JP6696003B2 - イオン移動を防止するための手段を含むエレクトロクロミックデバイス及びその形成プロセス - Google Patents

Description

本開示は、エレクトロクロミックデバイスに関し、より詳細には、イオン移動を防止するための手段を含むエレクトロクロミックデバイス、及びその形成プロセスに関する。

エレクトロクロミックデバイスは、可視光の透過の遮断、及び建物の部屋または車両の客室が暖かくなりすぎることを防ぐのに役立つ。建物の部屋または車両の客室が暖かくなりすぎることを防ぐのにも役立ち得る低放射フィルムは、太陽熱を反射するために使用され得る。低放射フィルムは、Ａｇを含み得、隔置され、エレクトロクロミックデバイスの一部ではない。窓設計のさらなる改良が望まれている。

実施形態が例として例証され、これは添付の図面に限定されるものではない。

本明細書に記載の実施形態に従った、エレクトロクロミックデバイスを形成するプロセスのフローチャートを含む。 基板と、部分的に形成されたエレクトロクロミックスタックとを含むワークピースの断面図の図解を含む。 バリア層を形成後の、図２のワークピースの断面図の図解を含む。 透明導電層を形成後の、図３のワークピースの断面図の図解を含む。 エレクトロクロミックスタックをパターニング後の、図４のワークピースの断面図の図解を含む。 バスバーを形成後の、図５のワークピースの断面図の図解を含む。 実質的に完成したエレクトロクロミックデバイスを形成後の、図６のワークピースの断面図の図解を含む。 図７のエレクトロクロミックデバイスを含む絶縁ガラスユニットの断面図の図解を含む。

当業者は、図中の要素が、単純性及び明瞭性のために例証され、必ずしも縮尺通りに描写されているわけではないことを認識する。例えば、図中のいくつかの要素の寸法は、本発明の実施形態の理解の向上に役立つように他の要素に対して誇張される場合がある。

以下の説明は、図と組み合わせて、本明細書に開示される教示の理解を助けるために提供される。以下の考察は、教示の特定の実装及び実施形態に焦点を合わせる。この焦点は、教示の説明を助けるために提供され、教示の範囲または適用性を限定するものとして解釈されるべきではない。

本明細書において、屈折率は５５０ｎｍで測定される。

用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、またはそれらの任意の他の変形は、非排他的包含を網羅することを意図する。例えば、特徴の列挙を含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されるわけではないが、明確には列挙されていないか、またはこのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に固有である他の特徴を含んでもよい。さらに、そうではないと明確に記載されない限り、「または（ｏｒ）」は、包含的または（ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ−ｏｒ）を指し、排他的または（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ｏｒ）を指すものではない。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のうちのいずれか１つによって満たされる：Ａが真であり（または存在する）かつＢが偽である（または存在せず）、Ａが偽であり（または存在せず）かつＢが真である（または存在する）、及びＡとＢの両方が真である（または存在する）。

また、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」の使用は、本明細書に記載の要素及び構成要素を説明するために用いられる。これは、単に便宜性のために、また本発明の範囲の一般的な意味を付与するために行われる。この説明は、それがそうではないように意味されることが明白でない限り、１つ、少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、また、単数形は複数形も含み、逆も同様である。

「約」、「およそ」または「実質的に」という単語の使用は、パラメータの値が記載された値または位置に近いことを意味することを意図している。しかしながら、軽微な相違は、値または位置が正確に記載されることを妨げ得る。したがって、値の最大１０パーセント（１０％）の差は、正確に記載された通りの理想的な目標との妥当な相違である。

別段に定義されない限り、本明細書に使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって通常理解されるものと同じ意味を有する。材料、方法、及び実施例は、単に例証的なものであり、限定的であることを意図されない。本明細書に記載されていない限り、特定の材料及び処理行為に関する多くの詳細は、従来のものであり、ガラス、蒸着及びエレクトロクロミック技術内の教科書及び他の情報源に見出され得る。

一態様では、エレクトロクロミックデバイスは、基板と、基板上のエレクトロクロミック層または対向電極層と、を含み得、エレクトロクロミック層または対向電極層が、可動イオンと、基板上にあり、Ａｇを含む第１の透明導電層と、第１の透明導電層とエレクトロクロミック層または対向電極層との間に配置されたバリア層と、を含む。別の態様では、エレクトロクロミックデバイスは、基板と、基板上のエレクトロクロミック層または対向電極層と、を含み得、エレクトロクロミック層または対向電極層が、可動イオンと、基板上にあり、Ａｇを含む第１の透明導電層と、（１）可動イオンが第１の透明導電層の中に移動することか、（２）Ａｇがエレクトロクロミック層もしくは対向電極層の中に移動することか、または（１）及び（２）の両方を防止する手段と、を含む。

さらなる態様では、エレクトロクロミックデバイスを形成するプロセスは、基板を提供することと、基板上にエレクトロクロミック層または対向電極層を形成することと、を含み得、エレクトロクロミック層または対向電極層の形成後に、エレクトロクロミック層または対向電極層が可動イオンを含む。プロセスは、バリア層を形成することと、基板上にあり、Ａｇを含む第１の透明導電層を形成することと、をさらに含み得、バリア層を形成することが、エレクトロクロミック層または対向電極層の形成と第１の透明導電層の形成との間に形成される。

エレクトロクロミックデバイスの透明導電層にＡｇを組み込むことにより、低放射率のエレクトロクロミックスタックが可能となり、したがって、別個のエレクトロクロミックスタックから隔置されている低放射フィルムを必要としない。しかしながら、本発明者らは、Ａｇが透明導電層中に存在するとき、エレクトロクロミックデバイスが、適切に１回動作するか、数時間未満動作するか、または適切に全く動作しない場合があることを見出した。理論に拘泥するものではないが、Ｌｉ＋などの可動イオンは、透明導電層の中に移動している場合がある。あるいは、Ａｇは、エレクトロクロミック層または対向電極層の中に移動しており、可動イオンと競合または干渉する場合がある。バリア層、または可動イオンもしくはＡｇの移動を防止するための手段は、エレクトロクロミックスタックの層内での低放射フィルムの一体化を可能にし、さらにエレクトロクロミックデバイスの許容可能な性能を維持する。

図面に示され、以下に記載の実施形態は、本明細書に記載の概念を実装するための特定の用途の理解に役立つ。実施形態は例示的なものであり、添付の特許請求の範囲を限定する意図はない。

図１は、一実施形態に従ったエレクトロクロミックデバイスを形成するプロセスフローを含む。プロセスは、ブロック１０２において、基板上に部分的に製造されたエレクトロクロミックスタックを形成することを含み得る。図２は、エレクトロクロミックスタックを形成後の、部分的に製造されたエレクトロクロミックデバイスの断面図の図解を含む。エレクトロクロミックデバイスは、ガラス基板、サファイア基板、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）基板、スピネル基板、または透明ポリマーを含む、透明基板２００を含み得る。特定の実施形態では、透明基板２００は、５０ミクロン〜３００ミクロンの範囲の厚さを有するミネラルガラスである、超薄型ガラスを含み得る。透明ポリマーは、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリエーテル、ポリビニル化合物、別の好適な種類の透明ポリマー、またはそれらの混合物を含み得る。別の実施形態では、透明基板２００は、前述の透明基板を構成する材料の層を含む積層体であり得る。別の実施形態では、積層体は、紫外線放射を反射する太陽光制御層または低放射率の材料を含み得る。基板２００は可撓性であっても可撓性でなくてもよい。

一実施形態では、透明基板２００は、ＳｉＯ_２及び１つ以上の他の酸化物を含む鉱物ガラスであり得るガラス基板であり得る。このような他の酸化物は、Ａｌ_２Ｏ_３、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＳＯ_３、Ａｓ_２Ｏ_２、またはＳｂ_２Ｏ_３を含み得る。透明基板２００は、鉄、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、セリウム、ネオジム、プラセオジム、もしくはエルビウムの酸化物、または銅、銀、もしくは金などの金属コロイド、またはセレンもしくはイオウなどの元素形態またはイオン形態のものなどの着色剤を含み得る。

透明基板２００がガラス基板である実施形態では、ガラス基板は少なくとも５０重量％のＳｉＯ_２である。一実施形態では、ＳｉＯ_２含有量は、５０重量％〜８５重量％の範囲である。Ａｌ_２Ｏ_３は、例えば主表面が、形成されている積層体の露出された表面に沿っているときに、耐引掻性に役立ち得る。存在するとき、Ａｌ_２Ｏ_３含有量は、１重量％〜２０重量％の範囲であり得る。Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスの粘性及びその熱膨張係数の両方を低減するために有用に使用され得る。Ｂ_２Ｏ_３含有量は、２０重量％以下、特定の実施形態では１５重量％未満であり得る。アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムが挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物は、膨張係数に著しく不利益を与えることなく、ガラスの粘性を低減し、融着を促進するのに有用である。カルシウム及びマグネシウムは、いくつかの他の酸化物と比較して、ガラスの密度に比較的低い影響を有する。アルカリ金属酸化物の合計含有量は、２５重量％、２０重量％、または１５重量％以下であり得る。アルカリ金属の酸化物は、ガラス基板の粘性及び失透傾向を低減することができる。アルカリ金属酸化物の合計含有量は、多くとも８重量％、５重量％、または１重量％以下であり得る。いくつかの用途では、ガラス基板は透明であることが望ましく、したがって着色剤の含有量は低い。特定の実施形態では、鉄含有量は２００ｐｐｍ未満である。

ガラス基板は、熱強化ガラス、焼戻しガラス、部分的に熱強化もしくは焼戻しされたガラス、またはアニールされたガラスを含み得る。これらの用語が当該技術分野で知られているように、「熱強化ガラス」及び「焼戻しガラス」は、表面圧縮を誘発し、そうでなければガラスを強化するために熱処理されたタイプのガラスの両方である。熱処理されたガラスは、完全に焼戻しされるか、または熱強化されるかのいずれかに分類される。一実施形態では、ガラス基板は焼戻しガラスであり、約６９ＭＰａ以上の表面圧縮、及び約６７ＭＰａ以上のエッジ圧縮を有する。別の実施形態では、透明基板は、熱強化され、２４ＭＰａ〜６９ＭＰａの範囲の表面圧縮、及び３８ＭＰａ〜６７ＭＰａのエッジ圧縮を有する。用語「アニールされたガラス」は、熱処理及びその後の急速冷却によって付与された内部歪みを伴わずに製造されたガラスを意味する。したがって、アニールされたガラスは、熱強化ガラスまたは焼戻しガラスのみを含まない。ガラス基板はレーザ切断することができる。

透明導電層２０２は、透明基板２００の上に重ねられる。透明導電層２０２は、ドープ金属酸化物を含み得る。ドープ金属酸化物は、酸化亜鉛または酸化スズを含み得、そのいずれかは、Ａｌ、ＧａまたはＩｎなどの第１３族元素でドープされてもよい。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）及び酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）は、使用することができる例示的で非限定的な材料である。別の実施形態では、透明導電層２０２は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン（例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＤＯＴ））、別の任意の好適な導電性有機ポリマー、またはそれらの組み合わせであり得る。必要または望ましい場合、有機化合物は、スルホン化され得る。図２に示されるように、透明導電層２０２は、このようなバスバーが透明導電層２０２の左側部分に電気的に短絡することなく、その後形成されるバスバーが透明導電層２０２の右側部分に接触することを可能にするための切り欠きを有する。透明導電層２０２は、１５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の厚さを有する。

電極層２０４、電解質層２０６、及び別の電極層２０８は、透明導電層２０２及び透明基板２００の上に重ねられる。電極層２０４は、エレクトロクロミック（ＥＣ）層または対向電極（ＣＥ）層であり得、電極層２０８は、ＣＥ層またはＥＣ層の他方である。

ＥＣ層は、バイアス条件に依存する、可視光及び近赤外線（例えば、７００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する、電磁放射線）の可変透過率を有し得る。例えば、電界が不在の場合、エレクトロクロミックデバイスは、高透過（「白くなった」）状態にあり、電界が存在する場合、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋またはＨ^＋などの可動イオンは、ＣＥ層から電解質層を通ってＥＣ層に移動し、エレクトロクロミックデバイスを通る可視光線及び近赤外線の透過を低減し得る。より低い透過状態は、有色状態または着色状態と呼ぶこともできる。ＥＣ層は、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、タングステン、マンガン、コバルトなどの遷移金属の酸化物を含み得る。特定の実施形態では、ＥＣ層は、ＷＯ_３を含む。ＥＣ層は、ＥＣ層が低減された透過率を有する原因となる可動イオンを、当初形成された際に、任意の顕著な量で含まない場合がある。別の実施形態では、ＥＣ層は、少なくともいくつかの可動イオンを含み得るが、エレクトロクロミックデバイスは、逆バイアスされて、可動イオンをＥＣ層から電解質層２０６を通ってＣＥ層に移動させ得る。一実施形態では、堆積されるＥＣ層の厚さは、８０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲である。

ＣＥ層は、可動イオンの主な供給源を提供することができる。さらに、ＣＥ層は、エレクトロクロミックデバイスがその高い透過状態及び低い透過状態にあるとき、可視光に対して実質的に透明のままである。ＣＥ層は、遷移金属元素の酸化物を含み得る。実施形態では、ＣＥ層はニッケルの酸化物を含み得る。ニッケルは、その二価状態（Ｎｉ^２＋）、三価状態（Ｎｉ^３＋）、またはそれらの組み合わせであり得る。ＣＥ層は、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、タングステン、マンガン、コバルトなどのなどの遷移金属元素の酸化物を含み得る。ＣＥ層はまた、電解質層２０６を通過できる可動イオンを提供し得る。可動イオンは、ＣＥ層が形成されるときにＣＥ層に組み込まれてもよい。完成したデバイスでは、ＣＥ層は、化学式：
Ａ_ｘＮｉ^２＋ _{（１−ｙ）}Ｎｉ^３＋ _ｙＭ_ｚＯ_ａ、で表され得、
式中、
Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、またはＨなどの可動イオンを生成する元素であり、
Ｍは、金属であり、かつ
０＜ｘ≦１０、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１０であり、（０．５ｘ＋１＋０．５ｙ＋ｚ）≦ａ≦（０．５ｘ＋１＋０．５ｙ＋３．５ｚ）である。

特定の非限定的な実施形態では、Ａは、Ｌｉであり、Ｍは、Ｗであり、完成したデバイスでは、ＣＥ層は、化学式：
Ｌｉ_ｘＮｉ^２＋ _{（１−ｙ）}Ｎｉ^３＋ _ｙＷ_ｚＯ_{（１＋０．５ｘ＋０．５ｙ＋３ｚ）}で表され得、
式中、１．５≦ｘ≦３、０．４≦ｙ≦０．９５、及び０．１５≦ｚ≦１である。

一実施形態では、ＣＥ層の厚さは、８０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。

電解質層２０６は、電解質層にわたる電界が、高透過状態から低透過状態に変化する際に、またはその逆の際に、電解質層２０６を通ってイオンが移動することを可能にする固体電解質を含む。一実施形態では、電解質層２０６は、セラミック電解質であってもよい。別の実施形態では、電解質層２０６は、ケイ酸塩系材料またはホウ酸塩系材料を含み得る。電解質層２０６は、ケイ酸塩、ケイ酸アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸塩、ケイ酸ジルコニウム、ニオブ酸塩、ホウケイ酸塩、リンケイ酸塩、窒化物、フッ化アルミニウム、または別の好適なセラミック材料を含み得る。ランタニド−遷移金属酸化物に基づく五酸化タンタル、またはガーネットまたはペロブスカイト材料などの他の好適なイオン伝導材料を使用することができる。別の実施形態では、電解質層２０６は形成されると、可動イオンを含み得る。したがって、前述のいずれかのリチウムドープまたはリチウム含有化合物を使用してもよい。あるいは、リチウムスパッタリングなどの別個のリチウム化作業が実施されてもよい。電解質層２０６は、少なくとも１対の隣接する層間に、反応生成物を含む代替物または異なる材料を有する複数の層を含み得る。さらなる実施形態では、電解質層２０６の屈折率及び厚さは、電子の流れを非常に低く保ちながら、許容可能な可視光透過率を有するように選択される。別の実施形態では、電解質層２０６は、低いかまたは顕著ではない電子伝導性（例えば、低い漏れ電流）を有する。電解質層２０６の厚さは、１０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲であり得る。

方法は、図１のブロック１２２において、エレクトロクロミックスタック上にバリア層を形成することをさらに含み得る。バリア層は、（１）Ａｇが、その後形成される層から下地層に移動する可能性か、（２）可動イオンが、下地層からその後形成される層に移動する可能性か、または（１）及び（２）を防止するか、または少なくとも低減するのに役立つ。したがって、バリア層は、早期のデバイス故障または許容できない性能を引き起こすことなく、Ａｇを含む導電層を使用することを可能にするのに役立つ。

図３は、バリア層３０９を層２０８上に形成後のエレクトロクロミックデバイスの図解を含む。バリア層３０９は、三価、四価または五価の金属の酸化物または窒化物を含み得る。一実施形態では、バリア層３０９は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、別の好適な金属酸化物などを含み得る。特定の実施形態では、バリア層３０９は、Ａｌ_２Ｏ_３またはＴｉＯ_２を含む。別の実施形態では、バリア層３０９は、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、別の好適な金属窒化物などを含み得る。さらなる実施形態では、バリア層３０９は、チタンシリコン窒化物、タンタルシリコン窒化物、またはタングステンシリコン窒化物などの金属シリコン化合物を含み得る。

バリア層３０９の厚さは、十分な可視光透過率（例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の波長での電磁放射線の＞７５％透過率）を提供するように選択される。一実施形態では、バリア層３０９の厚さは、連続層を提供するのに十分である。バリア層３０９の厚さは、少なくとも５ｎｍ、少なくとも１１ｎｍ、または少なくとも１５ｎｍである。バリア層３０９は、電荷キャリアがバリア層３０９をトンネリングするかまたは通過することを防止するほど厚くなくてもよい。バリア層３０９の厚さは、多くとも２００ｎｍ、多くとも１００ｎｍ、または多くとも８０ｎｍである。特定の実施形態では、バリア層３０９は、５ｎｍ〜２００ｎｍ、１１ｎｍ〜１００ｎｍ、または１５ｎｍ〜８０ｎｍの範囲である。

バリア層３０９は、層２０８の上の共形層として形成され得る。一実施形態では、バリア層３０９は、原子層堆積法（ＡＬＤ）によって形成され得る。別の実施形態では、バリア層３０９は、化学蒸着法（ＣＶＤ）によって形成され得る。堆積は、プラズマアシスト技術を使用して、またはプラズマアシストを使用せずに実施され得る。ＡＬＤは、ＣＶＤと比較して、より良好な厚さ制御性を有し得る。したがって、ＡＬＤは、バリア層３０９の形成に良好に適している。

バリア層３０９用の金属含有前駆体は、有機金属化合物、金属ハロゲン化物、または金属カルボニル化合物を含み得る。一実施形態では、有機金属化合物は、金属アルキル化合物、金属アルコキシド化合物、またはジアルキルアミノ金属を含み、各アルキル基またはアルコキシド基が、４個以下の炭素原子を有する。特定の実施形態では、有機金属化合物は、テトラキス（アルキル）金属（ＩＶ）、テトラキス（ジアルキルアミノ）金属（ＩＶ）、テトラキス（アルコキシド）金属（ＩＶ）、またはビス（アルキルシクロペンタジエニル）アルコキシアルキル金属（ＩＶ）を含み、各アルキル基及び各アルコキシド基が、多くとも４個の炭素原子を有する。別の特定の実施形態では、有機金属化合物は、ペンタキス（アルキル）金属（Ｖ）、ペンタキス（ジアルキルアミノ）金属（Ｖ）、またはペンタキス（アルコキシド）金属（Ｖ）を含み、各アルキル基及び各アルコキシド基が、多くとも４個の炭素原子を有する。アルミニウム含有化合物が形成されると、有機金属化合物は、Ａｌ（ＣＨ_３）_３を含み得る。特定の実施形態では、バリア層３０９はシリコンを含み、バリア層３０９はシリコン含有ガスを使用して形成され得る。例えば、バリア層３０９は、チタンシリコン窒化物、タンタルシリコン窒化物、またはタングステンシリコン窒化物を含み得る。バリア層３０９が金属酸化物を含むとき、金属前駆体は、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２、Ｏ_２、もしくはＯ_３、またはそれらの任意の組み合わせと反応させられ得る。バリア層３０９が金属窒化物を含むとき、金属前駆体は、ＮＨ_３、Ｎ_２Ｈ_２、もしくはＮ_２とＨ_２との混合物、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るガスと反応させられ得る。

ＡＬＤの場合、金属含有前駆体の単層は、露出した表面に沿って形成され得る。金属含有前駆体を、酸素含有ガスまたは窒素含有ガスと反応させて、金属酸化物または窒化物を形成してもよい。単層の堆積及び反応は、層の所望の厚さが達成されるまで繰り返される。バリア層３０９は、緻密で、共形であり、実質的にピンホールがない。堆積温度は、１００℃未満の温度で実施され得る。

方法は、図１のブロック１２４において、バリア層上にＡｇを含む透明導電層を形成することをさらに含み得る。図４を参照すると、透明導電層４１０は、透明基板２００、透明導電層２０２、電極層２０４、電解質層２０６、電極層２０８、及びバリア層３０９の上に重ねられている。透明導電層４１０は、１つ以上のフィルムを含み得る。フィルムのうちの１つは、Ａｇを含んで良好な導電性及び低放射率を提供する。したがって、エレクトロクロミックスタックから隔置されている別個の低放射層を必要としない。一実施形態では、酸化物フィルムまたは窒化物フィルムは、Ａｇフィルムの片面または両面に沿って重ねられ得る。一実施形態では、シードフィルムが使用され得る。特定の実施形態では、シード層は、透明導電性酸化物を含み得る。透明導電性酸化物は、ドープ酸化亜鉛、またはドープ酸化スズなどのドープ金属酸化物を含み得、そのいずれかが、Ａｌ、ＧａまたはＩｎなどの第１３族元素でドープされてもよい。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）及び酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）は、使用することができる例示的で非限定的な材料である。

バリア層３０９、透明導電層４１０内のフィルム、またはその両方は、比較的高い屈折率を有する材料を含み得る。透明導電層４１０はまた、（１）バリア層３０９、または透明導電層（例えば、ＡＺＯまたはＩＴＯ）内のフィルムの屈折率と、（２）Ａｇ、空気または別のガスの屈折率との間である、中間屈折率を有するフィルムも含み得る。中間屈折率のフィルムは、全反射を低減するのに役立ち得る。一実施形態では、中間屈折率を有するフィルムは、ＳｉＯ_２を含み得る。どのようなフィルムでも、通常、絶縁体と見なされる材料（例えば、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４など）を含む透明導電層４０２内の任意のフィルムでは、５０ｎｍ未満の厚さを有し得る。

別の実施形態では、透明導電層４０２は、使用され得、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、ＮｉＣｒＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ（式中、１≦Ｘ≦２である）、またはそれらの混合物を含み得る、薄いブロッカー層を含んで、ＡＺＯまたは別の透明導電性酸化物がＡｇと接触するときにＡｇを酸化する可能性を低減し得る。ブロッカー層は、Ａｇの上もしくは下に重ねられてもよく、またはブロッカー層は、Ａｇの上もしくは下に重ねられてもよい。ブロッカー層は、全ての実施形態で必要とされるわけではない。存在する場合、ブロッカー層は、０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲の厚さを有し得る。

多くの異なるフィルムスタックは、透明導電層４１０として使用され得る。例示的で非限定的なスタックは、ＳｉＯ_２／ＡＺＯ／Ｘｏ／Ａｇ／Ｘｕ／ＡＺＯ／ＳｉＯ_２を含み、Ｘｏが、Ａｇの上に重ねられているブロッカー層であり、Ｘｕが、Ａｇの下に重ねられているブロッカー層である。Ｘｏ及びＸｕは、任意選択的なブロッカー層に関する前述の組成物及び厚さののうちのいずれか１つを有し得る。Ｘｏ及びＸｕは、同じ組成または異なる組成を有してもよく、同じ厚さまたは異なる厚さを有してもよい。別の実施形態では、スタックの頂部及び底部は、透明酸化物層、透明窒化物層、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。したがって、先の実施例におけるＳｉＯ_２は、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＯ_ｘ、ＳｎＯ_ｘ、ＳｎＺｎＯ_ｘ（組成Ｓｎ：Ｚｎは、１０：９０〜９０：１０で変化し得る）、ＳｉＺｒＯ_ｘ、ＳｉＺｒＮ、ＺｒＯ_ｘ（式中、１≦ｘ≦２である）により置換されるか、またはこれらと関連して使用され得る。

バリア層３０９以外のＥＣスタック内の他の全ての層は、物理蒸着法によって形成され得る。あるいは、化学蒸着法、原子層堆積法、別の好適な技術、またはそれらの任意の組み合わせを使用して、任意の１つ以上のこのような他の層を代替的に形成してもよい。

図示された実施形態では、方法は、図１のブロック１４２において、バスバーがその後形成されるであろう領域で、エレクトロクロミックスタックの一部分を除去することを含み得る。図５では、層２０４、２０６、２０８、３０９、及び４１０は、透明導電層２０２が露出している開口部５０２及び５１０を画定するようにパターニングされる。別の実施形態では、開口部５１０は、開口部５０２と比較して異なる深さまで延在し得る。例えば、開口部５１０は、透明導電層４１０が開口５１０内に露出している限り、様々な異なる深さまで延在し得る。例えば、層４１０は、透明導電層４１０内のＡｇフィルムが、開口部５１０の底部に沿って露出するようにパターニングされる。別の実施形態では、開口部５１０は、基板２００が開口部５１０の底部に沿って露出するように、透明導電層２０２を通って延在し得る。本明細書を読んだ後、当該業者は、特定の用途の必要性または要望を満たす開口部５１０の深さを決定することができるであろう。エレクトロクロミックスタックの一部分の除去は、レーザアブレーションなどのアブレーション技術を使用して実施されてもよく、またはエッチング技術を使用して除去されてもよい。本明細書を読んだ後、バスバー形成とは無関係の理由のために、エレクトロクロミックデバイスの他の一部分もまた、このときに、または別のときに、１つ以上の層の一部分をパターニングするか、または除去するためのレーザ除去作業を受け得ることを、当業者は理解するであろう。さらに、バスバーは、ＥＣスタックの全ての層上に形成されてもよく、レーザライン内に形成されなくてもよい。

方法は、図１のブロック１４４において、バスバーを形成することをさらに含み得る。バスバーは、バスバー前駆体を堆積することによって形成され得る。一実施形態では、バスバー前駆体は、銀ペーストであり得る。バスバー前駆体は、焼成されてバスバーを形成し得る。図６は、バスバー６０２及び６１０を形成後の図解を含んでいる。一実施形態では、バスバー６０２及び６１０の厚さは１２ミクロン〜４０ミクロンの範囲である。本明細書を読んだ後、当業者はバスバー６０２及び６１０の必要または所望の電気特性を提供するために厚さを決定することができるであろう。

方法は、図１のブロック１６２において、仕上げ作業を実施することをさらに含み得る。特定の仕上げ作業は、特定の用途に依存してもよい。図７に示されるように、開口部７０２で層４１０及び３０９の一部分が除去され、その結果、バスバー６０２は、透明導電層４１０のほとんどに電気的に接続されない。したがって、バスバー６０２は、透明導電層２０２の主な接続部であり、バスバー６１０は、透明導電層４１０の主な接続部である。このプロセスのこの時点で、エレクトロクロミックデバイス７００が形成される。別の実施形態（図示せず）では、バスバー６０２は、図５に示されるように、開口部５０２内のスタックの側面に接触しないように形成される。この実施形態では、層４１０及び３０９の一部分の除去を必要としない。さらなる実施形態では、バリア層３０９が電子絶縁体である場合、開口部７０２は、バリア層３０９を通って延在しなくてもよい。

さらなる実施形態では、エレクトロクロミックデバイス７００は、車両の窓の少なくとも一部であり得る。車両用途では、エレクトロクロミックデバイス７００は、車両の本体形状に適合するように曲げられるか、または成形され得る。エレクトロクロミックデバイスを曲げるかまたは成形するための温度は、少なくとも６００℃の温度であり得る。特定の実施形態では、温度は、６００℃〜７００℃の範囲である。熱は局所的に適用されてもよい。バリア層３０９は、曲げまたは成形中に、透明導電層４１０に著しく悪影響を与える可能性を低減するのに役立ち得る。バスバーを形成するための焼成の焼結部分は、エレクトロクロミックデバイスを曲げるために使用される熱サイクル中に起こり得る。

一実施形態では、絶縁ガラスユニット８００は、図８に示されるように形成され得る。エレクトロクロミックデバイス７００は、可視光に対して透明な対向基板８０２に連結され得る。対向基板８０２は、焼戻しガラスまたは強化ガラスを含み得る。特定の実施形態では、エレクトロクロミックデバイス７００と対向基板８０２との間に接着剤（図示せず）が使用され得る。絶縁ガラスユニット８００は、ガラスパネル８０４、スペーサ８２２、及び封止材料８２４をさらに含み得る。対向基板８０２と同様に、ガラスパネル８０４は、焼戻しガラスまたは強化ガラスを含み得る。さらに、ガラスパネル８０４は、基板２００に関して前述の太陽光制御層と同様の太陽光制御層を含み得る、積層体の一部であり得る。絶縁ガラスユニットは、ガラスパネル８０４ではなく、基板２００内に太陽光制御層を含み得、ガラスパネル８０４内またはそこに取り付けられた太陽光制御層、または基板２００の各々を有し、ガラスパネル８０４内に、またはそこに取り付けられた、太陽光制御層が使用され得る。この最後の代替案では、太陽光制御層は、異なる機能を果たし得る。例えば、建物の外側により近い太陽光制御層は、近赤外線を排除するのに役立ち得、建物の内側により近い他の太陽光制御層は、低放射材料を含むか、または紫外線を排除するのに役立ち得る。封止作業中、不活性ガス（アルゴンまたはクリプトンなど）、Ｎ_２、空気などが、空隙８０６を充填してもよい。

任意選択的に、エレクトロクロミックデバイス７００の形成後、エレクトロクロミックデバイス７００は、応力を低減するか、または別の目的のためにアニールされてもよい。アニールは、焼成とは別個に実施されてもよい。別の実施形態では、焼成の焼結部分は、アニール作業と組み合わせられてもよい。バリア層３０９は、透明導電層４１０に著しい悪影響を与えることなく、アニール、空気などの酸化雰囲気、またはその両方へ使用するための、より高い温度を可能にし得る。アニールは、１００℃〜６００℃の範囲の温度で実施され得る。

（１）可動イオンが第１の透明導電層の中に移動することか、（２）Ａｇがエレクトロクロミック層もしくは対向電極層の中に移動することか、または（１）及び（２）の両方を防止するための手段は、Ａｇフィルムが透明導電層４１０の一部として使用されるときに、エレクトロクロミックデバイスをより長く動作可能に保持するのに役立つ。前述のように、バリア層３０９は、可動イオンまたはＡｇの移動を防止するための手段を提供する。

別の実施形態では、透明導電層２０２は、透明導電層４１０に関して前述のような組成を有し得る。バリア層は、層２０２と２０４との間で使用され、組成物を有し、バリア層３０９に関して前述のように形成され得る。

本明細書に記載の実施形態は、ＥＣスタック内に低放射フィルムを組み込むことを可能にし、さらに良好な動作特性を有し得る。バリア層３０９、または可動イオンもしくはＡｇの移動を防止するための他の手段は、Ｌｉ＋などの可動イオンの透明導電層への移動、またはＡｇのＥＣ層もしくはＣＥ層への移動を低減または排除するのに役立ち得る。したがって、ＥＣスタックから分離されかつ隔置された低放射フィルムを必要としない。透明導電層内で、低放射フィルムは、良好な導電性を有し、エレクトロクロミックデバイスを通る可視光の十分な透過を可能にする厚さを有するＡｇフィルムであり得る。

多くの異なる態様及び実施形態が可能である。それらの態様及び実施形態のいくつかを以下に記載する。本明細書を読んだ後、当業者は、それらの態様及び実施形態が単に例証的なものであり、本発明の範囲を限定しないことを認識するであろう。例示的実施形態は、以下に列挙されるもののうちの任意の１つ以上に従い得る。

実施形態１．エレクトロクロミックデバイスであって、
基板と、
基板上のエレクトロクロミック層または対向電極層であって、可動イオンを含むエレクトロクロミック層または対向電極層と、
基板上にあり、Ａｇを含む第１の透明導電層と、
第１の透明導電層と、エレクトロクロミック層または対向電極層との間に配置されたバリア層と、を備える、エレクトロクロミックデバイス。

実施形態２．エレクトロクロミックデバイスであって、
基板と、
基板上のエレクトロクロミック層または対向電極層であって、可動イオンを含むエレクトロクロミック層または対向電極層と、
基板上にあり、Ａｇを含む第１の透明導電層と、
手段であって、
（１）可動イオンが、前記第１の透明導電層の中に移動することか、
（２）Ａｇが、エレクトロクロミック層もしくは対向電極層の中に移動することか、または
（１）及び（２）の両方を防止するための手段と、を備える、エレクトロクロミックデバイス。

実施形態３．エレクトロクロミックデバイスが、
第１の透明導電層と、
バリア層と、
エレクトロクロミック層と、
対向電極層と、
第２の透明導電層と、を備えるエレクトロクロミックスタックを含み、
第１の透明導電層が、エレクトロクロミック層及び対向電極層のうちの一方に連結され、第２の透明導電層が、エレクトロクロミック層及び対向電極層の他方に連結されている、実施形態１または２に記載のエレクトロクロミックデバイス。

実施形態４．エレクトロクロミックデバイスを形成するプロセスであって、
基板を提供することと、
基板上にエレクトロクロミック層または対向電極層を形成することであって、エレクトロクロミック層または対向電極層を形成後、エレクトロクロミック層または対向電極層が可動イオンを含む、形成することと、
基板上にバリア層を形成することと、
基板上にあり、Ａｇを含む第１の透明導電層を形成することと、を含み、
バリア層を形成することが、エレクトロクロミック層または対向電極層を形成することと、第１の透明導電層を形成することとの間に形成される、プロセス。

実施形態５．バリア層を形成することが、原子層堆積法を使用して実施される、実施形態４に記載のプロセス。

実施形態６．バリア層を形成することが、化学蒸着法を使用して実施される、実施形態４に記載のプロセス。

実施形態７．バリアを形成することが、有機金属化合物、金属ハロゲン化物、または金属カルボニル化合物を含む金属含有前駆体を使用して実施される、実施形態４〜６のいずれか一項に記載のプロセス。

実施形態８．有機金属化合物が、金属アルキル化合物、金属アルコキシド化合物、またはジアルキルアミノ金属を含み、各アルキル基またはアルコキシド基が、４個以下の炭素原子を有する、実施形態７に記載のプロセス。

実施形態９．有機金属化合物が、テトラキス（アルキル）金属（ＩＶ）、テトラキス（ジアルキルアミノ）金属（ＩＶ）、テトラキス（アルコキシド）金属（ＩＶ）、またはビス（アルキルシクロペンタジエニル）アルコキシアルキル金属（ＩＶ）を含み、各アルキル基及び各アルコキシド基が、多くとも４個の炭素原子を有する、実施形態７または８に記載のプロセス。

実施形態１０．有機金属化合物が、ペンタキス（アルキル）金属（Ｖ）、ペンタキス（ジアルキルアミノ）金属（Ｖ）、またはペンタキス（アルコキシド）金属（Ｖ）を含み、各アルキル基及び各アルコキシド基が、多くとも４個の炭素原子を有する、実施形態７または８に記載のプロセス。

実施形態１１．有機金属化合物が、Ａｌ（ＣＨ_３）_３を含む、実施形態７〜９のいずれか一項に記載のプロセス。

実施形態１２．バリア層を形成することが、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２、Ｏ_２、もしくはＯ_３、またはそれらの任意の組み合わせを使用して実施される、実施形態４〜１１のいずれか一項に記載のプロセス。

実施形態１３．バリア層を形成することが、ＮＨ_３、Ｎ_２Ｈ_２、またはＮ_２とＨ_２の混合物、またはそれらの任意の組み合わせを使用して実施される、実施形態４〜１２のいずれか一項に記載のプロセス。

実施形態１４．バリア層を形成することが、シリコン含有ガスを使用して実施される、実施形態４〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。

実施形態１５．バリア層を形成することが、プラズマアシスト技術を使用して形成される、実施形態４〜１４のいずれか一項に記載のプロセス。

実施形態１６．
他のエレクトロクロミック層または対向電極層を形成することと、
第２の透明導電層を形成することと、をさらに含み、
第１の透明導電層が、エレクトロクロミック層及び対向電極層のうちの一方に連結され、第２の透明導電層が、エレクトロクロミック層及び対向電極層の他方に連結されている、実施形態４〜１５のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイス。

実施形態１７．バリア層が共形である、実施形態１〜１６のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態１８．バリア層が、少なくとも５ｎｍ、少なくとも１１ｎｍ、または少なくとも１５ｎｍの厚さを有する、実施形態１〜１７のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態１９．バリア層が、多くとも２００ｎｍ、多くとも１００ｎｍ、または多くとも８０ｎｍの厚さを有する、実施形態１〜１８のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２０．バリア層が、５ｎｍ〜２００ｎｍ、１１ｎｍ〜１００ｎｍ、または１５ｎｍ〜８０ｎｍの範囲の厚さを有する、実施形態１〜１９のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２１．バリア層が、金属酸化物を含む、実施形態４〜１２及び１５〜２０のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２２．バリア層が、Ａｌ_２Ｏ_３を含む、実施形態２１に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２３．バリア層が、ＴｉＯ_２を含む、実施形態２１に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２４．バリア層が、金属窒化物を含む、実施形態４〜１１、１３、及び１５〜２０のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２５．バリア層が、ＡｌＮを含む、実施形態２４に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２６．バリア層が、ＴｉＮを含む、実施形態２４に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２７．バリア層が、金属シリコン化合物を含む、実施形態４、１１、及び１４〜２０のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２８．バリア層が、チタンシリコン窒化物、タンタルシリコン窒化物、またはタングステンシリコン窒化物を含む、実施形態２７に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態２９．バリア層が、第１の透明導電層内のＡｇから隔置されている、実施形態１〜２８のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態３０．Ａｇとバリア層との間に、第１の透明導電性酸化物をさらに含む、実施形態１〜２９のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態３１．バリア層とは反対のＡｇの側面に沿って第２の透明導電性酸化物をさらに含む、実施形態１〜３０のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

実施形態３２．エレクトロクロミック層と対向電極層との間に、電解質層をさらに含む、実施形態１〜３１のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスまたはプロセス。

概要または実施例にて上述の行為の全てが必要とされるわけではないこと、特定の行為のうちの一部分は必要とされない場合があること、また１つ以上のさらなる行為が記載のものに加えて実施される場合があることに留意されたい。またさらに、行為が列挙される順序は、必ずしもそれらが実施される順序ではない。

明瞭性のために、別個の実施形態の文脈において本明細書に記載のある種の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよい。逆に、簡潔性のために、単一の実施形態の文脈に記載の様々な特徴はまた、別個にまたは任意の下位組み合わせで提供されてもよい。さらに、範囲内に記載の値への言及は、その範囲内の各値及び全ての値を含む。

利益、他の利点、及び問題の解決策が、特定の実施形態に関して上に記載されている。しかしながら、任意の利益、利点、または解決策を生じさせるか、またはより明白にさせることができる利益、利点、問題の解決策、及び任意の特徴（複数可）は、特許請求の範囲のうちのいずれかまたは全ての決定的な、必須の、または本質的な特徴と解釈されるべきではない。

本明細書に記載の実施形態の明細書及び例証は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図される。本明細書及び図解は、本明細書に記載の構造または方法を使用する装置及びシステムの要素及び特徴の全ての徹底的及び包括的説明として機能することを意図しない。別個の実施形態はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよく、反対に、簡潔さのために単一の実施形態の文脈に記載の様々な特徴もまた、別個にまたは任意の下位組み合わせで提供されてもよい。さらに、範囲内に記載の値への言及は、その範囲内の各値及び全ての値を含む。多数の他の実施形態は、本明細書を単に読んだ後にのみ当業者に明らかとなり得る。構造的置換、論理的置換、または別の変更が本開示の範囲から逸脱することなくなされることができるように、他の実施形態は、使用されかつそれから派生してもよい。したがって、本開示は、制限的であるよりもむしろ例証的であるとみなされるべきである。

Claims (14)

1. エレクトロクロミックデバイスであって、
   基板と、
   前記基板上のエレクトロクロミック層または対向電極層であって、可動イオンを含むエレクトロクロミック層または対向電極層と、
   前記基板上にあり、Ａｇを含む第１の透明導電層と、
   第１の透明導電層と、前記エレクトロクロミック層または対向電極層との間に配置されたバリア層と、を備え、バリア層は、Ａｇのエレクトロクロミック層への移動を防止する手段を有し、
   前記第１の透明導電層は、スタック構造を有し、かつ、前記バリア層が、前記第１の透明導電層内の前記Ａｇから隔置されている、エレクトロクロミックデバイス。
2. 前記バリア層が、共形的である、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
3. 前記バリア層が、５ｎｍ〜２００ｎｍ、１１ｎｍ〜１００ｎｍ、または１５ｎｍ〜８０ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
4. 前記Ａｇと前記バリア層との間に、第１の透明導電性酸化物をさらに含む、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
5. 前記エレクトロクロミックデバイスが、
   前記第１の透明導電層と、
   前記バリア層と、
   前記エレクトロクロミック層と、
   前記対向電極層と、
   第２の透明導電層と、を備えるエレクトロクロミックスタックを含み、
   前記第１の透明導電層が、前記エレクトロクロミック層及び前記対向電極層のうちの一方に連結され、前記第２の透明導電層が、前記エレクトロクロミック層及び前記対向電極層の他方に連結されている、請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
6. 前記バリア層が、金属酸化物を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
7. 前記バリア層が、Ａｌ_２Ｏ_３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。
8. 前記バリア層が、ＴｉＯ_２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。
9. エレクトロクロミックデバイスであって、
   基板と、
   前記基板上のエレクトロクロミック層または対向電極層であって、可動イオンを含むエレクトロクロミック層または対向電極層と、
   前記基板上にあり、Ａｇを含む第１の透明導電層と、
   手段であって、
   （１）前記可動イオンが、前記第１の透明導電層の中に移動することか、
   （２）Ａｇが、前記エレクトロクロミック層もしくは対向電極層の中に移動することか、または
   （１）及び（２）の両方を防止するための手段と、を備え、
   前記第１の透明導電層は、スタック構造を有し、かつ、前記手段が、前記第１の透明導電層内の前記Ａｇから隔置されている、エレクトロクロミックデバイス。
10. エレクトロクロミックデバイスを形成するプロセスであって、
    基板を提供することと、
    前記基板上にエレクトロクロミック層または対向電極層を形成することであって、前記エレクトロクロミック層または前記対向電極層を形成後、前記エレクトロクロミック層または対向電極層が可動イオンを含む、形成することと、
    前記基板上にバリア層を形成することと、
    前記基板上にあり、Ａｇを含む第１の透明導電層を形成することと、を含み、
    前記バリア層を形成することが、前記エレクトロクロミック層または対向電極層を形成することと、前記第１の透明導電層を形成することとの間に形成され、
    前記第１の透明導電層は、スタック構造を有し、かつ、前記バリア層が、前記第１の透明導電層内の前記Ａｇから隔置されている、プロセス。
11. 前記バリア層を形成することが、有機金属化合物、金属ハロゲン化物、または金属カルボニル化合物を含む金属含有前駆体を使用して実施される、請求項１０に記載のプロセス。
12. 前記有機金属化合物が、金属アルキル化合物、金属アルコキシド化合物、またはジアルキルアミノ金属を含み、各アルキル基またはアルコキシド基が、４個以下の炭素原子を有する、請求項１１に記載のプロセス。
13. 前記バリア層を形成することが、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２、Ｏ_２、もしくはＯ_３、またはそれらの任意の組み合わせを使用して実施される、請求項１２に記載のプロセス。
14. 前記バリア層を形成することが、原子層堆積法を使用して実施される、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。