JP2002540459A - 可変の光学および/またはエネルギー特性を有する電気的に制御可能なシステム型の電気化学的デバイス - Google Patents
可変の光学および/またはエネルギー特性を有する電気的に制御可能なシステム型の電気化学的デバイスInfo
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Abstract
Description
性層を有する機能性層を多数備えた少なくとも1つのキャリヤ基体を含む型の電
気化学的デバイスに関する。さらに詳しくは、本発明は、ガラス(glazing)も
しくは鏡の用途において可変の光学および/またはエネルギー特性を有する電気
的に制御可能なシステムに関する。
ガラスに対する増大する需要である。 このように、熱的見地からは、透過/吸収が少なくとも太陽光スペクトル領域
内で変えられ得るガラスは、それが建築物の外部ガラスとして、または自動車、
列車、飛行機等を含む型の輸送手段の窓として取り付けられるとき、部屋もしく
は乗客領域/コンパートメントに太陽熱が入りこむのを調節できるようにする。
したがって、強い太陽光で過度に加熱されるのを回避しうる。
部ガラスとして取り付けられるとき、強い太陽光を遮断することを可能にする。
さらに該ガラスは、外部ガラスとして作用されても、たとえ部屋(建築物内のオ
フィス)の内部間仕切りを装備するために、または列車もしくは飛行機のコンパ
ートメントを間仕切りにするために内部ガラスとして使用されても、特に有利な
シャッター効果をも有し得る。
クミラーを作製するのに使用され得、該ミラーは運転者がまぶしくなるのを防止
するために必要に応じて暗くできる。それらは、さらに道路標識パネル、もしく
はいかなる表示パネルにも使用され得、たとえばさらに大きな注意をひくために
、断続的にのみパターンもしくはメッセージを明らかにする。
ンやコンピュータハードウェアに備えられる表示スクリーンに関する。この理由
は、この型のガラスは、特に周辺の明るさを考慮して画像のコントラストを向上
させることができることである。 この型のガラスが喚起しうる興味は、すでに研究がなされている多くのシステ
ムの理由である。
びエレクトロクロミック・システムである。 ビオロゲンシステムは、それに組み入れられたガラスの透過もしくは吸収を、
本質的に可視領域で変更させることができる。それらは、ジメチルフェロセンも
しくはフェナジンのような、いわゆるアノード活性材料とともに、ビオロゲン分
子のようないわゆるカソード活性物質を含む、ポリマー、ゲル、もしくは溶液に
基づくただ1つの「活性層」("active layer")を有するのが通常である。これ
らのいくつかの例は、EP612 826およびUS5 239 406に記載されている。
的で同時の挿入が可能なエレクトロクロミック材料の層を含み、その挿入および
放射状態に対応する酸化状態は明確な色彩を有し,その状態の1つは残りよりも高
い光透過を有し,挿入もしくは放射反応は適切な電気供給により調節される。通
常酸化タングステンにもとづくエレクトロクロミック材料は、したがって電子源
、たとえば透明な導電層ならびにイオン源(カチオンもしくはアニオン)、たと
えばイオン伝導電解質と接触して置かれなければならない。
ロミック材料層に可逆的にカチオンを挿入することが可能な対極を、巨視的に電
解質が単一のイオン媒体に見えるようにエレクトロクロミック材料層について釣
り合って、組み合わせなければならないことが知られている。 エレクトロクロミック層が発色状態にあるとき、その対極は色が中間色である
か、少なくとも透明か、もしくはほとんど色がない層からなることが必要である
。酸化タングステンはカソードエレクトロクロミック材料、すなわちその発色状
態が還元された状態に対応する材料であるので、対極に用いられる材料は酸化ニ
ッケルもしくは酸化イリジウムにもとづくエレクトロクロミック材料であるのが
通常である。酸化状態で光学的に中立である材料、たとえば酸化セリウム、また
は導電性ポリマー(ポリアニリン等)もしくは紺青のような有機材料が用いられ
ることが提案されている。
5 207、および628 849号に見出される。 現在、これらのシステムは、使用する電解質の型により、2つのカテゴリーに
整理される: ・ 電解質はポリマーもしくはゲルの形態であり、たとえば、EP253 713および6
70 346に記述されるようなプロトン伝導を示すポリマー、またはEP、382 623、5
18 754、もしくは532 408に記述されるようなリチウムイオン伝導を示すポリマ
ー、 ・ 電解質が、イオン伝導性であるが電気的に絶縁性である無機層; これらの
システムは「全固体」("all-solid")エレクトロクロミックシステムといわれる
。エレクトロクロミックシステムの文献に記載された「全固体」の記述について
は、ヨーロッパ特許出願EP867 752および831 360がある。
のエレクトロクロミックシステムに言及すると、2つの導電層はカソード発色ポ
リマー、電気絶縁性であるがイオン伝導性のポリマー(特に好適にはH+もしくは
Li+伝導性)および最後にアノード発色ポりマー(ポリアリニンもしくはポリピ
ロールのような)からなる積層のいずれの側にも配置される。
で「活性」("active")なシステムもある。たとえば、それは導電電極/エレク
トロクロミック特性を有する無機層もしくはポリマー/ビオロゲン特性を有する
層(液体、ゲル、ポリマー)/導電電極の配列を有する。 可逆的挿入材料を含むこれらのシステムは、ビオロゲンシステムよりも広い波
長領域で吸収を変更させるという意味で特に興味深い:それらは可視領域ばかり
でなく、特に赤外線領域でも可変的に吸収することができ、このことは光学的お
よび/または熱的にそれらを有用にする。
する事項は、それらの透過/吸収状態は電位差をそれらの端末(電気化学的に活
性な層がその間に存在する2つの導電性層により形成されるが一般的である。)
に印加することにおり調節されることである。これらのシステムが「活性」ガラ
スの一部であるとき、導電層は好適には透明である(もしくは、少なくとも1つ
は透明であり,残りは鏡の用途で、可視領域で反射するのに選ばれる。)。した
がって、これらの導電層の性質を選ぶときに必要な材料は、薄層の場で通常見ら
れる厚さの範囲で十分に導電性であり、かつ十分に透明でなければならない。そ
の選択は、フッ素でドープされた酸化スズ(SnO2:F)もしくはスズでドープされ
た酸化インジウム(ITO)のようなドープされた金属酸化物材料に集中し、それら
は熱間で(特に、ガラス上での熱分解、たとえばCVD法)もしくは冷間で(カソ
ードスパッタのような真空法)、種々の基体上に配置されうる。
とえ活性システムの機能を果たしても十分に満足できるものではないことがわか
った。 それらは導電性が不十分であり,透過/吸収状態(以下,これを簡略化して「発
色」("coloration")状態という。特性の変更も可視領域の外側で作用したとし
ても。)を変えるために適切な電気的供給端末へ適用すると、活性システムの応
答時間が増大する。
層は、端の現象(すなわち表面内でのシステム状態の変化における不均一性)の
創出に寄与する。そして、本発明の意味での「発色」は変化する。その変化は、
システムの周辺に配置された導電層に供給する電流リード線の近くの帯域におい
ては即時であり,そして活性システム表面の中心に向って次第に伝わる。ここで
ある用途、特に建築的もしくは自動車のためのガラスにおいて、最終利用者は、
なお最速の応答時間を望み、加えて活性ガラスの全表面にわたって、漸進的で均
一的な発色変化を好む。
を含む「活性ガラス」、の導電層の性能を向上させることであり、その改良はそ
の光学的特性と関連して、特にその導電性に向けられる。 本発明の第1の目的は、金属酸化物にもとづく少なくとも1つの導電層Aおよ
び少なくとも1つの電気化学的活性層Fを有する積み重ね機能性層(a stack o
f functional layers)を備えた少なくとも1つのキャリヤ基体を含み、可変
の光学および/またはエネルギー特性を有する電気的に制御可能なシステム型の
電気化学的デバイスである。本発明は、該層Aが、層A、少なくとも1つの比較的
高導電性の材料Bおよび/または導電性のワイアもしくは細長片の少なくとも1
つのネットワークCと結合する多要素電極Eの部分であることにある。
層Aよりも低い表面抵抗「表面R」("surface R")を層の形状で有する材料Bを説
明する。さらに、本発明の目的のために「結合」("combination")は、関係す
る要素が直接接触もしくは導電要素/層により、互いに電気的に連結されている
ことを示す。
を増加させることは、限られた溶液であることである。:第1に、コストおよび
問題の層を作成する時間の見地から、そして第2に光学的な外観から:この型の
層は、ある厚さを超えると可視領域で吸収をはじめる。ここで、特に活性ガラス
については、その用途で要求される通り,「未発色」("uncoloured")状態で最
大光透過を確保するのが望ましいのが通常である。したがって、本発明による解
決は、代替的もしくは累積的な、2つの変形を開発することにより導電性および
透明性を調和させることにある。
の変形によれば、少なくとも1つの層が層Aと結合された形状で、電気的に接触
されうる。 したがって、該層の特徴および厚みは、それと結合する多要素電極が、全体的
に要求される水準の透明性および表面抵抗を有するように最適化されうる。
とにある。ドープされた酸化物、たとえばSnO2:Fにもとづく層Aを使用すること
もでき、適切な有機金属前駆体を用い、これらの前駆体、繊維もしくは金属粒子
を含む液相に添加され、またはそれらにその液相を同時に基体表面で噴霧する、
液体熱分解による公知の方法で、それらは堆積される(たとえば繊維は径が10μ
mオーダーで、長さ約1mmである。)。
たり「浸透」("percolating")する。この状態で、層Aのドープされた金属酸化
物も、金属繊維Bを固定する機能を果たす。 第3の変形は、型Aの層を、特に型Aの材料よりも本質的に高い導電性の金属に
もとづく導電性要素のネットワークに結合させることにある。実際に下記のとお
り、このネットワークは、近くの位置で目に見える線状要素で構成されうるが、
建築物や乗り物用のガラスに関する多くの用途で両立しうるほどに十分に目立た
ない。したがって、これらの要素は、その可視度ができるだけ低くなるように大
きさを決められ、配置されるのが有利である。通常、少なくともシステムが発色
状態であるときに、ネットワークがほとんど識別するのが不可能となるようにす
ることによりうまくいく。
であることが注目される。 これらの変形に共通の点は,付加的導電要素、すなわち材料Bもしくはネットワ
ークCが、このように形成された電極全体が導電性の閾値を克服させるので、電
圧がシステムに印加されると、電極全体がほとんど同時に同一の電位差を経験し
、これは,スイッチング時間を著しく減少させ、上述の「発色前線」("colorati
on front")効果を減少もしくは消去さえする。そしてこの非常に興味深い技術
的効果は、もし以下のようであれば、システムの光学的品質を傷つけることによ
っては得られない。: ・ この付加的要素自体が可視領域で吸収がほとんどないか、全くないので、そ
れは透明であり、ガラスの外観もしくは透過/吸収の範囲を、変動が電気供給の
作用を用いてなされうる範囲内で目立っては変えない(型Bの層)ならば。 ・ あるいは、この付加要素は、活性システムの美感全体に逆効果を及ぼさない
ように十分目立たなければ,(型Cのネットワーク)。
有利である。これは特にドープされた酸化スズ、特にフッ素を含む型のハロゲン
で(SnO2:F)、もしくはアンチモンで(SnO2:Sb)ドープされた酸化スズ、また
はたとえばアルミニウムで(ZnO:Al)、もしくはスズで(ZnO:Sn)、もしくはフ
ッ素で(ZnO:F)、もしくはインジウムで(ZnO:In)、ドープされた酸化亜鉛で
あってもよい。
たは銀Ag、金Au、銅CuもしくはアルミニウムAlを含む型の貴金属からなる合金に
もとづくのが好ましい。選択された層は、銀ともう1つの金属、たとえばニッケ
ルもしくはチタンとの合金にもとづくのが好適である。この理由は、特に「全固
体」システムにおいてそれがエレクトロクロミック材料の層と電気的に接触され
るとき、それが層の酸化をもっと受けにくくすることである。金は、純銀よりも
もっと酸化されにくいが,透過において、比較的中立でないので、光学的見地か
ら比較的十分とはいえない。型Aの層と型Bの層の結合は特に興味深い:すでにみ
たように、それにより小さい厚さであり、したがって過度の光学的逆効果をもた
らさない層Bを有する層Aの伝導性を十分に向上させることができる。これはまた
、電極における層B、特に銀層、を組み入れる新規な方法であり,その銀層は、そ
の使用にはこれまで特に酸化体による攻撃からこれを保護する問題を有していた
。このように型Aの層は、特に酸化/劣化から型Bの層を「保護」("protect")
するために使用されることができ、該層Aは保護と導電体の2重の機能を有し,型
Aの層の厚みがこれらの異なる層の間の干渉相互作用により、全体の光学的外観
を最適化するために型Bの層の機能に調整されるときには,実に付加された光学的
機能を有する3重の機能となる。このように,たとえば、層Bにより誘発される光
反射を減少させることが可能である。
領域で本質的に透明であるように選択される。 第2の変形によると、該層に組み入れられる繊維もしくは粒子を含む型の小さ
い要素は、層Bについて言及された金属:Ag、Au、Cu、Al;または鋼、Cr、Ni合
金等にもとづくものであってもよい。
導電性細長片を含み、該細長片は特に本質的に平行であり、銀型金属および低融
点フリットの有機バインダーによるペースト様懸濁液を用いて得られる。スクリ
ーン印刷は、ガラス型のキャリヤ基体上に行なわれ、ついで本発明による電極を
形成するために少なくとも1つの導電層Aで被覆されうる。もう1つの変形は、
反対の操作を行なうことにあり,すなわちキャリヤ基体を被覆する導電層A上にネ
ットワークCを置くことである。ガラス上へのスクリーン印刷による堆積方法は
、他の用途についての導電性ネットワークの配置、特に乗り物のガラスのための
、ヒーターネットワークを抵抗加熱により曇りもしくは霜を除去するために形成
することについて、本質的に知られている。この方法のさらなる詳細については
、たとえば、フランス特許1464 585およびヨーロッパ特許785 700に記載されて
いる。ここでは望ましい機能は異なるので、専門家は、導電性および美感の間に
最良の調和を与える、非常に適切である細長片幅および間隔を決定する必要があ
る(たとえば細長片の幅0.1〜0.5mm、間隔1〜5mm)。 2番目の態様によれば、ネットワークCは、好ましくは熱可塑性ポリマーにもと
づくシート表面上に置かれた、本質的に金属の多数の導電性ワイアを含む。第1
の様態に関して、フィルム、たとえばポリビニルブチラールフィルム上に導電性
ワイアを配置するために公知の方法があり、それは積層されたガラスを形成する
ためにガラスと積層されることにより結合され、該ネットワークは抵抗加熱の手
段により曇りもしくは霜を除去する機能を有する。したがって、これらの方法を
、任意にはワイアの配置、間隔および寸法の調節とともに、ネットワークを設計
するのに適用することが可能であり,該ネットワークは、熱可塑性フィルムと結
合されて、型Aの層上にプレスされ、活性システムの積み重ね機能層の残りの層
の上に、特に積層法により配置される。これらのワイアの配置する方法について
のさらなる詳細は、特にヨーロッパ特許785 700、533 025、506 521および496 6
69に記載されている。ワイアは曲線もしくは直線の形状で配置されうる。概略、
その方法は加熱された圧力ロールを用いてワイアを熱可塑性フィルムの表面上に
プレスすることにあり、該ワイアはワイア案内装置の助力で供給リールから圧力
ロールに供給される。
これは特に2次元であり、織ったり、編んだりすることにより得られる織物、ネ
ットもしくは不織布の形状であり、可視度を減少させないように十分に細かく、
および/または十分に高いメッシュ寸法を有する。さらに、特にシステムの積層
に役立つ熱可塑性ポリマーにもとづくシートおよび型Aの層の間に、この型の材
料を導入しうる。
いて得られる。メッシュ寸法、編物の間隔および織りの種類は適切に変更されう
る。このように、編み構造で径15〜25μmおよびメッシュ間隔1〜3mm、を有する
ワイアが好適である。 さらに、「ネットワーク」("network")も、光透過の激しい低下を与え、も
しくは不透明でさえあるために十分な厚さの金属層からなり、そして不連続にな
るように処理を受ける。これは、カソードスパッタにより堆積された金属層をエ
ッチング処理するものであり,そこではエッチングは、「ワイア」("wire")(
たとえば幅0.3mmおよび分離1.5mm)もしくは2次元格子を残すためにレーザに より実施されうる。層における金属はステンレス鋼、銅、銀メッキ銅(silvered
copper)、アルミニウム、もしくは金である。
与えることも可能である。金属層は、積み重ねた活性システムと積層挿入(lami
nation intercalation)の間に挿入された穴あき金属シートで置き換えられう
る(層よりも厚い、たとえば10〜100μmの厚みを有するシート)。 もし基体が、ガラスのように十分に剛性であれば、そのガラスの表面に浅い線
をエッチングすることにより上述のスクリーン印刷法を適用することも可能であ
り、スクリーン印刷ペーストを充てんされる平行線は、特に目立たず、しかも同
時に導電性であるスクリーン印刷されたネットワークを与える。
bedded)ために自立している(self− supporting)という場合でさえ、準備は
、格子もしくは織物型の2次元ネットワークのためになされるのが有利である。
それは、上述の導電ワイアのように予め埋め込まれていてもよい。さらに、積層
の過程の間にフィルムに埋め込まれてもよい。
金属酸化物型の導電層を予め備えていてもよい基体上に、たとえばタングステン
ワイアのように、配置され得、そして封着機能をも有し得る適切な両面接着剤に
よってガラスの周囲に保持されうる。 本発明による第1変形の1つの好適な態様において、多要素電極Eは、電気的に
接触している少なくとも1つのA層および少なくとも1つのB層からなり、これら
の層の少なくとも1つは誘電材料からなる少なくとも1つのD層と任意に接触し
ており、そしてすべてのA、BおよびD層は好適には干渉相互作用を有する積み重
ね層を形成している。ここでみられる積み重ねは、建築物もしくは乗り物におけ
るガラスのための低放射/太陽保護積み重ねとして用いられているものに実際上
かなり類似しており、次の概略の積み重ねが代表的である: 誘電体被覆(1)/銀/誘電体被覆(2)は、Ag/誘電体界面に保護金属の細
かい層を任意に有していてもよい。その誘電体被覆は、金属酸化物(SnO2、ZnO
、TiO2、SiO2、Ta2O5、Nb2O5等)もしくは窒化もしくはオキシ窒化ケイ素または
それらの混合物にもとづく層もしくは重ねられた層であってもよい。たとえば、
積み重ねについては、ヨーロッパ特許611 213、678 484および718 200に記載さ
れており,Saint-Gobain Vitrage社による「Planitherm」シリーズとして市販さ
れているガラスにも備えられている。ここでの用途は異なり,したがって上述の
誘電体被覆(1)および(2)の1つもしくは両方を、1つ以上のドープされた
酸化物導電層(型A)で置換することにより、これらの積み重ねに適用させるこ
とが必要である。重ねられた導電層およびシステムにおける残りの活性層間の電
気絶縁層の干渉は避けられなければならない。逆に機能性層の残りから反対側で
たとえばキャリア基体に面する側で、(層A/層B)型、もしくは(層A/層B/層
A)型の導電性積み重ねに誘電絶縁層を付加しないことの理由はない。得られる
積み重ねは次の型でありうる: 基体/誘電体D/層B(Ag型)/層A(ITO型)/活性システムにおける残りの機能
性積み重ね 層Dは、光学的機能および/または他層Bをキャリヤ基体に固定する機能を果た
し、および/または基体に由来する種の移行に対するバリヤとしての機能を果た
す(たとえばガラスに由来するアルカリ)。上述のように、誘電材料は、金属も
しくはケイ素の酸化物、オキシ炭化物もしくはオキシ窒化物の形態、または窒化
ケイ素にもとづくものであってもよい。
Oであり、Ag/ITO界面において、部分的に酸化された金属薄層が任意に挿入され
ており、2番目のITO層は、全体の導電性に関与する間に銀層を保護する。 本発明による多要素電極は、この分野で公知の方法で、特に金属ブレード(br
aids)もしくはシム(shims)の形状で、電流リード線を備えてなる。
であり、それは、少なくとも1つのキャリヤ基体および積み重ね機能性層を有し
てなり、該層は、少なくとも、連続して、第1の導電層、それぞれアノード発色
もしくはカソード発色のエレクトロクロミック材料型の、たとえばH+、Li+もし
くはOH+のようなイオンの可逆的挿入をしやすい電気化学的活性層、電解質層、
それぞれアノード発色もしくはカソード発色のエレクトロクロミック材料型の、
たとえばH+、Li+もしくはOH+のようなイオンの可逆的挿入をしやすい第2の電気
化学的活性層、ならびに第2の導電層を含み、2つの導電層の少なくとも1つは
金属酸化物にもとづく層Aの形態であり、多要素電極Eの一部である。それは、さ
らにビオロゲンシステムに適応しうるものであり,それは少なくとも1つのキャ
リヤ基体および積み重ね機能性層を有してなり、該層は、少なくとも連続して第
1の導電層、液体媒体中でゲルもしくは懸濁液であるポリマーの形態で、ビオロ
ゲンの特性を有する薄膜、ならびに第2の導電層を含み、2つの導電層の少なく
とも1つは金属酸化物にもとづく層Aの形態であり、多要素電極Eの一部である。
ムに関する。 本発明によれば、積み重ね機能性層が2つの基体の間に配置され、該基体はそ
れぞれ、ガラス型、またはポリカーボネ−ト、もしくはPMMA(メチルポリメタク
リレート)のような剛性ポリマー、のように剛性であっても、PET(ポリエチレ
ンテレフタレート)型の、半剛性もしくは可撓性であってもよく、これらのすべ
ては好適には透明であるのが有利である。それらはさらに吸収剤であってもなく
てもよい。
バイスはキャリヤ基体として少なくとも1つのガラスの剛性組成基体および/ま
たは該ガラスの剛性組成基体の1つで積層することにより結合された少なくとも
1つの可撓性基体を用いてなるガラスである。 本発明のもう1つの主題は、特に外部ガラスもしくは内部仕切りガラスもしく
はドアガラスもしくは屋根ガラスである建築物のガラス工事、列車、飛行機、自
動車および船を含む型の輸送手段における内部の仕切りもしくは窓または屋根ガ
ラスを備え付けるガラス工事、コンピュータもしくはテレビジョンのスクリーン
、またはタッチスクリーンを含む型の表示スクリーンのガラス取り付け、または
メガネもしくはカメラのレンズまたは太陽電池の保護のために、上述のデバイス
またはガラスを使用することである。
貯蔵デバイスならびにそれらの電池自体を製造するための上述デバイスの使用で
ある。この理由は電池の用途に、穴のあいた金属シートもしくは金属格子からな
る電極を使用することにある本発明の変形を使用することは特に興味深いからで
ある。電池にかなり薄いプラスチック基体(PET型で約30μm)上に製造されるこ
とが多いので、もし導電層が曲げられると、電気的連続性を失う危険がある。比
較的厚い金属「格子」("grid")は、この連続性をもっと有効に確保させる。
的な態様についての以下の説明から明らかである。 図をわかりやすくするために、図は非常に模式的なものであり、示される種々
の要素の相対的な尺度を必ずしも反映するものではない。 実施例1 図1aおよび1bは、上述のヨーロッパ特許出願612 826に記載され、ポリマーに
基づき、そして4mm厚さの2枚の清浄シリカーソーダー石灰ガラス基体1および5
の間に配置された型の「活性」層3を用いるビオロゲンシステムの横断面を示す
(図1bは、図1aの右側面の図である)。
による公知の方法で堆積され,ついで銀ペーストおよびスクリーン印刷の周知の
方法を用いて、導電細長片のネットワーク6および7を備えられた導電性細長片
は、0.3mm幅を有し、互いに本質的に平行であり、約2mmの距離で互いに分離され
ている。周囲の封着はシステムが漏れないことを確保する。
物層を結合する2つの多要素電極がある。SnO2:F層はたとえばITOもしくはSnO2:
Sbの層で置換され得、約400nmの厚みを有する。電極の導電性を上昇させるスク
リーン印刷されたネットワークの付加は、本発明の利点、すなわち発色前線効果
の減少およびもっと短いスイッチング時間、を保持するのに、導電層をさらに小
さな厚みに配置させることに注目すべきである。もしSnO2:F(もしくはITO)層
の厚さがこのように減少すると,活性ガラスのコストを著しく減少させうる。電
流リード線は平行で2mmの等距離のスクリーン印刷された導電細長片に垂直にス
クリーン印刷で形成される。 実施例2 図2は、本発明によるエレクトロクロミックガラスの1つの態様を示す:これ
は、積層構造およいガラスペーン2枚を有するエレクトロクロミックガラスであ
り、たとえば自動車のサンルーフにおけるガラスに用いられるために適用される
形状である:2枚の透明ガラス21および22かが示され、続く機能性層の積み
重ねにより形成される「全固体」型のエレクトロクロミック機能性システム23
およびポリウレタンPU24を有する(PUシートはエチレン酢酸ビニルEVAもしく
はポリビニルブチラールPVBのシートで置換されうる): SnO2:Fの第1の400nm導電層25であり、CVDを用いてガラス22上に配置される、
(水和された)酸化イリジウムIrOxHy(水和された酸化ニッケルの層で置換され
てもよい)からなるアノードエレクトロクロミックの材料の第1の40nm層26
、 酸化タングステンの100nm層27、 水和された酸化タンタルの第2の100nm層28、 酸化タングステンHxWO3にもとづくカソードエレクトロクロミック材料の第2の3
70nm層29、 ITOの第2の50nm層30。
ワイアのネットワーク31を配置することにより機能化された、少なくとも1.24
mmの厚さのPUシート24により、ガラスペーンに積層される(上述のように、P
Uシートは、たとえば0.76mmのオーダーの厚みを有するEVAもしくはPVBシートで
あってもよい。) ネットワークは、上述の特許に記載された方法により公知の方法で配置される
。知られているように、電流リード線は、PUシート24と向いあわせの端に配置
された2つのシムであり、はんだごて(soldering iron)の助けで固着される。
それらは金属ワイアブレードであってもよい。これらの電流リード線(図示せず
)とその下にある導電層との間の電気的接触は、積層時の圧力で得られる。
しくは、たとえばITO)の単層、ならびにITO導電層を金属のワイアのネットワー
クに結合させている、本発明による第2電極を用いる。実施例におけるように、
この配置は、導電ネットワーク31の不存在で必要なものよりも薄いPUフィルムと
並んでITO層を使用させる。このネットワークは、たとえば線状の平行なワイア
により形成されるが、タングステンもしくは銅でつくられ、黒鉛で被覆されてい
てもよく、平均径25μm(たとえば10〜50μm)である。それぞれの線は
2mmの距離で隣の線から離れている。この寸法は適切なので、非常に近い位置に
見えるが、なお少しも目立たずに、発色状態でも見えないので、自動車の屋根ガ
ラスに関して適用される美的要請にも合う。
動を示す。このグラフ3は、スイッチングの間の光学的外観および電気的挙動を
示す。X軸は時間(秒)を示し、Y軸は光透過Tl(%)(左側)およびガラス端の
電流i(mA)(右側)を示す。曲線C1はガラスの端でのTlの変化を示す。2つ
の曲線は(ほとんど)重なって見え、これは発色前線の不在もしくは事実上の不
在を証明する。曲線C3は電流iがいかに変化するかを示す。 実施例3 図4は本発明による「全固体」型のエレクトロクロミックガラスのもう1つの
変形を示す。図2および実施例2のように、2つのガラスぺーン21および22
が見られ、PU(もしくはPVB:ポリビニルブチラール)のフィルム24、アノー
ドエレクトロクロミック材料の層26、カソードエレクトロクロミック材料の層
29の助力で積層により結合され、これらは層27および28により分離され、電
極を形成する。対照として、ガラスぺーン22上に配置された電極25が、SnO2 の34nm層25(a)よりなる積み重ね層により形成され、その上には銀の1
0nm層25(b)があり、そしてITOの50nm層がある。この3層構造は、公
知の方法で磁場により援助されてカソードスパッタにより得られる。ITO層が酸
素の存在下で反応法により堆積されるとき、ITO層25(c)の堆積の間に、そ
れを保護するために銀層25(b)が金属薄層25(d)を備えていてもよい。
の光反射は下にあるSnO2およびその上にあるITO層の助力で低下され、その厚み
を適宜選択することにより反射防止層として役立つ。電圧が残りのシステム機能
性層に印加されるのを確保するために銀上の層25(c)は導電性であることが
必要であるが、本質的に光学的性質を有し、かつ絶縁誘導体である、銀の下の層
25(a)には必要でないことが注目される。多要素電極における層25(a)
、25(b)および25(c)全体の導電性を再び同時に増加させるが、この層
(全体的もしくは部分的に)をITOもしくはSnO2:Fにより置換することを考
えることもたしかに可能である。
堆積され、ITO の第1の50nm層30(a)、銀の第2の10nm層30(
b)および最後にITOの第3の34nm層30(c)からなる。ここで、層30
(a)および層30(C)は導電性であるのが好適である。それらは、銀層25
(b)に関する層25(a)および25(c)のように、Ag層31(a)に関し
て同一の光学的機能を果たすけれども、結合要素(connecting elements)が付
加されうる導電層で積み重ねを終了させるのがもっと簡単だからであり、これら
は積層挿入(lamination intercalation)として役立つポリマーのシート上に
配置される金属シムである。
ぺーン21に隣接する)およびITOの第2の300nm層(PU24に隣接する)
で作用される。したがって、本発明は、ITOもしくはSnO2:Fのはるかにも
っと薄い層を作用させるものであることがわかる。本発明は、さらに高い電気的
性能で、しかしその公知の不利(反射性の外観、多少のもろさ等)なしに、Ag層
を使用させるものである。
Claims (21)
- 【請求項1】 金属酸化物にもとづく少なくとも1つの導電層Aおよび少な
くとも1つの電気化学的活性層Fを有する積み重ね機能性層を備えた少なくとも
1つのキャリヤ基体を含み、可変の光学および/またはエネルギー特性を有する
電気的に制御可能なシステム型の電気化学的デバイスであって、該層Aは、層A、
少なくとも1つの比較的高導電性の材料Bおよび/または導電性のワイアもしく
は細長片の少なくとも1つのネットワークCと結合する多要素電極Eの部分である
ことを特徴とする電気化学的デバイス。 - 【請求項2】 材料Bが、層Aに結合された少なくとも1つの層の形状であり
、そしてそれと電気的に接触していることを特徴とする請求項1記載のデバイス
。 - 【請求項3】 材料Bが、特に繊維もしくは粒子の形状で層Aに組み入れられ
ていることを特徴とする請求項1記載のデバイス。 - 【請求項4】 層Aが、次のドープされた酸化物:ドープされた酸化スズ(
特にフッ素もしくはアンチモンでドープされた)、ドープされた酸化亜鉛(特に
アルミニウム、スズもしくはフッ素でドープされた)、およびドープされた酸化
インジウム(特にスズでドープされた、ITO)、にもとづくことを特徴とする請
求項1記載のデバイス。 - 【請求項5】 材料Bが、本質的に金属であり、特に金属もしくはその合金
にもとづき、たとえばAg、Au、Cu、Al、またはAgともう1つの金属、特にニッケ
ルもしくはチタンとの合金にもとづくことを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載のデバイス。 - 【請求項6】 該多要素電極Eが可視領域で本質的に透明であることを特徴
とする請求項1〜5のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項7】 該ネットワークCが、多数の導電性細長片を含み、該細長片 は特に本質的に平行であり、銀型金属および低融点フリットの有機バインダーに よるペースト様懸濁液を用いて得られることを特徴とする請求項1〜6のいずれ かに記載のデバイス。
- 【請求項8】 ネットワークCが、ガラス型のキャリヤ基体上にスクリーン
印刷され、ついで電極Eを形成するために少なくとも1つの導電層Aで被覆される
か、またはキャリヤ基体を被覆する導電層A上に置かれることを特徴とする請求
項7記載のデバイス。 - 【請求項9】 ネットワークCが、熱可塑性ポリマーにもとづくシート表面
上に置かれた、本質的に金属のワイアの形状で多数の導電性ワイアを含むことを
特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項10】 ネットワークCが、織物、ネットもしくは金属不織布、特
に径が10〜100μmの金属ワイアを用いて得られるネットワークにもとづき
、好適には熱可塑性ポリマーにもとづくシート表面上に置かれたネットワークで
あることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項11】 ネットワークCが、金属層もしくは金属シートをエッチン
グもしくは穴あけして得られることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載
のデバイス。 - 【請求項12】 多要素電極Eが、電気的に接触している少なくとも1つのA
層および少なくとも1つのB層からなり、これらの層の少なくとも1つは誘電材
料からなる少なくとも1つのD層と任意に接触しており、そしてすべてのA、Bお
よびD層は好適には干渉相互作用を有する多数層を形成することを特徴とする請
求項1〜11のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項13】 層Dが、光学的機能および/または他層Bをキャリヤ基体に
固定する機能および/またはガラスに由来するアルカリ種の移行に対するバリヤ
としての機能を有し、特に、金属もしくはケイ素の酸化物、オキシ炭化物もしく
はオキシ窒化物、または窒化ケイ素の形態であることを特徴とする請求項12記
載のデバイス。 - 【請求項14】 多要素電極Eが、配列ITO/Ag/ITOもしくはAg/ITOから
なり、Ag/ITO界面において、部分的に酸化された金属薄層が任意に挿入される
ことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項15】 多要素電極Eが、特に金属ブレードもしくはシムの形状で
、電流リード線を備えてなることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載
のデバイス。 - 【請求項16】 エレクトロクロミック・システム、特に「全固体」("all
−solid")もしくは「全ポリマー」("all−polymer")のエレクトロクロミック
・システムであって、少なくとも1つのキャリヤ基体および積み重ね機能性層を
有してなり、該層は、少なくとも、連続して、第1の導電層、それぞれアノード
発色もしくはカソード発色のエレクトロクロミック材料型の、たとえばH+、Li+
もしくはOH+のようなイオンの可逆的挿入をしやすい電気化学的活性層、電解質
層、それぞれアノード発色もしくはカソード発色のエレクトロクロミック材料型
の、たとえばH+、Li+もしくはOH+のようなイオンの可逆的挿入をしやすい第2の
電気化学的活性層、ならびに第2の導電層を含み、2つの導電層の少なくとも1
つは金属酸化物にもとづく層Aの形態であり、多要素電極Eの一部である、ことを
特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項17】 少なくとも1つのキャリヤ基体および積み重ね機能性層を
有してなるビオロゲンシステムであって、該層は、少なくとも、連続して、第1
の導電層、液体媒体中でゲルもしくは懸濁液であるポリマーの形態で、ビオロゲ
ンの特性を有する薄膜、ならびに第2の導電層を含み、2つの導電層の少なくと
も1つは金属酸化物にもとづく層Aの形態であり、多要素電極Eの一部である、こ
とを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項18】 積み重ね機能性層が2つの基体の間に配置され、該基体は
それぞれ、ガラス型、もしくはポリカーボネ−ト、PMMAのような剛性ポリマー、
のように剛性であっても、PET型の、半剛性もしくは可撓性であってもよく、こ
れらのすべては好適には透明であり、吸収剤であってもなくてもよい、ことを特
徴とする請求項1〜17のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項19】 請求項1〜18のいずれかに記載のデバイスを組み込んだ
ガラスであって、該デバイスはキャリヤ基体として少なくとも1つのガラスの剛
性組成基体および/または該ガラスの剛性組成基体の1つで積層することにより
結合された少なくとも1つの可撓性基体を用いてなることを特徴とするガラス。 - 【請求項20】 特に、外部ガラスもしくは内部仕切りガラスもしくはドア
ガラスもしくは屋根ガラスである建築物のガラス工事、列車、飛行機、自動車お
よび船を含む型の輸送手段における内部の仕切りもしくは窓または屋根ガラスを
備え付けるガラス工事、コンピュータもしくはテレビジョンのスクリーン、また
はタッチスクリーンを含む型の表示スクリーンのガラス取り付け、またはメガネ
もしくはカメラのレンズまたは太陽電池の保護のために、請求項1〜18のいず
れかに記載のデバイスまたは請求項19記載のガラスの使用。 - 【請求項21】 電池もしくは燃料電池型の電気化学的エネルギー貯蔵デバ
イスを製造するための請求項1〜18のいずれかに記載のデバイスの使用。
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