(57)【要約】【課題】自動車のためのバックミラーアセンブリ内、並びに窓アセンブリ内で利用するエレクトロクロミック要素を提供する。【解決手段】エレクトロクロミック要素は、第１の表面及び第１の表面の反対側にある第２の表面を有する第１の基体と、第１の基体と離間した関係であり、かつ第２の表面に対向する第３の表面及び第３の表面の反対側にある第４の表面を有する第２の基体と、第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体とを含む。要素は、第１の表面、第２の表面、第３の表面、及び第４の表面の少なくとも選択された１つの少なくとも一部分を覆う透明電極層を更に含み、透明電極層は、絶縁体／金属／絶縁体スタックを含む。絶縁体／金属／絶縁体スタックを構成するのに利用する材料は、反射率、色、電気的切り換え安定性、及び環境耐久性のような要素の光学的及び物理的特性を最適化するように選択される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２の表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ第１の絶縁体層、少なくとも１つの金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層と、
を含み、
８０に等しいか又はそれよりも大きい演色指数を示す、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項２】
９０に等しいか又はそれよりも大きい演色指数を示すことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３】
９５に等しいか又はそれよりも大きい演色指数を示すことを特徴とする請求項２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４】
前記少なくとも１つの金属層は、単一の金属層を含むことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項５】
前記単一の金属層は、銀を含み、
前記単一の金属層は、５０オングストロームと５００オングストロームの間の厚みを有する、
ことを特徴とする請求項４に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項６】
前記単一の金属層は、７５オングストロームと２５０オングストロームの間の厚みを有することを特徴とする請求項５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項７】
前記単一の金属層は、１００オングストロームと１５０オングストロームの間の厚みを有することを特徴とする請求項６に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項８】
前記第１の絶縁体層、前記少なくとも１つの金属層、及び前記第２の絶縁体層の全厚は、１００オングストロームと７００オングストロームの間であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項９】
透明な状態で０．７０に等しいか又はそれ未満の太陽熱利得係数を示すことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１０】
エレクトロクロミック要素の前記太陽熱利得係数は、０．５０に等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項９に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１１】
エレクトロクロミック要素の前記太陽熱利得係数は、０．３０に等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項１０に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１２】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ第１の絶縁体層、少なくとも１つの金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層と、
を含み、
前記第１の絶縁体層及び前記第２の絶縁体層の少なくとも一方は、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、酸化チタン、導電ＴｉＯ２、ＣｅＯｘ、酸化錫、シリコン窒化物、二酸化シリコン、ＺｎＳ、酸化クロム、酸化ニオブ、ＺｒＯｘ、ＷＯ３、酸化ニッケル、ＩｒＯ２、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項１３】
前記絶縁体層の前記選択された１つは、前記少なくとも１つの金属層と前記透明電極層が覆う前記選択された表面との間に位置決めされることを特徴とする請求項１２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１４】
前記エレクトロクロミック媒体と接触する絶縁層が、その上部において、１０ＭＯｈｍに等しいか又はそれよりも大きい導電率を有することを特徴とする請求項１２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１５】
前記第１の絶縁体層と前記透明電極層が覆う前記選択された表面との間に位置決めされ、かつルテニウム、ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＯｘ、銅、チタン、ニオブ、ニッケル、パラジウム、プラチナ、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む障壁層、
を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１６】
前記障壁層は、４０オングストロームに等しいか又はそれ未満の厚みを有することを特徴とする請求項１５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１７】
前記障壁層の前記厚みは、２０オングストロームに等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項１６に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１８】
前記第１の絶縁体層と前記透明電極層が覆う前記選択された表面との間に位置決めされ、かつシリカ、ドープシリカ、燐ドープシリカ、アモルファスアルミナ、燐酸アルミニウム、ＳｉＮＳｎＺｎＯｘ又は他の化学的に不活性な非吸収誘電体層、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む障壁層、
を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１９】
前記障壁層は、１５０オングストロームに等しいか又はそれ未満の厚みを有することを特徴とする請求項１８に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２０】
前記障壁層の前記厚みは、１００オングストロームに等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項１９に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２１】
前記障壁層の前記厚みは、５０オングストロームに等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項２０に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２２】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ前記エレクトロクロミック媒体の近くの第１の絶縁体層、少なくとも１つの金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層と、
を含み、
前記第１の絶縁体は、インジウム錫酸化物を含み、
前記透明電極の前記透過率は、約７５％に等しいか又はそれよりも大きい、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項２３】
前記エレクトロクロミック媒体と接触する絶縁体層が、その上部において、１０ＭＯｈｍに等しいか又はそれよりも大きい導電率を有することを特徴とする請求項２２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２４】
前記第１の絶縁体層と前記透明電極層が覆う前記選択された表面との間に位置決めされ、かつルテニウム、ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＯｘ、銅、チタン、ニオブ、ニッケル、パラジウム、プラチナ、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む障壁層、
を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２５】
前記障壁層は、４０オングストロームに等しいか又はそれ未満の厚みを有することを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２６】
前記障壁層の前記厚みは、２０オングストロームに等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項２５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２７】
前記第１の絶縁体層と前記透明電極層が覆う前記選択された表面との間に位置決めされ、かつシリカ、ドープシリカ、燐ドープシリカ、アモルファスアルミナ、燐酸アルミニウム、ＳｉＮＳｎＺｎＯｘ又は他の化学的に不活性な非吸収誘電体層、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む障壁層、
を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２８】
前記障壁層は、１５０オングストロームに等しいか又はそれ未満の厚みを有することを特徴とする請求項２７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２９】
前記障壁層の前記厚みは、１００オングストロームに等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項２８に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３０】
前記障壁層の前記厚みは、５０オングストロームに等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項２９に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３１】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ第１の絶縁体層、金属層、第２の絶縁体層、及び該金属層といずれかの絶縁体層との間に位置決めされた任意的な電気安定化層を含む透明電極層と、
を含み、
１つ又は複数の前記任意的な電気安定化層の少なくとも１つが、金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、カドミウム、銅、ニッケル、プラチナ、インジウム、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項３２】
前記金属層は、銀を含むことを特徴とする請求項３１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３３】
前記選択電気安定化層は、前記金属層への実行可能な印加電位を約０．０５ボルトだけ増大させることになることを特徴とする請求項３１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３４】
前記選択電気安定化層は、前記金属層への前記実行可能な印加電位を約０．１０ボルトだけ増大させることになることを特徴とする請求項３３に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３５】
前記選択電気安定化層は、前記金属層への前記実行可能な印加電位を約０．２０ボルトだけ増大させることになることを特徴とする請求項３４に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３６】
前記選択電気安定化層は、前記金属層への実行可能な印加電位を約０．３０ボルトだけ増大させることになることを特徴とする請求項３５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３７】
前記金属層は、該金属層が構成された卑金属とは異なる貴金属で合金されることを特徴とする請求項３１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３８】
前記金属層は、インジウム及びチタンの少なくとも選択された一方でドープされることを特徴とする請求項３１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３９】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ第１の絶縁体層、金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層と、
を含み、
前記金属層は、銀を含み、前記第１の絶縁体層及び前記第２の絶縁体層の少なくとも一方は、酸化亜鉛又はＳｂ及びその組合せを含む、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項４０】
前記選択絶縁体層の少なくとも選択されたもの及びそれが覆う前記金属層の表面が、低エネルギ状態であることを特徴とする請求項３９に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４１】
前記選択絶縁体層又は前記金属層の下にある他の層及び該金属層の表面のうちの前記少なくとも選択された１つは、イオンビーム処理されることを特徴とする請求項３９に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４２】
前記選択絶縁体層によって覆われた前記金属層の下にある層の表面が、化学的に処理されることを特徴とする請求項３９に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４３】
前記金属層の下にある前記層の表面が、二硫化物又はＳＯ２で処理されることを特徴とする請求項４２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４４】
前記金属層は、パラジウム、銅、インジウム、チタン、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つでドープされることを特徴とする請求項３１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４５】
前記選択表面と前記第１の絶縁体との間に位置し、かつシリカ、ドープシリカ、燐ドープシリカ、アモルファスアルミナ、燐酸アルミニウム、ＳｉＮＳｎＺｎＯｘ又は他の化学的に不活性な非吸収誘電体層、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む障壁層、
を更に含むことを特徴とする請求項３８に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４６】
前記障壁層は、非晶質であることを特徴とする請求項４５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４７】
前記第１又は第２の絶縁体層は、３ＧＰａ未満の絶対応力を有することを特徴とする請求項３９に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４８】
前記第１又は第２の絶縁体層の前記絶対応力は、１．５ＧＰａ未満であることを特徴とする請求項４７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４９】
前記第１又は第２の絶縁体層の前記絶対応力は、０．５ＧＰａ未満であることを特徴とする請求項４８に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項５０】
エレクトロクロミック要素を製造する方法であって、
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体を準備する段階と、
前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面と有する第２の基体を準備する段階と、
第１の絶縁体層、金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層を前記第２の表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方に付加する段階と、
エポキシを前記第２の表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方に付加する段階と、
主波長が２．５ミクロン未満である赤外線を前記エポキシに印加することによって前記第１の基体を前記第２の基体に密封する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５１】
前記透明電極層を付加する段階は、前記第１の絶縁体層及び前記第２の絶縁体層の少なくとも選択された一方を、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＺｎＯ、ドープＺｎＯ、ＴｉＯｘ、導電ＴｉＯｘ、ＣｅＯｘ、ＳｎＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＺｎＳ、ＮｉＯｘ、ＣｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＺｒＯｘ、及びその組合せを含むように準備する段階を含むことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、共に引用により全体が本明細書に組み込まれる２００６年３月３日出願の「改良型コーティング及びこのコーティングを組み込むリアビュー要素」という名称の米国特許仮出願第６０／７７９、３６９号、及び２００６年６月５日出願の「表示／信号灯を組み込むエレクトロクロミックバックミラーアセンブリ」という名称の米国特許仮出願第６０／８１０、９２１号の恩典を主張するものである。
【０００２】
本発明は、自動車のためのバックミラーアセンブリ内、並びに窓アセンブリ内で利用する時のエレクトロクロミック要素に関するものであり、より具体的には、このようなアセンブリ内で使用する改良型エレクトロクロミック要素に関する。より具体的には、本発明は、絶縁体／金属／絶縁体スタックを有する透明電極層を含むエレクトロクロミック要素に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来から、後部から接近中の車両のヘッドライトから発せられる光に対して防眩を目的として全反射モード（昼）から部分反射モード（夜）に変わる自動車のための様々なバックミラーが提案されている。同様に、建築窓、天窓での使用、自動車のための窓、サンルーフ、及びバックミラー内での使用、並びに航空機窓のような他の乗り物の窓に対して可変透過率光フィルタが提案されている。このような装置には、透過率が、サーモクロミック手段、フォトクロミック手段、又は電気光学手段（例えば、液晶、双極性懸濁液、電気泳動、エレクトロクロミックなど）により変更され、かつ可変透過率特性が少なくとも部分的に可視スペクトル（約３８００Åから約７８００Åの波長）である電磁放射線に影響を及ぼす装置がある。電磁放射線に対する可逆可変透過率を有する装置は、可変透過率光フィルタと、可変反射率ミラーと、情報を伝達する際にこのような光フィルタ又はミラーを使用する表示装置とにおける可変透過率要素として提案されている。
【０００４】
透過率がエレクトロクロミック手段により変えられる、電磁放射線に対して可逆的可変透過率の装置は、例えば、Ｃｈａｎｇ著「エレクトロクロミック及びエレクトロケミクロミック材料及び現象」、「非放出電気光学ディスプレイ」、Ａ．Ｋｍｅｔｚ及びＫ．ｖｏｎ  Ｗｉｌｌｉｓｅｎ共編、「Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ」、ニューヨーク、ＮＹ１９７６、１５５ページから１９６ページ（１９７６年）により、及びＰ．Ｍ．Ｓ．Ｍｏｎｋ、Ｒ．Ｊ．Ｍｏｒｔｉｍｅｒ、Ｄ．Ｒ．Ｒｏｓｓｅｉｎｓｋｙ共著「エレクトロクロミズム」、「ＶＣＨ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、Ｉｎｃ．」、ニューヨーク、ニューヨーク洲（１９９５年）の様々な部分において説明されている。多数のエレクトロクロミック装置が当業技術で公知である。例えば、Ｍａｎｏｓに付与された米国特許第３、４５１、７４１号、Ｂｒｅｄｆｅｌｄｔ他に付与された米国特許第４、０９０、３５８号、Ｃｌｅｃａｋ他に付与された米国特許第４、１３９、２７６号、Ｋｉｓｓａ他に付与された米国特許第３、４５３、０３８号、Ｒｏｇｅｒｓに付与された米国特許第３、６５２、１４９号、米国特許第３、７７４、９８８号及び米国特許第３、８７３、１８５号、Ｊｏｎｅｓ他に付与された米国特許第３、２８２、１５７号、米国特許第３、２８２、１５８号、米国特許第３、２８２、１６０号、及び米国特許第３、２８３、６５６号を参照されたい。これらの素子に加えて、１９９０年２月２０日にＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒに付与された「単一コンパートメント自己消去溶液相エレクトロクロミック装置、そこに使用する溶液、及びその用途」という名称の米国特許第４、９０２、１０８号と、１９９２年５月１９日にＪ．Ｈ．Ｂｅｃｈｔｅｌ他に付与された「自走車両のための自動バックミラーシステム」という名称のカナダ特許第１、３００、９４５号と、１９９２年７月７日にＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒに付与された「可変反射率自動車ミラー」という名称の米国特許第５、１２８、７９９号と、１９９３年４月１３日にＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒ他に付与された「電気光学素子」という名称の米国特許第５、２０２、７８７号と、１９９３年４月２０日にＪ．Ｈ．Ｂｅｃｈｔｅｌに付与された「自動バックミラーのための制御システム」という名称の米国特許第５、２０４、７７８号と、１９９４年１月１１日にＤ．Ａ．Ｔｈｅｉｓｔｅ他に付与された「着色溶液相エレクトロクロミックミラー」という名称の米国特許第５、２７８、６９３号と、１９９４年１月１８日にＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒに付与された「ＵＶ安定化組成及び方法」という名称の米国特許第５、２８０、３８０号と、１９９４年１月２５日にＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒに付与された「可変反射率ミラー」という名称の米国特許第５、２８２、０７７号と、１９９４年３月１５日にＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒに付与された「ビピリジニウム塩溶液」という名称の米国特許第５、２９４、３７６号と、１９９４年８月１９日にＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒに付与された「ビピリジニウム塩溶液を備えたエレクトロクロミック装置」という名称の米国特許第５、３３６、４４８号と、１９９５年１月１８日にＦ．Ｔ．Ｂａｕｅｒ他に付与された「ライトパイプを組み込む自動バックミラー」という名称の米国特許第５、４３４、４０７号と、１９９５年９月５日にＷ．Ｌ．Ｔｏｎａｒに付与された「自走車両のための外側自動バックミラー」という名称の米国特許第５、４４８、３９７号と、１９９５年９月１９日にＪ．Ｈ．Ｂｅｃｈｔｅｌ他に付与された「電子制御システム」という名称の米国特許第５、４５１、８２２号とに開示するもののような市販のエレクトロクロミック装置及び関連回路がある。これらの特許の各々は、本発明と共通の出願人に譲渡されており、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている。このようなエレクトロクロミック装置は、完全に一体化された内側／外側バックミラーシステムにおいて、又は別々の内側又は外側バックミラーシステム、及び／又は可変透過率窓として利用することができる。
【０００５】
図１は、前部平面基体１２及び後部平面基体を有し、かつ全体的なレイアウトで公知の一般的なエレクトロクロミックミラー装置１０の断面を示している。透明な導電コーティング１４は、前部要素１２の後面上に設けられており、かつ別の透明な導電塗料１８が、後部要素１６の前面上に設けられている。反射体２０は、一般的に保護銅金属層２０ｂ及び保護塗料２０ｃの１つ又はそれよりも多くの層により覆われた銀金属層２０ａを含み、後部要素１６の後面に配置されている。このような構造の説明の明瞭さを期すために、前部ガラス要素１２の前面１２ａは、時に第１の表面と呼び、前部ガラス要素１２の内面１２ｂは、時に第２の表面と呼び、後部ガラス要素１６の内面１６ａは、時に第３の表面と呼び、後部ガラス要素１６の背面１６ｂは、時に第４の表面と呼ぶ。図示の例においては、前部ガラス要素は、更にエッジ面１２ｃを含み、一方、後部ガラス要素は、エッジ面１１６ｃを含む。前部要素１２及び後部要素１６は、シール２２により平行かつ離間した関係で保持され、従って、チャンバ２６が作り出される。エレクトロクロミック媒体２４は、空間又はチャンバ２６内に含まれている。エレクトロクロミック媒体２４は、クリップ接点及び電子回路（図示せず）を通じて印加される可変電圧又は電位により装置内で強度が可逆的に調整される電磁放射線が通過する透明電極層１４及び１８と直接接触している。
【０００６】
チャンバ２６内に設けられたエレクトロクロミック媒体２４は、表面拘束電極位置型又は溶液相型のエレクトロクロミック材料及びその組合せを含むことができる。全溶液相媒体では、溶解性の任意的な不活性電解液、陽極材料、陰極材料、及び溶液中に存在することがあるあらゆる他の成分の電気化学特性は、実質的な電気化学的変化又は他の変化が、陽極材料の電気化学酸化、陰極材料の電気化学的低減、及び陽極材料の酸化型と陰極材料の還元体の間の自己消去反応以外に、陽極材料を酸化して陰極材料を低減する電位差で発生するようなものであることが好ましい。
【０００７】
殆どの場合、電位差が透明導電体１４及び１８間にない時、チャンバ２６内のエレクトロクロミック媒体２４は、本質的に無色か殆ど無色であり、入射光（ＩO）は、前部要素１２に入って、透明コーティング１４、チャンバ２６内エレクトロクロミック媒体２４、透明コーティング１８、及び後部要素１６を通過すると、層２０ａから反射して、再び装置を通過して前部要素１２を出る。一般的に、電位差のない反射画像（ＩR）のマグニチュードは、入射光強度（ＩO）の約４５パーセントから約８５パーセントである。正確な値は、例えば、前部要素の前面からの残留反射（Ｉ’R）、並びに前部要素１２と前部透明電極１４、前部透明電極１４とエレクトロクロミック媒体２４、エレクトロクロミック媒体２４と第２の透明電極１８、及び第２の透明電極１８と後部要素１６の境界面からの２次反射など以下で概説する多くの変数に依存する。これらの反射は、当業技術で公知であり、光が２つの材料の境界面を横切る時の１つの材料と別の材料の間の屈折率の差によるものである。前部要素及び後部要素が平行でない場合、残留反射（Ｉ’R）又は他の２次反射は、ミラー面２０ａからの反射像（ＩR）と重なり合わないで二重像が現れる（観察者が反射画像内に実際に存在する被写体の数の２倍（又は３倍）に見えるものを見ることになる）。
【０００８】
エレクトロクロミックミラーが設けられるのが車両の内側であるのか、又は外側であるのかによって反射像のマグニチュードに対して最低限の最小要件がある。例えば、大部分の自動車メーカからの現在の要件によれば、内側ミラーは、好ましくは、少なくとも４０パーセントのハイエンド反射率を有し、かつ外側ミラーは、少なくとも３５パーセントのハイエンド反射率を有するべきである。
【０００９】
電極層１４及び１８は、入射光（ＩO）が反射体２０ａの方へ進む時に、かつ反射された後に再び通過する時に減衰されるように、電位が導体１４及び１８間に印加された時にチャンバ２６内のエレクトロクロミック媒体は暗色化するように、エレクトロクロミック媒体に通電するために有効である電子回路に接続されている。透明電極間の電位差を調節することにより、このような装置は、連続可変透過率が広範囲にある状態で「グレースケール」装置として機能することができる。溶液相エレクトロクロミックシステムに対しては、電極間の電位が除去されるか又はゼロに戻った時、装置は、電位が印加される前に装置が有していたのと同じゼロ電位均衡色及び透過率に自発的に戻る。他のエレクトロクロミック材料もエレクトロクロミック装置を製造するのに利用可能である。例えば、エレクトロクロミック媒体は、固体金属酸化物、酸化還元活性ポリマー、及び溶液相酸化物及び固体金属酸化物又は酸化還元活性ポリマーの複合型組合せであるエレクトロクロミック材料を含むことができる。しかし、上述の溶液相設計は、現在使用中である大部分のエレクトロクロミック装置を代表するものである。
【００１０】
図１に示すもののような第４の表面の反射体エレクトロクロミックミラーが市販される前でさえ、エレクトロクロミック装置を研究している様々なグループは、第４の表面から第３の表面に反射体を移動することに対して検討していた。このような設計は、装置内に作り込まれる層の少数化があるために理論的により製造しやすいはずであるという利点を有し、すなわち、第３の表面の透明電極は、第３の表面の反射体／電極がある時には必要でない。この概念は、１９６６年という早い時期に説明されたが、第３の表面の反射体を組み込んだ達成可能な自動減光ミラーに対する厳密な基準のために商業レベルで成功したグループは皆無であった。１９６６年１０月２５日にＪ．Ｆ．Ｄｏｎｎｅｌｌｙ他に付与された「光学的可変マジックミラー」という名称の米国特許第３、２８０、７０１号は、ｐＨ誘発の変色を利用して光を減衰させるシステムのための第３の表面の反射体に対して最も早期に説明したものの１つがある。
【００１１】
１９９１年１１月１９日にＮ．Ｒ．Ｌｙｎａｍ他に付与された「周囲被覆電気光学ミラー」という名称の米国特許第５、０６６、１１２号は、シールを隠すために導電コーティングを前部及び後部のガラス要素周囲に付加した電気光学ミラーを教示している。第３の表面の反射体がそこに説明されているが、第３の表面の反射体として有用であると説明されている材料には、内側ミラーとしての使用に十分な反射率がなく、及び／又は少なくとも１つの溶液相エレクトロクロミック材料を含む溶液相エレクトロクロミック媒体と接触した時に安定していないという欠点がある。
【００１２】
全固体型装置の中央部に配置された反射体／電極を取り扱った特許もある。例えば、Ｂａｕｃｋｅ他に付与された米国特許第４、７６２、４０１号、米国特許第４、９７３、１４１号、及び米国特許第５、０６９、５３５号は、以下の構造体、すなわち、ガラス要素、透明インジウム錫酸化物電極、タングステン酸化物エレクトロクロミック層、固体イオン導電膜、単層水素イオン透過性反射体、固体イオン導電膜、水素イオン貯蔵層、触媒層、後部金属層及び裏面要素（従来の３及び４番目の表面を表す）を有するエレクトロクロミックミラーを教示している。反射体は、第３の表面上に堆積されず、かつエレクトロクロミック材料、特に少なくとも１つの溶液相エレクトロクロミック材料及び関連媒体とは直接に接触していない。その結果、少なくとも１つのエレクトロクロミック材料を含む溶液相エレクトロクロミック媒体と接触している第３の表面の反射体／電極を有する改良型高反射率エレクトロクロミックバックミラーを達成することが望ましい。提案するエレクトロクロミック窓は、一般的に、図１に示すものと類似のものであるが、層２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃがないエレクトロクロミックセルを含む。
【００１３】
反射性の第３表面エレクトロクロミック装置の適応は、多くの問題の解決を助けてきたが、これらの要素にはまだ多数の欠点がある。反射率、色、電気的切り換え安定性、及び環境耐久性のような光学的及び物理的特性を犠牲にすることなく比較的低コストである第２表面透明導電酸化物を有するエレクトロクロミック要素を提供する様々な試みが行われてきた。従来の手法は、インジウム錫酸化物層に着目したものであったが、これらの試みは、上述の無数の問題を実質的に解決していない。特に、いくつかの問題が、インジウム錫酸化物に対する透明導電代替物の開発を支持している。例えば、エレクトロクロミック装置の急激な切り換えには、関連セルの両側に低シート抵抗材料が必要である。大きいエレクトロクロミックセルは、特にシート抵抗の影響を受けるが、一方、高シート抵抗導体は、導体表面にわたって有意な電位降下を引き起こす。これらの空間電位降下により、局所的電流密度が下るので、影響を受けた区域での変色が遅れ、従って、虹彩効果のような効果が発生する。以前のエレクトロクロミックシステムに関連する他の固有の問題及び欠陥を本明細書で説明する。
【００１４】
従って、反射率、色、電気的切り換え安定性、及び環境耐久性などのような光学的及び物理的特性を犠牲にすることなくエレクトロクロミック要素の全体コストを低減する構成要素を有する透明電極を含むエレクトロクロミック要素を提供することが望ましい。
【００１５】
【特許文献１】米国特許仮出願第６０／７７９、３６９号
【特許文献２】米国特許仮出願第６０／８１０、９２１号
【特許文献３】米国特許第３、４５１、７４１号
【特許文献４】米国特許第４、０９０、３５８号
【特許文献５】米国特許第４、１３９、２７６号
【特許文献６】米国特許第３、４５３、０３８号
【特許文献７】米国特許第３、６５２、１４９号
【特許文献８】米国特許第３、７７４、９８８号
【特許文献９】米国特許第３、８７３、１８５号
【特許文献１０】米国特許第３、２８２、１５７号
【特許文献１１】米国特許第３、２８２、１５８号
【特許文献１２】米国特許第３、２８２、１６０号
【特許文献１３】米国特許第３、２８３、６５６号
【特許文献１４】米国特許第４、９０２、１０８号
【特許文献１５】カナダ特許第１、３００、９４５号
【特許文献１６】米国特許第５、１２８、７９９号
【特許文献１７】米国特許第５、２０２、７８７号
【特許文献１８】米国特許第５、２０４、７７８号
【特許文献１９】米国特許第５、２７８、６９３号
【特許文献２０】米国特許第５、２８０、３８０号
【特許文献２１】米国特許第５、２８２、０７７号
【特許文献２２】米国特許第５、２９４、３７６号
【特許文献２３】米国特許第５、３３６、４４８号
【特許文献２４】米国特許第５、４３４、４０７号
【特許文献２５】米国特許第５、４４８、３９７号
【特許文献２６】米国特許第５、４５１、８２２号
【特許文献２７】米国特許第３、２８０、７０１号
【特許文献２８】米国特許第５、０６６、１１２号
【特許文献２９】米国特許第４、７６２、４０１号
【特許文献３０】米国特許第４、９７３、１４１号
【特許文献３１】米国特許第５、０６９、５３５号
【特許文献３２】米国特許第４、２９７、４０１号
【特許文献３３】米国特許第４、４１８、１０２号
【特許文献３４】米国特許第４、６９５、４９０号
【特許文献３５】米国特許第５、５９６、０２３号
【特許文献３６】米国特許第５、５９６、０２４号
【特許文献３７】米国特許第４，９０２，１０８号
【特許文献３８】米国特許第６、０２０、９８７号
【特許文献３９】米国特許出願第６０／８８８、６８６号
【特許文献４０】米国特許第５、２３９、４０６号
【特許文献４１】米国特許第５、５２３、８７７号
【特許文献４２】米国特許第５、７２４、１８７号
【特許文献４３】米国特許第５、８１８、６２５号
【特許文献４４】米国特許第５、８６４、４１９号
【特許文献４５】米国特許第６、８１６、２９７号
【特許文献４６】米国特許出願公開第２００４／００３２６３８号
【特許文献４７】ＵＳ６／９５１９３Ｂ１
【特許文献４８】ＵＳ６９６３４３９Ｂ２
【特許文献４９】米国特許第６、１９５、１９３号
【非特許文献１】Ｃｈａｎｇ著「エレクトロクロミック及びエレクトロケミクロミック材料及び現象」、「非放出電気光学ディスプレイ」、Ａ．Ｋｍｅｔｚ及びＫ．ｖｏｎ  Ｗｉｌｌｉｓｅｎ共編、「Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ」、ニューヨーク、ＮＹ１９７６、１５５ページから１９６ページ（１９７６年）
【非特許文献２】Ｐ．Ｍ．Ｓ．Ｍｏｎｋ、Ｒ．Ｊ．Ｍｏｒｔｉｍｅｒ、Ｄ．Ｒ．Ｒｏｓｓｅｉｎｓｋｙ共著「エレクトロクロミズム」、「ＶＣＨ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、Ｉｎｃ．」、ニューヨーク、ニューヨーク洲（１９９５年）
【非特許文献３】「ＣＩＥ公開１３．３、光源の演色性を測定かつ指定する方法」、ＣＩＥ、１９９５年
【発明の開示】
【００１６】
本発明の一態様は、第１の表面及び第１の表面の反対側にある第２の表面を有する第１の基体と、第１の基体と離間した関係であり、かつ第２の表面に対向する第３の表面及び第３の表面の反対側にある第４の表面を有する第２の基体と、第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体とを含むエレクトロクロミック要素である。エレクトロクロミック要素は、第２の表面及び第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆う透明電極層を更に含み、透明電極層は、第１の絶縁体層と、少なくとも１つの金属層と、第２の絶縁体層とを含み、エレクトロクロミック要素は、８０に等しいか又はそれよりも大きい演色指数を示す。
【００１７】
本発明の別の態様は、第１の表面及び第１の表面の反対側にある第２の表面を有する第１の基体と、第１の基体と離間した関係であり、かつ第２の表面に対向する第３の表面及び第３の表面の反対側にある第４の表面を有する第２の基体と、第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体とを含むエレクトロクロミック要素を含む。エレクトロクロミック要素は、第２の表面及び第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆う透明電極層を更に含み、透明電極層は、第１の絶縁体層と、少なくとも１つの金属層と、第２の絶縁体層とを含み、第１の絶縁体層及び第２の絶縁体層のうちの少なくとも選択された一方は、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、酸化チタン、ＣｅＯｘ、二酸化錫、シリコン窒化物、二酸化シリコン、ＺｎＳ、酸化クロム、酸化ニオブ、ＺｒＯｘ、ＷＯ３、酸化ニッケル、ＩＲＯ２、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む。
【００１８】
本発明の更に別の態様は、第１の表面及び第１の表面の反対側にある第２の表面を有する第１の基体と、第１の基体と離間した関係であり、かつ第２の表面に対向する第３の表面及び第３の表面の反対側にある第４の表面を有する第２の基体と、第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体とを含むエレクトロクロミック要素である。エレクトロクロミック要素は、第２の表面及び第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆う透明電極層を更に含み、透明電極層は、第１の絶縁体層と、金属層と、第２の絶縁体層とを含み、第１の絶縁体層及び第２の絶縁体層のうちの少なくとも一方及び絶縁体層と金属層の間の少なくとも１つの障壁層があり、障壁層は、金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、カドミウム、銅、ニッケル、プラチナ、イリジウム、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む。
【００１９】
本発明の更に別の態様は、第１の表面及び第１の表面の反対側にある第２の表面を有する第１の基体と、第１の基体と離間した関係であり、かつ第２の表面に対向する第３の表面及び第３の表面の反対側にある第４の表面を有する第２の基体と、第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体とを含むエレクトロクロミック要素である。エレクトロクロミック要素は、第２の表面及び第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆う透明電極層を更に含み、透明電極層は、第１の絶縁体層と、金属層と、第２の絶縁体層とを含み、金属層は、銀を含み、第１の絶縁体層及び第２の絶縁体層のうちの少なくとも一方は、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、酸化チタン、ＣｅＯｘ、二酸化錫、シリコン窒化物、二酸化シリコン、ＺｎＳ、酸化クロム、酸化ニオブ、ＺｒＯｘ、ＷＯ３、酸化ニッケル、ＩＲＯ２、及びその組合せを含む。
【００２０】
本発明の更に別の態様は、エレクトロクロミック要素を製造する方法であり、本方法は、第１の表面及び第１の表面の反対側にある第２の表面を有する第１の基体を準備する段階と、第２の表面に対向する第３の表面及び第３の表面の反対側にある第４の表面有する第２の基体を準備する段階と、第１の絶縁体層、金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層を第２の表面及び第３の表面の少なくとも第２のものに付加する段階とを含む。本方法は、エポキシを第２の表面及び第３の表面の少なくとも選択された一方に付加する段階と、赤外線をエポキシに印加することにより第１の基体を第２の基体に密封する段階とを更に含み、赤外線の最小波長は、２．５μｍである。
【００２１】
本発明のエレクトロクロミック要素は、反射率、色、電気的切り換え安定性、及び環境耐久性などのような光学的及び物理的特性を犠牲にすることなくエレクトロクロミック要素の全体コストを低減する構成要素を有する透明電極を含む。更に、本発明のエレクトロクロミック要素は、比較的製造しやすく、強固な製造工程を提供する一助になり、絶縁体／金属／絶縁体スタックを構成する際に利用する構成要素の選択における多用性を提供し、その構成の調整を可能にして特定の光学的及び物理的性質を達成する。
【００２２】
本発明の上記及び他の特徴、利点、及び目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付図面の参照により、当業者により更に理解かつ認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本明細書での説明上、用語「上部」、「下部」、「右」、「左」、「後部」、「前部」、「垂直」、「水平」、及びその派生語は、図１及び３の向きとして本発明に関連するものとする。しかし、明示的に反対に指定されている場合を除き、本発明は、様々な代替方位及び段階シーケンスを取ることができることは理解されるものとする。添付図面で例示し、かつ以下の明細書で説明する特定の装置及び処理は、特許請求の範囲で定める発明の概念の例示的な実施形態であることも理解されるものとする。従って、本明細書で開示する実施形態に関する特定の寸法及び他の物理的特性は、特許請求の範囲により特に断らない限り、制限的であると見なすべきではない。
【００２４】
図２は、内側ミラーアセンブリ１１０、及びそれぞれ運転者側及び乗客側のための２つの外側バックミラーアセンブリ１１１ａ及び１１１ｂを含む車両ミラーシステム１００を概略的に例示する正面立面図であり、アセンブリの全ては、従来の方法で自動車に設けられるようになっており、ミラーは、車両の後部に面し、かつ後方の眺めが得られるように車両の運転者が見ることができる。ミラーアセンブリは、一般的に、本明細書を説明するのに利用するが、注意点として、本発明は、エレクトロクロミック窓の構造に等しく適用可能である。内側ミラーアセンブリ１１０及び外側バックミラーアセンブリ１１１ａ、１１１ｂは、上述のカナダ特許第１、３００、９４５号、米国特許第５、２０４、７７８号、又は米国特許第５、４５１、８２２号で例示されかつ説明されている形式の光感知電子回路、及びグレア及び周囲光を感知して駆動電圧をエレクトロクロミック装置に供給することができる他の回路を組み込むことができる。図示の例においては、電子回路１５０は、反射体／電極１２０及び透明電極１２８に接続されており、かつエレクトロクロミック媒体１２６が暗くなることにより、エレクトロクロミック媒体を通過する様々な量の光パルスビームを減衰させて、次に、エレクトロクロミック媒体１２６を含むミラーの反射率を変えるように、反射体／電極１２０及び透明電極１２８にわたって電位の制御を適用することを可能にするものである。ミラーアセンブリ１１０、１１１ａ、１１１ｂは、同様の番号が内側ミラー及び外側ミラーの構成要素を特定するという点で類似のものである。これらの構成要素は、構成が若干異なる場合があるが、実質的に同様に機能し、同様に付番された構成要素と実質的に同じ結果を取得する。例えば、内側ミラー１１０の前部ガラス要素の形状は、全体的に外側ミラー１１１ａ、１１１ｂより長くて狭い。外側ミラー１１１ａ、１１１ｂと比較して、内側ミラー１１０上には、一部の異なる性能規格も設けられている。例えば、内側ミラー１１０は、一般的に、完全に視界を遮蔽するものがない時には、約５０％から約８５％又はそれよりも多くの反射率を有するはずであり、一方、外側ミラーは、約５０％から約６５％の反射率を有することが多い。また、合衆国では（自動車製造業者により供給された時）、乗客側ミラー１１１ｂは、湾曲又は凸状形状を有し、一方、運転者側ミラー１１１ａ及び内側ミラー１１０は、現在は平坦でなければならない。欧州では、運転者側ミラー１１１ａは、一般的に平坦又は非球面であり、一方、乗客側ミラー１１１ｂは、凸状形状を有する。日本では、外側ミラー１１１ａ、１１１ｂの両方は、凸状形状を有する。以下の説明は、一般的に、本発明の全てのミラーアセンブリに適用可能であり、一方、一般的概念は、エレクトロクロミック窓の構造に等しく適用可能である。
【００２５】
図３は、前面１１２ａと後面１１２ｂとを有する前部透明基体１１２と、前面１１４ａと後面１１４ｂとを有する後部基体１１４とを有するミラーアセンブリ１１１ａの断面図を示している。このような構造の説明の明瞭さを期すために、以下の名称をこれ以降使用する。前部基体の前面１１２ａは、第１の表面１１２ａと呼び、前面の裏面１１２ｂは、第２の表面１１２ｂと呼ぶ。後部基体の前面１１４ａは、第３の表面１１４ａと呼び、後部基体の裏面１１４ｂは、第４の表面１１４ｂと呼ぶ。前部基体１１２は、エッジ面１１２ｃを更に含み、一方、後部基体１１４は、エッジ面１１４ｃを更に含む。チャンバ１２５は、透明導体１２８（第２の表面１１２ｂ上に担持）の層、反射体／電極１２０（第３の表面１１４ａ上に配置）、及びシール部材１１６の内周壁１３２により形成される。エレクトロクロミック媒体１２６は、チャンバ１２５内に収容されている。
【００２６】
本明細書で大まかに使用しかつ説明する時、要素の表面上に担持又は要素の表面に付加される電極又は層というのは、要素の表面上に直接に配置されているか、又は要素の表面上に直接に配置されている別のコーティング又は1つ又は複数の層上に配置されている両方の電極又は層を指す。更に、注意点として、ミラーアセンブリ１１１ａは、説明を目的としてのみ説明するものであり、特定の構成要素及び要素は、図１に例示する構成、及びエレクトロクロミック窓に対して公知である構成などの中に再配置することができる。
【００２７】
前部透明基体１１２は、透明であり、かつ自動車環境内に一般的にある条件、例えば、変動する温度及び圧力において作動することができる十分な強度を有する材料とすることができる。前部基体１１２は、あらゆる形式の硼珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、フロートガラス、又は電磁スペクトルの可視領域内で透明であるあらゆる他の材料、例えば、ポリマー又はプラスチックなどを含むことができる。前部基体１１２は、ガラスシートであることが好ましい。後部基体１１４は、全ての用途において透明である必要はなく、従って、ポリマー、金属、ガラス、セラミックを含むことができ、かつガラスシートであることが好ましいという点を除き、先に概説した作動条件を満たさなければならない。
【００２８】
第３の表面１１４ａのコーティングは、第２の表面１１２及び第３の表面１１４ａの両方の外周近くに配置したシール部材１１６により離間しかつ平行な関係で第２の表面１１２ｂ上のコーティングに密封可能に接合されている。シール部材１１６は、第２の表面１１２ｂ上のコーティングを第３の表面１１４ａ上のコーティングに接着させて、エレクトロクロミック材料１２６がチャンバ１２５内から漏れないように周囲を密封することができるあらゆる材料とすることができる。任意的に、透明導電コーティング１２８の層及び反射体／電極１２０の層は、シール部材１１６を堆積する部分にわたって除去することができる（その部分全体ではない、そうでなければ駆動電位を２つのコーティングに印加することはできない）。このような場合、シール部材１１６は、ガラスと良好に接着すべきである。
【００２９】
エレクトロクロミック装置内で使用する周囲シール部材１１６の性能要件は、当業技術で公知である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で使用する周囲シールのためのものと類似のものである。シール１１６は、ガラス、金属、及び金属酸化物に良好な粘着性を有さなければならず、酸素、湿気、及び他の有害な蒸気、及びインジウムに対して低い浸透性を有さなければならず、かつエレクトロクロミック装置が含んで保護することを意味するエレクトロクロミック材料又は液晶材料と相互作用したり、害したりしてはならない。外周シールは、スクリーン印刷又は分注のようなＬＣＤ工業で一般的に使用される手段によって付加することができる。ガラスフリット又は半田ガラスで作られるもののような完全密封シールを使用することができるが、この種のシールの処理に関わる高温（通常４５０℃近く）は、ガラス基体そり、透明な伝導電極の特性の変化、及び反射体の酸化又は劣化のような多数の問題を引き起こす可能性がある。処理温度の低温化のために、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、又はＵＶ硬化有機密封樹脂が好ましい。ＬＣＤのためのこのような有機樹脂密封システムは、米国特許第４、２９７、４０１号、米国特許第４、４１８、１０２号、米国特許第４、６９５、４９０号、米国特許第５、５９６、０２３号、及び米国特許第５、５９６、０２４号に説明されている。ガラスに対する優れた粘着性、低い酸素透過性、及び良好な溶媒抵抗のためにエポキシベースの有機密封樹脂が好ましい。これらのエポキシシールは、米国特許第４、２９７、４０１号に説明されているもののようなＵＶ硬化、又は液体ポリアミド樹脂又はジシアンジアミドとの液体エポキシ樹脂の混合物のような熱硬化とすることができ、又はホモポリマー化することができる。エポキシ樹脂は、ヒュームドシリカ、シリカ、雲母、粘土、炭酸カルシウム、アルミナのような流量及び縮みを低減するために充填剤又は増粘剤、及び／又は色を増すために顔料を含むことができる。疎水性又はシラン表面処理で前処理した充填剤が好ましい。硬化樹脂架橋結合密度は、単機能性エポキシ樹脂、二機能性エポキシ樹脂、多機能性エポキシ樹脂、及び硬化剤の混合物の使用により制御することができる。シラン又はチタン酸塩のような添加物は、シールの加水分解安定性を改善するのに使用することができ、かつガラスビーズ又はロッドのようなスペーサは、最終的なシール厚み及び基体間隔を制御するのに使用することができる。周辺シール部材１１６に使用する適切なエポキシ樹脂としては、テキサス州ヒューストン所定のシェル・ケミカル・カンパニーから販売されている「ＥＰＯＮ  ＲＥＳＩＮ」の８１３、８２５、８２６、８２８、８３０、８３４、８６２、１００１Ｆ（１００２Ｆ）２０１２、ＤＰ−１５５、１６４、１０３１、１０７４、５８００５、５８００６、５８０３４、５８９０１、８７１、８７２、及びＤＰＬ−８６２、ニューヨーク州ホーソーン所在のチバ・ガイギーから販売されている「ＡＲＡＬＩＴＥ」の「ＧＹ  ６０１０」、「ＧＹ  ６０２０」、「ＣＹ  ９５７９」、「ＧＴ  ７０７１」、「ＸＵ  ２４８」、「ＥＰＮ  １１３９」、「ＥＰＮ  １１３８」、「ＰＹ  ３０７」、「ＥＣＮ  １２３５」、「ＥＣＮ  １２７３」、��ＥＣＮ  １２８０」、「ＭＴ  ０１６３」、「ＭＹ  ７２０」、「ＭＹ  ０５００」、「ＭＹ  ０５１０」、及び「ＰＴ  ８１０」、及びミシガン州ミッドランド所在のダウ・ケミカル・カンパニーから販売されている「Ｄ．Ｅ．Ｒ．」の３３１、３１７、３６１、３８３、６６１、６６２、６６７、７３２、７３６、「Ｄ．Ｅ．Ｎ．」の４３１、４３８、４３９、及び４４４があるがこれらに限定されない。適切なエポキシ硬化剤としては、シェル・ケミカル・カンパニーのＶ−１５、Ｖ−２５、Ｖ−４０ポリアミドがある。適切なエポキシ硬化剤としては、シェル・ケミカル・カンパニーのＶ−１５、Ｖ−２５、及びＶ−４０ポリアミド、日本国東京の味の素株式会社から販売されている「ＡＪＩＣＵＲＥ」ＰＮ−２３、ＰＮ−３４及びＶＤＨ、日本国東京の四国精密化学から販売されている「ＣＵＲＥＺＯＬ」ＡＭＺ、２ＭＺ、２Ｅ４ＭＺ、ＣｌＩＺ、Ｃ１７Ｚ、２ＰＺ、２ＩＺ、及び２Ｐ４ＭＺ、ニュージャージー州メープル・シェード所在の「ＣＶＣ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ」から販売されている「ＥＲＩＳＹＳ」ＤＤＡ、又はＵ−４０５、２４ＥＭＩ、Ｕ−４１０、及びＵ−４１５で促進されたＤＤＡ、ペンシルベニア州アレンタウン所在のエア・プロダクツから販売されている「ＡＭＩＣＵＲＥ」ＰＡＣＭ、３５２、ＣＧ、ＣＧ−３２５、及びＣＧ−１２００がある。適切な充填剤としては、イリノイ州タスコラ所在のカボット・コーポレーションから販売されている「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ」Ｌ−９０、ＬＭ−１３０、ＬＭ−５、ＰＴＧ、Ｍ−５、ＭＳ−７、ＭＳ−５５、ＴＳ−７２０、ＨＳ−５、及びＥＨ−５のようなヒュームドシリカ、オハイオ州アクロン所在のデグッサから販売されている「ＡＥＳＯＳＩＬ」Ｒ９７２、Ｒ９７４、Ｒ８０５、Ｒ８１２、Ｒ８１２Ｓ、Ｒ２０２、ＵＳ２０４、及びＵＳ２０６がある。適切な粘土充填剤としては、ニュージャージー州エジソン所在のエンゲルハード・コーポレーションから販売されているＢＵＣＡ、ＣＡＴＡＬＰＯ、「ＡＳＰ  ＮＣ」、「ＳＡＴＩＮＴＯＮＥ  ５」、「ＳＡＴＩＮＴＯＮＥ  ＳＰ−３３」、「ＴＲＡＮＳＬＩＮＫ  ３７」、「ＴＲＡＮＳＬＩＮＫ  ７７」、「ＴＲＡＮＳＬＩＮＫ  ４４５」、及び「ＴＲＡＮＳＬＩＮＫ  ５５５」がある。適切なシリカ充填剤は、メリーランド州ボルチモア所在のＳＣＭケミカルズから販売されている「ＳＩＬＣＲＯＮ」Ｇ−１３０、Ｇ−３００、Ｇ−１００−Ｔ、及びＧ−１００がある。シールの加水分解安定性を改善する適切なシラン表面処理剤は、ミシガン州ミッドランド所在のダウ・コーニング・コーポレーションから販売されているＺ−６０２０、Ｚ−６０３０、Ｚ−６０３２、Ｚ−６０４０、Ｚ−６０７５、及びＺ−６０７６である。適切な精密ガラスマイクロビーズスペーサは、カリフォルニア州パロアルト所在のヂューク・サイアンティフィックから一式のサイズの取り合わせで販売されている。
【００３０】
エレクトロクロミック媒体１２６は、通過する光を減衰させることができ、少なくとも１つの溶液相エレクトロクロミック材料が、反射体／電極１２０と、溶液相表面拘束型とすることができる少なくとも１つの更に別の電子活性材料と密接しており、一方は、表面上にメッキされている。しかし、本発明で好ましい媒体は、米国特許第４，９０２，１０８号、第５，１２８，７９９号、第５，２７８，６９３号、第５，２８０，３８０号、第５，２８２，０７７号、第５，２９４，３７６号、及び第５，３３６，４４８号に開示された溶液相酸化還元エレクトロクロミック材料である。「予め選択された色を生成することができる改良型エレクトロクロミック媒体」という名称の米国特許第６、０２０、９８７号では、通常の作動範囲を通じて灰色であると認められるエレクトロクロミック媒体が開示されている。この特許の全ての開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。溶液相エレクトロクロミック媒体を利用した場合、公知の技術で密封可能な充填ポート１４２を通してチャンバ１２５に挿入することができる。
【００３１】
電位が要素に印加される時、ミラー又は窓が均一に暗色化されない可能性があることは、エレクトロクロミック技術で公知である。不均一暗色化は、エレクトロクロミック要素の固体状態エレクトロクロミック材料、流体、又はゲルにわたって電位が局所的に異なるためである。要素にわたる電位は、電極のシート抵抗、バスバー構成、エレクトロクロミック媒体の導電性、エレクトロクロミック媒体の濃度、電池間隔又は電極間の距離、及びバスバーからの距離と共に変化する。この問題に対する一般的に提唱される解決法は、電極を構成するコーティング又は層を厚くし、それによってシート抵抗を低減して要素を迅速に暗色化させることを可能にすることである。以下に説明するように、この単純化した方法には、この問題を解決するのに限定されるという実際的に欠点が付与される。多くの場合、この欠点により、エレクトロクロミック要素は所定の用途には不適切になる。本発明の実施形態の少なくとも１つでは、単純に電極層を厚くすることから生じる問題を解決し、エレクトロクロミック要素が更に迅速に均一に暗色化する特性を備えることになる改良電極材料、電極及びバスバー構成を製造する方法を説明する。
【００３２】
典型的な内部ミラーでは、バスバーは、長い方向に平行に延びている。これは、電極間の各部分にわたる電位の低下を最小限にするためである。更に、ミラーは、典型的には、高シート抵抗の透明電極及び低シート抵抗の反射体電極から成る。ミラーは、高シート抵抗電極のバスバー付近で最も迅速に暗色化することになり、２つの電極間のある中間位置で最も遅い。低シート抵抗電極のバスバー付近では、これらの２つの値の間の暗色化速度を有することになる。１つが２つのバスバーの間に移動すると有効電位が変動する。２つの長い平行なバスバーの間の距離が比較的短い場合は（バスバー間の距離がバスバーの長さの半分未満）、ミラーは、「窓日除け」様式で暗色化することになる。これは、ミラーは、１つのバス付近で迅速に暗色化し、この暗色化が、２つのバスバー間で徐々に移動すように見えることを意味する。典型的には、暗色化速度は、この部分の中間で測定され、幅対高さ比が２よりも大きいミラーの場合には、暗色化速度のあらゆる不均一性は比較的小さい。
【００３３】
また、ミラーの大きさ、及びそれに伴ってバスバー間の距離が大きくなると、各部分にわたる暗色化速度の相対差も増大する。これは、ミラーが外部用途に設計される場合に悪化する可能性がある。環境のような厳しさに耐えることができる金属は、典型的には、内部ミラー用途に適していてそれによく用いられる銀又は銀合金のような金属よりも導電性が低い。従って、外部用途の金属電極のシート抵抗は、６オーム／平方までとすることができ、内部ミラーはのシート抵抗は、＜０．５オーム／平方とすることができる。他の外部ミラー用途では、透明電極の厚みは、様々な光学的要求に対して制限される可能性がある。ＩＴＯのような透明電極は、本明細書において引用により組み込まれている「改良型透明導電体を有する電気光学要素」という名称の米国特許出願第６０／８８８、６８６号に説明されているような最も一般的な用法では、１／２波厚みに限定されることが多い。この制限は、本明細書で説明するＩＴＯの特性によるものであるが、ＩＴＯコーティングを厚くするのに伴う費用にもよる。他の用途では、コーティングは、１／２波厚みの８０％に制限される。これらの厚み制約の両方は、透明電極のシート抵抗を１／２波に対して約１２オーム／平方より大きく、１／２波コーティングの８０％であるコーティングに対して１７〜１８オーム／までに限定する。金属及び透明電極が高シート抵抗であれば、暗色化が緩徐で均一性の小さなミラーになる。
【００３４】
暗色化速度は、電気回路に関するエレクトロクロミック要素の分析から推定することができる。以下の考察は、要素にわたって均一なシート抵抗を有するコーティングに関する。並列電極間の何らかの位置の電位は、単純に各電極のシート抵抗及びエレクトロクロミック媒体の抵抗の関数である。以下の表１では、電極間の要素にわたる平均電位が最大及び最小電位間の差と共に示されている。この例は、並列バスバー間が１０ｃｍ間隔、１８０ミクロン電池間隔、１．２ボルト駆動電圧、及び１００、０００オーム*ｃｍ流体抵抗の要素に対するものである。上部及び底部電極シート抵抗の６つの組合せを比較する。
【００３５】
（表１）
2009529153.tif 000003
【００３６】
暗色化の速度は、高シート抵抗電極に電気的に接触する点で速く、この位置での有効電位に関連する。この電気的に接触する点（又は他所）に隣接する有効電位が高くなると、ミラーの平均暗色化が速くなる。最も速い全体暗色化時間は、その部分にわたって電位が可能な限り高くなった時に起こることになる。これは、電気化学を促進して加速した速度で暗色化させることになる。上部及び底部両方の基体のコーティングのシート抵抗は、電極間の有効電位を判断する役割を果たすが、表に見られるように、高シート抵抗電極は、更に重大な役割を果たす。以前のエレクトロクロミック技術では、実質的な利益をもたらして実行することが比較的容易である銀のような材料を用いたために、改良は、殆ど専ら低抵抗電極のシート抵抗を下げることによって行われた。
【００３７】
駆動電位を増大させると全体的な速度を増大させることができるが、駆動電圧とは関係なく傾向は一定であることになる。更に、所定の電圧での電流引き込みは、暗色化の均一性に影響を及ぼす。均一性は、電池間隔、濃度、又はエレクトロクロミック材料の選択を調節することによって改善することができるが、これらの調節を用いて均一性を改善すると、多くの場合、暗色化速度、明色化速度、又は暗色化及び明色化速度の両方に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、電池間隔を増大させ、流体濃度を低減すると、電流引き込みが減少することになり、それによって均一性が改善することになるが、清浄化時間は増大することになる。従って、層のシート抵抗は、暗色化速度及び暗色化均一性の両方が得られるように適切に設定すべきである。好ましくは、透明電極のシート抵抗は、１１．５オーム／平方未満、好ましくは１０．５オーム／平方未満、より好ましくは９．５オーム／平方未満とする必要があり、以下に説明する光学的要件のために、一部の実施形態では、透明電極の厚みは、約１／２波光学厚み未満とすべきである。代替的に、透明電極は、ＩＭＩ形式コーティングを含むことができる。反射体電極は、約３オーム／平方未満、好ましくは約２オーム／平方未満、最も好ましくは１オーム／平方未満とすべきである。更に、このように構成されたミラー又はエレクトロクロミック要素は、比較的均一な暗色化も有することになり、最高及び最低暗色化速度の間の暗色化時間の差が係数３未満、好ましくは係数２未満、最も好ましくは係数１．５未満になる。このような高速で均一な暗色化要素が可能になる新しい高性能低価格材料を以下に説明する。
【００３８】
他の用途では、２つの比較的平行なバスバーを有することは現実的でない場合がある。これは、外部ミラーに共通の平らでない形状のためであると考えられる。他の状況では、低抵抗電極に接触する点を有することが望ましいことがある。点接触により、一部の実施形態で用いられるレーザ削除線を最小限にするか又は削除することができる。点接触を用いると、単純化されるか、又はミラー構築の態様のいくつかではそれが好ましいが、その部分にわたり比較的均一な電位を達成するのは困難である。低抵抗反射体電極に沿う比較的長いバスを排除すると、電極の抵抗が実質的に増大する。従って、迅速に均一に暗色化するためには、バスバー及びコーティングシート抵抗値の新しい組合せが必要である。
【００３９】
上述のように、当業者には、点接触方式を可能にするために、金属反射体電極には極度の低シート抵抗値を必要とすることになると予想される。しかし、透明の電極は、低シート抵抗にして均一性を改善することが必要である。表２は、均一性実験の結果を示している。この試験では、ほぼ８インチ幅×６インチ高さの溶液相エレクトロクロミック要素を作られた。本明細書で説明した要素設計の利点は、主に大きな要素に関する。大きな要素は、可視領域の縁部のあらゆる点の縁部から幾何学的中心までの最小距離が、ほぼ５ｃｍを超えるものであると定められる。均一な暗色化がなければ、距離がほぼ７．５ｃｍを超えると更に問題が大きくなり、距離がほぼ１０ｃｍを超えると更に問題が大きくなる。透明電極（ＩＴＯ）のシート抵抗及び金属反射体は、表２に示すように変化した。金属電極を点接触部と接触させた。いわゆるＪクリップのようなクリップ接触部をほぼ１”長さのＡｇペースト線と共に用い、ミラーの短い長さの側部の１つに沿って金属反射体に電気的に接触させた。透明電極は、Ａｇペーストを介し、点接触部と反対の１側部に沿い、ミラーの両方の長い側部に沿う距離の３分の１にわたって連続的に電気的に接触させた。暗色化時間（Ｔ５５１５）をミラーの３つの位置で測定した。位置１は、点接触部付近であり、位置２は、点接触部と反対側の透明電極バスの縁部であり、位置３は、ミラーの中心である。Ｔ５５１５時間（秒）は、ミラーが５５％反射率から１５％反射率になるのにかかる時間である。最大反射率は、ミラーの最大反射率である。ΔＴ５５１５は、点１と点２との間又は点２と点３の間のいずれかの時間差である。これは、ミラーの最も速い位置と他の２つの位置の間の暗色化速度の差の尺度である。暗色化の均一性が高まれば、これらの数は互いに近づく。タイミング係数は、所定の位置での暗色化時間を最も速い位置での時間で割ったものである。それによってあらゆる所定の位置での絶対速度に関係なく、異なる位置間の時間の相対的スケーリングが示されている。上述のように、好ましくは、タイミング係数は３未満、好ましくは２未満、最も好ましくは１．５未満である。この特定のミラー構成に対してＩＴＯシート抵抗が１４オーム／平方である場合には、タイミング係数の３が得られないことは表２に見ることができる。ＩＴＯが９オーム／平方である３つの例全てのタイミング係数は、３未満である。ミラー読取りの中心は、最も速い位置から最も外れた位置である。このデータに統計的分析を行うと、予想外に、ＩＴＯシート抵抗は、タイミング係数に寄与する唯一の因子であることが分った。統計的モデルを用いると、ＩＴＯシート抵抗は、この実施形態では、タイミング係数３．０以下にするためには、約１１．５オーム／平方未満であることが必要である。同じ統計モデルを用いると、ＩＴＯのシート抵抗は、このミラー構成では、２．０未満のタイミング係数に対して７オーム／平方未満とすべきである。第３の表面反射体のシート抵抗により、タイミング係数は影響を受けないが、全体的な暗色化速度は影響される。前記反射体のシート抵抗が２オーム／平方以下であり、ＩＴＯがほぼ９オーム／平方である場合には、このミラーに対する暗色化速度は��中心では８秒未満である。この値は、ほぼ従来のバス配列で同様の大きさのミラーに対応する。従って、ＩＴＯのシート抵抗を低下させることにより、比較的高シート抵抗反射体に点接触が可能になる。
【００４０】
（表２）
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【００４１】
均一性及び暗色化の速度でのＩＴＯのシート抵抗の予想外の役割は、別の組の実験に拡張された。これらの実験では、高シート抵抗電極、この例ではＩＴＯに対するバスバー接触の長さは、ミラーの側部まで、場合によっては、更にミラーの底部縁部まで拡大された。表３は、バス長さが変化すると均一性に及ぼされる影響を明らかにしている。これらの試験では、要素の形状及び構成は、説明するところ以外は上述の表Ｂと同じである。接触パーセントは、周縁部の全長に比較したＩＴＯ接触のバスバー長さのパーセント比較である。バスバー比は、ほぼ２ｃｍ又はそれ未満の小さな反射体接触部に対するＩＴＯ接触の長さである。
【００４２】
表３からのデータは、高シート抵抗電極のバス長さが増大すると、均一性が有意に改善することを示している。２オーム／平方の反射体では、４０％から８５％までバスの長さが増大すると、タイミング係数が２．４から１．７に改善する。０．５オーム／平方反射体では、ＩＴＯバス長さが同じく４０から８５％まで変化すると、タイミング係数が３．２から１．２まで改善し、暗色化速度が有意に改善する。低シート抵抗反射体の要素は、比較可能な２オーム／平方の場合より暗色化が一般的に速いが、ＩＴＯ接触部短く均一性が０．５オームの場合には、タイミング係数で明らかにするように不良になることに注意されたい。ＩＴＯに対するバス長さを増大させると、０．５オーム／平方の反射体の要素で特に役立つ。
【００４３】
接触パーセントが増大すると、暗色化の最も速い位置及び最も遅い位置も変化する可能性がある。この例では、高接触パーセントでは、位置１及び３の両方の暗色化時間及び対応するタイミング係数が有意に改善する。
【００４４】
（表３）
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【００４５】
これらの実験は、低シート抵抗電極で短いバスを用いる場合には、反対側の電極に対するバス長さを増大させて均一性を改善することが有利であることを示している。従って、理想的には、大きなミラーには、バスバーの長さの比は５：１より大きく、好ましくは９：１より大きく、より好ましくは１３：１より大きく、最も好ましくは２０：１より大きくし、タイミング係数を３より小さくすることが好ましい。更に、小さなバスの長さと関係なく、高シート抵抗電極に対するバス長さを増大することによって均一性を改善し、接触パーセントを好ましくはほぼ５８％より大きく、より好ましくはほぼ８５％より大きくすることも見出した。典型的には大きなＥＣミラーの接触パーセントは、５０％未満である。上述の例では、ＩＴＯを透明電極として使用している。代替的に、本明細書で説明するようなＩＭＩコーティングを使用して、速度及び均一性に関して類似の結果を得ることができる。
【００４６】
組合せ反射体／電極１２０は、第３の表面１１４ａ上に配置されており、かつミラー反射率層として機能する反射材料１２１の少なくとも１つの層を含み、また、エレクトロクロミック媒体と接触して、かつエレクトロクロミック媒体中のあらゆる成分と化学的及び電気化学的に安定した関係で不可欠な電極を形成する。上述のように、エレクトロクロミック要素を製造する従来の方法は、電極として第３の表面上に透明導電材料を組み込んで第４の表面上で反射体を設置することであった。「反射体」及び「電極」を組み合わせて第３の表面上に両方を設置することにより、要素製造をより複雑でないものにするだけでなく、要素がより高い性能で作動することも可能にするいくつかの利点が生まれる。例えば、第３の表面１１４ａ上の組合せ反射体／電極１２０は、一般的に、従来の透明電極及び先に使用した反射体／電極より高い導電率を有し、それによって設計上の柔軟性の改善が可能になる。第４の表面の反射体要素で取得可能な着色速度と類似の着色速度を維持しながら、同時に、エレクトロクロミック要素を生成する全体コスト及び時間を実質的に低減しながら、第２の表面１１２ｂ上の透明導電電極１２８の組成をより低い導電率を有する（より安くかつより生産及び製造しやすい）組成に変えることができる。しかし、特定の設計の実行性が最も重要である場合、例えば、ＩＴＯ、ＩＭＩのような第２の表面上に導電率が中から高の透明電極を使用することができる。第３の表面１１４ａ上の高導電率（すなわち、２５０オーム／平方未満、好ましく１５オーム／平方未満）反射体／電極１２０、及び第２の表面１１２ｂ上の高導電率透明電極１２８の組合せにより、全体的な着色がより均一であるエレクトロクロミック要素が生成されるばかりでなく、着色速度及び明色化速度の増大も可能にすることになる。更に、第４の表面の反射体ミラーアセンブリは、導電率が比較的低い２つの透明電極を含み、先に使用した第３の表面の反射体ミラーにおいては、導電率が比較的低い透明電極及び反射体／電極があり、従って、電流を出し入れする前部及び後部要素上の長いバスバーが、適切な着色速度を保証するために必要である。
【００４７】
電極としての役割を果たすように透明導電材料１２８の層を第２の表面１１２ｂ上に堆積させる。透明導電材料１２８は、前部要素１１２に良好に接着し、エレクトロクロミック要素内のいずれの材料にも耐食性であり、大気による腐食に抗し、最小拡散又は鏡面反射率、高い光透過率、中間色に近い配色、及び良好な電導度を有するあらゆる材料とすることができる。
【００４８】
この例においては、透明導電材料１２８は、協働して絶縁体／金属／絶縁体（ＩＭＩ）スタック１３９を形成する、エレクトロクロミック媒体１２６の近くの第２の表面１１２ｂ、金属層１３３、及び絶縁体層１３５の近くの絶縁体１３１を含む。必要に応じて、色抑制材料１３０の任意的な層を透明導電材料１２８と第２の表面１１２ｂの間で堆積させて電磁スペクトルのあらゆる不要な部分の反射を抑制することができる。更に、以下で説明するように、障壁層１３７を組み込むことができる。絶縁体／金属／絶縁体スタックを形成するのに利用する材料は、反射率、色、電気的切り換え安定性、及び環境耐久性のようなエレクトロクロミック要素の光学的及び物理的特性を最適化するように選択する。
【００４９】
エレクトロクロミックミラー用途内で絶縁体／金属／絶縁体スタックを利用する一般的な概念は、米国特許第５、２３９、４０６号、米国特許第５、５２３、８７７号、米国特許第５、７２４、１８７号、米国特許第５、８１８、６２５号、及び米国特許第５、８６４、４１９号に開示されているが、これらでは、絶縁体／金属／絶縁体透明電極を利用する機能的かつ耐久性があるエレクトロクロミック要素を作り出すために様々な所要の特性を達成する特定のスタック要領が教示されていない。
【００５０】
本明細書の説明では、本発明の有用なＩＭＩスタック１３９を作り出すために必要な諸要件及び特性を詳述している。本発明のＩＭＩスタック１３９の特定の構造は、エレクトロクロミック要素内でのＩＭＩスタックの利用に関連した多くの従来の欠点及び問題を克服するものである。具体的には、可視光線の透過率と考える時、ＩＭＩコーティングは、単一の層の透明導電酸化物（ＴＣＯ）と比較してエレクトロクロミック要素内では違った挙動をすると判断した。ミラーの反射率又は窓の透過率は、透明電極が被覆されたガラスの吸収に直接依存し、ミラー又は窓の反射率は、透明電極が相当な吸収を示す時には低減される。透明電極の透過率が反射損失のために低い場合、このような透明電極で製造される窓は、透過率が低く、かつ反射率は、潜在的に問題がある。ＴＣＯの透過率は、空気より高い屈折率を有するエレクトロクロミック媒体と接触して設けられた時、増加し、従って、反射率の低下になり、被覆ガラスは、ほぼ同じ吸収を有する。その結果として、ＴＣＯを窓内で使用した場合、結果として生じる反射率は落ち、透過率は、空気中の各部に対して増加することになる。しかし、ＩＭＩコーティングは、一般的にこのような挙動ではない。ＩＭＩコーティングは、空気と接触している時と比較すると、エレクトロクロミック媒体と接触して設置した時は、ＩＭＩコーティングの透過率は、増加したり、減少したり、又は同じままである場合がある。従って、適切なＩＭＩコーティング構造は一般化することができず、また、エレクトロクロミック用途での関連した挙動は、ＴＣＯコーティングに対して行うことができるようには計算することができない。本発明のエレクトロクロミック要素は、エレクトロクロミック用途に適切な相対的な高い透過率及び低いシート抵抗を示すＩＭＩコーティングを組み込んでいる。特に、説明するようなコーティングの挙動は、実質的に全ての従来技術のＩＭＩ形式のコーティングに対して上述したように、空気と比較して、エレクトロクロミックセル内では例外的に良好に働く。
【００５１】
一例として、図５は、入射媒体が空気又はエレクトロクロミック流体である時、ガラス上でのＩＴＯの異なる透過率を例示している。この場合、エレクトロクロミック流体は、主として、５５０ｎｍで１．４４の屈折率を有する炭酸プロピレンから成る。透過率の変化の有力な原因は、反射率で低減による。エレクトロクロミック流体の事例は、実際には、空気の事例と比較して若干高めの吸収（０．２％）を有する。しかし、エレクトロクロミック流体と比較した空気の間の透過率の変化は、直接的なものではない。ガラス、２．０の屈折率を有する誘電体、銀層、また、２．０の屈折率を有する上部層から成るＩＭＩスタックの分析を行い、各誘電体及び銀層の厚みを変えた。空気とエレクトロクロミック流体の間の透過率の変化（エレクトロクロミック流体−空気）を計算して、結果を統計学的に分析して傾向を判断した。図６は、比較的単純な３層ＩＭＩスタックとして存在する複雑な関係を例示している。図６に示す等高線プロットの各々においては、層のうちの２層を変更し、一方、他方の層を一定に保持した。
【００５２】
本発明のＩＭＩスタック１３９を製造するのに利用した特定の構成要素は、スタックの透過率を増大させる一助になるものであり、誘電体層の屈折率は、一般的にできるだけ高く保持される。比較的高い屈折率は、かなりの厚みの銀又は銀の合金層を有するスタック１３９の透過率を増大させる一助になる。誘電体に関する高屈折率化の必要性は、ＩＭＩコーティングを空気の近くに配置するような時と比較して、屈折率が比較的高いエレクトロクロミック流体の近くにこの同じコーティングを位置決めした時の方が極めて重要である。この高屈折率化は、比較的高い透過率レベルで色の範囲に到達する一助になる。誘電体層の屈折率は、１．７をよりも大きく、より好ましくは２．０をよりも大きく、最も好ましくは２．５を超えることが好ましい。
【００５３】
表４は、異なる誘電性屈折率及び銀の厚みを有するＩＭＩスタックの透過率を明らかにするいくつかのスタックの透過率を示している。オレゴン州ポートランド所在の「Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、Ｉｎｃ．」から販売されているような薄膜コンピュータプログラム（ＴＦＣａＩｃ）で値を計算した。表４に示すように、銀の厚みを固定し、かつ透過率を最大にするように誘電体を最適化した。表２の層の厚みは、オングストローム単位である。具体的には、酸化チタン、（２つの異なる屈折率で）インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、及び混合チタンシリコン二酸化物層を含むモデル内で４つの異なる屈折率を示す誘電体を使用した。二酸化チタンは、ドープすると、電気バルク抵抗を増大させることができる。透過率は、ＩＭＩスタックに近接で位置する空気及びエレクトロクロミック流体に対して示している。注意点として、屈折率が高いほど、透過率値は高くなり、かつこれらの高い透過率は、銀層が厚くなると維持され、従って、シート抵抗値が小さくなると、窓において比較的高い透明度、又はミラーにおいて高い反射率が可能になる。その結果として、関連エレクトロクロミック要素に対して切り換え時間の高速化が得られる。広範囲の銀の厚みにわたって高い透過率を維持するために誘電体の高反射率化を得ることができることは、色の反射又は透過のような他の属性が得られるように層を調整する余地を示している。誘電体の厚みは、高屈折率化時に肉厚化することができ、従って、より経済的な製品、並びにより用途の広いスタックが得られる。透過率は、好ましくは約５０％をよりも大きく、より好ましくは約６０％をよりも大きく、更に一層好ましくは７０％さえよりも大きく、更に一層好ましくは８０％をよりも大きく、最も好ましくは９０％を超えるものとする。高い透過率が主要な設計基準である場合、銀層は、厚みが好ましくは３００オングストローム未満、より好ましくは２００オングストローム未満、更に一層好ましくは１５０オングストローム未満、最も好ましくは１００オングストローム未満である。
【００５４】
表４：異なるＩＭＩスタックの透過率値
2009529153.tif 000006
【００５５】
誘電体の屈折率の実数部に加えて、誘電体の屈折率の虚数成分に対して説明する。屈折率の虚数部は、誘電体層における光吸収に影響を及ぼす。ＩＭＩスタックの誘電体層は、金属層における光の永続的な電界を最小にする役目をし、従って、誘電体層の電界が強化される。従って、屈折率の虚数部による吸収のマグニチュードは、基体中の誘電体層だけに見られる部分に対して増加する。その結果として、誘電体層における吸収量を最小にして透明電極の透過率を最大にすることが重要である。逆に、誘電体層における吸収を用いると、ＩＭＩスタックの透過率を調整することができ、他の光学的又は電気的要件に向けて固定することができる金属層を調整しなくて済む。
【００５６】
表５は、誘電体の固定屈折率のための達成可能な透過率に及ぼすＩＭＩ誘電体で吸収効果を示している。薄膜モデル化を再度用いて、ほぼ同じ実数屈折率ｎを有する異なる誘電体層を有するＩＭＩスタックに対して透過率及び反射率を計算した。銀厚みを１００オングストロームに固定し、かつ透過率最適化中に誘電体層を移動させた。最大透過率は、誘電体のｋ値と非常に相関するものである。このデータは、透過率を絶縁体のｋ値を結び付ける方程式を生成するように線形曲線に当て嵌めた。この方程式に基づく透過率対ｋ値を表６に示している。５０％を超える透過率を取得するために、ｋ値は、好ましくは約０．２未満、より好ましくは０．１未満、更に一層好ましくは０．０４未満、更に一層好ましくは０．０１未満、最も好ましくは０．００５未満である。最も好ましいレベル及びそれ未満では、ｋ値の変化に伴う透過率の変化は殆どない。これらの好ましい範囲は、２．０での層に対して一定の実数屈折率を利用して判断した。ｋの好ましい値は、他の実数屈折率を使用時には若干ずれる場合がある。
【００５７】
表５：最大達成可能透過率に及ぼす吸収（ｋ）の影響及び固定ｎ値に関する最低吸収
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【００５８】
表６：表４からの値に基づいて方程式を使用した透過率対ｋ値
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【００５９】
注意点として、一部の用途においては、高屈折率を示し、従って、誘電体層における屈折率の組合せ又は屈折率勾配から恩典を受けると思われる色の反射及び透過の調整のような光学的利点を得ることは、誘電体層の一部だけに有利であると考えられる。
【００６０】
ＩＭＩスタック１３９内の銀層の透過率を最大にする別の手法は、できるだけ低い屈折率（実数部）を有する銀層を作り出すことである。この比較的低い屈折率は、いくつかの手段によって取得することができる。酸化亜鉛に銀の層を堆積させることは、酸化亜鉛と銀間の結晶適合にために比較的低い屈折率を有する銀を生成する一助になる。具体的には、銀は擬似エピタキシャル成長させると細かい構造を有し、一方、酸化亜鉛層は、スパッタリングを通して堆積させると一般的に結晶構造を有する。従って、酸化亜鉛層は、結晶性のために粗面になる傾向がある。従って、スタック内の酸化亜鉛層の厚みは、厚みでスケーリングすることが多い粗度が過度に増大しないように制御すべきである。更に、酸化亜鉛の堆積パラメータを用いて層形態を制御して様々な全厚レベルで厚みを最小にすることができる。
【００６１】
銀の屈折率は、電気的性質にも関連する。所定の銀コーティングに対しては、この好ましい層は、低いバルク抵抗を有することになり、従って、より高い透過率値が得られる。２つの方法を使用して、電子担体濃度の増大及び電子移動度の増大を含むコーティングのバルク抵抗を低減する。結果として生じるＩＭスタックは、電子移動度の増大増加のためにより高い透過率を有する。
【００６２】
銀層の電気的性質に加えて、ｄバンドの電気的転移も、銀層の特性に影響を及ぼす。銀においては、大部分の遷移金属の場合と同様に、電子は、より高いエネルギレベルに励起することができ、遷移は、金属内のｄバンド又はｄ軌道で発生する。これらの遷移は、金属の屈折率にかなり影響を及ぼす。金属内の電子濃度を変えることにより、吸収の始まりが発生すると考えられる周波数を変えた。これは、ｄ−バンド遷移をより高い周波数に移動させ、従って、可視域で関連銀層の屈折率を下げ、従って、透過率を増大させることにより達成された。３８０ｎｍと７８０ｎｍ間の可視スペクトルの少なくとも１つの部分におけるＡｇ屈折率の実数部は、約０．１２未満、より好ましくは約０．１０未満、更に一層好ましくは約０．０８未満、最も好ましくは約０．０６未満であるべきであることが好ましい。
【００６３】
銀と隣接材料の間の境界面は、ＩＭＩスタックの最終的な透過率（及びシート抵抗）に劇的に影響を及ぼす。ＩＭＩスタック中の低い吸収は、境界面の粗度が減少するか、又は銀と誘電体の間の混合が増大する時に発生し、吸収は、層が原子的に滑らかである時に最大である。ＩＭＩスタック及び堆積用材料は、滑らかな層及び境界面が得られるように選択した。更に、境界面の粗度が増大する時に銀の光定数、特に、電子移動度が減少し、従って、透過率に悪影響を与える。Ａｇ又は金属層より下方の層の表面のピーク−谷間粗度は、約５０オングストローム未満、より好ましくは約３０オングストローム未満、更に一層好ましくは約１５オングストローム未満、最も好ましくは約１０オングストローム未満であることが好ましい。Ａｇ又は金属層より下の様々な層の処理設定値は、堆積処理設定値又は方法を変えることにより調整することができることが理想的である。これが一実施形態において実施可能でない場合には、層をイオンビーム技術により平滑化して必要とされる表面粗度を達成することができる。
【００６４】
銀層の隣に設置する材料の選択に関して更に別の考慮が為された。光学的に滑らかな境界面でさえも表面プラズモンとして公知である境界面状態が存在する。表面プラズモンは、通常の層としての役割を果たし、スタックの反射特性に実質的には影響を及ぼさないが、透過性強度に劇的に影響を及ぼす。プラズモンの周波数又はピーク吸収は、隣接材料の誘電体機能の関数であり、銀層のプラズマ周波数の関数である。従って、薄膜モデルで見られる見掛けの特性に関わらず、適切な材料の選択により利益が得られた。銀層のプラズマ周波数は、表面プラズモンの周波数がコーティング内でかなり吸収が発生しないように選択した誘電率を有する銀層に隣接して位置する層と共にできるだけ高いものであることが理想的である。
【００６５】
一部の用途においては、問題のない色、反射率、及び低いシート抵抗を維持しながら、エレクトロクロミックミラー又は窓内での低透過率化が望まれている。一例として、反射体に銀のような金属を利用すると、ミラーの反射率を下げて市場要件を満たすようにＩＭＩコーティングの透過率を修正することができる。上述の場合では、材料をＩＭＩスタックに導入して表面プラズモン層を作成すれば、結果として、可視域内での吸収が制御される。このようにして、他の区域で好ましい特性を維持しながら、ＩＭＩコーティングの透過率を調整する。銀層に隣接して障壁又はシード層を設置するなどの他の手段を利用することができる。従って、銀に隣接した薄肉金属層で低透過率値化になり、この金属層を用いて透過色を調整する助けにすることができる。
【００６６】
ＩＭＩ形式コーティングの透過率を増大させるために他の手段も利用可能である。上述のように、銀又は金属層の屈折率は、高い透過率価値を達成するのに極めて重要である。コーティングの堆積後の焼鈍しは、透過率を増大させる別の手段である。所定の期間にわたって高温でサンプルを加熱することにより、同時にコーティングのシート抵抗を低減しながらコーティングの透過率を増大させることができる。時間と温度の考察を５層ＩＭＩスタックに行った。スタックは、ガラス／ＩＺＯ／ＡＺＯ／Ａｇ／ＡＺＯ／ＩＺＯから成るものであったが、ＩＺＯは、約１パーセントと９９パーセントの間の百分率の亜鉛を有するインジウム亜鉛酸化物であり、かつＡＺＯは、アルミニウムドープ酸化亜鉛であり、アルミニウムのドープレベルは、約０．２５％と１０％の間にある。ＡＺＯ層は、厚みがほぼ５０オングストロームであり、一方、銀の厚みは、厚み約８０オングストロームであり、ＩＺＯ層は、ほぼ４４０オングストロームであった。３つの異なる温度で、かつ様々な時間にわたってスタックを加熱した。図７は、加熱条件による透過率の変化の結果を例示し、一方、図８は、同じ加熱条件に関するシート抵抗の変化を例示している。例示するように、堆積後の熱処理法で改良型ＩＭＩスタックを作り出す。言うまでもなく、他の金属を銀の変りに使用することができ、好ましい金属は、適切な入射適合が発生することを可能にするために低い屈折率を有するべきである。好ましい金属としては、銀、金、銅、アルミニウム亜鉛、マグネシウム、ベリリウム、カドミウム、ジルコニウム、及びバナジウムがある。コーティングは、約１５０℃及び４５０℃の間で、より好ましくは２００℃と４００℃の間で、最も好ましくは２５０℃と３５０℃の間で加熱することが好ましい。加熱時間は、５分と４０分の間、より好ましくは５分と２０分の間、最も好ましくは１０分と２０分の間であることが好ましい。
【００６７】
エレクトロクロミック窓又はミラーの色は、重要な美観上の特性であり、色の中性が多くの用途で好まれている。例えば、現代建築の窓は、高い「演色指数」（ＣＲＩ）を有するように設計されており、事物の色は、透過物体を通して見ても変らず、１００の演色指数が、完全な状況であり、８０を超える値は、合格値であり、９０を超える値が好ましく、９５を超える値が更に好ましい。演色指数は、以下の参考文献、すなわち、「ＣＩＥ公開１３．３、光源の演色性を測定かつ指定する方法」、ＣＩＥ、１９９５年で定められている。ミラーの色は、ミラーが暗色化状態に遷移した時に変る。ミラーが完全に暗色化状態である時、観察される色及び反射率は、本質的にガラスの上面の第１及び第２の表面によるものである。各々、本発明と共に本出願人に譲渡され、かつ本明細書において引用により組み込まれている、２００４年１１月９日に付与された「自己洗浄型親水性コーティングを有するエレクトロクロミックミラー」という名称の米国特許第６、８１６、２９７号、及び２０００年２月１日に付与された「予め選択した色を生成することができるエレクトロクロミック媒体」という名称の米国特許第６、０２０、９８７号では、ガラス及び流体色の第１の表面上のコーティングが明るい状態（非暗色化状態）から完全に暗い状態までの色の出現にどのように影響を及ぼすかが詳述されている。
【００６８】
ミラーが、観察者に到達する第３の表面又は第４の表面上の反射体からの光なしで完全に暗色化された状態にある時、ミラーの外観は、第１の基体の第１及び第２の表面からの光の組合せによるものである。第１の表面上のコーティングなしで、あらゆる色が第２の表面上の透明電極による薄膜干渉効果によるものである非被覆ガラスの境界面からの約４％の反射率が得られる。透明導電酸化物の色は、主として層の厚みによるものである。ＴＣＯの厚みが増大する時に、色は、予測可能に変る。色は、ＴＣＯより上方又は下方に付加的な層を加えることにより、更に変えることができる。先に参照した特許では、ＴＣＯ及び他のコーティングの色を最小にする方法を教示されている。暗い状態のミラーの反射率は、ＴＣＯの厚み、及び他の層がコーティングスタック内に存在するか否かによっても影響を受ける。ＩＴＯ又は他のＴＣＯの吸収がかなり低いことの結果として、ミラーの明るい状態では、層内の厚み変化による色に変化は殆どない。同様に、窓においては、ＩＴＯは、実質的に透過色の一因ではないし、ＩＴＯを調整することによる色調整もオプションにはならない。
【００６９】
エレクトロクロミックミラーの反射性金属層の固有の色に影響を及ぼさないためには、ＩＭＩ透明電極は、８０をよりも大きく、好ましくは９０をよりも大きく、最も好ましくは９５を超える透過演色指数を有するべきである。窓とは異なり、ミラーに衝突する光は、２回、すなわち、１回目は光が反射体に接近する時、２回目は光が反射体から反射した後にコーティングを通過すべきである。ＩＭＩ被覆されたガラスの演色指数が低すぎる場合、反射体の色が変る。多くのエレクトロクロミックミラー用途においては、ミラーは、かなり中立でなければならない。低い色純度レベルが好ましく、それによって画像の色は、実質的にミラーにより変ったりしない。注意点として、全てのＩＭＩスタックが固有に十分に高い演色指数を有するというわけではない。誘電体層の屈折率及び全ての層の厚みが協働して最終的な透過色が得られ、色は、層を変えると変わる。多くの場合、問題のない透過色に対する必要性が、最大透過率に対する必要性と対立しており、高い透過率のための最適化により、透過スペクトルが着色透過率に至る中立からずれてしまう。具体的には、ａ*及びｂ*に関して説明しているように、負のａ*は、緑色光に対する人間の目の偏った反応のために比較的高い透過率コーティングで得られる。正のａ*を得るためには、大部分の用途において好ましくない同じ平均反射率レベルの低い方のキャップＹを維持すべきである。高透過率の用途に対して負のａ*を有することの結果として、色の大きな違いは、ｂ*のシフトで予想されるシフトである。従って、色は、黄色の偏りと青の偏りの間でずれる。その結果として、ＩＭＩスタックは、色がｂ*の特定の範囲外にずれないように適切に設計する。好ましくは、反射体の色ずれは、約１０Ｃ*単位未満であり、ここで、Ｃ*＝ｓｑｒｔ［ｓｑｒ（ａ*）＋ｓｑｒ（ｂ*）］であり、より好ましくは約５未満、最も好ましくは約２．５未満である。代替的に、好ましくは、反射体の色ずれは、約１０ｂ*単位未満、より好ましくは約５ｂ*単位未満であり、最も好ましくは約２．５ｂ*単位未満である。多くの用途において、反射体は、好ましくない色の偏りを示し、従って、設計者は、目標とする用途に向けて特定の反射体を廃棄せざるを得ない。ＩＭＩコーティングの透過色を調整する新しい機能を用いて、ミラーの最終的な色は、反射体で不適切さを補償するためにＩＭＩコーティングの色を調整することにより問題のないものにすることができる。このようにして、反射体の問題のない材料の範囲を広げており、これは、最終的なミラーアセンブリに他の利益をもたらすことができる。例えば、様々な反射体に関する共通の問題は、黄色の偏りであり、従って、最終的なミラーアセンブリでは、結果として画像が黄色の外観になる。しかし、最終的なミラーの色は、ＩＭＩコーティングを変えることにより青くすることができ、ＩＭＩコーティングは、優先的な青い透過色が得られるように設計されており、従って、それによって比較的より黄色が少ない色が透過されるであろう。青のずれ量は、ＩＭＩを通る青色光及び黄色光の相対透過率に基づいてものであり、ｂ*明度により近似させることができる。好ましくは、ＩＭＩコーティングにより反射体の色補正は、約２．５Ｃ*単位よりも大きく、より好ましくは約５よりも大きく、最も好ましくは約１０を超える。代替的に、好ましくは、反射体の色ずれは、約２．５ｂ*単位を上回り、より好ましくは約５ｂ*単位を上回り、最も好ましくは約１０ｂ*単位を超える。
【００７０】
反射する色は、上述のように、エレクトロクロミックミラー用途にも極めて重要である。暗色化された状態では、観察者が見る色は、第２の表面上の透明電極の色により支配され、層の厚み及び屈折率は、製品の最終的な色に影響を及ぼす。層の厚みに加えて、色は、異なる波長帯域で吸収を有する誘電体を選択することにより調整することができる。一般的に、共通の誘電体は、スペクトルの青い部分に吸収を有し、一方、可視スペクトルの他の帯域に吸収を有することができる誘電体もある。吸収特性に基づいて誘電材料を選択してＩＭＩスタック及び最終的なミラーの望ましい最終的な色特性が得られるようにすることができる。色は、スタック内に異なる屈折率を有する誘電材料があれば調整することができる。誘電体層の屈折率の変化を用いて誘電体層に対して固定屈折率だけから成るＩＭＩコーティングでは達成不可能な反射率、透過率、及び色の異なる組合せを達成しやすくすることができる。
【００７１】
中間の暗色化された状態の色も、エレクトロクロミックミラーにおいては重要であることが多い。ミラーが暗色化する時の色の変化を色偏位と呼ぶ。ミラーを暗色化の中間状態に設定することが多く、反射色は、流体の色、反射体の色、及び透明電極の色の組合せである。ＩＭＩコーティングにより、中間の暗色化状態問題のない色が得られるべきである。暗い状態での反射色は、約３５未満、好ましくは約２０未満、より好ましくは約１０未満、最も好ましくは約５未満のＣ*値を有することが好ましい。
【００７２】
多くの用途において、斜めの視角での色は、極めて重要である。特に、窓用途に対しては、全て又は大部分の視角で気持ちの良好な色を有することが必要であることが多い。この目標を達成するために特定の層、厚み、及び屈折率が必要である。一部のＩＭＩスタックには、他のＩＭＩスタックよりも角度による色の変化が発生しやすい。銀層の厚み及び誘電体層の厚みは、エレクトロクロミック要素で問題のない性能に重要であることを示している。銀層の厚みは、好ましくは、約５０オングストロームから５００オングストロームの範囲、より好ましくは、約７５オングストロームから約２５０オングストロームの範囲、最も好ましくは約１００オングストロームから１５０オングストロームの範囲であるべきである。上下の誘電体層の全厚は、約１００オングストロームと７００オングストロームの間で変わる。特定の色目的が必要である場合には、これよりも厚い層を時には用いることができる。金属層上下の誘電体層の厚みは、以下で説明するような特定の化学的要件、物理的要件や環境耐久性要件を達成するようにスタックに追加することができる多くの異なる誘電材料間で分割することができる。好ましくは、反射する色は、垂直入射から約２０Ｃ*単位未満、より好ましくは１０未満、最も好ましくは５未満の４５度までずれる。
【００７３】
多くの場合、単一の金属層だけを含むＩＭＩスタックによって全ての美観上の要件、電気的要件、及び環境要件を満たすことは困難である。これは、複数の金属層から成るＩＭＩスタックを設計することにより克服される。２つ又はそれよりも多くの金属層でスタックを製造することにより、透過率及び反射色及び強度の組合せが多いほど、可能になる自由度が多くなる。複数の金属層も、エレクトロクロミック窓又はミラーに対して切り換え時間の高速化になるＩＭＩコーティングに向けて低シート抵抗化のためのものである。一般的に、２つの金属層スタックは、比較的薄い基部層、金属層、比較的厚い中心部誘電体層、第２の金属層、及び比較的薄い最上誘電体層を有する。誘電体層の厚みは、他の誘電体層に対するものである。金属層は、一般的に、誘電体層より薄い。誘電体層は、異なる材料を含んで、単一の金属ＩＭＩコーティングに対して説明してきたものに類似したある一定の設計目標を達成することができる。誘電材料、金属、及び厚みの選択は、特定の設計目標に基づいている。例えば、高透過率化が極めて重要である場合、金属層は、薄くする傾向があり、一方、低シート抵抗化が極めて重要である設計目標である場合、金属層は、肉厚化になると考えられる。ＩＭＩコーティングの多重金属層の使用は、特定のシート抵抗レベルで高透過率化を達成する一助にすることができることが多い。更に、複数の金属層では、単一の金属ＩＭＩスタックに対して斜めの視角で均一な色を得ることができる。
【００７４】
当業技術で公知のように、紫外線シールド及び太陽光シールドは、エレクトロクロミック窓の１つの要件である。一般的に、これらの窓では、複雑な一連のガラス板及びコーティングを使用して適切なシールドを達成する。しかし、必要な遮蔽特性を示すエレクトロクロミック窓を設計時の従来の試みでは、ＩＭＩコーティングの使用は開示されていない。代替的に、過去の試みでは、エレクトロクロミック窓に積層するガラス上の更に別のコーティングの利用が教示されている。これらの付加的な層は、機能的であるが、必然的に、関連窓アセンブリの重量増及びコスト増になる。
【００７５】
ＵＶ遮蔽又は阻止は、材料の選択の組合せ及びスタックの光学設計を通じてＩＭＩ透明電極において達成することができる。例えば、ＵＶ吸収特性を示す誘電材料を選択することができる。具体的には、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、及び酸化亜鉛が有効な紫外線吸収剤である。これらの材料は、一般的に光帯域間隙によりＵＶ吸収を示す。これらの材料による紫外線の吸収は、コーティングの光学設計により増大させることができる。例えば、ＩＭＩスタックは、紫外線の一部を反射することができ、全体的なＵＶ透過率が低減される。
【００７６】
ＩＭＩスタック１３９の金属層は、ＵＶ阻止特性を有することができる。例えば、銀は、より低いエネルギバンドからのｄバンドへの電子の光学遷移により、ＵＶスペクトル内への吸収を有する。これらのいわゆるｄバンド遷移により、結果として紫外線の相当な吸収が発生する。銀の場合、ｄバンド遷移は、スペクトルのＵＶ部内で比較的高いエネルギで発生する。金及び銅のような他の金属は、より低いエネルギ状態でのｄバンド遷移を有する。これらの金属の場合、ｄバンド吸収により、結果として金属がかなり着色される。しかし、これらの金属は、銀より良好な阻止を示す。銀又は他の金属の特性は、特に、吸収が原子吸光によるものであり、結晶構造関連の吸収ではない場合に、高ＵＶ吸収化を示す金属との合金により増大させことができる。好ましくは、ＵＶ透過率は、約７５％未満、より好ましくは５０％未満、更に一層好ましくは２５％未満、最も好ましくは１５％未満である。
【００７７】
金属及び他の導電体は、赤外線及び太陽輻射を反射する。反射光の強度は、材料の導電率及び層の厚みと比例している。層又はコーティングの厚みを増大させる時に、反射率は、１次オーダーでは、材料の導電性に依存する最大値に漸近的に接近する。材料は、導電性が高いほど赤外線反射率が高い。更に、材料の導電性を増大させる時に、反射率は、波長が短いほど増大する。上述のように、導電率の起源は、コーティングの透過率及び反射率に影響を及ぼす。材料の導電性は、電子密度及び電子移動度の組合せである。これらの属性の各々は、赤外線反射率に及ぼす影響が異なり、赤外線反射率は、導電率が高電子移動度よりもむしろ高電子密度による時に最大化される。
【００７８】
日射透過率及び日射反射率は、ＩＭＩコーティングの光学設計により調整することができる。例えば、多金属層スタックは、単一金属層スタックより太陽光の高い阻止率を有することができる。エレクトロクロミック窓の太陽光阻止特性は、付加的な層が第１及び第４の表面に増設された場合に更に修正することができる。これらの更に別のコーティングにより、低ｅ利点を得ることができ、及び／又は更に別の太陽光遮蔽特性を達成することができる。更に、エレクトロクロミック窓は、別の１つ又は複数のガラス板と組み合わせて絶縁ガラス構成とすることができる。更に別のガラス板を層非コーティング処理又は層コーティング処理すると、特定のＵＶ又は太陽光阻止特性を達成することができる。太陽熱利得（ＳＨＧＣ）を最小にするために、エレクトロクロミック窓が外側に対する第１の「ｌｉｔｅ」であり、低ｅコーティングが第４の表面上に設けられるようにエレクトロクロミック窓を設置すべきである。美観上又は機能性上で必要なガラス板の表面に付加的な層を加えることができる。一般的に、エレクトロクロミック窓のＩＭＩ層の使用により、透明導電酸化物と比較して、所定のオーム／平方に対して実質的により多くの太陽輻射が阻止される。更に、ＩＭＩ層は、コストの大幅な軽減でこれを達成することができる。明るい状態においては、ＳＨＧＣは、好ましくは約０．７未満、より好ましくは約０．５未満、最も好ましくは０．３未満である。暗い状態においては、ＳＨＧＣは、約０．５未満、より好ましくは約０．３未満、最も好ましくは約０．１５未満である。
【００７９】
従来、ＩＭＩコーティングの誘電体層は、２つの異なるカテゴリに分類される。建築のための窓用途においては、誘電体層は、一般的に非導電性であり、従来的に、透明導電酸化物は、材料のコスト高及び一般的にこれらの材料に関連した製造上の複雑さのために回避されている。多くの場合に、誘電体層に対して最適の光透過率及び導電率を達成するために高温又は精巧に制御された処理が必要である。ＩＭＩコーティングを透明電極として使用するような場合、誘電体層は、通常、透明導電酸化物であり、透明導電酸化物は、塗面に垂直に導電を可能にするために必要である。従来の手法では、エレクトロクロミック用途に向けてＩＭＩコーティングで使用する実施可能な材料は厳しく制限されている。
【００８０】
透明電極の目的は、特定の用途に十分な透明度を達成しながらエレクトロクロミックセルに電気を供給することである。しかし、異なる関連層の導電率を最適化することにより更に別の利点を得ることができる。エレクトロクロミックセルは、第１の抵抗器を高導電率金属層として群の並列の抵抗器として処理することができる。この層の高い導電率により、セルの縁部近くのコーティングの平面に垂直に進むのではなくより多くの電気が関連部品の中心部に到着することができ、こんどは、それによってその部分がより均一に暗色化する。透明電極としてＴＣＯを使用する時に一般的に当て嵌まるように、金属コーティングに垂直な方向には、感知可能な電圧降下がないと想定している。
【００８１】
ＩＭＩスタックの場合のような付加的な層を金属層の上部に加える時には、エレクトロクロミックセル内で付加的な利点が得られるように調整することができる付加的な設計基準が必要である。金属層上で導電率が比較的高いＴＣＯを設置することにより、金属層に垂直方向には感知可能な電圧降下は導入されない。しかし、ＴＣＯ又は他の誘電体層の導電率が比較的低い場合、金属表面に垂直方向に付加的な電圧降下が発生し、従って、電流の流れが制限される。この付加的な電圧降下は、可視領域の中心部と比較して部分の縁部では表面に垂直方向に電圧降下を平滑化するものである。定量的利点は、異なる材料のセル間隔、流体物性、セルサイズ、及び相対的な導電率のような多くの変数の関数である。正味効果として、ある一定の用途においては、高い方の金属層とエレクトロクロミック媒体の間で導電率が比較的低い層を導入する方が、暗色化を均一にすることができる。
【００８２】
必要な導電率及び導電率の特定のレベルの位置の問題は、多重金属層で形成するＩＭＩコーティングには重要である。多重金属ＩＭＩコーティングの経費は、ＩＴＯのような高コスト材料がＩＭＩスタックの全ての部分で必要であるというわけではない場合には劇的に軽減される。例えば、２銀層スタックでは、中心部誘電体層は、多くの場合に、厚み７００オングストローム又はそれよりも大きいものまでであり、上部及び底部の誘電体は、３５０オングストロームを超える可能性があり、スタックのＩＴＯの総量は、約１４００オングストロームであり、かつ従って製品に相当な経費が導入される。導電率の小さい材料でＩＴＯの一部又は全てを置換することにより、コーティングの全体的な実行性は損なわれず、経費は劇的に低減される。
【００８３】
エレクトロクロミック媒体と直接に接触する材料は、エレクトロクロミック要素の実行性に極めて重要である。例えば、一部の材料はシールの中の材料又は流体と反応して全て又は一部を不動態化し、それによってエレクトロクロミック要素の暗色化特性の差が生じる。不動態化は、ＩＭＩコーティングの上部層がある一定の望ましい特性を有することを保証することにより最小にすることができる。１つのこのような特性は、電気を伝える層の機能である。約１０ＭＯｈｓの導電率を有する上部層を有することにより、不動態化の確率は、実質的に低減される。通常は導電率が低い層は、ドープ又は化学量論組成を通して組成を変えて不動態化を低減するのに十分なレベルの導電率を導入することにより、エレクトロクロミック媒体の隣の上部層として実施可能にすることができる。他の化学的手段を使用して、層の表面の化学的性質を変えることにより非適合材料を実施可能にすることができる。化学配位子又は構成成分の適切な適用により、表面特性を十分に変えて不動態化の可能性を最小にすることができる。
【００８４】
金属層の下の誘電体層は、ＴＣＯとすることができるが、必要なことではない。ＩＭＩスタックの全体的な導電率は、金属層の実質的に高い導電率のために、基部層がＴＣＯでない場合は実質的に改善しない。金属層の導電率増大のための誘電体層のための他の好ましい材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯｘ、ＣｅＯｘ、ＳｎＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、Ｚｎ、ＮｉＯｘ、ＣｒＯｘ、ＮｂＯｘ、及びＺｒＯｘがある。材料は、純粋、化学量論的、部分的に化学量論的とすることができ、又は互いにドープするか又は混合させて中間特性を達成することができる。好ましくは、透過率を最適化すべきである場合、感知可能な吸収を示す材料は回避すべきである。吸収材は、材料が比較的高い屈折率を有し、層内の吸収が薄膜干渉光学器械の反射率及び透過率特性を増大させ、従って、吸収なしでは実際的に達成不可能である属性が得られる場合は好ましいと考えられる。付加的な層で覆われた時に価値可能に暗色化しないような、エレクトロクロミック層として使用することがある他の導電酸化物は、ＩＭＩスタックの一部として機能することも可能である。これらの層は、たとえ層が電界印加で若干暗色化したとしても、問題のないものであろうし、かつ覆う必要はないであろう。ＷＯ３、ＮｉＯ、又はＩｒＯ２のような材料が、このカテゴリに該当すると考えられる。
【００８５】
金属層のすぐ上、及び更に重要なことに金属層より下方の層は、ＩＭＩスタックの全体的特性に極めて重要である。上述のような、特定の材料は、透過率に影響を与え、かつスタックの電気的性質を有することができる。金属層に隣接した層も、誘電体層に金属層の粘着力に影響を及ぼす。金属層より上方の障壁層も、その後の誘電体層の堆積処理の影響から金属層を保護することで役割を果たすことができる。上部障壁層は、その後の堆積段階により変ることが多いので、犠牲的層と考えられることが多い。
【００８６】
適正な基部層又は上部層を用いなければ、ＩＭＩスタックの構造的一体性は損なわれる場合がある。ＩＭＩコーティングを基体（例えば、ガラス）とエレクトロクロミック要素のエポキシ（又は、他の密封方法）シーラントの間に設置する場合、良好な構造的一体性を有するＩＭＩスタックが必要であろう。ＩＭＩスタックは、従って、ガラス及びエポキシに対する良好な粘着力を有し、また、良好な内部粘着力を有するべきである。これらの区域のいずれかの間の粘着力が損なわれた場合、コーティングは、この用途で効果がない場合がある。ＩＭＩコーティング内の一般的な欠陥地点は、金属層と隣接材料の間にあることが多い。この区域が十分な粘着力を持たない場合、エレクトロクロミック要素は突発欠陥が発生して機能しなくなる場合がある。問題のない粘着力を促進する障壁層として良好に機能材料としては、Ｒｕ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＯｘ、ＺｎＯ（又はドープＺｎＯ）、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＮｂＯｘ、Ｎｉ、Ｐｄ、及びＰｔがある。これらの層の厚みを調整して必要な保護特性及び粘着力特性を達成することができる。一般的に、この機能で使用する金属層の厚みは、厚みが薄い側の数オングストロームと、２０オングストロームを超えるか又は４０オングストロームとの間で変る。好ましくは、金属障壁層の厚みは、約１オングストロームと４０オングストロームの間、より好ましくは約２オングストロームと２０オングストロームの間、最も好ましくは約３オングストロームと１０オングストロームの間である。より低い吸収を有する酸化物、窒化物、又は他の材料は、対応する金属層よりも実質的に厚くなる可能性があり、厚みは、好ましくは約１５０オングストロームに等しいか又はそれ未満、より好ましくは約１００オングストロームに等しいか又はそれ未満、最も好ましくは約５０オングストロームに等しいか又はそれ未満である。
【００８７】
金属層の隣の層も、電気的切り換え又は「循環」中に金属層の性能に影響を及ぼす場合がある。金属が破壊するか又は溶液化することになる電位は、エレクトロクロミックセルの特性の関数である。ＩＭＩスタックの金属に対する隣接材料は、コーティングの損傷が発生する前に、最大達成可能電位差に影響を与える。典型的には、隣接材料としての貴金属は、銀のような金属が高印加切り換え電位で存続するのを助けることになり、好ましくは、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、及びＩｒを含む。障壁材料も、破損又はメッキ剥離が電気的循環中に発生する電位を変える可能性がある。好ましくは、隣接材料又は電気安定化層は、銀、又はＡｇの実施可能な置換として本明細書で説明する別の金属の実施可能な使用可能印加電位を約０．０５ボルトだけ増大させるか、より好ましくは、使用可能電位を約０．１０ボルトだけ、更に一層好ましくは約０．２０ボルトだけ、更に最も好ましくは約０．３０ボルトを上回って増大させることになる。隣接材料を適切に選択すれば、セルに対する実施可能な印加電位が増大する。ＩＭＩスタックに必要な実施可能な電位は、ＩＭＩを陰極又は陽極として使用した場合に変ることになる。
【００８８】
ＩＭＩコーティングを更に安定させて高印加電位を耐え抜くために使用することができる別の手段は、それ自体が高印加電位に耐え抜くことができる金属との金属層の合金を含む。例えば、金を銀とドープ又は合金にして銀が高印加電位を耐え抜くことを可能にすることができる。有用であると考えられる他の材料としては、他の貴金属があり、好ましくは、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ａｕ、ｏｐｔｉｓｉｌｓ、Ｔｉ、又はＣｕを含む。
【００８９】
高印加電圧時に存続することに加えて、ＩＭＩコーティングは、損傷が時間又は電気的循環と共に成長することなく、かき傷又は他の損傷に耐え抜く必要がある。これは、欠陥を「癒す」ことになる金属に添加物を含めることにより達成することができる。例えば、銀金属層内でのインジウム又はチタンドープは、結晶粒界又は銀層境界面への移動を引き起こして銀が凝集したり、又は更に損傷するのを防止することができる。これらの治癒機能は、本来材料又は境界面の結晶粒界に移動する元素又は化合物で銀をドープすることにより得ることができる。
【００９０】
ＩＭＩスタック、特に、銀ベースのＩＭＩスタックの安定性は、金属層の特性に依存する。一般的に、加速耐候試験で典型的な環境的に厳しい状況では、コーティングは、金属層で破損するか又は劣化する。ＩＭＩスタックは、ピンホールのないコーティングが得られることが理想的であるが、生産において完全なコーティングを製造することは殆ど不可能である。その結果として、これらが予想使用年数中に破損しないことになるようにＩＭＩコーティングを安定させるか又は保護するために、他の手段が必要である。
【００９１】
銀ベースのＩＭＩコーティングの一般的な劣化機構は、銀層が再結晶又は凝集して大きな低エネルギ構造体を形成するというものである。この凝集過程は、銀層が低エネルギ状態になる熱力学的推進力により引き起こされる。劣化機構は、全体的な劣化機構中の中間段階の１つ又はそれよりも多くを排除することによって過程を妨害することにより遅くするか又は停止させることができる。例えば、銀の層の初期のエネルギ状態は、集塊が起こる可能性があるか否かに関して、又は形成速度の極めて重要な要素である。銀層が堆積するか又は後処理により堆積後に安定した熱力学的状態になった場合、ＩＭＩは、銀層に関する実質的なエネルギ推進力がないために、その後に外的刺激に露出された時に凝集に抗する。銀は、いくつかの異なる手段により低いエネルギ状態にすることができる。第１の手段は、堆積処理中に銀が本来低いエネルギ状態になるように、適切なスタックのための障壁材料又は基部層材料を選択することである。基部層としての酸化亜鉛は、この作業に特によく適している。Ｓｂなどの他の材料も利点を有しており、かつ好ましいものである。
【００９２】
第２の手段は、イオンビーム支援堆積の使用であり、一方、第３の手段は、プラズモン、擬安定などのオプションを含む。基部層及び／又はその後の層の堆積の前の金属層の上部の処理によっても、表面を修正し、従って、改善して核生成や粘着力を促進させることができる。化学手段を使用して、より低いエネルギ状態に銀層を堆積させることを可能にするか又は銀層を障壁又は基部層と結合させ、従って、銀層の凝集機能を制限することができる。好ましい金属障壁としては、ＮｉＣｒ及び他のＮｉ合金及び貴金属がある。二硫化物のような硫黄含有化合物による誘電体層又は金属障壁又は他の隣接材料の前処理により、銀金属層の核生成又は基部層との結合を改善することができる。処理から生じる核生成の強化及び結合の改善により、銀層又は金属層の安定性を実質的に改善し、従って、使用可能な使用年数を延長させることができる。他の手段を用いて、ＩＭＩスタック内の適切な位置に少量の硫黄を導入することができる。例えば、少量の硫黄含有ガス（Ｈ2Ｓ又はＳＯ２など）を堆積処理に追加することができる。更に、所定のターゲットを適切なレベルの硫黄で意図的にドープすることができる。この手法には、硫黄の量を容易に制御することを可能にしながら、堆積チャンバに非常に反応性のガスを導入しないという付加的な利点がある。上述の酸化亜鉛障壁層は、少量の硫黄でドープすると、障壁層との銀層の粘着力の強化を助けることができる。
【００９３】
部品の使用寿命を改善することに加えて、これらの手段は、ＩＭＩコーティングを含む層のスタック内の粘着も助ける。スタック内の粘着を改善することにより、エポキシシーラント又は他の類似したストレッサにより印加される様々な力からスタックを保護するための精巧なマスキングの必要がなく、より多くの用途でスタックを使用することができる。
【００９４】
銀又は金属層の安定性は、ドーパントの金属層への添加により改善することができる。銀の場合、銀原子の拡散は、表面粒界に沿うと、バルク金属微結晶内のほぼ１００倍の速度である。従って、凝集の主な経路は、表面又は粒界に沿った銀原子拡散のために発生することが予想される。銀が層間に挟み込まれた時、拡散が表面にわたって発生する見込みは低減されることになる。適切な材料の選択又は金属層の隣の隣接材料への化学処理により、表面関連の拡散及び凝集の見込みが更に低減される。結晶粒界が、次に、凝集する銀層のための有力な経路になる。粒界に沿った拡散は、銀杢内での可溶性で限られ、かつ結晶粒界に移住する元素又は化合物で銀をドープすることにより妨げることができる。これらのドーパントは、粒界に沿った銀原子の拡散を制限するものであり、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｚｎ又はＴｉを含むことが好ましい。
【００９５】
銀及び他の金属の凝集に影響を及ぼす別の要素は、隣接金属への金属の粘着力である。好ましい金属及び材料は上述したが、特定の用途では、これらの前に問題のなかった材料が問題のあるものになる場合がある。Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａなど特定の元素又はガラス基体にある他の成分が、銀又は他の金属層と隣接材料の間で粘着力に関する問題を引き起こすことがある。これらの元素は、銀層の粘着力に影響を及ぼし、従って、凝集に至る銀層を防止するか又は安定させるリンクのうちの１つを弱める。これらの元素は、多くの場合に高温及び高湿度条件で又は被覆ガラスの熱処理中に基体から拡散することが多く、また、通常の作動状況での方が緩やかに分散することがあり、従って、いわゆる潜在欠陥が発生する。
【００９６】
基体から拡散することができるＮａの量は、コーティングスタック内の基本的な水素又は陽子の存在により影響を受ける。ガラス中のナトリウムは、陽イオンとして存在し、電荷的中性を維持するために、対イオンは、ガラスマトリックス内に移動すべきである。陽子は、この機能で作用する。従って、水素がコーティング内で最小にされることが極めて重要である。これは、関連の処理機器内で水素含有量又は含水率を最小にするように堆積処理を操作することにより達成することができる。水は、水素を解放するためにプラズマで容易に分解されるという事実のために、水素と共に水を最小にすることが極めて重要である。水及び水素は、処理ポンプの適切な選択及び極低温冷凍機のような水抜き装置の使用により最小にすることができる。慎重な漏れ検出及び排除も重要である。
【００９７】
ＩＭＩコーティングの破損に及ぼすナトリウム及び他のガラスの成分の影響を最小にする別の方法には、障壁層の使用がある。一般的に、障壁層は、主にシリカで構成され、屈折率の密接な適合のためにガラス基体上へ直接に堆積される。ドーパントをシリカ障壁層に添加して、基本的な移動の阻止を容易にしやすくすることが多い。燐ドープシリカ及び燐酸アルミニウムのような材料を使用することができる。
【００９８】
障壁層が事実上非結晶であることが重要である。結晶層の方が、多数の粒界のために、一般的に、小さな要素の移動を妨害するのに効率的でない。更に、障壁層は、ガラス上へ直接に堆積したり、また、機能層又は光学層としてＩＭＩスタックに一体化させて同時に障壁層の役割を果たす必要はない。シリコン窒化物及び亜鉛錫酸塩は、特に、実質的な障壁層材料である。元素の拡散を妨げるシリコン窒化物の効率は、シリコン窒化物を若干シリコンが豊富なものにすることによって層のナトリウム阻止特性を改善することにより改善することができる。
【００９９】
金属より下方で非晶質層を用いる利点を金属より上方の層に適用することができる。上部誘電体は、層の一部又は全体が非晶質層から成るように設計することができる。非晶質層は、ＩＭＩスタックまでの環境湿度又は他の化学材料の拡散を制限し、従って、ＩＭＩスタックの使用年数が延びている。
【０１００】
材料内の応力により金属層に掛かる異なる形式の力が発生するので、誘電体及び／又は金属又は銀層内の応力レベルも、ＩＭＩスタックの使用寿命に影響を及ぼす。例えば、銀層より上方の層が圧縮応力を受けている場合、圧縮応力により垂直方位の力が金属に掛かる。この力は、次に、金属が凝集するためのあらゆる固有の推進力を加速するか、又は強化する場合がある。好ましい状態は、応力の観点から、金属及び誘電体が類似の応力状態、すなわち、両方とも緊張状態又は両方とも圧縮状態である時である。応力が金属に掛ける駆動力のマグニチュードは、応力がＩＭＩスタックの使用寿命に関してどのくらい大きな問題になるかを示すものである。誘電体層の絶対応力の好ましいレベルは、３ＧＰａ未満であり、より好ましくは１．５ＧＰａ未満、最も好ましくは０．５ＧＰａ未満である。材料内の応力は、通常、材料特性の関数であるが、層を堆積する使用する処理パラメータにも依存する。ＭＳＶＤ技術を用いて層を堆積させる場合、圧力は、コーティング内の応力レベルを調整する重要な変数である。応力レベルが高いと引張応力状態が促進され、圧力が低いと圧縮応力が促進される。スパッタ原子とスパッタガス原子質量の比も、コーティング内の最終的応力において役目を果たす。スパッタガス内の質量が高いほど、引張応力が促進され、一方、質量が小さいほど圧縮応力が促進される。ドーパント又は低レベル添加物を用いて層内の応力レベルを調整しやすくすることができる。層の１つ又はそれよりも多くを異なるスパッタリングガス又は圧力で堆積させて必要な応力レベルを達成することは有利である。イオンビーム支援堆積又はシステムにエネルギを供給する他の手段を用いて、異なる層における応力レベルを調整しやすくすることができる。
【０１０１】
本質的に中立の応力プロフィールを有する構成ＩＭＩコーティングには、更に、ガラス又は基体に歪みが発生しないという付加的な利点がある。堆積処理中に固有のものであるか又は熱膨張率の違いによるコーティングの内部応力により、基体に力が掛かり、従って、基体内に反り又は撓みが発生する。ミラー又は窓用途においては、平坦度及び均一なセル間隔が製品の極めて重要な特徴である場合、コーティング内の応力による基体の撓みは、非常に問題になる可能性がある。中立化された応力を有するＩＭＩコーティングは、反りの問題を最小にする一助になり、従って、製品全体が優れたものになる。基体が軽量化のために薄くされる時に、所定の応力レベルに対する撓み量は増加する。従って、この問題は、これらの状況では悪化し、応力中立製品に対する必要性の方が重要である。ＩＭＩの応力は、ＩＭＩコーティングを付加したガラスの曲率半径の変化が３０００ｍｍよりも大きく、好ましくは５０００ｍｍよりも大きく、最も好ましくは約１０、０００ｍｍを超えるように制御すべきである。
【０１０２】
上述のように、ＩＭＩコーティングの特性は、熱処理で変わる場合がある。エポキシは、一般的に、最適エポキシプロフィールが得られる好ましい時間及び温度硬化プロフィールでガラスの２つの「ｌｉｔｅ」を共に密封してエレクトロクロミックセルを形成するのに使用する。ある一定の既存のプロフィールの族により、同等のエポキシ特性が得られる。従って、特定のプロフィールの選択は、経済的な側面、処理速度、又は他の実際的事柄のような他の基準ベースのことが多い。一般的に、ＴＣＯに基づく透明電極では、熱処理中には特性が実質的に変わらず、従って、エポキシを硬化させる特定の炉プロフィールを選択する理由にはならない。しかし、これらの熱的プロフィールを利用してＩＭＩコーティングの特性を最適化することができる。例えば、シート抵抗は、最大２オームから３オームまで下げることができ、透過率は、時間温度プロフィールによっては１％から３％増大させることができる。このようにして、堆積特性を調整することにより必ずしも達成可能でない状態にＩＭＩ特性を改善する。この特性改善の理由は、金属中の電子の電子移動度の増加によるものであると予想される。上述のように、金属（銀）は、電子移動度が比較的大きい時の方が屈折率は低く、低屈折率化は、高光透過率化に寄与し、高電子移動度化も、次に、低シート抵抗化に寄与する。
【０１０３】
エポキシ硬化プロフィールを調整しても、エポキシ内又はエレクトロクロミックセルの他の成分内の制限のために、完全にはＩＭＩ特性を最適化することはできない場合、ＩＭＩ被覆ガラスを異なる炉又は乾燥炉で前処理すると望ましい特性を達成することができる。ＩＭＩの熱処理は、応力レベルが低めであり、従って、ガラスを比較的平坦に保つという有用な特性を有することができる。最適のシート抵抗の増加及び透過率の減少は、周囲大気の関数であることが多い。一般的に、コーティングは、好ましいガスが使用しない場合の方が、早い時期に又は低い温度で破損する場合がある。好ましいガスは、ＩＭＩスタックで使用する誘電体層の関数であることが多い。一部の材料は、特に、異なるガスの拡散を妨げるのに有効である。シリコン窒化物、例えば、非晶質材料は、特にＩＭＩスタック熱処理法中に酸素の拡散を妨げるのに有用である。環境耐久性を改善する上述の基部層及び障壁層も、熱硬化挙動をシフトするのに役割を果たす。
【０１０４】
一部の場合には、ガラスを加熱する方法を選択して硬化プロフィール挙動を変えることができる。例えば、ガラスを通過するがＩＭＩコーティングと実質的に結合する赤外線波長を用いることができる。この方法でガラスを加熱することは、下から被覆ガラス「ｌｉｔｅ」を加熱することに似たものである。一般的に、熱対流炉又は従来的な赤外線炉においては、エレクトロクロミックセルは、外側から中に加熱される。上部及び底部のガラスの外面は、対流ガス及び／又は赤外線に露出される。赤外線は、ピークが約５ミクロンを超える波長である場合、ガラスの表面だけが加熱される。次に、ガラス及びエポキシは、表面から全体に導通により加熱される。コーティング面が、その部分で最後に熱を受ける部分である。より高温の赤外線素子を使用してその部分を加熱する時、全体的な赤外線は、約２．５ミクロンより短い波長である。ガラスが全く透明である時、放射線は、吸収されずにガラスを通過する。エネルギは、その固有の光学特性のためにＩＭＩコーティングと結合し、従って、コーティング面の方が、実際に熱源により近い外面よりも速い速度で加熱し、それによってこの処理においてガラスの内部温度を下げるように硬化時間が短縮される。熱源がエポキシと直接に接触しているということから、エポキシの方が速く加熱される。
【０１０５】
ＩＭＩコーティングは、回転式被覆装置又は直列単体被覆装置のようなオンライン被覆装置を使用して付加することができる。これらの被覆装置形式により、堆積が行われた後に比較的すばやくコーティングを積層することができる。これらの方法の各々には、マスキングに対して異なるオプションがある。従って、これらの方法の方が、コーティングが空気に露出される時間の延長がないことから広範囲な材料を使用することを可能にする。従って、エレクトロクロミックセルのＩＭＩスタックの密封は、多くの有害な環境ストレッサからＩＭＩスタックを保護することができる。一部の場合には、最適以下の環境耐久性をもたらす所定の組の判断基準に対してＩＭＩスタックが最適化される。上述のように、この状況に対処する１つの方法が、エポキシのボードでＩＭＩコーティングをマスキングすることである。これは、問題を処理する実施可能な方法である。しかし、一部の用途は、エポキシのボードでＩＭＩをマスキングすることを可能にしない場合がある。この場合、ポリマー被覆装置のような保護縁部コーティングを付加するが、保護縁部コーティングは、ＩＭＩコーティングを密封することができ、従って、環境中のあらゆる有害な化学材料との接触が防止される。
【０１０６】
他の状況では、広域被覆装置でＩＭＩスタックを製造して、被覆装置がない生産ラインで後の時期に使用するためにガラスを保管することは有利であろう。ＩＭＩスタックをどのように設計すればこの種の製造シナリオに向けてスタックを最適化することができるかに対する方法を上述した。例えば、低粘性プラスチックシートのような仮設保護被膜材料又はＰＶＡのような化学保護材を付加することができる。これらの材料は、あらゆる機械的処理後又は洗浄前に物理的に除去することができる。ＰＶＡのような水溶性化学保護層を使用する場合、仮設コーティングを除去するための手段として洗浄機自体を利用することができる。Ｚｎ金属のような他の仮設コーティングを用いることもできる。この場合、層を除去するために、洗浄機の最初の区間では弱酸が必要であろう。当業技術で公知のような他の処理も実施可能である。
【０１０７】
ある一定の電気化学ミラー用途では、ガラスの上部「ｌｉｔｅ」上に反射層を付加することによりエポキシシールを隠すことを組み込むことができる。このような用途において有用な方法及び材料は、２００３年５月６日出願の「薄いベゼル被覆縁部を有するエレクトロクロミック装置」という名称の米国特許出願公開第２００４／００３２６３８号に開示されており、この特許は、本明細書において引用により組み込まれている。これらの装置内の透明電極としてのＩＭＩコーティングの使用では、一部の重要な変更が導入されている。例えば、透明電極の下に反射金属層を堆積することは、一部の用途においてはコスト効率が高いものではない。これは、ＩＴＯのようなＴＣＯを透明電極として使用するからである。これらの材料では、適切な電気的性質及び光学特性を得るために高い堆積温度が必要である。反射性金属層を有するガラスは、ＴＣＯの堆積の前に加熱すべきである。この反射性が高い金属がガラス縁部周りにあると、ガラスの加熱挙動を実質的に変え、従って、その部分に歪みが導入される可能性がある。
【０１０８】
この問題は、ＩＭＩスタックが透明電極として使用される場合は回避される。ＩＭＩコーティングでは、堆積処理中には高い堆積温度は必要ではない。次に、ＴＣＯ層と関連すると思われる問題なしに、ＩＭＩコーティング前に金属層又は層を付加することができる。複数のマスクが可能な回転式被覆装置又は他の被覆装置を堆積に使用する場合、１つのマスクで１つ（又はそれよりも多く）の位置で金属層をガラスに付加することができ、次に、ＩＭＩを別のマスクでガラスの残りの上に付加することができる。必要に応じて、金属層は、次に、エポキシから内部にマスキングすることができ、同時に依然としてその部分の縁部に対して良好な電気的接触を維持する。
【０１０９】
実験
１回目の実験で、Ａｇ層の隣の材料がブロー試験、蒸気使用寿命、及び最終的な部分の美観においてスタックの性能に影響を及ぼすことが分った。蒸気使用寿命は、シール、コーティング、又はこれらの材料（以下でより詳細に説明）の組合せの安定性を測定するための加速試験である。試験により、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）が粘着（２９ｐｓｉ及びコーティング内でのリフトなし）に対して最適であり、一方、インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）が蒸気使用寿命（３５日）に対して最適であることが分った。２回目の実験は、これらの結果に基づいて構築するように設計したところ、蒸気使用寿命において妥協点に至ったが、１回目のより不満なブロー試験結果（コーティング内粘着力の欠如）に対する適合が達成された。ブロー試験は、シール、基体へのコーティングの粘着力、及びコーティング内粘着力（以下でより詳細に説明）を評価するための手段である。無充填ＥＣ要素は、ガラス内に穿孔された穴を有し、チャンバは、破損になるまで加圧される。破損時の圧力が、破損モードと共に記録された。２回目の実験から、スタックを最適化して、ミラー要素の反射率を７９％に上げた。２回目の各部の室温での電気的循環運動でかき傷又はフィンガプリントが初期に存在する潜在欠陥が現れた。
【０１１０】
最大透過率及び最低限抵抗をＩＺＯ基部層及びＡＺＯ上部層で達成し、ＡＺＯ／Ａｇ／ＡＺＯスタックは最大コーティング内粘着力を達成し、かつブロー試験では破壊せず、Ａｇ層のすぐ上にあるＩＺＯは、粘着力不良であり、ＩＺＯ上部層を有するスタックは、蒸気試験では安定性が良好であり、一方、ＡＺＯ上部層を有するスタックは、蒸気試験では性能不良であり、ＩＺＯ上部層による美観は、改善したことに注意されたい。
【０１１１】
１回目の実験では、銀をアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）及びインジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）と組み合わせて使用して評価のために３層ＩＭＩスタックを生成した。使用したＡＺＯターゲットは、重量比２％のＡＩ2Ｏ3を含むＺｎＯであった。使用したＩＺＯターゲットは、重量比１５％のＺｎＯを含むＩｎ2Ｏ3３であった。ＡＺＯは、ＩＴＯに類似した透明導電酸化物であるが導電率は若干低い。ＩＴＯと同様に、ＡＺＯでは、結晶性を最大化して最適の電気的性質ができるように、堆積中にかなりの基体温度が必要である。ＡＺＯは、Ａｇとの格子整合という固有の特性を有する。それによってＩＺＯより低いシート抵抗及びＩＺＯより高い透過率化を有するＩＭＩスタックになる。ＩＺＯは、これとは対照的に、非晶質であり、導電率の損失なく室温で堆積させることができる。ＩＺＯの非結晶性により、更に円滑性という利点が得られる。ＩＺＯは、ほぼ１００％の亜鉛含有量からほぼ１００％のインジウム含有量に変わることができる。本出願人の研究に向けて１つのＩｎ／Ｚｎ組成を選択した。ＡＺＯの方が、その結晶性のために粗い膜を形成する傾向がある。過度の粗度は、ＩＭＩスタック内の銀層の透過率及び導電率に悪影響を与える可能性があり、従って、適切なＡＺＯ特性を持たせて達成するＡｇ層に関してその利点が打ち消される。
【０１１２】
ＩＭＩスタック内の誘電体層の絶対導電率は、機能的な導電率が銀層から導出され、かつ誘電体層は絶縁体として機能するには薄すぎるので、スタックの実行性に実質的に影響を与えるものではない。ＡＺＯは、極めて廉価で、更に、銀に対する良好な粘着力を有するという利点を有する。更に、銀は、ＡＺＯ上で成長させた時、材料間での良好な結晶性の格子整合のために特性が強化される。しかし、ＡＺＯの耐化学性は、例外的なものではない。ＩＺＯは、主にインジウム酸化物で構成されており、高価である。しかし、ＡＺＯよりも良好な導電率及び耐化学性を有する。１５％Ｚｎ／８５％Ｉｎのターゲット組成をこの例で使用したが、インジウムが多いか又は少ない他の混合物を使用することができる。少なくとも１つの実施形態では、ＩＺＯが非結晶であることが好ましいと考えられる。
【０１１３】
簡潔さを期すために、色又は透過率でなく機械的及び化学的耐久性を主な懸念事項とし、誘電体層を３５０Ａに固定した。これらの初期の実験に対しては、ＡＺＯをアルゴンのみで堆積させた。酸素は添加しなかった。ＩＺＯ層をアルゴン中の４％Ｏ2で堆積させた。
【０１１４】
準備したコーティングスタック及び特性を表７に示している。各スタックにおいては、公称誘電体層厚は３５０Ａであり、公称銀厚みは１１０Ａである。これらのスタックを使用してエレクトロクロミックミラーを生成した。空気及びエレクトロクロミック流体の隣にコーティングを有するモデル効果を表６に示している。自動車内部ミラー形状は、高反射性の第３の表面のコーティングを付して使用した。ＩＭＩ被覆ガラスが透明上板を成した。ミラーアセンブリの光学特性を表７で説明する。部分「１１７３  ＩＥＣ」とは、１／２波ＩＴＯを透明電極として製造した基準部分を指す。ミラーアセンブリをブロー試験して、ＩＭＩコーティング粘着力を評価した。充填ミラーは、耐久性に対して蒸気試験された。
【０１１５】
2009529153.tif 000009
【０１１６】
表７に示す透過率データは、ＥＣ流体に対してではなく、空気中で測定した一枚ガラスに対応する。６オームから７オームの範囲のシート抵抗は、大雑把に全波ＩＴＯと同等である。図示のように、１．６ｍｍガラス上の全波ＩＴＯの透過率は、ほぼ８５％である。ＩＭＩスタックは、ＵＳ６／９５１９３Ｂ１及びＵＳ６９６３４３９Ｂ２に説明されている一般原則に従って製造かつ硬化されるエポキシを有する要素のためのエポキシ硬化乾燥炉内での熱処理により引き起こされた透過率の増加を示している。２つの透明電極間の透過率の直接的な比較は、両方のコーティングがＥＣ流体と接触している時に限り行うことができる。これには、両方の材料に関する薄膜モデルを使用した計算又はでＥＣセルの測定が必要である。これらのオプションの場合のモデル透過率値を表８に示している。
【０１１７】
2009529153.tif 000010
【０１１８】
ＩＭＩ上板を付して準備したセルの反射率は、１／２波ＩＴＯ上板を有するミラーよりかなり低い。また、ＩＭＩ上板のシート抵抗は、標準的な部分に使用する生産１／２波ＩＴＯの実質的に半分である。しかし、上述のように、１回目の実験のＩＭＩスタックは、色又は透過率に対しては最適化しなかった。表９に説明するセルの相対反射率は、単体透過率値と矛盾する。なぜこれがそうであるのかは不明である。熱処理による透過率変化は、この群ではサンプル間では首尾一貫している。しかし、この変化、並びに粘着力のレベル、及びある程度までは材料の光定数は、ある程度、コーティングパラメータ及び条件の関数になる。ブロー試験値は、エポキシの硬化を経て、かつ充填孔が塞がれている空の要素セルを取って要素の縁部からほぼ０．５インチのところに直径がほぼ１．５ｍｍの孔を穿孔することにより取得する。各部を０．５ｐｓｉ／秒又は１ｐｓｉ／秒の割合で加圧して、破損時の圧力を書き留める。ガラスからのコーティング分離、又はコーティングスタック内での分離、又はエポキシ自体の中でのエポキシの分離のような破損機構も書き留める。蒸気試験値は、２００１年２月２７日に付与された「エレクトロクロミック装置のためのシール」という名称の米国特許第６、１９５、１９３号に説明されている試験手順を通じて取得し、この特許は、本明細書において引用により組み込まれている。
【０１１９】
2009529153.tif 000011
【０１２０】
シール幅で変動を補正するために、更に統計的分析を行う前にデータを「正規化する」ことが時々貴重であることが多い。これを行う１つの方法は、試験値に通常のシール幅を掛けて、各個々の部分に対してこれを実際のシール幅で割るというものである。
【０１２１】
ＡＺＯ｜Ａｇ｜ＡＺＯの平均ブロー値は、ＩＴＯを透明電極とした各部に本質的に同等である。評価した異なるスタックに対しては、ガラス／ＡＺＯ／Ａｇ／ＡＺＯがＩＴＯに同等であり、一方、他のスタックは、一部のスタック内の層割れが発生して値がほぼ２０％低いとわかった。銀の両側にＡＺＯ層があると、最高レベルの粘着力が得られる。高いブロー値は、ＡＺＯ｜Ａｇ｜ＡＺＯサンプルに対してはＩＭＩ層の全体的なリフトにより補強される。ＩＭＩコーティングリフトのパーセントは、銀上の層と相関しているように見える。ここでもまた、ＡＺＯの方が良好な結果が得られる。蒸気データで最も強い傾向は、上部層としてＩＺＯを有するスタックの性能の強化である。
【０１２２】
同じ一連のスタックの蒸気耐用期間試験においては、平均して、ＩＺＯ｜Ａｇ｜ＩＺＯスタックが蒸気試験で最も強力な性能を発揮したが、ＡＺＯ｜Ａｇ｜ＩＺＯスタックも、それほど劣ってはいないことを示している。残念ながら、ブロー試験で最も強力な性能を発揮したスタックは、蒸気試験では性能が最も劣るスタックであった。これらの強み及び弱みは、斬新的なスタック設計を通じて制御することができる。
【０１２３】
均一な着色及び明色化に関連した要素の美観は、硬化プロフィール、コーティングスタックの材料の選択、及びシール材料の材料選択を含め、多くの要素により影響を受ける可能性がある。
【０１２４】
現在、米国特許第６、１９５、１９３号に説明されているものに非常によく似た材料及び硬化方法を使用することが好ましい。ガラスに対する優れた粘着力、低い酸素透過性、及び良好な耐溶剤性のために、エポキシに基づく有機樹脂密封システムが好ましい。これらのエポキシシールは、「液晶ディスプレイ及びそのための光重合可能シーラント」という名称の米国特許第４、２９７、４０１号に説明されるようなＵＶ硬化、又は液体ポリアミド樹脂又はジシアンジアミドとの液体エポキシ樹脂の混合物のような熱硬化とすることができ、又はそれらは、ホモポリマー化することができる。有機密封樹脂は、充填剤又は増粘剤を含有して、ヒュームドシリカ、シリカ、マイカ、粘土、炭酸カルシウム、アルミナのような流量及び収縮を低減し、及び／又は顔料を含んで色を増すことができる。疎水性又はシラン表面処理で前処理される充填剤が好ましい。硬化樹脂架橋結合密度は、一官能価エポキシ樹脂、二官能価エポキシ樹脂、及び多官能価エポキシ樹脂及び硬化剤の混合物の使用により制御することができる。シラン又はチタン酸塩のような添加物を使用してシールの加水分解安定性を改善することができ、又はガラスビーズ又はロッドのようなスペーサを使用して最終的なシール厚み及び基体間隔を制御することができる。周辺シール部材１１６に用いる適切なエポキシ密封樹脂としては、テキサス州ヒューストン所在の「Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．」から販売されている「エポキシ樹脂」８１３、８２５、８２６、８２８、８３０、８３４、８６２、１００１Ｆ、１００２Ｆ、２０１２、ＤＰ−１５５、１６４、１０３１、１０７４、５８００５、５８００６、５８０３４、５８９０１、８７１、８７２、及びＤＰＬ−８６２、ニューヨーク州ホーソーン所在の「Ｃｉｂａ  Ｇｅｉｇｙ」から販売されている「ＡＲＡＬＩＴＥ」の「ＧＹ  ６０１０」、「ＧＹ  ６０２０」、「ＣＹ  ９５７９」、「ＧＴ  ７０７１」、「ＸＵ  ２４８」、「ＥＰＮ  １１３９」、「ＥＰＮ  １１３８」、「ＰＹ  ３０７」、「ＥＣＮ  １２３５」、「ＥＣＮ  １２７３」、「ＥＣＮ  １２８０」、「ＭＴ  ０１６３」、「ＭＹ  ７２０」、「ＭＹ  ０５００」、「ＭＹ  ０５１０」、及び「Ｐｔ  ８１０」、ミシガン州ミッドランド所在の「Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．」から販売されている「Ｄ．Ｅ．Ｒ．」３３１、３１７、３６１、３８３、６６１、６６２、６６７、７３２、７３６、「Ｄ．Ｅ．Ｎ．」４３１、４３８、４３９、及び４４４、メタキシレンジアミン、１、８−ジアミノ−ｐ−メタン、「ｉｓｏｐｈｒｏｎｅ」ジアミン、１、３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、１、６−ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、１、４ジアミノシクロヘキサン、１、３ジアミノシクロヘキサン、１、２ジアミノシクロヘキサン、１、３ペンタンジアミン、及び２−メチルペンタメチレンジアミンがあるがこれらに限定されない。
【０１２５】
適切なエポキシ硬化剤としては、「Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．」のＶ−１５、Ｖ−２５、及び「Ｖ−４０」ポリアミド、日本国東京の味の素株式会社から販売されている「ＡＪＩＣＵＲＥ」ＰＮ−２３、ＰＮ−３４、及びＶＤＨ、日本国東京の四国精密化学から販売されている「ＣＵＲＥＺＯＬ」ＡＭＺ、２ＭＺ、２Ｅ４ＭＺ、Ｃ１１Ｚ、Ｃ１７Ｚ、２ＰＺ、２ＩＺ、及び２Ｐ４ＭＺ、ニュージャージー州メープル・シェード所在の「ＣＶＣ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ」から販売されている「ＥＲＩＳＹＳ」ＤＤＡ又はＵ−４０５、２４ＥＭＩ、Ｕ−４１０、及びＵ−４１５で増加されたＤＤＡ、ペンシルベニア州アレンタウン所在の「Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ」から販売されている「ＡＭＩＣＵＲＥ」ＰＡＣＭ、３５２、ＣＧ、ＣＧ−３２５、及びＣＧ−１２００がある。
【０１２６】
適切な充填剤としては、イリノイ州タスコラ所在の「Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」から販売されている「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ」Ｌ−９０、ＬＭ−１３０、ＬＭ−５、ＰＴＧ、Ｍ−５、ＭＳ−７、ＭＳ−５５、ＴＳ−７２０、ＨＳ−５、及びＥＨ−５のようなヒュームドシリカがある。適切な充填剤は、ヒュームドシリカ（例えば、「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ」Ｌ−９０）、ＬＭ−１３０、ＬＭ−５、ＰＴＧ、Ｍ−５、ＭＳ−７、ＭＳ−５５、ＴＳ−７２０、ＨＳ−５、及びＥＨ−５、オハイオ州アクロン所在の「Ｄｅｇｕｓｓａ」から販売されている「ＡＥＳＯＳＩＬ」Ｒ９７２、Ｒ９７４、Ｒ８０５、Ｒ８１２、「Ｒ８１２  Ｓ」、Ｒ２０２、ＵＳ２０４、及びＵＳ２０６がある。適切な粘土充填剤としては、ニュージャージー州エジソン所在の「Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」から販売されているＢＵＣＡ、ＣＡＴＡＬＰＯ、「ＡＳＰ  ＮＣ」、「ＳＡＴＩＮＴＯＮＥ  ５」、「ＳＡＴＩＮＴＯＮＥ  ＳＰ−３３」、「ＴＲＡＮＳＬＩＮＫ  ３７」、「ＴＲＡＮＳＬＩＮＫ  ７７」、「ＴＲＡＮＳＬＩＮＫ  ４４５」、及び「ＴＲＡＮＳＬＩＮＫ  ５５５」がある。適切なシリカ充填剤は、メリーランド州ボルチモア所在の「ＳＣＭ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ」から販売されている「ＳＩＬＣＲＯＮ」Ｇ−１３０、Ｇ−３００、Ｇ−１００−Ｔ、及びＧ−１００がある。適切な精密ガラスマイクロビーズスペーサは、任意的に、カリフォルニア州パロアルト所在の「Ｄｕｋｅ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ」から一連のサイズで入手可能である。
【０１２７】
任意的に、シールの加水分解安定性を改善するために組み込むことができるシラン結合剤としては、ミシガン州ミッドランド所在の「Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」から販売されているＺ−６０２０（これは、「Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ」製のＡ−１１２０と同じか又は非常に類似）、Ｚ−６０３０、Ｚ−６０３２、Ｚ−６０４０、Ｚ−６０７５、及びＺ−６０７６がある。
【０１２８】
更に、架橋ポリマー又は増粘剤の選択、原位置架橋の方法、プラグ材料の選択、及び使用するエレクトロクロミック種は、材料の特定の組合せにより問題のない美観上の結果が得られるか否かに影響を与える場合がある。それでも尚、バルク導電率が勝るＴＣＯ材料が、エレクトロクロミック媒体に隣接して設けられた時、様々な美観上の問題に対して幾分影響をより受けない傾向がある。
【０１２９】
ＡＺＯ酸化レベルが最適化された実験で、ガラス／ＡＺＯ／Ａｇスタックの導電率及び透過率に及ぼす付加的なＯ2の影響が分った。これは、機器及びターゲット組成が異なると異なるが、それらの傾向は、この種のスタックを最適化するために必要な一部の段階を示している。ガラス／ＡＺＯ／Ａｇスタックのシート抵抗及び透過率は、このような方法で最適化された。このスタックの導電率及び透過率に及ぼすＯ2の影響を図９に示している。ＡＺＯ層自体の絶対導電率は、重要でなく、銀層の特性に対するその影響のみが重要である。これが、最適化路線を取る根本的理由である。アルゴンガス供給量に４％Ｏ2を添加すると、最適導電率及び透過率が得られた。図１０は、Ｏ2添加による減衰係数（吸収能）及びＡＺＯの粗度の変化を示している。６％Ｏ2の添加により、４％よりも低い吸光度を有するＡＺＯが生成されるが、粗度も増加傾向である。粗度の増加が、図９において６％Ｏ2で観察されるシート抵抗の増加の考え得る原因である。これは、一部の導電率を犠牲にすることによりスタック透過率を若干増大させる可能性を示唆するものではない。
【０１３０】
ＩＺＯと同様に、この一連の実験で準備した全てのスタックに向けて堆積したＡＺＯを４％Ｏ2でスパッタリングした。表１０は、評価に向けてＤＯＥ−２で堆積したスタックを示している。また、比較に向けて、全波ＩＴＯ上板及び１／２波ＩＴＯ上板の透過率及びシート抵抗も含まれている。これらのスタック設計の根本的理由は、粘着力及び蒸気耐用期間に対処することである。ブロー試験により測定する時、ＡＺＯ層は、Ａｇ層の片側又は両側に設置して粘着力を改善した。蒸気使用寿命に対処しやすいようにＩＺＯを上部層として設置した。層厚を調整して、暗色化状態で青っぽい色が得られるようにスタックを調整し、かつ透過率を最大化した。
【０１３１】
スタック設計の透過率は、８４．５パーセントから８７．３パーセントに変わる。シート抵抗は、５．０オーム／平方から９．０オーム／平方に変わる。所定のＡｇの厚みに対しては、下部層がガラス／ＩＺＯ／ＡＺＯ／Ａｇから成る時、最大透過率及び最低シート抵抗が発生する。ＩＺＯは、層を滑らかに保ち、ＡＺＯは、ＡＺＯとＡｇの間で結晶格子整合のためにＡｇのミクロ組織を改善する。それによってＡｇ導電率及び粘着力が改善する。ＡＺＯ層が結晶質であるので、層が肉厚化する時に表面粗度が増大する。従って、ＩＺＯ／ＡＺＯの２層は、Ａｇに播種する適切なインタフェース層を有すると同時に、必要な光学的厚みを達成する。銀の下で過度に厚いＡＺＯ層に関連した粗度のために、サンプル＃１１のかなりの高抵抗化がありそうである。これは、サンプル７及び８においても明らかである。サンプル７の肉厚ＡＺＯ基部層に関連した粗度により、比較的滑らかなＩＺＯ基部層を有するサンプル８よりも１オメガ／平方高いシート抵抗が生じるのが認められる。粗度は、Ａｇ層を薄くした時の方が電気的性質に与える影響が大きいことになる。
【０１３２】
製造したＥＣ要素の光学的特徴付けデータを表１１に示している。反射率が本質的に７％Ａｕと９３％Ａｇの合金に全て由来する反射性が高い第３の表面の反射体電極を有する自動車内部ミラー形状を使用した。
【０１３３】
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【０１３４】
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【０１３５】
第２の組の実験においては、上部層として１ＩＺＯ層を設けることによる前の実験と比較して、ＡＺＯ／Ａｇ／ＡＺＯスタックの蒸気結果を約５０％改善した。逆に、蒸気耐用期間性能は、ＩＺＯ／Ａｇ／ＩＺＯスタック内でのＡｇ層とＩＺＯ層の間で設置した薄いＡＺＯ層の増設で約１／３下がった。
【０１３６】
ＩＭＩに基づくセルの反射率は、１１７３ＩＥＣ部分に対してはほぼ８７％、１回目の６９％から７５％と比較して７６％から７９％の範囲であった。ＩＭＩに基づくセルの反射色は、生産部分と同等であり、＃８及び＃１は平均的生産部分よりも若干黄色が少なかった。スタック＃７では、適切なブロー数字が得られたが、ＩＭＩスタックでは破損率が高かった。スタック８及び１３は、スタック＃７より低いブロー圧力で破損し、かつＩＭＩスタック内での粘着力不良率が非常に高かった。蒸気試験結果は、かなり平坦かつ平凡なものであった。１回目の最良スタックと最悪スタックは、３０日間と１５日間の間で続いたが、２回目のサンプルは、平均２０日で破損した。１回目と２回目とでは、いくつかの相違点があり（スタック設計変更に加えて）、これが、ブロー及び蒸気の性能に影響を与えたと考えられる。２回目のＥＣ−セルの性能の１つの問題は、積層である。ＩＭＩ被覆ガラスは、積層前は数日間放置したが、処理の徴候があった。被覆装置の層の配列も変わった。１回目では、被覆装置内で前後方向に移動しながら層を生成した。２回目では、順方向に移動しながら全ての層を生成した。１回目にはなかった酸素も、２回目ではＡＺＯ層内に酸素があった。
【０１３７】
２回目の部分の美観は、同じ流体及びエポキシで１回目で達成した良好な外観と適合するものであった。１．２ボルトでの室温循環で、各部には、潜在欠陥が発生し、フィンガプリント、擦り傷、又は他の欠陥があった。
【０１３８】
サンプル＃１３の性能は、規格品に比較のために暗色化及び曇り除去性能を発生させるために最終試験器で実施した。表１２は、性能統計データの一部を示している。ＩＭＩスタック＃１３は、規格品より２０％速く暗色化した。低シート抵抗化は、予想通り、より高電流引き込みをもたらした。図１３は、ＤＯＥ２サンプル番号７、８、及び１３に対して明るい状態及び暗い状態における反射色を例示し、表１０に明るい状態及び暗い状態における反射色を示している。
【０１３９】
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【０１４０】
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【０１４１】
暗い状態のＩＭＩスタックの色は、ＩＴＯ透明電極とする規格品に相当するものである。暗い状態の反射率は、平坦なミラーの設計目標の範囲である。
【０１４２】
以下は、ＩＭＩのＤＯＥ−３として大雑把にひとまとめにした数組の実験に基づく実験結果及び表現である。層応力は、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、亜鉛ドープインジウム−酸化物（ＩＺＯ）、及び金属銀（Ａｇ）に対して２種類の処理圧力で分析した。これらの結果から。ＡＺＯは、圧縮応力が最も高いと分るが、これは、より高い燃焼チャンバ圧力での処理によりも若干下げることができる。応力の小さな変化に基づいて、より高い圧力での処理からは殆ど何も得ることができないと判断した。この結論には、特定の層設計に関する燃焼チャンバ圧力とコーティングリフトとの電位の相関関係を示す結果によって異議が唱えられた。
【０１４３】
被覆装置内の処理段階に対するＩＭＩスタックの感度を判断するために堆積の順序を調査した。これらの実験の狙いは、堆積に向けて静止基体を利用する回転式被覆装置でＩＭＩコーティングを実施する際に大きな危険性があるか否かを判断することであった。処理方法を異なっても、コーティング特性の大きな変化は観察されなかった。
【０１４４】
蒸気オートクレーブに露出した際に肉厚ＡＺＯ層が破損しやすいために、粘着力及び蒸気安定性の最大化が得られるようにＡＺＯ緩衝下部層及びＡＺＯ緩衝上部層の最適厚みを判断する一連の実験が行われた。緩衝上部層に対しては、僅か５０ＡのＡＺＯで粘着力が得られ、そのレベルよりも小さいとＡＺＯ層を肉厚化しても強化は得られないと判断した。ＡＺＯ緩衝下部層に対しては、結果は、確定的なものではなかった。上述のように、肉厚ＡＺＯ内の応力は、粘着力に影響を及ぼすのに十分に大きなものであり、一部の場合には、緩衝下部層の厚みの修正により生じるあらゆる特性上の変化をおそらく圧倒するものと考えられる。
【０１４５】
２組の熱処理試験が行われた。第１の組から、３００℃で３０分までの延長期間にわたる熱処理では、ＩＭＩコーティングは損傷せず、実際には特性が改善することが分った。第２の組の実験では、ＩＺＯに基づくＩＭＩスタックは、酸化亜鉛が豊富なＩＺＯ組成に対しては熱処理後の方が良好な性能を発揮することが分った。
【０１４６】
ＩＭＩスタックの光学的モデル化が行われた。このモデル化では、ＩＭＩコーティングの透過率に及ぼす誘電体屈折率の影響、最終的には、ＥＣセルの性能に及ぼす影響を考慮した。結果から、ＴｉＯ2のような屈折率の高い層を用いると、現在使用されている１／２波ＩＴＯで可能であるものに非常に近い性能及び色が得られやすいことを示している。
【０１４７】
多層コーティングスタック内の層応力は、コーティングの粘着力に悪影響を与える可能性がある。このような理由から、調査中のＩＭＩスタックで使用している誘電体層が適度に低い応力で堆積されていることを確かめることが重要であった。堆積に利用したアルゴン圧は、材料毎に応答勾配を判断するために、材料毎に高及び低で実施した。結果を表１４に示している。コーティングの全てに対して測定した応力は、適度に低く、１ギガパスカル未満であった。ＡＺＯ層内の応力は、ＩＺＯ層より高かったが、圧力の増加で発生した小さな変化は、圧力調整していたので利点が制限されたことを示している。これらの実験からの結果に基づいて、ＤＯＥの残りの堆積は、３．０ｍＴｏｒｒで行った。
【０１４８】
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【０１４９】
ＡＺＯは、最適の粘着力及び熱安定性が得られるので銀層と接触して使用する非常に良好な材料である。残念ながら、ＡＺＯは、化学的侵食には極めて安定的というものではない。このような理由から、銀層に対する緩衝として最小厚みＡＺＯを利用して、かつＩＺＯ、ＩＴＯ、又は適切な蒸気安定性を有する別の誘電体でコーティング厚みの残りを形成する多層手法が好ましい。セクション３を２部に分け、ＡＺＯ緩衝下部層及びＡＺＯ緩衝上部層を別々に考慮する。表１５は、この評価に向けて利用するスタック設計及び層厚を示している。実験の前半（１３から１７）では、粘着力及び蒸気安定性に及ぼすＡＺＯ緩衝上部層厚変動の影響を調査した。実験の後半（１８から２２）では、粘着力に及ぼすＡＺＯ緩衝下部層厚変動の影響を調べた。実験１８から２２では肉厚ＡＺＯ上部層を使用したために、この試験に即したモノリシックＡＺＯ上部層の公知の弱点による蒸気安定性に対しては試験しなかった。試験の平均化した結果を表１６に示している。実験１３から１７で使用した肉厚ＡＺＯ基部層では、それぞれ、平均値が２６ｐｓｉ及び３４日であるブロー及び蒸気試験において非常に良好な結果が得られた。銀層より下方にあることが、蒸気オートクレーブに露出されることに対する適切な保護となっている。ＡＺＯ下部層の厚みを考慮した実験１８から２２では、ブロー試験において平均値は２１．５ｐｓｉであった。銀層より下方であれ、上方であれ、ＡＺＯ層の厚みに関しては明確な傾向は明らかでない。良好な粘着力が得られるためには５０ＡのＡＺＯバッファ層が適切のように見える。この一連からの最も明確な傾向は、４５０ＡのＡＺＯ下部層（１３から１７を除く）を有するサンプルに対してはコーティングのリフトが認められないということである。実験１８から２２では、ブロー試験のコーティングリフトの平均値は６５％であった。また、実験１３から１７のサンプルのブロー試験では、ガラス破断が主であった。実験１８から２２のサンプルに関するガラス破断による破損の割合は、低かった。代替的に、破損は、コーティングリフトが主であった。残念ながら、実験１８から２２は、一部の場合には、肉厚ＡＺＯ上部層を使用したという事実により無効となった。明らかに、この肉厚層の歪みは、ＩＭＩコーティングの粘着力を支配するのに十分高い。ＡＺＯ緩衝下部層の厚みの変化により引き起こされた摂動があっても、一部の場合には、上部層の応力により恐らく圧倒されたと考えられる。
【０１５０】
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【０１５１】
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【０１５２】
実験１０からの実施条件を用いて、４４０オングストロームでのＩＺＯ、５０オングストロームでのＡＺＯ、８０オングストロームでのＡｇ、５０オングストロームでのＡＺＯ、４４９オングストロームでのＩＺＯ、及びガラスを含む５層ＩＭＩスタックで被覆したいくつかの１１．８インチｘ１６インチの「ｌｉｔｅ」を準備した。サンプルは、サイズが４インチｘ４インチのこれらの「ｌｉｔｅ」から切り取った。次に、各サンプルの光透過率、曇り、及びシート抵抗を基準として測定した。４つの時間、５分、１０分、１５分、及び２０分のうちの１つにわたって以下の３つの温度、２００℃、３００℃．及び４００℃でサンプルを２つずつ浸漬した。次に、各サンプルの透過率、曇り、及びシート抵抗を再測定して基準値と比較した。平均化したデータを表１７に示している。
【０１５３】
ＩＭＩスタックの透過率は、熱処理の全てに対して増加するが、最大の変化が３００℃サンプルに対して観察された。４００℃サンプルでは、３００℃サンプルに対して透過率増加が小さくなる。これは、大きなｂ*シフトを引き起こす大きな光学特性変化によっても引き起こされる。可視域へのＵＶ吸収縁部の観察されたシフトに対しての可能な説明は、ＩＺＯが高温により修正されるということである。第２の考えられる説明は、Ａｇ表面プラズモン帯域が、ＡＺＯ／銀境界面での化学的又は構造的変化により高温でシフトしているということである。これは、既存のＡｇ／ＡＺＯベースの低放射率コーティングの観察された高温反応に基づいてその可能性は低い。
【０１５４】
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【０１５５】
これらの実験に対しては、曇りは、面の反射率（ＹR）の非鏡面成分と定めている。２００℃、３００℃のいずれでも測定可能な曇りの変化はなかった。これは、４００℃での最短浸漬持続時間（５分）の場合にも当て嵌まることであった。４００℃での浸漬持続時間が長くなると、曇りの測定可能な増加が生じたが、全体的な曇りは、それでも最小限のものであった。
【０１５６】
透過率に対しても当て嵌まるように、熱処理の全てにより、シート抵抗が減少した。３００℃での処理では、２００℃の実験よりも改善した。４００℃の実験では、５分で良好な結果が得られ、この結果は、３００℃の結果に相当するものである。４００℃で５分を超えると、シート抵抗の改善が徐々に失われ、２０分のサンプルは、予熱伝導率と殆ど同等のままであった。１０分と１５分の間にわたって３００℃でＩＭＩの全てを熱処理した場合、最適の特性が達成された。
【０１５７】
これらの結果から、生産において使用されると考えられるあらゆる熱処理又はエポキシ硬化により、ＩＭＩ性能は悪化するのではなく改善することが分る。エポキシ硬化乾燥炉の温度を３００℃に上げることは、ＩＭＩコーティングの特性を最適化するために最良であろうが、エポキシ性能には恐らく有利でないと考えられる。
【０１５８】
以下は、評価のための３層ＩＭＩスタックのサンプルに関するものである。これらのスタックは、各サンプルの誘電体層により、サンプルにわたって組成勾配が定められ、ＩＺＯの複数の組成を評価することができるという点で、「国立再生可能エネルギ研究所（ＮＲＥＬ）」での組合せスパッタリング機能からの恩典を受ける。ＩＺＯは、インジウム−酸化物（Ｉｎ2Ｏ3）及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）の非特定の組合せである。一般的に、最適の導電性を得るために〜２０％Ｚｎを使用するが、ＩＺＯの物理的特性及び化学的特性を優先して最適化し、ＩＭＩスタックの安定性及び粘着力を改善したいと考えた。誘電体層の絶対導電性は、ＩＭＩスタックの性能にはあまり重要ではない。インジウム−亜鉛組成の４つのライブラリを３層ＩＭＩスタック、すなわち、基部誘電体（４００Å）、銀（１００Å）、上部誘電体（４００Å）として２インチｘ２インチのガラス基体（１．１ｍｍ）上に付加した。各々の場合、できるだけ均一な誘電体及び銀の厚みを堆積した。ＮＲＥＬシステムでは、小さい２インチ円環マグネトロン及び静止基体を使用するので、その均一性は最適性が劣る。このように理由及びいくつかの他の理由から、ＮＲＥＬでのシステムよりも良好な均一性及び反復性が得られるような３インチマグネトロン及び直線運動で「Ｔｅｍｅｓｃａｌ」被覆装置において組合せシステムを準備した。４つのライブラリの組成範囲を表１８に示している。
【０１５９】
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【０１６０】
熱処理前に、各サンプルにわたって５ヵ所で透過率、シート抵抗、及び曇りの基準値を測定した。次に、サンプルを標準的生産（２００℃）のために設定したエポキシ硬化乾燥炉（線５０２）に通した。次に、透過率、シート抵抗、及び曇りを再測定した。結果を表１９に示している。データは、Ｉｎ／Ｚｎ比率により細分化することができる。Ｉｎ含有量が低く、Ｚｎ含有量が高い誘電体では、透過率が高くなり、シート抵抗が低くなったＩＭＩスタックが生成された。曇りは、熱処理前に比するものである。熱処理後、非常に高いＺｎ含有量で曇りの増加があったが、Ｉｎが豊富なサンプルに場合は遥かに大きな増加があった。この大きな曇りの増加は、一部の場合には、熱処理中のＩＺＯの結晶化の示すものである。この挙動は、ＩＺＯの組成異常に関する文献に説明している。
【０１６１】
2009529153.tif 000021
【０１６２】
これらの実験の結果は、非常に興味深い。ＩＺＯは、一般的に、ＺｎＯ含有量で堆積して導電率を最大にする。ＩＭＩスタックの導電率は、銀のいずれかの側で使用する誘電体層の絶対導電率に影響をあまり受けない。組合せサンプルの高いＺｎＯ含有量範囲（〜７０％）により、熱処理での性能は最も良かった。たとえＩＺＯ層の導電率が高い亜鉛含有量が乏しくても、ＩＭＩスタックの全体的な導電率はこの範囲で最も高かった。熱処理後の曇り及び透過率も、高いＺｎＯ含有量で最適であった。〜３０％Ｉｎ2Ｏ3含有量が適切な粘着力を維持しながら適切な蒸気性能が得られるのに十分に高い場合、３層設計は、ＩＭＩスタックに実施可能であると考えられる。
【０１６３】
代替誘電体層の利点の評価の一部として、かつ一部の特許文書を支持するために光学モデル化が行われた。モデル化の狙いは、材料置換を通じてＩＭＩスタックの色及び透過率の潜在的な改良点を定量化することであった。２回目のＩＭＩのＤＯＥ報告で説明したように、被覆ガラスの透過率は、出口媒体が空気又は炭酸プロピレン（ＰＣ）溶液であるか否かによってかなり変わることがある。ガラス上の１／２波ＩＴＯの場合、モデル化した透過率は、空気に対して８８．０％から炭酸プロピレンに対する９２．４％まで改善する。簡潔さを期すために、３層スタックをモデル内で使用した（表２０）。Ａｇ層より上方及びＡｇ層より下方の上下の５ÅＡＺＯバッファ層の増設がスタックの光学特性に与える影響は最小である。
【０１６４】
2009529153.tif 000022
【０１６５】
中から高までの屈折率の範囲のための評価に向けて４つの誘電材料を選択した。これらの材料は、ＴｉＳｉ2Ｏ6（１．７）、ＩＺＯ（２．０）、冷間ＴｉＯ2（２．４）、及び熱間ＴｉＯ2（２．８）である。最初の調査においては、空気及び炭酸プロピレン出口媒体に向けてスタックを最適化した。ここで示すデータは、全体的に炭酸プロピレン場合の最適化に基づいている。誘電材料毎にいくつかのＡｇの厚みを評価した。そのデータを表２１に示している。この例においては、誘電材料及び銀の厚みを選択した。次に、「ＴＦＣａＩｃ」を利用して、最適の透過率が得られるように誘電体層厚を精密化した。比較のために、各々の場合、出口媒体の透過率も示している。２つの低屈折率の場合に対しては、空気中の透過率は、薄いＡｇの場合の方が高い。この関係は、肉厚化Ａｇの場合は逆になり、炭酸プロピレンに対しての方が透過率は高い。ＴｉＯ2の場合のいずれも均一に炭酸プロピレンに対しての方が透過率が高い。約３０Åを超える銀の厚みに対しては、最適の透過率は、ＴｉＯ2のような高屈折率誘電体層を用いることにより得られる。６オーム／平方ＩＭＩコーティングを取得するには、層が厚みがほぼ１００ÅのＡｇが必要である。色は、Ｃｒ／Ｒｕ後方反射体を有する１００ÅＡｇ層の場合に対して計算した。このデータを表２２に示している。同じ方法で計算したＯＥＣセル（１／２波ＩＴＯ）が比較のために含まれている。ＴｉＳｉ2Ｏ6の場合の明るさの高い状態の反射率は、誤解を引き起こすものである。非常に高い暗い状態での反射率で示すように、反射率のかなりの部分は、第２の表面からのものである。反射色は、明るい状態は多少緑色であり、暗い状態では青銅色が非常に強い。ＩＺＯの場合、明るい状態での反射率の方が低く、かつ多少緑色であった。ＩＺＯセルの暗い状態での反射率は、基準ＯＥＣセルより僅かにより高いだけであり、かつ非常に中立的である。ＴｉＯ2セルの明るい状態での反射率は、基準より１パーセントだけ低く、かつ色は、ＩＺＯセルと同じで、僅かに緑色である。暗い状態では、反射率が非常に低く、本質的に中間色である。熱間ＴｉＯ2セルでは、反射率は、基準セルより高く、色は、非常に中立的である。暗い状態で、反射率が低く、僅かに紫の色である。
【０１６６】
2009529153.tif 000023
【０１６７】
2009529153.tif 000024
【０１６８】
ＡＺＯ、ＩＺＯ、ＩＴＯ、又はこれらの材料の一部の組合せに基づく３層ＩＭＩスタック（１００ÅのＡｇ）は、ＯＥＣ形式のＲｕに基づくミラーに対しては約５２．８％の反射率に制限される。同様にモデル化した標準的な１／２波ＩＴＯに基づくセルは、約６０．１％の反射率を有する。ＩＭＩに基づくセルの反射率を１／２波ＩＴＯに対して現在得られるレベルに増大させるために、モデル内で使用するＴｉＯ2のような高屈折率層を組み込む必要がある。ＴｉＯ2を組み込む５層ＩＭＩスタックは、一部の場合には、５９．２％の反射率に近づくと考えられる。材料高屈折率化により、セル反射率は、実際には標準セルよりも若干高い６０．３％に近づくことができる。単一のＴｉＯ2層がガラス上へＩＭＩスタックより下方に堆積すれば、ほぼ５７．８％の反射率が得られる。ＩＭＩコーティングの透過率が、１／２波ＩＴＯと同じ高さであることが必要な場合は、高屈折率層は、スタックの一部になる必要があることになる。
【０１６９】
本発明のエレクトロクロミック要素は、反射率、色、電気的切り換え安定性、環境耐久性のような光学的及び物理的特性を犠牲にすることなくエレクトロクロミック要素の全体コストを低減する構成要素を有する透明電極を含む。更に、発明のエレクトロクロミック要素は、比較的製造しやすく、強固な製造工程を達成する一助になり、絶縁体／金属／絶縁体スタックを製造する際に利用する構成要素の選択において多用性が得られ、かつ特定の光学的及び物理的特性を達成するために構成の調整を可能にする。
【０１７０】
以上の説明は、好ましい実施形態のみの説明と考えられる。発明の修正は、当業者及び発明を製造又は使用する者に想起されるであろう。従って、図面に示して上述した実施形態は、単に例示を目的としたものであり、均等物の教義を含む特許法の原則に従って解釈される特許請求の範囲によって定められる発明の範囲に含まれることを意図するが、それを限定することを意図していないことは理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】第４の表面の反射体を組み込む従来技術エレクトロクロミックミラーアセンブリの拡大断面図である。
【図２】自動車のための内側／外側エレクトロクロミックバックミラーシステムを概略的に例示する正面立面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切り取った第３の表面の反射体／電極を組み込むエレクトロクロミックミラーの拡大断面図である。
【図４】図３の区域ＩＶの透明電極の更に別の拡大断面図である。
【図５】空気又はエレクトロクロミック流体の入射媒体内のガラス上での反射率／透過率とＩＴＯの波長のグラフである。
【図６Ａ】３層ＩＭＩスタックの層厚の異なる組合せの１つに関する空気を備えたＩＭＩと入射媒体としてのＥＣ流体の間の透過率の差のグラフである。
【図６Ｂ】３層ＩＭＩスタックの層厚の異なる組合せの１つに関する空気を備えたＩＭＩと入射媒体としてのＥＣ流体の間の透過率の差のグラフである。
【図６Ｃ】３層ＩＭＩスタックの層厚の異なる組合せの１つに関する空気を備えたＩＭＩと入射媒体としてのＥＣ流体の間の透過率の差のグラフである。
【図７】５層ＩＭＩスタックの透過率の変化と浸漬時間のグラフである。
【図８】５層ＩＭＩスタックの抵抗の変化と浸漬時間のグラフである。
【図９】２層ＩＭＩスタックのシート抵抗及び透過率と酸素百分率のグラフである。
【図１０】２層ＩＭＩスタックの酸素百分率と減衰係数と％粗度のグラフである。
【図１１】ＤＯＥ２サンプル７、８、及び１３の波長と反射率のグラフである。
【符号の説明】
【０１７２】
１１１ａ  ミラーアセンブリ
１１２  前部透明基体
１１４  後部基体
１２５  チャンバ
１２６  エレクトロクロミック媒体
【図１】
2009529153.tif 000025
【図２】
2009529153.tif 000026
【図３】
2009529153.tif 000027
【図４】
2009529153.tif 000028
【図５】
2009529153.tif 000029
【図６Ａ−Ｃ】
2009529153.tif 000030
【図７】
2009529153.tif 000031
【図８】
2009529153.tif 000032
【図９】
2009529153.tif 000033
【図１０】
2009529153.tif 000034
【図１１】
2009529153.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月10日(2008.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２の表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ第１の絶縁体層、少なくとも１つの金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層と、
を含み、
８０に等しいか又はそれよりも大きい演色指数を示す、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項２】
９０に等しいか又はそれよりも大きい演色指数を示すことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３】
９５に等しいか又はそれよりも大きい演色指数を示すことを特徴とする請求項２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４】
前記少なくとも１つの金属層は、単一の金属層を含むことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項５】
前記単一の金属層は、銀を含み、
前記単一の金属層は、５０オングストロームと５００オングストロームの間の厚みを有する、
ことを特徴とする請求項４に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項６】
前記単一の金属層は、７５オングストロームと２５０オングストロームの間の厚みを有することを特徴とする請求項５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項７】
前記単一の金属層は、１００オングストロームと１５０オングストロームの間の厚みを有することを特徴とする請求項６に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項８】
前記第１の絶縁体層、前記少なくとも１つの金属層、及び前記第２の絶縁体層の全厚は、１００オングストロームと７００オングストロームの間であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項９】
透明な状態で０．７０に等しいか又はそれ未満の太陽熱利得係数を示すことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１０】
エレクトロクロミック要素の前記太陽熱利得係数は、０．５０に等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項９に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１１】
エレクトロクロミック要素の前記太陽熱利得係数は、０．３０に等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項１０に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１２】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ第１の絶縁体層、少なくとも１つの金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層と、
を含み、
前記第１の絶縁体層及び前記第２の絶縁体層の少なくとも一方は、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、酸化チタン、導電ＴｉＯ２、ＣｅＯｘ、酸化錫、シリコン窒化物、二酸化シリコン、ＺｎＳ、酸化クロム、酸化ニオブ、ＺｒＯｘ、ＷＯ３、酸化ニッケル、ＩｒＯ２、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項１３】
前記絶縁体層の前記選択された１つは、前記少なくとも１つの金属層と前記透明電極層が覆う前記選択された表面との間に位置決めされることを特徴とする請求項１２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１４】
前記エレクトロクロミック媒体と接触する上部絶縁層において、１０ＭＯｈｍに等しいか又はそれよりも大きい導電率を有することを特徴とする請求項１２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１５】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ前記エレクトロクロミック媒体の近くの第１の絶縁体層、少なくとも１つの金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層と、
を含み、
前記第１の絶縁体は、インジウム錫酸化物を含み、
前記透明電極の前記透過率は、約７５％に等しいか又はそれよりも大きい、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項１６】
前記第１の絶縁層において、１０ＭＯｈｍに等しいか又はそれよりも大きい導電率を有することを特徴とする請求項１５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１７】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ第１の絶縁体層、金属層、第２の絶縁体層、及び該金属層といずれかの絶縁体層との間に位置決めされた任意的な電気安定化層を含む透明電極層と、
を含み、
前記任意的な電気安定化層は、金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、カドミウム、銅、ニッケル、プラチナ、インジウム、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項１８】
前記金属層は、銀を含むことを特徴とする請求項１７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項１９】
前記選択電気安定化層は、前記金属層の実行可能な印加電位を約０．０５ボルトだけ増大させることになることを特徴とする請求項１７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２０】
前記選択電気安定化層は、前記金属層の実行可能な印加電位を約０．１０ボルトだけ増大させることになることを特徴とする請求項１７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２１】
前記選択電気安定化層は、前記金属層の実行可能な印加電位を約０．２０ボルトだけ増大させることになることを特徴とする請求項１７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２２】
前記選択電気安定化層は、前記金属層の実行可能な印加電位を約０．３０ボルトだけ増大させることになることを特徴とする請求項１７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２３】
前記金属層は、該金属層が構成された卑金属とは異なる貴金属で合金されることを特徴とする請求項１７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２４】
前記金属層は、インジウム及びチタンの少なくとも選択された一方でドープされることを特徴とする請求項１７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２５】
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体と、
前記第１の基体と離間した関係であり、かつ前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面とを有する第２の基体と、
前記第１及び第２の基体の間に位置し、電界の印加時に可変である光透過率を有するエレクトロクロミック媒体と、
前記第２表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方の少なくとも一部を覆い、かつ第１の絶縁体層、金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層と、
を含み、
前記金属層は、銀を含み、前記第１の絶縁体層及び前記第２の絶縁体層の少なくとも一方は、酸化亜鉛又はＳｂ及びその組合せを含む、
ことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
【請求項２６】
前記選択絶縁体層と前記金属層が覆う表面との少なくとも選択された１つは、低エネルギ状態にあることを特徴とする請求項２５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２７】
前記選択絶縁体層又は前記金属層の下にある他の層、及び該金属層の表面のうちの前記少なくとも選択された１つは、イオンビーム処理されることを特徴とする請求項２５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２８】
前記選択絶縁体層によって覆われた前記金属層の下にある層の表面が、化学的に処理されることを特徴とする請求項２５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項２９】
前記金属層の下にある前記層の表面が、二硫化物又はＳＯ２で処理されることを特徴とする請求項２８に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３０】
前記金属層は、パラジウム、銅、インジウム、チタン、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つでドープされることを特徴とする請求項１７に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３１】
前記選択表面と前記第１の絶縁体との間に位置し、かつシリカ、ドープシリカ、燐ドープシリカ、アモルファスアルミナ、燐酸アルミニウム、ＳｉＮＳｎＺｎＯｘ又は他の化学的に不活性な非吸収誘電体層、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む障壁層、
を更に含むことを特徴とする請求項２４に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３２】
前記障壁層は、非晶質であることを特徴とする請求項３１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３３】
前記第１又は第２の絶縁体層は、３ＧＰａ未満の絶対応力を有することを特徴とする請求項２５に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３４】
前記第１又は第２の絶縁体層の前記絶対応力は、１．５ＧＰａ未満であることを特徴とする請求項３３に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３５】
前記第１又は第２の絶縁体層の前記絶対応力は、０．５ＧＰａ未満であることを特徴とする請求項３４に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３６】
エレクトロクロミック要素を製造する方法であって、
第１の表面と該第１の表面の反対側にある第２表面とを有する第１の基体を準備する段階と、
前記第２表面に対向する第３の表面と該第３の表面の反対側にある第４の表面と有する第２の基体を準備する段階と、
第１の絶縁体層、金属層、及び第２の絶縁体層を含む透明電極層を前記第２の表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方に付加する段階と、
エポキシを前記第２の表面及び前記第３の表面の少なくとも選択された一方に付加する段階と、
主波長が２．５ミクロン未満である赤外線を前記エポキシに印加することによって前記第１の基体を前記第２の基体に密封する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３７】
前記透明電極層を付加する段階は、前記第１の絶縁体層及び前記第２の絶縁体層の少なくとも選択された一方を、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＺｎＯ、ドープＺｎＯ、ＴｉＯｘ、導電ＴｉＯｘ、ＣｅＯｘ、ＳｎＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＺｎＳ、ＮｉＯｘ、ＣｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＺｒＯｘ、及びその組合せを含むように準備する段階を含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１の絶縁体層と前記透明電極層が覆う前記選択された表面との間に位置決めされ、かつルテニウム、ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＯｘ、銅、チタン、ニオブ、ニッケル、パラジウム、プラチナ、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む障壁層、
を更に含むことを特徴とする請求項１２又は請求項２２のいずれか１項に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項３９】
前記障壁層は、４０オングストロームに等しいか又はそれ未満の厚みを有することを特徴とする請求項１５又は請求項２５のいずれか１項に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４０】
前記障壁層の前記厚みは、２０オングストロームに等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項３９に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４１】
前記第１の絶縁体層と前記透明電極層が覆う前記選択された表面との間に位置決めされ、かつシリカ、ドープシリカ、燐ドープシリカ、アモルファスアルミナ、燐酸アルミニウム、ＳｉＮＳｎＺｎＯｘ又は他の化学的に不活性な非吸収誘電体層、及びその組合せのうちの少なくとも選択された１つを含む障壁層、
を更に含むことを特徴とする請求項１２又は請求項２２のいずれか１項に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４２】
前記障壁層は、１５０オングストロームに等しいか又はそれ未満の厚みを有することを特徴とする請求項４１に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４３】
前記障壁層の前記厚みは、１００オングストロームに等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項４２に記載のエレクトロクロミック要素。
【請求項４４】
前記障壁層の前記厚みは、５０オングストロームに等しいか又はそれ未満であることを特徴とする請求項４３に記載のエレクトロクロミック要素。
【国際調査報告】
2009529153.tif 000036