(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立に制御可能な複数のエレクトロクロミックゾーンを備えるマルチゾーンエレクトロクロミックデバイスであって、該エレクトロクロミックデバイスは、
基板と、
前記基板に積層されたエレクトロクロミックスタックと、
第１バスバーおよび第２バスバーを含む少なくとも二つのバスバーと、を備え、
前記第１バスバーはセグメント化され、前記基板の第１辺に隣接し、かつ、前記第１辺に沿って延び、前記第１バスバーの第１セグメントは第１エレクトロクロミックゾーンに電気的に接続され、前記第１バスバーの第２セグメントは第２エレクトロクロミックゾーンに電気的に接続され、かつ、前記第１セグメントから離間しており、前記第２バスバーは前記第１エレクトロクロミックゾーンおよび前記第２エレクトロクロミックゾーンに共通であり、前記エレクトロクロミックスタックは前記第１エレクトロクロミックゾーンと前記第２エレクトロクロミックゾーンとの間で分離され、前記第２バスバーは前記基板の前記第１辺の反対側の第２辺に隣接し、かつ前記第２辺に沿って延びるエレクトロクロミックデバイス。
【請求項２】
前記独立に制御可能な複数のエレクトロクロミックゾーンのうちの各エレクトロクロミックゾーンは、前記第１バスバーのただ一つのセグメントのみを含む請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項３】
前記エレクトロクロミックゾーンのそれぞれは異なる表面積を有する請求項１または２に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項４】
前記第１バスバーおよび前記第２バスバーは互いに実質的に平行である請求項１から３のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５】
前記第１バスバーの集団は前記基板の前記第１辺の長さに実質的に亘りおよび前記第２バスバーは前記基板の前記第２辺の長さに実質的に亘る請求項１から４のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項６】
前記エレクトロクロミックスタックの層は各エレクトロクロミックゾーンの間で切断される請求項１から５のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックデバイスを備える断熱ガラスユニット。
【請求項８】
第１の側と該第１の側の反対側の第２の側とを有する基板と、
第１の側と該第１の側の反対側の第２の側とを有する第１エレクトロクロミックゾーンと、
第３の側と該第３の側の反対側の第４の側とを有する第２エレクトロクロミックゾーンと、
前記基板の前記第１の側に沿って延び、前記第１エレクトロクロミックゾーンの前記第１の側に隣接すると共に前記第１エレクトロクロミックゾーンに電気的に接続される第１バスバーであって、前記第２エレクトロクロミックゾーンには電気的に接続されていない第１バスバーと、
前記基板の前記第２の側に沿って延び、前記第１エレクトロクロミックゾーンの前記第２の側および前記第２エレクトロクロミックゾーンの前記第４の側に隣接すると共に前記第１エレクトロクロミックゾーンおよび前記第２エレクトロクロミックゾーンに電気的に接続される第２バスバーであって、前記第１エレクトロクロミックゾーンと前記第２エレクトロクロミックゾーンとに共通のバスバーである第２バスバーと、
前記基板の前記第１の側に沿って延び、前記第２エレクトロクロミックゾーンの前記第３の側に隣接すると共に前記第２エレクトロクロミックゾーンに電気的に接続される第３バスバーであって、前記第１エレクトロクロミックゾーンには電気的に接続されていない第３バスバーと、を備え、
エレクトロクロミックスタックは前記第１エレクトロクロミックゾーンと前記第２エレクトロクロミックゾーンとの間で分離され、
前記第１エレクトロクロミックゾーンおよび前記第２エレクトロクロミックゾーンは独立に制御可能であるエレクトロクロミックデバイス。
【請求項９】
前記第１エレクトロクロミックゾーンは第５の側と該第５の側から離間した第６の側とを備え、前記第５の側および前記第６の側のぞれぞれは前記第１エレクトロクロミックゾーンの前記第１の側および前記第２の側に隣接し、前記第５の側に沿って前記第１エレクトロクロミックゾーンに電気的に接続されるバスバーは無く、前記第６の側に沿って前記第１エレクトロクロミックゾーンに電気的に接続されるバスバーは無く、
前記第２エレクトロクロミックゾーンは第７の側と該第７の側から離間した第８の側とを備え、前記第７の側および前記第８の側のぞれぞれは前記第２エレクトロクロミックゾーンの前記第３の側および前記第４の側に隣接し、前記第７の側に沿って前記第２エレクトロクロミックゾーンに電気的に接続されるバスバーは無く、前記第８の側に沿って前記第２エレクトロクロミックゾーンに電気的に接続されるバスバーは無い、請求項８に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項１０】
前記第１バスバーは第１ワイヤに電気的に接続され、前記第２バスバーは第２ワイヤに
電気的に接続され、前記第３バスバーは第３ワイヤに電気的に接続される請求項８または９に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は２０１２年２月２８日に出願の米国特許出願第１３／４０７１０６号の継続出願であり、その特許出願の開示は参照することにより本明細書の一部をなすものとする。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロクロミックデバイスは、エレクトロクロミック材料を含み、エレクトロクロミック材料は、電位の印加に応じて呈色性等のその光学特性を変化させ、それにより、デバイスの透明度を増減させるか又は反射性を増減させることが知られている。従来技術による通常のエレクトロクロミックデバイスは、対向電極（カウンタ電極）層と、対向電極層に実質的に平行に配設されるエレクトロクロミック材料層と、このエレクトロクロミック層から対向電極層を分離するイオン伝導層とをそれぞれ備える。さらに、２つの透明導電層は、対向電極層及びエレクトロクロミック層に実質的に平行でかつそれらと接触状態にある。対向電極層、エレクトロクロミック材料層、イオン伝導層、及び導電層を作製するための材料は知られており、例えば、参照することにより本明細書の一部をなす米国特許出願公開第２００８／０１６９１８５号に記載され、また、望ましいことには実質的に透明な酸化物又は窒化物である。各導電層を低電圧電源に接続すること等によってエレクトロクロミックデバイスの層状構造両端に電位が印加されると、対向電極層内に格納されるＬｉ＋イオン等のイオンは、対向電極層からイオン伝導体層を通してエレクトロクロミック層に流れる。さらに、電子は、対向電極層から、低電圧電源を有する外部回路を回って、エレクトロクロミック層に流れて、対向電極層及びエレクトロクロミック層内の電荷的中性を維持する。エレクトロクロミック層へのイオン及び電子の移動は、エレクトロクロミック層、及び任意選択で、相補的ＥＣデバイスでは対向電極層の光学特性を変化させ、それにより、エレクトロクロミックデバイスの呈色性、したがって透明性を変化させる。
【０００３】
図１Ａ及び図１Ｂは、通常の従来技術のエレクトロクロミックデバイス２０のそれぞれ平面図及び断面図を示す。デバイス２０は、ガラス等の基板３４上に形成された分離透明導電層領域２６Ａ及び２６Ｂを含む。さらに、デバイス２０は、対向電極層２８と、イオン伝導層３２と、エレクトロクロミック層３０と、透明導電層２４とを含み、それらの層は導電層領域２６上に順次に堆積されている。デバイス２０のエレクトロクロミック層及び対向電極層の相対的な位置は入れ替えることができることは理解されたい。さらに、デバイス２０は、導電層領域２６Ａとのみ接触しているバスバー４０と、導電層領域２６Ｂ上に形成することができ、導電層２４と接触しているバスバー４２とを含む。導電層領域２６Ａは導電層領域２６Ｂ及びバスバー４２から物理的に分離され、導電層２４はバスバー４０から物理的に分離される。エレクトロクロミックデバイスは、湾曲した側面を含む等の種々の形状を有する場合があるが、説明のための例示的なデバイス２０は長方形のデバイスであり、バスバー４０及び４２は互いに平行に、デバイス２０の両側にあるそれぞれの側面２５、２７に隣接して、互いに距離Ｗだけ離れて延在する。さらに、バスバー４０及び４２は、低電圧電源２２の対応する正端子及び負端子に電線によって接続される（電線及び電源２２は合わせて「外部回路」を構成する）。
【０００４】
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、電源２２がバスバー４０と４２との間に電位をかけるように動作するとき、電子、それゆえ、電流が、バスバー４２から透明導電層２４を横切ってエレクトロクロミック層３０の中に流れる。さらに、多くの薄膜ＥＣデバイスの場合と同様に、イオン伝導層３２が不完全な絶縁体である場合には、一般的に漏れ電流と呼ばれる小電流が、バスバー４２から導電層２４及びエレクトロクロミック層３０を通ってイオン伝導層３２に流れ込む。さらに、イオンが、対向電極層２８からイオン伝導層３２を通ってエレクトロクロミック層３０に流れ、対向電極層２８から電子が抽出され、その後、外部回路を介してエレクトロクロミック層３０に挿入されることによって、電荷バランス（荷電平衡）が保持される。電流が、バスバー４２から離れ、導電層２４を横切ってバスバー４０に向かって流れるにつれて、通常約１０Ω／□〜２０Ω／□である導電層２４の有限のシート抵抗に起因して電圧が降下する。さらに、層３０、３２及び２８の組み合わせ（「スタック」）を通って電流が引き込まれ、デバイス２０内のエレクトロクロミック着色を引き起こすにつれて、導電層２４を横切って流れる電流は徐々に減少する。
【０００５】
その結果、バスバー４０と４２との間に配置され且つ透明導電層２４と導電層領域２６Ｂとの間に延在する一連の隣接するセグメントからデバイス２０が形成されると見なされる場合には、電流の大部分がスタックを通って下方に流れることになるので、バスバー４０に最も近い導電層２４のセグメントにおいてスタックを通って流れる電流の量は、ゼロ（零）近くになるであろうと考えられている。透明導電層２４のシート抵抗がバスバー４０と４２との間で実質的に均一であると仮定すると、バスバー４０と４２との間に延在する透明導電層２４にわたる電圧降下は、デバイス２０の各連続セグメントを通って流れる電流に比例することになる。したがって、バスバー４２からの距離に対する透明導電層内の電圧降下率は、バスバー４２の最も近くで最大であり、バスバー４０の近くでほとんどゼロになる。デバイス２０の連続セグメントからの寄与の結果として、導電層領域２６Ａにおいてデバイス２０にわたって流れる電流はバスバー４０からバスバー４２まで増加するという点で、バスバー４０から導電層領域２６Ａを横切ってバスバー４２に向かって流れる電流に関して、実質的に鏡像の電流の流れが生じる。バスバー４０と４２との間のデバイスの幅にわたる、導電層２４に対する電圧プロファイルと導電層領域２６Ａに対する電圧プロファイルとの間の差は、バスバー４０と４２との間に延在するエレクトロクロミックデバイスの幅にわたる導電層２４と導電層領域２６Ａとの間の電位差である。
【０００６】
その電位差は、各セグメントを通って対向電極層２８からエレクトロクロミック層３０に流れ、それによりデバイス２０を着色した状態に変換し、それゆえ、デバイス２０を着色する電流の最大流量を決定する。リチウムイオン及び電子の形で、要件を満たすための即時の（ready）電荷供給がある場合、デバイスのセグメントにかかる電位差に比例する流量で電流が流れることになる。その最終結果として、最初に不均一な着色が引き起こされ、透明導体間の電位差が最も大きい、バスバーに最も近い領域で、デバイスの中央の領域よりも速く着色することになる。漏れ電流が全く生じない理想的なデバイスでは、エレクトロクロミックデバイスが完全に着色された状態に達するにつれて、最初はバスバーの最も近くで、その後、デバイスの中央において対向電極層内の利用可能な電荷供給量が使い果たされるときに、この不均一性は一定になり、それにより、デバイスの全面積にわたって均一な着色がもたらされる。
【０００７】
最初にエレクトロクロミックデバイス２０のバスバー４０、４２間に電圧が印加された後に、デバイス２０を通って流れる電流はゼロに向かって降下し、それゆえ、透明導電層のそれぞれにわたる電圧降下もゼロに近づくことになる。しかしながら、バスバー４０、４２間に延在するエレクトロクロミックデバイス２０の幅にわたる導電層２４と導電層領域２６Ａとの間の電圧が、完全に着色した状態において、概ね印加された電圧等の一定値に等しく、又は実質的に等しくなり、それにより、最終的に、エレクトロクロミックデバイス２０内で相対的に均一な着色がもたらされるか否かは、電流が流れる、バスバー４０、４２間に延在するエレクトロクロミックデバイス２０の導電層２４及び導電層領域２６Ａの幅と、デバイスの中に流れる漏れ電流の大きさとによって部分的に決まる。
【０００８】
デバイス２０と同様の構成を有する大型のエレクトロクロミックデバイスでは、電流が、両側に位置するバスバー間のエレクトロクロミックデバイスの導電層にわたって、約４０インチ（約１０１．６ｃｍ）を超えるような相対的に長い距離を流れ、両側に位置するバスバーから延在する導電層の幅にわたって、スタックを通して大きく、不均一な電圧降下が生じるので、完全に着色する場合であっても、デバイスの不均一な着色が持続する場合がある。この不均一な電圧降下は、スタックの層が薄膜構成であることから、エレクトロクロミックデバイス内に通常存在している、デバイスを通って流れる漏れ電流の影響によって引き起こされる。漏れ電流はスタックを通って流れ、それにより、バスバー間に延在するエレクトロクロミックデバイスの幅にわたって電位差変動が引き起こされる。漏れ電流が著しく大きい場合には、電位差変動が著しく大きくなり、エレクトロクロミックデバイス内に肉眼でも視認可能な場合がある不均一な着色を引き起こす。エレクトロクロミックデバイス内の不均一な着色の結果として、通常、両側に位置するバスバー間の中間の領域（「中央領域」）付近において、バスバー付近のエレクトロクロミックデバイスの領域よりも明るい領域が生じる。言い換えると、エレクトロクロミックデバイスの中央領域は、エレクトロクロミックデバイスの側方にあるバスバーに近い領域と同じ色変化を受けないか、又は同じ量の暗色化を受けないか、若しくは暗色化に一貫性がない。
【０００９】
デバイス２０と同様に構成されるエレクトロクロミックデバイスが、略２．５Ｖから４．０Ｖの間等の通常の動作電圧において動作するとき、漏れ電流は５０ｍＡ／ｍ２〜５００ｍＡ／ｍ２程度であるので、両側に位置するバスバー間の距離が少なくとも約３０インチ（約７６．２ｃｍ）であるとき、エレクトロクロミックデバイスにわたる不均一な着色が肉眼で視認可能になる場合があることに気が付いた。通常の漏れ電流レベルの場合、エレクトロクロミックデバイスが完全に着色された状態にあり、かつ約３０インチ（約７６．２ｃｍ）未満のバスバー分離を有するとき、着色の不均一性は肉眼では容易に見えない。
【００１０】
図１Ａを参照すると、バスバー４０、４２間にあり、それゆえ、着色を制御することができるデバイス２０の領域を最大化するように、バスバー４０、４２を、デバイス２０の側面２５、２７の非常に近くに位置決めすることが極めて望ましい。また、デバイス２０の側面付近にバスバーを位置決めすることによって、通常約０．２５インチ（約０．６３５ｃｍ）以下の厚みを有するバスバーは視認できないか、又は最小限の視認に抑えられるので、通常の窓枠に設置されるときに、そのデバイスは美観に関して満足感が得られる。通常デバイスの両側にあるバスバー間の距離が約４０インチ（約１０１．６ｃｍ）を超える大型のエレクトロクロミックデバイスが、オフィスビルの窓又は車のフロントガラス等の数多くの応用形態にとって望ましい。したがって、そのような大型のエレクトロクロミックデバイスの動作において、上記で論じられたように、漏れ電流の影響に起因して不均一な着色が生じるおそれがあり、望ましくない。
【００１１】
また、デバイス２０と同様の大型のエレクトロクロミックデバイスでは、両側に位置するバスバーに隣接するデバイスの領域は、バスバー間の中央領域よりも迅速に色が変化するか又は暗くなることに気が付いた。さらに、これらの同じ大型のエレクトロクロミックデバイスが、両側に位置するバスバー間の距離が短いエレクトロクロミックデバイスよりもゆっくり透過状態（又は色）を変更する場合があることにも気が付いた。この現象は主に、デバイスが大きいほど引き込まれる電流が大きく、それゆえ、結果として透明導体層における電圧降下が大きくなり、それにより、両側に位置するバスバー間の幅が小さいエレクトロクロミックデバイスに対して、スタックに印加される正味の電位が低くなることに起因する。また、着色の変化が遅いことは１つには、スタックの層に対する損傷を引き起こすおそれがある、バスバー付近の部分におけるエレクトロクロミックデバイスの過大な駆動を回避するように、エレクトロクロミックデバイスに３Ｖ等の最大電圧未満の電圧が印加されることに基づく。
【００１２】
例えば、約６インチ（約１５．２４ｃｍ）だけ分離された両側に位置するバスバーを有するデバイス２０と同様の従来技術のエレクトロクロミックデバイスの場合、デバイスが完全な透過状態（完全に透明）から、光の５パーセントだけがデバイスを透過する着色状態に変化する通常の時間は約１００秒であるのに対して、約３０インチ（約７６．２ｃｍ）だけ分離されたバスバーを有するデバイス２０と同様のエレクトロクロミックデバイスの場合、同じ着色変化を得るのにかかる通常の時間は約４００秒程度になる場合がある。
【００１３】
米国特許出願公開第２０１１／０２６０９６１号は、３バスエレクトロクロミックデバイスを開示するが、形成された２つのゾーンは独立制御できない。
【００１４】
米国特許出願公開第２００９／０３２３１６０号は、２つの隣り合った動的エレクトロクロミックゾーン間に、２つの隣り合った動的エレクトロクロミックゾーンを電気的に分離するエリアを備える、ゾーン分けされたエレクトロクロミックデバイスを開示している。換言すれば、この特許公開は完全に分離されたゾーンを開示している。
【発明の概要】
【００１５】
本発明の一態様は、複数の独立制御可能なエレクトロクロミックゾーンを備える基板であり、前記エレクトロクロミックゾーンはそれぞれ共通の連続したバスバーを共有する。一実施形態では、前記エレクトロクロミックゾーンは互いに完全には分離されない。別の実施形態では、前記エレクトロクロミックゾーンはそれぞれ同じ表面積を有する。別の実施形態では、前記エレクトロクロミックゾーンはそれぞれ異なる表面積を有する。
【００１６】
別の実施形態では、前記基板は３つのバスバーを備える。別の実施形態では、前記３つのバスバーは、内部バスバーが第１の端部バスバーと第２の端部バスバーとの間に挟まれるように間隔を置いて配置される。別の実施形態では、第１のエレクトロクロミックゾーンが、前記内部バスバーと前記第１の端部バスバーとの間の空間によって画定され、第２のエレクトロクロミックゾーンが、前記内部バスバーと前記第２の端部バスバーとの間の空間によって画定される。別の実施形態では、前記エレクトロクロミックゾーンは前記基板上の単一のエレクトロクロミックコーティングから形成される。別の実施形態では、前記３つのバスバーは実質的に互いに平行である。別の実施形態では、前記３つのバスバーは実質的に前記基板の長さに延在し、前記３つのバスバーはそれぞれ概ね同じサイズである。
【００１７】
別の実施形態では、前記エレクトロクロミックゾーンは前記基板上の単一のエレクトロクロミックコーティングから形成され、前記単一のエレクトロクロミックコーティングを切断して、個々のエレクトロクロミックゾーンを形成する。別の実施形態では、前記基板は第１のバスバー及び第２のバスバーを備え、前記第１のバスバーは各エレクトロクロミックゾーンにわたって連続して延在する。別の実施形態では、前記第２のバスバーは単一のバスバーから形成され、個々のバスバーセグメントを形成するように切断され、各バスバーセグメントは１つのエレクトロクロミックゾーンに対応する。
【００１８】
別の実施形態では、前記基板は、ガラス、プラスチック、及び同じ又は異なる材料のうちの２つの材料の積層体からなる群から選択される。別の実施形態では、前記基板は窓ガラス（window pane）又は窓アセンブリである。別の実施形態では、前記基板は断熱ガラスユニットの一部である。
【００１９】
別の実施形態では、前記複数のエレクトロクロミックゾーンの各々は、エレクトロクロミック層又は対向電極層のうちの一方を含む第１の電極と、前記エレクトロクロミック層又は前記対向電極層のうちの他方を含む第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間でイオンを伝導するためのイオン伝導体層と、第１の導電層と、第２の導電層とを備え、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記イオン伝導体層は前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に挟まれる。
【００２０】
本発明の別の態様は、複数のエレクトロクロミックゾーンを有する基板を形成する方法であり、この方法は、（１）前記基板上にエレクトロクロミックコーティングを堆積するステップと、（２）前記エレクトロクロミックコーティング上に複数のバスバーを堆積するステップであって、前記エレクトロクロミックコーティングから複数のエレクトロクロミックゾーンを形成する、堆積するステップと、を含み、前記形成された複数のエレクトロクロミックゾーンは少なくとも１つの共通の連続したバスバーを共有する。一実施形態では、前記方法は、少なくとも３つのバスバーの間隔が少なくとも２つのエレクトロクロミックゾーンを形成するように、前記少なくとも３つのバスバーを堆積するステップを含む。別の実施形態では、前記エレクトロクロミックコーティングを切断して、２つのエレクトロクロミックゾーンを形成する。
【００２１】
本発明の別の態様は、マルチゾーンエレクトロクロミックデバイスを制御する方法である。
【００２２】
本発明の別の態様は、マルチゾーンエレクトロクロミックデバイス、又はマルチゾーンエレクトロクロミックデバイスを備えるＩＧＵを車両若しくは建物内に設置する方法である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】従来技術のエレクトロクロミックデバイスの平面図である。
【００２４】
【図１Ｂ】断面線１Ｂ−１Ｂにおける図１Ａのエレクトロクロミックデバイスの図である。
【００２５】
【図２】マルチゾーンエレクトロクロミックデバイスの断面図である。
【００２６】
【図３Ａ】マルチゾーンエレクトロクロミックデバイスの平面図である。
【００２７】
【図３Ｂ】マルチゾーンエレクトロクロミックデバイスの断面図である。
【００２８】
【図４Ａ】２つのゾーン及び３つのワイヤを有するエレクトロクロミックデバイスを示す図である。
【００２９】
【図４Ｂ】３つのゾーン及び４つのワイヤを有するエレクトロクロミックデバイスを示す図である。
【００３０】
【図５】ゾーンのうちの１つが長方形でない形状を有する、３ゾーンエレクトロクロミックデバイス及び関連する配線を示す図である。
【００３１】
【図６】エレクトロクロミックデバイスがセグメント化されたバスバーを備える、２ゾーンエレクトロクロミックデバイス及び関連する配線を示す図である。
【００３２】
【図７】３つのバスバーを有する２ゾーンエレクトロクロミックデバイスを示す図である。
【００３３】
【図８】４つのバスバーを有する３ゾーンエレクトロクロミックデバイスを示す図である。
【００３４】
【図９】２ゾーンエレクトロクロミックデバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（詳細な説明）
本発明の一態様は、複数の独立制御可能なエレクトロクロミックゾーンを備える基板であり、各エレクトロクロミックゾーンは共通の連続したバスバーを共有する。一実施形態では、各エレクトロクロミックゾーンは互いに完全には分離（絶縁）されない。幾つかの実施形態では、各エレクトロクロミックゾーンは同じ又は異なるサイズ及び／又は表面積を有することができる。他の実施形態では、各エレクトロクロミックゾーンは同じ又は異なる形状（湾曲形状又は弧状形状を含む）を有することができる。
【００３６】
概して、本発明のマルチゾーンＥＣデバイスは２つの種類：（１）ＥＣデバイスの両側に位置する側面又は縁にある２つのバスバーと、両側に位置する側面又は縁のバスバー間の内部空間内に位置決めされる更なるバスバーとを備えるデバイス、及び（２）基板上の単一のエレクトロクロミックコーティングからエレクトロクロミックゾーンが形成され、単一のエレクトロクロミックコーティングを切断して、個々のエレクトロクロミックゾーンを形成するデバイス、に分類される。これらの各タイプのマルチゾーンＥＣデバイス及びそれぞれの加工プロセスが本明細書において論じられる。
【００３７】
本発明によるマルチゾーンエレクトロクロミックデバイスは、窓内の他の動的ゾーン内の太陽光制御の利益を最大化できるようにしながら、１つ又は複数の動的ゾーンを通して、自然昼光を最適に取り込めるようにすること等の、従来の動的ＩＧＵより優れた数多くの利点を提供すると考えられる。多様な設計目標及び要件を満たすために、窓の縁から任意の距離において種々の動的ゾーンを作り出すことができる。
【００３８】
本発明の一態様は、マルチゾーンエレクトロクロミックデバイスであり、ＥＣデバイスの両側に位置する側面にあるバスバーに加えて、両側に位置する側面のバスバー間の内部空間内に更なるバスバーが位置決めされる。一実施形態では、内部バスバーが、両側に位置する第１の端部バスバーと第２の端部バスバーとの間に位置決めされる。当然、本発明は、マルチゾーンＥＣデバイスが３つのバスバー、それゆえ、２つのゾーンを備える実施形態には限定されない。４つ以上のバスバー（それぞれ３つ以上のゾーン）を備えるマルチゾーンＥＣデバイスも同じように考えられる。
【００３９】
例えば、図２を参照すると、マルチゾーンエレクトロクロミックデバイス２００が、２つの独立動作可能及び制御可能なゾーン、すなわち、２００Ａ及び２００Ｂ（又はエレクトロクロミックデバイスゾーン）を備える。例示的なマルチゾーンＥＣデバイス２００は、中央バスバー２４２と、それぞれのゾーンの両側に位置する側面又は縁にあるバスバー２４０Ａ及び２４０Ｂ（「外側バスバー」又は「両側に位置する第１及び第２の端部バスバー」）とを備えることができる。内部バスバー２４２はマルチゾーンＥＣデバイス２００のゾーン２００Ａ及び２００Ｂの両方に共通である。したがって、第１のエレクトロクロミックゾーン２００Ａは内部バスバー２４２と第１の端部バスバー２４０Ａとの間の空間によって画定され、第２のエレクトロクロミックゾーン２００Ｂは内部バスバー２４２と第２の端部バスバー２４０Ｂとの間の空間によって画定される。
【００４０】
図２のこの特定の実施形態では、内部バスバーは、両側に位置する第１の端部バスバー及び第２の端部バスバーに対して中央の場所に位置決めされる。しかしながら、内部バスバーは、両側に位置する第１の端部バスバーと第２の端部バスバーとの間の任意の位置に存在することができる。バスバー２４２並びに２４０Ａ及び２４０Ｂは、同じ距離又は異なる距離だけ離すことができる。幾つかの実施形態では、バスバー２４２はデバイスの中央領域内にあり、各バスバー２４０Ａ及び２４０Ｂから等距離に位置決めされる。他の実施形態では、バスバー２４２は、上記バスバー２４０Ａと２４０Ｂとの間に位置決めされるが、２４２と２４０Ａとの間の距離は、２４２と２４０Ｂとの間の距離とは異なる。
【００４１】
３つ以上のゾーンを有する実施形態では、両側に位置する第１の端部バスバーと第２の端部バスバーとの間の任意の場所に更なる内部バスバーを位置決めすることができる。例えば、３つ以上のゾーンを有するデバイスを構成する更なる内部バスバーは、両側に位置する第１の端部バスバーと第２の端部バスバーとの間の等間隔の距離に配置することができる。この結果、デバイスが複数のゾーンを有することができ、各ゾーンが概ね同じ表面積を有すると考えられる。代替的には、３つ以上のゾーンを有するデバイスを構成する更なる内部バスバーは、両側に位置する第１の端部バスバーと第２の端部バスバーとの間の異なる距離に配置することができ、結果として、ゾーンが異なる表面積を有する。
【００４２】
マルチゾーンデバイスは単一の基板（例えば、ガラス又はプラスチック）上に加工される。幾つかの実施形態では、マルチゾーンエレクトロクロミックデバイスは、単一の連続したＥＣデバイス（すなわち、ガラス基板上に堆積された薄膜の単一の連続したスタック）から作製される。他の実施形態では、２つのＥＣデバイスがガラス基板上に独立して堆積され、それぞれ堆積されたＥＣデバイスが１つの側面又は縁に単一のバスバーを有し、それにより、内部バスバーが両方のデバイス間に堆積され、共有される。例えば、第１のデバイス２０が第２のデバイス２０に隣り合うように、かつ鏡像をなすように配置され、それぞれの第１のデバイス２０及び第２のデバイス２０のバスバー４２が互いに接触するようにされる。ＥＣデバイスを構成する構成層及びその形成方法又は堆積方法が米国特許第８，００４，７４４号、同第７，８３０，５８５号、同第７，５９３，１５４号、同第７，３７２，６１０号において開示されており、それぞれの開示は参照することにより本明細書の一部をなすものとする。例えば、エレクトロクロミックゾーン又はエレクトロクロミックデバイスのそれらの層を既知の方法で形成するための技法は、一般的に、物理気相成長、スパッタリング、熱分解コーティング技法、ゾルゲルプロセス等の湿式化学技法、スピンコーティング及び真空コーティング技法を含む。
【００４３】
幾つかの実施形態では、ガラス基板は底部透明導体をコーティングされる。その後、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、この導体をＰ１プロセスで切断して、コーティングの種々の領域を分離する。次に、エレクトロクロミック膜が上部にわたってコーティングされ、その後、上側透明導電膜がコーティングされる。上部透明導体又は底部透明導体のいずれかの上方又は下方に、色合わせのための反射防止コーティング及び反射若しくは着色コーティング等の更なる光学コーティング若しくは機能性コーティング、又は環境からの湿気の移動若しくはガラスからのナトリウムイオンの移動を防ぐ障壁コーティング等の障壁コーティングが更に含まれる場合があることは当業者には認識されよう。
【００４４】
そのプロセスの終わりに、最後のレーザプロセスが、図示されるＰ３切込み（上部導体を貫通するが、底部導体を貫通しない）、及び図示されるＰ４切込み（両方の導体を貫通する）を実施し、膜を所望のゾーンに分離して完了する。ガラスにバスバーが付加され、その後、必要とされる任意の更なる処理（例えば、バスバー又は膜を焼成する加熱ステップ）が行われる。切込み又は切除線を作製するのに適したレーザは、１０６４ｎｍの波長のＮｄ：ＹＡＧ等の固体レーザ、並びに２４８ｎｍ及び１９３ｎｍにおいてそれぞれ放射するＡｒＦ及びＫｒＦ等のエキシマレーザを含む。他の固体レーザ及びエキシマレーザも適している。
【００４５】
ＥＣスタック／ＥＣデバイスを構成する膜を堆積し、かつそのスタック上にバスバーが堆積されると、単一の窓ガラスが積層ユニット又は断熱ガラスユニットに加工される。ＥＣデバイスを構成する積層体を作り出す方法が米国特許出願公開第２０１１／０２６７６７２号において開示されており、その開示は参照することによりその全体が本明細書の一部をなすものとする。この加工プロセスの一部として、各バスバーのハンダタブ部分にワイヤが取り付けられることになる（例えば、その開示が参照することにより本明細書の一部をなすものとする同時係属の米国特許出願第６１／４９０，２９１号を参照）。
【００４６】
２つ（又は３つ以上）のエレクトロクロミックゾーンが完全に独立しているのではなく、共通バスバーを共有するので、標準的なエレクトロクロミック制御システムの２つのチャネルをガラスに単純に接続することはできない。通常のエレクトロクロミック制御システムは、ブリッジタイプ出力を有することになり、どの接続が接地電位にあるかを変更することによって、正の電圧のみを用いて＋５Ｖ〜−５Ｖの間で出力電圧が変更される。例えば、負のワイヤを接地し（０Ｖ）、正のワイヤに３Ｖをかけることによって、エレクトロクロミック窓ガラスに正の３Ｖがもたらされ、その２つを逆にして、負のワイヤに３Ｖをかけ、正のワイヤを接地する（０Ｖ）することによって、窓ガラス（pane）に−３Ｖがもたらされる。
【００４７】
３つのゾーンを有するマルチゾーンＥＣデバイスの解決策は、窓ガラスごとに必要とされる電圧を加算し、各ワイヤにかける正確な電位を求めることである（例えば、図４Ａを参照）。当業者が、第１のワイヤに４Ｖをかけ、第２のワイヤに２Ｖをかけ、第３のワイヤに０Ｖをかけることになっていた場合、結果として、第１の窓ガラスが＋２Ｖに、第２の窓ガラスが−２Ｖになっていた。このようにして、２つの窓ガラスは、完全に独立制御することができる。しかしながら、一般的に、制御システムは、単一ゾーンコントローラの要求する電圧の２倍までの電圧を印加できなければならない。同様の論理が、４バスバー、３ゾーンデバイス等の、３つ以上のゾーンを有する他のマルチゾーンＥＣデバイスにも当てはまる。
【００４８】
別の例が、＋３Ｖにおいて最初の２つの窓ガラスに色合いをつけ、−２Ｖにおいて第３の窓ガラスを透明にすることが望ましい３ゾーン（４バスバー）デバイスである。バスバーの極性が順に＋／−／＋／−である場合には、接地に対して３Ｖ、０Ｖ、３Ｖ及び５Ｖを印加することができる。最初の２つの間の差は３−０＝３であり、第２と第３との間の差は３−０−３であり、第３と第４との間の差は３−５＝−２である。エレクトロクロミックデバイスを駆動するのに、隣り合ったバスバーにおける電位差とは対照的に、接地に対する絶対電位はあまり重要ではないことに留意されたい。したがって、同じ結果を達成するために、４Ｖ、１Ｖ、４Ｖ及び６Ｖをそれぞれ印加することもできる。
【００４９】
標準的な単一ゾーンＥＣデバイスでは、各部分窓ガラス内の電流監視も複雑であると考えられる。２ゾーン、３バスバーの場合、２つの外側ワイヤを監視して、各部分窓ガラス内の電流を求めることができるのに対して、中央のワイヤは２つの電流の和を搬送する。３ゾーン、４バスバーの場合は更に複雑である。ここでは、第１のワイヤは第１のゾーンの電流を搬送し、第４のワイヤは第３のゾーンの電流を搬送する（例えば、図４Ｂを参照）。しかし、第２の（中央）ゾーン内に流れる電流を求めるには、第１のワイヤと第２のワイヤとの間の電流差、又は第３のワイヤと第４のワイヤとの間の電流差を計算する必要がある。
【００５０】
図７を参照すると、この２窓ガラス、３バスバーＩＧＵの場合、窓ガラス１は（Ｖ１−Ｖ２）によって与えられる印加電圧及び電流Ｉ１を有し、一方、窓ガラス２はＶ３−Ｖ２の印加電圧及び電流Ｉ３を有する。
【００５１】
図８を参照すると、この３窓ガラス、４バスバーＩＧＵの場合、窓ガラス１は依然として（Ｖ１−Ｖ２）によって与えられる印加電圧及び電流Ｉ１を有する。窓ガラス２は依然として（Ｖ３−Ｖ２）として印加電圧を測定することができるが、電流は（Ｉ２−Ｉ１）又は（Ｉ４−Ｉ３）によって与えられる。窓ガラス３の電圧は（Ｖ３−Ｖ４）であり、電流は（−Ｉ４）である。
【００５２】
マルチゾーンエレクトロクロミックデバイスは各ゾーンを完全に独立制御するので、それらのゾーンは異なるサイズ又は異なる形状にすることができる。例えば、図２を参照すると、各ゾーン２００Ａ及び２００Ｂは概して長方形の形状を有するように示されるが、本明細書において開示される主題の規定によれば、それぞれが選択された形状を有する複数のゾーンを用いることができる。さらに、多窓ガラスＩＧＵ２００は概して長方形の形状を有するように示されるが、本明細書において開示される主題の規定によれば、任意の選択されたサイズ及び形状の多窓ガラスＩＧＵを用いることができる。
【００５３】
更なる非限定的な例として、図５は、４バスバー、３ゾーンデバイスを示しており、ゾーンが異なるサイズ（異なる表面積）であり、３つのゾーンのうちの１つの形状は長方形ではない。そのようなデバイスの場合、個々の部分窓ガラスを管理するのに適した電圧及び電流プロトコルを決定する必要があり、その後、完全に自律的に各部分窓ガラスを管理するために、上記のように電圧を制御し、電流を監視することができる。
【００５４】
中央バスバー（複数の場合もある）は縁バスバーの２倍の電流を搬送すると考えられるので、縁バスバーの厚み又は幅を小さくして、中央バスバーの半分の導電率を達成することができる。代替的には、全てのバスバーを常に最大電流を搬送するのに十分な大きさにすることができる。
【００５５】
本発明の別の態様では、エレクトロクロミックゾーンは基板上の単一のエレクトロクロミックコーティングから形成され、単一のエレクトロクロミックコーティングを切断して、個々のエレクトロクロミックゾーンを形成する。幾つかの実施形態では、基板は第１のバスバー及び第２のバスバーを備え、第１のバスバーは各エレクトロクロミックゾーンにわたって連続して延在する。第２のバスバーはセグメント化され、各バスバーセグメントが１つのエレクトロクロミックゾーンに対応する。単一のバスバーが一方の側面に沿って全てのゾーンを横断するように各ゾーンを設計することができる限り、各ゾーンは異なるサイズ又は形状からなることができる。
【００５６】
セグメント化された第２のバスバーは単一のバスバーから形成することができ（第１のバスバーが付加されたように付加される）、切断して個々のバスバーセグメントを形成することができる。代替の実施形態では、セグメント化された第２のバスバーはセグメントとして付加されるか、又は１つ又は複数の間隙を有する単一のバスバーとして付加される。
【００５７】
その処理（例えば、レーザ処理／切断）の大部分は通常の２バスバーデバイスと同じである。しかしながら、図６を参照すると、追加のＰ４切込みが存在し、その切込みは、２つの動作ゾーン間で膜を完全に切断し、それらのゾーン間に電流が流れるのを防ぐ。さらに、バスバーのうちの１つがセグメント化される。電気的に、このユニットは、上記で論じられた３バスバー、２ゾーンデバイスと同様に動作し、１つのバスバーが両方のゾーンの底部導体に接続され、２つの別々のバスバーが各ゾーンの上部導体に接続されている。制御ハードウェア及び論理は３バスバーの場合と同じである。当然、同じ論理が３つ以上のゾーンを有するデバイスにも当てはまる。
【００５８】
図９を参照すると、セグメント化されたバスバーを有するこの２窓ガラスデバイスの場合、窓ガラス１は、（Ｖ１−Ｖ２）によって与えられる印加電圧及び電流Ｉ１を有し、一方、窓ガラス２はＶ３−Ｖ２の印加電圧及び電流Ｉ３を有する。
【００５９】
幾つかの実施形態では、本明細書において開示されるエレクトロクロミック材料の代わりに、又はそれに加えて、フォトクロミック材料又はサーモクロミック材料が用いられる場合がある。例えば、幾つかのゾーンはエレクトロクロミック材料を含むことができ、一方、他のゾーンは、エレクトロクロミック材料、フォトクロミック材料又はサーモクロミック材料のうちの少なくとも１つを含むことができる。適切なフォトクロミック材料は、限定はしないが、トリアリルメタン、スチルベン、アザスチルベン、ニトロン、フルギド、スピロピラン、ナフトピラン、スピロオキサジン及びキノンを含む。適切なサーモクロミック材料は、限定はしないが、液晶及びロイコ染料を含む。フォトクロミック材料及びサーモクロミック材料はいずれも、既知の方法で基板上に形成することができる。フォトクロミック又はサーモクロミック動的ゾーンの場合、それぞれ光及び熱が材料の特性を変調するので、バスバーは不要になる。フォトクロミック及び／又はサーモクロミック動的ゾーンを用いる１つの例示的な実施形態は、採光のために能動的に制御される窓の上部に向かう少なくとも１つのエレクトロクロミック動的ゾーンと、直射日光下で自ら暗くなる窓の底部に向かう少なくとも１つのフォトクロミック動的ゾーンと、そのデバイスの別の領域に置かれる少なくとも第２のエレクトロクロミックゾーンとを有する窓とすることができる。
【００６０】
さらに、本明細書において開示される主題の１つの例示的な実施形態は、複数の独立制御される動的ゾーンを備える単一の窓ガラス、又は窓ガラス区画（lite：明かり取り）を有する建築用の窓等の、窓を含むことができることは理解されたい。本明細書において開示される主題の別の例示的な実施形態は、１つの窓ガラス上にエレクトロクロミック窓の複数のゾーンを備え、かつ他の窓ガラス上に透明なガラスを備えるＩＧＵを含む。本明細書において開示される主題の更に別の例示的な実施形態は、１つの窓ガラス上にエレクトロクロミック窓の複数のゾーンを備え、かつ他の窓ガラス上に低Ｅガラス、着色ガラス又は反射ガラスを備えるＩＧＵを含む。本明細書において開示される主題の更に別の例示的な実施形態は、ＩＧＵの１つの窓ガラス上にエレクトロクロミック窓の複数のゾーンを備え、かつ他の窓ガラス上にパターンガラス（patterned glass：型板ガラス）又は特殊ガラスを備えるＩＧＵを含み、そのパターン又は特徴は第１の窓ガラス上の動的ゾーンのエリアと調和し、それらのエリアを補完し、及び／又はそれらのエリアと対照をなす場合がある。これまでの例示的な実施形態は、複数の動的ゾーンを備える窓ガラス区画が、透明窓ガラス区画、低Ｅ窓ガラス区画、反射及び／又は部分反射窓ガラス区画であるように構成できることは理解されたい。
【００６１】
同時係属の米国特許出願第１３／３５４，８６３号において記述される制御システム、電力システム又は配線システム（無線制御を含む）のいずれかを、本明細書において記述されるようなマルチゾーンエレクトロクロミックデバイスとともに使用するように適応させることができることは当業者により認識されよう。
【００６２】
これまでに開示された主題は、明確に理解してもらうために詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲内にある或る特定の変形形態及び変更形態を実施できることが明らかになるであろう。したがって、これらの実施形態は例示と見なされるべきであり、限定と見なされるべきではなく、本明細書において開示される主題は、本明細書において与えられる細部に限定されるべきでなく、添付の特許請求の範囲及びその均等物内で変更することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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