JP2008545168A - エレクトロクロミック切替可能セル用の透明電極 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、本願と同時に出願された「多層下塗を有する視覚パネル」と題された米国特許出願第____号、および同様に本願と同時に出願された「複数のコネクタを有するエレクトロクロミック視覚パネル」と題された米国特許出願第____号に関連している。これらの出願は、その全体が本明細書中に参考として援用される。
(1.発明の分野)
本発明はエレクトロクロミック切替可能セル用の透明電極に関し、さらにとりわけ、電気伝導層または高電気抵抗層(例えば、誘電体層)のいずれかによって分離される一対の電気伝導層を有するコーティングの積層を有する透明電極に関する。
エレクトロクロミック切替可能透明物は、透明物または光沢を通して可視光の透過を変えることが望ましい場合にしばしば使用される。例えば、そして考察を限定せずに、切替可能透明物は、航空機の運転者および/または乗客に透明物の可視光透過率を増加または減少させる能力を提供するよう航空機のフロントガラスおよび/または横窓に使用される。
特許文献2は、光電池動力電気光学装置の電極に使用することができる材料を開示している。前記材料は、フッ素をドープした酸化スズ、スズをドープした酸化インジウム(本明細書中以下で「ITO」とも呼ばれる)、薄い金属層、ITO/金属/ITO(この組み合わせは、本明細書中以下で「IMI」とも呼ばれる)、および金属とITOとの追加層(例えば、IMIMI)を含む。特許文献4は、部分的に酸化された金属の薄層が銀−ITO接合部分において必要に応じて介入しているITO/銀/ITO、銀/ITO、および誘電体/銀/ITOの電極を開示している。
本発明は、第二電極集合体から間隔を空けられた第一電極集合体、および前記第一電極集合体と第二電極集合体との間の媒体を有する種類の物品に関する。前記媒体は電気刺激に応答して前記媒体を透過する可視光の百分率を変え、例えば、前記媒体は液体、固体、ゲル、およびその組み合わせの群より選択されるエレクトロクロミック切替可能媒体である。本発明の1つの限定されない実施形態において、前記物品は、400ナノメートル〜700ナノメートルの電磁規模の範囲の波長を通す少なくとも1つの電極集合体(例えば、第一電極集合体)を有するエレクトロクロミック切替可能透明物である。
本明細書中で使用される場合、「内側」、「外側」、「左」、「右」、「上」、「下」、「水平」、「垂直」などの空間または方向用語は、図面で示される場合の本発明に関する。しかし、本発明は様々な代替的方向性を想定することができ、従って、そのような用語は限定的なものとみなされないことが理解されるべきである。さらに、本明細書および特許請求の範囲において使用される寸法、物理的特性などを表現する全ての数字は、全ての例において「約」という用語によって修飾されていると理解されるべきである。従って、反対のことが示されない限り、下記の明細書および特許請求の範囲に記載される数値は、本発明によって得ることが求められる所望の特性によって変化し得る。最低限でも、かつ請求項の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数を踏まえて、かつ通常の丸め法を適用することによって、解釈されるべきである。さらに、本明細書中で開示される全ての範囲は、その中に含まれる任意の全ての部分的範囲を包含すると理解されるべきである。例えば、「1〜10」という規定の範囲は、最小値の1から最大値の10の間(およびそれを含む)の任意の全ての部分的範囲、1以上の最小値で始まって10以下の最大値で終わる全ての部分的範囲(例えば、1〜6.7、または3.2〜8.1、または5.5〜10)を含むと考えられるべきである。また、本明細書中で使用される場合、「〜の上方に堆積される」、「〜の上方に適用される」、「〜の上方に提供される」という用語は、必ずしも表面接触せずに堆積される、適用される、または提供されるという意味である。例えば、基板の「上方に堆積される」材料は、堆積された材料とシートまたは基板との間に位置する同じ組成または異なる組成の1つ以上のその他の材料の存在を除外しない。
Claims (45)
- 第一電極として定義される電極を有する第一電極集合体と、
第二電極として定義される電極を有する第二電極集合体であって、前記第一電極と第二電極とが互いに向き合う関係にある、第二電極集合体と、
前記第一電極と第二電極との間の媒体であって、電気刺激に反応して媒体を通って透過される可視光の百分率を変える媒体と、
を備え、
前記第一電極集合体は、前記媒体と向かい合う第一主要表面を有し、前記第一主要表面と前記媒体との間に前記第一電極を備え、前記第一電極は、
前記媒体と前記第一主要表面との間の第一導電性層と、
前記第一導電性層から間隔を空けられ、かつ第一導電性層と前記媒体との間にある第二導電性層と、
互いに間隔を空けられ、かつ前記第一導電性層と接触する第一電気接触部材および第二電気接触部材であって、前記第一電気接触部材および第二電気接触部材および前記導電性層は第一導電性経路を提供する、第一電気接触部材および第二電気接触部材と、
前記第二導電性層と接触する第三電気接触部材と、
前記第二電極と接触する第四電気接触部材と、
を備え、前記第三電気接触部材および第四電気接触部材、前記第二導電性層、前記媒体および前記第二電極電極は、第二導電性経路を提供する、物品。 - 前記媒体はエレクトロクロミック切替可能媒体であり、前記電極集合体のうちの少なくとも1つは400ナノメートル〜700ナノメートルの範囲の波長を通す、請求項1に記載の物品。
- 前記第一導電性層を通って移動する電流は、前記第一電極集合体の前記第一主要表面を加熱する、請求項1に記載の物品。
- 前記第一電気接触部材および第三電気接触部材は両方とも、直流電源の正端子または負端子に接続され、前記第二電気接触部および第四電気接触部は両方とも、前記電源の前記正端子または負端子にそれぞれ接続される、請求項1に記載の物品。
- 前記第一電気接触部材および第二電気接触部材は第一直流電源に接続され、前記第三電気接触部材および第四電気接触部材は第二直流電源に接続される、請求項1に記載の物品。
- 前記第二電極集合体は、前記媒体と向き合う第二主要表面として定義される主要表面を有し、前記第二主要表面と前記媒体との間に前記第二電極を備え、前記第二電極は、
前記媒体と前記第二主要表面との間の第三導電性層として定義される導電性層と、
前記第三導電性層から間隔を空けられ、かつ第三導電性層と前記媒体との間にある第四導電性層として定義される導電性層と、
前記第四導電性層と接触する第四電気接触部と、
互いに間隔を空けられ、かつ前記第三導電性層と接触する第五電気接触部材および第六電気接触部材と、
を備え、第五電気接触部および第六電気接触部および前記第三導電性層は第三導電性経路を提供する、請求項1に記載の物品。 - 前記媒体は導電性切替可能媒体であり、前記第一電気接触部材および第二電気接触部材は前記第一導電性層に接続される第一母線および第二母線を備え、前記第三電気接触部材は前記第二導電性層に接続される第三母線を備え、前記第四電気接触部材は前記第四導電性層に接続される第四母線を備え、前記第五電気接触部材および第六電気接触部材は第三導電性層に接続される第五母線および第六母線を備える、請求項6に記載の物品。
- 前記媒体はエレクトロクロミック切替可能媒体であり、前記第一電極集合体は400ナノメートル〜700ナノメートルの範囲の波長を通す、請求項1に記載の物品。
- 前記第一導電性層と第二導電性層との間にあって前記第一導電性層と第二導電性層とを接続する高電気抵抗接続層をさらに備え、前記第一導電性層に沿って移動する電流の50%未満が前記第二導電性層へと前記接続層を通過するように、前記接続層は、前記第一導電性層に沿って流れる電流に対して所定の抵抗性を有する、請求項8に記載の物品。
- 前記高電気抵抗性接続層は電気絶縁層である、請求項9に記載の物品。
- 前記第一電気接触部材および前記第三電気接触部材は、前記第一導電性層および第二導電性層に対する電流接続を同時に提供する母線である、請求項9に記載の物品。
- 前記第一電気接触部材は第一母線であり、前記第二電気接触部材は第二母線であり、前記第三電気接触部材は第三母線である、請求項9に記載の物品。
- 前記第一導電性層と第二導電性層との間にあって前記第一導電性層と第二導電性層とを接続する導電性接続層をさらに備え、前記第一導電性層に沿って移動する電流の少なくとも50%が前記第二導電性層へと前記接続層を通過するように、前記接続層は、前記第一導電性層に沿って流れる電流に対して所定の抵抗性を有する、請求項8に記載の物品。
- 前記第一電気接触部材および前記第三電気接触部材は、前記第一導電性層および第二導電性層に対する電流接続を同時に提供する母線である、請求項13に記載の物品。
- 前記第一電気接触部材は第一母線を備え、前記第二電気接触部材は第二母線を備え、前記第三電気接触部材は第三母線を備える、請求項13に記載の物品。
- 前記媒体はエレクトロクロミック切替可能媒体であり、前記第一電極集合体は400ナノメートル〜700ナノメートルの範囲の波長を通し、前記第一主要表面は透明基板の第一主要表面であり、前記第一導電性層は第一金属層を備え、前記第二導電性層は前記媒体と電気接触している第一導電性金属膜および第二導電性膜を備え、前記物品は、
前記第一金属層と前記基板の前記第一主要表面との間の基板接触層と、
前記第一導電性層の第一金属層と前記第二導電性層の前記第一金属膜との間にある、導電性接続層および高電気抵抗接続層より選択される接続層と、
をさらに備える、請求項1に記載の物品。 - 前記基板は、対向する第二主要表面をさらに備えるガラス板であり、かつガラス板の前記主要表面のうちの少なくとも1つの上に疎水性コーティング、親水性コーティング、日照調整コーティング、およびその組み合わせから選択されるコーティングをさらに備える、請求項16に記載の物品。
- 閉鎖枠が前記電極集合体の間で前記電極集合体に結合されて前記電極集合体間の密閉室を提供し、前記媒体はエレクトロクロミック切替可能媒体を備える、請求項16に記載の物品。
- 前記物品は、
(A)(a)自動車、トラック、乗用車、オートバイ、列車、およびその組み合わせの群より選択される陸上車、(b)航空機、(c)宇宙船、(d)水上乗物、(e)水面下乗物、および(f)その組み合わせの群より選択される種類の乗物の透明物と、
(B)(a)住宅、(b)商業建築物、(c)オーブン扉、(d)電子レンジ扉、(e)冷蔵庫扉、および(f)その組み合わせの群より選択される構造体用の窓と、
(C)鏡と、
(D)乗物のバックミラーと、
(E)乗物のサイドミラーと、
(F)その組み合わせと、
より選択される、請求項16に記載の物品。 - 前記基板接触層は支持層および金属接触層を備える、請求項16に記載の物品。
- 前記基板接触層の前記支持層はスズ酸亜鉛膜を備え、前記基板接触層の前記金属接触層は酸化亜鉛膜を備え、前記第一電気接触層の前記第一金属層は第一銀膜として定義される銀膜を備える、請求項20に記載の物品。
- 前記スズ酸亜鉛膜は前記基板の前記第一主要表面上にあり、前記酸化亜鉛膜は前記スズ酸亜鉛膜上にあり、前記第一銀膜は前記酸化亜鉛層上にある、請求項21に記載の物品。
- 前記接続層は、前記第一導電性層の前記第一銀膜を、前記第二導電性層の第一金属膜から電気的に絶縁する高電気抵抗接続層である、請求項22に記載の物品。
- 前記高電気抵抗接続層は、誘電体支持層および金属接触層を備える、請求項23に記載の物品。
- 前記高電気抵抗接続層の前記誘電体支持層は誘電体スズ酸亜鉛膜を備え、前記高電気抵抗接続層の前記金属接触層は酸化亜鉛層を備え、前記第二導電性層の前記金属膜は第二銀膜として定義される銀膜である、請求項24に記載の物品。
- 前記高電気抵抗接続層の前記誘電体スズ酸亜鉛膜は前記第一銀膜の上方にあり、前記高電気抵抗接続層の前記酸化亜鉛膜は前記高電気抵抗接続層の前記の前記誘電体スズ酸亜鉛膜上にあり、前記第二銀膜は前記高電気抵抗接続層の前記酸化亜鉛膜上にある、請求項25に記載の物品。
- 前記接続層は、前記第一導電性層の前記第一銀膜および前記第二導電性層の前記第一金属膜を電気的に相互接続する導電性接続層である、請求項22に記載の物品。
- 前記導電性接続層は、前記第一導電性の前記第一銀膜に印加される電流の少なくとも50%を前記第二導電性層の前記第一金属膜へと通す電流伝導層である、請求項27に記載の物品。
- 前記導電性接続層は、支持層および金属接触層を備える、請求項28に記載の物品。
- 前記導電性接続層の前記支持層はスズ酸亜鉛膜であり、前記導電性接続層の前記金属接触層は酸化亜鉛層であり、前記第二導電性層の前記第一金属膜は第二銀膜として定義される銀膜である、請求項29に記載の物品。
- 前記第二導電性層の前記第二膜は導電性金属酸化物膜であり、前記導電性接続層の前記スズ酸亜鉛膜は前記第一銀膜の上方にあり、前記導電性接続層の前記酸化亜鉛膜は前記導電性接続層の前記スズ酸亜鉛膜上にあり、前記第二銀膜は前記導電性接続層の前記酸化亜鉛膜上にあり、前記第二導電性層の前記第二膜は前記第二銀膜の上方にある、請求項30に記載の物品。
- 前記導電性接続層は、前記第一導電性層の第一金属層の上方の保護膜と、前記保護膜の上方の導電性セラミック膜とを備える、請求項27に記載の物品。
- 前記保護層は第一金属層上の酸素欠乏スパッタセラミック膜であり、前記導電性セラミック膜は、前記酸素欠乏スパッタセラミック膜上の、前記酸素欠乏スパッタセラミック膜よりも酸素を多く有するスパッタセラミック膜である、請求項32に記載の物品。
- 第一導電性層の前記第一金属層上、および前記第二導電性層の前記第一金属膜上に保護層をさらに備える、請求項16に記載の物品。
- 前記第一導電性層の前記第一金属層および前記第二導電性層の前記第一金属膜のうちの少なくとも1つの上の前記保護層は、酸素欠乏スパッタセラミック膜である、請求項34に記載の物品。
- 前記導電性層の前記第一金属層および前記第二導電性層の前記第一金属膜のうちの少なくとも1つの上の前記保護層は、ジルコニウム、チタン、銅、金属酸化物、金属窒化物、不定比セラミック、窒化チタンおよびその組み合わせより選択される、請求項34に記載の物品。
- 第二電極集合体から間隔を空けられる第一電極集合体、および前記第一電極集合体と第二電極集合体との間の媒体を有する種類の物品において、前記媒体は電気刺激に応答して前記媒体を通って透過される可視光の百分率を変え、改良が、
表面と、
前記表面の上方の第一スズ酸亜鉛層と、
前記第一スズ酸亜鉛層の上方の第一酸化亜鉛層と、
前記第一酸化亜鉛層上の第一金属層と、
を備える前記電極集合体のうちの少なくとも1つを含む、物品。 - 前記物品はエレクトロクロミック切替可能セルであって、前記第一金属層の上方にあり、かつ前記媒体と接触している導電性層をさらに備える、請求項37に記載の物品。
- 前記第一金属層と前記導電層との間に保護層をさらに備える、請求項38に記載の物品。
- 前記保護層は酸素欠乏スパッタセラミック膜であり、前記導電層は前記酸素欠乏スパッタセラミック膜よりも酸素を多く有するスパッタセラミック膜である、請求項39に記載の物品。
- 前記物品はエレクトロクロミック切替可能セルであり、
前記第一金属層の上方の第二スズ酸亜鉛層と、
前記第二スズ酸亜鉛層の上方の第二酸化亜鉛層と、
前記第二酸化亜鉛層上の第二金属層と、
前記第二金属膜の上方の導電性層と、
をさらに備える、請求項37に記載の物品。 - 前記第一金属層上および第二金属層上に保護層をさらに備える、請求項41に記載の物品。
- 前記保護層は、ジルコニウム、チタン、銅、金属酸化物、金属窒化物、不定比セラミック、窒化チタンおよびその組み合わせより選択される、請求項42に記載の物品。
- 主要表面上の、第二電極集合体から間隔を空けられた第一透明電極集合体、および前記第一電極集合体と第二電極集合体との間のエレクトロクロミック切替可能媒体を有する種類のエレクトロクロミック切替可能セルを操作する方法であって、
前記主要表面から間隔を空けられ、かつ前記エレクトロクロミック切替可能媒体と電気接触している第一電気伝導層と、前記第一導電性層と前記主要表面との間にあり、かつ前記第一電気伝導層および前記エレクトロクロミック切替可能媒体から間隔を空けられる第二導電性層とを、前記第一電極集合体に提供するステップと、
選択時に、前記第一導電性層および/または前記第二導電性層を通して電流を移動させるステップと、
を含む方法。 - 前記第一電気伝導層は第一金属層であり、前記第二電気伝導層は第二金属層であり、少なくとも1つの電極集合体を提供するステップは、
前記主要表面の上方に第一誘電体層を提供するステップと、
前記第一誘電体層の上方に前記第二金属層を提供するステップと、
前記第二金属層の上方に架橋層を提供するステップと、
前記架橋層の上方に前記第一金属層を提供するステップと、
前記第一金属層の上方に電気伝導金属酸化物層を提供するステップと、を含み、
選択時におけるステップは、前記第二金属層を通して電流を移動させて前記主要表面を加熱し、前記第一金属層を通して電流を移動させて前記エレクトロクロミック媒体を通して前記第二電極集合体へと電流を通して、前記媒体の可視光の透過を変える、請求項44に記載の方法。
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