TW201333611A

TW201333611A - 空間協調切換之電致變色多層裝置

Info

Publication number: TW201333611A
Application number: TW101125903A
Authority: TW
Inventors: Howard S Bergh; John Bass; Jonathan Ziebarth; Nicolas Timmerman; Karin Yaccato; Zachariah Hogan; Howard Turner
Original assignee: Kinestral Technologies Inc
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2013-08-16
Also published as: TWI528094B

Abstract

一種多層裝置，其包括一第一基板及其一表面上之一第一導電層，該第一導電層具有以位置為函數而變化之針對穿過該第一導電層之電流之流動之薄層電阻。

Description

空間協調切換之電致變色多層裝置

本發明大致係關於能夠在大致其等之整個面積或其等之整個面積之所選擇之子區域內協調切換之可切換電致變色裝置，諸如建築窗。更特定言之，且在一較佳實施例中，本發明係關於可切換電致變色多層裝置，尤其以空間協調方式在大致其等之整個面積或其等之整個面積之所選擇之子區域內切換之建築應用之大面積矩形窗；視需要此等係不均勻形狀，視需要其等在大致其等之整個面積或其等之整個面積之所選擇之子區域內同步(即一致)切換或以協調但非同步方式(例如，從側面至側面或從頂部至底部)從第一光學狀態(例如，透明狀態)切換為第二光學狀態(例如，反射狀態或有色狀態)。

眾所周知用作汽車之鏡、車窗、飛機窗總成、天窗、建築窗之商業可切換玻璃裝置。此等裝置可包括舉例而言，無機電致變色裝置、有機電致變色裝置、可切換鏡及此等之混合物，其等具有兩個導電層，在導電層之間具有一或多個活性層。當跨此等導電層施加電壓時，其間之一層或諸層之光學性質改變。此等光學性質改變通常係電磁光譜之可見光或太陽光子部分之透射率之調變。為方便起見，在下文討論中，兩種光學狀態可稱作亮狀態及暗狀態，但是應瞭解此等僅為實例及相對術語 (即，該兩個狀態之一者比另一狀態「更亮」或更透光)且可能存在針對特定電致變色裝置可達成之極值之間之一組亮狀態及暗狀態；舉例而言，在此一組中在中間亮狀態與暗狀態之間切換可行。

相對較小電致變色裝置(諸如電致變色後視鏡總成)中亮狀態與暗狀態之間之切換通常快速且一致，而大面積電致變色裝置中亮狀態與暗狀態之間之切換可能慢且在空間上不一致。逐漸、不一致顯色或切換係與大面積電致變色裝置相關之常見問題。此問題(通常稱作「虹膜效應」)通常係穿透提供電接觸至裝置之一側或兩側之透明導電塗層之電壓降之結果。舉例而言，當最初將電壓施加至裝置時，電位通常在裝置之邊緣(施加電壓之處)附近最大且在裝置之中心最小；因此，在裝置之邊緣附近之透射率與裝置之中心處之透射率可能存在明顯差異。但是，隨時間過去，中心與邊緣之間之所施加之電壓之差異減小且因此裝置之中心處與邊緣上之透射率之差異減小。在此等情況中，電致變色介質通常藉由最初改變所施加之電位附近之裝置之透射率而顯示不一致之透射率，隨著切換進行透射率逐漸且逐進朝向裝置之中心改變。雖然最常在相對較大裝置中觀察到虹膜效應，但是其亦存在於具有相應較高電阻率導電層之較小裝置中。

在本發明之各種態樣中，提供可容易地製作之能夠跨大致其整個面積協調切換及顯色之相對較大面積電致變色多層裝置。

簡言之，因此，本發明係關於包括第一基板及其表面上之第一導電層之多層裝置。第一導電層透射具有在紅外光至紫外光之範圍中之波長之電磁輻射且具有以在第一導電層中之位置為函數而變化之針對穿過第一導電層之電流之流動之薄層電阻R_s，其中在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少2。

本發明之另一態樣係包括第一基板及其表面上之第一導電層之多層裝置。第一導電層具有以在第一導電層中之位置為函數而變化之針對穿過第一導電層之電流之流動之空間變化薄層電阻R_s，其中在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少大約1.25。

本發明之另一態樣係包括第一基板、該基板之表面上之第一導電層及第一導電層之表面上之第一電極層之多層裝置。第一導電層具有以在第一導電層中之位置為函數而變化之空間變化薄層電阻R_s，其中在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少大約1.25。

本發明之另一態樣係包括第一基板及基板之表面上之第一導電層之多層裝置。第一導電層具有以在第一導電層中之位置為函數而變化之空間變化薄層電阻R_s，其中以在第一導電層內之位置為函數之薄層電阻R_s之等高線圖含有一組等電阻線及垂直於等電阻線之一組電阻梯度線。該組中沿著梯度線之薄層電阻大致增大、大致減小、大致增大直至其達到最大值且隨後大致減小或大致減小直至其達到最小值且隨後大致增大。在一實施例中，舉例而言，薄層電阻之梯度為常數。進一步舉例而言，在一實施例中，薄層電阻之梯度為常數且基板之形狀為矩形。

本發明之另一態樣係包括第一基板、該基板之表面上之第一導電層及第一導電層之表面上之第一電極層之多層裝置。第一導電層具有以在第一導電層中之位置為函數而變化之空間變化薄層電阻R_s，其中以在第一導電層內之位置為函數之薄層電阻R_s之等高線圖含有一組等電阻線及垂直於等電阻線之一組電阻梯度線。該組中沿著梯度線之薄層電阻大致增大、大致減小、大致增大直至其達到最大值且隨後大致減小或大致減小直至其達到最小值且隨後大致增大。在一實施例中，舉例而言，薄層電阻之梯度為常數。進一步舉例而言，在一實施例中，薄層電阻之梯度為常數且基板之形狀為矩形。

本發明之另一態樣係包括介於第一導電層與第二導電層之間且與第一導電層及第二導電層電接觸之電致變色層之電致變色多層裝置。第一導電層及/或第二導電層具有以在第一導電層及/或第二導電層中之位置為函數而變化之空間變化薄層電阻R_s，其中以在第一導電層及/或第二導電層內之位置為函數之薄層電阻R_s之等高線圖含有一組等電阻線及垂直於等電阻線之一組電阻梯度線。在第一導電層及/或第二導電層中沿著梯度線之薄層電阻大致增大、大致減小、大致增大直至其達到最大值且隨後大致減小或大致減小直至其達到最小值且隨後大致增大。在一實施例中，舉例而言，薄層電阻之梯度為常數。進一步舉例而言，在一實施例中，薄層電阻之梯度為常數且基板之形狀為矩形。

本發明之又一態樣係包括第一基板、第一導電層、第一電極層、第二導電層及第二基板之電致變色裝置。第一導電層及第二導電層各具有以在第一導電層及第二導電層中之位置為函數而變化之分別針對穿過第一導電層及第二導電層之電流之流動之薄層電阻R_s，其中在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少2且在第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少2。第一基板及第一導電層透射具有在紅外光至紫外光之範圍中之波長。舉例而言，在一實施例中，第一基板及第一導電層對具有在紅外光至紫外光之範圍中之波長之電磁輻射透明。

本發明之又一態樣係用於調變電致變色多層裝置之透射率之製程，多層裝置包括介於第一導電層與第二導電層之間且與第一導電層及第二導電層電接觸之電致變色層。製程包括在第一導電層與第二導電層之間施加電壓脈衝，電壓脈衝具有至少大約2伏之量值。電壓脈衝引致電致變色層從第一光學狀態切換至第二光學狀態，其中第一光學狀態或第二光學狀態相對於另一光學狀態具有針對具有在紫外光波長至紅外光波長之範圍中之波長之電磁輻射之更大透射率，且第二光學狀態在脈衝後及在無施加於導電層之間之電壓之情況下持續至少1秒。

本發明之又一態樣係用於製備多層裝置之製程，製程包括在第一基板之表面上形成第一導電層。第一導電透射包括透明導體且具有以在第一導電層中之位置為函數而變化之針對穿過第一導電層之電流之流動之空間變化薄層電阻R_s，其中在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少大約1.25。

本發明之又一態樣係用於製備多層裝置之製程。製程包括形成包括電致變色層、導電層及基板之多層結構，導電層介於第一電極層與基板之間。第一導電層具有以在第一導電層中之位置為函數而變化之針對穿過第一導電層之電流之流動之空間變化薄層電阻R_s，其中在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少大約1.25。

本發明之又一態樣係關於用於製備多層裝置之製程。製程包括形成包括介於第一導電層與第二導電層之間且與第一導電層及第二導電層電接觸之電致變色層之多層層結構。第一導電層及/或第二導電層具有以在第一導電層及/或第二導電層中之位置為函數而變化之分別針對穿過第一導電層及/或第二導電層之電流之流動之空間變化薄層電阻R_s，其中在第一導電層及/或第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率分別為至少大約1.25。

下文中可部分瞭解及部分指出其他目標及特徵。

縮寫及定義

提供下列定義及方法以更好地定義本發明及在本發明之實踐中指導本領域一般技術者。除非另有說明，否則術語應根據相關領域之一般技術者之習知用法進行理解。

術語「陽極電致變色層」指的是在離子移除時從更透光狀態改變為較不透光狀態之電極層。

術語「陰極電致變色層」指的是在離子插入時從更透光狀態改變為較不透光狀態之電極層。

術語「導電」及「電阻」指的是材料之導電率及電阻率。

術語「凸多邊形」指的是簡單多邊形，其中各內角小於或等於180度且兩個頂角之間之各線段保留在多邊形之邊界內或多邊形之邊界上。例示性凸多邊形包含三角形、矩形、五邊形、六邊形等，其中各內角小於或等於180度且兩個頂角之間之各線段保留在多邊形之邊界內或多邊形之邊界上。

術語「電致變色層」指的是包括電致變色材料之層。

術語「電致變色材料」指的是能夠因離子及電子之插入或引出可逆地改變其等之光學性質之材料。舉例而言，電致變色材料可在有色、半透明狀態與透明狀態之間改變。

術語「電極層」指的是能夠傳導離子以及電子之層。電極層含有可在將離子插入材料中時氧化之物質且含有能夠在將離子從層中引出時還原之物質。電極層中物質之氧化狀態之此改變導致裝置之光學性質之改變。

術語「電學電位」或簡稱「電位」指的是跨包括電極/離子導體/電極堆疊之裝置而產生之電壓。

術語「透射」用於表示電磁輻射透射穿過材料。

術語「透明」用於表示電磁輻射實質透射穿過材料使得舉例而言可使用適當影像感測技術使位於材料另一邊或材料背後之主體被清楚地看見或成像。

第1圖描繪根據本發明之第一實施例之電致變色裝置1之橫截面結構圖。從中心向外移動，電致變色裝置1包括離子傳導層10。第一電極層20位於離子傳導層10之一側上並與離子傳導層10之一第一表面接觸，且第二電極層21位於離子傳導層10之另一側上並與離子傳導層10之一第二表面接觸。此外，第一電極層20及第二電極層21之至少一者包括電致變色材料；在一實施例中，第一電極層20及第二電極層21各包括電致變色材料。中心結構(即，層20、10、21)安置於第一導電層22與第二導電層23之間，該等第一導電層22及第二導電層23接著抵靠外基板24、25而配置。元件22、20、10、21及23統稱為電致變色堆疊28。

導電層22經由匯流排條26與一電源(未繪示)之一端子電接觸且導電層23經由匯流排條27與電源(未繪示)之另一端子電接觸，藉此可藉由施加一電壓脈衝至導電層22及23而改變電致變色裝置10之透射率。脈衝導致電子及離子在第一電極層20與第二電極層21之間移動，且因此，(若干)第一電極層及/或第二電極層中之電致變色材料改變光學狀態，藉此將電致變色裝置1從較透光狀態切換至較不透光狀態，或從較不透光狀態切換至較透光狀態。在一實施例中，電致變色裝置1在電壓脈衝之前透明且在電壓脈衝之後為較不透光(例如，更具反射性或有色)或反之亦然。

應瞭解，提及較不透光狀態與較透光狀態之間之過渡非限制且旨在描述電致變色材料針對電磁輻射之透射率可達成之整個過渡範圍。舉例而言，透射率之改變可為從一第一光學狀態至一第二光學狀態之改變，該第二光學狀態(i)比第一狀態相對更具吸收性(即，較不透光)，(ii)比第一狀態相對更不具吸收性(即，較透光)，(iii)比第一狀態相對更具反射性(即，較不透光)，(iv)比第一狀態相對更不具反射性(即，較透光)，(v)比第一狀態相對更具反射性及更具吸收性(即，較不透光)或(vi) 比第一狀態相對更不具反射性及更不具吸收性(即，較透光)。此外，改變可介於電致變色裝置可達成之兩個極端光學狀態之間，例如介於第一透明狀態與第二狀態之間，該第二狀態不透明或反射(鏡射)。或者，改變可介於兩個光學狀態之間，該兩個光學狀態之至少一者係在沿著針對特定電致變色裝置可達成之兩個極端狀態(例如，透明與不透明或透明與鏡射)之間之光譜中間。除非本文另有規定，否則每當提及較不透光及較透光，或甚至漂白色過渡時，相應裝置或製程涵蓋其他光學狀態過渡，諸如不反射-反射、透明-不透明等。此外，術語「漂白」指的是光學中性狀態，例如無色、透明或半透明。更進一步，除非本文另有規定，否則電致變色過渡之「色彩」並不限於任何特定波長或波長範圍。如熟悉此項技術者所知，適當之電致變色及反電極材料之選擇管控相關光學過渡。

通常，透射率之改變較佳地包括針對具有在紅外光至紫外光輻射之範圍中之波長之電磁輻射之透射率之改變。例如，在一實施例中，透射率之改變主要針對紅外光光譜中之電磁輻射之透射率之改變。在第二實施例中，透射率之改變針對具有主要在可見光光譜中之波長之電磁輻射。在第三實施例中，透射率之改變針對具有主要在紫外光光譜中之波長之電磁輻射。在第四實施例中，透射率之改變針對具有主要在紫外光光譜及可見光光譜中之波長之電磁輻射。在第五實施例中，透射率之改變針對具有主要在紅外光光譜及可見光光譜中之波長之電磁輻射。在第六實施例中，透射率之改變係針對具有主要在紫外光光譜、可見光光譜及紅外光光譜中之波長之電磁輻射。

組成電致變色堆疊28之材料可包括有機材料或無機材料，且其等可為固體或液體。舉例而言，在特定實施例中，電致變色堆疊28包括為無機、固體(即，處於固態中)或無機且固體二者之材料。無機材料在建築應用方面已展現更好之可靠性。固態材料亦可提供無如液態材料通常出現之抑制及泄漏問題之優點。應瞭解，堆疊中之層之任意一者或多者可含有一些量之有機材料，但是在許多實施方案中，層之一者或多者含有些許或不含有機物。可能少量存在於一個或多個層中之液體亦為如此。在特定的其他實施例中，組成電致變色堆疊28之材料之一些或所有係有機。有機離子導體可提供更高之遷移率且因此可能提供更好之裝置切換效能。有機電致變色層可提供更高之對比率及更多樣的色彩選項。下文詳細討論電致變色裝置中之層之每一者。應瞭解，可藉由採用液體組分之製程(諸如採用溶膠-凝膠或化學氣相沈積之特定製程)沈積或另外形成固態材料。

再次參考第1圖，連接至匯流排條26、27之電源(未繪示)通常係具有視需要之電流限制或電流控制特徵之一電壓源且可經組態以結合局部熱、光敏或其他環境感測器運作。電壓源亦可經組態以與根據諸如年、日及量測之環境條件之因素控制電致變色裝置之能量管理系統(諸如電腦系統)介接。此能量管理系統結合大面積電致變色裝置(例如，電致變色建築窗)可大大降低建築物之能耗。

基板24、25之至少一者較佳透明以向周圍環境顯露堆疊28之電致變色性質。具有適當光學、電、熱及機械性質之任何材料可用作第一基板24或第二基板25。此等基板包含(舉例而言)玻璃、塑膠、金屬及金屬塗覆之玻璃或塑膠。可行塑膠基板之非排他性實例係聚碳酸酯、聚丙烯酸類、聚氨基甲酸脂、氨基甲酸酯碳酸鹽共聚物、聚碸類、聚醯亞胺、聚丙烯酸酯、聚醚、聚酯、聚乙烯、聚烯烴、聚醯亞胺、多硫化物、聚醋酸乙烯酯及基於纖維素之聚合物。若使用塑膠基板，則其可使用(諸如)塑膠玻璃技術中總所周知之(舉例而言)類金剛石保護塗層、矽石/矽酮抗磨損塗層或類似塗層之堅硬塗層而受障壁保護及磨損保護。適當之玻璃包含透明或有色鈉鈣玻璃，包含鈉鈣浮式玻璃。玻璃可經回火或未回火。在具有用作第一基板24及/或第二基板25之玻璃(例如，鈉鈣玻璃)之電致變色裝置1之一些實施例中，在第一基板24與第一導電層22之間及/或第二基板25與第二導電層23之間存在一鈉擴散障壁層(未繪示)以防止鈉離子從玻璃擴散至第一導電層及/或第二導電層23中。在一些實施例中，第二基板25省略。

在本發明之一較佳實施例中，第一基板24及第二基板 25各為浮式玻璃。在建築應用之特定實施例中，此玻璃係至少0.5米乘0.5米，且可大得多，例如大至約3米乘4米。在此等應用中，此玻璃通常為至少約2 mm厚且更常見為4 mm至6 mm厚。

不限於應用，本發明之電致變色裝置可具有大範圍之大小。通常，較佳的是電致變色裝置包括具有至少0.001平方米之表面積之表面之一基板。舉例而言，在特定實施例中，電致變色裝置包括具有至少0.01平方米之表面積之表面一基板。進一步舉例而言，在特定實施例中，電致變色裝置包括具有至少0.1平方米之表面積之表面之一基板。進一步舉例而言，在特定實施例中，電致變色裝置包括具有至少1平方米之表面積之表面之一基板。進一步舉例而言，在特定實施例中，電致變色裝置包括具有至少5平方米之表面積之表面之一基板。進一步舉例而言，在特定實施例中，電致變色裝置包括具有至少10平方米之表面積之表面之一基板。

兩個導電層22、23之至少一者較佳亦透明以向周圍環境顯露堆疊28之電致變色性質。在一實施例中，導電層23係透明。在另一實施例中，導電層22、23各係透明。在特定實施例中，導電層22、23之一者或兩者係無機及/或固體。導電層22及23可由許多不同透明材料製成，包含透明導電氧化物、薄金屬塗層、導電奈米粒子之網狀物(例如，桿、管、點)、導電金屬氮化物及複合導體。透明導電氧化物包含金屬氧化物及摻雜有一種或多種金屬之金屬氧化物。此等金屬氧化物及摻雜之金屬氧化物之實例包含氧化銦、氧化銦錫、摻雜之氧化銦、氧化錫、摻雜之氧化錫、氧化鋅、氧化鋁鋅、摻雜之氧化鋅、氧化釕、摻雜之氧化釕及類似物。透明導電氧化物有時稱作(TCO)層。亦可使用大致透明之薄金屬塗層。用作此等薄金屬塗層之金屬之實例包含金、鉑、銀、鋁、鎳及此等之合金。透明導電氮化物之實例包含氮化鈦、氮化鉭、氮氧化鈦及氮氧化鉭。導電層22及23亦可為透明複合導體。可藉由將高導電陶瓷及金屬線或導電層圖案放置於基板之面之一者上且接著用透明導電材料(諸如摻雜之氧化錫或氧化銦錫)外塗而製作此等複合導體。理想地，此等線應為足夠薄至為肉眼所看不見(例如，約100 μm或更薄)。對可見光透明之電子導體22及23之非排他性實例係氧化銦錫(ITO)、氧化錫、氧化鋅、氧化鈦、n或p摻雜之氧化鋅及氟氧化鋅之薄膜。最近亦已發開基於金屬之層(諸如ZnS/Ag/ZnS)及碳奈米管層。取決於特定應用，一或兩個導電層22及23可由金屬格柵製成或包含金屬格柵。

可藉由包括於層內之材料之組合物及其透明特徵影響導電層之厚度。在一些實施例中，導電層22及23係透明且各具有介於約1000 nm與約50 nm之間之一厚度。在一些實施例中，導電層22及23之厚度介於約500 nm與約100 nm之間。在其他實施例中，導電層22及23各具有介於約400 nm與約200 nm之間之一厚度。通常，只要較厚或較薄層提供所需之電性質(例如，導電率)及光學性質(例如，透射率)，便可採用該等較厚或較薄層。對於特定應用，通常較佳導電層22及23儘可能薄以增加透明度及降低成本。

再次參考第1圖，導電層之功能係將由電源在電致變色堆疊28之整個表面上提供之電位施加至堆疊之內部區域。電位透過至導電層之電連接而轉移至導電層。在一些實施例中，一者與第一導電層22接觸且一者與第二導電層23接觸之匯流排條提供電壓源與導電層22及23之間之電連接。

在一實施例中，第一導電層22及第二導電層23之薄層電阻R_s為約500 Ω/□至1 Ω/□。在一些實施例中，第一導電層22及第二導電層23之薄層電阻為約100 Ω/□至5 Ω/□。通常，需要第一導電層22及第二導電層23之各者之薄層電阻相同。在一實施例中，第一導電層22及第二導電層23各具有約20 Ω/□至約8 Ω/□之薄層電阻。

為了促進電致變色裝置1更快速地從較大透射率狀態切換至較小透射率狀態或反之亦然，導電層22、23之至少一者較佳具有針對穿過層之電子之流動之不均勻薄層電阻R_s。舉例而言，在一實施例中，僅第一導電層22及第二導電層23之一者具有針對穿過該層之電子之流動之不均勻薄層電阻。或者且通常更佳，第一導電層22及第二導電層23各具有針對穿過各自層之電子之流動之不均勻薄層電阻。在未受任何特定理論約束之情況下，目前據信空間上改變導電層22之薄層電阻、空間上改變導電層23之薄層電阻或空間上改變導電層22及導電層23之薄層電阻藉由控制導電層中之電壓降以在裝置之區域內提供跨裝置之均勻電位降或所要不均勻電位降來改進裝置之切換效能。

通常，電路模型化可用於考慮電致變色裝置之類型，裝置形狀及尺寸，電極特性及至電壓源之電連接(例如，匯流排條)之放置來決定提供所要切換效能之薄層電阻分佈。接著可至少部分藉由使(諸)第一導電層及/或第二導電層之厚度成梯度；使(諸)第一導電層及/或第二導電層之組合物成梯度或使(諸)第一導電層及/或第二導電層圖案化或此等之一些組合來控制薄層電阻分佈。

在一例示性實施例中，電致變色裝置係矩形電致變色窗。再次參考第1圖，在此實施例中，第一基板24及第二基板25係矩形玻璃面板或其他透明基板且電致變色裝置1具有分別定位於第一電極層20及第二電極層21之相對側上之兩個匯流排條26、27。當以此方式組態時，通常較佳針對第一導電層22中之電子之流動之電阻隨與匯流排條26相距之距離增大而增加且針對第二導電層23中之電子之流動之電阻隨與匯流排條27相距之距離增大而增加。此接著可(舉例而言)藉由根據與匯流排條26相距之距離之增大而減小第一導電層22之厚度及根據與匯流排條27相距之距離之減小而減小第二導電層 23之厚度而實現。

本發明之多層裝置可具有除了矩形之外之形狀；可具有多於兩個匯流排條及/或在裝置之相對層上可以不具有匯流排條。例如，多層裝置可具有更通常為四邊形之周邊或具有比(例如)四個更多或更少之邊之形狀，多層裝置在形狀上可為三角形、五邊形、六邊形等。進一步舉例而言，多層裝置可具有彎曲但缺少頂點之周邊，例如圓形、橢圓形等。進一步舉例而言，多層裝置可包括將多層裝置連接至電壓源之三個、四個或更多個匯流排條或無數量限制之匯流排條可定位於非相對側上。在此等實例之各者中，(諸)導電層中之較佳電阻分佈可與針對矩形、兩個匯流排條組態之描述不同。

但是，通常不限於多層裝置是否具有除了矩形之外之形狀，存在多於兩個電連接(例如，匯流排條)，及/或電連接(例如，匯流排條)位於裝置之相對側上，第一導電層22中、第二導電層23中或第一導電層22及第二導電層23中之薄層電阻R_s可被繪製成接合以在第一導電層及/或第二導電層內之(二維)位置為函數之相等薄層電阻之點(即，等電阻線)。此一般性質之曲線圖(有時稱作等高線圖)常在製圖中用於接合等高之點。在本發明之背景內容中，以在第一導電層及/或第二導電層內之(二維)位置為函數之第一導電層及/或第二導電層中之薄層電阻R_s之等高線圖較佳含有一系列等電阻線(有時亦稱作等高線)及電阻梯度線(垂直於等電阻線之線)。沿著(諸)第一導電層及/或第二導電層中之梯度線之薄層電阻大致增大、大致減小、大致增大直至其達到最大值且隨後大致減小或大致減小直至其達到最小值且隨後大致增大。

第2A圖至第2E圖描繪以在根據本發明之電致變色堆疊之若干例示性實施例之導電層內之(二維)位置為函數之一導電層(即，第一導電層、第二導電層或第一導電層及第二導電層之各者)中之薄層電阻R_s之等高線圖。在第2A圖至第2E圖之各者中，等高線圖50描繪由具有正方形(第2A圖、第2B圖及第2C圖)或圓形(第2D圖及第2E圖)之周邊及與電致變色堆疊之第一導電層及第二導電層(未標注)接觸之變化數量及位置之匯流排條226及227之電致變色堆疊所得之一組薄層等電阻曲線52(即，薄層電阻R_s沿其具有恆定值之曲線)及垂直於等電阻曲線52之一組電阻梯度曲線54。在第2A圖中，該組梯度54之方向指示導電層內之薄層電阻R_s沿著該組梯度54及在與匯流排條227接觸之導電層之西側55與東側56之間逐進增加。在第2B圖中，梯度54A之方向指示與匯流排條227接觸之導電層內之薄層電阻R_s從西南角57至形心59逐進減小且隨後從形心59至東北角58減小。在第2C圖中，該組梯度54之方向指示與匯流排條227接觸之導電層內之薄層電阻R_s從西側60及東側61至形心59逐進減小且從頂側58及底側57至形心59逐進增加；換言之，薄層電阻R_s形成以形心59為中心之鞍狀形式。在第2D圖中，梯度54a及54b之方向指示與匯流排條227接觸之導電層內之薄層電阻R_s從位置64及65之各者至形心59逐進減小且從位置63及62之各者至形心59逐進增加；換言之，薄層電阻R_s形成以形心59為中心之鞍狀形式。在第2E圖中，該組梯度54之方向指示與匯流排條227接觸之導電層內之薄層電阻R_s從西側55至東側56逐進減小。舉例而言，在一實施例中，薄層電阻中之梯度係常數。進一步舉例而言，在一實施例中，薄層電阻中之梯度係常數且基板在形狀上為矩形。

在目前較佳之實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約1.25。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約1.5。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約2。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約3。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約4。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值Rmin之比率為至少約5。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約6。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約7。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約8。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約9。在一例示性實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約10。

第21圖繪示多層電致變色裝置1之第一導電層22之薄層電阻之不均勻。第一導電層22包括薄層電阻梯度曲線(該線包括線段X₁-Y₁，其如結合圖2所述，指示導電層22內之薄層電阻R_s逐進增加)。在X₁與Y₁之間，第一導電層22之薄層電阻大致增大，大致減小或大致增大且隨後減小。在一實施例中，線段X₁-Y₁具有至少1 cm之一長度。舉例而言，線段X₁-Y₁可具有2.5 cm、5 cm、10 cm或25 cm之一長度。此外，線段X₁-Y₁可為筆直或彎曲。

在一實施例中，可藉由將第一導電層之兩個不同區域中之平均薄層電阻R_avg之比率作比較來觀察第一導電層之薄層電阻之不均勻，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.25，其中第一區域及第二區域之各者由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。此可參考第21圖繪示。第一導電層22 包括凸多邊形A₁及凸多邊形B₁且各限定包括第一導電層22之表面積之至少25%之一區域；在一實施例中，以凸多邊形A₁為界限之第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對以凸多邊形B₁為界限之第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.25。如所示，僅為例證之目的，凸多邊形A₁為三角形且凸多邊形B₁為正方形；實踐中，第一區域可以任何凸多邊形為界限且第二區域可以任何凸多邊形為界限。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.5，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少2，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少3，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少4，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少5，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少6，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少7，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少8，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少9，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少10，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%。在前述實例之各者中之一實施例中，第一區域及第二區域係互不相交區域。

在一實施例中，可藉由將第一導電層之四個不同區域中之平均薄層電阻R_avg作比較來觀察第一導電層之薄層電阻之不均勻，其中第一區域與第二區域鄰接，第二區域與第三區域鄰接，第三區域與第四區域鄰接，區域之各者由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少10%。舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.25，第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg對第一導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg之比率為至少1.25，第一導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg對第一導電層之第四區域中之平均薄層電阻R⁴ _avg之比率為至少1.25，其中第一區域與第二區域鄰接，第二區域與第三區域鄰接，第三區域與第四區域鄰接，區域之各者由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少10%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.5，第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg對第一導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg之比率為至少1.5，第一導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg對第一導電層之第四區域中之平均薄層電阻R⁴ _avg之比率為至少1.5，其中第一區域與第二區域鄰接，第二區域與第三區域鄰接，第三區域與第四區域鄰接，區域之各者由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少10%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少2，第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg對第一導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg之比率為至少2，第一導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg對第一導電層之第四區域中之平均薄層電阻R⁴ _avg之比率為至少2，其中第一區域與第二區域鄰接，第二區域與第三區域鄰接，第三區域與第四區域鄰接，區域之各者由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少10%。在前述實例之各者中之一實施例中，第一區域、第二區域、第三區域及第四區域係互不相交區域。

在目前較佳之實施例中，第二導電層具有以在第二導電層中之位置為函數而變化之針對穿過第二導電層之電流之流動之薄層電阻R_s。在一此實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約1.25。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約1.5。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約2。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約3。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約4。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約5。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約6。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約7。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約8。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約9。在一例示性實施例中，第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約10。

第21圖繪示多層電致變色裝置1之第二導電層23之薄層電阻之不均勻。導電層22包括薄層電阻梯度曲線54，該薄層電阻梯度曲線54包含線段X-Y；在X與Y之間，第二導電層23之薄層電阻大致增大、大致減小或大致增大且隨後減小。在一實施例中，線段X₁-Y₁具有至少1 cm之一長度。舉例而言，線段X-Y可具有2.5 cm、5 cm、10 cm或25 cm之一長度。此外，線段X-Y可為筆直或彎曲。

在一實施例中，可藉由將第二導電層之兩個不同區域中之平均薄層電阻R_avg之比率作比較來觀察第二導電層之薄層電阻之不均勻，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.25，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。此可參考第21圖繪示。第二導電層23包括凸多邊形A及凸多邊形B且各限定包括第二導電層23之表面積之至少25%之一區域；在一實施例中，以凸多邊形A為界限之第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對以凸多邊形B為界限之第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.25。如所示，僅為例證之目的，凸多邊形A為三角形且凸多邊形B為正方形；實踐中，第一區域可以任何凸多邊形為界限且第二區域可以任何凸多邊形為界限。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.5，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少2，其中第一區域及第二區域之各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少3，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少4，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少5，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少6，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少7，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少8，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少9，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少10，其中第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。在前述實例之各者中之一實施例中，第一區域及第二區域係互不相交區域。

在一實施例中，可藉由將第二導電層之四個不同區域中之平均薄層電阻R_avg作比較來觀察第二導電層之薄層電阻之不均勻，其中第一區域與第二區域鄰接，第二區域與第三區域鄰接，第三區域與第四區域鄰接，區域之各者由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少10%。例如，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.25，第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg對第二導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg之比率為至少1.25，第二導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg對第二導電層之第四區域中之平均薄層電阻R⁴ _avg之比率為至少1.25，其中第一區域與第二區域鄰接，第二區域與第三區域鄰接，第三區域與第四區域鄰接，區域之各者由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少10%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.5，第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg對第二導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg之比率為至少1.5，第二導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg對第二導電層之第四區域中之平均薄層電阻R⁴ _avg之比率為至少1.5，其中第一區域與第二區域鄰接，第二區域與第三區域鄰接，第三區域與第四區域鄰接，區域之各者由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少10%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少2，第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg對第二導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg之比率為至少2，第二導電層之第三區域中之平均薄層電阻R³ _avg對第二導電層之第四區域中之平均薄層電阻R⁴ _avg之比率為至少2，其中第一區域與第二區域鄰接，第二區域與第三區域鄰接，第三區域與第四區域鄰接，區域之各者由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少10%。在前述實例之各者中之一實施例中，第一區域、第二區域、第三區域及第四區域係互不相交區域。

在目前較佳之實施例中，第一導電層22及第二導電層23具有以在第一導電層及第二導電層中之位置為函數而變化之針對穿過第二導電層之電流之流動之薄層電阻R_s。雖然在此實施例中通常較佳在第一導電層及第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為大約相同，但是其等可具有不同值。例如，在一此實施例中，在第一導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率具有為第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率之至少兩倍之多之一值。但是，更通常而言，在第一導電層及第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率將大約相同且各為至少約1.25。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率將大約相同且各為至少約1.5。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層之各者中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約2。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層之各者中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約3。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層之各者中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約4。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層之各者中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約5。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層之各者中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約6。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層之各者中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約7。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層之各者中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約8。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層之各者中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約9。在一例示性實施例中，在第一導電層及第二導電層之各者中最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率，最大薄層電阻之值R_max對最小薄層電阻之值R_min之比率為至少約10。

在一實施例中，可藉由分別將第一導電層及第二導電層之兩個不同區域中之平均薄層電阻R_avg之比率作比較來觀察第一導電層及第二導電層之薄層電阻之不均勻，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。例如，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.25且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.25，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.5且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少1.5，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少2且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少2，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少3且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少3，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少4且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少4，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少5且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少5，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少6且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少6，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少7且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少7，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少8且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少8，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少9且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少9，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。進一步舉例而言，在一此實施例中，第一導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第一導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少10且第二導電層之第一區域中之平均薄層電阻R¹ _avg對第二導電層之第二區域中之平均薄層電阻R² _avg之比率為至少10，其中第一導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第一導電層之表面積之至少25%及第二導電層之第一區域及第二區域各由凸多邊形限定且各包括第二導電層之表面積之至少25%。在前述實例之各者中之一實施例中，第一區域及第二區域係互不相交區域。

再次參考第21圖，根據本發明之一態樣，第一導電層及第二導電層之薄層電阻之空間不均勻可相關。舉例而言，第一導電層22中之線段X₁-Y₁可穿過第二電極層21、離子傳導層10及第一電極層20投影，且投影至第二導電層23上，該投影界定線段X-Y。通常，若薄層電阻在第一導電層22中沿著線段X₁-Y₁大致增大(即，薄層電阻沿著薄層電阻梯度曲線移動而在從點X₁至點Y₁之方向上大致增大)，則該薄層電阻在第二導電層23中沿著線段X-Y大致減小(即，薄層電阻沿著薄層電阻梯度曲線54且在從點X至點Y之方向上大致減小)。如上所述，線段X-Y及X₁-Y₁具有至少1 cm之長度。舉例而言，線段X-Y及X₁-Y₁可具有2.5 cm、5 cm、10 cm或25 cm之長度。此外，線段X-Y及X₁-Y₁可為筆直或彎曲。在一實施例中，舉例而言，導電層22、23中之薄層電阻梯度係非零常數，且符號相反(例如，該薄層電阻在第一導電層中沿著從點X₁至點Y₁之方向大致線性增大，且沿著薄層電阻梯度曲線54在從點X至點Y之方向上大致線性減小)。進一步舉例而言，在一實施例中，基板24、25係矩形，且導電層22、23中之薄層電阻梯度係非零常數，且符號相反(例如，該薄層電阻在第二導電層23中沿著梯度54在從點X至點Y之方向上大致線性增大，且在第一導電層22中沿著含有線段X₁-Y₁之線在從點X₁至點Y₂之方向上大致線性減小)。

在另一實施例中，且仍然參考第21圖，第一導電層及第二導電層之薄層電阻之空間不均勻之特徵可涉及將該第一導電層中之第一區域及第二區域與其等至該第二導電層上之投影分離以在該第二導電層中定義互補的第一區域及第二區域，其中該第一導電層之第一區域及第二區域各以凸多邊形為界限，各含有該第一導電層之表面積之至少25%，且係互不相交之區域。通常，該第一導電層在該第一導電層之第一區域及第二區域中具有平均薄層電阻，且該第二導電層在該第二導電層之互補第一區域及第二區域中具有平均薄層電阻，其中：(a)(i)第一導電層在該第一區域中之平均薄層電阻對第一導電層在該第二區域中之平均薄層電阻之比率為至少1.5，或(ii)第二導電層在該互補第一區域中之平均薄層電阻對第二導電層在該互補第二區域中之平均薄層電阻之比率大於1.5，及(b)第一導電層在該第一區域中之平均薄層電阻對第二導電層在該互補第一區域(即，該第一導電層之第一區域至該第二導電層上之投影)中之平均薄層電阻之比率係第一導電層在該第二區域中之平均薄層電阻對第二導電層在該互補第二區域(即，該第一導電層之第二區域至該第二導電層上之投影)中之平均薄層電阻之比率之至少150%。

再次參考第21圖，第一導電層22包括區域A₁及區域B₁，其中區域A₁及區域B₁各包括該第一導電層之表面積之至少25%，且各由凸多邊形限定，且為互不相交之區域。區域A₁至第二導電層23上之投影界定該第二導電層中由一凸多邊形限定之包括該第二導電層之表面積之至少25%之區域A。區域B₁至第二導電層上之投影界定該第二導電層中由一凸多邊形限定之包括該第二導電層之表面積之至少25%之區域B。第一導電層22在區域A₁中具有對應於R^A1 _avg之平均薄層電阻，且在區域B₁中具有對應於R^B1 _avg之平均薄層電阻。第二導電層23在區域A中具有對應於R^A _avg之平均薄層電阻，且在區域B中具有對應於R^B _avg之平均薄層電阻。根據一實施例，(i)R^A1 _avg對R^B1 _avg之比率或R^B _avg對R^A _avg之比率為至少1.5，及(ii)(R^A1 _avg/R^A _avg)對(R^B1 _avg/R^B _avg)之比率為至少1.5。舉例而言，在一實施例中，(i)R^A1 _avg對R^B1 _avg之比率或R^B _avg對R^A _avg之比率為至少1.75，及(ii)(R^A1 _avg/R^A _avg)對(R^B1 _avg/R^B _avg)之比率為至少1.75。進一步舉例而言，在一實施例中，(i)R^A1 _avg對R^B1 _avg之比率或R^B _avg對R^A _avg之比率為至少2，及(ii)(R^A1 _avg/R^A _avg)對(R^B1 _avg/R^B _avg)之比率為至少2。進一步舉例而言，在一實施例中，(i)R^A1 _avg對R^B1 _avg之比率或R^B _avg對R^A _avg之比率為至少3，及(ii)(R^A1 _avg/R^A _avg)對(R^B1 _avg/R^B _avg)之比率為至少3。進一步舉例而言，在一實施例中，(i)R^A1 _avg對R^B1 _avg之比率或R^B _avg對R^A _avg之比率為至少5，及(ii)(R^A1 _avg/R^A _avg)對(R^B1 _avg/R^B _avg)之比率為至少5。進一步舉例而言，在一實施例中，(i)R^A1 _avg對R^B1 _avg之比率或R^B _avg對R^A _avg之比率為至少10，及(ii) (R^A1 _avg/R^A _avg)對(R^B1 _avg/R^B _avg)之比率為至少10。

不期望受任何特定理論約束，且基於最新獲得之特定實驗證據，在特定實施例中，電極薄層電阻可表達為以在一大面積電致變色裝置(其提供跨電致變色堆疊之大致恆定的局部電壓降)中之位置為函數。對於第1圖中展示之簡單幾何形，其中對頂部電極進行之接觸(匯流排條27)係在x=0，且對底部電極進行之接觸(匯流排條26)係在x=xt，關係簡單地為R'(x)=R(x)*(xt/x-1)；其中R(x)係以位置為函數之頂部電極之薄層電阻，且R'(x)係以位置為函數之底部電極之薄層電阻。此關係之簡單數學實例為，對於該頂部電極之薄層電阻中之線性改變，R(x)=a*x，該底部電極之薄層電阻必須為R'(x)=a*(xt-x)。另一簡單實例係針對R(x)=1/(xt-a*x)，則R'(x)=1/(a*x)。此關係在數學意義上對於任何函數R(x)成立。可藉由沿著垂直於等電阻線之梯度曲線從一接觸點(z=0)至另一者(z=L)之薄層電阻R(z)與相應相反電極薄層電阻分佈R'(z)之間之以下關係將此關係一般化至平滑變化之任何電極薄層電阻分佈及任何接觸組態。

R'(z)=R(z)*(L/z-1)；作為實踐事項，裝置無需精確地遵循此關係以實現本發明之優點。例如，在上文R'(x)=1/(a*x)之情況中，R'(0)=無窮大。雖然吾人可實際上建立非常大之量值之電阻，然而具有R'(x)=1/(a*x+b)之膜(其中b相對於a較小)可展現比包括均勻薄層電阻之電極之裝置明顯改良之切換一致性。

具有不均勻薄層電阻之導電層可藉由一系列方法製備。在一實施例中，不均勻薄層電阻係層中組合物變動之結果；組合物變動可例如藉由在以相對於基板之位置為函數變化至各目標之功率的同時從不同材料之兩個圓柱形目標濺鍍塗佈；藉由在以相對於基板之位置為函數變化氣體分壓及/或組合物的同時從一圓柱形目標反應性濺鍍塗佈；藉由用以相對於基板之位置為函數的變化之組合物或製程噴塗；或藉由離子植入、擴散或反應而將摻雜物變動引入均勻組合物及厚度膜而形成。在另一實施例中，不均勻薄層電阻係層中之厚度變動的結果；厚度變動可例如藉由在以相對於基板之位置為函數變化至該目標之功率的同時從一圓柱形目標濺鍍塗佈；在恆定功率下從一目標濺鍍塗佈，且以相對於基板之位置為函數變化目標下方之基板之速度而形成，具有均勻TCO膜222a至222r之沈積堆疊位於基板224上，其中各膜具有如第3圖中繪示之有限空間範圍。或者，厚度梯度可藉由以均勻厚度導電層開始，且隨後以空間不均勻方式蝕刻該層而形成，諸如跨該層按不一致速率用蝕刻劑浸漬蝕刻或噴塗。在另一實施例中，該不均勻薄層電阻係圖案化之結果；梯度可例如藉由將一系列刻線雷射圖案化成恆定厚度及恆定電阻率膜而引入，以建立所要之空間變化電阻率。除雷射圖案化之外，可用使用(如半導體裝置製造領域已知之)光阻劑之機械刻線及微影圖案化以建立所要之空間變化電阻率。在另一實施例中，不均勻薄層電阻係缺陷變動之結果；缺陷變動可例如藉由經由離子植入引入空間變化缺陷，或經由應用至具有先前均勻缺陷密度之一層的空間變化退火製程建立一空間變化缺陷密度而引入。

再次參考第1圖，第一電極層20及第二電極層21之至少一者係電致變色，第一電極層及第二電極層之一者係另一者之反電極，且第一電極層20及第二電極層21係無機及/或固體。電致變色電極層20及21之非排他性實例係基於鎢、鉬、鈮、鈦、鉛及/或鉍之氧化物之陰極顯色薄膜，或基於鎳、銥、鐵、鉻、鈷及/或銠之氧化物、氫氧化物及/或氧氫化物之陽極顯色薄膜。

在一實施例中，第一電極層20含有許多不同電致變色材料之任何一種或多種，包含金屬氧化物。此等金屬氧化物包含氧化鎢(WO₃)、氧化鉬(MoO₃)、氧化鈮(Nb₂O₅)、氧化鈦(TiO₂)、氧化銅(CuO)、氧化銥(Ir₂O₃)、氧化鉻(Cr₂O₃)、氧化錳(Mn₂O₃)、氧化釩(V₂O₃)、氧化鎳(Ni₂O₃)、氧化鈷(Co₂O₃)及類似物。在一些實施例中，金屬氧化物用一種或多種摻雜物摻雜，諸如鋰、鈉、鉀、鉬、釩、鈦及/或其他適當金屬或含有金屬之化合物。混合氧化物(例如，W-Mo氧化物、W-V氧化物)亦使用於特定實施例中。

在一些實施例中，將氧化鎢或經摻雜之氧化鎢用於第一電極層20。在一實施例中，第一電極層20係電致變色，且大致由WO_x製成，其中「x」指該電致變色層中之氧對鎢之原子比率，且x介於約2.7與3.5之間。已建議僅亞化學計量氧化鎢展現電致變色性；即，化學計量WO₃不展現電致變色性。在更特定之實施例中，將WO_x用於第一電極層20，其中x小於3.0且至少約2.7。在另一實施例中，第一電極層20係WO_x，其中x介於約2.7與約2.9之間。諸如拉塞福背向散射譜學(RBS)之技術可識別氧原子之總數目，其包含與鎢鍵合之氧原子及未與鎢鍵合之氧原子。在一些實例中，x為3或更大之氧化鎢層推測歸因於過多未鍵合之氧連同亞化學計量氧化鎢而展現電致變色性。在另一實施例中，該氧化鎢層具有化學計量氧或更多氧，其中x為3.0至約3.5。

在特定實施例中，電致變色混合金屬氧化物係晶體、奈米晶或非晶質。在一些實施例中，氧化鎢大致係奈米晶，具有如由穿透式電子顯微鏡(TEM)特徵化之平均從約5 nm至50 nm(或從約5 nm至20 nm)之粒徑大小。氧化鎢形態亦可使用x射線繞射(XRD)特徵化為奈米晶。舉例而言，奈米晶電致變色氧化鎢之特徵可藉由以下XRD特徵特徵化：約10 nm至100 nm之晶體大小(例如，約55 nm)。此外，奈米晶氧化鎢可展現有限長範圍數量級，例如，以若干(約5至20個)氧化鎢單位晶胞之數量級。

第一電極層20之厚度取決於針對電致變色層所選擇之電致變色材料。在一些實施例中，第一電極層20係約50 nm至2,000 nm，或約100 nm至700 nm。在一些實施例中，該第一電極層20係約250 nm至約500 nm。

第二電極層21用作第一電極層20之反電極，且如同第一電極層20，第二電極層21可包括電致變色材料以及非電致變色材料。第二電極層21之非排他性實例係基於鎢、鉬、鈮、鈦、鉛及/或鉍之氧化物之陰極顯色電致變色薄膜，基於鎳、銥、鐵、鉻、鈷及/或銠之氧化物、氫氧化物及/或氧氫化物之陽極顯色電致變色薄膜，或例如基於釩及/或鈰以及活性碳之氧化物之非電致變色薄膜。此外，此等材料之組合可使用為第二電極層21。

在一些實施例中，第二電極層21可包括在電致變色裝置處於漂白狀態時能夠用作離子儲體之許多不同材料之一種或多種。在例如藉由施加適當電位啟動電致變色過渡期間，反電極層將其保持之離子之一些或所有轉移至電致變色第一電極層20，將該電致變色第一電極層20改變為有色狀態。

在一些實施例中，與WO₃互補之反電極之適當材料包含氧化鎳(NiO)、氧化鎳鎢(NiWO)、氧化鎳釩、氧化鎳鉻、氧化鎳鋁、氧化鎳錳、氧化鎳鎂、氧化鉻(Cr₂O₃)、氧化錳(MnO₂)及普魯士藍。光學被動反電極包括氧化鈰鈦(CeO₂-TiO₂₎、氧化鈰鋯(CeO₂-ZrO₂)、氧化鎳(NiO)、氧化鎳鎢(NiWO)、氧化釩(V₂O₅)及氧化物之混合物(例如，Ni₂O₃與WO₃之混合物)。亦可使用此等氧化物之經摻雜配方，包含例如鉭及鎢之摻雜物。因為第一電極層20含有在電致變色材料處於漂白狀態時用於在該電致變色材料中產生電致變色現象之離子，所以當該反電極保持大量此等離子時，其較佳具有高透射率及中性色彩。

在一些實施例中，將氧化鎳鎢(NiWO)用於反電極層中。在特定實施例中，該氧化鎳鎢中存在之鎳的量可多達約90%重量比之氧化鎳鎢。在一特定實施例中，該氧化鎳鎢中之鎳對鎢的質量比介於約4：6與6：4之間(例如，約1：1)。在一實施例中，該NiWO介於約15%(原子)Ni與約60%Ni之間；介於約10%W與約40%W之間；及介於約30%O與約75%O之間。在另一實施例中，該NiWO介於約30%(原子)Ni與約45%Ni之間；介於約10%W與約25%W之間；及介於約35%O與約50%O之間。在一實施例中，該NiWO係約42%(原子)Ni，約14%W及約44%O。

在一些實施例中，第二電極層21之厚度係約50 nm至約650 nm。在一些實施例中，第二電極層21之厚度係約100 nm至約400 mn，較佳在約200 nm至300 nm之範圍內。

離子傳導層10用作一介質，當電致變色裝置在漂白狀態與有色狀態之間變換時，離子(以電解質之方式)被運輸穿過該介質。離子傳導層10包括離子傳導材料。其取決於應用可為透明或不透明，有色或無色。較佳地，離子傳導層10對於第一電極層20及第二電極層21之相關離子高度傳導。取決於材料之選擇，此等離子包含鋰離子(Li⁺)及氫離子(H⁺)(即，質子)。特定實施例中亦可利用其他離子。此等包含氘離子(D⁺)、鈉離子(Na⁺)、鉀離子(K⁺)、鈣離子(Ca⁺⁺)、鋇離子(Ba⁺⁺)、鍶離子(Sr⁺⁺)及鎂離子(Mg⁺⁺)。較佳地，離子傳導層10亦具有在正常運作期間發生可忽略之電子轉移的足夠低電子導電性。在各種實施例中，該離子傳導材料具有介於約10^-5 S/cm與10^-3 S/cm之間之離子導電性。

電解質類型之一些非排他性實例係：固體聚合物電解質(SPE)，諸如具有溶解之鋰鹽的聚(環氧乙烷)；凝膠聚合物電解質(GPE)，諸如具有鋰鹽之聚(甲基丙烯酸甲酯)及碳酸丙烯酯之混合物；複合凝膠聚合物電解質(GPE)，其類似於GPE但添加第二聚合物，諸如聚(環氧乙烷)，及液體電解質(LE)，諸如具有鋰鹽之碳酸伸乙酯/碳酸二乙酯之溶劑混合物；及複合有機-無機電解質(CE)，包括添加氧化鈦、矽石或其他氧化物之LE。所使用之鋰鹽之一些非排他性實例係LiTFSI(雙三氟甲烷磺醯亞胺鋰)、LiBF₄(四氟硼酸鋰)、LiAsF₆(六氟砷酸鋰)、LiCF₃SO₃(三氟甲磺酸鋰)及LiClO₄(高氯酸鋰)。適當離子傳導層之額外實例包含矽酸鹽、氧化矽、氧化鎢、氧化鉭、氧化鈮及硼酸鹽。氧化矽包含氧化矽鋁。此等材料可用不同摻雜物摻雜，包含鋰。摻雜鋰之氧化矽包含氧化鋰矽鋁。在一些實施例中，該離子傳導層包括基於矽酸鹽之結構。在其他實施例中，適當離子導體特別適於鋰離子運輸，包含但不限於矽酸鋰、矽酸鋰鋁、硼酸鋰鋁、氟化鋰鋁、硼酸鋰、氮化鋰、矽酸鋰鋯、鈮酸鋰、硼矽酸鋰、磷矽酸鋰及其他此等基於鋰之陶瓷材料、矽石或氧化矽，包含氧化鋰矽。

離子傳導層10之厚度將取決於材料而變化。在使用無機離子導體之一些實施例中，該離子傳導層10係約250 nm至1 nm厚，較佳地約50 nm至5 nm厚。在使用有機離子導體之一些實施例中，該離子傳導層係約100000 nm至1000 nm厚，或約25000 nm至10000 nm厚。該離子傳導層之厚度亦大致均勻。在一實施例中，大致均勻離子傳導層在上述厚度範圍之各者中變化不大於約+/-10%。在另一實施例中，大致均勻離子傳導層在上述厚度範圍之各者中變化不大於約+/-5%。在另一實施例中，大致均勻離子傳導層在上述厚度範圍之各者中變化不大於約+/-3%。

再次參考第1圖，基板24及25具有平坦表面。即，其等具有在各點上與切平面重合之一表面。儘管電致變色建築窗及許多其他電致變色裝置通常利用具有平坦表面之基板，然而預期本發明之多層裝置可具有單個或甚至雙重彎曲表面。換言之，預期堆疊28之層之各者具有相應曲率半徑。舉例而言見美國專利第7,808,692號，其關於單個及雙重彎曲表面之界定及其製備方法，其全文以引用之方式併入本文中。

第4圖描繪根據本發明之一第二實施例之一電致變色裝置之一截面結構圖。從中心向外移動，電致變色裝置 101包括電致變色電極層120。在電致變色電極層120之任一側上係第一導電層122及第二導電層123，其等接著抵靠外基板124、125配置。元件122、120及123統稱為一電致變色堆疊128。導電層122經由匯流排條126與一電壓源電接觸，且導電層123經由匯流排條127與一電壓源電接觸，藉此可藉由施加一電壓脈衝至導電層122、123而改變電致變色裝置120之透射率。該脈衝導致電致變色電極層120中之陰極化合物經歷可逆化學還原，且電致變色電極層120中之陽極化合物經歷可逆化學氧化。陰極化合物或陽極化合物之任一者將展現電致變色表現，使得電致變色電極層120在該脈衝之後變得較不透光或較透光；在一實施例中，電致變色裝置101在電壓脈衝之前具有相對較大透射率及在電壓脈衝之後具有較小透射率，或反之亦然。

第20圖描繪根據本發明之一第三實施例之一電致變色裝置之一截面結構圖。從中間向外移動，電致變色裝置301包括離子傳導層310。電致變色電極層320位於離子傳導層310之一第一表面之一側上，且與離子傳導層310之第一表面接觸。一第一導電層322與電致變色層320接觸。一第二導電層323位於離子傳導層310之一第二表面上，離子傳導層310之第一表面及第二表面係相反表面。第一導電層322及第二導電層323抵靠外基板324、325而配置。元件310、320、322及323統稱為電致變色堆疊328。導電層322經由匯流排條326與一電壓源(未繪示)電接觸，且導電層323經由匯流排條327與一電壓源(未繪示)電接觸，藉此可藉由施加一電壓脈衝至導電層322、323而改變電致變色層320之透射率。離子傳導層310包括能夠在電子或離子插入或引出時可逆地氧化或還原之物質，且此物質亦可具電致變色活性。電壓脈衝導致電子及離子在第一電極層320與離子傳導層310之間移動，且因此，該電極層320中之電致變色材料改變色彩，藉此使得電致變色裝置301較不透光或較透光。在一實施例中，電致變色裝置301在電壓脈衝之前具有相對較大透射率及在電壓脈衝之後具有相對較小透射率，或反之亦然。

通常，第一導電層122、322及第二導電層123、323之組合物及薄層電阻分佈如前文結合第1圖所描述。電致變色電極層120及320可舉例而言含有作為固體膜或分佈於電解質中之一電致變色材料，該電致變色材料從無機金屬氧化物(諸如三氧化鎢(WO₃)、氧化鎳(NiO)及二氧化鈦(TiO₂))及有機電致變色材料(包含聯吡啶鹽(紫精)衍生物、N,N'-雙(p-苯腈)4,4'-雙吡啶(CPQ)、醌類衍生物(諸如蒽醌)及吖嗪衍生物(諸如吩噻嗪)之間選擇。

在運作中，為將本發明之一電致變色裝置從第一光學狀態切換至具有不同透射率之第二光學狀態，即，從相對較大透射率之狀態切換至較小透射率之狀態，或反之亦然，將施加一電壓脈衝至該裝置上之電接觸件/匯流排條。一旦切換，該第二光學狀態將在該電壓脈衝結束之後以及甚至在無任何所施加之電壓之情況下持續一定時間；舉例而言，該第二光學狀態將在電壓脈衝結束之後以及甚至在無任何所施加之電壓之情況下持續至少1秒。進一步舉例而言，該第二光學狀態可在電壓脈衝結束之後以及甚至在無任何所施加之電壓之情況下持續至少5秒。進一步舉例而言，該第二光學狀態可在電壓脈衝結束之後以及甚至在無任何所施加之電壓之情況下持續至少1分鐘。進一步舉例而言，該第二光學狀態可在電壓脈衝結束之後以及甚至在無任何所施加之電壓之情況下持續至少1小時。裝置可隨後藉由顛倒極性及施加一第二電壓脈衝而從該第二光學狀態返回第一光學狀態，且在切換返回時，該第一光學狀態將在該第二脈衝結束之後，甚至在無任何所施加之電壓之情況下持續一定時間；舉例而言，該第一光學狀態將在該電壓脈衝結束之後以及甚至在無任何所施加之電壓之情況下持續至少1秒。進一步舉例而言，該第一光學狀態可在該電壓脈衝結束之後以及甚至在無任何所施加之電壓之情況下持續至少1分鐘。進一步舉例而言，該第一光學狀態可在該電壓脈衝結束之後以及甚至在無任何所施加之電壓之情況下持續至少1小時。從一第一持續光學狀態可逆地切換至第二持續光學狀態且隨後再次返回之此過程可重複許多次，且實踐中可無限次。

在一些實施例中，電壓脈衝之波形可經設計使得跨該電致變色堆疊之局部電壓從不超過一預定位準；此在舉例而言在跨電致變色堆疊之過電壓可能損壞裝置及/或引致電致變色材料之非所要之改變之特定電致變色裝置中可為較佳。

有利地，本發明之多層裝置之第一導電層及/或第二導電層之不均勻薄層電阻可容許有關電壓脈衝之量值及/或持續時間之更大容限。因此，由於該(該等)導電層中之電壓降，跨電致變色堆疊之局部電壓可明顯小於跨整個裝置所施加之電壓。舉例而言，在一實施例中，跨該電致變色堆疊所施加之電位具有至少2伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少3伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少4伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少5伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少6伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少7伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少8伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少9伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少10伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少11伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少12伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少13伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少14伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少15伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少16伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少18伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少20伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少22伏特之量值。進一步舉例而言，該電壓脈衝可具有至少24伏特之量值。通常，此等電位可施加達相對較長時間週期。舉例而言，具有此等值之任何者之量值之一電位可施加達至少1秒之週期。進一步舉例而言，具有此等值之任何者之量值之一電位可施加達至少10秒之週期。進一步舉例而言，具有此等值之任何者之量值之一電位可施加達至少20秒之週期。進一步舉例而言，具有此等值之任何者之量值之一電位可施加達至少40秒之週期。

為繪示一特定例示性實施例，可跨併入具有不均勻薄層電阻之兩個TCO導電層及定位在整個裝置之相對周邊邊緣上之匯流排條之一電致變色堆疊施加16伏特之電壓脈衝。該電壓脈衝快速上升以允許跨該等層之局部電壓降快速升高至1.0伏特，並維持該電壓直到該裝置之切換進行完全，此時該等裝置層開始充電，且電流下降。由於導電層中之梯度及薄層電阻，跨該裝置之電壓降跨裝置恆定，且此外，跨該裝置之導電層之各者存在一電壓降。透過不均勻電阻率之導電層的電壓降使得明顯大於該裝置堆疊之最大操作電壓的電壓跨整個總成施加，且維持跨該裝置堆疊之局部電壓低於所要值。隨著裝置充電發生，所施加之電壓下降以將跨該等裝置層之局部電壓保持在1.0伏特。若期望跨局部裝置厚度保持穩定狀態之1.0伏特，則電壓脈衝將降至接近1伏特之穩定狀態值，或或者，若期望在穩定狀態中跨該局部裝置厚度保持無電壓，則該電壓脈衝將降至零伏特。

為將多層裝置之光學狀態改變為一中間狀態，施加一電壓脈衝至該裝置上之電接觸件/匯流排條。此電壓脈衝之此形狀通常將為裝置專有，且取決於所要之中間狀態。該中間狀態可按照移動之總電荷、裝置之充電狀態或裝置之光學量測而界定。藉由使用不均勻電子傳導層以跨該等裝置層施加均勻局部電壓，這提供針對使用光學狀態回饋之快速大面積中間狀態控制之獨特優點，因為邊緣附近之裝置狀態之局部光學量測將總是代表整個裝置(沒有虹膜效應)。另外，藉由使用不均勻電子傳導層以跨該等裝置層施加均勻局部電壓，此提供針對使用電壓回饋之快速大面積中間狀態控制之獨特優點，因為匯流排條上之電壓狀態將代表整個裝置，而非跨不均勻有色裝置之平均值(還是無虹膜效應)。在一特定實例中，跨併入兩個梯度TCO層及定位在整個裝置之相反周邊邊緣上之一匯流排條之一電致變色裝置施加32伏特之一電壓脈衝。該電壓脈衝快速上升以允許跨該等層之局部電壓降快速升高至1.0伏特，且維持該電壓直到該裝置到達用一適當光學感測器量測之期望光學狀態，此時該電壓脈衝快速下降至零或至一所要穩定狀態電壓。

已詳細描述本發明，顯然修改及變動可行而不脫離隨附申請專利範圍中界定之本發明之範疇。此外，應瞭解，本揭示內容中所有實例提供作為非限制性實例。

實例

提供以下非限制性實例以進一步說明本發明。熟習此項技術者應瞭解，以下實例中揭示之技術代表發明者發現在實踐本發明時運行正常的途徑，且因此可視作組成其實踐之模式實例。然而，按照本揭示內容，熟習此項技術者應瞭解，在所揭示之特定實施例中可作出許多變化且仍然獲得相似或類似結果而不脫離本發明之精神及範疇。

實例1：虹膜效應切換

已使用1-D集總元件電路模型模擬使用適於捕獲大面積裝置之切換動態之組件值的電致變色型裝置之動態表現。第5圖中所示之集總元件模型10係基於Skrayabin等人之論文(Electrochimica Acta 44(1999)3203-3209)。該電致變色裝置由並聯電阻器及非線性電容器局部地模型化，且導電層局部模型化為一電阻器。如第5圖所示之此等裝置之網路模型化大面積電致變色裝置之表現。該裝置與電源之間之低電阻電阻器模擬該電源與該裝置之間之接觸電阻。第6圖繪示所施加之電壓，1.1伏特之階梯函數。所得電流繪示於第7圖中；其快速上升至一最大值，且隨後隨著裝置切換發生而減小。第8圖繪示裝置之邊緣附近(一半處朝向中間)，及從裝置兩側至該裝置之中間附近的跨該電致變色裝置之電壓降(總共六條軌跡)。所見係該裝置之邊緣相對緩慢地切換且朝該裝置之中間移動，該切換之發生更為緩慢。該裝置之中間相對於邊緣之更緩慢切換係稱作虹膜效應之大面積裝置之眾所周知的特性。

可藉由施加更複雜之電壓波形而增大此整個裝置之切換速度。此一波形連同其對電流之影響及對切換動態之影響繪示於第9圖至第11圖中。所施加之電壓脈衝經選擇以使邊緣附近之電壓升高至最大值，不超過1.0伏特。此要求電壓波形快速升高，且隨後根據需要及時降低電壓以將跨該裝置之電壓保持低於1.0伏特。此波形繪示於第9圖中。從電源流出之電流繪示於第10圖中，且繪示最初電流急劇增大，隨後隨所施加之電壓的減小，電流隨時間減小。第11圖繪示裝置之邊緣附近、一半處朝向裝置之中間及從兩個接觸件至裝置中間附近之跨該裝置之電壓降(總共6條軌跡)。可見在此情況中該裝置在該裝置邊緣附近比所施加之電壓係階梯函數的先前實例中切換更快。該裝置之中間附近切換仍然緩慢，且同時整個裝置比先前情況切換更快，虹膜效應可能加劇，因為在切換之部分期間邊緣與中間之間的電壓差更大。注意，該切換係對稱使得對應於對稱地相對定位在該裝置上之點的曲線相同地切換及重疊。如下一實例中所示，可藉由調整該多層裝置之電子傳導層中之薄層電阻分佈而減少或消除此虹膜效應。

實例2：一致切換

第12圖中所示之1-D電路模型體現導電層之各者中之薄層電阻之恆定梯度。此等經配置使得薄層電阻在與電源之連接處附近最低，且在該裝置之相對末端上最高。該電源之一極性施加至一導電層，且該電源之另一極性施加至相對導電層及該裝置之相對側上。使用此配置，不存在虹膜效應，且切換表現在品質上不同-提供跨整個裝置之一致切換及整個裝置之更快切換兩者。此切換表現繪示於第13圖至第15圖中。第13圖繪示所施加之電壓波形。此波形經選擇以將跨該裝置之電壓限制於總是低於所要臨限值(在此實例中為1.0伏特)。所得波形係具有快速上升前沿及更緩慢下降沿之電壓脈衝，其經選擇以使跨該裝置之電壓保持低於但接近所要臨限電壓。第14圖繪示以時間為函數之流動穿過裝置之電流，該電流快速升高，且具有形狀上類似於所施加之電壓脈衝之波形的波形。第15圖繪示電源接觸件附近之裝置邊緣處及裝置之中間附近的跨該電致變色裝置之電壓降。如在此曲線圖中可見，跨該裝置之電壓分佈在所有位置上相同。結果係，可在相對較短時間期限內將大電流驅動穿過該裝置，而跨該裝置之電壓較低且各處相同。導電層中之此不均勻薄層電阻可允許大面積電致變色裝置以類似於小面積裝置之動態切換。

實例3：定向切換

第16圖中之集總元件模型係在一電致變色裝置中提供受控切換分佈之一組態之一實例。在此情況中，該裝置將從左切換至右。導電層係不對稱。頂部導電層係在左側上具有5 Ω/□之薄層電阻的一層，且在此層之右側上線性增大至50 Ω/□。底部導電層係在左側上具有30 Ω/□之薄層電阻的一層，且在該層之右側上線性減小至3 Ω/□。第17圖繪示所施加之電壓波形，以在該裝置之左側上產生快速上升之電壓，同時將跨該裝置之此電壓保持低於1.0伏特。第18圖繪示穿過該裝置之相應電流，其最初快速增大，隨後隨裝置切換而快速下降。第19圖繪示從左至右之六個位置上之跨該裝置之電壓。如可看見，該電壓在最左側最快增大並接近1.0 V，且在更右邊之各點上，跨該裝置之電壓更緩慢地增大並接近1.0 V。此將導致裝置將以一預定方式從左切換至右。此表現可按窗大小控制，其可以導電層中之給定恆定薄層電阻展現虹膜效應。此外，從左至右發生切換之視速度之速率可由該等導電層中之薄層電阻分佈之間之差異控制。舉例而言，若實例3中之下導電層係在左側上具有40 Ω/□之薄層電阻，且在該層之右側線性地減小至4 Ω/□的一層，則在此情況中該裝置之切換從左至右會快得多。在薄層電阻分佈在相反方向上係線性且相同之限制情況中，則該裝置將如實例2中所展現般一致地切換。

實例4及比較實例4A

實例4及比較實例4A(及實例5至7及比較實例)之所有基板之尺寸係9 cmx13.7 cm且厚度介於2.3 mm與4 mm之間。

針對該實例及比較實例製備含有單個電致變色電極層及單個離子傳導層之裝置，該單個電致變色電極層及該單個離子傳導層安置於定位在兩個玻璃外基板之間之兩個導電層之間。導電層係濺鍍塗佈於浮式玻璃基板上之摻雜錫之氧化銦(ITO)透明導電氧化物(TCO)層。比較實例4A使用具有65 Ω/□之均勻薄層電阻之塗佈ITO的基板。實例4使用具有從70 Ω/□至400 Ω/□線性增大之薄層電阻之塗佈ITO的基板。薄層電阻在13.7 cm方向上線性增大(即，恆定薄層電阻梯度)，且在9 cm方向上近似均勻。該等ITO基板針對藉由濺鍍至裸浮式玻璃基板上之工作而專門製備。裝置之製作程序在下文中詳細描述。

塗佈ITO之基板之薄層電阻使用4點探針量測工具量測。有關梯度電阻ITO基板之薄層電阻量測在放置在直線上之至少五個相等間隔之位置上進行，該線垂直於基板之9 cm側延伸，且量測之位置覆蓋薄層電阻梯度之大部分。

氧化鎢前軀體製備如下。在0℃冰浴中，2 L燒瓶裝入40 mL水，且配有攪拌棒。隨後添加800 mL水性過氧化氫(30 wt.% H₂O₂)及冰醋酸之50：50溶液，且攪拌30分鐘以平衡至冰浴溫度。將65 g鎢金屬添加至該冷混合物，並攪拌以反應24小時。所得溶液經粗糙濾紙(Whatman 54)及隨後精細濾紙(Whatman 42)過濾以產生透明、微黃濾液。該濾液隨後在55℃下迴流18小時，且經精細(Whatman 42)濾紙重新過濾，隨後在真空下以65℃(使用吸水器)乾燥，以回收粉末狀鎢過氧酸酯產物。

藉由在手套箱中之氬氛圍下，在60 mL無水乙醇中溶解18 g固體鎢過氧酸前軀體、0.668 g鋰甲醇及2.367 g草酸而製備塗層溶液。

塗層溶液旋塗於兩個TCO類型上(均勻薄層電阻及梯度薄層電阻)。

在塗佈之後，使用水從基板之所有側上移除一條塗佈之膜。此使下伏TCO暴露以用於電接觸及更好的黏附。該等膜在一潮濕腔室中用以下程序處理。

在從該潮濕腔室移除之後，該等膜在空氣中在烤爐中用以下程序處理，以產生氧化鎢膜。

最終厚度藉由一接觸表面輪廓儀量測為大約300 nm。

在一組ITO基板(一個均勻薄層電阻ITO及一個梯度薄層電阻ITO)之相對角上鑽入直徑4 mm之兩個孔。隨後藉由圍繞外部邊緣使用熱固環氧樹脂而將匹配基板密閉性地密封在一起(導電表面朝內)，從而構造該等裝置(例如，在單個裝置中使用兩個均勻薄層電阻ITO基板，而在另一裝置中使用兩個梯度薄層電阻ITO基板)。藉由將具有已知直徑之玻璃珠粒混合成環氧樹脂而設定210 μm之固定間隙寬度。基板相對於彼此移位，以在所有方向上產生大約0.5 cm之重疊以容許電連接及電量測。用於電接觸之匯流排條焊接於該裝置之較短側(即，9 cm側)上之重疊區段上。梯度ITO裝置組裝有彼此相對之梯度，且其等之低薄層電阻側用作接觸件之匯流排條區(即，各基板之低薄層電阻側對準為面向另一基板之高薄層電阻側，且兩個低薄層電阻側安置為暴露)。

所製備之裝置透過鑽入之孔填充離子傳導溶液(無水碳酸丙烯酯中之0.5 M的三氟甲磺酸鋰及0.05 M的二茂鐵)。隨後密封該等孔。在此等裝置中，該離子傳導層中之二茂鐵用作能夠在插入及引出電子時可逆地氧化及還原之一物質。

所完成之裝置之分析及特徵化使用定製實驗儀器實行。該儀器容許同時控制電壓源、量測在裝置中之多個點上之跨電磁光譜之透射及多個點上之跨電化學堆疊之電位。此允許該裝置之完全特徵化，且將該裝置中之一特定點上之電致變色堆疊中之電壓電位與相同點上之電磁透射關聯。例如，一裝置可用具有預設電壓脈衝分佈，及電壓及光學資料之簡單量測而特徵化。此外，該裝置可用調整以維持該電致變色堆疊中之目標電壓電位之電壓脈衝而特徵化。

比較實例4A及實例4中之裝置被特徵化。展示電壓及透射值上之變動之資料在下文中提出。「虹膜」值係以550 nm在裝置從漂白狀態切換至有色狀態時量測之該裝置邊緣附近與中間附近之區域之間的最大透射差異。最大電壓△係在裝置從漂白狀態切換至有色狀態時在該裝置之邊緣附近與中間附近之跨該電致變色堆疊之最大電位差。自動調整源電壓以在該裝置之邊緣上跨該電致變色堆疊維持1.2伏特。至穩定狀態之總時間在各情況中為約150秒。

實例5及比較實例5A

針對實例及比較實例製備安置於單個離子傳導層之各側上之包括兩個電致變色電極層之裝置，各電致變色電極層抵靠一導電TCO層而安置，且各TCO層抵靠玻璃外基板而配置。比較實例5A使用具有大約220 Ω/□之均勻薄層電阻之塗佈ITO之基板。實例5使用具有從大約100 Ω/□至500 Ω/□之恆定梯度薄層電阻之塗佈ITO之基板。梯度裝置構造有如實例4中之定向之基板。針對該方案專門濺射沈積ITO，且隨後熱處理以增大其薄層電阻。在熱處理之後及在插入最終裝置中之前對沈積之電極膜進行薄層電阻量測。

塗佈ITO之基板之薄層電阻使用4點探針量測工具量測。對均勻塗佈ITO之基板之薄層電阻量測在膜上之若干點上進行。對梯度薄層電阻ITO基板之薄層電阻量測在直線上之至少五個相等間隔之位置上進行，該線垂直該基板之兩個9 cm側，且在該基板之兩個9 cm側之間延伸。據觀察，由於電極膜之熱處理及應用，ITO之薄層電阻會改變。在一電極膜熱處理或施加之後，將一校正因數應用於薄層電阻量測。藉由量測放置在各9 cm側之中點與與邊緣偏移約0.5 cm之兩點之間之基板的總體薄層電阻，及確保對暴露之TCO之量測而計算該校正因數。該校正因數隨後為在處理前與處理後之該基板之此總體薄層電阻之比率。舉例而言，若此薄層電阻由於熱處理而從100 Ω增大至150 Ω，且原以Ω/□量測之薄層電阻係200 Ω/□，則在熱處理之後報告之以Ω/sq計之薄層電阻係300 Ω/□。

如實例4中在兩個基板類型(即，一個均勻薄層電阻及一個梯度薄層電阻基板)上製備氧化鎢膜。該等氧化鎢膜用作第一電極層。

在該兩個基板類型上製備互補氧化釩乾凝膠膜。在塗佈之前在此組之相對邊角中鑽入直徑4 mm之兩個孔。該等氧化釩膜用作第二電極層。

藉由陽離子交換而酸化LiVO₃，緊接著在所得釩酸可能出現凝膠作用之前旋塗而進行氧化釩乾凝膠塗佈。塗層溶液之程序如下。

藉由在60℃下攪拌1小時而在34 mL之40%vol之水性乙醇中溶解8.08 g的LiVO₃，從而製備2 M之LiVO₃前軀體溶液。過濾(Whatman 40)渾濁溶液，且過濾器用40%乙醇清洗。濾液稀釋至40 mL，且搖晃以混合產生微黃、黏性之2 M之LiVO₃溶液。

藉由將2 mL(3.4 meq)Dowex WX8 100-200網狀陽離子交換樹脂(質子形式)填充入配有0.2微米PTFE Acrodisk過濾器之3 mL針筒中而製備急驟離子交換管柱，以保留樹脂珠粒。該等管柱用水沖洗兩次，且隨後排水。一毫升LiVO₃溶液添加至填充之針筒，該溶液搖晃十秒以與樹脂混合。藉由按壓針筒活塞而洗脫該「管柱」，且亮橙色釩酸溶液立即重新過濾(0.2微米PTFE Acrodisk)至基板上並旋轉以形成塗層。在塗佈之後，使用水處理從基板之所有側上移除一條塗佈之膜。此使下伏TCO暴露以用於電接觸及更好的黏附。

所得膜使用以下配方熱處理以產生氧化釩膜。

最終厚度藉由一接觸表面輪廓儀量測為大約100 nm。

在一手套工具箱中使用鋰金屬反電極及溶液(碳酸丙烯酯中之1 M高氯酸鋰)鋰化該等氧化釩膜。用針對參考鋰金屬引用之電壓執行涉及氧化至3.8 V，隨後在2.4 V下還原之兩步驟程序。執行鋰化以使該氧化釩進入還原狀態，該還原狀態允許氧化釩用作氧化鎢膜之反電極。

隨後藉由使用丙烯酸膠帶將匹配基板密閉性地密封在一起(導電表面朝內)而構造該等裝置。藉由該膠帶設定500 μm之固定間隙寬度。丙烯酸膠帶用於快速建立裝置。基板相對於彼此移位，以在所有方向上產生大約0.5 cm之重疊以容許電連接及量測。梯度裝置如實例4組裝，暴露低薄層電阻側用於電接觸。

所製備之裝置透過鑽孔填充電解質溶液(無水碳酸丙烯酯中之1.5 M的雙三氟甲烷磺醯亞胺鋰)。隨後密封該等孔。

實例5及比較實例5A裝置用實例4中描述之專門設置分析。結果示於下文

如由結果所表明，與比較實例5A之裝置相比，，實例5之裝置明顯減小虹膜值，同時達成更快之切換速度。

實例6

製備含有安置於單個離子傳導層之各側上的兩個電致變色電極層之裝置，各電致變色電極層抵靠一導電TCO層而安置，且各TCO層抵靠玻璃外基板而配置。此實例6之裝置使用具有兩個雷射刻線之圖案之TEC 70基板(Pilkington)。TEC玻璃為市售摻雜氟之氧化錫(FTO)，其中名稱中之數字以Ω/□指示薄層電阻。FTO係TCO。雷射刻線之圖案增大及調變該TCO之薄層電阻。第一TEC基板具有模擬250 Ω/□之均勻薄層電阻之一雷射圖案。第二TEC基板具有模擬從170 Ω/□至1500 Ω/□之基板薄層電阻之線性增大之一雷射刻線圖案。

刻線TEC玻璃基板之薄層電阻藉由量測該基板上間隔開1 cm之兩點之間之薄層電阻而計算。對具有以Ω/□計之已知薄層電阻之值的一組不刻線TEC玻璃執行相同量測。從該等不刻線TEC量測中，計算將Ω/□與2點薄層電阻值相關之校準曲線。隨後針對對該等刻線TEC玻璃基板之各量測計算以Ω/□計之薄層電阻值。藉由在該基板之兩個9 cm側之間且垂直於該基板之兩個9 cm側之直線上按1 cm間隔進行個別量測而量測第二TEC玻璃基板薄層電阻分佈。

該裝置應與實例3對比。實例3描述具有定向切換之電致變色裝置之集總元件模型。在實例3中此定向切換藉由導電層(例如，TCO)中之不對稱性而達成。實例6之裝置在兩個導電層中具有不對稱性，且預期展示該裝置在該第二TEC基板之低薄層電阻側上切換較快，且在該第二TEC基板之高薄層電阻側上切換較慢之一定向切換。

該裝置使用下述程序構造。

在該第二TEC基板(具有梯度薄層電阻)上製備如實例4中之氧化鎢膜。該氧化鎢膜用作第一電極層。

在該第一TEC基板(均勻薄層電阻)上製備互補氧化釩膜。該氧化釩膜用作第二電極層。在塗佈之前在該均勻薄層電阻基板之相對邊角中鑽入直徑大約4 mm之兩個孔。根據以下配方製備塗層溶液。

藉由在60℃下將固體溶解在水中，形成5%wt溶液，接著經Whatman 40紙過濾而製備LiVO₃溶液。藉由將LiVO₃之此5%wt溶液透過填充有至少20等份H⁺形式之Dowex Monosphere 650C之離子交換管柱逐滴流動，用額外去離子水洗脫直到淺黃色終點而將釩酸鹽物質質子化為「釩酸」。允許經洗脫之釩酸保持整晚，其後其被超聲降解以分散所形成之任何固體。

將六等份三乙胺添加至該釩酸，且該混合物在40℃至50℃下超聲降解一小時，以形成無色、輕微渾濁。此溶液在高至55℃下於減小之壓力下蒸發以產生黃色黏性液體。此在乙醇或2-甲氧基乙醇中溶解為介於0.4 M釩與1.2 M釩之間以產生最終塗層溶液。

該塗層溶液旋塗於基板上。在塗佈之後，使用水處理從基板之所有側上移除一條塗佈之膜。此使下伏TCO暴露以用於電接觸及更好的黏附。該膜使用以下配方在空氣中熱處理以產生氧化釩膜。

最終厚度藉由一接觸表面輪廓儀量測為大約200 nm。

該氧化釩膜在一手套工具箱中使用鋰金屬反電極及1 M溶液(碳酸丙烯酯中之高氯酸鋰)而鋰化。鋰化期間針對鋰金屬之電壓為2.7至2.9伏特。執行鋰化以使該氧化釩進入還原狀態，該還原狀態允許氧化釩用作氧化鎢膜之反電極。

隨後藉由圍繞外部邊緣使用熱固環氧樹脂而將匹配基板密閉性地密封在一起(導電表面朝內)，從而構造該等裝置。藉由將已知直徑之玻璃珠粒與該環氧樹脂混合而設定210 μm之固定間隙寬度。基板相對於彼此移位以在所有方向上產生約0.5 cm之重疊，以容許電連接及量測。該裝置構造有梯度基板，該梯度基板定向為低薄層電阻側暴露用於電連接。

所製備之裝置在25℃下於25%相對濕度下在潮濕腔室中水合2小時。所製備之裝置隨後透過鑽孔填充電解質溶液(無水碳酸丙烯酯中之1.5 M的双三氟甲烷磺酰亚胺锂)。隨後密封該等孔。

實例6之裝置特徵化為並展現顯著的定向改變效應，其中該裝置從漂白狀態切換至有色狀態在第二TEC基板之低薄層電阻側上明顯比在第二TEC基板之高薄層電阻側上快。在著色期間透射之差異超過25%。此定向改變在質上與實例3中進行之預測一致。

實例7及比較實例7A

製造含有安置於單個離子傳導層之各側上之兩個電極之裝置(其一者係電致變色，各電極層抵靠一導電TCO層安置，且各TCO層抵靠玻璃外基板配置。比較實例7A之裝置使用具有雷射刻線圖案之TEC 70基板(Pilkington)以模擬250 Ω/□之薄層電阻。雷射刻線圖案增大及調變該TCO之薄層電阻。實例7之裝置使用具有雷射刻線圖案之TEC 70基板，其模擬70 Ω/□至250 Ω/□之基板。薄層電阻值如實例6中所計算。該裝置構造有基板，該基板定向為具有與實例4相反之薄層電阻梯度。所有裝置使用下文描述之程序構造。

將水性溶液(Alfa Aesar)中20 wt%膠態分散之氧化鈰塗層溶液旋塗於一組雷射刻線之FTO基板上。在旋塗之後，使用醋酸溶液(aq.,2.5wt%)從所有側上移除一條氧化鈰膜。該膜在空氣中在240℃下熱處理一小時。

最終厚度藉由表面輪廓儀量測為約350 nm。

該等氧化鈰膜用作第一電極層。

在相同基板組上製備互補氧化釩膜。該等氧化釩膜用作第二電極層，且係電致變色。在塗佈之前，在此組之邊角中鑽入直徑4 mm之兩個孔。根據以下程序製備釩溶液。

藉由在60℃下攪拌1小時而在34 mL 40%vol之水性乙醇中溶解8.08 g LiVO₃，從而製備2 M的LiVO₃前軀體溶液。過濾(Whatman 40)渾濁溶液，且過濾器用40%之乙醇清洗。濾液稀釋至40 mL，且搖晃以混合產生微黃、黏性的2 M的LiVO₃溶液。

藉由在用力攪拌下添加介於4.5 g與6 g之間之Dowex Monosphere 650C陽離子交換樹脂(質子形式)而將二十毫升之此LiVO₃溶液酸化。所得亮橙色混合物經濾紙(Whatman 40)過濾，且隨後用6.6 mL水稀釋以產生最終塗層溶液。

所塗佈之膜在空氣中在240℃下熱處理一小時以產生氧化釩膜。最終厚度藉由一接觸表面輪廓儀量測為約150 nm。

該等氧化釩膜在一手套工具箱中使用鋰金屬反電極及溶液(碳酸丙烯酯中之1 M高氯酸鋰)而被鋰化。用針對參考鋰金屬引用之電壓執行涉及3.8 V至氧化，隨後在2.4 V下還原之兩步驟程序。執行鋰化以使該氧化釩進入還原狀態，該還原狀態允許氧化釩用作氧化鈰膜之反電極。

隨後藉由圍繞外部邊緣使用丙烯酸膠帶而將匹配基板密閉性地密封在一起(導電表面朝內)，從而構造該等裝置。由該膠帶設定500 μm之固定間隙寬度。基板相對於彼此移位，以產生在所有方向上約0.5 cm之重疊，以容許電連接及量測。梯度裝置如實例4中所組裝，暴露低薄層電阻側用於電接觸。

所製備之裝置隨後透過鑽孔填充電解質溶液(無水碳酸丙烯酯中之1.5 M的双三氟甲烷磺酰亚胺锂)。隨後密封該等孔。

此等裝置之虹膜值在450 nm下量測。使用此波長，因為其與550 nm相比在漂白狀態與有色狀態之間展示更大透射率改變。

該梯度裝置達成更一致切換及明顯更快之切換速度。

1‧‧‧多層電致變色裝置

10‧‧‧離子傳導層

20‧‧‧第一電極層

21‧‧‧第二電極層

22‧‧‧第一導電層

23‧‧‧第二導電層

24‧‧‧第一基板

25‧‧‧第二基板

26‧‧‧匯流排條

27‧‧‧匯流排條

28‧‧‧電致變色堆疊

50‧‧‧等高線圖

52‧‧‧等電阻曲線

54‧‧‧電阻梯度曲線

54A‧‧‧梯度

54B‧‧‧梯度

55‧‧‧導電層之西側

56‧‧‧導電層之東側

57‧‧‧導電層之西南角

58‧‧‧導電層之東北角

57‧‧‧導電層之底側

58‧‧‧導電層之頂側

59‧‧‧導電層之形心

60‧‧‧導電層之西側

61‧‧‧導電層之東側

62‧‧‧導電層之位置

63‧‧‧導電層之位置

64‧‧‧導電層之位置

65‧‧‧導電層之位置

101‧‧‧電致變色裝置

120‧‧‧電致變色電極層

122‧‧‧第一導電層

123‧‧‧第二導電層

124‧‧‧外基板

125‧‧‧外基板

126‧‧‧匯流排條

127‧‧‧匯流排條

128‧‧‧電致變色堆疊

222A-222R‧‧‧TCO膜

226‧‧‧匯流排條

227‧‧‧匯流排條

301‧‧‧電致變色裝置

310‧‧‧離子傳導層

320‧‧‧電致變色電極層

322‧‧‧第一導電層

323‧‧‧第二導電層

324‧‧‧外基板

325‧‧‧外基板

326‧‧‧匯流排條

327‧‧‧匯流排條

328‧‧‧電致變色堆疊

X-Y‧‧‧線段

X₁-Y₁‧‧‧線段

A‧‧‧凸多邊形

A₁‧‧‧凸多邊形

B‧‧‧凸多邊形

B₁‧‧‧凸多邊形

圖1係本發明之多層電致變色裝置之示意截面。

圖2A至圖2E係第一導電層及/或第二導電層中以在第一導電層及/或第二導電層內之(二維)位置為函數之薄層電阻R_s之一系列等高線圖，其等繪示由針對具有正方形及圓形周邊之裝置之匯流排條之各種替代配置產生之等電阻線(有時亦稱作等高線)及電阻梯度線(垂直於等電阻線之線)。

圖3係在基板上具有梯度厚度之導電層之示意截面。

圖4係本發明之多層電致變色裝置之替代實施例之示意截面。

圖5係如實例1所述之用於模擬電致變色裝置之動態表現之1-D集總元件電路模型圖。

圖6係如實例1所述之施加至匯流排之電壓波形之曲線圖。

圖7係如實例1所述之流動至裝置中之電流對時間之曲線圖。

圖8係如實例1所述之在三個位置上(邊緣附近、中心附近及此二者之間)之跨電致變色膜之電壓之曲線圖。

圖9係如實例1所述之施加至匯流排之電壓波形之曲線圖。

圖10係如實例1所述之流動至裝置中之電流對時間之曲線圖。

圖11係如實例1所述之在三個位置上(邊緣附近、中心附近及此二者之間)之跨電致變色膜之電壓之曲線圖。

圖12係如實例2所述之用於模擬電致變色裝置之動態表現之1-D集總元件電路模型圖。

圖13係如實例1所述之施加至匯流排條之電壓波形之曲線圖。

圖14係如實例1所述之流動至裝置中之電流對時間之曲線圖。

圖15係如實例1所述之在三個位置上(邊緣附近、中心附近及此二者之間)之跨電致變色膜之電壓之曲線圖。

圖16係如實例3所述之用於模擬電致變色裝置之動態表現之1-D集總元件電路模型圖。

圖17係如實例1所述之施加至匯流排條之電壓波形之曲線圖。

圖18係如實例1所述之流動至裝置中之電流對時間之曲線圖。

圖19係如實例1所述之在三個位置上(邊緣附近、中心附近及此二者之間)之跨電致變色膜之電壓之曲線圖。

圖20係本發明之多層電致變色裝置之替代實施例之示意截面。

圖21係圖1之多層裝置之分解圖。

在圖中，相應參考符號表示相應零件。此外，不同圖中之層之相對厚度不代表真實尺寸關係。舉例而言，基板通常比其他層厚得多。圖僅為闡釋連接原理之目的而繪製，不給定任何尺寸資訊。