(57)【要約】  エレクトロクロミックデバイスは、第１の導電層と、単層または二重層のイオン導体層と、第２の導電層とを含んでいる。層は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、原子層堆積法、パルスレーザ堆積法、メッキ法、またはゾル‐ゲル法を使用して堆積される。
2010529507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロクロミックデバイスを形成する方法であって、
（ａ）第１の導電性エレクトロクロミック層を形成する工程と、
（ｂ）スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、パルスレーザ堆積法、メッキ法、およびゾル‐ゲル法からなるグループから選択される堆積技術を使用して、前記第１の導電性エレクトロクロミック層の上に１ｎｍと３００ｎｍとの間の厚みを持つ第１のイオン導体層を形成する工程と、
（ｃ）スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、パルスレーザ堆積法、メッキ法、およびゾル‐ゲル法からなるグループから選択される堆積技術を使用して、前記第１のイオン導体層の上に１ｎｍと３００ｎｍとの間の厚みを持つ第２のイオン導体層を形成する工程と、
（ｄ）前記第２のイオン導体層の上に第２の導電性の対電極層を形成する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１のイオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｇ3（ＰＯ4）2・２２Ｈ2Ｏ、ＭｇＨＰＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＫＡｌＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ、ＮａＨ2Ｐ2Ｏ7・６Ｈ2Ｏ、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される第１物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のイオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｇ3（ＰＯ4）2・２２Ｈ2Ｏ、ＭｇＨＰＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＫＡｌＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ、ＮａＨ2Ｐ2Ｏ7・６Ｈ2Ｏ、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される第２物質を含み、かつ、前記第２物質は前記第１物質と異なっていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のイオン導体層と前記第２のイオン導体層はそれぞれ、水蒸気と、酸素と、水蒸気および酸素の混合物とからなるグループから選択される雰囲気で形成され、前記選択される雰囲気は、同じであるかまたは異なっていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の導電性エレクトロクロミック層が対電極層であり、前記第２の導電性の対電極層がエレクトロクロミック層であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の導電性の対電極層を形成する前に、前記第２のイオン導体層の上に少なくとも１つの追加のイオン導体層を形成する工程をさらに含み、
それぞれの追加のイオン導体層は、その前に形成されたイオン導体層と異なる物質あるいは異なる堆積技術を使用して形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のイオン導体層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚みを持つことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のイオン導体層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚みを持つことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のイオン導体層および前記第２のイオン導体層のうちの１つは、少なくとも１つの隣接する層の劣化を低減する物質であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
導電のために前記イオン導体を通るイオンを提供する工程をさらに含み、前記提供されるイオンは、水素イオンとリチウムイオンとからなるグループから選択されるイオンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
エレクトロクロミックデバイスを形成する方法であって、
（ａ）第１の導電性エレクトロクロミック層を形成する工程と、
（ｂ）スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、パルスレーザ堆積法、メッキ法、およびゾル‐ゲル法からなるグループから選択される堆積技術を使用して、前記第１の導電性エレクトロクロミック層の上に１ｎｍと３００ｎｍとの間の厚みを持つイオン導体層を形成する工程と、
（ｃ）前記イオン導体層の上に第２の伝導性の対電極層を形成する工程と、
（ｄ）導電のために前記イオン導体層を通るイオンを提供する工程であって、前記提供されるイオンが水素イオンとリチウムイオンとからなるグループから選択されるイオンを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記イオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｇ3（ＰＯ4）2・２２Ｈ2Ｏ、ＭｇＨＰＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＫＡｌＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ、ＮａＨ2Ｐ2Ｏ7・６Ｈ2Ｏ、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される第１物質を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記イオン導体層は、水蒸気と、酸素と、水蒸気および酸素の混合物とからなるグループから選択される雰囲気で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の導電性エレクトロクロミック層が対電極層であり、前記第２の導電性の対電極層がエレクトロクロミック層であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記イオン導体層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚みを持つことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
（ａ）第１の導電性エレクトロクロミック層と、
（ｂ）前記第１の導電性エレクトロクロミック層の上に形成される１ｎｍと３００ｎｍとの間の厚みを持つ第１のイオン導体層と、
（ｃ）前記第１のイオン導体層の上に形成されている１ｎｍと３００ｎｍとの間の厚みを持つ第２のイオン導体層であって、前記第１のイオン導体層と異なる物質または異なる堆積技術を使用して形成される、前記第２のイオン導体と、
（ｄ）前記第２のイオン導体層の上に形成される第２の導電性の対電極層と、
を有することを特徴とするエレクトロクロミックデバイス。
【請求項１７】
前記第１のイオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｇ3（ＰＯ4）2・２２Ｈ2Ｏ、ＭｇＨＰＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＫＡｌＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ、ＮａＨ2Ｐ2Ｏ7・６Ｈ2Ｏ、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される第１物質を含む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デバイス。
【請求項１８】
前記第２のイオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｇ3（ＰＯ4）2・２２Ｈ2Ｏ、ＭｇＨＰＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＫＡｌＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ、ＮａＨ2Ｐ2Ｏ7・６Ｈ2Ｏ、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される第２物質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デバイス。
【請求項１９】
前記第１のイオン導体層は、前記第１物質の複数の副層を含み、前記第１物質の隣接する複数の副層は、異なる処理または堆積条件を使用して形成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デバイス。
【請求項２０】
前記副層は、異なる雰囲気を使用して形成され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デバイス。
【請求項２１】
前記異なる雰囲気は、水蒸気と、酸素と、水蒸気および酸素の混合物とからなるグループから選択され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デバイス。
【請求項２２】
前記第２のイオン導体層は、前記第２物質からなる複数の副層を含み、前記第２物質の隣接している副層は、異なる処理または堆積条件を使用して形成され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デバイス。
【請求項２３】
前記第２のイオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｇ3（ＰＯ4）2・２２Ｈ2Ｏ、ＭｇＨＰＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＫＡｌＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ、ＮａＨ2Ｐ2Ｏ7・６Ｈ2Ｏ、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される第２物質を含み、かつ、前記第２物質は前記第１物質と異なっており、前記第２のイオン導体層は、第２物質の複数の副層を含んでおり、前記第２物質の隣接している複数の副層は、異なる処理または堆積条件を使用して形成され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デバイス。
【請求項２４】
前記第２のイオン導体層と前記第２の伝導性の対電極層との間に少なくとも１つの追加のイオン導体層をさらに含み、
それぞれの追加のイオン導体層は、その前に形成されたイオン導体層と異なる物質あるいは異なる堆積技術を使用して形成されてい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デバイス。
【請求項２５】
前記第１のイオン導体層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚みを持つことを特徴とする請求項１６のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項２６】
前記第２のイオン導体層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚みを持つことを特徴とする請求項１６のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項２７】
前記第１のイオン導体層および前記第２のイオン導体層のうちの１つは、少なくとも１つの隣接する層の劣化を低減する物質であることを特徴とする請求項１６のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項２８】
（ａ）第１の導電性エレクトロクロミック層と、
（ｂ）前記第１の導電性エレクトロクロミック層の上に形成されている１ｎｍと３００ｎｍとの間の厚みを持つイオン導体層と、
（ｃ）前記イオン導体層の上に形成されている第２の導電性の対電極層と、
を有し、
（ｄ）導電のために前記イオン導体層を通して提供されるイオンは、水素イオンとリチウムイオンとからなるグループから選択されたイオンを含んでいることを特徴とするエレクトロクロミックデバイス。
【請求項２９】
前記イオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｇ3（ＰＯ4）2・２２Ｈ2Ｏ、ＭｇＨＰＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＫＡｌＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ、ＮａＨ2Ｐ2Ｏ7・６Ｈ2Ｏ、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される物質を含む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デバイス。
【請求項３０】
前記イオン導体層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚みを持つ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デバイス。
【請求項３１】
前記第１のイオン導体層は、吸湿性物質と固体酸とからなるグループから選択される第１物質を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロクロミックデバイスに関し、特に、二重層または単層のイオン導体を有するエレクトロクロミックデバイスおよびそのようなイオン導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロクロミック物質は、電位を印加すると光学的性質を変える物質である。そのような物質は、電位を印加して電磁波の透過率あるいは反射率を変えるエレクトロクロミックデバイスを製造するために使用することができる。図１と図２に典型的な先行技術のエレクトロクロミックデバイス１００を示す。エレクトロクロミックデバイス１００は、エレクトロクロミック（ＥＣ）層１０１と、イオン導体（ＩＣ）層１０２と、対電極（ＣＥ）層１０３とを含み、対電極（ＣＥ）層１０３は、エレクトロクロミックともなる。層１０１〜１０３は、２つの透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層１０４と１０５との間に配置される。
【０００３】
通常は、ＥＣ（エレクトロクロミック）層１０１は、ＷＯ3などのカソードエレクトロクロミック物質であり、ＣＥ（対電極）層１０３は、酸化ニッケルＮｉＯxなどのアノードエレクトロクロミック物質である。イオンを取り込んだ状態で、アノードエレクトロクロミック物質は、ブリージング状態（光学的に高い透過状態）となるが、カソードエレクトロクロミック物質は、着色状態（光学的に低い透過状態）となる。ＥＣ層１０１とＣＥ層１０３との間を動くイオンは、水素イオン（Ｈ+）、リチウムイオン（Li+）、または、アルカリイオンおよびアルカリ土類イオンである。電流がＴＣＯ層１０４を通ってＥＣ/ＩＣ/ＣＥ層（層１０１/１０２/１０３を横切ってＴＣＯ層１０５に加えられると、イオンは、ＩＣ層１０２を通ってＥＣ層１０１とＣＥ層１０３との間を往復運動し、ブリージング状態と着色状態との間の切替を引き起こす。ブリージング状態にあるとき、エレクトロクロミックデバイスに入る光と熱は、エレクトロクロミックデバイスを通過する。着色状態にあるとき、エレクトロクロミックデバイスに入る光と熱の一部だけが、エレクトロクロミックデバイスを通過する。図１は、ＴＣＯ層１０４とＴＣＯ層１０５の間に電位（例えば、電池１１０）が印加され、ブリージング状態におけるエレクトロクロミックデバイス１００を示す。図２は、ＴＣＯ層０１５とＴＣＯ層１０４の間に逆の電位（例えば、電池２１０）が印加され、着色状態におけるエレクトロクロミックデバイス１００を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５,７７７,７７９号
【特許文献２】米国仮特許出願第２００７/００９７４８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１と図２では、ＩＣ層１０２は、イオンが通るのを可能にするが、ＥＣ層１０１をＣＥ層１０３から電気的に絶縁する役目をする。ＩＣ層１０２中のピンホールは、時間と使用とともに成長し、それにより信頼性とデバイス収率と色の記憶の低下とをもたらす電気的ショートをもたらす。ＳｉＯ2、ＺｒＯ2またはＴａ2Ｏ5などの無機固体状態の薄膜ＩＣ層１０２は、紫外線照射に対する耐久性とその頑強さのために、エレクトロクロミックの切替可能な窓としての応用でしばしば使用されている。無機ＩＣ層は、スパッタリングまたは蒸着などの物理蒸着堆積（ＰＶＤ）または化学蒸着堆積（ＣＶＤ）技術により堆積されるが、その層は、特に、１００ｎｍ未満の厚さの膜でかつ大きな面積の窓への応用において、多くのピンホールを引き起こす。
【０００６】
二重層のＩＣ層は、エレクトロクロミックデバイスにおける層剥離や電子流の問題に取り組むために使用されてきた。米国特許第５,７７７,７７９号は、二重層のイオン導体層を教示し、そこでは、エレクトロクロミックデバイス中の層間結合を増加させるために、層は同じ物質であるが、異なる処理ガスを用いて堆積されている。二重層のＩＣ層は、水蒸気の雰囲気でＩＣ層の第１部分を処理し、かつ酸素を含む雰囲気中でＩＣ層の第２部分を処理することによって形成される。米国特許出願公開第２００７/００９７４８１号は、少なくとも３層を有するＩＣ（イオン導体）を記載しており、３層は、反対のダイオード効果を生成するバッファ層で分離された２つのイオン輸送層を含む。３層のＩＣ（イオン導体）は、イオン伝導を可能にするが、両方の方向への電子の流れを遮断するために使用され、エレクトロクロミックデバイスがより大きなダイナミックレンジと安定性を有することを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エレクトロクロミックデバイスのための２層イオン導体（ＩＣ）層を製造する技術を提供する。２層イオン導体（ＩＣ）層は、ＩＣ層中のピンホールを実質的に低減または除去し、それにより、信頼性、デバイス収率、ダイナミックレンジ、切替の間の色彩の均一性、およびエレクトロクロミックデバイスの色の記憶を増加させる。本発明の二重層と単一層のイオン導体の使用は、ビル、車、船、航空機または宇宙船、鏡、表示デバイス、通信デバイス、および、眼鏡やサングラスなどの眼鏡類デバイスのための切替可能な洗練された窓を含むが、これらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ブリージング状態の先行技術エレクトロクロミックデバイスを示す図である。
【図２】着色状態の先行技術エレクトロクロミックデバイスを示す図である。
【図３】２層イオン導体（ＩＣ）層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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図３に本発明に基づくエレクトロクロミックデバイス３００を示す。エレクトロクロミックデバイス３００は、ＥＣ（エレクトロクロミック）層３０１、ＩＣ（イオン導体）層３０２、およびＣＥ（対電極）層３０３を含んでおり、ＣＥ（対電極）層３０３は、エレクトロクロミック層でもあり得る。層３０１〜３０３層は２つのＴＣＯ層３０４とＴＣＯ層３０５との間に配置される。ＩＣ層３０２は、第１のＩＣ層３０２ａと第２のＩＣ層３０２ｂとを持つ二重層のイオン導体（ＩＣ）層３０２である。第１のＩＣ層３０２ａと第２のＩＣ層３０２ｂは、物理蒸着堆積（ＰＶＤ）技術（例えば、直流、交流、高周波スパッタリング、または蒸着法など）、化学蒸着堆積技術（例えば、ＣＶＤまたはプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）など）、原子層成長法（ＡＬＤ）、パルスレーザ堆積法、電気めっきまたは無電解めっき等のメッキ技術、ゾル‐ゲル技術、またはそれらの組合せなどの２段階プロセスを使用して、同じイオン導体物質から形成することができる。イオン導電性物質は、一般的に使用される酸化物、例えば、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏなど、水損失を防ぐための吸湿性物質、例えば、Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、Ｍｇ3（ＰＯ4）2・２２Ｈ2Ｏ、ＭｇＨＰＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＫＡｌＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ、ＮａＨ2Ｐ2Ｏ7・６Ｈ2Ｏなど、または、固体酸、好ましくは、効果的なプロトン導体である弱い固体酸、例えば、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2などである。１つの実施例では、第１のＩＣ層３０２ａと第２のＩＣ層３０２ｂの両方は、約０.０１ｍＴ〜約５００ｍＴの範囲の分圧を持つ水蒸気、および/または、酸素を含む雰囲気で堆積される。第１のＩＣ層３０２ａは、約１〜３００ｎｍの厚さを持ち、好ましくは、５〜５０ｎｍを持ち、第２のＩＣ層３０２ｂは、約１〜３００ｎｍの厚さを持ち、好ましくは、５〜５０ｎｍを持つ。第２のＩＣ層３０２ｂのために使用される物質および堆積の動力学は、第１のＩＣ層３０２ａに対して使用される物質の堆積の動力学に関連して第１のＩＣ層３０２ａ中に形成されたピンホールを被覆する。すなわち、第１のＩＣ層３０２ａ中に形成されたピンホールは、第１のＩＣ層３０２ａ上に第２のＩＣ層３０２ｂを形成することによって充填される。したがって、２つの第１のＩＣ層３０２ａと第２のＩＣ層３０２ｂ層は、同じ物質を使用して、しかし異なる反応/堆積条件を使用して形成することができる。この実施例の代替バージョンでは、単層のＩＣ層だけが形成される。基本的には、上記プロセスが使用されるが、第２のＩＣ層の厚みは０である。ある物質およびある応用において、第２のＩＣ層は、必要な性能を達成するために必要とはされない。
【００１０】
別の実施例では、層３０２ａと層３０２ｂは、層３０２ａに対してＴａ2Ｏ5、層３０２ｂに対してＳｉＯ2などの異なる物質から上記説明された技術を使用して二段階プロセスで形成される。もちろん、層３０２ａに対してＳｉＯ2、層３０２ｂに対してＮｂ2Ｏ5など他の異なるイオン導体物質の組合せを使用することができる。１つの実施例では、第１のＩＣ層３０２ａと第２のＩＣ層３０２ｂの両方は、約０.０１ｍＴ〜約５００ｍＴの範囲、好ましくは、１〜１００ｍＴの分圧を持つ水蒸気、および/または、酸素を含む雰囲気で堆積される。この実施例に対して、層３０２ａは、約１〜３００ｎｍの厚さであり、好ましくは、５〜５０ｎｍの厚さであり、層３０２ｂは、約１〜３００ｎｍの厚さであり、好ましくは、１〜５０ｎｍの厚さであり得る。第２のＩＣ層３０２ａの異なる堆積の動力学は、第１のＩＣ層３０２ａと第２のＩＣ層３０２ｂが同じ物質から形成される時よりもより良く第１のＩＣ層３０２ａ上のピンホールを被覆する。
【００１１】
さらに、２つの異なる物質を使用することによって、他の界面との界面に形成されるイオントラップに加えて、イオントラップが第１のＩＣ層３０２ａと第２のＩＣ層３０２ｂの界面に生成される。第１のＩＣ層３０２ａと第２のＩＣ層３０２ｂの界面に形成されるイオントラップは、正イオンの流れを防ぐことによって、エレクトロクロミック層の着色状態の記憶効果を増加させる。さらに、それぞれのＩＣ層に関連するパラメータは、エレクトロクロミックデバイス３００の性能を最適化するために選択され得る。例えば、ＩＣ層の１つは、非常に低い電気導電性を示すが、まだかなり高いイオン導電性を維持するのに十分な薄さであり得る。その結果として、特に、透明な導体の高い抵抗値が切替速度の限界因子である場合に、印加電圧は、イオントラップを克服するためにかなり大きくなるだろうが、電子もれによる全帯電の損失が減って、速い切替えがもたらされる。別の結果として、かなり低い電子もれの電流は、エレクトロクロミック層のかなり高い着色状態の記憶を提供する。本発明は、移動イオンとして、水素、リチウム、アルカリ、またはアルカリ土類のイオンを使用することができるが、水素イオン、および/または、リチウムイオンは、その大きな移動度によりより好ましいものである。
【００１２】
本発明は、２つの層あるいは単層を有するイオン導体に関連して上記に記載された。この構造は、イオン導体層の追加の層によって拡張され得る。例えば、三層イオン導体層は、同じあるいは異なる処理条件（例えば、水または酸素の存在で）で、１つまたはそれ以上の物質の堆積によって形成することができる。さらに、イオン導体層の１つは、例えば、腐食または隣接するイオン導体層との反応などの物理的劣化または化学的劣化を低減または防ぐことを補助することができる複数の物質（例えば、二酸化ケイ素など）から選択することができる。
【００１３】
本発明を例示する目的のために代表的な実施例とその詳細が示されているが、付属の特許請求の範囲で画定される本発明の範囲から逸脱せずに本明細書に開示された方法と装置の様々な変更が成し得ることは、当業者にとって明らかである。
【図１】
2010529507.tif 000003
【図２】
2010529507.tif 000004
【図３】
2010529507.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月5日(2010.2.5)
【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】
（ａ）第１の導電性エレクトロクロミック層と、
（ｂ）前記第１の導電性エレクトロクロミック層の上に形成された第１のイオン導体層と、
（ｃ）前記第１のイオン導体層の上に形成された第２のイオン導体層であって、前記第１の導電性エレクトロクロミック層と異なる物質または異なる堆積技術を使用して形成された前記第２のイオン導体層と、
（ｄ）前記第２のイオン導体層の上に形成された少なくとも１つの追加のイオン導体層であって、それぞれの追加のイオン導体層は、前に形成されたイオン導体層と異なる物質かまたは異なる堆積技術を使用して形成された、前記少なくとも１つの追加のイオン導体層と、
（ｅ）最後に形成された前記追加のイオン導体層の上に形成された第２の導電性の対電極層と、
とを有することを特徴とするエレクトロクロミックデバイス。
【請求項２】
前記第１のイオン導体層は、酸化タンタル、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブおよび酸化ジルコニウムからなるグループから選択される第１物質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デバイス。
【請求項３】
前記第１のイオン導体層は、ＰＶＤ、ＣＶＤおよびメッキ法からなるグループから選択される技術を用いて形成される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デバイス。
【請求項４】
前記第２のイオン導体層は、酸化タンタル、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブおよび酸化ジルコニウムからなるグループから選択される第２物質を含み、前記第２物質は前記第１物質と異なる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デバイス。
【請求項５】
前記第２のイオン導体層は、ＰＶＤ、ＣＶＤおよびメッキ法からなるグループから選択される技術を用いて形成され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デバイス。
【請求項６】
前記第１のイオン導体層と前記第２のイオン導体層は、水蒸気と、酸素と、水蒸気および酸素の混合物とからなるグループから選択される雰囲気で形成され、前記選択される雰囲気は、同じであるか、または異なってい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デバイス。
【請求項７】
前記第１の導電性エレクトロクロミック層が対電極層であり、前記第２の導電性の対電極層がエレクトロクロミック層であ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デバイス。
【請求項８】
前記第１のイオン導体層は、ＰＶＤ、ＣＶＤおよびメッキ法からなるグループから選択される技術を用いて形成され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デバイス。
【請求項９】
前記第２のイオン導体層は、ＰＶＤ、ＣＶＤおよびメッキ法からなるグループから選択される技術を用いて形成されることを特徴とする請求項８に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項１０】
（ａ）第１の導電性エレクトロクロミック層と、
（ｂ）前記第１の導電性エレクトロクロミック層の上に形成された約１ｎｍと約３００ｎｍとの間の厚みを持つ第１の固体イオン導体層と、
（ｃ）前記第１の固体イオン導体層の上に形成された約１ｎｍと約３００ｎｍとの間の厚みを持つ第２の固体イオン導体層であって、前記第１の固体イオン導体層と異なる物質から形成される、前記第２の固体イオン導体と、
（ｄ）前記第２の固体イオン導体層の上に形成された第２の導電性の対電極層と、
を有することを特徴とするエレクトロクロミックデバイス。
【請求項１１】
前記第１の固体イオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される第１物質を含む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デバイス。
【請求項１２】
前記第２の固体イオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される第２物質を含むことを特徴とする請求項１１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項１３】
前記第２の固体イオン導体層は、前記第２物質の複数の副層を含み、前記第２物質の隣接する複数の副層は、異なる処理または堆積条件を使用して形成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デバイス。
【請求項１４】
前記第２のイオン導体層は、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｌｉ−Ｎｂ−Ｏ、Ｌｉ−Ｔａ−Ｏ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｐ−Ｏ−Ｎ，Ｌｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ，Ｌｉ−Ｓｉ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｚｒ−Ｐ−Ｏ，Ｌｉ−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂ2Ｏ3，Ｈ3ＢＯ3、ＨＢＯ2、Ｈ2Ｂ4Ｏ7、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｓＨＳＯ4、ＣｓＨ2ＰＯ4、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＨＳＯ4、Ｋ3Ｈ（ＳＯ４）2からなるグループから選択される第２物質を含み、かつ、前記第２物質は前記第１物質と異なっており、前記第２のイオン導体層は、前記第２物質の複数の副層を含んでおり、前記第２物質の隣接する複数の副層は、異なる処理または堆積条件を使用して形成されていることを特徴とする請求項１３に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項１５】
前記第２の固体イオン導体層と前記第２の伝導性の対電極層との間に少なくとも１つの追加のイオン導体層をさらに含み、それぞれの追加のイオン導体層は、前に形成されたイオン導体層と異なる物質かまたは異なる堆積技術を使用して形成されてい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デバイス。
【国際調査報告】
2010529507.tif 000006