为可见的。

以上描述，如关于图1A、图1B、图2和图3A至图3D所述，假设电致变色装置中电致变色层和反电极层之间夹有相异的离子传导(电阻性)层。该描述仅意在说明粒子可如何产生短路相关缺陷。即，存在这样一种电致变色装置：其中不存在相异的电阻性和离子传导层，但在电致变色层和反电极层的界面处存在充当离子传导层的界面区。具有该架构的电致变色装置在以下专利中有所描述：2010年4月30日提交的美国专利申请序列号12/772,055号、2010年4月30日提交的美国专利申请序列号12/772,075、2010年6月11日提交的美国专利申请序列号12/814,277、2010年6月11日提交的美国专利申请序列号12/814,279和2011年6月22日提交的美国专利申请序列号13/166,537，其各自名称为“ElectrochromicDevices”，发明人均为Wang等人，且各自全文通过引用并入本文。因此粒子也可在这些装置中引起短路缺陷，例如，若粒子存在于和/或跨越电致变色层和反电极层之间的界面和/或产生如所描述的爆脱型缺陷。尽管此类装置不具有如常规装置中的相异的IC层，但其也对本文所述的其它缺陷类型敏感。

因此，对于电致变色窗户，主要关注三种类型的缺陷：(1)可见针孔，(2)可见短路，以及(3)不可见短路。可见针孔将具有至少约100μm的缺陷尺寸，且在窗户着色时表现为极小的光点，有时凭肉眼几乎不可辨别，但在近距离检查时可见。通常但并不一定，可见短路将具有至少约3微米的缺陷尺寸，从而产生电致变色效应可察觉地减弱的区，例如直径为约1cm，其如所提及有时称为“晕圈”。这些晕圈区可通过分离引起可见短路的缺陷使得可见短路对肉眼而言将仅类似于可见针孔而显著减少。不可见短路可通过促进装置的整体漏电流而影响电致变色装置的切换性能，但在窗户处于着色状态时不产生可辨别的光点或晕圈。

可见短路在装置变暗时产生晕圈。晕圈是装置中这样的区：其中跨越电致变色叠堆的电短路引起短路周围的区域排放电流至短路中且因此围绕短路的区域不变暗。如所提及，这些区域的直径可为至多约1cm，且因此存在使电致变色窗户在着色时无法吸引观察者的问题。这使窗可以着色模式操作的目的受挫。

常规地，可见短路缺陷在电致变色装置制造之后但仍处于生产设施中时缓解，例如在绝缘玻璃单元中安装之前。例如，各个电致变色窗格的特征在于首先施加临时总线，且接着使电致变色装置着色。鉴别视觉缺陷(诸如晕圈)且接着进行缓解，例如用激光器划线以将其分离并移除晕圈效应，其留下较小的、可辨别度较低的针孔缺陷。如上所述，常规地，使用至少两台大型专用设备进行视觉缺陷的鉴别和缓解。然而，由于例如电致变色装置中的固有应力(例如参见上文)和/或在正常使用(诸如安装)期间施加给窗户的应力、内部空间和外部空间之间的压差、未破坏窗户窗格的冲击等，缺陷可在装置离开生产设施之后在电致变色装置中形成。常规地，对于已安装在车辆或建筑中的电致变色窗户，不会进行此类缺陷的缓解，相反将在现场更换单元。这可能是非常昂贵的。

如所提及，本文中的方法和装置缓解缺陷的影响。在一个实施方案中，可见针孔缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.04个。在另一个实施方案中，可见针孔缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.02个，且在更具体的实施方案中，此类缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.01个。在一个实施方案中，当装置着色时，可见的短路相关缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.005个。在另一个实施方案中，当装置着色时，可见的短路相关缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.003个，且在更具体的实施方案中，此类缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.001个。在另一个实施方案中，当装置着色时，可见的短路相关缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.0005个。在一个实施方案中，可见缺陷、针孔和由分离可见的短路相关缺陷所产生的短路相关针孔的总数为每平方厘米小于约0.1个缺陷，在另一个实施方案中，为每平方厘米小于约0.08个缺陷，在另一个实施方案中，为每平方厘米小于约0.05个缺陷，在另一个实施方案中，为每平方厘米小于约0.01个缺陷，且在另一个实施方案中，为每平方厘米小于约0.045个缺陷(每平方米窗户小于约450个缺陷)。在一些情况下，可见缺陷、针孔和由分离可见的短路相关缺陷所产生的短路相关针孔的总数为每平方厘米小于约0.005个缺陷。

在一些实施方案中，不可见电短路缺陷的数量在±2V偏压下引起小于约20μA/cm²的漏电流。这些值适用于电致变色装置的整个面(即装置中(装置上的任何地方)不存在具有大于所列值的缺陷密度的区)。

在一些实施方案中，电致变色装置不具有直径(缺陷的最大横向尺寸)大于约1.6mm的可见缺陷。在另一个实施方案中，装置不具有直径大于约0.5mm的可见缺陷，在另一个实施方案中，装置不具有直径大于约100μm的可见缺陷。

具有缺陷缓解绝缘层的结构

多种所公开的实施方案涉及在电致变色装置叠堆中插入额外层。该额外层所起的主要作用是在两个传导层之间提供绝缘层，如果无该绝缘层，则这两个传导层在制造期间当粒子从装置叠堆中射出时可能短路，或在制造过程中始终保持在表面上，从而引起衰减短路。例如，如果在第一透明传导层的制造或电致变色层和反电极层中的首先被制造者的制造期间引入粒子，则粒子可在沉积第二透明传导层之前射出，这将产生短路。参见上表中的第2行和第3行。

在一种实现方式中，在第一透明传导层形成之后且在第二透明传导层形成之前的装置制造方法中的某一点沉积电阻层，有时称为缺陷缓解绝缘层。如从以上论述应当显而易见的是，相反极性的两个透明传导层之间的直接接触产生短路。类似地，透明传导层中的一个与电致变色层或反电极层之间的直接接触产生短路，该电致变色层或反电极层具有与其接触的传导层的极性相反的极性。为避免任何这些类型的短路，在粒子射出后形成缺陷缓解绝缘层，粒子射出暴露出下部透明传导层或极性与上部透明传导层的极性相反的电致变色层或反电极层。通常在形成第二透明传导层之前形成绝缘层。在某些实施方案中，在方法操作中沉积绝缘层，该操作是在执行具有引起粒子射出的倾向的操作之后的下一个操作。在一个实施例中，在沉积电致变色层和反电极层中的首先沉积的层之后立即沉积绝缘层。例如，如果在反电极层之前沉积电致变色层，则在沉积电致变色层后立即沉积绝缘层。在此类情况下，绝缘层由不是常规的离子传导层的材料制成。在另一实施例中，在电致变色层和反电极层中的首先沉积的层的锂化后立即沉积绝缘层。在另一个实施例中，在沉积离子传导层后立即沉积绝缘层。在另一个实施例中，在电致变色层和反电极层中的第二个沉积的层之后立即沉积绝缘层。在另一个实施例中，在电致变色层和反电极层中的第二个沉积的层的锂化后立即沉积绝缘层。

图4A示出具有缺陷缓解绝缘层411的电致变色装置401的一个实施例，该缺陷缓解绝缘层设置成与第二透明传导层112接触并介于传导层112和反电极层110、IC层108、电致变色层106以及第一透明传导层104之间。绝缘层411从而防止第二透明传导层与第一透明传导层发生短路以及与电致变色层106发生短路。如图4A中所示，在基板102上形成层的叠堆。装置具有第一透明传导层104和第二透明传导层112，除非在其之间提供缺陷缓解绝缘层411，否则将如图3C的实施例中一样发生短路。层411的组成和其它特征在下文描述。

应当指出的是，装置401的各种特征有效地与图3D中装置300的特征相同。图4A、图4B和/或图4C中具有与图3D中的元件相同的参考数字的元件可被视为与其在图3D中的对应物基本上相同的元件。应当理解，包括绝缘层(诸如411)的实现方式无需采用图4A中所描绘的叠堆构造。例如，多种实现方式不包括如所示的相异的离子传导层108。使用相异的离子传导层的替代方案在先前通过引用并入的美国专利申请12/772,055、12/814,279和13/462,725中有所描述。

在一些实现方式中，在即将形成绝缘层411之前使反电极层110锂化。用于形成图4A的结构的制造工序的一个实施例在图5B中给出。

电致变色层106可含有多种不同的电致变色材料中的任意一种或多种，包括金属氧化物。此类金属氧化物的实例包括氧化钨(WO₃)、氧化钼(MoO₃)、氧化铌(Nb₂O₅)、氧化钛(TiO₂)、氧化铜(CuO)、氧化铱(Ir₂O₃)、氧化铬(Cr₂O₃)、氧化锰(Mn₂O₃)、氧化钒(V₂O₅)、氧化镍(Ni₂O₃)、氧化钴(Co₂O₃)等。在一些实施方案中，金属氧化物经一种或多种掺杂剂(诸如锂、钠、钾、钼、钒、钛和/或其它合适的金属或含有金属的化合物)掺杂。在某些实施方案中还使用混合的氧化物(例如W-Mo氧化物、W-V氧化物)。

在一些实施方案中，将氧化钨或经掺杂的氧化钨用于电致变色层106。在本发明的一个实施方案中，电致变色层基本上由WO_x制成，其中“x”是指电致变色层中氧与钨的原子比，且x介于约2.7和3.5之间。已表明，仅亚化学计量的氧化钨才表现出电致变色；即，化学计量的氧化钨(WO₃)不表现出电致变色。在一个更具体的实施方案中，将其中x小于3.0且为至少约2.7的WO_x用于电致变色层。在另一个实施方案中，电致变色层为WOx，其中x介于约2.7和约2.9之间。

在某些实施方案中，氧化钨为结晶、纳米晶或非晶形的。在一些实施方案中，氧化钨基本上为纳米晶，其平均晶粒大小为约5nm至50nm(或约5nm至20nm)，如由透射电子显微镜(TEM)表征。

第一电致变色层106的厚度取决于为电致变色层选择的电致变色材料。在一些实施方案中，电致变色层106为约50nm至2,000nm，或约200nm至700nm。在一些实施方案中，电致变色层为约300nm至约500nm。电致变色层106的厚度也为基本上均匀的。在一个实施方案中，基本上均匀的电致变色层在上述厚度范围的每一个中仅变化约±10％。在另一个实施方案中，基本上均匀的电致变色层在上述厚度范围的每一个中仅变化约±5％。在另一个实施方案中，基本上均匀的电致变色层在上述厚度范围的每一个中仅变化约±3％。

尽管图4A中并为示出，但是可在两个亚层中沉积电致变色层和/或反电极层。在一个实施方案中，电致变色层分成两个亚层，一个亚层具有标称氧浓度而另一个亚层具有富氧浓度。例如，更靠近透明传导层104的亚层含有具有标称氧浓度的氧化钨而更靠近反电极的亚层含有氧化钨的更富氧形式。此类电致变色层设计在先前通过引用并入的美国专利申请号12/814,279中有所描述。

再次参考图4A，在电致变色叠堆中，离子传导层108覆盖第一电致变色层106。在离子传导层108的顶部为反电极层110。反电极层110可实施为第二电致变色层。在一些实施方案中，反电极层110为无机和/或固体的。反电极层可包含多种能够在电致变色装置处于脱色状态时充当离子贮存器的不同材料中的一种或多种。因此，反电极层不仅充当离子储存层，还充当互补着色层。

在一些实施方案中，与WO₃互补的适于反电极的材料包括氧化镍(NiO)、氧化镍钨(NiWO)、氧化镍钒、氧化镍铬、氧化镍铝、氧化镍锰、氧化镍镁、氧化镍钽、氧化铬(Cr₂O₃)、氧化锰(MnO₂)、普鲁士蓝。光学被动反电极包含氧化铈钛(CeO₂-TiO₂)、氧化铈锆(CeO₂-ZrO₂)、氧化镍(NiO)、氧化镍-钨(NiWO)、氧化钒(V₂O₅)以及氧化物的混合物(例如，Ni₂O₃和WO₃的混合物)。还可以使用这些氧化物的掺杂配方，其中掺杂剂包括例如钽和钨。因为反电极层110含有用于在电致变色材料处于脱色状态时在电致变色材料中产生电致变色现象的离子，所以反电极在保持大量的这些离子时优选地具有高透射率和中性颜色。

在一些实施方案中，将氧化镍-钨(NiWO)用于反电极层(第二电致变色层)。在某些实施方案中，存在于氧化镍-钨中的镍的量可为氧化镍-钨的至多约90重量％。在一个具体实施方案中，氧化镍-钨中镍与钨的质量比介于约4:6和6:4之间(例如约1:1)。在一个实施方案中，NiWO介于约15％(原子)Ni和约60％Ni之间；介于约10％W和约40％W之间；以及介于约30％O和约75％O之间。在另一个实施方案中，NiWO介于约30％(原子)Ni和约45％Ni之间；介于约10％W和约25％W之间；介于约35％O和约50％O之间。在一个实施方案中，NiWO为约42％(原子)Ni、约14％W和约44％O。

反电极形态可以为结晶、纳米晶或非晶形的。在一些实施方案中，当反电极层为氧化镍-钨时，反电极材料为非晶形或基本上非晶形的。已发现基本上非晶形的氧化镍钨反电极与其结晶对应物相比在一些条件下可表现得更好。可通过使用下文所述的某些加工条件获得氧化镍-钨的非晶形状态。

在一些实施方案中，反电极的厚度为约50nm约650nm。在一些实施方案中，反电极的厚度为约100nm至约400nm，优选地在约200nm至300nm的范围内。反电极层110的厚度也为基本上均匀的。在一个实施方案中，基本上均匀的反电极层在上述厚度范围的每一个中仅变化约±10％。在另一个实施方案中，基本上均匀的反电极层在上述厚度范围的每一个中仅变化约±5％。在另一个实施方案中，基本上均匀的反电极层在上述厚度范围的每一个中仅变化约±3％。

在电致变色层106和反电极层110之间存在离子传导层108。离子传导层108充当介质，离子通过该介质以电解质的方式传输。即，当电致变色装置在脱色状态和着色状态之间转变时，离子穿过离子传导层。通常，离子传导层108对电致变色层和反电极层的相关离子高度传导，但具有足够低的电子传导率使得在正常操作期间发生的电子转移可忽略不计。具有高离子传导率的薄离子传导层允许快速离子传导并因此允许高性能电致变色装置的快速切换。在某些实施方案中，离子传导层108为无机和/或固体的。当由材料且以产生相对较少的缺陷的方式制造时，可使离子导体层极薄以产生高性能装置。在多种实现方式中，离子导体材料的离子传导率介于约10^-6西门子/cm或Ω^-1cm^-1和约10^-9西门子/cm或Ω^-1cm^-1之间，且电子电阻率介于5x10¹⁰和10¹⁴Ω-cm之间。

合适的离子传导层的实例包括硅酸盐、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化铌和硼酸盐。氧化硅包括氧化硅铝。氧化钨包括钨酸盐。这些材料可经不同的掺杂剂(包括锂)掺杂。经锂掺杂的氧化硅包括锂氧化硅铝。在一些实施方案中，离子传导层包括基于硅酸盐的结构。在其它实施方案中，尤其适于锂离子传输的合适离子导体包括但不限于硅酸锂、硅酸锂铝、硼酸锂铝、氟化锂铝、硼酸锂、氮化锂、硅酸锂锆、铌酸锂、钨酸锂、硼硅酸锂、磷硅酸锂和其它此类基于锂的陶瓷材料、二氧化硅或氧化硅，包括锂氧化硅。然而，可将任何材料用于离子传导层108，只要其可以低缺陷率制造且使离子可以在反电极层110与电致变色层106之间传递同时基本上阻止电子传递即可。

如所提及，多种实施方案不包括如所示的相异的或沉积的离子传导层108。在一些情况下，在以彼此直接接触的方式沉积的电致变色层和反电极层之间形成过渡区或界面区。此类区可原位形成(不沉积独立的离子传导材料层)且具有如上所述的常规离子传导层的某些特性。

在某些实施方案中，传导层104和112中的一个或两者为无机和/或固体的。传导层104和112可由多种不同的材料制成，包括传导性氧化物、薄金属涂层、传导性金属氮化物和复合导体。通常，传导层104和112至少在电致变色层表现出电致变色的波长范围内是透明的。透明传导性氧化物包括金属氧化物和经一种或多种金属掺杂的金属氧化物。此类金属氧化物和经掺杂的金属氧化物的实例包括氧化铟、氧化铟锡、掺杂的氧化铟、氧化锡、掺杂的氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、掺杂的氧化锌、氧化钌、掺杂的氧化钌等。由于氧化物通常用于这些层，因此其有时称为“透明传导性氧化物”(TCO)层。还可以使用基本上透明的薄金属涂层。用于此类薄金属涂层的金属的实例包括过渡金属，包括金、铂、银、铝、镍合金等。还使用玻璃窗装配行业中熟知的基于银的薄金属涂层。在一些构造中具有传导性的氮化物的实例包括氮化钛、氮化钽、氧氮化钛和氧氮化钽。传导层104和112还可以为复合导体。此类复合导体可通过以下方式制造：在基板的一面上放置高传导性陶瓷和金属线或传导层图案，然后用透明传导材料(诸如经掺杂的氧化锡或氧化铟锡)包覆涂布。理想的是，此类线应足够薄以至肉眼不可见(例如约100μm或更薄)。

传导层的功能是将电致变色叠堆表面上由电压源116提供的电位以极小的欧姆电位降传播至叠堆的内部区。电位通过与传导层的电连接而转移至传导层。在一些实施方案中，总线(一个与传导层104接触且一个与传导层112接触)提供电压源116和传导层104和112之间的电连接。传导层104和112也可通过其它常规方式连接到电压源116。

在一些实施方案中，传导层104和112的厚度介于约5nm和约10,000nm之间。在一些实施方案中，传导层104和112的厚度介于约10nm和约1,000nm之间。在其它实施方案中，传导层104和112的厚度介于约10nm和约500nm之间。在将TECGlass^TM用于基板102和传导层104的一些实施方案中，传导层的厚度为约400nm。在将氧化铟锡用于传导层112的一些实施方案中，传导层的厚度为约100nm至400nm(在一个实施方案中为280nm)。更一般来讲，可采用更厚的传导材料层，只要其提供必要的电学性质(例如传导性)和光学性质(例如透射率)即可。一般来讲，传导层104和112尽可能薄以增加透明性并降低成本。在一些实施方案中，传导层为基本上结晶的。在一些实施方案中，传导层为结晶的，其中大部分为大型等轴晶粒

各传导层104和112的厚度也为基本上均匀的。传导层104的光滑层(即，低粗糙度，Ra)是可取的，以使得电致变色叠堆的其它层的顺应性更高。在一个实施方案中，基本上均匀的传导层在上述厚度范围的每一个中变化不超过约±10％。在另一个实施方案中，基本上均匀的传导层在上述厚度范围的每一个中变化不超过约±5％。在另一个实施方案中，基本上均匀的传导层在上述厚度范围的每一个中变化不超过约±2％。

由于层跨越相对较大的面积，因此传导层的薄层电阻(R_s)也可能是重要的。在一些实施方案中，传导层104和112的薄层电阻为每平方约5至30欧姆。在一些实施方案中，传导层104和112的薄层电阻为每平方约12欧姆。一般来讲，希望两个传导层中的每一个的薄层电阻大约相同。在一个实施方案中，两个层的薄层电阻各自为每平方约10-15欧姆。

在某些实施方案中，反电极层和电致变色层中的稍后形成的一个在由锂化操作隔开的两个操作中形成。在沉积第一部分且接着锂化后，沉积绝缘层411。然后，沉积反电极(或电致变色层)的第二部分。图4B描绘采用绝缘层以避免因粒子射出而引起的短路的此类实施方案。在该实施例中，电致变色装置403包括叠堆，该叠堆具有第一透明传导层104、电致变色层106、任选的离子传导层108、反电极层110和第二透明传导层112，它们均如上所述。另外，装置叠堆包括设置在反电极层内的缺陷缓解绝缘层411。因此，反电极层分成内部分110和外部分110'，它们由层411彼此隔开。在一个替代性实施方案中，将电致变色层和反电极层的位置颠倒，使得电致变色层由绝缘层411分离且包括与第二传导层112接触的外部分106'。通常但并不一定，反电极层的两个部分(或反电极层)在组成上和/或形态上相似。

图4C示出其中反电极的部分413充当绝缘层的实施方案。部分413在组成上与主要反电极部分111类似，但绝缘性可以更高，以至于当其为透明传导层104和112之间唯一的层时可防止透明传导层104和112之间的短路，如图4C中所示。通常，其绝缘性至少与部分111相同。在一些实现方式中，部分413不具有电致变色性质，而部分111具有电致变色性质。

例如，部分111和413均为氧化镍钨材料，但部分413具有相对较低的镍与钨的比率和/或在不同的条件下沉积。在多种实施方案中，沉积反电极层的主要部分111且接着锂化。随后，沉积反电极层的第二部分413。在一些实现方式中，第一部分111的厚度介于约200nm和500nm之间或介于250nm和350nm之间(例如约280nm)。在一些实现方式中，第二部分413的厚度为约5-30nm或约5-20nm(例如约10nm)。

存在两部分型电致变色层(其中一个部分充当缺陷缓解绝缘层)的许多可能的实现方式。在许多实现方式中，充当绝缘层的电致变色材料在电荷插入(例如锂离子或氢离子插入)时保持绝缘。在许多实施方案中，缺陷缓解绝缘层为离子传导性的且当电致变色装置在光学状态之间循环时接受和逐出离子。氧化钨是在某些电荷状态下变为离子传导性的电致变色材料的实例。具体地讲，氧化钨的离子传导性随锂离子浓度的增加而变得更高，当插入显著浓度的锂离子时，其传导性以数量级方式增加。因此，氧化钨不能充当有效的缺陷缓解绝缘层材料。相比之下，氧化镍钨在插入和逐出锂离子时保持离子绝缘。因此，氧化镍钨可充当电致变色层材料和缺陷缓解绝缘层，如在图4C的上下文中所论述。

在一些实现方式中，电致变色层和反电极层的沉积顺序可以转换。在一些实现方式中，例如，首先沉积反电极且接着分多个部分沉积电致变色层，其中第一部分的电子传导性高于第二部分。锂化步骤可在电致变色层的两个部分的沉积之间进行。如在上文给出的实施方案中，一些设计叠堆中可省掉离子传导层。

在一些实现方式中，第一电致变色层106在两个亚层中含有氧化钨，这两个亚层各自基本上由WO_x构成。接触透明传导层104的亚层的x值为大约2.7-2.8，而另一亚层的x值为大约2.85至3.5。反电极层110含有电致变色氧化镍钨，其厚度为约50至300nm。绝缘层413也含有氧化镍钨，但具有与在本文别处所论述的不同的性质。在这里描述的实现方式中，其厚度为约5至100nm。第二透明传导氧化物可以为氧化铟锡，其厚度为约200至450nm。装置在电致变色层106和反电极层111之间不具有独立沉积的离子传导层。

在一些实施方案中，在电致变色装置中提供两个独立的缺陷缓解绝缘层。在一个实施例中，两个绝缘层均设置在透明传导层之间。参见图4D中的第一传导层104和第二传导层112。在一个实施方案中，第一绝缘层设置成与第一透明传导层104接触。在一个实施方案中，第二绝缘层设置成与第二传导层112接触。在图4D的实施方案中，第一绝缘层426设置成与第一透明传导层104接触而第二绝缘层431设置成与第二透明传导层112接触。在图4D的装置中，不存在设置在电致变色层(层106)和反电极层(层110)之间的IC层(例如无IC层108)。在所描绘的实施方案中，在基板102上制造叠堆。其包括与基板102直接或间接接触的第一传导层104、与层104接触的第一绝缘层426、与层426接触的电致变色层106、与层106接触的反电极层110、与层110接触的第二绝缘层431和第二透明传导层112(例如氧化铟锡)。在一些实施方案中，第一透明传导层104为氟化的氧化锡层，诸如TEC。

在某些实施方案中，第一绝缘层426为或含有氧化锡、氧化硅、氧化镍钨、氧化铈、氧化铝、氧化钽、氧化硅铝和/或氧化钛。在某些实施方案中，第一绝缘层426为或含有金属氮化物，诸如氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽或氮化钨。在一些情况下，第一绝缘层为或含有二氧化钛。也可使用碳化物、氧氮化物和氧碳化物类似物。在某些实施方案中，第一绝缘层426为或含有氧化锡层或氧化钛、氧化铝(铝氧化物)层，或含有氧化锡/氧化钛和氧化铝的层。在一些实施方案中，第一绝缘层426含有主要绝缘材料层，该主要绝缘材料层中具有空隙或间隙。占据这些空隙或间隙的是另一种绝缘材料，诸如氧化铝或存在于抛光化合物中的其它材料。在某些实施方案中，第二绝缘层431的组成与反电极层110的组成类似，但稍有不同以赋予更大的电阻率。

在一个实施例中，图4D的结构包括作为第一绝缘层426的二氧化钛层和作为第二绝缘层431的非传导性氧化镍钨层。作为缺陷缓解绝缘层的氧化镍钨的合适实例在本文中别处进行描述。

在一些情况下，提供包括基板102、第一透明传导层104和第一绝缘层426的玻璃。此类产品可包括TEC(氟化的氧化锡)层104和作为层426的二氧化钛或氧化锡。此类产品的实例包括得自Pilkington的EclipseAdvantage^TM产品。在一些情况下，缺陷缓解绝缘层的厚度为约10-100nm厚，或约15-50nm厚，或约20-40nm厚。可使用具有高质量传导层(和任选缺陷绝缘层)的产品，诸如得自Pilkington的TQ产品。在此上下文中，与其它产品相比，高质量层具有相对少的缺陷、相对连续的层和/或相对低的粗糙度。在一种实现方式中，按原样提供包括透明传导层和缺陷缓解绝缘层的基板，在沉积层106之前不进行抛光。在其它实现方式中，在制造电致变色装置的其余部分之前将基板(包括层426)抛光。

在某些实施方案中，缺陷缓解层起以下作用：封装可以某一点的形式射出的粒子，并促进所述粒子的粘附。如图4E中所示，例如，缺陷缓解层461以保形方式封装粒子305。在某些实施方案中，缺陷缓解层的厚度占平均缺陷产生粒子的尺寸的大部分。例如，起到封装粒子的作用的缺陷缓解层的厚度可为至少约500nm。在一些实施方案中，封装层无需为绝缘的，且可能优选的是使其与之相邻的层的性质匹配。此外，如果封装层介于反电极层和/或电致变色层之间或位于反电极层和/或电致变色层内，则封装层应允许锂离子传输且具有足够低的电阻以便不阻止电传输，从而补偿锂传输。在某些实施方案中，封装层是在本文中鉴别为电致变色或反电极材料的材料。

图4A至图4E的描述涉及电致变色装置，其具有存在于装置叠堆中的至少两个相异层。在某些实施方案中，电致变色装置仅含有渐变组成的单一层，该层起到电致变色装置叠堆的作用。图4F描绘一个此类渐变元件421，其为电致变色装置413的一部分。电致变色元件421为单层渐变组成，其具有阴极着色电致变色区417、离子传导区418和阳极着色反电极或第二电致变色区419。电致变色元件421夹在两个透明传导层电极104和112之间。此实施例中的装置制造可包括在基板102上沉积透明传导层104、在透明传导层104上沉积电致变色元件421，接着在电致变色元件421上沉积透明传导体112。因此，电致变色装置413仅具有三个层，夹在透明传导层104和112之间的电致变色元件421。所描绘的实施方案还包括位于第二电致变色区421中的缺陷缓解绝缘区451。区451与图4A至图4C中的绝缘层411和413起到相同的目的。区451在组成上可与层411和/或413类似或相同。其还可具有与元件421的其它区域的渐变组成类似的渐变组成。

渐变电致变色元件可被视为单层电致变色装置叠堆，其具有与相异层完全不同的连续功能区，在相异层中存在层之间的急剧材料变化和连续层之间的有限材料混合。相反，电致变色元件具有连续功能区，其中存在各连续功能区之间的显著材料混合。在组成上渐变的多功能电致变色元件的另外细节(包括制造细节)在之前通过引用并入本文的美国专利申请号13/462,725中给出。

尽管图4A至图4E显示基板102与第一透明传导层104直接接触，但无需是这种情况。在本文所述的任一种实现方式中，这些层可呈直接或间接接触形式。在一些情况下，玻璃基板具有插在玻璃基板102和第一传导层104之间的涂层或层。可包括此类涂层以用于改善热性质、透射率、阻断扩散或其它光学性质，提供电阻加热等目的。在一个实施例中，在基板102和层104之间插入至少两个层。此类材料的实例包括氧化硅和氧化锡。在一些情况下，基板包括主要玻璃基板顶部上的氧化锡层、氧化锡层顶部上的氧化硅层和氧化硅层顶部上的氟化的氧化锡层。

如图4A至图4E中示出，可在电致变色装置叠堆中在多个位置包括缺陷缓解层。多个装置叠堆实施例在下文给出。每一个是以下基础叠堆的变型，其中EC层任选地为氧化钨(或其变体)且CE层为氧化镍钨(或其变体)：

基础装置叠堆

第一TC层

电致变色层

离子传导层(任选的)

反电极层

第二TC层

其中不存在离子传导层的叠堆

选项A

第一TC层

绝缘层

EC层

CE层

第二TC层

选项B

第一TC层

EC层

绝缘层

CE层

第二TC层

选项C

第一TC层

EC层

CE层

绝缘层

第二TC层

选项D

第一TC层

EC层

部分CE层

绝缘层

CE层的其余部分

第二TC层

选项E

第一TC层

EC层

部分CE层(电致变色)

CE层的其余部分(非电致变色)

第二TC层

选项F

第一TC层

第一绝缘层

EC层

第二绝缘层

CE层

第二TC层

选项G

第一TC层

第一绝缘层

EC层

CE层

第二绝缘层

第二TC层

选项H

第一TC层

第一绝缘层

EC层

部分CE层

第二绝缘层

CE层的其余部分

第二TC层

选项I

第一TC层

绝缘层

EC层

部分CE层(电致变色)

CE层的其余部分(非电致变色)

第二TC层

其中存在离子传导的叠堆

选项A

第一TC层

绝缘层

EC层

IC层

CE层

第二TC层

选项B

第一TC层

EC层

绝缘层

IC层

CE层

第二TC层

选项C

第一TC层

EC层

IC层

绝缘层

CE层

第二TC层

选项D

第一TC层

EC层

部分IC层

绝缘层

IC层的其余部分

CE层

第二TC层

选项E

第一TC层

EC层

IC层

部分CE层

绝缘层

CE层的其余部分

第二TC层

选项F

第一TC层

EC层

IC层

部分CE层(电致变色)

CE层的其余部分(非电致变色)

第二TC层

选项G

第一TC层

绝缘层

EC层

绝缘层

IC层

CE层

第二TC层

选项H

第一TC层

绝缘层

EC层

IC层

绝缘层

CE层

第二TC层

选项I

第一TC层

绝缘层

EC层

部分IC层

绝缘层

IC层的其余部分

CE层

第二TC层

选项J

第一TC层

绝缘层

EC层

IC层

部分CE层

绝缘层

CE层的其余部分

第二TC层

选项K

第一TC层

绝缘层

EC层

IC层

部分CE层(电致变色)

CE层的其余部分(非电致变色)

第二TC层

尽管以上选项的每一个均显示出更靠近第一透明传导层而设置的电致变色层和更靠近第二透明传导层而设置的反电极层，但任一种选项中的顺序均可颠倒。

图4G为电致变色装置的扫描电子显微照片，该电致变色装置具有设置在基板上的第一透明导体层(TCO)481、设置在TCO481顶部上的电致变色层483、设置在电致变色层上的任选的离子导体层485、设置在离子导体层上的反电极层487，和第二透明导体层(TCO)489。图4G呈现为基线结构以显示如图4H至图4O所示的一种或多种缺陷缓解绝缘层的多种位置。图4H至图4K显示仅含有单个缺陷缓解绝缘层的装置而图4L至图4O显示含有两个缺陷缓解绝缘层的装置。

图4H显示位于第一透明传导层481和电致变色层483之间的某一位置的缺陷缓解绝缘层。图4I显示位于电致变色层483内的中间位置的缺陷缓解绝缘层。图4J显示位于反电极层487内的中间位置的缺陷缓解绝缘层。图4K显示位于第二透明传导层489和反电极层487之间的某一位置的缺陷缓解绝缘层。

图4L显示具有位于第一透明传导层481和电致变色层483之间的某一位置的第一缺陷缓解绝缘层，和位于反电极层487内的中间位置的第二缺陷缓解绝缘层的装置。图4M显示具有位于第一透明传导层481和电致变色层483之间的某一位置的第一缺陷缓解绝缘层，和位于第二透明传导层489和反电极层487之间的某一位置的第二缺陷缓解绝缘层的装置。图4N显示具有位于电致变色层483内的中间位置的第一缺陷缓解绝缘层，和位于反电极层487内的中间位置的第二缺陷缓解绝缘层的装置。图4O显示具有位于电致变色层483内的中间位置的第一缺陷缓解绝缘层，和位于第二透明传导层489与反电极层487之间的某一位置的第二缺陷缓解绝缘层的装置。

方法流程实施例

如所说明，在形成第一透明传导层和形成第二透明传导层之间的装置制造方法中的某一点沉积绝缘层。在某些实施方案中，绝缘层作为执行具有显著的产生粒子射出可能性的方法步骤之后的下一个层沉积。可能射出粒子的方法步骤的实例是将金属锂引入装置叠堆中。如下文所论述，其它方法步骤可类似地沉淀射出物。

装置制造方法501在图5A中描绘，并表示可经改良以包括一个或多个沉积绝缘保护层的操作的基线方法。方法501以操作503开始，其中处理设施或预处理设备接收基板。如所说明，基板可以为窗户、镜子等。在一些实现方式中，由基板供应商提供的基板含有预先形成的透明传导氧化物层。在其它实现方式中，提供不含透明传导氧化物层的基板，在此情况下，装置制造方法包括在基板上形成透明传导层的独立操作。

继续方法流程501，操作505涉及洗涤或以其它方式准备基板以用于装置制造。该准备可包括诸如将玻璃切成应有的尺寸、研磨玻璃的边缘或其它部分、洗涤玻璃、将玻璃钢化、再次洗涤玻璃等操作。在一些实现方式中，准备操作包括首先将玻璃基板切成用于最终方法的尺寸，然后研磨玻璃的边缘，接着进行钢化或其它强化操作。在一些情况下，在钢化之前和/或之后洗涤基板。切割、研磨和类似的操作在2012年4月25日提交的美国专利申请号13/456,056中有所描述，其全文通过引用并入本文。电致变色装置本身的制造在完成预处理操作505后开始。在某些实施方案中，一些或全部装置制造操作在真空下或在其它受控的环境条件下进行。例如，在线制造方法可涉及使基板通过一系列互连的室或台，各室或台与特定的方法操作相关且各自与真空系统或其它压力控制系统整合。在一些实施方案中，整合式沉积系统包括可操作以在多个沉积台中以垂直取向保持建筑玻璃或其它基板的基板夹持器和传输机构。在一些情况下，整合式沉积系统包括一个或多个装载锁以用于使基板在外部环境和整合式沉积系统之间传递。在另一个实施方案中，多个沉积台包括用于沉积电致变色层、离子传导层、缺陷缓解绝缘层和反电极层中的任意一个或多者的一个或多个台。可使用溅射或其它物理气相沉积系统来沉积构成电致变色装置的各个层中的任意一个或多个。还可以使用溅射系统在装置上沉积锂。

可采用许多类型的设备来沉积根据本文所公开的实施方案的电致变色材料和电致变色装置。经常在设备中采用一个或多个控制器以控制制造过程。本领域的普通技术人员将会知道，本文所公开的方法可采用多种涉及存储在一个或多个计算机系统和/或控制器中或通过一个或多个计算机系统和/或控制器传送的数据的过程。某些实施方案涉及用于进行这些操作的设备，其包括相关计算机和微控制器。控制设备可经特别构造以用于所需的目的，或其可以为由存储在计算机中的计算机程序和/或数据结构选择性启用或重新配置的通用计算机。本文给出的方法并非固有地与任何特定的计算机或其它设备有关。在多种实施方案中，控制器执行系统控制软件，该系统控制软件包括用于控制处理步骤的时序和顺序、如本文所述的处理条件等的指令集。

在某些实施方案中，控制器含有或执行用于引导基板通过一系列用于沉积电致变色叠堆的层的沉积台的指令。控制器可尤其指定基板转移的速率和方向、任何台中的溅射条件(例如压力、温度、溅射功率和气体流量)以及基板的前处理和后处理。控制器可包括用于在沉积之前对基板进行抛光和其它预处理的特定指令。控制器可包括用于基板后处理(诸如热或化学调节)的特定指令。在一些实施方案中可采用其它存储在与控制器相关联的存储器装置上的计算机程序、脚本或例程。

用于制造电致变色装置的设备的实例在以下美国专利申请中有所描述：12/645,111、12/645,159、13/462,725和12/814,279，其各自全文通过引用并入本文。

如果在预处理505之后提供的基板上不包括透明传导材料的薄层，则装置制造通过形成该层而开始。如果所提供的基板包括此类层，则可无需执行该操作。无论透明传导材料如何形成，均在操作507中在透明传导材料上沉积第一电致变色层。在某些实施方案中，第一电致变色层包含阴极电致变色材料。在其它实施方案中，其包含阳极电致变色材料。

在一些情况下，在沉积第一电致变色材料之前加热基板。第一电致变色材料层通常通过涉及在真空下或其它受控的压力下进行的物理或化学气相沉积的方法来沉积。在典型的实施方案中，该方法涉及溅射包含在电致变色层中所含的元素的靶材。然而，在替代性实施方案中，电致变色层在环境压力下诸如通过溶液相反应来沉积。

在一种实现方式中，第一电致变色层含有在两个操作中沉积的阴极着色电致变色材料，一个操作以第一化学计量提供基础材料的亚层而第二个操作以第二化学计量提供基础材料的另一亚层。例如，阴极着色电致变色材料为氧化钨，其具有WO_x的标称组成。首先沉积的亚层可具有其中x值为约2.7至2.8的氧化钨的组成，而第二个沉积的亚层可具有其中x为约2.85至3.5的氧化钨的组成。在一个实施例中，第一个亚层更厚；例如，其厚度为约400nm而第二个亚层的厚度为约100nm。

在沉积第一电致变色层后，任选地如过程方框509中所指示将部分制造的装置锂化。锂化操作涉及将金属锂或锂离子递送到第一电致变色层中。锂可通过溅射或其它合适的方法提供。锂沉积和用于锂沉积方法的靶材的某些方面在2012年4月20日提交的国际申请号PCT/US2012/034556(指定美国)和2012年6月14日提交的国际申请号PCT/US2012/042514(指定美国)中有所描述，这两者均全文通过引用并入本文。

装置制造方法501中的下一个操作涉及沉积第二电致变色层(上文大致描述的反电极层的实施例)。参见方框511。与沉积第一电致变色层相同，该沉积过程可使用例如物理或化学气相沉积实现。如果第一电致变色层含有阴极着色电致变色材料，则第二电致变色层可含有阳极着色电致变色材料。反过来也同样成立。如果第一电致变色层含有阳极着色电致变色材料，则第二电致变色层可含有阴极着色电致变色材料。在某些实施方案中，第二电致变色层含有阳极着色电致变色材料，诸如氧化镍或经镍掺杂的氧化钨(有时称为NiWO)。在一些实施例中，若氧化镍钨充当第二电致变色层，则其形成介于约200nm和300nm之间的厚度。在一些情况下，仅使用一个电致变色层。离子从非电致变色反电极穿梭进入单一电致变色层且从单一电致变色层离开到达非电致变色反电极。

在图5A的实施例中，不在第一电致变色层和第二电致变色层之间独立地沉积离子传导层。在替代性实施方案中，在这些层之间沉积离子传导层。合适的离子传导层的实施例包括上文在图4A的描述中给出的那些。

在沉积第二电致变色层后，如操作513中所指示将装置(其包括第一电致变色层和第二电致变色层)锂化。可如操作509的上下文中所述实现锂化。如所提及，锂化操作可促进先前嵌入部分制造的电致变色装置叠堆中的粒子的射出。尽管图5A的方法流程中未描绘，但可在任何促进粒子射出的步骤之后沉积绝缘保护层。因此，在某些实施方案中，保护性绝缘层的沉积可在锂化操作509或锂化操作513之后进行。

返回图5A中所描绘的方法流程，在513中进行装置的锂化后，下一过程操作沉积第二透明传导氧化物层，如操作515中所描绘。此时，已形成基本电致变色装置所需的所有结构。在一些实施方案中，存在对所沉积的装置进行的后续后处理以便完成所述方法。参见方框517。合适的后处理的实例包括热和/或化学调节操作。此类操作在之前通过引用并入本文的美国专利号12/645,111中有所描述。

图5B至图5E给出图5A中所描绘的基线方法的变型。在每种情况下，描绘图5A中的基本方法流程，但具有额外的或不同的步骤以用于在方法中的特定位置沉积绝缘层。参见例如图5B中的操作521和图5C中的操作523。在图5B中，在锂化操作513之后且在沉积第二透明传导层(操作515)之前沉积绝缘层。在图5C中，在锂化操作509和沉积第二电致变色层(操作511)之间沉积绝缘层。在多种实施方案中，绝缘层的首次锂化和沉积在第一电致变色层完成之前进行。这两种沉积操作在锂化操作后直接进行。如所说明，该方法不限于此顺序。其它可促进粒子射出的操作也可触发绝缘层的沉积。另外，可在可能产生粒子或以其它方式使粒子附着到基板表面的步骤之后立即(或不久)沉积绝缘层。在此类设计中，缺陷缓解层可起到封装此类粒子的作用。

在一些情况下，在用于沉积第二电致变色层的两个操作之间沉积绝缘层。例如，所得的装置可具有如图4B中所描绘的结构。在一些情况下，锂化步骤在沉积第二电致变色层的第一部分之后且在沉积绝缘层和第二电致变色层的第二部分之前进行。在其它实施方案中，第一电致变色层分成两个部分，其中将绝缘层插在这两个部分之间。

在其它实施方案中，第二(或第一)电致变色层以两个部分沉积，其中第二部分充当缺陷缓解绝缘层。由此类方法产生的结构的实施例在图4C和相关的描述中描绘。在一些情况下，锂化操作在沉积电致变色层的第一部分之后，但在沉积该层的第二部分之前进行。

在一些实现方式(诸如图4C的那些)中，绝缘层实际上含有在组成上与相关电致变色层的材料仅略微不同的材料。例如，电致变色层的第二部分含有绝缘材料，或至少含有绝缘性至少与电致变色层的第一部分相同的材料。在一些情况下，该层的第一部分具有电致变色性质而该层的第二部分不具有电致变色性质。此类实施方案可具有多种益处。例如，绝缘层将与其上沉积的材料高度兼容。这是因为这些材料在化学上非常类似。

在一些实施方案中，第二电致变色层为氧化镍钨且绝缘层也为氧化镍钨。然而，第二电致变色层和绝缘层的主要部分在不同的方法条件下沉积。例如，尽管两个层均可采用从镍和钨靶材溅射而通过物理气相沉积技术沉积，但PVD条件不同。在一些情况下，与电致变色氧化镍钨层相比，绝缘层在较低的压力下和/或以较低的氧浓度沉积。在一些情况下，与第二电致变色层相比，绝缘层的第二部分在较低的功率下沉积。此外，在绝缘层中镍与钨的原子比可较低。在其它情况下，在该层的两个部分中镍与钨的原子比相同。

在一些实施例中，氧化镍钨电致变色层(NiWO1)和绝缘层(NiWO2)的沉积条件的范围如下：

NiWO1

1mTorr<压力<50mTorr

60％<O2％<100％(体积或摩尔)

0C<沉积温度<150C

NiWO2

1mTorr<压力<50mTorr

40％<O2％<70％

25C<沉积温度<200C

在其它实施例中，用于形成NiWO1和NiWO2中的每一个的方法条件如下：

NiWO1

5mTorr<压力<15mTorr(或7-12mTorr)

70％<O2％<90％(体积)(或70-80％)

20C<沉积温度<60C

NiWO2

1mTorr<压力<10mTorr(或3-7mTorr)

40％<O2％<60％(或45-55％)

25C<沉积温度<60C

图5D给出采用两个独立缺陷缓解绝缘层的沉积的实施方案的流程图。方法以操作531开始，其中接收具有第一透明传导层的基板。在某些实施方案中，透明传导层为氟化的氧化锡层，其任选地由TiO2的绝缘层覆盖。具有此类性质的玻璃基板由例如St.Helens,UnitedKingdom的Pilkington以商标名称EclipseAdvantage^TM提供。可将在操作531中接收的基板如上所述进行洗涤和准备。参见操作533。接着，方法涉及形成第一绝缘层，如操作535处所指示。该层可通过多种不同的技术制备。如所指示，基板可同时具有透明传导层和绝缘层(例如由TiO2封端的氟化SnO)。已发现，在某些实施方案中，当在已抛光的基板上制造时，电致变色装置表现得更好。此类抛光可涉及例如用含有氧化铝或其它电子绝缘材料的抛光化合物抛光TiO2的上表面。参见题为“OPTICALDEVICEFABRICATION”并在2012年9月27日提交的PCT专利申请号PCT/US2012/057606，其全文通过引用并入本文。尽管不希望受理论的约束，但抛光中使用的氧化铝或其它绝缘材料可在第一透明(传导？)层的表面上形成绝缘层或氧化铝粒子可填充基板中提供的氧化锡或其它绝缘材料中的空隙。在后一种情况下，绝缘层含有两种不同的材料，一种按原样在基板上形成而另一种填充第一材料中的空隙。在其它实施方案中，在操作535中形成的第一绝缘层通过常规沉积方法(诸如物理气相沉积或化学气相沉积)沉积。所得的层可具有如本文在别处描述的绝缘层的组成。

在形成第一绝缘层后，方法可基本上如参考图5B和/或图5C所述而继续。在操作537中沉积第一电致变色层，接着进行任选的锂化操作539。随后，任选地原位沉积或形成离子传导层，接着沉积第二电致变色层。参见操作541。然后如操作543中所指示将到此时所制造的装置锂化。在操作545中形成第二绝缘层。用于形成该第二绝缘层的材料可与操作535中用于形成第一绝缘层的材料相同或不同。如果第一绝缘层由方法所接收的基板提供或在抛光期间提供，则通常第二绝缘层将具有与第一绝缘层不同的组成，或至少不同的形态。

在形成第二绝缘层后，该方法沉积第二透明传导层。参见操作547。随后如上所述进行任选的后处理。参见操作549。

图5E给出另一种形成低缺陷率电致变色装置的方法。该方法如图所示以方框551开始，其中接收其上预先形成有多种层的基板。这些层可包括一个或多个扩散阻挡层(诸如氧化锡和氧化硅层)、第一透明传导层(诸如氟化的氧化锡层)和第一缺陷缓解绝缘层。如所指示，缺陷缓解绝缘层可包含或为氧化钛、氧化锡、氧化硅、氧化硅铝、氧化钽、氧化镍钨、各种氮化物、碳化物、氧碳化物、氧氮化物和任何这些材料的变体等。

在接收基板时，可对其进行洗涤和以其它方式进行准备以用于装置制造，如方框553中所指示。如上所提及，准备可包括切割、清洁、钢化等。随后，如方框555处所指示，任选地将基板表面抛光。抛光可用例如在形成抛光浆料或其它适当抛光配方的适当载体中的氧化铝、氧化铈或其它适当的抛光材料进行。抛光可用于多种目的，如上文所说明。这些目的包括例如降低表面的粗糙度和将绝缘材料并入绝缘表面层中，否则该绝缘表面层将含有凹点、缺陷、间断点和其它潜在电短路来源。抛光化合物中的抛光材料(例如氧化铝或氧化铈)本身为绝缘材料，其填充基板上所提供的连续绝缘层中的间隙。

在任选的抛光之后，如上所述和如图5E的方框557和561中所指示沉积第一电致变色层和第二电致变色层。随后，如方框563处所指示进行粒子移除步骤，诸如锂化。接着，在第二电致变色层上方形成第二缺陷缓解绝缘层。参见方框565。在图5E中所描绘的方法的特定实现方式中，第二缺陷缓解绝缘层是氧化镍钨的低电致变色形式。在该实现方式中，第二电致变色层是氧化镍钨的电致变色形式。第一电致变色层可以是沉积在一个或多个层中的氧化钨。如上文所指示，在一些实现方式中，在第一氧化钨层顶部形成的第二氧化钨层可具有氧超过化学计量的组成。

在方框565处形成第二缺陷缓解绝缘层后，如方框567所指示沉积第二透明传导层。随后，如上所述进行后处理，诸如热调节或热化学调节。参见方框569。出于该说明的目的，该方法因而完成。

缺陷缓解绝缘层可通过多种技术沉积。物理和化学气相沉积是典型的。在一些情况下，沉积为保形的；即，该方法沉积绝缘层，该绝缘层能够遵循因粒子射出而产生的凹点和其它形貌变化的轮廓。沉积方法的保形性应使层可以遵循微米或纳米(例如数十或数百纳米)级的轮廓。可实现这一点的沉积方法的类别的实例为化学气相沉积技术和原子层沉积(ALD)技术。在铺设绝缘层后进行的装置层的沉积可同样地通过尤其是保形方法来沉积。

尽管已在大部分实施方案中将锂化作为促进粒子移除的操作而提供，但多种其它技术可同样地起到促进粒子移除的作用。其中一种为“接触清洁”，这是一种涉及使部分制造的电致变色装置的层与接触滚轮、条带或刷子接触的方法，该接触滚轮、条带或刷子粘住或吸引粒子接着将粒子从装置移除。通常，接触清洁使用静电引力和/或粘附来吸引移除粒子。一些接触清洁产品可商购获得，其面向接触薄片清洁和网状物清洁行业销售。在多种实施方案中，使用滚轮机构。在一些情况下，使用两个滚轮：第一个用于接触装置表面并从装置表面移除粒子，而第二个用于接触第一滚轮以移除由第一滚轮在其最近一次旋转中拾取的粒子。为清洁裸露玻璃而销售的接触清洁产品的实例由Renfrewshire,Scotland,UK的Teknek^TM和Technica制造。

在一些实现方式中，将接触清洁器与电致变色装置制造系统整合在一起。通常但尽管不总是如此，将接触清洁器部署在用于沉积电致变色装置的层的系统的真空环境之外。在“切割和涂布”制造方法流程中，可使用单一尺寸的接触清洁器。在其它制造流程中，采用不同尺寸的接触清洁器以用于清除在不同尺寸的玻璃上制造的装置。

另一类粒子移除技术依赖于粒子和粒子所嵌入的基板层的热膨胀差。当粒子体积相对于周围的层膨胀或收缩时，粒子可射出，特别是当相对体积变化较快时。在一些实施方案中，驱动体积变化的机制是在由粒子而非围绕层选择性吸收的波长下照射基板，或反之亦然。在一些实施方案中，驱动相对体积变化的机制是粒子和围绕层的不同热膨胀系数。

热能可以多种方式传递。例如，如所提及，粒子和/或基板层可通过照射加热。照射可在红外至紫外范围的波长或波谱下提供。照射可由一个或多个灯、激光器等提供。在一种方法中，使准直激光束在部分制造的电致变色装置的表面上方经过。例如，光束在装置的宽度上掠向装置的表面。光束可沿垂直于或基本上垂直于承载电致变色装置的基板的行进方向的方向传播。在另一种方法中，将激光束集中在装置上并在表面上以光栅扫描方式移动。

在一些实施方案中，通过以非照射机制加热基板来提供热能，诸如使经加热的气体在基板/装置的表面上方通过和/或使基板/装置在经加热的元件(诸如滚轮)上方通过。在一种实现方式中，经加热的元件通过电阻加热来加热。

在另一种粒子移除方法中，向部分制造的电致变色装置施加静电力。这可通过例如使装置与等离子体接触或向包括装置的基板施加电荷来实现。在一个实施方案中，采用两阶段过程。在第一阶段中，通过暴露于等离子体使粒子带电。接着，在第二阶段中，具有带电粒子的基板接收电荷，该电荷引起带电粒子射出。例如，形成与基板的传导或部分传导层的电触点，并通过该触点向装置施加电荷。在一些实现方式中，将基板与这样的电荷接触，该电荷具有与通过接触等离子体而施加到粒子的电荷相同的符号。

在又一种方法中，将部分制造的电致变色装置暴露于超临界流体，诸如超临界二氧化碳。超临界流体在逐出和移除粒子方面极其有效。流体可包含超临界溶剂(诸如超临界二氧化碳)与其中所含的一种或多种添加剂，以改善流体的清洁能力或其它性质。可使用多种方法中的任一种使超临界流体与部分制造的电致变色装置接触。例如，可使装置浸没在超临界流体中或通过超临界流体。流体本身可以静止或流动状态提供。在多种实施方案中，将采用一定的对流。例如，超临界流体可流经由再循环回路中的泵驱动的基板接触室。在某些实施方案中，超临界流体作为低温气溶胶而提供。可在装置或喷嘴(或喷枪)相对于另一个移动时将流体喷在装置上。

在再一种方法中，通过向部分制造的电致变色装置施加声能而逐出和/或移除粒子。声能可以多种频率中的任一种提供，包括兆声波(megasonic)、超高声波(supersonic)、超声波(ultrasonic)等。在某些实施方案中，振动源与基板直接耦合。在某些实施方案中，振动源与接触基板/装置的流体直接耦合。

另一种移除技术涉及电离空气吹扫，任选地使用气刀。另一种技术涉及对装置中含有粒子的层的回蚀。回蚀可通过等离子体(例如含氟或含氧的等离子体)、通过使用离子研磨等实现。粒子可由回蚀过程移除或仅仅是逐出。在后一种情况下，可在回蚀后应用独立的粒子移除操作。此类过程可包括一种或多种其它上述过程，诸如向基板施加电荷、使基板与超临界流体接触或选择性加热粒子。

当采用锂化作为粒子移除技术时，其可以多种形式实施。例如，锂可以单剂量或以多剂量递送，有时递送至装置的不同层，诸如递送至电致变色层和反电极层。在一些实施方案中，装置所需的所有锂在单次操作中递送。例如，可将锂递送到反电极层并使之扩散或迁移到装置的其余部分中。当在一个操作中提供所有锂时，该合并过程在装置上提供最大的体积应力并可能提供经由锂化来移除粒子的最有效方式。然而，锂化选项不限于单剂量。

粒子移除操作可在电致变色装置制造顺序中的多种阶段进行。尽管以上描述集中于从部分制造的电致变色装置移除，但是应当理解，也可在完全制造的电致变色装置上执行任何移除技术。多个方法实施例在下文给出。每一个是以下基础方法的变型：

基础装置制造方法

形成第一TC层

形成EC层

形成IC层(任选的)

形成CE层

形成第二TC层

不在独立步骤中沉积离子传导层的方法

选项1

形成第一TC层

移除粒子

形成绝缘层

形成EC层

形成CE层

形成第二TC层

选项2

形成第一TC层

形成EC层

移除粒子

形成绝缘层

形成CE层

形成第二TC层

选项3

形成第一TC层

形成EC层

形成CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成第二TC层

选项4

形成第一TC层

形成EC层

移除粒子

形成CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成第二TC层

选项5

形成第一TC层

移除粒子

形成EC层

形成CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成第二TC层

选项6

形成第一TC层

形成EC层

形成部分CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项7

形成第一TC层

移除粒子

形成EC层

形成部分CE层

形成绝缘层

移除粒子

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项8

形成第一TC层

形成EC层

移除粒子

形成部分CE层

形成绝缘层

移除粒子

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

在独立步骤中沉积离子传导层的方法

选项1

形成第一TC层

移除粒子

形成绝缘层

形成EC层

形成IC层

形成CE层

形成第二TC层

选项2

形成第一TC层

形成EC层

移除粒子

形成绝缘层

形成IC层

形成CE层

形成第二TC层

选项3

形成第一TC层

形成EC层

形成IC层

移除粒子

形成绝缘层

形成CE层

形成第二TC层

选项4

形成第一TC层

形成EC层

形成IC层

形成CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成第二TC层

选项5

形成第一TC层

形成EC层

移除粒子

形成IC层

形成CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成第二TC层

选项6

形成第一TC层

移除粒子

形成EC层

形成IC层

形成CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成第二TC层

选项7

形成第一TC层

形成EC层

形成IC层

形成部分CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项8

形成第一TC层

形成EC层

移除粒子

形成IC层

形成部分CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项9

形成第一TC层

移除粒子

形成EC层

形成IC层

形成部分CE层

移除粒子

形成绝缘层

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

尽管以上选项中的每一个均显示在反电极层之前沉积的电致变色层，但在任何选项中沉积顺序可以颠倒。

在多种实施方案中，粒子移除在电致变色装置的高电阻率层内发生。在传统的五层EC装置(以上基础结构-TC1/EC/IC/CE/TC2)中，粒子移除可在以下时间发生：(a)在已沉积5％IC之时或之后但(b)在已沉积95％IC之前或之时，和/或(c)在已沉积5％CE之时或之后但(d)在已沉积95％CE之前或之时。在某些实施方案中，移除粒子且在沉积一部分电阻性构成材料(和甚至在锂存在下仍保持电阻性的材料)之后但在沉积其余的电阻性材料之前沉积缺陷缓解层。在该方法的变体中，其余的电阻性材料为缺陷缓解绝缘层。所移除的粒子将留下孔洞(可能深至TC1层)，该孔洞随后将被绝缘材料填充。在粒子移除过程中添加的任何粒子均将已经驻留在装置的电阻性部件的第一部分的顶部，且因此不会造成短路威胁。注意，氧化钨在锂存在下可变成传导性的。因此，在采用氧化钨作为电致变色材料的某些实施方案中，粒子移除和绝缘层沉积在氧化钨层以外的层中进行。

缺陷缓解绝缘层的属性

在多种实施方案中，缺陷缓解绝缘层通过防止极性相反的层之间的直接电接触而防止短路。在多种实施方案中，缺陷缓解绝缘层封装粒子并防止其射出。绝缘层的属性可包括可见区中的透明性、弱或无电致变色、与未掺杂的电极材料(电致变色和/或反电极)相当或更高的电子电阻以及物理和化学耐久性。

绝缘层的性质中的一个是其电子电阻率。一般来讲，其应具有基本上大于透明传导层的电子电阻率水平的电子电阻率水平，通常大数个数量级。在一些实施方案中，绝缘层具有介于常规的离子传导层的电子电阻率和透明传导层(例如铟掺杂的氧化锡)的电子电阻率之间的电子电阻率。因此，电子电阻率应大于约10^-4Ω-cm(氧化铟锡的大致电阻率)或大于约10^-6Ω-cm。在一些情况下，其电子电阻率介于约10^-4Ω-cm和10¹⁴Ω-cm(电致变色装置的典型离子导体的大致电阻率)之间或介于约10^-5Ω-cm和10¹²Ω-cm之间。在某些实施方案中，绝缘层中材料的电子电阻率介于约1和5x10¹³Ω-cm之间或介于约10²和10¹²Ω-cm之间或介于约10⁶和5x10¹²Ω-cm之间，或介于约10⁷和5x10⁹Ω-cm之间。在一些实施方案中，缺陷缓解绝缘层材料将具有与反电极材料的电致变色层的电阻率相当的电阻率(例如在一个数量级内)。

材料的电阻率与绝缘层的厚度有关。该电阻率和厚度水平将共同产生薄层电阻值，薄层电阻值事实上可比仅单独的电阻率更重要。(较厚的材料将具有较低的薄层电阻)。当使用具有相对高的电阻率值的材料时，可将电致变色装置设计成具有相对薄的绝缘层，其对保持装置的光学质量是可取的。在某些实施方案中，绝缘层的厚度为约100nm或以下或约50nm或以下。在一个实施例中，绝缘层的厚度为约5nm，在另一个实施例中，该层的厚度为约20nm，且在另一个实施例中，该层的厚度为约40nm。在某些实施方案中，绝缘层的电子薄层电阻为每平方介于约40和4000Ω之间或每平方介于约100和1000Ω之间。在一些情况下，绝缘材料为电半导体的，其具有无法轻易测量的薄层电阻。

在某些实施方案中，特别是在其中缺陷缓解绝缘层设置在基板上的那些实施方案中，有时采用更厚的层。厚度可例如介于约5和500nm之间，或介于约5和100nm之间，或介于10和100nm之间，或介于约15和50nm之间，或介于约20和50nm之间，或介于约20和40nm之间。

在某些实施方案中，构成绝缘层的材料具有相对低的盲电荷容量。在电致变色装置的背景中，材料的电荷容量表示其在正常电致变色循环期间可逆地容纳锂离子的能力。盲电荷容量是材料不可逆地容纳其在制造期间或在初始循环期间遇到的锂离子的能力。作为盲电荷而容纳的那些锂离子不能用于后续循环进出它们所螯合的材料。如果绝缘材料具有大电荷容量，则其可充当非功能性锂离子的贮存器(通常该层不表现出电致变色，因此进入该层的锂离子不驱动着色或脱色转变)。因此，存在该额外层需要在装置中提供仅由该额外层吸收的额外锂离子。这当然是一种缺点，因为锂在制造期间可能难以整合到装置中。

在某些实施方案中，缺陷缓解绝缘层的电荷容量介于约10和100毫库/cm²*μm之间；例如介于约30和60毫库/cm²之间。作为对比，典型的氧化镍钨电致变色层的电荷容量为大约120毫库/cm²*μm。在某些实施方案中，缺陷缓解绝缘层的盲电荷容量介于约30和100毫库/cm²*μm之间；例如介于约100和110毫库/cm²*μm之间。作为对比，典型的氧化镍钨电致变色层的电荷容量通常小于约100毫库/cm²*μm。

在某些实施方案中，缺陷缓解绝缘层为离子传导性的。当该层在两个电极(电致变色和反电极)中的第二个电极之前沉积时，尤其如此。在某些实施方案中，缺陷缓解绝缘层的离子传导率介于约10^-7西门子/cm和10^-12西门子/cm之间，或介于约10^-8西门子/cm和10^-11西门子/cm之间或介于10^-9西门子/cm和10^-10西门子/cm之间。

在某些实施方案中，缺陷缓解绝缘层的密度至多为用于制造该层的材料的最大理论密度的约90％。

在一些实现方式中，绝缘层在正常操作期间表现出极小的电致变色或不表现出电致变色。电致变色可通过以下方式测量：施加限定的电压变化或其它驱动力，并测量装置的光密度或透射率的变化。

绝缘层的材料也应具有良好的光学性质。例如，其应具有相对低的光密度；例如低于约0.1或低于约0.05。此外，该材料可具有与叠堆中的相邻材料的折射率匹配的折射率，以使得其不会引入明显的反射。该材料还应与电致变色装置叠堆中与其相邻的其它材料良好地粘附。

如所提及，缺陷缓解层可起到封装在制造期间沉积在装置上的粒子的作用。通过封装这些粒子，它们不太可能射出。如果以此为目标，则沉积缺陷缓解层的操作应在可能将粒子引入装置叠堆中的一个或多个方法操作之后立即或不久执行。此外，如果目标是封装，则需要更厚的层。

可使用多种材料作为缺陷缓解绝缘层。这些包括多种透明金属氧化物，诸如氧化铝、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化硅、氧化铈、化学计量氧化钨(例如WO₃，其中氧与钨的比率精确地为3)、氧化镍钨的变体和高度氧化的氧化铟锡(ITO)。在一些情况下，绝缘材料选自氧化铝、氧化锌、氧化硅铝、氧化钽和氧化镍钨(通常为非电致变色类型)。此外，可使用一些具有中等至高电阻率和光学透明性的氮化物、碳化物、氧氮化物、氧碳化物和氟化物。例如，可使用氮化物，诸如氮化钛、氮化钽、氮化铝、氮化硅和/或氮化钨。此外，可使用碳化物，诸如碳化钛、碳化铝、碳化钽、碳化硅和/或碳化钨。在某些实施方案中还可使用氧碳化物和/或氧氮化物。除非另外指明，否则这些组成中的每一个可以各种化学计量或元素比存在。对于含有镍和钨的绝缘层，可控制镍与钨的比率以使得可采用相对高的比率。例如，Ni:W(原子)比率可介于约90:10和50:50之间或介于约80:20和60:40之间。

在一些情况下，为缺陷缓解层选择的材料是与电致变色叠堆良好整合的材料。整合可通过以下方式促进：(a)采用与叠堆中绝缘层相邻的层中的材料的组成类似的组成(便于制造)，以及(b)采用与叠堆中的其它材料在光学上兼容且减轻整体叠堆中的质量下降的材料。

尽管已经相当详细地描述了前述本发明以促进理解，但所描述的实施方案应视为说明性而非限制性的。对本领域的普通技术人员将显而易见的是，可在所附权利要求书的范围内进行某些变化和修改。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种电致变色装置，其包括：

基板；

第一电极层，其设置在所述基板上，所述第一电极层包含第一透明电子传导材料；

电致变色叠堆，其包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层；

第二电极层，其设置在所述电致变色叠堆上，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料；以及

缺陷缓解绝缘层，其包含基本上透明且电子绝缘的材料，所述缺陷缓解绝缘层设置在(i)所述电致变色层内的中间位置和所述电极层中与所述电致变色层最直接电连通的位置之间的位置，或(ii)所述反电极层内的中间位置和所述电极层中与所述反电极层最直接电连通的位置之间的位置。

2.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中电致变色材料为阴极着色电致变色材料且所述反电极材料为阳极着色电致变色材料，并且其中所述电致变色层与所述第一电极层相邻且所述反电极层与所述第二电极层相邻。

3.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述电致变色材料包括氧化钨。

4.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述反电极材料包括氧化镍钨。

5.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述电致变色叠堆进一步包括插在所述电致变色层和所述反电极层之间的离子传导层。

6.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述反电极层内的中间位置和所述第二电极层的位置之间的位置。

7.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述反电极层内的中间位置。

8.根据权利要求6所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述反电极层和所述第二电极层之间，与所述第二电极层接触。

9.根据权利要求1所述的电致变色装置，其进一步包括在所述基板和所述第一电极层之间的一个或多个层。

10.根据权利要求9所述的电致变色装置，其中在所述基板和所述第一电极层之间的所述层中的一个为扩散阻挡层。

11.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中电致变色材料为阴极着色电致变色材料且所述反电极材料为阳极着色电致变色材料，并且其中所述电致变色层与所述第二电极层相邻且所述反电极层与所述第一电极层相邻。

12.根据权利要求11所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色层内的中间位置和所述第二电极层的位置之间的位置。

13.根据权利要求11所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色层内的中间位置。

14.根据权利要求11所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色层和所述第二电极层之间，与所述第二电极层接触。

15.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述电致变色叠堆不含单独沉积的离子导体层。

16.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述电致变色装置中可见短路相关针孔缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.005个。

17.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中在所述电致变色叠堆中为完全固态且为无机的。

18.根据权利要求17所述的电致变色装置，其中所述电致变色层包括各自含有氧化钨的两个亚层，并且其中一个亚层的氧浓度大于另一个亚层。

19.根据权利要求17所述的电致变色装置，其中所述反电极层包含氧化镍钨。

20.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。

21.根据权利要求20所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

22.根据权利要求20所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。

23.根据权利要求20所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。

24.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5和500nm之间。

25.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述电致变色叠堆具有渐变组成。

26.根据权利要求1所述的电致变色装置，其进一步包括第二缺陷缓解绝缘层，所述第二缺陷缓解绝缘层与所述第一电极层紧邻。

27.根据权利要求26所述的电致变色装置，其中两个缺陷缓解绝缘层均设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间。

28.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含两种相异的电子绝缘材料。

29.根据权利要求28所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含抛光化合物的粒子。

30.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层为离子传导性的。

31.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述绝缘层的电子电阻率介于约1和10¹⁵Ω-cm之间。

32.一种制造电致变色装置的方法，所述方法包括：

在设置在基板上的第一电极层上形成电致变色叠堆，其中所述电致变色叠堆包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层，并且其中所述第一电极层包含第一透明电子传导材料；

在所述电致变色叠堆内、在所述电致变色叠堆之下或在所述电致变色叠堆上形成缺陷缓解绝缘层，其中所述缺陷缓解绝缘层包含基本上透明且电子绝缘的材料；以及

在所述电致变色叠堆上方形成第二电极层，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料，

其中所述缺陷缓解绝缘层设置在(i)所述电致变色层内的中间位置和所述电极层中与所述电致变色层最直接电连通的位置之间的位置，或(ii)所述反电极层内的中间位置和所述电极层中与所述反电极层最直接电连通的位置之间的位置。

33.根据权利要求32所述的方法，其中电致变色层包含阴极着色电致变色材料且在所述电致变色叠堆中的所述反电极层之前形成。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述电致变色层和所述第一电极层之间形成，与所述第一电极层接触。

35.根据权利要求33所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述反电极层和所述第二电极层之间形成，与所述第二电极层接触。

36.根据权利要求33所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述反电极层内形成。

37.根据权利要求33所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述电致变色层内形成。

38.根据权利要求33所述的方法，其进一步包括在所述第一电极层与所述电致变色层之间形成或抛光第二缺陷缓解绝缘层。

39.根据权利要求32所述的方法，其中电致变色层包含阴极着色电致变色材料且在所述电致变色叠堆中的所述反电极层之后形成。

40.根据权利要求39所述的方法，其进一步包括在所述第一电极层和所述反电极层之间形成或抛光第二缺陷缓解绝缘层。

41.根据权利要求39所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述电致变色层和所述第二电极层之间形成，与所述第二电极层接触。

42.根据权利要求39所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述电致变色层内形成。

43.根据权利要求39所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述反电极层内形成。

44.根据权利要求39所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述反电极层和所述第一电极层之间形成，与所述第一电极层接触。

45.根据权利要求32所述的方法，其中形成所述电致变色叠堆在不沉积离子传导层的情况下进行。

46.根据权利要求32所述的方法，其中在所述电致变色叠堆中为完全固态且为无机的。

47.根据权利要求46所述的方法，其中所述电致变色材料包括氧化钨。

48.根据权利要求46所述的方法，其中所述反电极材料包括氧化镍钨。

49.根据权利要求32所述的方法，其中形成所述电致变色叠堆包括形成具有两个亚层的电致变色层，所述亚层各自包含氧化钨，但具有不同的含氧量。

50.根据权利要求32所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物和金属氧碳化物。

51.根据权利要求50所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化钽、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

52.根据权利要求50所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。

53.根据权利要求50所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。

54.根据权利要求32所述的方法，其进一步包括在所述电致变色叠堆的至少一部分上沉积锂。

55.根据权利要求54所述的方法，其中沉积锂在形成所述缺陷缓解绝缘层之前进行。

56.根据权利要求32所述的方法，其中形成所述缺陷缓解绝缘层包括形成两种相异的电子绝缘材料。

57.根据权利要求56所述的方法，其中形成所述缺陷缓解绝缘层包括抛光向所述方法提供的所述基板上的绝缘层，并且其中所述电子绝缘材料中的一种包含抛光化合物的粒子。

58.根据权利要求57所述的方法，其中所述基板上的所述绝缘层包含二氧化钛。

59.根据权利要求32所述的方法，其中形成所述缺陷缓解绝缘层包括抛光所述基板上的所述第一电极层，并且其中所述缺陷缓解绝缘层的所述电子绝缘材料包含抛光化合物的粒子。

60.根据权利要求32所述的方法，其进一步包括形成第二缺陷缓解绝缘层。

61.根据权利要求60所述的方法，其中两个缺陷缓解绝缘层均设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间。

62.根据权利要求32所述的方法，其中一个或多个层设置在所述基板和所述第一电极层之间。

63.根据权利要求62所述的方法，其中在所述基板和所述第一电极层之间的所述层中的一个为扩散阻挡层。

64.根据权利要求32所述的方法，其中所述绝缘层的电子电阻率介于约1和10¹⁵Ω-cm之间。

65.一种电致变色装置，其包括：

基板；

第一电极层，其设置在所述基板上，所述第一电极层包含第一透明电子传导材料；

电致变色叠堆，其包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层，其中所述第一电极层介于所述基板和所述电致变色叠堆之间；

第二电极层，其设置在所述电致变色叠堆上以使得所述电致变色叠堆设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料；以及

缺陷缓解绝缘层，其为基本上透明且电子绝缘的，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述第一电极层和所述电致变色叠堆之间。

66.根据权利要求65所述的电致变色装置，其进一步包括第二缺陷缓解绝缘层，其中所述第二缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色叠堆上或设置在所述电致变色叠堆中。

67.根据权利要求65所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。

68.根据权利要求67所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化钽、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

69.根据权利要求67所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含氧化钛。

70.根据权利要求67所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含氧化锡。

71.根据权利要求65所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含抛光化合物的粒子。

72.根据权利要求65所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含两种相异的电子绝缘材料。

73.根据权利要求65所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5和100nm之间。

74.一种电致变色装置，其包括：

基板；

第一电极层，其设置在所述基板上，所述第一电极层包含第一透明电子传导材料；

电致变色叠堆，其包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层，其中所述第一电极层介于所述基板和所述电致变色叠堆之间；

第二电极层，其设置在所述电致变色叠堆上以使得所述电致变色叠堆设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料；以及

缺陷缓解绝缘层，其为基本上透明且电子绝缘的，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述第二电极层和所述电致变色叠堆之间。

75.根据权利要求74所述的电致变色装置，其中所述第二电极层包含氧化铟锡。

76.根据权利要求74所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。

77.根据权利要求76所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化钽、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

78.根据权利要求76所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。

79.根据权利要求76所述的电致变色层，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。

80.根据权利要求74所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5和500nm之间。

81.根据权利要求74所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层为离子传导性的。

82.根据权利要求74所述的电致变色装置，其进一步包括第二缺陷缓解绝缘层，其中所述第二缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色叠堆之下或设置在所述电致变色叠堆中。

83.一种制造电致变色装置的方法，所述方法包括：

(a)在溅射沉积设备中接收基板，

其中所述基板包括第一电极层和在其上形成的缺陷缓解绝缘层，并且所述第一电极层设置在所述基板和所述缺陷缓解绝缘层之间，且所述第一电极层包含第一透明电子传导材料，

其中所述绝缘层为电子绝缘且基本上透明的；

(b)在所述基板上形成电致变色叠堆，

其中所述电致变色叠堆包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层；以及

(c)在所述电致变色叠堆上方形成第二电极层，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料。

84.根据权利要求83所述的方法，其进一步包括在基板上形成所述电致变色叠堆之前抛光所述缺陷缓解绝缘层。

85.根据权利要求84所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含抛光化合物的粒子。

86.根据权利要求83所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。

87.根据权利要求86所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层为选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

88.根据权利要求86所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含抛光化合物的粒子。

89.根据权利要求83所述的方法，其进一步包括在所述电致变色叠堆中或在所述电致变色叠堆上形成第二缺陷缓解绝缘层。

90.根据权利要求83所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5和100nm之间。

91.一种用于制造电致变色装置的设备，其包括：

(a)整合式沉积系统，其包括：

(i)第一沉积台，其含有第一靶材，所述第一靶材包含用于在将基板定位在所述第一沉积台中时在所述基板上沉积电致变色材料层的第一材料，

(ii)第二沉积台，其含有第二靶材，所述第二靶材包含用于在将所述基板定位在所述第二沉积台中时在所述基板上沉积反电极材料层的第二材料，以及

(iii)第三沉积台，其构造成沉积电子绝缘且基本上透明的缺陷缓解绝缘层；以及

(b)控制器，其含有程序指令，用于使所述基板以在所述基板上依次沉积叠堆的方式通过所述第一沉积台和所述第二沉积台，所述叠堆包括所述电致变色材料层、所述反电极材料层和所述缺陷缓解绝缘层。

92.根据权利要求91所述的设备，其进一步包括第四沉积台，所述第四沉积台构造成在所述叠堆上沉积电极层，其中所述电极层包含透明电子传导材料。

93.根据权利要求92所述的设备，其中所述程序指令包括用于在以下位置沉积所述缺陷缓解绝缘层的指令：(i)所述电致变色层内的中间位置和所述电极层中与所述电致变色层最直接电连通的位置之间的位置，或(ii)所述反电极层内的中间位置和所述电极层中与所述反电极层最直接电连通的位置之间的位置。

94.根据权利要求91所述的设备，其进一步包括锂沉积台，所述锂沉积台含有用于在将所述基板定位在所述锂沉积台中时在所述电致变色材料层上或在所述电致变色材料层内或在所述反电极材料层上或在所述反电极材料层内沉积锂的锂靶材。

95.一种用于制造电致变色装置的设备，其包括：

(a)整合式沉积系统，其包括：

(i)第一沉积台，其含有第一靶材，所述第一靶材包含用于在将基板定位在所述第一沉积台中时在所述基板上沉积电致变色材料层的第一材料，

(ii)第二沉积台，其含有第二靶材，所述第二靶材包含用于在将所述基板定位在所述第二沉积台中时在所述基板上沉积反电极材料层的第二材料，以及

(iii)抛光器，其构造成抛光所述基板上的缺陷缓解绝缘层；以及

(b)控制器，其含有程序指令，用于使所述基板以在所述基板上依次沉积叠堆的方式通过所述第一沉积台和所述第二沉积台，所述叠堆包括所述电致变色材料层和所述反电极材料层。

96.根据权利要求95所述的设备，其进一步包括第三沉积台，所述第三沉积台构造成在所述叠堆上沉积电极层，其中所述电极层包含透明电子传导材料。

97.根据权利要求95所述的设备，其进一步包括锂沉积台，所述锂沉积台含有用于在将所述基板定位在所述锂沉积台中时在所述电致变色材料层上或在所述电致变色材料层内或在所述反电极材料层上或在所述反电极材料层内沉积锂的锂靶材。

98.根据权利要求95所述的设备，其中所述抛光器构造成将电阻性粒子并入所述缺陷缓解绝缘层中。

Claims (98)

1.一种电致变色装置，其包括：

基板；

第一电极层，其设置在所述基板上，所述第一电极层包含第一透明电子传导材料；

电致变色叠堆，其包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层；

第二电极层，其设置在所述电致变色叠堆上，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料；以及

缺陷缓解绝缘层，其包含基本上透明且电子绝缘的材料，所述缺陷缓解绝缘层设置在(i)所述电致变色层内的中间位置和所述电极层中与所述电致变色层最直接电连通的位置之间的位置，或(ii)所述反电极层内的中间位置和所述电极层中与所述反电极层最直接电连通的位置之间的位置。

2.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中电致变色材料为阴极着色电致变色材料且所述反电极材料为阳极着色电致变色材料，并且其中所述电致变色层与所述第一电极层相邻且所述反电极层与所述第二电极层相邻。

3.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述电致变色材料包括氧化钨。

4.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述反电极材料包括氧化镍钨。

5.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述电致变色叠堆进一步包括插在所述电致变色层和所述反电极层之间的离子传导层。

6.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述反电极层内的中间位置和所述第二电极层的位置之间的位置。

7.根据权利要求2所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述反电极层内的中间位置。

8.根据权利要求6所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述反电极层和所述第二电极层之间，与所述第二电极层接触。

9.根据权利要求1所述的电致变色装置，其进一步包括在所述基板和所述第一电极层之间的一个或多个层。

10.根据权利要求9所述的电致变色层，其中在所述基板和所述第一电极层之间的所述层中的一个为扩散阻挡层。

11.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中电致变色材料为阴极着色电致变色材料且所述反电极材料为阳极着色电致变色材料，并且其中所述电致变色层与所述第二电极层相邻且所述反电极层与所述第一电极层相邻。

12.根据权利要求11所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色层内的中间位置和所述第二电极层的位置之间的位置。

13.根据权利要求11所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色层内的中间位置。

14.根据权利要求11所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色层和所述第二电极层之间，与所述第二电极层接触。

15.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述电致变色叠堆不含单独沉积的离子导体层。

16.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述电致变色装置中可见短路相关针孔缺陷的数量为每平方厘米不大于约0.005个。

17.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中在所述电致变色叠堆中为完全固态且为无机的。

18.根据权利要求17所述的电致变色装置，其中所述电致变色层包括各自含有氧化钨的两个亚层，并且其中一个亚层的氧浓度大于另一个亚层。

19.根据权利要求17所述的电致变色装置，其中所述反电极层包含氧化镍钨。

20.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。

21.根据权利要求20所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

22.根据权利要求20所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。

23.根据权利要求20所述的电致变色层，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。

24.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5和500nm之间。

25.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述电致变色叠堆具有渐变组成。

26.根据权利要求1所述的电致变色装置，其进一步包括第二缺陷缓解绝缘层，所述第二缺陷缓解绝缘层与所述第一电极层紧邻。

27.根据权利要求26所述的电致变色装置，其中两个缺陷缓解绝缘层均设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间。

28.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含两种相异的电子绝缘材料。

29.根据权利要求28所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含抛光化合物的粒子。

30.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层为离子传导性的。

31.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述绝缘层的电子电阻率介于约1和10¹⁵Ω-cm之间。

32.一种制造电致变色装置的方法，所述方法包括：

在设置在基板上的第一电极层上形成电致变色叠堆，其中所述电致变色叠堆包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层，并且其中所述第一电极层包含第一透明电子传导材料；

在所述电致变色叠堆内、在所述电致变色叠堆之下或在所述电致变色叠堆上形成缺陷缓解绝缘层，其中所述缺陷缓解绝缘层包含基本上透明且电子绝缘的材料；以及

在所述电致变色叠堆上方形成第二电极层，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料，

其中所述缺陷缓解绝缘层设置在(i)所述电致变色层内的中间位置和所述电极层中与所述电致变色层最直接电连通的位置之间的位置，或(ii)所述反电极层内的中间位置和所述电极层中与所述反电极层最直接电连通的位置之间的位置。

33.根据权利要求1所述的方法，其中电致变色层包含阴极着色电致变色材料且在所述电致变色叠堆中的所述反电极层之前形成。

34.根据权利要求2所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述电致变色层和所述第一电极层之间形成，与所述第一电极层接触。

35.根据权利要求2所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述反电极层和所述第二电极层之间形成，与所述第二电极层接触。

36.根据权利要求2所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述反电极层内形成。

37.根据权利要求2所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述电致变色层内形成。

38.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括在所述第一电极层与所述电致变色层之间形成或抛光第二缺陷缓解绝缘层。

39.根据权利要求1所述的方法，其中电致变色层包含阴极着色电致变色材料且在所述电致变色叠堆中的所述反电极层之后形成。

40.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括在所述第一电极层和所述反电极层之间形成或抛光第二缺陷缓解绝缘层。

41.根据权利要求8所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述电致变色层和所述第二电极层之间形成，与所述第二电极层接触。

42.根据权利要求8所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述电致变色层内形成。

43.根据权利要求8所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述反电极层内形成。

44.根据权利要求8所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层在所述反电极层和所述第一电极层之间形成，与所述第一电极层接触。

45.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述电致变色叠堆在不沉积离子传导层的情况下进行。

46.根据权利要求1所述的方法，其中在所述电致变色叠堆中为完全固态且为无机的。

47.根据权利要求15所述的方法，其中所述电致变色材料包括氧化钨。

48.根据权利要求15所述的方法，其中所述反电极材料包括氧化镍钨。

49.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述电致变色叠堆包括形成具有两个亚层的电致变色层，所述亚层各自包含氧化钨，但具有不同的含氧量。

50.根据权利要求1所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物和金属氧碳化物。

51.根据权利要求19所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化钽、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

52.根据权利要求19所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。

53.根据权利要求19所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。

54.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述电致变色叠堆的至少一部分上沉积锂。

55.根据权利要求23所述的方法，其中沉积锂在形成所述缺陷缓解绝缘层之前进行。

56.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述缺陷缓解绝缘层包括形成两种相异的电子绝缘材料。

57.根据权利要求25所述的方法，其中形成所述缺陷缓解绝缘层包括抛光向所述方法提供的所述基板上的绝缘层，并且其中所述电子绝缘材料中的一种包含抛光化合物的粒子。

58.根据权利要求26所述的方法，其中所述基板上的所述绝缘层包含二氧化钛。

59.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述缺陷缓解绝缘层包括抛光所述基板上的所述第一电极层，并且其中所述缺陷缓解绝缘层的所述电子绝缘材料包含抛光化合物的粒子。

60.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括形成第二缺陷缓解绝缘层。

61.根据权利要求28所述的方法，其中两个缺陷缓解绝缘层均设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间。

62.根据权利要求1所述的方法，其中一个或多个层设置在所述基板和所述第一电极层之间。

63.根据权利要求31所述的方法，其中在所述基板和所述第一电极层之间的所述层中的一个为扩散阻挡层。

64.根据权利要求1所述的方法，其中所述绝缘层的电子电阻率介于约1和10¹⁵Ω-cm之间。

65.一种电致变色装置，其包括：

基板；

第一电极层，其设置在所述基板上，所述第一电极层包含第一透明电子传导材料；

电致变色叠堆，其包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层，其中所述第一电极层介于所述基板和所述电致变色叠堆之间；

第二电极层，其设置在所述电致变色叠堆上以使得所述电致变色叠堆设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料；以及

缺陷缓解绝缘层，其为基本上透明且电子绝缘的，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述第一电极层和所述电致变色叠堆之间。

66.根据权利要求1所述的电致变色装置，其进一步包括第二缺陷缓解绝缘层，其中所述第二缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色叠堆上或设置在所述电致变色叠堆中。

67.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。

68.根据权利要求3所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化钽、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

69.根据权利要求3所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含氧化钛。

70.根据权利要求3所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含氧化锡。

71.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含抛光化合物的粒子。

72.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含两种相异的电子绝缘材料。

73.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5和100nm之间。

74.一种电致变色装置，其包括：

基板；

第一电极层，其设置在所述基板上，所述第一电极层包含第一透明电子传导材料；

电致变色叠堆，其包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层，其中所述第一电极层介于所述基板和所述电致变色叠堆之间；

第二电极层，其设置在所述电致变色叠堆上以使得所述电致变色叠堆设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料；以及

缺陷缓解绝缘层，其为基本上透明且电子绝缘的，其中所述缺陷缓解绝缘层设置在所述第二电极层和所述电致变色叠堆之间。

75.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述第二电极层包含氧化铟锡。

76.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。

77.根据权利要求3所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钛、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化钽、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

78.根据权利要求3所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属氮化物：氮化钛、氮化铝、氮化硅、氮化钽和氮化钨。

79.根据权利要求3所述的电致变色层，其中所述缺陷缓解绝缘层包含选自由以下组成的组的金属碳化物：碳化钛、碳化铝、碳化硅、碳化钽和碳化钨。

80.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5和500nm之间。

81.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述缺陷缓解绝缘层为离子传导性的。

82.根据权利要求1所述的电致变色装置，其进一步包括第二缺陷缓解绝缘层，其中所述第二缺陷缓解绝缘层设置在所述电致变色叠堆之下或设置在所述电致变色叠堆中。

83.一种制造电致变色装置的方法，所述方法包括：

(a)在溅射沉积设备中接收基板，

其中所述基板包括第一电极层和在其上形成的缺陷缓解绝缘层，并且所述第一电极层设置在所述基板和所述缺陷缓解绝缘层之间，且所述第一电极层包含第一透明电子传导材料，

其中所述绝缘层为电子绝缘且基本上透明的；

(b)在所述基板上形成电致变色叠堆，

其中所述电致变色叠堆包括电致变色材料的电致变色层和反电极材料的反电极层；以及

(c)在所述电致变色叠堆上方形成第二电极层，所述第二电极层包含第二透明电子传导材料。

84.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在基板上形成所述电致变色叠堆之前抛光所述缺陷缓解绝缘层。

85.根据权利要求2所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含抛光化合物的粒子。

86.根据权利要求1所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氧氮化物或金属氧碳化物。

87.根据权利要求4所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层为选自由以下组成的组的金属氧化物：氧化铝、氧化钸、氧化锌、氧化锡、氧化硅铝、氧化钨、氧化镍钨和氧化的氧化铟锡。

88.根据权利要求4所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层包含抛光化合物的粒子。

89.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述电致变色叠堆中或在所述电致变色叠堆上形成第二缺陷缓解绝缘层。

90.根据权利要求1所述的方法，其中所述缺陷缓解绝缘层的厚度介于约5和100nm之间。

91.一种用于制造电致变色装置的设备，其包括：

(a)整合式沉积系统，其包括：

(i)第一沉积台，其含有第一靶材，所述第一靶材包含用于在将基板定位在所述第一沉积台中时在所述基板上沉积电致变色材料层的第一材料，

(ii)第二沉积台，其含有第二靶材，所述第二靶材包含用于在将所述基板定位在所述第二沉积台中时在所述基板上沉积反电极材料层的第二材料，以及

(iii)第三沉积台，其构造成沉积电子绝缘且基本上透明的缺陷缓解绝缘层；以及

(b)控制器，其含有程序指令，用于使所述基板以在所述基板上依次沉积叠堆的方式通过所述第一沉积台和所述第二沉积台，所述叠堆包括所述电致变色材料层、所述反电极材料层和所述缺陷缓解绝缘层。

92.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括第四沉积台，所述第四沉积台构造成在所述叠堆上沉积电极层，其中所述电极层包含透明电子传导材料。

93.根据权利要求2所述的设备，其中所述程序指令包括用于在以下位置沉积所述缺陷缓解绝缘层的指令：(i)所述电致变色层内的中间位置和所述电极层中与所述电致变色层最直接电连通的位置之间的位置，或(ii)所述反电极层内的中间位置和所述电极层中与所述反电极层最直接电连通的位置之间的位置。

94.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括锂沉积台，所述锂沉积台含有用于在将所述基板定位在所述锂沉积台中时在所述电致变色材料层上或在所述电致变色材料层内或在所述反电极材料层上或在所述反电极材料层内沉积锂的锂靶材。

95.一种用于制造电致变色装置的设备，其包括：

(a)整合式沉积系统，其包括：

(i)第一沉积台，其含有第一靶材，所述第一靶材包含用于在将基板定位在所述第一沉积台中时在所述基板上沉积电致变色材料层的第一材料，

(ii)第二沉积台，其含有第二靶材，所述第二靶材包含用于在将所述基板定位在所述第二沉积台中时在所述基板上沉积反电极材料层的第二材料，以及

(iii)抛光器，其构造成抛光所述基板上的缺陷缓解绝缘层；以及

(b)控制器，其含有程序指令，用于使所述基板以在所述基板上依次沉积叠堆的方式通过所述第一沉积台和所述第二沉积台，所述叠堆包括所述电致变色材料层和所述反电极材料层。

96.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括第三沉积台，所述第三沉积台构造成在所述叠堆上沉积电极层，其中所述电极层包含透明电子传导材料。

97.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括锂沉积台，所述锂沉积台含有用于在将所述基板定位在所述锂沉积台中时在所述电致变色材料层上或在所述电致变色材料层内或在所述反电极材料层上或在所述反电极材料层内沉积锂的锂靶材。

98.根据权利要求1所述的设备，其中所述抛光器构造成将电阻性粒子并入所述缺陷缓解绝缘层中。