JP2015527614A - 複合電気導電層を有したエレクトロクロミック多層デバイス - Google Patents

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Abstract

多層デバイスは第１基板および第１基板の表面上の第１電気導電層を有して成り、第１電気導電層は位置に応じて変化する第１電気導電層を通じる電流の流れに対してシート抵抗を有する。

Description

本発明は、実質的に全エリアまたは全エリアのうちの選択されたサブ領域に協調して（または調和したまたは調整されたまたは）スイッチ可能な構造的（または建築的;architectural）ウィンドウ等のスイッチ可能なエレクトロクロミックデバイスに関する。より具体的には、ある好ましい態様では、本発明はスイッチ可能なエレクトロクロミック多層デバイス、特に実質的に全エリアまたは全エリアのうちの選択されたサブ領域に空間的に協調した形態でスイッチする構造的用途のための大きな面積の矩形ウィンドウに関する。任意には、これらは一様でない形状から成り、任意には当該デバイスは、実質的に全エリアまたは全エリアのうちの選択されたサブ領域に同期してすなわち一様にスイッチする、または第１光学的状態、例えば透過状態から第２光学的状態、例えば反射または有色状態に協調するが非同期の形態で（例えば側部から側部へと、または上部から底部へと）スイッチする。
商業的にスイッチ可能な光沢デバイスは自動車、自動ウィンドウ、航空機のウィンドウ・アッセンブリ、サンルーフ、スカイライト、建築窓でのミラーとして使用されることがよく知られている。そのようなデバイスは、例えば導電層の間に１つ以上の活性層を有した２つの導電層を有する無機エレクトロクロミックデバイス、有機エレクトロクロミックデバイス、スイッチ可能なミラーおよびこれらの組合せを有して成り得る。電圧がこれら導電層を横切って適用される際、その間の層の光学特性が変わる。そのような光学特性の変化は、典型的には電磁スペクトルの可視またはソーラーサブ部の透過性の変調である。便宜上、２つの光学状態は下記の説明で明るい状態および暗い状態と呼んでよいが、これらは例示で相対的な語（すなわち、２つの状態の一方が他方の状態よりも“明るい”またはより透過する）にすぎず、特定のエレクトロクロミックデバイスのため達成できる極端な状態の一連の明るい状態と暗い状態があり、例えば、そのような場合中間の明るい状態と暗い状態との間のスイッチを実現できると理解されよう。
エレクトロクロミック後方ミラーアッセンブリ等の相対的に小さなエレクトロクロミックデバイスの明るい状態と暗い状態のスイッチングは典型的には素早く均一であり、大きな面積のエレクトロクロミックデバイスの明るい状態と暗い状態のスイッチングはゆっくりで空間的に不均一である。段階的には、不均一な色合いまたはスイッチングは大きな面積のエレクトロクロミックデバイスに関連した共通の課題である。“虹彩（またはアイリス;iris）の影響”と共通して呼ばれるこの課題は、典型的には透過導電性コーティングを介して当該デバイスの一方の側または両側に電気的接触を供する電圧降下の結果である。例えば、電圧が当該デバイスに最初に適用される際、ポテンシャルは典型的には（電圧が適用される）デバイスの端付近で最大となり、デバイスの中央で最小となる。その結果、デバイスの端付近の透過性とデバイスの中央の透過性との間に顕著な違いが生じる。しかしながら、そのうちに中央と端との間の適用される電圧の違いが小さくなり、その結果、デバイスの中央と端の透過性の違いが小さくなる。そのような事情では、適用されるポテンシャル近傍でデバイスの透過性が最初に変わり、スイッチングが進むにつれてデバイスの中央に向かって透過性が徐々に段階的に変わることで、エレクトロクロミック媒体は典型的には不均一な透過性を示す。虹彩の影響は相対的に大きなデバイスでほとんど共通して見られるが、高抵抗の導電層を相応に有する小さなデバイスにも存在し得る。
本発明の様々な態様では、容易に製造可能で、実質的に全領域にわたり調整されたスイッチングおよび着色をすることができる相対的に大きな領域のエレクトロクロミック多層デバイスが供される。
その結果として、簡潔には、本発明では、第１基板および第１基板の表面上の第１パターン電気導電層を有して成る多層デバイスであって、第１パターン電気導電層は第１基板の表面上の赤外線から紫外線までの範囲の波長を有する電磁放射に対して透過性があり、第１パターン複合電気導電層はギャップにより分けられた透明な電気導電材料から成る領域の集合体を含んで成り、第１パターン電気導電層は平均シート抵抗を有し、第２凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗に対する第１凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第１領域での平均シート抵抗の比が少なくとも２であり、第１凸多角形により囲まれる第１領域および第２凸多角形により囲まれる第２領域のそれぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を各々含んで成る、多層デバイスが供される。
本発明の別の態様では、第１基板、第１電気導電層、第１電極層、第２電気導電層、および第２基板を有して成るエレクトロクロミックデバイスであって、第１電気導電層および第２電気導電層の少なくとも一方はパターン電気導電層を有して成り、第１電気導電層および第２電気導電層は、第１電気導電層および第２電気導電層における位置に応じて変化する第１電気導電層および第２電気導電層を通じる電流の流れに対してシート抵抗Ｒｓを各々有し、第１電気導電層における最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも２であり、第２電気導電層における最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも２であり、第１基板および第１電気導電層が、赤外線から紫外線までの範囲の波長を有する電磁放射に対して透明である、エレクトロクロミックデバイスが供される。本発明の別の態様では、第１電気導電層と第２電気導電層との間にあり、第１電気導電層および第２電気導電層と電気的に接触するエレクトロクロミック層を有して成る多層の層構造体を形成することを含む多層デバイスの製造方法であって、第１電気導電層および第２電気導電層の少なくとも一方はパターン電気導電層を有して成り、第１電気導電層および/または第２電気導電層は、第１電気導電層および/または第２電気導電層における位置に応じて変化する第１電気導電層および/または第２電気導電層を通じる電流の流れに対して空間的に変化するシート抵抗Ｒｓを各々有し、第２凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗に対する第１凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第１領域での平均シート抵抗の比が少なくとも２であり、第１凸多角形により囲まれる第１領域および第２凸多角形により囲まれる第２領域のそれぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を各々含んで成る、製造方法が供される。
他の対象物および特徴を下記にて明らかし、説明する。
図１は、本発明の多層エレクトロクロミックデバイスの概略断面図である。 図２Ａは、四角形および円形の外周を有するデバイスのバスバーの様々な代替的配置から生じる（時に輪郭ラインと言う）イソ抵抗ラインおよび抵抗勾配ライン（イソ抵抗ラインに垂直なライン）を示す第１および/または第２電気導電層内の（二次元の）位置に応じた第１および/または第２電気導電層におけるシート抵抗Ｒｓの一連の輪郭マップを示す。 図２Ｂは、四角形および円形の外周を有するデバイスのバスバーの様々な代替的配置から生じる（時に輪郭ラインと言う）イソ抵抗ラインおよび抵抗勾配ライン（イソ抵抗ラインに垂直なライン）を示す第１および/または第２電気導電層内の（二次元の）位置に応じた第１および/または第２電気導電層におけるシート抵抗Ｒｓの一連の輪郭マップを示す。 図２Ｃは、四角形および円形の外周を有するデバイスのバスバーの様々な代替的配置から生じる（時に輪郭ラインと言う）イソ抵抗ラインおよび抵抗勾配ライン（イソ抵抗ラインに垂直なライン）を示す第１および/または第２電気導電層内の（二次元の）位置に応じた第１および/または第２電気導電層におけるシート抵抗Ｒｓの一連の輪郭マップを示す。 図２Ｄは、四角形および円形の外周を有するデバイスのバスバーの様々な代替的配置から生じる（時に輪郭ラインと言う）イソ抵抗ラインおよび抵抗勾配ライン（イソ抵抗ラインに垂直なライン）を示す第１および/または第２電気導電層内の（二次元の）位置に応じた第１および/または第２電気導電層におけるシート抵抗Ｒｓの一連の輪郭マップを示す。 図２Ｅは、四角形および円形の外周を有するデバイスのバスバーの様々な代替的配置から生じる（時に輪郭ラインと言う）イソ抵抗ラインおよび抵抗勾配ライン（イソ抵抗ラインに垂直なライン）を示す第１および/または第２電気導電層内の（二次元の）位置に応じた第１および/または第２電気導電層におけるシート抵抗Ｒｓの一連の輪郭マップを示す。 図３は、図１の多層デバイスの分解図である。 図４は、図１１の多層デバイスの分解図である。 図５Ａは、電気導電層に第１材料および第２材料をパターニングするための２つの別の態様を示す概略断面図である。 図５Ｂは、電気導電層に第１材料および第２材料をパターニングするための２つの別の態様を示す概略断面図である。 図５Ｃは、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料（レジスタ）をパターニングすることで得られ得る対応する典型的なパターンを示す。 図５Ｄは、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料（レジスタ）をパターニングすることで得られ得る対応する典型的なパターンを示す。 図６Ａは、電気導電層に第１および第２材料をパターニングするための２つの別の態様を示す概略断面図である。 図６Ｂは、電気導電層に第１および第２材料をパターニングするための２つの別の態様を示す概略断面図である。 図６Ｃは、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料（レジスタ）をパターニングすることで得られ得る対応する典型的なパターンを示す。 図６Ｄは、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料（レジスタ）をパターニングすることで得られ得る対応する典型的なパターンを示す。 図７Ａは、電気導電層に第１材料および第２材料をパターニングするための別の態様を示す概略断面図である。 図７Ｂは、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料（レジスタ）をパターニングすることで得られ得る対応する典型的なパターンを示す。 図８Ａは、電気導電層に第１材料および第２材料をパターニングするための別の態様を示す概略断面図である。 図８Ｂは、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料（レジスタ）をパターニングすることで得られ得る対応する典型的なパターンを示す。 図９は、本発明の多層エレクトロクロミックデバイスの別の態様の概略断面図である。 図１０は、本発明の多層エレクトロクロミックデバイスの別の態様の概略断面図である。 図１１は、本発明の多層エレクトロクロミックデバイスの別の態様の概略断面図である。 図１２は、本発明の多層エレクトロクロミックデバイスの別の態様の概略断面図である。 図１３は、本発明の多層エレクトロクロミックデバイスの別の態様の概略断面図である。 図１４Ａは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１４Ｂは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１４Ｃは、抵抗性材料および絶縁性材料の層の対応する典型的なパターンである。 図１４Ｄは、抵抗性材料および絶縁性材料の層の対応する典型的なパターンである。 図１５Ａは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１５Ｂは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１５Ｃは、抵抗性材料および絶縁性材料の層の対応する典型的なパターンである。 図１５Ｄは、抵抗性材料および絶縁性材料の層の対応する典型的なパターンである。 図１６Ａは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１６Ｂは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１６Ｃは、抵抗性材料および絶縁性材料の層の対応する典型的なパターンである。 図１７Ａは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１７Ｂは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１７Ｃは、抵抗性材料および絶縁性材料の層の対応する典型的なパターンである。 図１８Ａは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１８Ｂは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１８Ｃは、抵抗性材料および絶縁性材料の層の対応する典型的なパターンである。 図１９Ａは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１９Ｂは、電流変調構造体のクロス層抵抗が抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで位置に応じて変えられる本発明の２つの態様を示す概略断面図である。 図１９Ｃは、抵抗性材料および絶縁性材料の層の対応する典型的なパターンである。 図２０Ａは、本発明の電流変調構造体でのクロス層抵抗Ｒｃの輪郭マップを示す。 図２０Ｂは、本発明の電流変調構造体でのクロス層抵抗Ｒｃの輪郭マップを示す。 図２０Ｃは、本発明の電流変調構造体でのクロス層抵抗Ｒｃの輪郭マップを示す。 図２０Ｄは、本発明の電流変調構造体でのクロス層抵抗Ｒｃの輪郭マップを示す。 図２０Ｅは、本発明の電流変調構造体でのクロス層抵抗Ｒｃの輪郭マップを示す。 図２１は、図１１の多層デバイスの分解図である。 図２２は、本発明のエレクトロクロミックデバイスの別の態様の概略断面図である。差し込み図は上端からの距離に応じて面積が小さくなる一連の六角形として堆積された第１または第２材料を示す。 図２３は、本発明のエレクトロクロミックデバイスの別の態様の概略断面図である。 図２４は、本発明のエレクトロクロミックデバイスの別の態様の概略断面図である。差し込み図は上端からの距離に応じて大きさが小さくなる一連の六角形として堆積された第１または第２材料を示す。 図２５は、位置（ｃｍ）に応じた絶縁物のフィルファクターを示す２つの線グラフを示す。 図２６は、位置（ｃｍ）に応じた抵抗層厚さ（ｎｍ）のフィルファクターを示す２つの線グラフを示す。 図２７は、本発明のエレクトロクロミックデバイスの動的挙動をシミュレーションするために使用される１次元の集中素子回路モデルである。
対応する参照文字は図面を通じて対応する部分に示す。更に、異なる図面内の層の相対的な厚さは寸法で真の関係を示すものではない。例えば、基板は他の層よりも典型的にはかなり厚い。図面は、寸法の情報を供するのではなく接続の原理を図示するためにのみ示されている。
略称および定義
下記の規定および方法は、本発明をより良く規定し、当業者を本発明の実施に導くために供される。特に規定しない限り、用語は従来技術の当業者によって標準的な使用により理解され得る。
用語“陽極エレクトロクロミック層”は、イオンを除去する際に透過率が大きい状態から透過率が小さい状態に変化する電極層を指す。
用語“陰極エレクトロクロミック層”は、イオンを挿入する際により透過率が大きい状態から透過率が小さい状態に変化する電極層を指す。
用語“導電性”および“抵抗性”は材料の電気導電性および電気抵抗性を指す。
用語“凸多角形”は、全ての内側角度が１８０度未満または１８０度であり、２つの頂点の間の全ての線分が多角形の境界の内側または境界上にあるシンプルな多角形を指す。典型的な凸多角形としては、三角形、長方形、五角形、六角形等が挙げられ、全ての内側角度が１８０度未満または１８０度であり、２つの頂点の間の全ての線分が多角形の境界の内側または境界上にある。
層（または細長い構造体）と関連して使用される用語“クロス層抵抗”は、層（または細長い構造体）の主面に対して略垂直な電流に対する抵抗である。
用語“エレクトロクロミック層”はエレクトロクロミック材を含んで成る層を指す。
用語“エレクトロクロミック材”は、イオンおよび電子の注入または取り出しの結果として光学特性を可逆的に変えることができる材料を指す。例えば、エレクトロクロミック材は有色状態、半透明状態および透明状態の間で変わり得る。
用語“電極層”はイオンおよび電子を導くことが可能な層を指す。電極層は、イオンが材料に挿入される際酸化され得る種を含み、イオンが電極層から取り出される際に還元され得る種を含む。電極層の種の酸化状態の変化はデバイスの光学特性に変化の原因となる。
用語“電気ポテンシャル”または単に“ポテンシャル”とは電極/イオン導体/電極スタックを有して成るデバイスを横切って生じる電圧を指す。
層（または細長い構造体）と関連して使用される用語“シート抵抗”は層（または細長い構造体）の主面に略平行の電流に対する抵抗である。
用語“透過性”は材料を通る電磁放射の透過率を示すために使用される。
用語“透明性”は、例えば、材料を越えてまたは材料の背後に位置付けられるボディーを適当な画像検出技術を使用して明確に見るまたは撮像することができるように、材料を通る電磁放射の実質的な透過率を示すために使用される。
好ましい態様の詳細な説明
図１は、本発明の第１態様のエレクトロクロミックデバイス１の断面構造図を示す。中央から外側に向かって移動すると、エレクトロクロミックデバイス１はイオン伝導層１０を有して成る。第１電極層２０はイオン伝導層１０の一方の側にあり当該イオン伝導層１０の第１面と接触しており、第２電極層２１はイオン伝導層１０の他方の面にあり当該イオン伝導層１０の第２面と接触している。更に、第１電極層２０および第２電極層２１の少なくとも一方はエレクトロクロミック材を含んで成り、ある態様では、第１電極層２０および第２電極層２１はエレクトロクロミック材をそれぞれ含んで成る。中央構造、すなわち層２０、１０、２１は、すなわち、外側基板２４および外側基板２５にそれぞれ接して配置される第１電気導電層２２と第２電気導電層２３との間に位置付けられる。要素２２、２０、１０、２１および２３はエレクトロクロミックスタック２８とまとめて呼ばれる。
電気導電層２２はバスバー（または母線;bus bar）２６を通じて（図示していないが）電力供給の一方の端子と電気接触し、電気導電層２３はバス・バー２７を通じて（図示していないが）電力供給の他方の端子と電気接触する。これにより、電気導電層２２および電気導電層２３に電圧パルスを適用することでエレクトロクロミックデバイス１の透過率を変え得る。パルスにより電子およびイオンが第１電極層２０と第２電極層２１との間で移動し、その結果、第１電極層および/または第２電極層のエレクトロクロミックが光学状態を変える。つまり、エレクトロクロミックデバイス１は透過率が大きい状態から透過率が小さい状態に、または透過率が小さい状態から透過率が大きい状態にスイッチされる。ある態様では、エレクトロクロミックデバイス１は、電圧パルスを適用する前には透明であって、電圧パルスを適用した後には透過率が小さくなる（例えばより反射しまたは有色である）またはその逆の性質も有する。
透過率が低い状態と透過率が大きい状態との間の遷移に対する言及は限定的ではなく、電磁放射の透過性に対してエレクトロクロミック材により達成される遷移の全範囲を説明する意図があることは理解されよう。例えば、透過率の変化は、第１光学状態から（ｉ）第１状態より相対的により吸収性があり（すなわち透過率が低くなり）、（ｉｉ）第１状態より相対的に吸収性が少なく（すなわち透過率が大きくなり）、（ｉｉｉ）第１状態より相対的により反射し（すなわち透過率が低くなり）、（ｉｖ）第１状態より相対的に反射しない（すなわち透過率が大きくなり）、（ｖ）第１状態より相対的により反射し、より吸収性のある（すなわち透過率が小さくなり）、または（ｖｉ）第１状態より相対的に反射せず吸収しない（すなわち透過率が大きくなり）第２光学状態への変化であり得る。更に、当該変化は、エレクトロクロミックデバイスにより達成可能な２つの極端な光学状態の間、例えば第１透明状態と第２状態の間であってよい。第２状態は不透明または反射（ミラー）状態である。また、当該変化は２つの光学状態の間であってよく、その少なくとも一方は特定のエレクトロクロミックデバイスのため達成可能な２つの極端な状態の間（例えば、透明および不透明または透明およびミラー）のスペクトルに沿って介在する。本明細書で特定しない限り、非透過および透過または白い色遷移になる際はいつでも、対応するデバイスまたはプロセスは、非反射-反射、透明-不透明等の他の光学状態遷移を包含する。更に、用語“白い”とは任意には無彩色状態、例えば無色、透明または半透明の状態を指す。更に、本明細書で特定しない限り、エレクトロクロミック遷移の“色”は任意の特定の波長または波長の範囲に限定されない。当業者により理解されるように、適当なエレクトロクロミック材および対電極材の選択は、関連する光学遷移に影響を与える。
概して、透過率の変化は、好ましくは赤外線放射から紫外線放射の範囲の波長を有する電磁放射に対する透過性の変化を含む。例えば、ある態様では、透過性の変化とは主として赤外線スペクトルの電磁放射に対する透過性の変化である。第２態様では、透過性の変化は、主として可視スペクトルの波長を有する電磁放射に対する透過性の変化である。第３態様では、透過性の変化は、主として紫外線スペクトルの波長を有する電磁放射に対する透過性の変化である。第４態様では、透過性の変化は主として紫外線および可視スペクトルの波長を有する電磁放射に対する透過性の変化である。第５態様では、透過性の変化は主として赤外線および可視スペクトルの波長を有する電磁放射に対する透過性の変化である。第６態様では、透過性の変化は主として紫外線、可視および赤外線スペクトルの波長を有する電磁放射に対する透過性の変化である。
エレクトロクロミックスタック２８を形成する材料は有機または無機材料を含んでいてよく、当該材料は固体または液体であってよい。例えば、特定の態様では、エレクトロクロミックスタック２８は、無機、固体（すなわち固体状態）または無機および固体である材料を含んで成る。無機材料は構造的用途（または適用）でより良い信頼性を示す。また、固体状態の材料は、液体状態での材料でしばしば見られるような封じ込めおよび漏れの問題を有しない利点を供することができる。スタック中の１つ以上の層は所定量の有機材料を含むが、多くの態様では１つ以上の層は有機材料をほとんどまたは全く含まないことは理解されよう。同様の事は少量で１つ以上の層に存在し得る液体で言うことができる。特定の他の態様では、エレクトロクロミックスタック２８を形成する材料のいくつかまたは全てが有機材料であってよい。有機イオン導体は高い移動性（または可動性または流動性;mobility）を供し、それによってより良いデバイススイッチング性能を潜在的に供することができる。有機エレクトロクロミック層は、より高いコントラスト比およびより様々な色オプションを供することができる。エレクトロクロミックデバイスの層の各々を下記で詳細に説明する。固体状態の材料は、ゾルゲルまたは化学蒸着を用いる特定の方法等の液体成分を用いる方法により堆積され、または形成され得る。
図１を再度参照すると、バスバー２６、２７に接続される電力供給源（図示せず）は、典型的には任意の電流制限または電流制御機構を有した電圧源であり、局所熱センサー、感光性センサーまたは他の環境センサーと関連して操作するように構成されていてよい。また、電圧源はエネルギー管理システム、例えば年条件、日条件、測定環境条件の要素によりエレクトロクロミックデバイスを制御するコンピューターシステムと接続するように構成されてよい。大きな面積のエレクトロクロミックデバイス（例えばエレクトロクロミック構造ウィンドウ）と関連したそのようなエネルギー管理システムは建物のエネルギー消費を劇的に低くすることができる。
基板２４、２５の少なくとも一方は周囲にスタック２８のエレクトロクロミック特性を示すために好ましくは透明である。適当な光学、電気、熱および機械特性を有する任意の材料が第１基板２４または第２基板２５として使用され得る。そのような基板は、例えばガラス、プラスチック、金属、および金属が被覆されたガラスまたはプラスチックを含む。可能なプラスチック基板の非制限的な例としては、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリウレタン、ウレタンカーボネート共重合体、ポリスルホン、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアルケン、ポリイミド、ポリ硫化物、ポリビニルアセテート、およびセルロース系ポリマーである。プラスチック基板が使用される場合、プラスチック光沢（または艶出し）技術でよく知られている例えば、ダイヤモンド状保護コーティング、シリカ/シリコーン耐摩耗コーティング等のハードコートを使用してバリア保護され、摩耗保護される。適当なガラスはソーダ石灰フロートガラスを含む、透明または薄い色の付いたソーダ石灰ガラスを含む。ガラスは焼き戻しされ、または焼き戻しされなくてよい。第１基板２４および/または第２基板２５として使用される例えばソーダ石灰ガラス等のガラスを用いたエレクトロクロミックデバイス１のある態様では、第１電気導電層２２および/または第２電気導電層２３へのガラスからのナトリウムイオンの拡散を抑制するために第１基板２４と第１電気導電層２２との間、および/または第２基板２５と第２電気導電層２３との間に（図示していないが）ナトリウム拡散バリア層がある。ある態様では、第２基板２５は除外されている。
本発明のある好ましい態様では、第一基板２４および第２基板２５はそれぞれフロートガラスである。構造的用途のための特定の態様では、このガラスは、少なくとも０．５ｍ×０．５ｍであり、例えば約３ｍ×４ｍの大きさ等より大きなものであり得る。そのような用途では、このガラスは典型的には少なくとも約２ｍｍの厚さであり、より概しては４〜６ｍｍの厚さである。
用途から独立して、本発明のエレクトロクロミックデバイスは大きなサイズを有し得る。概しては、エレクトロクロミックデバイスは少なくとも０．０１ｍ２の表面積の表面を有する基板を含むことが好ましい。例えば、特定の態様では、エレクトロクロミックデバイスは少なくとも０．１ｍ２の表面積の表面を有する基板を含む。更なる例として、特定の態様では、エレクトロクロミックデバイスは少なくとも１ｍ２の表面積の表面を有する基板を含む。更なる例として、特定の態様では、エレクトロクロミックデバイスは少なくとも５ｍ２の表面積の表面を有する基板を含む。更なる例として、特定の態様では、エレクトロクロミックデバイスは少なくとも１０ｍ２の表面積の表面を有する基板を含む。
また、２つの電気導電層２２、２３の少なくとも一方は周囲にスタック２８のエレクトロクロミック特性を明らかにするために好ましくは透明である。ある態様では、電気導電層２３が透明である。別の態様では、導電層２２が透明である。別の態様では、導電層２２、２３がそれぞれ透明である。特定の態様では、電気導電層２２、２３の一方または両方が無機および/または固体である。電気導電層２２、２３は、透明な導電酸化物、薄膜金属コーティング、導電金属窒化物の導電ナノ粒子ネットワーク（例えば、ロッド、チューブ、ドット）、および複合導体を含む多くの異なる透明材料から形成され得る。透明導電酸化物は、金属酸化物および１以上の金属でドープされた金属酸化物を含む。そのような金属酸化物およびドープされた金属酸化物の例としては、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、ドープされた酸化インジウム、酸化スズ、ドープされた酸化スズ、酸化亜鉛、酸化アルミニウム亜鉛、ドープされた酸化亜鉛、酸化ルテニウム、ドープされた酸化ルテニウム等が挙げられる。透明導電性酸化物は、時には（ＴＣＯ）層と呼ばれる。実質的に透明である薄膜金属コーティングも使用され得る。薄膜金属コーティングのために使用される金属の例としては、金、白金、銀、アルミニウム、ニッケル、およびこれらの合金が挙げられる。透明導電性窒化物の例としては、チタン窒化物、タンタル窒化物、チタン酸窒化物、タンタル酸窒化物が挙げられる。また、電気導電層２２、２３は透明な複合導体であってよい。そのような複合導体は、基板の面の一方に高導電性セラミックスおよび金属ワイヤまたは導電層パターンを設けた後、ドープされた酸化スズまたは酸化インジウムスズなどの透明導電性材料でオーバーコートすることによって製造され得る。理想的には、そのようなワイヤは、肉眼では見えなくなるように十分に薄くする必要がある（例えば、約１００μｍ以下）。可視光に対して透明な電子導体２２、２３の非排他的な例としては、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、ｎ型またはｐ型ドープされた酸化亜鉛及びオキシフッ化亜鉛から成る薄膜である。ＺｎＳ/Ａｇ/ＺｎＳ等の金属系層およびカーボンナノチューブ層が最近同様に検討されている。特定の用途に応じて、電気導電層２２、２３の一方または両方が金属グリッドから成り、または金属グリッドを含み得る。
電気導電層２２、２３の少なくとも一方は、第１材料、電気導電材、および導電度に低い第２材料の複合体である。例えば、ある態様では、第１材料は約１０２Ωｃｍ未満の抵抗率を有し、第２材料は少なくとも１０２倍分第１材料の抵抗率よりも大きい抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は１０２Ωｃｍ未満の抵抗率を有し、第２材料は少なくとも１０３倍分第１材料の抵抗率よりも大きい抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は１０２Ωｃｍ未満の抵抗率を有し、第２材料は少なくとも１０４倍分第１材料の抵抗率よりも大きい抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は１０２Ωｃｍ未満の抵抗率を有し、第２材料は少なくとも１０５倍分第１材料の抵抗率よりも大きい抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は１０２Ωｃｍ未満の抵抗率を有し、第２材料は少なくとも１０６倍分第１材料の抵抗率よりも大きい抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は１０２Ωｃｍ未満の抵抗率を有し、第２材料は少なくとも１０７倍分第１材料の抵抗率よりも大きい抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は１０２Ωｃｍ未満の抵抗率を有し、第２材料は少なくとも１０８倍分第１材料の抵抗率よりも大きい抵抗率を有する。更なる例として、上記態様の各々では、第１および/または第２材料は透明である。そのような典型的な態様では、第１材料は透明導電性酸化物、薄膜金属コーティング、導電性金属窒化物の導電性ナノ粒子ネットワーク（例えば、ロッド、チューブ、ドット）、および複合導体から選択され、第２材料はある態様では少なくとも１０４Ωｃｍの抵抗率を有する材料から、別の態様では少なくとも１０１０Ωｃｍの抵抗率を有する材料から選択され得る。
電気導電層２２、２３が第１材料、電気導電性材料、および導電度の低い第２材料の複合体である更なる典型的な態様では、第１材料は約２０Ω/ｓｑ未満のシート抵抗Ｒｓを有しており、第２材料は少なくとも５倍分第１材料のシート抵抗よりも大きいシート抵抗を有するような抵抗率および厚さを有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は約２０Ω/ｓｑ未満のシート抵抗Ｒｓを有し、第２材料は少なくとも１０倍分第１材料のシート抵抗よりも大きいシート抵抗を有するような抵抗率および厚さを有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は約２０Ω/ｓｑ未満のシート抵抗Ｒｓを有し、第２材料は少なくとも１５倍分第１材料のシート抵抗よりも大きいシート抵抗を有するような抵抗率および厚さを有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は約１５Ω/ｓｑ未満のシート抵抗Ｒｓを有し、第２材料は少なくとも２０倍分第１材料のシート抵抗よりも大きいシート抵抗を有するような抵抗率および厚さを有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は約１５Ω/ｓｑ未満のシート抵抗Ｒｓを有し、第２材料は少なくとも３０倍分第１材料のシート抵抗よりも大きいシート抵抗を有するような抵抗率および厚さを有する。更なる例として、上記態様の各々では、第１および/または第２材料は透明である。そのような典型的な態様では、第１材料は透明導電性酸化物、薄膜金属コーティング、導電性金属窒化物の導電性ナノ粒子ネットワーク（例えば、ロッド、チューブ、ドット）、および複合導体から選択され、第２材料はある態様では少なくとも１０−５Ωｃｍの抵抗率を有する材料から、別の態様では少なくとも１０５Ωｃｍの抵抗率を有する材料から選択され得る。
概して、本発明のパターンされた電気導電層に含まれる導電度の低い第２材料は、意図される用途のために十分な抵抗率、光透過性、および化学的安定性を示す任意の材料であってよい。例えば、ある態様では、電気導電層２２、２３の少なくとも一方は高い化学的安定性を有した抵抗性または絶縁性材料を含んで成る。更なる例として、ある態様では、電気導電層２２、２３の少なくとも一方は、アルミナ、シリカ、多孔質シリカ、フッ素ドープされたシリカ、炭素ドープされたシリカ、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、ハフニア、フッ化マグネシウム、酸化マグネシウム、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の高分子誘導体、シリコーン、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された絶縁性材料を含んで成る。典型的な抵抗材料は、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化チタン、ガリウム（ＩＩＩ）酸化物、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化第２スズおよび酸化ゲルマニウムを含んで成る。ある態様では、第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の一方または両方は１以上のそのような抵抗性材料を含んで成る。別の態様では、第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の一方または両方は１以上のそのような絶縁性材料を含んで成る。別の態様では、第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の一方または両方は１以上のそのような抵抗性材料および１以上の絶縁性材料を含んで成る。
用途に応じて、第１材料すなわち約１０２Ωｃｍ未満の抵抗性を有する（好ましくは透明）材料と、第２材料すなわち少なくとも１０２倍分第１材料の抵抗率を上回る抵抗率を有する材料との相対的な割合は、電気導電層２２、電気導電層２３、または電気導電層２２、２３の各々において実質的に変えてよい。しかしながら、概しては、第２材料は電気導電層の２２、２３の少なくとも一方の少なくとも約５体積％を構成する。例えば、ある態様では、第２材料は電気導電層の２２、２３の少なくとも一方の少なくとも約１０体積％を構成する。更なる例として、ある態様では、第２材料は電気導電層の２２、２３の少なくとも一方の少なくとも約２０体積％を構成する。更なる例として、ある態様では、第２材料は電気導電層の２２、２３の少なくとも一方の少なくとも約３０体積％を構成する。更なる例として、ある態様では、第２材料は電気導電層の２２、２３の少なくとも一方の少なくとも約４０体積％を構成する。しかしながら、概しては、第２材料は、典型的には電気導電層２２、２３のいずれかのうちの約７０体積％を上回って構成しない。
電気導電層の厚さは、層内に含まれる材料の組成および当該層の透過特性により影響され得る。ある態様では、電気導電層２２および２３は透明であり、それぞれが約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有する。ある態様では、電気導電層２２、２３の厚さは約１００ｎｍ〜約５００ｎｍである。他の態様では、電気導電層２２、２３はそれぞれ約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの厚さを有する。一般に、より厚い層またはより薄い層は、必要な電気特性（例えば、導電性）および光学特性（例えば、透過率）を供するように使用され得る。特定の用途のため、電気導電層２２、２３は、透明性を高めコストを低減するためにできるだけ薄いことが概して好ましい。
図１を再度参照すると、電気導電層の機能は、エレクトロクロミックスタック２８の全面にわたる電力より供される電位をスタックの内部領域に適用することである。電位は導電層への電気的接続を通じて導電層に移される。ある態様では、第１電気導電層２２と接触するバスバーおよび第２電気導電層２３と接触するバスバーは、電圧源と電気導電層２２、２３との間に電気的接続を供する。
ある態様では、第１電気導電層２２および第２電気導電層２３のシート抵抗Ｒｓは、約１Ω/ｓｑ〜約５００Ω/ｓｑである。ある態様では、第１電気導電層２２および第２電気導電層２３のシート抵抗Ｒｓは、約５Ω/ｓｑ〜約１００Ω/ｓｑである。
相対的に大きな透過率の状態から相対的に小さな透過率の状態へとまたは相対的に小さな透過率の状態から相対的に大きな透過率の状態へとエレクトロクロミックデバイス１のより迅速なスイッチングをし易くするために、電気導電層２２、２３の少なくとも一方は、不均一であって層を通じる電子流れに対してシート抵抗Ｒｓを有するパターンされた複合層を含む。例えば、ある態様では、第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３の一方のみが、層を通じる電子流れに対して不均一なシート抵抗を有するパターンされた複合層を含み、他方が層を通じる電子流れに対して均一または不均一なシート抵抗を有する。更なる例として、ある態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３の一方は、層を通じる電子の流れに対して不均一なシート抵抗を有するパターンされた複合層を含み、他方は層を通じる電子の流れに対して均一なシート抵抗を有する。更なる例として、ある態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３の一方は、層を通じる電子の流れに対して不均一なシート抵抗を有するパターンされた複合層を含み、他方は、本明細書に記載の等級付けした（または勾配を付けた;graded）厚さまたは等級づけした組成物から生じる他のシートで不均一性を有した層を通過する電子の流れに対して不均一なシート抵抗を有する。また、より典型的には、第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３はそれぞれの層を通る電子の流れに対して不均一なシート抵抗を有するパターンされた複合層を各々含んで成る。いかなる特定の理論に束縛されるものではないが、パターンされた複合体は、電気導電層２２、電気導電層２３、または電気導電層２２および電気導電層２３のシート抵抗の効果的な変化を形成するので、導電層での電圧降下を制御して、デバイスを横切ってデバイス面積の少なくとも２５％のデバイスの面積にわたって均一な電位降下または所望の非均一な電位降下を供することで、デバイスのスイッチング性能を向上させると現在考えられている。
概して、電気回路モデルは、エレクトロクロミックデバイスの種類、デバイス形状および寸法、電極特性、及び電圧源に対する電気接続部（例えばバスバー）の配置を考慮して、所望のスイッチング性能を供するシート抵抗分布を決定するために使用され得る。第１および/または第２電気導電層のサブ層をパターニングし、任意には第１および/または第２電気導電層の厚さに勾配を付け、第１及び/または第２電気導電層の組成物、またはこれらの組み合わせに勾配を付けることで、シート抵抗分布を少なくとも部分的に順に制御することができる。
ある典型的な態様では、エレクトロクロミックデバイスは矩形状のエレクトロクロミックウィンドウである。図１を再び参照すると、この態様では第１基板２４および第２基板２５は矩形のガラス窓または他の透明基板であり、エレクトロクロミックデバイス１は対向する第１電極層２０と第２電極層２１の側にそれぞれ位置づけられた２つのバスバー２６、２７を有している。このように構成される際、第１電気導電層２２内の電子の流れに対する抵抗は概してバスバー２６からの距離を大きくして増加させ、第２電気導電層２３内の電子の流れに対する抵抗は概してバスバー２７からの距離を大きくして増加させることが好ましい。これは、すなわち、例えば、バスバー２６から距離を増加させることに応じてシート抵抗を概して増加させるために第１電気導電層２２にサブ層をパターニングし、また、バスバー２７から距離を増加させることに応じてシート抵抗を概して増加させるために第１電気導電層２３にサブ層をパターニングすることで達成することができる。
本発明の多層デバイスは、矩形以外の形状を有してよく、３つ以上のバスバーを有していてよく、および/またはデバイスの両側にバスバーを有していなくてよい。例えば、多層デバイスはより概しては四角形である周囲（または外周）または例えば４より多いまたは少ない辺を有する形状を有していてよく、多層デバイスの形状は三角形、五角形、六角形等であってよい。更なる例として、多層デバイスは、例えば、円形、楕円形等の湾曲しており頂点がない周囲を有していてよい。更なる例として、多層デバイスは、電圧源に多層デバイスを接続する３、４以上のバスバーを含んでいてよく、数に関係なくバスバーは非対向の側面に設けられてよい。そのような場合の各々において、電気導電層中の好ましい抵抗プロファイルは、矩形、２つのバスバー形態に関して説明したものから変わってよい。
しかしながら、概して、多層デバイスが矩形以外の形状を有しているかどうかとは無関係に３つ以上の電気接続部（例えば、バスバー）があり、および/または電気接続部（例えば、バスバー）はデバイスの対向する側にある。第１電気導電層２２、第２電気導電層２３、または第１電気導電層２２および第２電気導電層２３のシート抵抗Ｒｓは、第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３内の（二次元の）位置に応じた同じシート抵抗
のポイント（または点）（イソ抵抗ライン）を結ぶためにプロットされ得る。時に輪郭マップと呼ぶこの一般的な性質のプロットは、等しい高度のポイントを結ぶために地図作成に日常的に使用されている。本発明では、第１および/または第２電気導電層内の（二次元の）位置に応じた第１および/または第２電気導電層内のシート抵抗Ｒｓの輪郭マップは、一連のイソ抵抗ライン（時に輪郭ラインと呼ぶ）および抵抗勾配ライン（イソ抵抗ラインに垂直なライン）を含む。第１および/または第２電気導電層の勾配ラインに沿ったシート抵抗は、最大値に到達するまで概して増加、減少、増加し、次いで概して減少する、または最小値に到達するまで概して減少し、次いで概して増加する。
図２Ａ〜図２Ｅは、本発明のエレクトロクロミックスタックのいくつかの典型的な態様のため電気導電層内の（二次元の）位置に応じた電気導電層（すなわち、第１電気導電層、第２電気導電層、または第１および第２電気導電層の各々）におけるシート抵抗Ｒｓの輪郭マップ（または等高線図;contour map）を示す。図２Ａ〜図２Ｅの各々では、輪郭マップ５０は、四角形（図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃ）または円形（図２Ｄおよび２Ｅ）の外周を有し、エレクトロクロミックスタックの第１および第２電気導電層（表示せず）と接触するバスバー２６、２７の数と位置を変えるエレクトロクロミックスタックから生じる、イソ抵抗曲線５２（すなわち、シート抵抗Ｒｓが一定値を有する曲線）およびイソ抵抗曲線５２に垂直な一連の抵抗勾配曲線５４を示す。図２Ａでは、一連の勾配５４の方向は、電気導電層内のシート抵抗Ｒｓが一連の勾配５４に沿って、バスバー２７と接触する電気導電層の西側５５と東側５６との間で徐々に増えることを示している。図２Ｂでは、勾配５４Ａの方向は、バスバー２７と接触する電気導電層内のシート抵抗Ｒｓが南西コーナー５７から中心５９へと向かって徐々に減少し、次いで中心５９から北東コーナー５８へ向かって減少することを示している。図２Ｃでは、勾配５４の方向は、バスバー２７と接触する電気導電層内のシート抵抗Ｒｓが西側６０および東側６１から中心５９へと向かって徐々に減少し、上側５８および下側５７から中心５９へと向かって徐々に増加することを示している。つまり、別の言い方をすれば、シート抵抗Ｒｓが中心５９を中心してサドル状の形態を形成する。図２Ｄでは、勾配５４ａおよび５４ｂの方向は、バスバー２７と接触する電気導電層内のシート抵抗Ｒｓが位置６４および６５の各々から中心５９へと向かって徐々に減少し、位置６３および６２の各々から中心５９に向かって徐々に増加することを示している。つまり、別の言い方をすれば、シート抵抗Ｒｓが中心５９を中心してサドル状の形態を形成する。図２Ｄでは、勾配５４の方向は、バスバー２７と接触する電気導電層内のシート抵抗Ｒｓが西側５５から東側５６へと向かって徐々に減少することを示している。ある態様では、例えば、シート抵抗の勾配は一定である。更なる例として、ある態様では、シート抵抗の勾配が一定であり、基板の形状は矩形である。
本発明のある好ましい態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約１．２５である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約１．５である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約２である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約３である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約４である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約５である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約６である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約７である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約８である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約９である。
ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも約１０である。
ある態様では、第１電気導電層のシート抵抗の不均一性は、第１電気導電層の２つの異なる領域の平均シート抵抗Ｒａｖｇの比を比較することによって観察することができる。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。例えば、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。これは図３および図４に図示され得る。第１電気導電層２２は凸多角形Ａ１と凸多角形Ｂ１を含み、それぞれが第１導電層２２の表面積の少なくとも２５％を含む領域を囲む。ある態様では、凸多角形Ｂ１により境界づけられる第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する凸多角形Ａ１により境界づけられる第１電気導電層での第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。図示するように、例示のためでのみ凸多角形Ａ１が三角形であり、凸多角形Ｂ１は四角形である。実際には、第１領域は任意の凸多角形により境界づけられ、第２領域は任意の凸多角形により境界づけられ得る。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも２である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも３である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも４である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも５である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも６である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも７である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも８である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも９である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１０である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。上記の例の各々の態様では、第１および第２領域は相互に排他的な領域である。
ある態様では、第１電気導電層のシート抵抗の不均一性は、第１電気導電層の４つの異なる領域の平均シート抵抗Ｒａｖｇの比を比較することによって観察することができる。第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接している。領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含む。例えば、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第１電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇに対する第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第１電気導電層の第４領域の平均シート抵抗Ｒ４ ａｖｇに対する第１電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接している。領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第１電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇに対する第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第１電気導電層の第４領域の平均シート抵抗Ｒ４ ａｖｇに対する第１電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接している。領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも２である。第１電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇに対する第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇの比は少なくとも２である。第１電気導電層の第４領域の平均シート抵抗Ｒ４ ａｖｇに対する第１電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇの比は少なくとも２である。第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接している。領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含む。上記の例の各々の態様では、第１、第２、第３および第４領域は相互に排他的な領域である。
本発明のある好ましい態様では、第２電気導電層は、第２電気導電層の位置に応じて変わる第２電気導電層を通じる電流の流れに対するシート抵抗Ｒｓを有する。ある態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも１．２５である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも１．５である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも２である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも３である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも４である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも５である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも６である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも７である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも８である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも９である。ある典型的な態様では、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は少なくとも１０である。
ある態様では、第２電気導電層のシート抵抗の不均一性は、第２電気導電層の２つの異なる領域の平均シート抵抗Ｒａｖｇの比を比較することによって観察することができる。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。例えば、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。これは図３および図４に図示され得る。第２電気導電層２３は凸多角形Ａと凸多角形Ｂを含み、それぞれが第２導電層２３の表面積の少なくとも２５％を含む領域を囲む。ある態様では、凸多角形Ｂにより境界づけられる第２電気導電層の第２領域での平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する凸多角形Ａにより境界づけられる第２電気導電層での第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。図示するように、例示のためでのみ凸多角形Ａが三角形であり、凸多角形Ｂは四角形である。実際には、第１領域は任意の凸多角形により境界づけられ、第２領域は任意の凸多角形により境界づけられ得る。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも２である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも３である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも４である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも５である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも６である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも７である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも８である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも９である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１０である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。上記の例の各々の態様では、第１および第２領域は相互に排他的な領域である。
ある態様では、第２電気導電層のシート抵抗の不均一性は、第２電気導電層の４つの異なる領域の平均シート抵抗Ｒａｖｇの比を比較することによって観察することができる。第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接している。領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含む。例えば、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第２電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇに対する第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第２電気導電層の第４領域の平均シート抵抗Ｒ４ ａｖｇに対する第２電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接している。領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第２電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇに対する第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第２電気導電層の第４領域の平均シート抵抗Ｒ４ ａｖｇに対する第２電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接している。領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも２である。第２電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇに対する第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇの比は少なくとも２である。第２電気導電層の第４領域の平均シート抵抗Ｒ４ ａｖｇに対する第２電気導電層の第３領域の平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇの比は少なくとも２である。第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接している。領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含む。上記の例の各々の態様では、第１、第２、第３および第４領域は相互に排他的な領域である。
本発明のある好ましい態様では、第１電気導電層２２および第２電気導電層２３は、第１電気導電層および２電気導電層の位置に応じて変わる第２電気導電層を通じる電流の流れに対するシート抵抗Ｒｓを有する。この態様では、第１電気導電層および第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は同じであることが概して好ましいが、これらの比の値は異なる値でもよい。例えば、ある態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は、第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比の少なくとも２倍の値を有している。しかしながら、より典型的には、第１電気導電層および第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は略同じで、各々が少なくとも約１．２５である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は略同じで、各々が少なくとも約１．５である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は其々少なくとも約２である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は其々少なくとも約３である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は其々少なくとも約４である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は其々少なくとも約５である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は其々少なくとも約６である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は其々少なくとも約７である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は其々少なくとも約８である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は其々少なくとも約９である。ある典型的な態様では、第１電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比と第２電気導電層の最小シート抵抗Ｒｍｉｎ値に対する最大シート抵抗Ｒｍａｘ値の比は其々少なくとも約１０である。
ある態様では、第１電気導電層および第２電気導電層のシート抵抗の不均一性は、第１電気導電層および第２電気導電層の其々の２つの異なる領域の平均シート抵抗Ｒａｖｇの比を比較することによって観察することができる。第１電気導電層の第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。例えば、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．２５であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．５であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも２であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも２である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも３であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも３である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも４であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも４である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも５であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも５である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも６であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも６である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも７であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも７である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも８であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも８である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも９であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも９である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１０であり、第２電気導電層の第２領域の平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域の平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比は少なくとも１０である。第１電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、第２電気導電層の第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む。上記の例の各々の態様では、第１および第２領域は相互に排他的な領域である。
図４を再び参照すると、第１および第２電気導電層のシート抵抗の空間的不均一性は本発明の一態様に従い相互に関連付けられ得る。例えば、第１電気導電層２２の線分Ｘ１−Ｙ１は、第２電極層２１、イオン伝導層１０および第１電極層２０を介して第２電気導電層２３に線分Ｘ−Ｙを規定する投影（または画像または投射;projection）に投影され得る。シート抵抗は概して第１電気導電層２２内の線分Ｘ１−Ｙ１に沿って増え（すなわち、シート抵抗は概してシート抵抗勾配曲線に沿ってポイントＸ１からポイントＹ１の方向に移るにつれて増え）、シート抵抗は概して第２電気導電層２３内の線分Ｘ−Ｙに沿って減る（すなわち、シート抵抗は概してシート抵抗勾配曲線５４に沿ってポイントＸからポイントＹの方向に移るにつれて減る）。上記で示すように、線分Ｘ−ＹおよびＸ１−Ｙ１は少なくとも１ｃｍの長さを有する。線分Ｘ−ＹおよびＸ１−Ｙ１は２．５ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍまたは２５ｃｍの長さを有していてよい。更に、線分Ｘ−ＹおよびＸ１−Ｙ１は直線または曲線であってよい。ある態様では、例えば、電気導電層２２、２３のシート抵抗勾配は非ゼロ定数であり、反対符号から成る（例えば、シート抵抗は概してポイントＸ１からポイントＹ１の方向に沿って第１電気導電層で直線的に増加し、シート抵抗は概してシート抵抗勾配曲線５４に沿ってポイントＸからポイントＹの方向に向かって直線的に減少する）。更なる例としては、ある態様では、基板２４、２５は矩形であり、電気導電層２２、２３のシート抵抗勾配は非ゼロ定数であり、反対符号から成る（例えば、シート抵抗は概して勾配５４に沿ってポイントＸからポイントＹの方向に第２電気導電層２３で直線的に増加し、シート抵抗は概して線分Ｘ１−Ｙ１を含むラインに沿ってポイントＸ１からポイントＹ１の方向に第１電気導電層２２で直線的に減少する）。
別の態様では、図３および図４を参照すると、第１および第２電気導電層のシート抵抗の空間的不均一性は、第１電気導電層の第１および第２領域と第２電気導電層における投影とを分けて、第２電気導電層の相補的な第１および第２領域を規定することで特徴づけられ得る。第１電気導電層の第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含み、当該第１および第２領域は相互に排他的な領域である。概して、第１電気導電層は第１電気導電層の第１および第２領域に平均シート抵抗を有し、第２電気導電層は第２電気導電層の相補的な第１および第２領域に平均シート抵抗を有する。（ａ）（ｉ）第２領域での第１電気導電層の平均シート抵抗に対する第１領域での第１電気導電層の平均シート抵抗は少なくとも１．５であり、または（ｉｉ）相補的な第２領域での第２電気導電層の平均シート抵抗に対する相補的な第１領域での第２電気導電層の平均シート抵抗は１．５よりはるかに大きく、（ｂ）相補的な第１領域（すなわち、第２電気導電層における第１電気導電層の第１領域の投影）での第２電気導電層の平均シート抵抗に対する第１領域での第１電気導電層の平均シート抵抗の比が、相補的な第２領域（すなわち、第２電気導電層における第１電気導電層の第２領域の投影）での第２電気導電層の平均シート抵抗に対する第２領域での第１電気導電層の平均シート抵抗の比の少なくとも約１５０％である。
図３および図４を再度参照すると、第１電気導電層２２は領域Ａ１および領域Ｂ１を含み、領域Ａ１および領域Ｂ１は、第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％をそれぞれ含み、凸多角形によりそれぞれ囲まれ、および相互に排他的な領域である。第２電気導電層２３における領域Ａ１の投影は、第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む第２電気導電層の凸多角形により囲まれた領域Ａを規定する。第２電気導電層における領域Ｂ１の投影は、第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む第２電気導電層の凸多角形により囲まれた領域Ｂを規定する。第１電気導電層２２は、領域Ａ１でＲＡ１ ａｖｇに相当する平均シート抵抗、および領域Ｂ１でＲＢ１ ａｖｇに相当する平均シート抵抗を有している。第２電気導電層２３は、領域ＡでＲＡ ａｖｇに相当する平均シート抵抗、および領域ＢでＲＢ ａｖｇに相当する平均シート抵抗を有している。ある態様では、（ｉ）ＲＢ１ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇの比またはＲＡ ａｖｇに対するＲＢ ａｖｇの比は少なくとも１．５であり、（ｉｉ）ＲＢ１ ａｖｇ/ＲＢ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇ/ＲＡ ａｖｇの比は少なくとも１．５である。例えば、ある態様では、（ｉ）ＲＢ１ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇの比またはＲＡ ａｖｇに対するＲＢ ａｖｇの比は少なくとも１．７５であり、（ｉｉ）ＲＢ１ ａｖｇ/ＲＢ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇ/ＲＡ ａｖｇの比は少なくとも１．７５である。更なる例として、ある態様では、（ｉ）ＲＢ１ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇの比またはＲＡ ａｖｇに対するＲＢ ａｖｇの比は少なくとも２であり、（ｉｉ）ＲＢ１ ａｖｇ/ＲＢ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇ/ＲＡ ａｖｇの比は少なくとも２である。更なる例として、ある態様では、（ｉ）ＲＢ１ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇの比またはＲＡ ａｖｇに対するＲＢ ａｖｇの比は少なくとも３であり、（ｉｉ）ＲＢ１ ａｖｇ/ＲＢ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇ/ＲＡ ａｖｇの比は少なくとも３である。更なる例として、ある態様では、（ｉ）ＲＢ１ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇの比またはＲＡ ａｖｇに対するＲＢ ａｖｇの比は少なくとも５であり、（ｉｉ）ＲＢ１ ａｖｇ/ＲＢ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇ/ＲＡ ａｖｇの比は少なくとも５である。更なる例として、ある態様では、（ｉ）ＲＢ１ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇの比またはＲＡ ａｖｇに対するＲＢ ａｖｇの比は少なくとも１０であり、（ｉｉ）ＲＢ１ ａｖｇ/ＲＢ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇ/ＲＡ ａｖｇの比は少なくとも１０である。
図５〜８は、電気導電層に第１および第２材料をパターニングするためのいくつかの代替態様を示す。
図５は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層７３およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７１をパターニングすることで成され得る２つの典型的なパターン（右欄）を示す。これら態様の各々では、ＴＣＯ材料７３は基板７２に堆積され、第２材料７１でパターンされおよびオーバーコートされる。当該オーバーコートはＴＣＯ材７３およびＴＣＯ材７３の領域間のギャップを含む領域を覆っている。図５の右上図では、ＴＣＯ材７３はフィルムとして堆積され、円形を有したフィルムが上端からの距離に応じた面積または円形を囲む面積を減じるように一連の円形がパターンされる。図５の右下図では、ＴＣＯ材７３はフィルムとして堆積され、六角形を有したフィルムが上端からの距離に応じた面積または六角形を囲む面積を減じるように一連の六角形がパターンされる。図５(右欄)に示される典型的なパターンはＴＣＯの連続または不連続パターンであってよい。図５の右上図はＴＣＯの連続層にギャップ(ＴＣＯが無い領域)により中断されるＴＣＯの連続パターンを示す。図５の右下図は、ＴＣＯの領域が完全にギャップ(ＴＣＯが無い領域)により分けられているＴＣＯの不連続パターンを示す。
図６は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層７３およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７１をパターニングすることで成され得る２つの典型的なパターン（右欄）を示す。これら態様の各々では、ＴＣＯ材料７３は基板７２に堆積され、第２材料７１でパターンされおよびオーバーコートされる。当該オーバーコートはＴＣＯ材７３およびＴＣＯ材７３の領域間のギャップを含む領域を覆っている。図６の右上図では、ＴＣＯ材７３の幅は上端または下端からの距離に応じて小さくなる(または代替的には大きくなる)。図６の右下図では、ＴＣＯ材７３はフィルムとして堆積され、フィルムが上端からの距離の増加に応じた面積または円形を囲む面積を増やすように一連の円形がパターンされる。
図７は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層７３およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７１をパターニングすることで成され得る典型的なパターン（右欄）を示す。これら態様の各々では、ＴＣＯ材料７３は基板７２に堆積され、第２材料７１でパターンされおよびオーバーコートされる。当該オーバーコートはＴＣＯ材７３およびＴＣＯ材７３の領域間のギャップを含む領域を覆っている。図７の右図では、ＴＣＯ材７３はラインで示されている一連のギャップにより中断され、ライン(ギャップ)の長さは上端からの距離が大きくなるに応じて小さくなる。
図８は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層７３およびＴＣＯよりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７１をパターニングすることで成され得る典型的なパターン（右欄）を示す。これら態様の各々では、ＴＣＯ材料７３は基板７２に堆積され、第２材料７１でパターンされおよびオーバーコートされる。当該オーバーコートはＴＣＯ材７３およびＴＣＯ材７３の領域間のギャップを含む領域を覆っている。図８の右図では、ＴＣＯ材７３は略等しい長さのラインで示されている一連のギャップにより中断され、ラインの数は上端からの距離が大きくなるに応じて増える。
いかなる特定の理論に拘束され、今日までに得られた特定の実験的証拠に基づかれることは望まないが、特定の態様では、電極のシート抵抗は、実質的に一定であるエレクトロクロミックスタックを横切る局所的な電圧降下を供する大きな面積のエレクトロクロミックデバイスの位置の関数(;function)として表わされ得る。図１に示される単純な形状では、上側電極に対するコンタクト(バスバー２７)がｘ＝０で形成され、下側電極に対するコンタクト(バスバー２６)がｘ＝ｘｔで形成される場合、その関係式は単に以下のとおりである。
Ｒ’(ｘ)＝Ｒ（ｘ）＊(ｘｔ/ｘ−１)
Ｒ(ｘ)は位置の関数としての上側電極のシート抵抗であり、Ｒ’(ｘ)は位置の関数としての下側電極のシート抵抗である。この関係の簡単な数学的例としては、上側電極のシート抵抗の直線的変化のためＲ(ｘ)＝ａ＊ｘであり、下側電極のシート抵抗はＲ’(ｘ)＝ａ＊(ｘｔ−ｘ)である必要がある。別の簡単な例としては、Ｒ(ｘ)＝１/(ｘｔ−ａ＊ｘ)の場合、その際Ｒ’(ｘ)＝１/(ａ＊ｘ)である。この関係式は任意の関数Ｒ（ｘ）のための数学的意義を保持する。この関係は、イソ抵抗ラインＲ（ｚ）に垂直な勾配曲線に沿った一方のコンタクト(ｚ＝０)から別のコンタクト（ｚ＝Ｌ）までのシート抵抗と、対応する対向する電極シート抵抗分布Ｒ’（ｚ）との間の下記の関係式によって、なだらかに変化する任意の電極シート抵抗分布および任意のコンタクト構成に一般化され得る。
Ｒ’(ｚ)＝Ｒ（ｚ）＊(Ｌ/ｚ−１)
実際問題として、デバイスは本発明の恩恵を実現するためにこの関係に正確に固執する必要はない。例えば、Ｒ’(ｘ)＝１/(ａ＊ｘ)でＲ’（０）＝無限である場合、非常に大きな大きさの抵抗を実際に形成することができるが、ｂがａに対して相対的に小さい場合
Ｒ’(ｘ)＝１/(ａ＊ｘ＋ｂ)であるフィルムは、均一なシート抵抗の電極を含むデバイスに著しく改善されたスイッチング均一性をもたらすことができる。
不均一なシート抵抗を有する電気導電層は様々な方法により形成され得る。ある態様では、不均一なシート抵抗は電気導電層の２つの材料のパターニングの結果である。別の態様では、不均一なシート抵抗は組成物の変化の結果である。例えば、基板に対する位置に応じた各ターゲットに対する出力を変えながら異なる材料の２つの円筒ターゲットからスパッタコーティングをし、基板に対する位置に応じたガス部分圧および/または組成物を変えながら円筒ターゲットから反応スパッタコーティングをし、基板に対する位置に応じて変化させた組成物または方法を用いてスパッタコーティングし、またはイオン注入、拡散または反応により均一な組成物および厚さのフィルムに変えるドーパントを導くことで組成物を変えることができる。別の態様では、不均一なシート抵抗は電気導電層の厚さの変化の結果である。例えば、基板に対する位置に応じたターゲットに対する出力を変えながら円筒ターゲットからスパッタコーティングをし、均一な出力でターゲットからスパッタコーティングし、および基板に対する位置に応じたターゲットに基づき基板の速度を変えることで厚さを変えることができる。例えば、基板上の均一なＴＣＯフィルムから成る堆積スタックであって、各フィルムは限られた空間的な広がりを有する。また、均一な厚さの導電層で開始し、その後当該層を横切って不均一な速度でエッチング液を用いたディップエッチングまたは噴霧等の空間的に不均一になる方法で当該層をエッチングすることで、厚さの勾配を形成することができる。別の態様では、不均一なシート抵抗はパターニングの結果である。例えば、所望の空間的に変化する抵抗を形成するため一連のスクライブを均一な厚さおよび均一な抵抗率のフィルムにレーザーパターニングすることによって、勾配が導かれ得る。レーザーパターニングに加えて、（半導体デバイスの製造技術で知られているような）機械的スクライビングおよびフォトレジストを使用したリソグラフィパターニングを所望の空間的に変化する抵抗を形成するために使用することができる。別の態様では、
不均一なシート抵抗は欠陥（またはきず;defect）の変化の結果である。例えば、イオン注入を通じて空間的に変化する欠陥を導き、または予め均一な欠陥密度を有する層に適用される空間的に変化するアニーリング処理を通じて空間的に変化する欠陥密度を形成することによって欠陥の変化をもたらすことができる。
図１を再度参照すると、第１電極層２０および第２電極層２１の少なくとも一方はエレクトロクロミックであり、第１および第２電極層の一方は他方のため対電極であり、第１および第２電極層２０、２１は無機および/または固体である。エレクトロクロミック電極層２０、２１の非制限的な例としては、タングステン、モリブデン、ニオブ、チタン、鉛及び/またはビスマスに基づく酸化物から成るカソード系有色薄膜フィルム、またはニッケル、イリジウム、鉄、クロム、コバルトおよび/またはロジウムに基づく酸化物、水酸化物および/またはオキシ水素化物から成るアノード系有色薄膜フィルムが挙げられる。
ある態様では、第１電極層２０は金属酸化物を含む多くの異なるエレクトロクロミック材の１つ以上を含む。そのような金属酸化物としては、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化イリジウム（Ｉｒ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化マンガン（Ｍｎ２Ｏ３）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ３）、酸化ニッケル（Ｎｉ２Ｏ３）、酸化コバルト（Ｃｏ２Ｏ３）等が挙げられる。ある態様では、金属酸化物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、モリブデン、バナジウム、チタン、および/または他の適当な金属または金属を含む化合物などの１つ以上のドーパントでドープされている。混合酸化物（例えば、Ｗ −Ｍｏ酸化物、Ｗ−Ｖ酸化物）がまた特定の態様で使用される。
ある態様では、酸化タングステンまたはドープ酸化タングステンが第１電極層２０のために使用される。ある態様では、第１電極層２０はエレクトロクロミックであり、ＷＯｘから実質的に形成され、“ｘ”はエレクトロクロミック層中のタングステンに対する酸素の原子比を指し、ｘは約２．７〜３．５である。準化学量論的酸化タングステンのみがエレクトロクロミズムを示し、すなわち化学量論的酸化タングステンはエレクトロクロミズムを示さないことが示唆されている。より具体的な態様では、ｘが３．０未満であって少なくとも約２．７であるＷＯｘが第１電極層２０のために使用される。別の態様では、第１電極層２０はｘが約２．７〜約２．９であるＷＯｘである。ラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ）等の技術では、タングステンに結合されたものとタングステンに結合されていないものを含む酸素原子の総数が特定でき得る。ある例では、ｘが３以上である酸化タングステン層は準化学量論的酸化タングステンと共に結合されていない過剰な酸素により恐らくエレクトロクロミズムを示す。別の態様では、酸化タングステン層は、ｘが約３．０〜約３．５である場合に化学量論以上の酸素を有する。
特定の態様では、エレクトロクロミック混合金属酸化物は結晶、ナノ結晶または非晶質である。ある態様では、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により特徴付けられるように、酸化タングステンは、粒子サイズが平均約５ｎｍ〜５０ｎｍ（または約５ｎｍ〜２０ｎｍ）である実質的にナノ結晶である。また、酸化タングステンの形態はＸ線回折（ＸＲＤ）を用いてナノ結晶として特徴付けることができる。例えば、ナノ結晶性エレクトロクロミック酸化タングステンは、次のＸＲＤの特徴によって特徴付けられる：約１０〜１００ｎｍ（例えば、約５５ｎｍ）の結晶サイズ。更に、ナノ結晶性酸化タングステンは、例えばいくつかの（約５〜２０）の酸化タングステン単位セルのオーダーで制限された長距離秩序を示し得る。
第１電極層２０の厚さは、エレクトロクロミック層のために選択されるエレクトロクロミック材料に依存する。ある態様では、第１電極層２０は約５０ｎｍ〜２０００ｎｍまたは約１００ｎｍ〜７００ｎｍを有する。ある態様では、第１電極層２０は約２５０ｎｍ〜約５００ｎｍを有する。
第２電極層２１は第１電極層２０に対する対電極として作用し、第１電極層２０と同じように、第２電極層２１はエレクトロクロミック材料および非エレクトロクロミック材料を含む得る。第２電極層２１の非制限的な例としては、タングステン、モリブデン、ニオブ、チタン、鉛及び/またはビスマスに基づく酸化物から成るカソード系有色エレクトロクロミック薄膜フィルム、ニッケル、イリジウム、鉄、クロム、コバルトおよび/またはロジウムに基づく酸化物、水酸化物および/またはオキシ水素化物から成るアノード系有色エレクトロクロミック薄膜フィルム、または例えばバナジウム及び/またはセリウム、活性炭素に基づく酸化物から成る非エレクトロクロミック薄膜フィルムが挙げられる。また、そのような材料の組み合わせは第２電極層２１として用いることができる。
ある態様では、第２電極層２１は、エレクトロクロミックデバイスが白い状態にある際、イオンのリザーバー（または貯留層;reservoir）として作用可能な多くの異なる材料のうちの１つ以上を含み得る。例えば、適当な電位の適用により開始されるエレクトロクロミック遷移の間に、対電極層は、当該層が保持するイオンのいくつかまたは全てをエレクトロクロミック第１電極層２０に移し、エレクトロクロミック第１電極層２０を有色状態に変更する。
ある態様では、ＷＯ３に相補的な対電極のための適当な材料としては、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化ニッケルタングステン（ＮｉＷＯ）、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（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）、およびプルシアンブルーが挙げられる。光学的不活性対電極としては、セリウムチタン酸化物（ＣｅＯ２−ＴｉＯ２）、セリウムジルコニウム酸化物（ＣｅＯ２−ＺｒＯ２）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、ニッケルタングステン酸化物（ＮｉＷＯ）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、および酸化物の混合物（例えば、Ｎｉ２Ｏ３およびＷＯ３の混合物）が挙げられる。これら酸化物のドープされた配合物を例えば、タンタル、タングステン等を含むドーパントで使用することができる。エレクトロクロミック材が白い状態にある際、第１電極層２０はエレクトロクロミック材料でエレクトロクロミック現象を形成するために使用されるイオンを含んでいるので、対電極は多量のこれらイオンを保持する際、好ましくは大きな透過率および無彩色を有する。
ある態様では、ニッケルタングステン酸化物（ＮｉＷＯ）が対電極層に用いられる。特定の態様では、ニッケルタングステン酸化物中に存在するニッケルの量をニッケルタングステン酸化物の約９０重量％以下とすることができる。特定の態様では、ニッケルタングステン酸化物中のニッケルとタングステンの質量比は、約４：６〜６：４（例えば約１：１）である。ある態様では、ＮｉＷＯは約１５％（原子）のＮｉ〜約６０％のＮｉ、約１０％のＷ〜約４０％のＷ、および約３０％のＯ〜約７５％のＯである。別の態様では、ＮｉＷＯは約３０％（原子）のＮｉ〜約４５％のＮｉ、約１０％のＷ〜約２５％のＷ、および約３５％のＯ〜約５０％のＯである。ある態様では、ＮｉＷＯは約４２％（原子）のＮｉ、約１４％のＷおよび約４４％のＯである。
ある態様では、第２電極層２１の厚さは約５０ｎｍ〜約６５０ｎｍである。ある態様では、第２電極層２１の厚さは約１００ｎｍ〜約４００ｎｍであり、好ましくは約２００ｎｍ〜約３００ｎｍである。
イオン伝導層１０は、エレクトロクロミックデバイスが白い状態と有色状態との間で変化する際、（電解質の様式で）イオンを輸送する媒体として作用する。イオン伝導層１０はイオン導電材を含む。イオン伝導層１０は用途に応じて透明または非透明、有色または無色であってよい。好ましくは、イオン伝導層１０は、第１電極層２０および第２電極層２１に関連するイオンに高い導電性を有する。材料の選択に応じて、そのようなイオンはリチウムイオン（Ｌｉ＋）および水素イオン（Ｈ＋）（すなわち、陽子）を含む。また、他のイオンが特定の態様で用いられ得る。他のイオンとしては、重水素イオン（Ｄ＋）、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）、カリウムイオン（Ｋ＋）、カルシウムイオン（Ｃａ＋＋）、バリウムイオン（Ｂａ＋＋）、ストロンチウムイオン（Ｓｒ＋＋）およびマグネシウムイオン（Ｍｇ＋＋）が挙げられる。好ましくは、イオン伝導層１０は通常の操作の間にごくわずかな電子移動が生じる十分に低い電子伝導性を有している。様々な態様では、イオン伝導体材は１０−５Ｓ/ｃｍ〜１０−３Ｓ/ｃｍのイオン伝導度を有する。
電解質の種類のいくつかの非限定的な例としては、溶解リチウム塩を有するポリ（エチレン酸化物）等の固体ポリマー電解質（ＳＰＥ）、リチウム塩を有するポリ（メチルメタクリレート）及びプロピレンカーボネートの混合物等のゲルポリマー電解質（ＧＰＥ）、ＧＰＥと同様であるが、ポリ（エチレン酸化物）等の第２ポリマーの添加物を有する複合ゲルポリマー電解質（ＣＧＰＥ）、およびリチウム塩を有するエチレンカーボネート/ジエチルカーボネートの溶媒混合物等の液体電解質（ＬＥ）、およびチタニア、シリカまたは他の酸化物の添加物を有するＬＥを含む複合有機−無機電解質（ＣＥ）が挙げられる。使用されるリチウム塩の非限定的な例としては、ＬｉＴＦＳＩ（ビス（トリフルオロメタン）スルホンイミドリチウム）、ＬｉＢＦ４（テトラフルオロホウ酸リチウム）、ＬｉＡｓＦ６（ヘキサフルオロヒ酸リチウム）、ＬｉＣＦ３ＳＯ３（トリフルオロメタンスルホン酸リチウム）、およびＬｉＣｌＯ４（過塩素酸リチウム）が挙げられる。適当なイオン伝導層の更なる例としては、ケイ酸塩、ケイ素（またはシリコン）酸化物、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化ニオブ、およびホウ酸塩が挙げられる。ケイ素酸化物は、シリコン-アルミニウム酸化物を含む。これら材料はリチウムを含む様々なドーパントでドープされ得る。リチウムでドープされたケイ素酸化物は、リチウムシリコンアルミニウム酸化物を含む。ある態様では、イオン伝導層はケイ酸塩系構造を含む。他の態様では、リチウムイオンの輸送のために特に適合させた適当なイオン伝導体としては、限定されないが、リチウムシリケート、リチウムアルミニウムシリケート、リチウムアルミニウムホウ酸塩、リチウム、リチウムアルミニウムフッ化物、リチウムホウ酸塩、窒化リチウム、リチウムジルコニウムシリケート、ニオブ酸リチウム、リチウムホウケイ酸塩、リチウムホスホシリケート、およびリチウムケイ素酸化物を含む他のリチウム系セラミック材、シリカ、またはケイ素酸化物が挙げられる。
イオン伝導層１０の厚さは材料に応じて変化する。無機イオン導体を使用するある態様では、イオン伝導層１０は、約１ｎｍ〜２５０ｎｍの厚さ、好ましくは約５ｎｍ〜５０ｎｍの厚さを有する。有機イオン導体を使用するある態様では、イオン伝導層は、約１０００ｎｍ〜１０００００ｎｍの厚さまたは約１００００ｎｍ〜２５０００ｎｍの厚さを有する。また、イオン伝導層の厚さは実質的に均一である。ある態様では、実質的に均一なイオン伝導層は上記の厚さ範囲の各々で＋/−１０％未満のみ変化する。別の態様では、実質的に均一なイオン伝導層は上記の厚さ範囲の各々で＋/−５％未満のみ変化する。別の態様では、実質的に均一なイオン伝導層は上記の厚さ範囲の各々で＋/−３％未満のみ変化する。
図１を再度参照すると、基板２４、２５は平坦な表面を有する。すなわち、それらは表面の各ポイントにおける接平面と一致する表面を有している。平坦表面を有する基板が、エレクトロクロミック構造的ウィンドウおよび他の多くのエレクトロクロミックデバイスのために典型的に使用されるが、本発明の多層デバイスが一重あるいは二重に湾曲した表面を有していてよいことが考えられる。別の言い方をすれば、スタック２８の層の各々は対応する曲率半径を有することが考えられる。例えば、一重および二重湾曲面の規定およびそれらを形成するための方法に関して、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７８０８６９２を参照のこと。
図９は、本発明の第２態様のエレクトロクロミックデバイスの断面構造図を示す。中央から外側に向かって移動させると、エレクトロクロミックデバイス１はエレクトロクロミック電極層２０を有して成る。エレクトロクロミック電極層２０の両側には、外側基板２４、２５に対して順に配置される第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３がある。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の少なくとも一方は、本発明によりパターンされた導電性サブ層を含んでいる。例えば、ある態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３の一方は、パターンされた導電性サブ層を含んでおり、また位置に応じた（または位置の関数として;as a function of）不均一なシート抵抗を有し、他方は位置に応じた均一なシート抵抗を有する。更なる例として、別の態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３の一方は、パターンされた導電性サブ層を含んでおり、また位置に応じた（または位置の関数として;as a function of）不均一なシート抵抗を有し、他方は位置に応じた不均一なシート抵抗を有する非パターン層である。更なる例として、別の態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３は、パターンされた導電性サブ層を各々含んでおり、また位置に応じた（または位置の関数として;as a function of）不均一なシート抵抗を各々有する。要素２２、２０および２３をまとめてエレクトロクロミックスタック２８と呼ぶ。電気導電層２２はバスバー２６を通じて電圧源と電気的に接触しており、電気導電層２３はバスバー２７を通じて電圧源と電気的に接触しており、それによって電気導電層２２、２３に対して電圧パルスを適用することでエレクトロクロミックデバイス２０の透過率を変更し得る。パルスにより、エレクトロクロミック電極層２０のカソード化合物に可逆的化学的還元がなされ、エレクトロクロミック電極層２０のアノード化合物に可逆的化学的酸化がなされる。カソードまたはアノード化合物のいずれかは、エレクトロクロミック電極層２０がパルス後に透過率が小さくまたは透過率が大きくなるように、エレクトロクロミック挙動を示す。ある態様では、エレクトロクロミックデバイス１は、相対的に電圧パルス前に透過率が大きく、電圧パルス後に透過率が小さいまたはその逆の性質も有する。
図１０は、本発明の第３態様のエレクトロクロミックデバイスの断面構造図を示す。中央から外側に向かって移動させると、エレクトロクロミックデバイス１はイオン伝導層１０を有して成る。エレクトロクロミック電極層２０はイオン伝導層１０の一方の側にあり、イオン伝導層１０の第１表面と接触している。第１電気導電層２２はエレクトロクロミック層２０と接触している。第２電気導電層２３はイオン伝導層１０の第２表面にあり、イオン伝導層１０の第１表面および第２表面は対向面である。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の少なくとも一方は、本発明によりパターンされた導電性サブ層を含んでいる。例えば、ある態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３の一方は、パターンされた導電性サブ層を含んでおり、また位置に応じた（または位置の関数として;as a function of）不均一なシート抵抗を有し、他方は位置に応じた均一なシート抵抗を有する。更なる例として、別の態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３の一方は、パターンされた導電性サブ層を含んでおり、また位置に応じた（または位置の関数として;as a function of）不均一なシート抵抗を有し、他方は位置に応じた不均一なシート抵抗を有する非パターン層である。更なる例として、別の態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３は、パターンされた導電性サブ層を各々含んでおり、また位置に応じた（または位置の関数として;as a function of）不均一なシート抵抗を各々有する。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３は外側基板２４、２５に接して設けられている。要素１０、２０、２２および２３をまとめてエレクトロクロミックスタック２８と呼ぶ。電気導電層２２はバスバー２６を通じて電圧源（図示せず）と電気的に接触しており、電気導電層２３はバスバー２７を通じて電圧源（図示せず）と電気的に接触しており、それによって電気導電層２２、２３に対して電圧パルスを適用することでエレクトロクロミック層２０の透過率を変更し得る。イオン伝導層１０は、電子またはイオンの注入または取り出しの際に可逆的に酸化または還元することが可能な種を含んで成り、また、この種はエレクトロクロミック活性があり得る。電圧パルスにより、電子およびイオンが第１電極層２０とイオン伝導層１０の間で移動し、その結果、電極層２０のエレクトロクロミック材の色が変わり、それによってエレクトロクロミックデバイス１の透過率が小さくまたは大きくなる。ある態様では、エレクトロクロミックデバイス１は電圧パルス前に相対的に透過率が大きくなり、電圧パルス後に相対的に透過率が小さくなり、またはその逆の性質も有する。
図１１は、本発明の更なる態様のエレクトロクロミックデバイスの断面構造図を示す。中央から外側に向かって移動させると、エレクトロクロミックデバイス１はイオン伝導層１０を有して成る。第１電極層２０はイオン伝導層１０の一方の側にあり、イオン伝導層１０の第１表面と接触している。第２電極層２０はイオン伝導層１０の他方の側にあり、イオン伝導層１０の第２表面と接触している。更に、第１電極層２０および第２電極層２１の少なくとも一方はエレクトロクロミック材を含んで成る。ある態様では、第１電極層２０および第２電極層２１の各々がエレクトロクロミック材を含んで成る。層２０、１０、２１である中央構造は第１電流変調構造体３０と第２電流変調構造体３１との間に位置付けられる。第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１は順に第１電気導電層２２および第２電気導電層２３にそれぞれ隣接しており、当該第１電気導電層２２および第２電気導電層２３は外側基板２４および外側基板２５にそれぞれ接して配置されている。
要素２２、３０、２０、１０、２１、３１および２３をまとめてエレクトロクロミックスタック２８と呼ぶ。
図１２は、本発明の第２態様のエレクトロクロミックデバイスの断面構造図を示す。中央から外側に向かって移動させると、エレクトロクロミックデバイス１はエレクトロクロ
ミック電極層２０を有して成る。エレクトロクロミック電極層２０の両側には、連続して
第１電流変調構造３０および第２電流変調構造３１、第１電気導電層２２および第２電気導電層２３、並びに外側基板２４および外側基板２５がそれぞれ設けられている。要素２２、２０および２３をまとめてエレクトロクロミックスタック２８と呼ぶ。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の少なくとも一方は、本発明によりパターンされた導電性サブ層を含んでいる。電気導電層２２はバスバー２６を通じて電圧源と電気的に接触しており、電気導電層２３はバスバー２７を通じて電圧源と電気的に接触しており、それによって電気導電層２２、２３に対して電圧パルスを適用することでエレクトロクロミックデバイス２０の透過率を変更し得る。パルスにより、エレクトロクロミック電極層２０のカソード化合物に可逆的化学的還元がなされ、エレクトロクロミック電極層２０のアノード化合物に可逆的化学的酸化がなされる。カソードまたはアノード化合物のいずれかは、エレクトロクロミック電極層２０がパルス後に透過率が小さくまたは透過率が大きくなるようにエレクトロクロミック挙動を示す。ある態様では、エレクトロクロミックデバイス１は、相対的に電圧パルス前に透過率が大きく、電圧パルス後に透過率が小さいまたはその逆の性質も有する。
図１３は、本発明の第３態様のエレクトロクロミックデバイスの断面構造図を示す。中央から外側に向かって移動させると、エレクトロクロミックデバイス１はイオン伝導層１０を有して成る。エレクトロクロミック電極層２０はイオン伝導層１０の一方の側にあり、イオン伝導層１０の第１表面と接触している。第１電気導電層２２はエレクトロクロミック層２０の一方の側にあり、第２電気導電層２３はイオン伝導層１０の側に対向する側の第２電流変調構造体３１上にある。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の少なくとも一方は、本発明によりパターンされた導電性サブ層を含んでいる。第１電流変調構造体３０はエレクトロクロミック電極層２０と電気導電層２２との間にあり、第２電流変調構造体３１はイオン伝導層１０と第２電気導電層２３との間にある。ある態様では、電気導電層２２、２３の一方は、パターンされた導電性サブ層を含んでおり、また位置に応じた（または位置の関数として;as a function of）不均一なシート抵抗を有し、他方は位置に応じた均一なシート抵抗を有する。更なる例として、別の態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３の一方は、パターンされた導電性サブ層を含んでおり、また位置に応じた（または位置の関数として;as a function of）不均一なシート抵抗を有し、他方は位置に応じた不均一なシート抵抗を有する非パターン層である。更なる例として、別の態様では第１電気導電層２２及び第２電気導電層２３は、位置に応じた（または位置の関数として;as a function of）不均一なシート抵抗を各々有する。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３は外側基板２４、２５に接して設けられている。要素１０、２０、２２および２３をまとめてエレクトロクロミックスタック２８と呼ぶ。電気導電層２２はバスバー２６を通じて電圧源（図示せず）と電気的に接触しており、電気導電層２３はバスバー２７を通じて電圧源（図示せず）と電気的に接触しており、それによって電気導電層２２、２３に対して電圧パルスを適用することでエレクトロクロミック層２０の透過率を変更し得る。イオン伝導層１０は、電子またはイオンの注入または取り出しの際に可逆的に酸化または還元することが可能な種を含んで成り、また、この種はエレクトロクロミック活性があり得る。電圧パルスにより、電子およびイオンが第１電極層２０とイオン伝導層１０の間で移動し、その結果、電極層２０のエレクトロクロミック材の色が変わり、それによってエレクトロクロミックデバイス１の透過率が小さくまたは大きくなる。ある態様では、エレクトロクロミックデバイス１は電圧パルス前に相対的に透過率が大きくなり、電圧パルス後に相対的に透過率が小さくなり、またはその逆の性質も有する。
図１１、１２および１３を再度参照すると、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の少なくとも一方は周囲にスタック２８のエレクトロクロミック特性を示すために好ましくは透明である。ある態様では、第１電流変調構造体３０および第１電気導電層２２が透明である。別の態様では、第２電流変調構造体３１および第２電気導電層２３が透明である。別の態様では、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１並びに第１電気導電層２２および第２電気導電層２３がそれぞれ透明である。
概して、第１電気導電層２２および第２電気導電層２３のための組成物およびシート抵抗プロファイルを図１と関連させて既に説明している。エレクトロクロミック電極層２０は、例えば固形フィルムとしてまたは電解質に分散させたエレクトロクロミック材を含んでなり得る。エレクトロクロミック材は、三酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）および二酸化チタン（ＴｉＯ２）等の無機金属酸化物、およびビピリジニウム
（ビオロゲン）誘導体、Ｎ,Ｎ’-ジ（ｐ-シアノフェニル）４,４’-ビピリジリウム（ＣＰＱ）、アントラキノン等のキノン誘導体、およびフェノチアジン等のアジン誘導体を含む有機エレクトロクロミック材から選択される。
相対的に大きな透過率の状態から相対的に小さい透過率の状態へとまたは相対的に小さな透過率の状態から相対的に大きな透過率の状態へとエレクトロクロミックデバイス１をよりすばやくスイッチングし易くするために、第１電流変調構造体３０、第２電流変調構造体３１または第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の両方は抵抗材料（少なくとも約１０４Ωｃｍの抵抗率を有する材料）を含んで成る。ある態様では、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の少なくとも一方は、当該構造体を通じる電子の流れに対して不均一なクロス層抵抗Ｒｃを有する。ある態様では、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の一方のみが層を通じる電子の流れに対して不均一なクロス層抵抗Ｒｃを有する。または、より典型的には、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１が各層を通じる電子の流れに対して不均一なクロス層抵抗Ｒｃを各々有する。いかなる特定の理論に拘束されるものではないが、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１のクロス層抵抗Ｒｃを空間的に変化させ、第１電流変調構造体３０のクロス層抵抗Ｒｃを空間的に変化させ、または第２電流変調構造体３１のクロス層抵抗Ｒｃを空間的に変化させることで、デバイスの領域にわたってデバイスを横切るより均一な電位降下または所望の不均一な電位降下が供されて、デバイスのスイッチング性能が改善される。
ある典型的な態様では、電流変調構造体３０および/または３１は、異なる導電率を有する少なくとも２つの材料を含んで成る複合体である。例えば、ある態様では、第１材料は約１０４Ωｃｍ〜１０１０Ωｃｍの抵抗率を有する抵抗材料であり、第２材料は絶縁物である。更なる例として、ある態様では、第１材料は少なくとも１０４Ωｃｍの抵抗率を有する抵抗材料であり、第２材料は少なくとも１０２倍分第１材料の抵抗率を上回る抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は少なくとも１０４Ωｃｍの抵抗率を有する抵抗材料であり、第２材料は少なくとも１０３倍分第１材料の抵抗率を上回る抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は少なくとも１０４Ωｃｍの抵抗率を有する抵抗材料であり、第２材料は少なくとも１０４倍分第１材料の抵抗率を上回る抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、第１材料は少なくとも１０４Ωｃｍの抵抗率を有する抵抗材料であり、第２材料は少なくとも１０５倍分第１材料の抵抗率を上回る抵抗率を有する。更なる例として、ある態様では、電流変調構造体３０、３１の少なくとも一方は、１０４〜１０１０Ωｃｍの抵抗率を有する第１材料、および絶縁物であるまたは１０１０〜１０１４Ωｃｍの抵抗率を有する第２材料を含んで成る。更なる例として、ある態様では、電流変調構造体３０、３１の少なくとも一方は、１０４〜１０１０Ωｃｍの抵抗率を有する第１材料、および１０１０〜１０１４Ωｃｍの抵抗率を有する第２材料を含んで成り、第１材料および第２材料の抵抗率は少なくとも１０３倍分異なる。更なる例として、ある態様では、電流変調構造体３０、３１の少なくとも一方は、１０４〜１０１０Ωｃｍの抵抗率を有する第１材料、および１０１０〜１０１４Ωｃｍの抵抗率を有する第２材料を含んで成り、第１材料および第２材料の抵抗率は少なくとも１０４倍分異なる。更なる例として、ある態様では、電流変調構造体３０、３１の少なくとも一方は、１０４〜１０１０Ωｃｍの抵抗率を有する第１材料、および１０１０〜１０１４Ωｃｍの抵抗率を有する第２材料を含んで成り、第１材料および第２材料の抵抗率は少なくとも１０５倍分異なる。上記の典型的な態様の各々では、電流変調構造体３０、３１の各々が１０４〜１０１０Ωｃｍの抵抗率を有する第１材料、および絶縁物である第２材料を含んで成ってよい。
用途に応じて、電流変調構造体３０および/または３１の第１材料および第２材料の相対的な比率は実質的に変化してよい。しかしながら、概して、第２材料（すなわち、絶縁材料または少なくとも１０１０Ωｃｍの抵抗率を有する材料）は電流変調構造体３０、３１の少なくとも一方の少なくとも約５体積％を構成する。例えば、ある態様では、第２材料は電流変調構造体３０、３１の少なくとも一方の少なくとも約１０体積％を構成する。例えば、ある態様では、第２材料は電流変調構造体３０、３１の少なくとも一方の少なくとも約２０体積％を構成する。例えば、ある態様では、第２材料は電流変調構造体３０、３１の少なくとも一方の少なくとも約３０体積％を構成する。例えば、ある態様では、第２材料は電流変調構造体３０、３１の少なくとも一方の少なくとも約４０体積％を構成する。しかしながら、概して、第２材料は典型的には電流変調構造体３０、３１のいずれかの約７０体積％を超えて構成しない。上記の態様の各々では、前述のように、第２材料は１０１０〜１０１４Ωｃｍの抵抗率を有してよく、（電流変調構造体３０、３１のいずれかまたは両方で）第１材料および第２材料の抵抗率は少なくとも１０３倍分異なってよい。
概して、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１は、意図される用途のために十分な抵抗率、光透過性、および化学的安定性を示す任意の材料を含み得る。例えば、ある態様では、電流変調構造体は高い化学的安定性を有した抵抗性または絶縁性材料を含んで成り得る。典型的な絶縁材料としては、アルミナ、シリカ、多孔質シリカ、フッ素ドープされたシリカ、炭素ドープされたシリカ、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、ハフニア、フッ化マグネシウム、酸化マグネシウム、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の高分子誘導体、およびシリコーンが挙げられる。典型的な抵抗性材料としては、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化チタン、ガリウム（ＩＩＩ）酸化物、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化第２スズおよび酸化ゲルマニウムが挙げられる。ある態様では、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の一方または両方は１以上のそのような抵抗性材料を含んで成る。別の態様では、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の一方または両方は１以上のそのような絶縁性材料を含んで成る。別の態様では、第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の一方または両方は１以上のそのような抵抗性材料および１以上のそのような絶縁性材料を含んで成る。
電流変調構造体３０、３１の厚さは、当該構造体に含まれる材料の組成物およびその抵抗率および透過率に影響され得る。ある態様では、電流変調構造体３０、３１は透明であり、その各々が約５０ｎｍ〜約１μｍの厚さを有する。ある態様では、電流変調構造体３０、３１の厚さは約１００ｎｍ〜約５００ｎｍである。概して、より厚い層またはより薄い層が必要な電気特性（例えば、導電率）および光学特性（例えば、透過率）を供する限り使用され得る。特定の用途のため、変調構造体３０、３１は透明性を高め、コストを低減するためにできるだけ薄いことが一般的好ましい。
概して、電気回路モデルは、エレクトロクロミックデバイスの種類、デバイス形状および寸法、電極特性、及び電圧源に対する電気接続部（例えばバスバー）の配置を考慮して、所望のスイッチング性能を供するための電流モデル構造のクロス層抵抗分布を決定するために使用され得る。電流変調構造体の第１および/または第２材料をパターニングすることで、少なくとも部分的に順に制御することができる。ある態様では、例えば、電流変調構造体は絶縁性材料から成るパターン層および抵抗性材料から成る層を有して成る。更なる例として、ある態様では電流変調構造体は、電気導電層の表面上にあり、抵抗性を有する第１材料から成る層、並びに電気導電層に対して近位部分にある抵抗性第１材料から成る層および電気導電層に対して遠位部分にある絶縁性材料から成るパターン層と絶縁する第２材料から成るパターン層を含む。更なる例として、ある態様では、電流変調構造体は絶縁性材料から成るパターン層および抵抗性材料から成る層を有して成る。更なる例として、ある態様では電流変調構造体は、電気導電層の表面上にあり、抵抗性を有する第１材料から成る層、並びに電気導電層に対して近位部分にある絶縁材料から成るパターン層および電気導電層に対して遠位部分にある第１抵抗性材料から成る層と絶縁する第２材料から成るパターン層を含む。
電流変調構造体のクロス層抵抗は、様々な技術により位置に応じて（または位置の関数として）変えられ得る。図１４〜１９は、抵抗性材料から成る層を絶縁性材料から成る層でパターニングすることで電流変調構造体のクロス層抵抗を位置に応じて変えることができる様々な態様を示す。
図１４は、基板により支持された透明導電酸化物（ＴＣＯ）層７３上の第１材料７１および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７０から成る層をパターニングすることで成され得る２つの典型的なパターン（右欄）を示す。これら態様の各々では、第２材料７０は所定のパターンでＴＣＯ層７３または第１材料７１に堆積され、また、第１材料は、（ｉ）第２材料ではなくＴＣＯを覆うまたは（ｉｉ）第２材料を覆い、ＴＣＯに堆積させた第２材料の領域間のギャップを満たす。図１４の右上図では絶縁材料ではなく抵抗性材料の円形領域、および図１４の右下図では絶縁材料ではなく抵抗性材料を含む矩形領域は、２つの対向端部からの距離に応じて絶縁性材料の背景（またはバックグラウンド;background）に向かってサイズが大きくなり、電流変調構造体を有して成る多層デバイス（図示せず）のバスバー間の中央線（または中間点）で最大の大きさに到達する。
図１５は、基板により支持された透明導電酸化物（ＴＣＯ）層７３上の第１材料７１および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７０から成る層をパターニングすることで成され得る２つの典型的なパターン（右欄）を示す。これら態様の各々では、第２材料７０は所定のパターンでＴＣＯ層７３または第１材料７１に堆積され、また、第１材料は、（ｉ）第２材料ではなくＴＣＯを覆うまたは（ｉｉ）第２材料を覆い、ＴＣＯに堆積させた第２材料の領域間のギャップを満たす。図１５の右上図では絶縁材料ではなく抵抗性材料を含む“ダイヤモンド形状”の領域（右上図）、および絶縁材料ではなく抵抗性材料を含む抵抗性材料から成る“階段状”の領域（右下図）は、２つの対向端部からの距離に応じて絶縁性材料の背景（またはバックグラウンド;background）に向かってサイズが大きくなり、電流変調構造体を有して成る多層デバイス（図示せず）のバスバー間の中央線（または中間点）で最大の大きさに到達する。
図１６は、基板７２により支持された透明導電酸化物（ＴＣＯ）層７３上の第１材料７１および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７０から成る層をパターニングすることで成され得る典型的なパターンを示す。この態様では、第２材料７０は所定のパターンでＴＣＯ層７３または第１材料７１に堆積され、また、第１材料は、（ｉ）第２材料ではなくＴＣＯを覆うまたは（ｉｉ）第２材料を覆い、ＴＣＯに堆積させた第２材料の領域間のギャップを満たす。図１６の右図では抵抗性材料から成る円形の集団（または個体群または集まり;population）が、２つの対向端部からの距離に応じて絶縁性材料の背景（またはバックグラウンド;background）に向かって（必ずしもサイズではなく）数密度が大きくなり、電流変調構造体を有して成る多層デバイス（図示せず）のバスバー間の中央線（または中間点）で最大の集団密度に到達する。
図１７は、基板７２により支持された透明導電酸化物（ＴＣＯ）層７３上の第１材料７１および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７０から成る層をパターニングすることで成され得る典型的なパターンを示す。この態様では、第２材料７０は所定のパターンでＴＣＯ層７３または第１材料７１に堆積され、また、第１材料は、（ｉ）第２材料ではなくＴＣＯを覆うまたは（ｉｉ）第２材料を覆い、ＴＣＯに堆積させた第２材料の領域間のギャップを満たす。図１７の右図では抵抗性材料から成る一連のラインが、２つの対向端部からの距離に応じて絶縁性材料の背景（またはバックグラウンド;background）に向かって幅が大きくなり、電流変調構造体を有して成る多層デバイス（図示せず）のバスバー間の中央線（または中間点）で最大の幅に到達する。
図１８は、基板７２により支持された透明導電酸化物（ＴＣＯ）層７３上の第１材料７１および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７０から成る層をパターニングすることで成され得る典型的なパターンを示す。この態様では、第２材料７０は所定のパターンでＴＣＯ層７３または第１材料７１に堆積され、また、第１材料は、（ｉ）第２材料ではなくＴＣＯを覆うまたは（ｉｉ）第２材料を覆い、ＴＣＯに堆積させた第２材料の領域間のギャップを満たす。図１８の右図では抵抗性材料から成るラインの集団が、２つの対向端部からの距離に応じて絶縁性材料の背景（またはバックグラウンド;background）に向かって数密度（必ずしも大きさではない）が大きくなり、電流変調構造体を有して成る多層デバイス（図示せず）のバスバー間の中央線（または中間点）で最大の集団密度に到達する。
図１９は、基板７２により支持された透明導電酸化物（ＴＣＯ）層７３上の第１材料７１および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料７０から成る層をパターニングすることで成され得る典型的なパターンを示す。この態様では、第２材料７０は所定のパターンでＴＣＯ層７３または第１材料７１に堆積され、また、第１材料は、（ｉ）第２材料ではなくＴＣＯを覆うまたは（ｉｉ）第２材料を覆い、ＴＣＯに堆積させた第２材料の領域間のギャップを満たす。図１９の右図では抵抗性材料から成る六角形状の堆積物が、２つの対向端部からの距離に応じて絶縁性材料の背景（またはバックグラウンド;background）に向かって大きさが小さくなり、電流変調構造体を有して成る多層デバイス（図示せず）のバスバー間の中央線（または中間点）で最小の大きさに到達する。
図１４〜１９に例示した態様の各々では、単位面積当たりの絶縁材料の割合（または分率;fraction）は、対向する上端部および下端部からの距離に応じて減り、また、領域中の絶縁材料の割合が最小である電流変調構造体を有して成る多層デバイス（図示せず）のバスバー間の中央線（または中間点）で最小に達する。
概して、第１電流変調構造体３０、第２電流変調構造体３１、または第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体におけるクロス層抵抗Ｒｃは、第１および/または第２電流変調構造体内の（二次元の）位置に応じた（または関数としての）等しいクロス層抵抗Ｒｃのポイント（すなわち、イソ抵抗ライン）をつなぐためにプロットされ得る。輪郭マップと呼ばれるこの一般的な性質のプロットは、等しい高さのポイントをつなぐために地図作成で通常使用されている。本発明では、第１および/または第２電流変調構造体内の（二次元の）位置に応じた第１および/または第２電流変調構造体でのクロス層抵抗Ｒｃの輪郭マップは、一連の（時に輪郭ラインと呼ぶ）イソ抵抗ラインおよび（イソ抵抗ラインに垂直なラインである）抵抗勾配ラインを含む。第１および/または第２電気導電層での勾配ラインに沿ったクロス層抵抗Ｒｃは、概して増加し、概して減少し、クロス層抵抗が最大値に達するまで概して増加し、次いで概して減少し、または、クロス層抵抗が最小値に達するまで概して減少し、次いで概して増加する。そのような態様では、第１および/または第２電気導電層での勾配ラインに沿ったクロス層抵抗Ｒｃは、概して放物線状に増加し、概して放物線状に減少し、クロス層抵抗が最大値に達するまで概して放物線状に増加し、次いで概して放物線状に減少し、または、クロス層抵抗が最小値に達するまで概して放物線状に減少し、次いで概して放物線状に増加する。
図２０Ａ〜Ｅは、本発明のエレクトロクロミックスタックのいくつかの典型的な態様のための電流変調構造体内の（二次元の）位置に応じた電流変調構造体（すなわち、第１電流変調構造体、第２電流変調構造体、または第１電流変調構造体および第２電流変調構造体の各々）でのクロス層抵抗Ｒｃの輪郭マップを示す。図２０Ａ〜Ｅの各々では、輪郭マップ５０は、四角形（図２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃ）または円形（図２０Ｄおよび２０Ｅ）である外周を有し、エレクトロクロミックスタックの第１および第２電気導電層（図示せず）と接触するバスバー２６、２７の数および位置を変えるエレクトロクロミックスタックから生じる、一連のクロス層抵抗Ｒｃの曲線５２（すなわち、クロス層抵抗Ｒｃが一定値を有する曲線）、および、イソ抵抗曲線５２に垂直な一連の抵抗勾配曲線５４を示している。図２０Ａでは、一連の勾配５４の方向（または向き;direction）は、電流変調構造体を通じるクロス層抵抗Ｒｃが一連の勾配５４に沿って、バスバー２７と接触する電流変調構造体の西側５５と東側５６との間で徐々に増加することを示している。図２０Ｂでは、勾配５４Ａの方向は、バスバー２７と接触する電流変調構造体を通じるクロス層抵抗Ｒｃが南西のコーナー５７から中心（または重心）５９に向かって徐々に減り、次いで中心５９から北東のコーナー５８に向かって減ることを示している。図２０Ｃでは、一連の勾配５４の方向は、バスバー２７と接触する電流変調構造体を通じるクロス層抵抗Ｒｃが西側６０および東側６１から中心（または重心）５９に向かって徐々に減り、上側５８および下側５７から中心５９に向かって徐々に減ることを示している。別の言い方をすれば、電流変調構造体を通じるクロス層抵抗Ｒｃは中心５９の周りにサドル状の形態を形成する。図２０Ｄでは、勾配５４ａおよび５４ｂ方向は、バスバー２７と接触する電流変調構造体を通じるクロス層抵抗Ｒｃが位置６４および６５の各々から中心（または重心）５９に向かって徐々に減り、位置６３および６２の各々から中心５９に向かって徐々に増えることを示している。別の言い方をすれば、電流変調構造体を通じるクロス層抵抗Ｒｃは中心５９の周りにサドル状の形態を形成する。図２０Ｅでは、一連の勾配５４の方向は、バスバー２７と接触する電流変調構造体を通じるクロス層抵抗Ｒｃが西側５５から東側５６に向かって徐々に減ることを示している。ある態様では、例えば、電圧変調を通じたクロス層抵抗Ｒｃは一定である。更なる例として、ある態様では電流変調構造体を通じるクロス層抵抗Ｒｃの勾配は一定であり、基板は矩形の形状である。
ある態様では、第１電流変調構造体のクロス層抵抗Ｒｃの不均一性は、第１電流変調構造体の２つの異なる領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒｃ−ａｖｇの比を比較することによって観察することができる。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。例えば、ある態様では、第１電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する第１電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第１電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。これは図２１に図示され得る。第１電流変調構造体３０は凸多角形Ａ１と凸多角形Ｂ１を含み、それぞれが第１電流変調構造体３０の表面積の少なくとも１０％を含む領域を囲む。ある態様では、凸多角形Ｂ１により境界づけられる第１電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する凸多角形Ａ１により境界づけられる第１電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。図示するように、例示のためでのみ凸多角形Ａ１が三角形であり、凸多角形Ｂ１は四角形である。実際には、第１領域は任意の凸多角形により境界づけられ、第２領域は任意の凸多角形により境界づけられ得る。更なる例として、ある態様では、第１電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する第１電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する第１電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも２である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。更なる例として、ある態様では、第１電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する第１電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも３である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第１電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。上記の例の各々の態様では、第１および第２領域は相互に排他的な領域である。
ある態様では、第２電流変調構造体のクロス層抵抗Ｒｃの不均一性は、第２電流変調構造体３１の２つの異なる領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒｃ−ａｖｇの比を比較することによって観察することができる。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。例えば、ある態様では、第２電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する第２電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。第１および第２領域の各々は凸多角形によって囲まれ、それぞれが第２電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。これは図２１に図示され得る。第２電流変調構造体３１は凸多角形Ａと凸多角形Ｂを含み、それぞれが第２電流変調構造体３１の表面積の少なくとも１０％を含む領域を囲む。ある態様では、凸多角形Ｂにより境界づけられる第２電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する凸多角形Ａにより境界づけられる第２電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも１．２５である。図示するように、例示のためでのみ凸多角形Ａが三角形であり、凸多角形Ｂは四角形である。実際には、第１領域は任意の凸多角形により境界づけられ、第２領域は任意の凸多角形により境界づけられ得る。更なる例として、ある態様では、第２電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する第２電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも１．５である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する第２電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも２である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。更なる例として、ある態様では、第２電流変調構造体の第２領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ２ ｃ−ａｖｇに対する第２電流変調構造体の第１領域を通じる平均クロス層抵抗Ｒ１ ｃ−ａｖｇの比は少なくとも３である。第１および第２領域は凸多角形によって各々囲まれ、それぞれが第２電流変調構造体の表面積の少なくとも１０％を含む。上記の例の各々の態様では、第１および第２領域は相互に排他的な領域である。
本発明のある好ましい態様では、第１電流変調構造体３０、第２電流変調構造体３１、または第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の両方での最小クロス層抵抗Ｒｃ−ｍｉｎ値に対する最大クロス層抵抗Ｒｃ−ｍａｘ値の比は少なくとも約１．２５である。ある典型的な態様では、第１電流変調構造体３０、第２電流変調構造体３１、または第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の両方での最小クロス層抵抗Ｒｃ−ｍｉｎ値に対する最大クロス層抵抗Ｒｃ−ｍａｘ値の比は少なくとも約２である。ある典型的な態様では、第１電流変調構造体３０、第２電流変調構造体３１、または第１電流変調構造体３０および第２電流変調構造体３１の両方での最小クロス層抵抗Ｒｃ−ｍｉｎ値に対する最大クロス層抵抗Ｒｃ−ｍａｘ値の比は少なくとも約３である。
上述のように、本発明の電気導電層のシート抵抗は、電気導電層の第１および/または第２材料をパターニングすることで少なくとも部分的に制御される。ある態様では、例えば、電気導電層は、１０２Ωｃｍ未満の抵抗率を有する第１材料および少なくとも１０２倍分第１材料の抵抗率を上回る抵抗率を有する第２（の抵抗率の高い）材料から成るパターン層を有して成る。更なる例として、ある態様では第１材料から成る連続層が基板（例えば、図１に示すように第１基板２４、第２基板２５または第１基板２４および第２基板２５の各々）の表面に堆積され、第２材料から成る不連続なパターン層が第１材料層に堆積される。更なる例として、別の態様では第２材料から成る不連続なパターン層が基板（例えば、図１に示すように第１基板２４、第２基板２５または第１基板２４および第２基板２５の各々）の表面に堆積され、第２材料から成る連続な層が第１材料層および第２材料により覆われていない基板の表面の領域に堆積される。
図２２は本発明のある別の態様を示している。中央から外側に向かって移動すると、エレクトロクロミックデバイス１はイオン伝導層１０を有して成る。第１電極層２０はイオン伝導層１０の一方の側にありイオン伝導層１０の第１表面と接しており、第２電極層２１はイオン伝導層１０の他方の側にありイオン伝導層１０の第２表面と接している。層２０、１０、２１である中央構造体は、外側基板２４と接した第１電気導電層２２と外側基板２５と接した第２電気導電層２３との間に位置付けられている。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の各々は、第１材料３４（例えば、透明導電性酸化物）および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料３５を含んで成るパターン層である。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の各々は、順に外側基板２４および外側基板２５に接して設けられている。図２２の右図に示すように、第１材料または第２材料は、上端部からの距離に応じて面積が減少する一連の六角形として堆積される。ある態様では、第２材料は上端部からの距離が大きくなるに応じて大きさが減少する一連の六角形として堆積され、次いで第１材料でオーバーコートされる（例えば図５参照）。別の態様では、第１材料は基板に被覆され、第２材料は上端部からの距離が大きくなるに応じて大きさが減少する六角形状の領域を有した六角形状にされる領域において第１材料から成る層に堆積される（例えば図５参照）。この方法によるパターニングは、電気導電層に、当該層の上端部から下端部まで実質的に連続的に変化する不均一なシート抵抗を供する。
図２３は本発明のある別の態様を示している。中央から外側に向かって移動すると、エレクトロクロミックデバイス１はイオン伝導層１０を有して成る。第１電極層２０はイオン伝導層１０の一方の側にありイオン伝導層１０の第１表面と接しており、第２電極層２１はイオン伝導層１０の他方の側にありイオン伝導層１０の第２表面と接している。層２０、１０、２１である中央構造体は、外側基板２４と接した第１電気導電層２２と外側基板２５と接した第２電気導電層２３との間に位置付けられている。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の各々は、第１材料３４（例えば、透明導電性酸化物）および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料３５を含んで成るパターン層である。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の各々は、順に外側基板２４および外側基板２５に接して設けられている。更に、エレクトロクロミックデバイス１は第１電気導電層２２と第１電極層２０との間に電流変調構造体３０を有して成る。電流変調構造体３０は、第１材料３２（例えば、抵抗性材料）および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料３３を含んで成る。更なるある態様では、エレクトロクロミックデバイス１は第２電極層２１と第２電気導電層２３との間に第２電流変調構造体３１（図示せず）を更に含んでいてよい。ある態様では、第２電流変調構造体は位置に応じて均一または不均一なクロス層抵抗を有してよく、不均一である場合、第２電流変調構造体は第１電流変調構造体３０と比べてパターンサブ層を任意に含んでいてよい。
図２４は本発明のある別の態様を示している。中央から外側に向かって移動すると、エレクトロクロミックデバイス１はイオン伝導層１０を有して成る。第１電極層２０はイオン伝導層１０の一方の側にありイオン伝導層１０の第１表面と接しており、第２電極層２１はイオン伝導層１０の他方の側にありイオン伝導層１０の第２表面と接している。層２０、１０、２１である中央構造体は、外側基板２４と接した第１電気導電層２２と外側基板２５と接した第２電気導電層２３との間に位置付けられている。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の各々は、第１材料３４（例えば、透明導電性酸化物）および第１材料よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有する第２材料３５を含んで成るパターン複合体である。第１電気導電層２２および第２電気導電層２３の各々は、順に外側基板２４および外側基板２５に接して設けられている。図２４の右図に示すように、第１材料または第２材料は、上端部からの距離に応じて大きさが減少する一連の六角形の帯（または群または集まり;a series of bands of hexagons）として堆積される。ある態様では、第２材料は上端部からの距離が大きくなるに応じて大きさが減少する一連の六角形として堆積され、次いで第１材料でオーバーコートされる（例えば図５参照）。別の態様では、第１材料は基板に被覆され、第２材料は上端部からの距離が大きくなるに応じて大きさが減少する六角形状の領域を有した六角形状にされる領域において第１材料から成る層に堆積される（例えば図５参照）。この方法によるパターニングは、電気導電層に、当該層の上端部から下端部まで実質的に不連続的に変化する不均一なシート抵抗を供する。
典型的な目的のため、図２５は、１ｍ２の表面積を有するデバイスでの位置に応じたある範囲の抵抗性材料の抵抗率（１０５、１０７および１０９Ωｃｍ）および２つの異なる電流変調構造体（複合層）の厚さの均一なスイッチングを達成するために要求されるフィルファクター（または曲線因子;fill factor）を図示して相関づけている。ここで言う“フィルファクター”とは、絶縁性材料を含んで成る領域の局所的割合として規定される。例えば、フィルファクターが１であるとは絶縁性材料にホールがないことを示しており、フィルファクターが０．５であるとは絶縁物を半分、抵抗物を半分有する層と相関があり、フィルファクターが０である層とは、層内に局所的に存在する絶縁性材料がなく抵抗性材料のみを有する。
典型的な目的のため、図２６は、不均一なシート抵抗を有する２つの異なる電気導電（例えばＴＣＯ）層を補正する（または補償するまたは平衡にする;compensate）ため電流変調構造体に要求される抵抗層（またはレジスト層;resistor layer）厚さを図示して相関づけている。当該電気導電層（ＴＣＯ層）はａｘ＋ｂ（ｘはサイズＬの基板上のフィルムの位置）のシート抵抗の関数形式を有する。勾配の緩い曲線はａ＊Ｌがｂよりもはるかに大きいケースに相当し、勾配の急な曲線はａ＊Ｌがｂよりもそれ程大きくないケースに相当する。
動作中に、異なる透過率を有する第１光学状態から第２光学状態に、すなわち相対的に大きな透過率を有する状態から小さな透過率を有する状態へまたは相対的に小さな透過率を有する状態から大きな透過率を有する状態へと本発明のエレクトロクロミックデバイスをスイッチするため、電圧パルスがデバイス上の電気コンタクト（または接触子;contact）/バスバーに適用される。スイッチされると、第２光学状態が、電圧パルスが終わった後で適用される電圧がなくなった場合にでさえしばらくの間持続する。例えば、第２光学状態は、電圧パルスが終わった後で適用される電圧がなくなった場合にでさえ少なくとも１秒間持続する。更なる例として、第２光学状態は、電圧パルスが終わった後で適用される電圧がなくなった場合にでさえ少なくとも５秒間持続し得る。更なる例として、第２光学状態は、電圧パルスが終わった後で適用される電圧がなくなった場合にでさえ少なくとも１分間持続し得る。更なる例として、第２光学状態は、電圧パルスが終わった後で適用される電圧がなくなった場合にでさえ少なくとも１時間持続し得る。次いで、極性を逆にし、第２電圧パルスを適用してデバイスを第２光学状態から第１光学状態に戻し、スイッチバックされると、第１光学状態は、第２電圧パルスが終わった後で適用される電圧がなくなった場合にでさえしばらくの間持続する。例えば、第１光学状態は、電圧パルスが終わった後で適用される電圧がなくなった場合にでさえ少なくとも１秒間持続する。更なる例として、第１光学状態は、電圧パルスが終わった後で適用される電圧がなくなった場合にでさえ少なくとも１分間持続し得る。更なる例として、第１光学状態は、電圧パルスが終わった後で適用される電圧がなくなった場合にでさえ少なくとも１時間持続し得る。第１持続光学状態から第２持続光学状態へ、ついで再度第２持続光学状態から第１持続光学状態へと戻す可逆的なスイッチングをするためのこの方法を何回も実用的に無期限に繰り返すことができる。
ある態様では、電圧パルスの波形は、エレクトロクロミックスタックを横切る局所電圧が所定のレベルを超えないように設計され得る。例えば、エレクトロクロミックスタックを横切る過剰な電圧がデバイスにダメージを与え、および/またはエレクトロクロミック材料に望ましくない変化を生じさせる特定のエレクトロクロミックスタックにおいて、この事が好ましい。
有利には、本発明の多層デバイスの第１および/または第２電気導電層の不均一なシート抵抗は、電圧パルスの大きさおよび/または継続時間に対して許容範囲を広げることができ得る。その結果、電気導電層における電圧降下のため、デバイス全体を横切って適用される電圧よりもエレクトロクロミックスタックを横切る局所的な電圧をかなり小さくし得る。例えば、ある態様では、エレクトロクロミックスタックを横切る適用される電位は少なくとも２ボルトの大きさを有する。更なる例として、電圧パルスは少なくとも３ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも４ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも５ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも６ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも７ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも８ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも９ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも１０ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも１１ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも１２ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも１３ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも１４ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも１５ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも１６ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも１８ボルトの大きさを有し得る。
更なる例として、電圧パルスは少なくとも２０ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも２２ボルトの大きさを有し得る。更なる例として、電圧パルスは少なくとも２４ボルトの大きさを有し得る。概して、そのような電位を相対的に長期間適用し得る。例えば、そのような値のいずれかの大きさを有する電位を少なくとも１秒間適用し得る。更なる例として、そのような値のいずれかの大きさを有する電位を少なくとも１０秒間適用し得る。更なる例として、そのような値のいずれかの大きさを有する電位を少なくとも２０秒間適用し得る。更なる例として、そのような値のいずれかの大きさを有する電位を少なくとも４０秒間適用し得る。
ある具体的な典型的な態様を例示すると、１６ボルトの電圧パルスが、不均一なシート抵抗を有する２つのＴＣＯ電気導電層を取り込むエレクトロクロミックスタックを横切って適用され得る。当該層を横切る局所的な電圧降下が１．０ボルトにすばやく傾き、デバイス層が電荷増大、および電流降下し始める完全性にデバイスのスイッチングがアプローチするまでその電圧を維持することができるように、当該電圧パルスはすばやく上昇する。電気導電層の勾配およびシート抵抗により、デバイスを横切る電圧降下はデバイスで一定となり、更にデバイスの電気導電層の各々を横切る電圧降下が生じる。不均一な抵抗性電気導電層を通じた電圧降下により、デバイススタックの最大操作電圧よりも著しく大きい電圧をアッセンブリ全体に適用し、所望の値以下のデバイススタックを横切る局所的な電圧を維持することができる。デバイスの帯電が生じると、適用される電圧は、デバイス層を横切る局所的な電圧を１．０ボルトに維持するために降下される。電圧パルスは、局所的なデバイスの厚みを横切って定常状態１．０ボルトを維持することを望む場合、１ボルトに近い定常状態値に降下し、または定常状態で局所的なデバイスの厚みを横切る電圧がない状態を維持することを望む場合ゼロボルトに降下する。
多層デバイスの光学状態を中間状態に変えるために、電圧パルスがデバイス上の電気コンタクト/バスバーに適用される。この電圧パルスの形態は典型的には特定のデバイスにより、又所望の中間状態に依存する。中間状態は、移動される全電荷、デバイスの荷電状態、またはデバイスの光学測定値の観点から規定することができる。デバイス層を横切る均一な局所電圧を適用するため不均一な電子導体を使用することで、エッジ近傍のデバイス状態の局所的な光学測定がいつでもデバイス全体を示すので、光学状態のフィードバックを使用する急速に大きな領域の中間状態の制御のため特有の利点が供される（虹彩の影響がない）。デバイス層を横切る均一な局所電圧を適用するため不均一な電子導体を使用することで、バスバーにおける電圧状態が不均一な有色デバイスを横切る平均よりもむしろデバイス全体を示すので、電圧のフィードバックを使用する急速に大きな領域の中間状態の制御のため特有の利点が供される（虹彩の影響が再度ない）。具体的な例としては、３２ボルトの電圧パルスが、２つの勾配ＴＣＯ層およびデバイス全体の対向する周縁エッジに位置付けられるバスバーを取り込むエレクトロクロミックスタックを横切って適用され得る。当該層を横切る局所的な電圧降下が１．０ボルトにすばやく傾き、電圧パルスがゼロにまたは所望の定常状態の電圧にすばやく減少する適当な光学センサーで測定される所望の光学状態にデバイスが到達するまでその電圧を維持することができるように、当該電圧パルスはすばやく上昇する。
不均一な抵抗エレクトロクロミックデバイスが、不均一なシート抵抗を有した電気導電層を有して成るおよび/または不均一なクロス層抵抗を有した電流変調構造体を有して成ろうと、本明細書に示される不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスの更なる利点は、不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイス等を駆動および/またはスイッチするために使用される制御方式を非常に単純にすることができるということである。例えば、制御方式は電流駆動モードを含んでなり得る。当該電流駆動モードでは、エレクトロクロミックデバイスの荷電容量、所望のスイッチング速度、および/またはエレクトロクロミックデバイスの目標（または対象のまたはターゲットの;target）の最終状態に基づき、所定の電流が所定時間エレクトロクロミックデバイスにインプットされる。不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスに関して、不均一な抵抗によってデバイスを横切る電圧降下を実質的に均一にすることができ、それによって不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスの光学状態を望ましくは全領域を横切って均一にスイッチすることができる。つまり、スイッチングが均一であるので、不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスの光学状態を、例えば一定の電流電圧駆動モードを通じた単純な電流駆動方式を実施してエレクトロクロミックデバイスの全領域を横切って非常に精度良く制御し、予測し、および/または推定することができる。
例えば、不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスは、白色状態と不透明または有色状態との間で光学状態を完全にスイッチするために、電荷密度を要する電荷容量または全電荷ＱＴＯＴを含んでなり得る。ある態様では、不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスは、本明細書に開示した図面、説明、または態様に関して示しまたは説明した１つ以上の不均一な抵抗デバイスを含みまたは当該デバイスと同様であってよい。不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスを目標の光学状態にスイッチするために、不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスのための目標の電荷ＱＴＧＴを、目標の電荷ＱＴＧＴと全電荷ＱＴＯＴとの間の比が目標の光学状態を反映するように算出され得る。例えば、ある態様では、ＱＴＧＴは、最大の不透明な光学状態または最小の白色の光学状態を達成するためＱＴＯＴと略同じになるように選択され得る、および/またはＱＴＧＴは、最小の不透明な光学状態または最大の白色の光学状態を達成するためにゼロにまたは約ゼロになるように選択され得る。別の例では、ＱＴＧＴは、最小の不透明な光学状態または最大の白色の光学状態を達成するためＱＴＯＴと略同じになるように選択され得る、および/またはＱＴＧＴは、最大の不透明な光学状態または最小の白色の光学状態を達成するためにゼロにまたは約ゼロになるように選択され得る。
不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスを目標のスイッチング時間ＴＴＧＴ内に目標の光学状態へスイッチするために、不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスが目標時間の終了時に、また不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスの全領域にわたって目標の光学状態を均一に達成することを見込んで、駆動電流ＩＤＲＶが、計算され（ＩＤＲＶ＝ＱＴＧＴ/ＴＴＧＴ）、所望のスイッチングおよび時間の条件を満足させるため不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスに供され得る。ある例では、駆動電流ＩＤＲＶを単純に一定の電流にすることができる。白色状態と不透明な状態との間で完全なスイッチが望まれない場合、駆動電流ＩＤＲＶを適切に調整することができる。例えば、白色の光学状態と不透明な光学状態との間で５０％のスイッチを達成するために、目標の電荷ＱＴＧＴを全電荷ＱＴＯＴの５０％に調整し得る。つまり、ＱＴＧＴ＝（ＩＤＲＶ）（ＴＴＧＴ）を満足するために、不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスが時間Ｔの終了時に、また不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスの全領域にわたって５０％の不透明な光学状態を均一に達成することを見込んで、駆動電流ＩＤＲＶを５０％まで減らし、または時間Ｔを５０％まで減らすことができる。そのような単純化および予見可能性は従来のエレクトロクロミックデバイスと対照的であって、虹彩の影響およびエレクトロクロミックデバイスの異なる部分の光学状態に関して虹彩の影響が導く予見不可能性が回避され、また従来のエレクトロクロミックデバイスの不均一性をスイッチングするため補正を試みる複雑な駆動方式の必要性が回避されている。
上記で説明した単純化された制御方式をテストするために、上記の単純化された電流駆動モード方式の実験のセットアップをテスト用の不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスのため実施した。テストデバイスは幅９ｃｍ×長さ７０ｃｍであるガラス基板を有していた。これら基板上の電気導電層を、例えば図１のデバイス１および/または図２７の回路モデルに関して上記で説明したように、テストデバイスの全長に沿った均一なスイッチングのため反対の抵抗勾配で設計した。テストデバイスは、テストデバイスの第１電気導電層に接続された第１バスバー、およびテストデバイスの第２電気導電層に接続された第２バスバーを有していた。バスバーをテストデバイスの全長の対向端部に設けた。駆動電流ＩＤＲＶをバスバーに出力するように構成されたオハイヨ州クリーブランドのケースレー社のケースレー２４００型ソースメータの形態の電源に、バスバーに接続させた。アノード電気導電層とカソード電気導電層の長手方向中央部と長手方向端部での電圧を測定し、そのような位置でのアノードの電圧とカソードの電圧との差を測定するためにテストデバイスにデータ収集ユニット（ＤＡＱ）を接続した。５クーロンの電荷密度ＱＴＯＴが白色状態と不透明な状態との間でテストデバイスの光学状態を完全にスイッチすることになるようにテストデバイスの電荷容量を５クーロンとした。つまり、完全な白色状態から完全な不透明状態にするために所望の目標スイッチング時間ＴＴＧＴ２５０秒のため、２０ｍＡの駆動電流ＩＤＲＶがテストデバイスに必要な電流駆動モードを達成するため電源から必要とされる。つまり、テストデバイスのバスバーに一定電流として２０ｍＡのＩＤＲＶを流すように電源を構成し、スイッチング時間Ｔである２５０秒の終了時に、テストデバイスにより、正確な計算に従いその光学状態が完全な不透明に完全にかつ均一にスイッチされた。更に、ＤＡＱにより、テストデバイスの長手方向端部および中心部での局所的なデバイス電圧が相互に類似であったことが確認された。
テストデバイスを中間の光学状態にスイッチさせるために同様のテストを実施した。例えば、テストデバイスを５０％の不透明率という目標の光学状態にスイッチさせるため、ＱＴＧＴが２．５クーロン（ＱＴＯＴの５０％）になるように計算した。２．５クーロン＝ＱＴＧＴ＝（ＩＤＲＶ）（Ｔ）を達成するために、ＩＤＲＶを５０％分である１０ｍＡにまで減少させ、一方目標時間ＴＴＧＴを２５０秒のままにした。別のテストでは、２．５クーロン＝ＱＴＧＴを達成するために、ＴＴＧＴを１２５秒まで減少させ、一方ＩＤＲＶを２０ｍＡのままにした。また、ＩＤＲＶおよびＴＴＧＴの他の適当な組み合わせを、同じまたは他の態様で所望の目標の電荷ＱＴＧＴを達成するために組み合わせることができる。
上記の実験のセットアップの一部として、局所（またはローカル;local）電圧をテストデバイスの異なる箇所で監視して局所電圧が安全な動作ウィンドウ内に留まることを確実にして、テストデバイスへのダメージを抑制させた。例えば、駆動電流がデバイスの光学状態をかなり速くスイッチさせようとアグレッシブすぎる場合、局所電圧がエレクトロクロミックデバイスの特定の位置での操作リミットを超える場合オーバードライブの状況が生じる。ある態様では、従来の均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスは、バスバーの近傍等の端部で電圧のオーバードライブの状況を経験する傾向にあり、一方、端部から離れた中心部および他の位置は安全な操作電圧ウィンドウ内にある。つまり、均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスでは、電圧のオーバードライブはエッジに対しておよび/またはそのようなデバイスのバスバーの近傍で最も監視される。対照的に、不均一な抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスでは、電圧のオーバードライブは例えばデバイスの中央でおよび/またはデバイスのカソードとアノードの間の抵抗率の少ないポイント等の他の場所で監視され得る。いずれにしても、上記で説明した勾配抵抗を有したエレクトロクロミックデバイスの単純化された制御方式は、電圧のオーバードライブの条件に接近する際に記載の電流駆動モードから電圧駆動モードにスイッチさせるための安全な機構で構成されてよい。当該電圧駆動モードは、監視されるデバイスの位置において最大電圧（Ｖｍａｘ）または最小電圧（Ｖｍｉｎ）のリミットを超えないように駆動電流ＩＤＲＶを減じる。
本発明について詳細に説明してきたが、クレームに規定した本発明の範囲を逸脱することなく、修正および変更が可能であることは明らかであろう。更に、本発明の態様は非制限的な態様として供されていることは理解できよう。
パターン複合電気導電層を直線のシート抵抗勾配を形成するために製造した。
この実施例のために使用した基板材料は、シート抵抗１５Ω/ｓｑを有する１０５ｍｍ×１１５ｍｍのピルキントンＴＥＣ１５（フッ素ドープされたスズ酸化物（ＦＴＯ）が被覆されたソーダ石灰ガラス）であった。基板を１０６４ｎｍのＹＶＯ４レーザーマーキングツールを使用して第１パターンをし、所望の領域でガラスの表面からＦＴＯを除去した。用いたパターンの種類は図５に概略的に示した。黒色で色付けされた領域は、ＴＣＯをガラスの表面から除去する領域を示している。本実施例では、除かれた領域は１ｍｍのピッチアレイで配置された四角形であり、除かれたボックスの大きさは１１５ｍｍの側に平行な方向（所望の勾配方向）で増え、１１５ｍｍの側に垂直な方向で同じままである。ボックスは非直線関数により、１１５ｍｍの側に沿った位置に応じて（または位置の関数として;as a function of）０．１８４ｍｍ２〜０．９３３ｍｍ２の大きさに変化した。この関数は複合体の電気モデリングを用いて決定され、次の方程式に相当する。ｙ＝５Ｅ−１０ｘ５−２Ｅ−０７ｘ４＋２Ｅ−０５ｘ３−０．００１３ｘ２＋０．０４３９ｘ＋０．１９８９（１１５ｍｍの方向においてｙは四角形の面積（ｍｍ２）およびｘは基板上の位置（ｍｍ）である。）
次いで、パターンされたＦＴＯを、約４．５Ｅ−４Ωｃｍのバルク伝導度を有する、１０ｎｍのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）でスパッタコートした。位置に応じたＦＴＯおよびＩＴＯの複合体の抵抗を測定するためにカスタム電圧マッピングツールを使用して、得られたＦＴＯおよびＩＴＯの複合体を特徴づけた。シート抵抗は１４．４Ω/ｓｑから１８０Ω/ｓｑに変化した。

Claims (47)

  1. 第１基板および第１基板の表面上の第１パターン電気導電層を有して成る多層デバイスであって、
    第１パターン電気導電層は第１基板の表面上の赤外線から紫外線までの範囲の波長を有する電磁放射に対して透過性があり、
    第１パターン複合電気導電層は透明な電気導電材料を含んで成り、
    第１パターン電気導電層は平均シート抵抗を有し、第２凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗に対する第１凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第１領域での平均シート抵抗の比が少なくとも２であり、
    第１凸多角形により囲まれる第１領域および第２凸多角形により囲まれる第２領域のそれぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を各々含んで成る、多層デバイス。
  2. 第２凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗に対する第１凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第１領域での平均シート抵抗の比が少なくとも３であり、第１凸多角形により囲まれる第１領域および第２凸多角形により囲まれる第２領域のそれぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を各々有して成る、請求項１に記載の多層デバイス。
  3. 第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域での平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比が少なくとも１．２５であり、第１電気導電層の第３領域での平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇに対する第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇの比が少なくとも１．２５であり、第１電気導電層の第４領域での平均シート抵抗Ｒ４ ａｖｇに対する第１電気導電層の第３領域での平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇの比が少なくとも１．２５であり、
    第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接しており、領域の各々は凸多角形によって囲まれ、また、各々が第１電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含んで成る、請求項１または２に記載の多層デバイス。
  4. 第１電気導電層が第１電気導電層における位置に応じて変化する空間的に変化するシート抵抗Ｒｓを有しており、第１電気導電層内の位置に応じたシート抵抗Ｒｓの輪郭マップが一連のイソ抵抗ラインおよびイソ抵抗ラインに垂直な一連の抵抗勾配ラインを含み、また、一連の抵抗勾配ラインのうちの１つの勾配ラインに沿ったシート抵抗は、概して増加し、概して減少し、該シート抵抗が最大に達するまで概して増加し、その後概して減少し、または該シート抵抗が最小に達するまで概して減少し、その後概して増加する、請求項１〜３のいずれかに記載の多層デバイス。
  5. 第１電気導電層は組成物または厚さに等級付けがなされている、請求項１〜４のいずれかに記載の多層デバイス。
  6. 第１基板が赤外線から紫外線までの範囲の波長を有する電磁放射に対して透明である、請求項１〜５のいずれかに記載の多層デバイス。
  7. 多層デバイスが第１電気導電層の表面に第１電極層を更に有して成り、第１電気導電層が第１電極層と第１基板との間にある、請求項１〜６のいずれかに記載の多層デバイス。
  8. 第１電極層がエレクトロクロミック材を含んで成る、請求項７に記載の多層デバイス。
  9. 第１電極層がアノード種およびカソード種を含んで成り、アノード種およびカソード種の少なくとも一方がエレクトロクロミック材である、請求項７に記載の多層デバイス。
  10. 多層デバイスが第２電気導電層を更に有して成り、第１電極層が、赤外線から紫外線までの範囲の波長を有する電磁放射に対して透明であり、また、第１電気導電層と第２電気導電層の間に位置付けられており、第２電気導電層は、第１電気導電層における位置に応じて変化する第２電気導電層を通じる電流の流れに対してシート抵抗Ｒｓを有し、第２電気導電層における最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも２である、請求項７〜９のいずれかに記載の多層デバイス。
  11. 第２凸多角形により囲まれた第２導電層の第２領域での平均シート抵抗に対する第１凸多角形により囲まれた第２電気導電層の第１領域での平均シート抵抗の比が少なくとも２であり、第１凸多角形により囲まれる第１領域および第２凸多角形により囲まれる第２領域のそれぞれが第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を各々含んで成る、請求項１０に記載の多層デバイス。
  12. 第２電気導電層の第２領域での平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第２電気導電層の第１領域での平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比が少なくとも１．２５であり、第２電気導電層の第３領域での平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇに対する第２電気導電層の第２領域での平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇの比が少なくとも１．２５であり、第２電気導電層の第４領域での平均シート抵抗Ｒ４ ａｖｇに対する第２電気導電層の第３領域での平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇの比が少なくとも１．２５であり、
    第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接しており、領域の各々は凸多角形によって囲まれ、また、各々が第２電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含んで成る、請求項１０または１１に記載の多層デバイス。
  13. 第２電気導電層が第２電気導電層における位置に応じて変化する空間的に変化するシート抵抗Ｒｓを有しており、第２電気導電層内の位置に応じたシート抵抗Ｒｓの輪郭マップが一連のイソ抵抗ラインおよびイソ抵抗ラインに垂直な一連の抵抗勾配ラインを含み、また、一連の抵抗勾配ラインのうちの１つの勾配ラインに沿ったシート抵抗は、概して増加し、概して減少し、該シート抵抗が最大に達するまで概して増加し、その後概して減少し、または該シート抵抗が最小に達するまで概して減少し、その後概して増加する、請求項１０〜１２のいずれかに記載の多層デバイス。
  14. （ａ）第１電気導電層は領域Ａ１および領域Ｂ１を含み、領域Ａ１および領域Ｂ１は、第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％をそれぞれ含み、凸多角形によりそれぞれ囲まれ、および相互に排他的であり、（ｂ）第２電気導電層における領域Ａ１の投影は、第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む第２電気導電層における凸多角形により囲まれる領域Ａを規定し、（ｃ）第２電気導電層における領域Ｂ１の投影は、第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を含む第２電気導電層における凸多角形により囲まれる領域Ｂを規定し、（ｄ）第１電気導電層は、領域Ａ１でＲＡ１ ａｖｇに相当する平均シート抵抗、および領域Ｂ１でＲＢ１ ａｖｇに相当する平均シート抵抗を有し、（ｅ）第２電気導電層は、領域ＡでＲＡ ａｖｇに相当する平均シート抵抗、および領域ＢでＲＢ ａｖｇに相当する平均シート抵抗を有しており、（ｆ）ＲＢ１ ａｖｇに対するＲＡ１ ａｖｇの比またはＲＡ ａｖｇに対するＲＢ ａｖｇの比は少なくとも１．５であり、および（ｇ）（ＲＢ１ ａｖｇ/ＲＢ ａｖｇ）に対する（ＲＡ１ ａｖｇ/ＲＡ ａｖｇ）の比は少なくとも１．５である、請求項１０〜１３のいずれかに記載の多層デバイス。
  15. 多層デバイスはイオン伝導層を更に有して成り、第１電極層がイオン伝導層と第１電気導電層との間にあり、イオン伝導層が２５℃で少なくとも１０−７シーメンス/ｃｍのキャリアイオンのためのイオン伝導率を有する誘電材である、請求項７〜１４のいずれかに記載の多層デバイス。
  16. 多層デバイスは第２電極層を更に有して成り、イオン伝導層が第１電極層と第２電極層との間にある、請求項１５に記載の多層デバイス。
  17. 第２電極層がエレクトロクロミック材を含んで成る、請求項１６に記載の多層デバイス。
  18. 多層デバイスは第２基板を更に有して成り、第２電気導電層が第２基板と第１電気導電層との間にある、請求項７〜１７のいずれかに記載の多層デバイス。
  19. 第２基板が、赤外線から紫外線までの範囲の波長を有する電磁放射に対して透明である、請求項１８に記載の多層デバイス。
  20. 第１基板が第１電気導電層と面する内面を有し、第１基板の内面の表面積が少なくとも０．１ｍ２である、請求項１〜１９のいずれかに記載の多層デバイス。
  21. 第１基板、第１電気導電層、第１電極層、第２電気導電層、および第２基板を有して成るエレクトロクロミックデバイスであって、
    第１電気導電層および第２電気導電層の少なくとも一方はパターン電気導電層を有して成り、
    第１電気導電層および第２電気導電層は、第１電気導電層および第２電気導電層における位置に応じて変化する第１電気導電層および第２電気導電層を通じる電流の流れに対してシート抵抗Ｒｓを各々有し、
    第１電気導電層における最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも２であり、
    第２電気導電層における最小シート抵抗値Ｒｍｉｎに対する最大シート抵抗値Ｒｍａｘの比は少なくとも２であり、
    第１基板および第１電気導電層が、赤外線から紫外線までの範囲の波長を有する電磁放射に対して透明である、エレクトロクロミックデバイス。
  22. 第１電気導電層および第２電気導電層にそれぞれ接続された第１バスバーおよび第２バスバーを更に有して成り、
    （ｉ）第１バスバーおよび第２バスバーが、最小の光学状態および最大の光学状態に対して目標の光学状態へエレクトロクロミックデバイスをスイッチングするため電流駆動モードを可能とする駆動電流ＩＤＲＶを受容するように構成されており、
    （ｉｉ）エレクトロクロミックデバイスが全電荷ＱＴＯＴを有する全電荷容量を含んで成り、
    （ｉｉｉ）目標の光学状態は、エレクトロクロミックデバイスを駆動電流ＩＤＲＶを通じて目標の電荷ＱＴＧＴに帯電させることで達成でき、目標の電荷ＱＴＧＴは、最大の光学状態に対する目標の光学状態の割合に相当する全電荷ＱＴＯＴの割合を含んで成り、および、
    （ｉｖ）目標の光学状態は、目標時間ＴＴＧＴおよび駆動電流ＩＤＲＶの積が目標の電荷ＱＴＧＴと実質的に等しくなるように駆動電流ＩＤＲＶを調整することで、エレクトロクロミックデバイスの光学的にスイッチ可能な全領域の実質的に全てのためおよび目標の時間ＴＴＧＴ内に予測通りに達成できる、請求項２１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
  23. エレクトロクロミックデバイスが初期の光学状態から目標の光学状態へとスイッチされる際に、光学的にスイッチ可能な全領域の不透明度が目標時間ＴＴＧＴ内に各局所のため実質的に均一に調整される、請求項２２に記載のエレクトロクロミックデバイス。
  24. 全電荷ＱＴＯＴに対する目標の電荷ＱＴＧＴの割合と、最大の光学状態に対する目標の光学状態の割合との比が約１：１に相当するように構成される、請求項２２に記載のエレクトロクロミックデバイス。
  25. （ｉ）光学的にスイッチ可能な全領域が複数の局所を有して成り、また（ｉｉ）目標の光学状態は複数の局所のうちの異なる局所のため異なる所望の不透明レベルを含む、請求項２２に記載のエレクトロクロミックデバイス。
  26. 目標の光学状態が、エレクトロクロミックデバイスの最大の光学状態、最小の光学状態、または最大の光学状態と最小の光学状態の間の中間の光学状態を含む、請求項２２に記載のエレクトロクロミックデバイス。
  27. 最大の光学状態または最小の光学状態の一方は（ｉ）完全な不透明状態、（ｉｉ）完全な有色状態または（ｉｉｉ）完全な反射状態のいずれかを含み、また、最大の光学状態または最小の光学状態の他方は白色状態を含む、請求項２２に記載のエレクトロクロミックデバイス。
  28. 駆動電流が目標時間ＴＴＧＴに相当する一定の電流値に調整されると、光学的にスイッチ可能なエレクトロクロミックデバイスの領域が目標の光学状態に遷移することができる、請求項２２に記載のエレクトロクロミックデバイス。
  29. （ｉ）第２凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗に対する第１凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第１領域での平均シート抵抗の比が少なくとも２であり、第１電気導電層の第１領域および第２領域が第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を各々含んで成り、また（ｉｉ）第２凸多角形により囲まれた第２電気導電層の第２領域での平均シート抵抗に対する第１凸多角形により囲まれた第２電気導電層の第１領域での平均シート抵抗の比が少なくとも２であり、第２電気導電層の第１領域および第２領域が第２電気導電層の表面積の少なくとも２５％を各々含んで成る、請求項２１〜２８のいずれかに記載のエレクトロクロミックデバイス。
  30. 第１電気導電層が第１電気導電層における位置に応じて変化する空間的に変化するシート抵抗Ｒｓを有しており、第１電気導電層内の位置に応じたシート抵抗Ｒｓの輪郭マップが一連のイソ抵抗ラインおよびイソ抵抗ラインに垂直な一連の抵抗勾配ラインを含み、また、一連の抵抗勾配ラインのうちの１つの勾配ラインに沿ったシート抵抗は、概して増加し、概して減少し、該シート抵抗が最大に達するまで概して増加し、その後概して減少し、または該シート抵抗が最小に達するまで概して減少し、その後概して増加する、請求項２１〜２９のいずれかに記載のエレクトロクロミックデバイス。
  31. 第２電気導電層が第２電気導電層における位置に応じて変化する空間的に変化するシート抵抗Ｒｓを有しており、第２電気導電層内の位置に応じたシート抵抗Ｒｓの輪郭マップが一連のイソ抵抗ラインおよびイソ抵抗ラインに垂直な一連の抵抗勾配ラインを含み、また、一連の抵抗勾配ラインのうちの１つの勾配ラインに沿ったシート抵抗は、概して増加し、概して減少し、該シート抵抗が最大に達するまで概して増加し、その後概して減少し、または該シート抵抗が最小に達するまで概して減少し、その後概して増加する、請求項３０に記載のエレクトロクロミックデバイス。
  32. （ｉ）第１電気導電層が第１電気導電層における位置に応じて変化する空間的に変化するシート抵抗Ｒｓを有しており、（ｉｉ）第１電気導電層内の位置に応じたシート抵抗Ｒｓの輪郭マップが一連のイソ抵抗ラインおよび抵抗ラインに垂直な一連の抵抗勾配ラインを含み、（ｉｉｉ）第２電気導電層における勾配ラインの１つの少なくとも１ｃｍの長さを有する線分の投影が第２電気導電層における相補的な線分を規定し、（ａ）勾配線分にわたる第１電気導電層のシート抵抗の傾きの平均値Ｓ１ ａｖｇが正または負の値であり、（ｂ）相補的な線分にわたる第２電気導電層のシート抵抗の傾きの平均値Ｓ２ ａｖｇがゼロまたはＳ１ ａｖｇとは反対の符号を有した値である、請求項３０に記載のエレクトロクロミックデバイス。
  33. 第２基板および第２電気導電層が赤外線から紫外線の範囲の波長を有する電磁放射に対して透明である、請求項２１〜３２のいずれかに記載のエレクトロクロミックデバイス。
  34. エレクトロクロミックデバイスが、連続して第１基板、第１電気導電層、第１電極層、イオン伝導層、第２電極層、第２電気導電層、および第２基板を有して成る、請求項２１〜３３のいずれかに記載のエレクトロクロミックデバイス。
  35. エレクトロクロミックデバイスが、連続して第１基板、第１電気導電層、第１電極層、第２電気導電層、および第２基板を有して成る、請求項２１〜３４のいずれかに記載のエレクトロクロミックデバイス。
  36. エレクトロクロミックデバイスが、連続して第１基板、第１電気導電層、第１電極層、イオン伝導層、第２電気導電層、および第２基板を有して成る、請求項２１〜３４のいずれかに記載のエレクトロクロミックデバイス。
  37. エレクトロクロミックデバイスが、連続して第１基板、第１電気導電層、第１電流変調構造体、第１電極層、イオン伝導層、第２電極層、第２電流変調構造体、第２電気導電層、および第２基板を有して成る、請求項２１〜３４のいずれかに記載のエレクトロクロミックデバイス。
  38. 第１電気導電層と第２電気導電層との間にあり、第１電気導電層および第２電気導電層と電気的に接触するエレクトロクロミック層を有して成る多層の層構造体を形成することを含む多層デバイスの製造方法であって、
    第１電気導電層および第２電気導電層の少なくとも一方はパターン電気導電層を有して成り、第１電気導電層および/または第２電気導電層は、第１電気導電層および/または第２電気導電層における位置に応じて変化する第１電気導電層および/または第２電気導電層を通じる電流の流れに対して空間的に変化するシート抵抗Ｒｓを各々有し、
    第２凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗に対する第１凸多角形により囲まれた第１電気導電層の第１領域での平均シート抵抗の比が少なくとも２であり、第１凸多角形により囲まれる第１領域および第２凸多角形により囲まれる第２領域のそれぞれが第１電気導電層の表面積の少なくとも２５％を各々含んで成る、製造方法。
  39. 第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇに対する第１電気導電層の第１領域での平均シート抵抗Ｒ１ ａｖｇの比が少なくとも１．２５であり、第１電気導電層の第３領域での平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇに対する第１電気導電層の第２領域での平均シート抵抗Ｒ２ ａｖｇの比が少なくとも１．２５であり、第１電気導電層の第４領域での平均シート抵抗Ｒ４ ａｖｇに対する第１電気導電層の第３領域での平均シート抵抗Ｒ３ ａｖｇの比が少なくとも１．２５であり、
    第１領域は第２領域と隣接しており、第２領域は第３領域と隣接しており、第３領域は第４領域と隣接しており、領域の各々は凸多角形によって囲まれ、また、各々が第１電気導電層の表面積の少なくとも１０％を含んで成る、請求項３８に記載の製造方法。
  40. 第１電気導電層が第１電気導電層における位置に応じて変化する空間的に変化するシート抵抗Ｒｓを有しており、第１電気導電層内の位置に応じたシート抵抗Ｒｓの輪郭マップが一連のイソ抵抗ラインおよびイソ抵抗ラインに垂直な一連の抵抗勾配ラインを含み、また、一連の抵抗勾配ラインのうちの１つの勾配ラインに沿ったシート抵抗は、概して増加し、概して減少し、該シート抵抗が最大に達するまで概して増加し、その後概して減少し、または該シート抵抗が最小に達するまで概して減少し、その後概して増加する、請求項３８または３９に記載の製造方法。
  41. 第１電気導電層を基板に堆積させること、および第１電気導電層の位置に応じて堆積させた層のシート抵抗を変えることを含む、請求項３８〜４０のいずれかに記載の製造方法。
  42. 第１電気導電層の位置に応じて変化する組成物または厚さを有する第１電気導電層を堆積させることを含む、請求項３８〜４０のいずれかに記載の製造方法。
  43. 第１電気導電層が第１材料および第２材料を含んで成り、第１材料が透明な導電性酸化物であり、第２材料が少なくとも１０２倍分第１材料の抵抗率よりも大きい抵抗率を有する、請求項１〜４２のいずれかに記載の発明。
  44. 多層デバイスまたはエレクトロクロミックデバイスが第１電気導電層上に電流変調構造体を有して成り、電流変調構造体がクロス層抵抗を有する、請求項１〜４３のいずれかに記載の発明。
  45. 電流変調構造体が抵抗性材料を含んで成る、請求項４４に記載の発明。
  46. 電流変調構造体が絶縁性材料を含んで成る、請求項４４または４５に記載の発明。
  47. 電流変調構造体がパターン構造体である、請求項４４、４５または４６に記載の発明。
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