JP5763750B2 - 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 - Google Patents
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Description
本出願は、それぞれが「Electrochromic Devices」という名称である、それぞれ2010年4月30日に出願された米国特許出願第12/772,055号および第12/772,075号、ならびにそれぞれ2010年6月11日に出願された米国特許出願第12/814,277号および第12/814,279号の、利益およびこれらに対する優先権を主張するものであり、これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
Claims (28)
- 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り、イオンの貯蔵部としての役割を果たすことが可能な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と前記対向電極層との間の界面が、イオン伝導性でありかつ実質的に電子絶縁性であり、
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1または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から3のいずれか1項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から4のいずれか1項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から5のいずれか1項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から7のいずれか1項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から8のいずれか1項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よりも前に形成され、前記エレクトロクロミック層はWO3を含む、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10または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から12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層は、NiWOを含む、請求項10から13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層は、約150nm〜約300nmの厚さである、請求項10から14のいずれか1項に記載の方法。
- 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から15のいずれか1項に記載の方法。
- 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から16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記形成された積層体を、前記透明伝導性酸化物層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O2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または21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から22のいずれか1項に記載の装置。
- 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から23のいずれか1項に記載の装置。
- 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から25のいずれか1項に記載の装置。
- 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から26のいずれか1項に記載の装置。
- 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から27のいずれか1項に記載の装置。
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