EP4288832A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrochromen vorrichtung, elektrochrome vorrichtung und isolierverglasung - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer elektrochromen vorrichtung, elektrochrome vorrichtung und isolierverglasung

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EP4288832A1
EP4288832A1 EP22708335.9A EP22708335A EP4288832A1 EP 4288832 A1 EP4288832 A1 EP 4288832A1 EP 22708335 A EP22708335 A EP 22708335A EP 4288832 A1 EP4288832 A1 EP 4288832A1
Authority
EP
European Patent Office
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conductive layer
pane
glazing
electrochromic device
substrate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP22708335.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian SARRACH
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP4288832A1 publication Critical patent/EP4288832A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02F2203/11—Function characteristic involving infrared radiation

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrochromic device, an electrochromic device and insulating glazing.
  • One type of modern, active glazing is glazing with switchable or controllable optical properties.
  • the transmission of light can be actively influenced as a function of an applied electrical voltage.
  • the user can switch the glazing from a transparent to an opaque state in order to prevent a view into a room from the outside.
  • the transmission can be infinitely adjusted, for example to regulate the entry of solar energy into a room. This avoids unwanted heating of buildings or vehicle interiors and reduces the energy consumption or CC>2 emissions caused by air conditioning systems.
  • Active glazing is therefore not only used for the visually appealing design of facades and a pleasant lighting design in interior rooms, but is also advantageous from an energetic and ecological point of view.
  • Electrochromic glazings are known, for example, from US 2012/0026573 A1 and WO 2012/007334 A1 as well as WO 2017/102900 A1.
  • Electrochromic glazing comprises at least one electrochemically active layer that is capable of reversibly storing charges.
  • the oxidation states in the stored and stored state differ in their coloring, with one of these states being transparent.
  • the storage reaction can be controlled via the externally applied potential difference.
  • the basic structure of the electrochromic glazing thus comprises at least one electrochromic material, such as tungsten oxide, which is in contact with both a surface electrode and a charge source, such as an ion-conductive electrolyte.
  • the electrochromic layer structure contains a counter-electrode, which is also capable of reversibly storing cations and is in contact with the ion-conductive electrolyte, as well as a further surface electrode which is connected to the counter-electrode.
  • the surface electrodes are connected to an external voltage source, whereby the voltage applied to the active layer can be regulated.
  • the surface electrodes are usually thin layers of electrically conductive material, often indium tin oxide (ITO). At least one of the surface electrodes is often applied directly to the surface of one of the individual panes of the laminated glass, for example by means of cathode atomization (sputtering).
  • Known insulating glazing is made from at least two panes which are connected to one another by at least one circumferential spacer.
  • the space between the two panes which is referred to as the glazing interior, is filled with air or gas.
  • insulating glazing can also contain other elements in the form of built-in components or panes with controllable additional functions.
  • One type of modern, active glazing is glazing with switchable or controllable optical properties. Such is known, for example, from EP 3 702 572 A1.
  • the transmission of light can be actively influenced as a function of an applied electrical voltage.
  • the user can switch the glazing from a transparent to a non-transparent state in order to prevent a view into a room from the outside.
  • the active glazing contains a functional element, which contains an active layer between two surface electrodes.
  • the optical properties of the active layer can be changed by applying a voltage to the surface electrodes.
  • Electrochromic functional elements are used in building construction in particular to shade large glass surfaces and to prevent people inside the building from being dazzled by solar radiation.
  • the transmission of visible light through the electrochromic functional element can be controlled by a voltage applied to the functional element. Voltage is supplied via so-called bus bars, which are usually applied to the surface electrodes and are connected to a voltage source via suitable connecting cables.
  • EP 2 841 987 B1 discloses a method for circumferential sealing of an electrochromic element with a primary sealant.
  • US 2009/0284821 A1 describes a method for producing electrochromic glazing, in which the risk of short circuits and fault currents is to be minimized.
  • an insulating glazing shown in FIG. 1 comprises a first pane 102 and a second pane 104.
  • the first pane 102 has a first surface 102.1 and a second surface 102.2.
  • the second disk 104 has a first surface 104.2 and a second surface 104.2.
  • the first surface 104.1 of the second disk 104 and the second surface 102.2 of the first disk 102 face each other and a spacer 106 is arranged between these surfaces.
  • the area between the first pane 102 and the second pane 104 is provided with a seal 110 outside of the spacer 106 .
  • an electrochromic device 1 which has a substrate and an electrochromic element 3, is arranged on the second surface 102.2 of the first pane 102.
  • the substrate 2 is laminated with its first surface 2.1 via a composite film 114 on the second side 102.2 of the first pane 102.
  • the multilayer electrochromic element 3 is arranged on the second side 2.2 of the substrate 2.
  • FIG. The electrochromic element 3 has two contacts designed as a bus bar 14 , 16 .
  • a blackout strip 116 is applied to the second side of the first pane.
  • first electrically conductive layer 6 followed by an insulating layer 10 and an active layer 4 are deposited on the substrate 2 .
  • the active layer 4 comprises electrochromic material.
  • the layer stack produced in this way is shown in FIG. 2a).
  • first recesses P1 are cut, in particular by means of a laser. These recesses extend over the first electrically conductive layer 6, the first insulating layer 10 and the active layer 4 and are shown in FIG. 2b.
  • the size of the active area of the electrochromic element 3 is defined by the introduction of the recesses P1.
  • a second insulating layer 12 and a second electrically conductive layer 8 are subsequently deposited. The second insulating layer 12 and the second electrically conductive layer 8 also extend into the recesses P1, as shown in FIG. 2c.
  • Figure 2d shows that the edges are laser cut to the final shape.
  • second and fourth recesses P2, P4 are introduced, the fourth recess P4 separating through all layers, the second recess P2 up to and including the first insulating layer separating the layers. These are shown in Fig. 2e.
  • Fig. 2f shows the applied first and second busbars 14 and 16.
  • the second electrically conductive layer is then removed by means of the recess P3 at a predetermined point in such a way that the first busbar contacts the first conductive layer and the second busbar contacts the second conductive layer contacted.
  • a disadvantage of the above method is that the shape and size of the electrochromic device is already fixed before the start of the deposition process and structuring process. As a result, the production process for the electrochromic device and also for corresponding devices becomes inflexible and the corresponding production times long, which also increases the production costs, among other things.
  • the object of the invention is to specify a method and a device which are improved with regard to the disadvantages mentioned above.
  • the production process should be made more flexible.
  • the method according to the invention for producing an electrochromic device comprises the following steps in the following order: a) providing a substrate, b) application of a first electrically conductive layer, c) application of at least one active layer, d) introduction of first unconnected recesses in a predetermined first pattern, e) application of a second electrically conductive layer and f) connection of predetermined portions of the first recesses using a laser cut through all previously applied layers.
  • the advantage of the method according to the invention is that a final shape and size of the electrochromic device does not have to be determined at the beginning.
  • the shaping structuring now takes place only in step f.
  • Substrate and the electrically conductive layers are at least partially transparent, in particular completely transparent.
  • the first pattern is a pattern which extends uniformly over the entire or substantially the entire surface of the substrate, optionally excluding an edge region of the substrate, for example.
  • essentially the entire area means that a predominant part of the area, in particular at least 90% of the area, has the first pattern.
  • the method further comprises step b1) after step b) and/or step d1) after step d), step b1) comprising applying a first insulating layer and step d1) comprising applying a second insulating layer.
  • the first insulating layer is arranged between the first electrically conductive layer and the active layer
  • the second insulating layer is arranged between the active layer and the second electrically conductive layer.
  • the first recesses are expediently arranged as grid points or dashed lines.
  • the individual points or lines can have a recess width of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • a grid width or the distance between the lines can be in the range from 1 mm to 10 cm, in particular 5 mm to 5 cm.
  • the individual line sections can lie, for example, in a range from 100 ⁇ m to 1 mm.
  • the method also includes the application of electrical contacts, in particular in the form of a first and/or second busbar conductor.
  • the first electrically conductive layer and/or the second electrically conductive layer can directly adjoin the active layer.
  • the first electrically conductive layer and/or the second electrically conductive layer expediently contains a transparent conductive oxide, preferably indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (SnO2:F), antimony-doped tin oxide, boron-doped zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide or gallium-doped zinc oxide or consists thereof.
  • a transparent conductive oxide preferably indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (SnO2:F), antimony-doped tin oxide, boron-doped zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide or gallium-doped zinc oxide or consists thereof.
  • Tungsten oxide or vanadium oxide can be used as the electrochromic material.
  • the substrate preferably contains glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass or clear plastics, particularly preferably rigid clear plastics, for example polycarbonate or polymethyl methacrylate.
  • the substrates can be clear and transparent or also tinted or colored.
  • the electrochromic device for glazing in particular insulating glazing, comprises a substrate and an electrochromic element.
  • the electrochromic element comprises a first conductive layer and a second conductive layer and an active layer arranged between the first conductive layer and the second conductive layer.
  • the first conductive layer and the active layer comprise first cavities arranged in a first pattern, which are connected to one another in a second pattern by means of subsequently inserted fourth cavities through the first conductive layer, active layer and second conductive layer.
  • the first pattern of first recesses (P1) extends uniformly over all or substantially all of the surface of the substrate.
  • essentially the entire area means that a predominant part of the area, in particular at least 90% of the area, has the first pattern.
  • a peripheral edge area of the substrate can be left out.
  • the second pattern is not a regular pattern but specifically corresponds to the final shape of the electrochromic device.
  • the first conductive layer can be arranged on a second surface of the substrate.
  • the recesses are expediently arranged as grid points or as a dashed line.
  • the insulating glazing according to the invention is provided with an electrochromic device according to the invention.
  • the insulating glazing has at least a first pane, a second pane, a spacer and a first glazing interior between the first pane and the second pane.
  • the electrochromic element is positioned between a second side of the first pane and a first side of the second pane.
  • the arrangement in the insulating glazing protects the electrochromic device from environmental influences.
  • the first pane can form the substrate of the electrochromic device or the first pane can be connected to the second side with the substrate by means of a composite film.
  • the substrate and the first pane form a laminated compound glass.
  • the electrochromic device can also be connected to the second pane.
  • the first pane is an outer pane of the insulating glazing facing the building environment and the second pane is an inner pane of the insulating glazing.
  • the second pane and/or a third pane arranged in the interior of the glazing comprises at least one infrared-reflecting coating.
  • the insulating glazing can also have additional coatings and/or functional elements.
  • the first pane and/or the second pane contains or consists of glass, preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass or polymers, preferably polycarbonate or polymethyl methacrylate.
  • An expedient use of the insulating glazing is as building exterior glazing or facade glazing, with the first pane facing the building environment when installed.
  • Fig. 1 insulating glazing
  • FIG. 7a-d cross sections after steps c), d), e) and f).
  • Fig. 1 shows the insulating glazing described above.
  • this can also have an electrochromic device according to the invention, which is described with reference to the following figures.
  • Figure 3 shows a raw substrate sheet, i.e. not cut to size, with the layers deposited thereon and the first, second, third and fourth recesses made.
  • a substrate 2 is provided.
  • the substrate 2 can in particular be a pane made of glass or plastic.
  • the substrate 2 is transparent.
  • the method includes step b), in which a first electrically conductive layer 6 is applied. In the case of the first electrically conductive layer 6 they are in particular ITO.
  • At least one active layer 4 is applied to the electrically conductive layer 6 in step c).
  • the layer sequence after step c) is also shown in FIG. 7a.
  • the active layer 4 is the electrochromic layer.
  • Step d) includes making first unconnected cavities P1 in a predetermined first pattern.
  • step d a large number of recesses, in particular of the same shape and size, are introduced into the stack of layers.
  • the multiplicity of recesses is expediently evenly distributed two-dimensionally over the entire or almost the entire surface.
  • a distribution of such first recesses P1 is shown, for example, in FIG. 5a.
  • An electrically connected first region 7 is illustrated by the uniform shading throughout in Figure 5a.
  • a section II is shown in Fig. 7b.
  • step e This structuring step is followed by step e) with the application of a second electrically conductive layer 8.
  • the entire layer stack is thus already completed before the final shape of the device is defined.
  • Fig. 5b shows a plan view of the second conductive layer 8.
  • An electrically connected second region 9 is represented by the uniform hatching throughout in Fig. 5b.
  • FIG. 7c A representation of the cross section is shown in FIG. 7c, which shows the same detail as FIG. 7b.
  • a predetermined portion of the first recesses P1 is connected to one another by means of a laser cut through all of the previously applied layers.
  • the corresponding cuts made for the connection are shown in FIG. 6a for the first conductive layer 6 and in FIG. 6b for the second conductive layer 8.
  • FIG. 6a The first region 7 in the first conductive layer 6 is now spatially delimited by the first and fourth recesses P1, P4.
  • the second region 9 in the second conductive layer 8 in the fourth recess is not delimited by the recesses P4 that are not connected to one another.
  • 7d shows a cross section along II, ie along a first opening P1 connected by means of fourth openings P4.
  • the layer stack structured in this way can now optionally be provided with insulation and/or contacts.
  • the electrochromic device can now be incorporated into the insulating glazing manufacturing process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochromen Vorrichtung (1) umfassend die folgenden Schritte in der nachfolgenden Reihenfolge: a) Bereitstellen eines Substrats (2) b) Aufbringen einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (6), c) Aufbringen zumindest einer aktiven Schicht (4),d) Einbringen erster nicht mit einander verbundener Ausnehmungen (P1) in einem vorgegebenen ersten Muster, e) Aufbringen einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (8), f) Verbinden vorgegebener Anteils der ersten Ausnehmungen (P1) mittels eines Laserschnittes durch alle vorher aufgebrachten Schichten.Weiterhin betriff die Erfindung eine elektrochrome Vorrichtung und eine Isolierverglasung.

Description

Verfahren zur Herstellung einer elektrochromen Vorrichtung, elektrochrome Vorrichtung und Isolierverglasung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochromen Vorrichtung, eine elektrochrome Vorrichtung und eine Isolierverglasung.
Eine Art von modernen, aktiven Verglasungen sind Verglasungen mit schaltbaren oder regelbaren optischen Eigenschaften. Bei solchen Verglasungen kann beispielsweise die Transmission von Licht in Abhängigkeit einer angelegten elektrischen Spannung aktiv beeinflusst werden. Der Benutzer kann beispielsweise von einem transparenten in einen nicht transparenten Zustand der Verglasung schalten, um den Einblick in einen Raum von außen zu verhindern. Bei anderen Verglasungen kann die Transmission stufenlos geregelt werden, beispielsweise um den Eintrag von Sonnenenergie in einem Raum zu regulieren. Dadurch wird eine unerwünschte Erwärmung von Gebäuden oder Fahrzeuginnenräumen vermieden und der durch Klimaanlagen verursachte Energieverbrauch bzw. CC>2-Ausstoß reduziert. Aktive Verglasungen dienen folglich nicht nur der optisch ansprechenden Gestaltung von Fassaden und einer angenehmen Lichtgestaltung in Innenräumen, sondern sind auch unter energetischen und ökologischen Gesichtspunkten vorteilhaft.
Die bekannten schaltbaren oder regelbaren Verglasungen beruhen auf unterschiedlichen technischen Prinzipien. Elektrochrome Verglasungen sind beispielsweise aus US 2012/0026573 A1 und WO 2012/007334 A1 sowie der WO 2017/102900 A1 bekannt.
Elektrochrome Verglasungen umfassen mindestens eine elektrochemisch aktive Schicht, die in der Lage ist, reversibel Ladungen einzulagern. Die Oxidationszustände im eingelagerten und ausgelagerten Zustand unterscheiden sich dabei in ihrer Farbgebung, wobei einer dieser Zustände transparent ist. Die Einlagerungsreaktion ist über die von außen angelegte Potentialdifferenz steuerbar. Der Grundaufbau der elektrochromen Verglasung umfasst somit mindestens ein elektrochromes Material, wie Wolframoxid, das sowohl mit einer Flächenelektrode, als auch einer Ladungsquelle, wie einem ionenleit-fähigen Elektrolyten, in Kontakt steht. Darüber hinaus enthält der elektrochrome Schichtaufbau eine Gegenelektrode, die ebenfalls in der Lage ist reversibel Kationen einzulagern, und mit dem ionenleitfähigen Elektrolyten in Berührung steht, sowie eine weitere Flächenelektrode, die sich an die Gegenelektrode anschließt. Die Flächenelektroden sind mit einer externen Spannungsquelle verbunden, wodurch die an die aktive Schicht angelegte Spannung reguliert werden kann. Die Flächenelektroden sind meist dünne Schichten elektrisch leitfähigen Materials, häufig Indium-Zinnoxid (ITO). Häufig ist zumindest eine der Flächenelektroden direkt auf die Oberfläche einer der Einzelscheiben des Verbundglases aufgebracht, beispielsweise mittels Kathodenzerstäubung (Sputtern).
Bekannte Isolierverglasungen werden aus mindestens zwei Scheiben gefertigt, die über mindestens einen umlaufenden Abstandshalter miteinander verbunden sind. Je nach Ausführungsform ist der als Verglasungsinnenraum bezeichnete Zwischenraum der beiden Scheiben lüft- oder gasgefüllt.
Isolierverglasungen können über ihre grundsätzliche Funktion hinausgehend auch weitere Elemente in Form von Einbauten oder Scheiben mit steuerbaren Zusatzfunktionen enthalten. Eine Art von modernen, aktiven Verglasungen sind Verglasungen mit schaltbaren oder regelbaren optischen Eigenschaften. Eine solche ist zum Beispiel aus der EP 3 702 572 A1 bekannt. Bei solchen Verglasungen kann beispielsweise die Transmission von Licht in Abhängigkeit einer angelegten elektrischen Spannung aktiv beeinflusst werden. Der Benutzer kann beispielsweise von einen transparenten in einen nicht transparenten Zustand der Verglasung schalten, um den Einblick in einen Raum von außen zu verhindern.
Die aktive Verglasung enthält ein Funktionselement, welches eine aktive Schicht zwischen zwei Flächenelektroden enthält. Die optischen Eigenschaften der aktiven Schicht können durch eine an die Flächenelektroden angelegte Spannung verändert werden. Elektrochrome Funktionselemente werden im Gebäudebau insbesondere verwendet um große Glasflächen abzuschatten und ein Blenden der im Gebäudeinneren befindlichen Personen durch Sonneneinstrahlung zu vermeiden. Durch eine an dem Funktionselement angelegte Spannung lässt sich die Transmission von sichtbarem Licht durch das elektrochrome Funktionselement steuern. Die Spannungszufuhr erfolgt über sogenannte Sammelleiter (bus bars), die in der Regel auf den Flächenelektroden aufgebracht sind und über geeignete Verbindungskabel mit einer Spannungsquelle verbunden sind.
In EP 2 841 987 B1 ist ein Verfahren zur umlaufenden Versiegelung eines elektrochromen Elementes mit einem primären Dichtmittel offenbart. US 2009/0284821 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochromen Verglasung, bei dem das Risiko für Kurzschlüsse und Fehlerströme minimiert werden soll.
Bei einer bekannten Isolierverglasung umfasst eine in Fig. 1 dargestellte Isolierverglasung eine erste Scheibe 102 und eine zweite Scheibe 104. Die erste Scheibe 102 weist eine erste Oberfläche 102.1 und eine zweite Oberfläche 102.2 auf. Die zweite Scheibe 104 weist eine erste Oberfläche 104.2 und eine zweite Oberfläche 104.2 auf. Die erste Oberfläche 104.1 der zweiten Scheibe 104 und die zweite Oberfläche 102.2 der ersten Scheibe 102 sind einander zugewandt und zwischen diesen Oberflächen ist ein Abstandshalter 106 angeordnet. Der Bereich zwischen erster Scheibe 102 und zweiter Scheibe 104 ist außerhalb des Abstandshalters 106 mit einem Abdichtung 110 versehen. An der zweiten Oberfläche 102.2 der ersten Scheibe 102 ist weiterhin eine elektrochrome Vorrichtung 1 angeordnet, welche ein Substrat und ein elektrochromes Element 3 aufweist. Das Substrat 2 ist mit seiner ersten Oberfläche 2.1 über eine Verbundfolie 114 auf der zweiten Seite 102.2 der ersten Scheibe 102 auf laminiert. Auf der zweiten Seite 2.2 des Substrats 2 ist das mehrschichtige elektrochrome Element 3 angeordnet. Das elektrochrome Element 3 weist zwei als Sammelleiterschiene 14, 16 ausgestaltete Kontakte auf. Weiterhin ist im Bereich des Abstandshalters ein Verdunklungsband 116 auf der zweiten Seite der ersten Scheibe aufgebracht.
Zur Herstellung eines elektrochromen Funktionselement für eine Verglasung oder Isolierverglasung müssen verschiedene Schichten abgeschieden werden und Kontaktierungen bzw. Isolierungen an die Schichten angebracht werden. Das bekannte Verfahren wird anhand der Fig. 2 erläutert. Auf dem Substrat 2 wird eine erste elektrisch leitende Schicht 6, nachfolgend eine Isolierschicht 10 und eine aktive Schicht 4 abgeschieden. Die aktive Schicht 4 umfasst elektrochromes Material. Der so erzeigte Schichtstapel ist in Fig. 2a) dargestellt. Im nachfolgenden Schritt werden erste Ausnehmungen P1 insbesondere mittels eines Lasers geschnitten. Diese Ausnehmungen erstrecken sich über die erste elektrisch leitende Schicht 6, die erste Isolierschicht 10 und die aktive Schicht 4 und sind in Fig. 2b dargestellt. Mit dem Einbringen der Ausnehmungen P1 ist die Größe des aktiven Bereichs des elektrochromen Elements 3 festgelegt. Nachfolgend wird eine zweite Isolierschicht 12 und eine zweite elektrisch leitende Schicht 8 abgeschieden. Die zweite Isolierschicht 12 und die zweite elektrisch leitende Schicht 8 erstreckt sich auch in die Ausnehmungen P1 , wie in Fig. 2c dargestellt.
Fig. 2d zeigt, dass die Ränder mittels eines Laserschnitts auf die abschließende Form zugeschnitten werden.
Im folgenden Schritt werden zweite und vierte Ausnehmungen P2, P4 eingebracht, wobei die vierten Ausnehmung P4 durch alle Schichten, die zweiten Ausnehmung P2 bis einschließlich der ersten Isolierschicht die Schichten durchtrennt. Diese sind in Fig. 2e dargestellt.
Fig. 2f zeigt die aufgebrachten ersten und zweiten Sammelleiterschienen14 und 16. In Fig. 2g wird nachfolgend noch die zweite elektrisch leitende Schicht mittels der Ausnehmung P3 an einer vorgegebenen Stelle so entfernt, dass die erste Sammelleiterschiene die erste leitfähige Schicht kontaktiert und die zweite Sammelleiterschiene die zweite leitfähige Schicht kontaktiert.
Nachteilig an dem obigen Verfahren ist, dass bereits vor Beginn des Abscheideprozesses und Strukturierungsprozesses die Form und Größe der elektrochromen Vorrichtung festgelegt ist. Dadurch wird der Produktionsprozess für die elektrochrome Vorrichtung und auch für entsprechende Vorrichtungen unflexibel und die entsprechenden Produktionszeiten lang, was unter anderem auch die Produktionskosten erhöht.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche bezüglich der oben genannten Nachteile verbessert ist. Insbesondere soll der Produktionsprozess flexibler gestaltet werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird bezüglich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , bezüglich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7, und bezüglich der Isolierverglasung mit den Merkmalen des Anspruch 10 gelöst. Zweckdienliche Ausführungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer elektrochromen Vorrichtung umfasst die folgenden Schritte in der nachfolgenden Reihenfolge: a) Bereitstellen eines Substrats, b) Aufbringen einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht, c) Aufbringen zumindest einer aktiven Schicht, d) Einbringen erster nicht mit einander verbundener Ausnehmungen in einem vorgegebenen ersten Muster, e) Aufbringen einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht und f) Verbinden vorgegebener Anteils der ersten Ausnehmungen mittels eines Laserschnittes durch alle vorher aufgebrachten Schichten.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass eine abschließende Form und Größe der elektrochromen Vorrichtung noch nicht zu Beginn feststehen muss. Die formgebende Strukturierung erfolgt nunmehr erst im Schritt f. Substrat und die elektrisch leitfähigen Schichten sind zumindest teilweise transparent, insbesondere vollständig transparent.
Das erste Muster ist ein Muster, welches sich gleichmäßig über die ganze, oder im Wesentlichen die ganze Fläche des Substrats erstreckt, wobei optional beispielsweise ein Randbereich des Substrats ausgenommen ist. Im Wesentlichen die ganze Fläche bedeutet dabei, dass ein überwiegender Teil der Fläche, insbesondere mindestens 90 % der Fläche das erste Muster aufweisen.
In Ausgestaltung umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt b1) nach dem Schritt b) und/oder den Schritt d1) nach dem Schritt d), wobei der Schritt b1) Aufbringen einer ersten Isolierschicht umfasst und der Schritt d1) Aufbringen einer zweiten Isolierschicht umfasst. Die erste Isolierschicht ist zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht und der aktiven Schicht angeordnet und die zweite Isolierschicht ist zwischen der aktiven Schicht und der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet.
Die ersten Ausnehmungen sind zweckmäßigerweise als Rasterpunkte oder gestrichelte Linien angeordnet. Dabei können die einzelnen Punkte bzw. Linien eine Ausnehmungsbreite von 5 pm bis 30 pm aufweisen. Eine Rasterbreite bzw. der Abstand zwischen den Linien kann im Bereich von 1 mm bis 10 cm, insbesondere 5 mm bis 5 cm, liegen. Bei gestrichelten Linien, können die einzelnen Linienabschnitte z.B. in einem Bereich von 100 pm bis 1 mm liegen. In Ausgestaltung umfasst das Verfahren weiterhin Aufbringen von elektrischen Kontakten, insbesondere in Form eines ersten und/oder zweiten Sammelschienenleiters.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht können in Ausgestaltung unmittelbar an die aktive Schicht grenzen.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht enthält zweckmäßigerweise ein transparentes leitfähiges Oxid, bevorzugt Indium- Zinnoxid (ITO), Fluor-dotiertes Zinnoxid (SnO2:F), Antimon-dotiertes Zinnoxid, Bordotiertes Zinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid oder Gallium-dotiertes Zinkoxid oder besteht daraus.
Als elektrochromes Material kann z.B. Wolframoxid oder Vanadiumoxid genutzt werden.
Das Substrat enthält bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas oder klare Kunststoffe, besonders bevorzugt starre klare Kunststoffe, beispielsweise Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat. Die Substrate können klar und transparent sein oder auch getönt oder gefärbt.
Die elektrochrome Vorrichtung für eine Verglasung, insbesondere Isolierverglasung, umfasst ein Substrat und ein elektrochromes Element.
Das elektrochrome Element umfasst eine erste leitfähige Schicht und eine zweite leitfähige Schicht und eine zwischen erster leitfähiger Schicht und zweiter leitfähiger Schicht angeordnete aktive Schicht.
Die erste leitfähige Schicht und die aktive Schicht umfassen in einem ersten Muster angeordnete erste Ausnehmungen, welche in einem zweiten Muster mittels nachträglich eingefügter vierter Ausnehmungen durch erste leitfähige Schicht, aktive Schicht und zweite leitfähige Schicht miteinander verbunden sind.
Das erste Muster aus ersten Ausnehmungen (P1) erstreckt sich gleichmäßig über die ganze oder im Wesentlichen die ganze Fläche des Substrats. Im Wesentlichen die ganze Fläche bedeutet dabei, dass ein überwiegender Teil der Fläche, insbesondere mindestens 90 % der Fläche das erste Muster aufweisen. Optional kann beispielsweise ein umlaufender Randbereich des Substrats ausgelassen werden. Das zweite Muster ist kein regelmäßiges Muster, sondern entspricht insbesondere der abschließenden Form der elektrochromen Vorrichtung.
In Ausgestaltung kann die erste leitfähige Schicht auf einer zweiten Oberfläche des Substrats angeordnet sein.
Die Ausnehmungen sind zweckmäßigerweise als Rasterpunkte oder als gestrichelte Linie angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Isolierverglasung ist mit einer erfindungsgemäßen elektrochromen Vorrichtung versehen. Die Isolierverglasung weist mindestens eine erste Scheibe, eine zweite Scheibe, einen Abstandhalter und einen ersten Verglasungsinnenraum zwischen erster Scheibe und zweiter Scheibe auf. Das elektrochrome Element ist zwischen einer zweiten Seite der ersten Scheibe und einer ersten Seite der zweiten Scheibe angeordnet. Durch die Anordnung in der Isolierverglasung wird die elektrochrome Vorrichtung vor Umwelteinflüssen geschützt.
Die erste Scheibe kann das Substrat der elektrochromen Vorrichtung bilden oder die erste Scheibe kann mit der zweiten Seite mit dem Substrat mittels einer Verbundfolie verbunden sein. In der zweiten Alternative bilden Substrat und erste Scheibe ein laminiertes Verbundglas.
In weiteren Alternative kann die elektrochrome Vorrichtung auch mit der zweiten Scheibe verbunden sein.
In Ausgestaltung ist die erste Scheibe eine zur Gebäudeumgebung gerichtete Außenscheibe der Isolierverglasung und die zweite Scheibe eine Innenscheibe der Isolierverglasung darstellt.
In weiterer Ausgestaltung umfasst die zweite Scheibe und/oder eine im Verglasungsinnenraum angeordnete dritte Scheibe mindestens eine infrarotreflektierende Beschichtung. Die Isolierverglasung kann auch weitere Beschichtungen und/oder Funktionselemente aufweisen.
Zweckmäßigerweise enthält die erste Scheibe und/oder die zweite Scheibe Glas, bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas oder Polymere, bevorzugt Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat oder besteht daraus. Eine zweckmäßige Verwendung der Isolierverglasung ist die als Gebäudeaußenverglasung oder Fassadenverglasung, wobei die erste Scheibe im Einbauzustand zur Gebäudeumgebung weist.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in einer Prinzipskizze:
Fig. 1 Isolierverglasung,
Fig. 2 Verfahren nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 Aufsicht auf eine elektrochrome Vorrichtung;
Fig. 4 Verfahren zum Herstellen einer elektrochromen Vorrichtung;
Fig. 5a, b Aufsicht auf die erste leitfähige Schicht der elektrochromen Vorrichtung nach Schritt d und auf die zweite leitfähige Schicht der elektrochromen Vorrichtung nach Schritt e
Fig. 6a, b Aufsicht auf die erste leitfähige Schicht der elektrochromen Vorrichtung nach Schritt f und auf die zweite leitfähige Schicht der elektrochromen Vorrichtung nach Schritt f und
Fig. 7a-d Querschnitte nach den Schritten c), d), e) und f).
Fig. 1 zeigt die oben beschriebene Isolierverglasung. Diese kann alternativ zu einer konventionell hergestellten elektrochromen Vorrichtung wie anhand von Fig. 2 beschrieben auch eine erfindungsgemäße elektrochrome Vorrichtung aufweisen die anhand der folgenden Figuren beschreiben wird.
Fig. 3 zeigt eine Rohsubstratplatte, d.h. nicht zugeschnitten, mit den darauf abgeschiedenen Schichten und den eingebrachten ersten, zweiten, dritten und vierten Ausnehmungen.
Fig. 4 zeigt den Ablauf des Verfahrens zum Herstellen einer elektrochromen Vorrichtung. In einem ersten Schritt a) wird ein Substrat 2 bereitgestellt. Das Substrat 2 kann insbesondere eine Scheibe aus Glas oder Kunststoff sein. Das Substrat 2 ist transparent. Als zweiten Schritt umfasst das Verfahren den Schritt b), in dem eine erste elektrisch leitfähige Schicht 6 aufgebracht wird. Bei der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 6 kann es sich insbesondere um ITO handeln. Auf die elektrisch leitfähige Schicht 6 wird zumindest eine aktive Schicht 4 in Schritt c) aufgebracht. Die Schichtabfolge nach Schritt c) ist auch in Fig. 7a dargestellt. Bei der aktiven Schicht 4 handelt es sich um die elektrochrome Schicht. Schritt d) umfasst Einbringen erster nicht mit einander verbundener Ausnehmungen P1 in einem vorgegebenen ersten Muster. In Schritt d) wird eine Vielzahl von Ausnehmungen insbesondere gleicher Form und Größe in den Schichtstapel eingebracht. Die Vielzahl von Ausnehmungen wird zweckmäßigerweise zweidimensional gleichmäßig über die gesamte oder nahezu gesamte Fläche verteilt. Eine Verteilung solcher erster Ausnehmungen P1 ist zum Beispiel in Fig. 5a gezeigt. Ein elektrisch verbundener erster Bereich 7 ist durch die gleichmäßige Schraffur über die gesamte in Fig. 5a dargestellt. Ein Schnitt l-l ist in Fig. 7b gezeigt.
Auf diesen Strukturierungsschritt folgt der Schritt e) mit Aufbringen einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 8. Somit ist der gesamte Schichtstapel bereits fertig gestellt, bevor die abschließende Form der Vorrichtung festgelegt ist. Fig. 5b zeigt eine Aufsicht auf die zweite leitfähige Schicht 8. Ein elektrisch verbundener zweiter Bereich 9 ist durch die gleichmäßige Schraffur über die gesamte in Fig. 5b dargestellt. Eine Darstellung des Querschnitts ist in Fig. 7c dargestellt, der den gleichen Ausschnitt wie Fig. 7b zeigt.
In einem Schritt f) wird ein vorgegebener Anteil der ersten Ausnehmungen P1 mittels eines Laserschnittes durch alle vorher aufgebrachten Schichten, miteinander verbunden. Die entsprechenden zur Verbindung eingebrachten Schnitte sind in Fig. 6a für die erste leitfähige Schicht 6 und in Fig. 6b für die zweite leitfähige Schicht 8 dargestellt. Der erste Bereich 7 in der ersten leitfähigen Schicht 6 ist durch die ersten und vierten Ausnehmungen P1 , P4 nunmehr räumlich begrenzt. Der zweite Bereich 9 in der zweiten leitfähigen Schicht 8 ist vierten Ausnehmungen ist durch die nicht miteinander verbundenen Ausnehmungen P4 nicht begrenzt. Fig. 7d zeigt einen Querschnitt entlang II, d.h. entlang einer mittels vierter Ausnehmungen P4 verbundener erster Ausnehmungen P1 zeigt. Der so strukturierte Schichtstapel kann nun ggf. mit einer Isolierung und/oder Kontakten versehen werden. Je nach endgültiger Anwendung kann die elektrochrome Vorrichtung nun in den Herstellungsprozess für Isolierverglasung eingebracht werden. Bezugszeichenliste
1 elektrochrome Vorrichtung
2 Substrat
2.1 erste Oberfläche
2.2 zweite Oberfläche
3 elektrochromes Element
4 aktive Schicht
6 erste leitfähige Schicht
7 erster Bereich
8 zweite leitfähige Schicht
9 zweiter Bereich
10 erste Isolierschicht
12 zweite Isolierschicht
14 erste Sammelleiterschiene
16 zweite Sammelleiterschiene
100 Isolierverglasung
102 erste Scheibe
102.1 dritte Oberfläche
102.2 vierte Oberfläche
104 zweite Scheibe
104.1 fünfte Oberfläche
104.1 sechste Oberfläche 106 Abstandhalter
108 Verglasungsinnenraum
110 Abdichtung
112 Beschichtung 114 Verbundfolie
116 Verdunklungsband
P1 erste Ausnehmung
P2 zweite Ausnehmung P3 dritte Ausnehmung
P4 vierte Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer elektrochromen Vorrichtung (1) umfassend die folgenden Schritte in der nachfolgenden Reihenfolge: a) Bereitstellen eines Substrats (2) b) Aufbringen einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (6), c) Aufbringen zumindest einer aktiven Schicht (4), d) Einbringen erster nicht mit einander verbundener Ausnehmungen (P1) in einem vorgegebenen ersten Muster, e) Aufbringen einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (8), f) Verbinden vorgegebenen Anteils der ersten Ausnehmungen (P1) mittels eines Laserschnittes durch alle vorher aufgebrachten Schichten, wobei sich das erste Muster nicht mit einander verbundener Ausnehmungen (P1) gleichmäßig über die ganze oder im Wesentlichen die ganze Fläche des Substrats (2) erstreckt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend den Schritt b1) nach dem Schritt b) und/oder d1) nach dem Schritt d, wobei der Schritt b1) Aufbringen einer ersten Isolierschicht umfasst, wobei der Schritt d1) Aufbringen einer zweiten Isolierschicht umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Ausnehmungen (P1) als Rasterpunkte oder gestrichelte Linien angeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend Aufbringen von elektrischen Kontakten, insbesondere in Form eines ersten und/oder zweiten Sammelschienenleiters (14, 16).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht (6) und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht (8) unmittelbar an die aktive Schicht (4) grenzen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die die erste elektrisch leitfähige Schicht (6) und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht (8) ein transparentes leitfähiges Oxid, bevorzugt Indium-Zinnoxid (ITO), Fluordotiertes Zinnoxid (SnO2:F), Antimon-dotiertes Zinnoxid, Bordotiertes Zinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid oder Gallium-dotiertes Zinkoxid enthalten oder daraus bestehen. Elektrochrome Vorrichtung (1) für eine Verglasung, insbesondere Isolierverglasung (100), umfassend ein Substrat (2) und ein elektrochromes Element (3), wobei das elektrochrome Element (3) eine erste leitfähige Schicht (6) und eine zweite leitfähige Schicht (8) und eine zwischen erster leitfähiger Schicht (6) und zweiter leitfähiger Schicht (8) angeordnete aktive Schicht (4) umfasst, wobei die erste leitfähige Schicht (6) und die aktive Schicht (4) in einem ersten Muster angeordnete erste Ausnehmungen (P1) umfassen und das erste Muster erster Ausnehmungen (P1) sich gleichmäßig über die ganze oder im Wesentlichen die ganze Fläche des Substrats (2) erstreckt, wobei die ersten Ausnehmungen (P1) in einem zweiten Muster mittels nachträglich eingefügter vierter Ausnehmungen (P4) durch erste leitfähige Schicht (6), aktive Schicht (4) und zweite leitfähige Schicht (8) miteinander verbunden sind. Elektrochrome Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die erste leitfähige Schicht auf einer zweiten Oberfläche (2.1) des Substrats (2) angeordnet ist. Elektrochrome Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Ausnehmungen (P1) als Rasterpunkte oder als gestrichelte Linie angeordnet sind. Isolierverglasung (100) mit elektrochromer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Isolierverglasung mindestens eine erste Scheibe (102), eine zweite Scheibe (104), einen Abstandhalter (106) und einen ersten Verglasungsinnenraum (108) zwischen erster Scheibe (102) und zweiter Scheibe (104) aufweist, wobei das elektrochrome Element zwischen einer zweiten Seite (102.2) der ersten Scheibe (102) und einer ersten Seite (104.2) der zweiten Scheibe (104) angeordnet ist. 14
11. Isolierverglasung (100) nach Anspruch 10, wobei die erste Scheibe (102) das Substrat (2) der elektrochromen Vorrichtung (1) bildet oder erste Scheibe (102) mit der zweiten Seite mit dem Substrat (2) mittels einer Verbundfolie (114) verbunden ist.
12. Isolierverglasung nach Anspruch 10 oder 11 , wobei die erste Scheibe (102) eine zur Gebäudeumgebung gerichtete Außenscheibe der Isolierverglasung (100) und die zweite Scheibe (104) eine Innenscheibe der Isolierverglasung (100) darstellt.
13. Isolierverglasung nach Anspruch 10 bis 12, wobei die zweite Scheibe (104) und/oder eine im Verglasungsinnenraum (108) angeordnete dritte Scheibe mindestens eine infrarotreflektierende Beschichtung (112) umfassen.
14. Isolierverglasung nach Anspruch 10 bis 13, wobei die erste Scheibe (102) und/oder zweite Scheibe (104) Glas, bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas oder Polymere, bevorzugt Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat enthalten oder daraus bestehen.
15. Verwendung einer Isolierverglasung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 als Gebäudeaußenverglasung oder Fassadenverglasung, wobei die erste Scheibe (102) im Einbauzustand zur Gebäudeumgebung weist.
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