JP2013525860A5

JP2013525860A5 - エレクトロクロミックデバイス、エレクトロクロミックデバイスを製作する方法、および、エレクトロクロミックデバイスを製作するための装置

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Publication number: JP2013525860A5
Application number: JP2013508130A
Authority: JP
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2014-06-19
Anticipated expiration: 2031-04-25

Description

本発明の別の態様は、エレクトロクロミックデバイスであって、該エレクトロクロミックデバイスは、（ａ）第１のエレクトロクロミック遷移を受けるために動作可能である、エレクトロクロミック材料を備える、エレクトロクロミック層と、（ｂ）第２のエレクトロクロミック遷移を受けるために動作可能である、対向電極材料を備える、対向電極層と、を備える、二層積層体を備え、該デバイスは、エレクトロクロミック層と対向電極層との間に、電気絶縁性でイオン伝導性の材料の組成的に均一な層を含有せず、該エレクトロクロミック層および該対向電極層のうちの少なくとも１つは、リチウムを含有する。本発明の別の態様は、エレクトロクロミックデバイスであり、該エレクトロクロミックデバイスは、（ａ）エレクトロクロミック材料を含むエレクトロクロミック層と、（ｂ）対向電極材料を含む対向電極層と、（ｃ）エレクトロクロミック層と対向電極層との間の界面領域と、を含み、界面領域は、電子絶縁性でイオン伝導性の材料、ならびにエレクトロクロミック材料、対向電極材料、および付加的な材料のうちの少なくとも１つを含み、付加的な材料は、異なるエレクトロクロミック材料および／または対向電極材料を含む。いくつかの実施形態では、付加的な材料は含まれず、これらの実施形態において、界面領域は、エレクトロクロミック材料および対向電極材料のうちの少なくとも１つを含む。界面領域の組成および形態、ならびに／または微細構造の変動は、本明細書でさらに詳細に説明する。本明細書で説明されるエレクトロクロミックデバイスは、窓に組み込むことができ、一実施形態では、建築用ガラススケール窓に組み込むことができる。

本発明の別の態様は、エレクトロクロミックデバイスを製作するための装置であって、（ａ）統合成膜システムであって、（ｉ）基板が第１の成膜ステーション内に位置付けられる時、エレクトロクロミック材料の層を該基板上に成膜するための第１の材料を含む第１のターゲットを含有する、該第１の成膜ステーションと、（ｉｉ）該基板が第２の成膜ステーション内に位置付けられる時、対向電極材料の層を該基板上に成膜するための第２の材料を含む第２のターゲットを含有する、該第２の成膜ステーションと、を備える、統合成膜システムと、（ｂ）積層体を該基板上に順次成膜する様態で、該基板を該第１および第２の成膜ステーションに通過させるためのプログラム命令を含有するコントローラであって、該積層体は、該対向電極材料の層と直接接触する該エレクトロクロミック材料の層を備える、コントローラと、を備える。本発明の別の態様は、エレクトロクロミックデバイスを製作するための装置であり、該装置は、（ｉ）エレクトロクロミック材料を含むエレクトロクロミック層を成膜するように構成される、材料源を含む第１の成膜ステーション、および（ｉｉ）対向電極材料を含む対向電極層を成膜するように構成される、第２の成膜ステーションを含む、一体型成膜システムと、積層体を基材上に逐次的に成膜する様式で、第１および第２の成膜ステーションに基材を通過させるためのプログラム命令を含むコントローラであって、該積層体は、エレクトロクロミック層と対向電極層との間に挟まれる中間層を有する、コントローラと、を含み、第１の成膜ステーションおよび第２の成膜ステーションの一方または双方は、エレクトロクロミック層または対向電極層の上に中間層を成膜するように構成され、中間層は、酸素に富む形態のエレクトロクロミック材料または対向電極材料を含み、第１および第２の成膜ステーションは、直列に相互接続され、基材を外部環境に曝露せずに、一方のステーションから次のステーションまで基材を通過させるように動作可能である。一実施形態において、本発明の装置は、真空を中断せずに一方のステーションから次のステーションまで基材を通過させるように動作可能であり、また、リチウム含有材料源からのリチウムをエレクトロクロミックデバイスの１つ以上の層上に成膜するように動作可能な、１つ以上のリチウム化ステーションを含んでもよい。一実施形態において、本発明の装置は、エレクトロクロミック積層体を建築用ガラス基材上に成膜するように動作可能である。本発明の装置は、イオン伝導層を製作するための別個のターゲットを有する必要はない。

Claims

エレクトロクロミックデバイスであって、前記エレクトロクロミックデバイスは、
（ａ）第１のエレクトロクロミック遷移を受けるために動作可能である、エレクトロクロミック材料を備える、エレクトロクロミック層と、
（ｂ）第２のエレクトロクロミック遷移を受けるために動作可能である、対向電極材料を備える、対向電極層とを備え、
前記デバイスは、エレクトロクロミック層と対向電極層との間に、電子絶縁性でイオン伝導性の材料の組成的に均一な層を含有せず、
前記エレクトロクロミック層および前記対向電極層のうちの少なくとも１つは、リチウムを含有する、エレクトロクロミックデバイス。
前記エレクトロクロミック材料は、酸化タングステンを含み、前記対向電極材料は、酸化ニッケルタングステンを含む、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
前記エレクトロクロミック層は、約５００ｎｍ〜約６００ｎｍの厚さであり、前記対向電極層は、約１５０ｎｍ〜約３００ｎｍの厚さである、請求項２に記載のエレクトロクロミックデバイス。
前記エレクトロクロミックデバイスの全ての層は、固体および無機である、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
前記エレクトロクロミック材料は、タングステン、モリブデン、ニオブ、チタン、銅、イリジウム、クロム、マンガン、バナジウム、ニッケル、およびコバルトから成る群から選択される金属の酸化物を含み、
前記対向電極材料は、酸化ニッケル、酸化ニッケルタングステン、酸化ニッケルバナジウム、酸化ニッケルクロム、酸化ニッケルアルミニウム、酸化ニッケルマンガン、酸化ニッケルマグネシウム、酸化クロム、酸化マンガン、プルシアンブルー、酸化セリウムチタン、酸化セリウムジルコニウム、酸化バナジウム、タンタル、およびタングステンから成る群から選択される、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
実質的に電子絶縁性でイオン伝導性の材料、ならびに前記エレクトロクロミック材料および前記対向電極材料のうちの１つまたは両方の混合物を含む、前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の界面を更に含む、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
前記実質的に電子絶縁性でイオン伝導性の材料、ならびに前記エレクトロクロミック材料および前記対向電極材料のうちの１つまたは両方は、前記層に垂直な方向の前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の前記界面内の組成勾配を含む、請求項６に記載のエレクトロクロミックデバイス。
建築用ガラスを含むエレクトロクロミック窓に組み込まれる、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
（ｃ）前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の中間層をさらに備え、前記中間層は、前記エレクトロクロミック層における前記エレクトロクロミック材料と比較して、酸素に富み、前記中間層のうちの少なくとも一部分は、実質的に電子絶縁性である、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
エレクトロクロミックデバイスを製作する方法であって、
エレクトロクロミック材料を含むエレクトロクロミック層を形成することと、
最初に前記エレクトロクロミック層と対向電極層との間にイオン伝導性で電子絶縁性の層を提供することなく、前記エレクトロクロミック層と接触する前記対向電極層を形成することと、
前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間に界面を形成することと、
を含み、
前記対向電極層は、対向電極材料を含み、
前記界面は、実質的にイオン伝導性で実質的に電子絶縁性である方法。
前記エレクトロクロミック層は、前記対向電極層および前記エレクトロクロミック層がＷＯ _３を含む前に形成される、請求項１０に記載の方法。
前記エレクトロクロミック層は、約３００ｎｍ〜約６００ｎｍの厚さである、請求項１１に記載の方法。
少なくとも前記エレクトロクロミック層のブラインド電荷が満たされるまで、リチウムを前記エレクトロクロミック層上にスパッタリングすることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
前記対向電極層は、ＮｉＷＯを含む、請求項１０に記載の方法。
前記対向電極層は、約１５０ｎｍ〜約３００ｎｍの厚さである、請求項１４に記載の方法。
前記対向電極層が実質的に消色するまで、リチウムを前記対向電極層上にスパッタリングすることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
透明伝導性酸化物層を前記対向電極層の上に成膜することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
前記形成された積層体を、前記透明伝導性酸化物を成膜する前または成膜した後に、約１０分〜約３０分間Ａｒ下で、次いで約１分〜約１５分間Ｏ _２下で、約１５０℃〜約４５０℃に加熱することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
前記形成された積層体を、約２０分〜約４０分間空気下で、約２５０℃〜約３５０℃に加熱することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
エレクトロクロミックデバイスを製作するための装置であって、
（ａ）統合成膜システムであって、
（ｉ）基板が第１の成膜ステーション内に位置付けられる時、エレクトロクロミック材料の層を前記基板上に成膜するための第１の材料を含む第１のターゲットを含有する、前記第１の成膜ステーションと、
（ｉｉ）前記基板が第２の成膜ステーション内に位置付けられる時、対向電極材料の層を前記基板上に成膜するための第２の材料を含む第２のターゲットを含有する、前記第２の成膜ステーションと、を備える、統合成膜システムと、
（ｂ）積層体を前記基板上に順次成膜する様態で、前記基板を前記第１および第２の成膜ステーションに通過させるためのプログラム命令を含有するコントローラであって、前記積層体は、前記対向電極材料の層と直接接触する前記エレクトロクロミック材料の層を備える、コントローラと、を備える、装置。
真空を破壊することなく、前記基板を１つのステーションから次へ通過させるように動作可能である、請求項２０に記載の装置。
前記統合成膜システムは、前記エレクトロクロミック材料の層および前記対向電極材料の層のうちの少なくとも１つの上に、リチウム含有材料源からリチウムを成膜するように動作可能な１つ以上のリチオ化ステーションをさらに備える、請求項２０に記載の装置。
前記統合成膜システムは、建築用ガラス基板上に前記積層体を成膜するように動作可能である、請求項２０に記載の装置。
前記統合成膜システムは、前記統合成膜システムを通過する間に、実質的に垂直の配向に、前記基板を保持するように動作可能な、基板ホルダおよび輸送機構をさらに備える、請求項２０に記載の装置。
前記基板ホルダおよび輸送機構は、建築用ガラス基板を保持するように構成される、請求項２４に記載の装置。
前記統合成膜システムは、前記基板を加熱するように構成される１つ以上の加熱器と、前記基板を能動的または受動的に冷却するように構成される１つ以上の冷却構成要素と、を備える、請求項２０に記載の装置。
前記統合成膜システムは、イオン伝導体層のための材料を含む別個のターゲットを含有しない、請求項２０に記載の装置。
前記コントローラは、前記エレクトロクロミック材料の層と前記対向電極材料の層との間に挾持される中間層を成膜する様態で、前記基板を前記第１および第２の成膜ステーションに通過させるためのプログラム命令をさらに備え、前記中間層は、実質的に電子絶縁性ではなく、前記中間層は、酸素に富む形態の前記エレクトロクロミック材料または前記対向電極材料を含む、請求項２０に記載の装置。