(57)【要約】  本発明の１つの目的は、漏電を低減するための改良された絶縁膜構造を有するエレクトロクロミック素子（７０）を提供することである。改善された構造は、下部導電層（７５）と、上部導電層（７１）と、エレクトロクロミック電極層（７４ａ、ｂ）と、対電極層（７２）と、エレクトロクロミック電極層および対電極層の間に挟持された少なくとも１つのイオン伝導体層（７３ａ、ｂ、７７）とを含む。下部導電層およびエレクトロクロミック電極層は、スクライブされ、該スクライビングから形成されたギャップ（Ｐ１）は、エレクトロクロミック電極層の上に形成された層によって充填されている。いくつかの態様において、イオン伝導体層はまた、下部伝導体層およびエレクトロクロミック電極層によってスクライブされ、当該スクライビングから形成されたギャップは、イオン伝導体層の上に形成された層によって充填されている。さらなる態様において、絶縁膜は、イオン伝導体層の上に形成された１つ以上のバッファ層（７６）を含み、上部導電層を下部導電層からさらに分離することができる。【選択図】  図７
2016509269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロクロミック素子であって：
不連続下部導電層において、前記下部導電層の第１部分が、第１導電要素に連結しており、前記下部導電層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、第２導電要素に連結している、前記不連続下部導電層と；
不連続上部導電層において、前記上部導電層の第１部分が、前記第１導電要素に連結しており、前記上部導電層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、前記第２導電要素に連結している、前記不連続上部導電層と；
前記下部導電層と前記上部導電層との間にあり、前記上部導電層の前記第１部分および前記第２部分の各々と接触している、対電極層およびエレクトロクロミック層のうち一方を含む第１電極層と；
前記下部導電層と前記上部導電層との間にある、前記対電極層および前記エレクトロクロミック電極層のうち他方を含む不連続第２電極層において、前記第２電極層の第１部分が前記下部導電層の前記第１部分と接触しており、前記第２電極層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、前記下部導電層の前記第２部分と接触している、前記不連続第２電極層と；
前記第１電極層と前記第２電極層との間にありかつこれらと連通している、イオンを伝導させるための連続イオン伝導体層において、前記第２電極層の前記第１部分および前記第２部分の各々と接触している、前記イオン伝導体層と
を含む、前記エレクトロクロミック素子。
【請求項２】
前記上部導電層の前記第１部分の少なくとも一部が、前記下部導電層の前記第２部分の少なくとも一部の上に設置されている、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項３】
前記不連続下部導電層および前記不連続第２電極層の各々がギャップを有し、前記不連続下部導電層および前記不連続第２電極層のそれぞれのギャップは、互いに隣接している、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項４】
前記連続イオン伝導体層の少なくとも一部が、前記それぞれのギャップの各々を占めている、請求項３に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項５】
前記それぞれのギャップが、前記第２電極層の上に形成されたエレクトロクロミック素子層によって充填されている、請求項３に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項６】
前記第２電極層と前記イオン伝導体層との間に１つ以上の連続バッファ層をさらに含む、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項７】
前記バッファ層が、ＷＯ３、ＮｉＯ、ＣｅＯ２、ＭｏＯ３、およびＶ２Ｏ５の少なくとも１つを含み、前記第２電極層と前記第１電極層との間のイオンの通過を可能にするように適合されている、請求項６に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項８】
前記連続イオン伝導体層が、約１ｎｍと約７０ｎｍとの間の厚さを有する、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項９】
前記１つ以上のバッファ層の各々が、約１０ｎｍと約３００ｎｍとの間の厚さを有する、請求項６に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１０】
前記上部および下部導電層が、少なくとも約１７０ｎｍだけ離れている、請求項９に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１１】
エレクトロクロミック素子であって：
不連続上部導電層において、前記上部導電層の第１部分が、第１導電要素に連結しており、前記上部導電層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、第２導電要素に連結している、前記不連続上部導電層と；
不連続下部導電層において、前記下部導電層の第１部分が、前記第１導電要素に連結しており、前記下部導電層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、前記第２導電要素に連結している、前記不連続下部導電層と；
前記上部導電層と前記下部導電層との間にあり、前記上部導電層の前記第１部分および前記第２部分の各々と接触している、エレクトロクロミック電極層および対電極層のうち一方を含む第１電極層と；
前記上部導電層と前記下部導電層との間にあり、前記エレクトロクロミック電極層および前記対電極層のうち他方を含む不連続第２電極層において、前記第２電極層の第１部分が、前記下部導電層の前記第１部分と接触しており、前記第２電極層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、前記下部導電層の前記第２部分と接触している、前記不連続第２電極層と；
前記第２電極層と前記第１電極層との間にありかつこれらと連通している、イオンを伝導させるための不連続イオン伝導体層において、前記イオン伝導体層の第１部分が、前記第２電極層の前記第１部分に接触している、前記不連続イオン伝導体層と
を含む、前記エレクトロクロミック素子。
【請求項１２】
前記上部導電層の前記第２部分の少なくとも一部が、前記下部導電層の前記第１部分の少なくとも一部の上に設置されている、請求項１１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１３】
前記第２電極層と前記第１電極層との間にありかつこれらと連通している、イオンを伝導させるための連続イオン伝導体層をさらに含み、前記イオン伝導体層は、前記第１電極層に連続接触している、請求項１１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１４】
前記不連続下部導電層、前記不連続第２電極層、および前記不連続イオン伝導体層の各々が、ギャップを含み、前記不連続下部導電層、前記不連続第２電極層、および前記不連続イオン伝導体層のそれぞれのギャップは、前記それぞれのギャップが単一のギャップを形成するように互いに整列している、請求項１３に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１５】
前記連続イオン伝導体層の少なくとも一部が、前記単一のギャップの一部を占めている、請求項１４に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１６】
前記単一のギャップが、前記不連続イオン伝導体層の上に形成されたエレクトロクロミック素子層によって充填されている、請求項１４に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１７】
前記連続および不連続イオン伝導体層間に少なくとも１つの連続バッファ層をさらに含み、前記バッファ層は、連続イオン伝導体層に連続接触している、請求項１３に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１８】
前記バッファ層が、ＷＯ３、ＮｉＯ、ＣｅＯ２、ＭｏＯ３、およびＶ２Ｏ５の少なくとも１つを含み、前記第２電極層と前記第１電極層との間のイオンの通過を可能にするように適合されている、請求項１７に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１９】
前記バッファ層が、約３０ｎｍと１５０ｎｍとの間の厚さを有する、請求項１７に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項２０】
前記連続イオン伝導体層が、約２０ｎｍと約６０ｎｍとの間の厚さを有する、請求項１１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項２１】
前記連続イオン伝導体層が、約３２ｎｍと約４８ｎｍとの間を有する、請求項２０に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項２２】
前記上部および下部導電層が、少なくとも約１７０ｎｍだけ離れている、請求項１１に記載のエレクトロクロミック素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対するクロスリファレンス
本出願は、開示内容が参照により本明細書に組み込まれる、２０１３年３月６日に提出された米国特許出願第１３／７８６，９３４号の続きである。
【０００２】
本発明は、エレクトロクロミック素子に関し、より詳細には、固体状態の無機薄膜素子に関する。
【背景技術】
【０００３】
エレクトロクロミック材料および素子は、建造物および車両の窓における光および熱の管理のためのパッシブコーティング材の代替物として開発されてきた。エレクトロクロミック素子は、パッシブコーティング材とは対照的に、印加された電位に応答して電気化学的な酸化および還元に従って光学特性を可逆的に変更することが可能である材料を使用している。光変調は、電気化学材料の格子における電子および電荷補償イオンの同時挿入および抽出の成果である。
【０００４】
一般に、エレクトロクロミック素子は、光の透過が調節され得る複合構造を有する。図１は、以下の重ね合わせた５層：酸化または還元の際に吸収または反射の変化を生じさせるエレクトロクロミック電極層（「ＥＣ」）１４；電解質を機能的に置き換えて、イオンの通過を可能にしながらも電子流を遮断するイオン伝導体層（「ＩＣ」）１３；素子がブリーチされたまたはクリアな状態にあるときにイオンの貯蔵層として機能する対電極層（「ＣＥ」）１２；ならびにエレクトロクロミック素子に電位を印加する働きをする２つの透明導電層（「ＴＣＬ」）１１および１５；を有する典型的な５層固体エレクトロクロミック素子を断面で示している。上記層の各々は、典型的には、基板１６に順次適用される。かかる素子は、（エレクトロクロミックスタック層間の）固有の電子漏洩、および電気的絶縁破壊を典型的には被る。
【０００５】
典型的には、電力は、バスバーを通してエレクトロクロミック素子に分配される。図２は、２つの導電要素、例えば、バスバー１８および１９から供給される電力を有する図１のエレクトロクロミック素子を断面で示す。バスバーは、一緒に短絡するのを防止するために、互いに電気的に単離されている。このことは、従来的に、ＴＣＬ１１および１５をスクライブすることによってなされている。図２に示すように、第１（下部）ＴＣＬ１５は、点Ｐ１においてスクライブされて、下部ＴＣＬ１５を不連続層にし、これにより、バスバーが下部ＴＣＬ１５を横切って短絡することを防止する。同様に、第２（上部）ＴＣＬ１１は、点Ｐ３においてスクライブされて、上部ＴＣＬ１１も不連続にし、これにより、バスバーが上部ＴＣＬ１１を横切って一緒に短絡することを防止する。
【０００６】
よりコスト効果的にエレクトロクロミック素子を製造するためには、より高い収率を提供しかつより大量生産され易いように堆積プロセスを変更する必要がある。一般に、収率は、基板またはその他のワークピースが、真空と大気との間、およびその逆で循環するたびに減少すると考えられ得る。これは、スパッタリングにおいて不可避に存在する、コーティングプロセスからの粉塵および破片が、ベントおよびポンプダウンの間に周囲に「吹かれ」て、活性層上にその通路を見出し、フィルム構造に欠陥をもたらす可能性があるからである。理想的には、全ての層が、１つの単一の連続的な真空工程、すなわち、１つのコーティング機において堆積され得ることである。しかし、全ての層を単一の真空工程で堆積することは、真空システムにおいて下部の透明導体の堆積と第２の透明導体の堆積との間にレーザースクライブ（またはあるタイプのカット）を含むことを必要とする。かかる切断プロセスは、真空システムでは非常に困難である。例えば、レーザースクライビングに関して、レーザーのための極めてタイトなフォーカスを維持する必要がある。かかるフォーカスを上記システムに存在する機械公差で効率的に達成するのは非常に困難である。
【０００７】
さらに、固体エレクトロクロミック素子が正確に機能するためには、電流が、所望のエレクトロクロミック機構を通る以外に、エレクトロクロミック素子のバスバー間を直接通ることをブロックする必要がある。導電層のいずれかを通って漏れるまたはこれを通過するいずれの電子電流も、所要の電圧でショートする働きをし、また、エレクトロクロミック素子を通るイオンの流れを抑制する。こうして、固有の電子の漏れに起因した漏れ電流が、低下したダイナミックレンジ、不均一な着色、低減したイオン伝導度、より遅い切り替え速度、および増加した電力消費を含めた素子性能の妥協をもたらす。単にイオン伝導体層の厚さを増加させるだけでは、結果として漏れ電流の減少をもたらすが、劣化した光学特性の代償として、増大した層堆積時間およびコスト、ならびに減少した切り替え速度をもたらす場合がある。したがって、厚いイオン伝導体層を用いることなくエレクトロクロミック素子を通しての電子の漏れ量を減少させて、これらの性能の妥協を回避するようにすることが望ましい。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の一態様は、不連続上部導電層と、不連続下部導電層とを含むエレクトロクロミック素子を提供する。上部導電層の第１部分は、第１導電要素に連結していてよい。上部導電層の、第１部分から不連続な第２部分は、第２導電要素に連結していてよい。下部導電層の第１部分は、第１導電要素に連結していてよい。下部導電層の、第１部分から不連続な第２部分は、第２導電要素に連結していてよい。
【０００９】
エレクトロクロミック素子は、上部導電層と下部導電層との間に、対電極層およびエレクトロクロミック電極層のうち一方を含む第１電極層と、上部導電層と下部導電層との間に、対電極層およびエレクトロクロミック電極層のうち他方を含む不連続第２電極層と、第１電極層と第２電極層との間にありかつこれらと連通している、イオンを伝導するための連続イオン伝導体層とをさらに含んでいてよい。第１電極層は、上部導電層の第１部分および第２部分のそれぞれと接触していてよい。第２電極層の第１部分は、下部導電層の第１部分と接触していてよく、第２電極層の、第１部分から不連続な第２部分は、下部導電層の第２部分と接触していてよい。イオン伝導体層は、第２電極層の第１部分および第２部分のそれぞれと接触していてよい。
【００１０】
いくつかの態様において、上部導電層の第１部分の少なくとも一部が、下部導電層の第２部分の少なくとも一部の上に設置されていてよい。不連続下部導電層および不連続第２電極層の各々がギャップを含んでいてよく、不連続下部導電層および不連続第２電極層のそれぞれのギャップは、互いに隣接していてよい。連続イオン伝導体層の少なくとも一部が、それぞれのギャップの各々を占めていてよい。それぞれのギャップは、第２電極層の上に形成されたエレクトロクロミック素子層によって充填されていてよい。
【００１１】
いくつかの態様において、エレクトロクロミック素子は、第２電極層とイオン伝導体層との間に少なくとも１つの連続バッファ層をさらに含んでいてよい。バッファ層は、ＷＯ３、ＮｉＯ、ＣｅＯ２、ＭｏＯ３、およびＶ２Ｏ５の少なくとも１つを含んでいてよく、第２電極層と第１電極層との間のイオンの通過を可能にするように適合されていてよい。
【００１２】
いくつかの態様において、連続イオン伝導体層は、約１ｎｍと約７０ｎｍとの間の厚さを有していてよい。さらなる態様において、１つ以上のバッファ層の各々が、約１０ｎｍと約３００ｎｍとの間の厚さを有していてよい。なおさらなる態様において、上部および下部導電層は、少なくとも約１７０ｎｍだけ離れていてよい。
【００１３】
本開示の別の態様は、不連続上部導電層を含むエレクトロクロミック素子であって、上部導電層の第１部分が、第１導電要素に連結しており、上部導電層の、第１部分から不連続な第２部分が、第２導電要素に連結している、エレクトロクロミック素子を提供する。エレクトロクロミック素子は、不連続下部導電層をさらに含んでいてよく、下部導電層の第１部分が、第１導電要素に連結しており、下部導電層の、第１部分から不連続な第２部分が、第２導電要素に連結している。エレクトロクロミック素子は、第１導電層と第２導電層との間に、対電極層およびエレクトロクロミック電極層のうち一方を含む第１電極層をさらに含んでいてよい。第１電極層は、上部導電層の第１部分および第２部分の各々に接触していてよい。エレクトロクロミック素子は、上部導電層と下部導電層との間に、対電極層およびエレクトロクロミック電極層のうち他方を含む不連続第２電極層をなおさらに含んでいてよい。第２電極層の第１部分は、下部導電層の第１部分に接触していてよい。第２電極層の、第１部分から不連続な第２部分は、下部導電層の第２部分に接触していてよい。エレクトロクロミック素子は、第２電極層と第１電極層との間にありかつこれらと連通している、イオンを伝導するための不連続イオン伝導体層さえさらに含んでいてよい。イオン伝導体層の第１部分は、第２電極層の第１部分に接触していてよい。
【００１４】
いくつかの態様において、エレクトロクロミック素子は、第２電極層と第１電極層との間にありかつこれらと連通している、イオンを伝導するための連続イオン伝導体層をさらに含んでいてよい。イオン伝導体層は、第１電極層に連続接触していてよい。
【００１５】
さらなる態様において、上部導電層の第２部分の少なくとも一部は、下部導電層の第１部分の少なくとも一部の上に設置されていてよい。不連続第１導電層、不連続第２電極層、および不連続イオン伝導体層の各々がギャップを含んでいてよい。これらの層のそれぞれのギャップは、それぞれのギャップが単一のギャップを形成するように互いに整列していてよい。連続イオン伝導体層の少なくとも一部が、単一のギャップの一部を占めていてよい。単一のギャップは、不連続イオン伝導体層の上に形成されたエレクトロクロミック素子層によって充填されていてよい。
【００１６】
いくつかの態様において、エレクトロクロミック素子は、連続および不連続イオン伝導体層間に少なくとも１つの連続バッファ層をさらに含んでいてよい。バッファ層は、連続イオン伝導体層に連続接触していてよい。バッファ層は、ＷＯ３、ＮｉＯ、ＣｅＯ２、ＭｏＯ３、およびＶ２Ｏ５の少なくとも１つを含んでいてよく、第２電極層と第１電極層との間のイオンの通過を可能にするように適合されていてよい。
【００１７】
いくつかの態様において、バッファ層は、約３０ｎｍと１５０ｎｍとの間の厚さを有していてよい。さらなる態様において、連続イオン伝導体層は、約２０ｎｍと約６０ｎｍとの間、または約３２ｎｍと約４８ｎｍとの間を有していてよい。なおさらなる態様において、上部および下部導電層は、少なくとも約１７０ｎｍだけ離れていてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、典型的なエレクトロクロミック素子の概略断面図である。
【図２】図２は、典型的なエレクトロクロミック素子の別の概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、改良された構造を有するエレクトロクロミック素子の概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態による、改良された構造を有するエレクトロクロミック素子の概略断面図である。
【図５】図５は、本発明のさらに別の実施形態による、改良された構造を有する別のエレクトロクロミック素子の概略断面図である。
【図６】図６は、本発明のさらに別の実施形態による、改良された構造を有する別のエレクトロクロミック素子の概略断面図である。
【図７】図７は、本発明のさらに別の実施形態による、改良された構造を有する別のエレクトロクロミック素子の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の１つの目的は、電子の漏れを減少させるための改良された絶縁膜構造を有するエレクトロクロミック素子を提供することである。改良された絶縁膜構造は、より大量生産し易くかつより高い収率を提供する堆積プロセスに従って単一の基板に複数のエレクトロクロミック素子を製造することを可能にする。具体的には、開示されているエレクトロクロミック素子は、たった２つのコーティング過程を有する堆積プロセスにおいて、これら（および堆積プロセスの後に実施される全ての残りのレーザースクライビング加工工程）の間に単一のレーザー加工工程含むプロセスを用いて形成される。それゆえ、開示されている素子およびプロセスは、最小の真空サイクリングを含んでおり、これにより収率を増加させる。これらおよび他の目的は、下部透明導体層に沿ってスクライブされたエレクトロクロミック層を利用したエレクトロクロミック素子によって実現される。
【００２０】
本発明のなお別の目的は、改良された絶縁膜構造を含むエレクトロクロミック素子を作製する方法を提供することである。
【００２１】
本発明のなお別の目的は、エレクトロクロミック素子、およびイオン伝導体層を必要とする他の用途における使用のための改良された絶縁膜構造を作製する方法を提供することである。
【００２２】
本発明によると、図３は、改良された絶縁膜構造を有する固体エレクトロクロミック素子３０の断面を示す。図３の素子は、上記層の各々が図３の素子に存在するという限りにおいて図１および２に示されている固体素子と同様である。図３の素子は、図３の素子のＥＣ層３４ａ／３４ｂおよびＩＣ層３３ａ／３３ｂが第１バスバー３８から第２バスバー３９に連続して延在していないという限りにおいて、図１および２に示されている素子とは異なる。ＥＣ層の左部分３４ａは、むしろ、右部分３４ｂから分離されている。同様に、ＩＣ層の左部分３３ａは、右部分３３ｂから分離されている。左および右部分は、それぞれ、素子の位置Ｐ１に位置付けられたＰ１スクライブによって分離されている。Ｐ１スクライブは、レーザースクライビング、エッチング、機械研磨、または当該分野において公知の他の好適な除去プロセス（「切断」）を含めたいくつかの異なる方法のうち１つを用いて達成され得る。切断は、堆積された層を通して実施されて、第１バスバーから第２バスバーに延在するアパーチャまたは切り取り部を形成し、第１バスバーの側から延在していて、第２バスバーの側から延在された残りの層から単離されている単離された層領域を形成するようになっていてよい。切り取り部の形成は、基板を暴露させ、エレクトロクロミック素子の追加の層が続いて形成され得、単離された層領域の各々の間に堆積され得ることとなる。
【００２３】
切断は、例えば、レーザー、ダイヤモンド、ルビーもしくはステンレス鋼先端などの使用を含めた機械研磨プロセス、放電加工機、または化学エッチングのうち１つ以上を利用する好適なマスキング、スクライビングまたはエッチングプロセスの使用によって、種々の異なる手段および／または方法で実施されてよい。
【００２４】
いくつかの実施形態において、切断は、イオン伝導体層の堆積の前に実施されてよい。これらの実施形態において、切断は、下部導電層および第１電極のみを、イオン伝導体層ではなく、２つの別個の領域に分割する。切断のタイミングは、切断が実施され得る方法に影響しない。したがって、本明細書に記載の任意の実施形態において、切断は、上記と同じ方法で実施されてよい。
【００２５】
図３の素子３０に戻り、ＣＥ層３２は、ＩＣ層３３ａ／３３ｂの上部に形成されており、ＩＣ層３３、ＥＣ層３４、および下部ＴＣ層３５の左側および右側部分の間のギャップを完全または部分的のいずれかで充填する。上部ＴＣＬ層３５は、ＣＥ層３４の上部に形成されている。上部ＴＣＬ層３５は、ＣＥ層３４によって充填されていない任意の残りのギャップ部分を完全または部分的のいずれかでさらに充填することができる。最後に、図２に関して記載されているように、上部ＴＣＬ層は、位置Ｐ３でスクライブされて、バスバー３８および３９が短絡することを防止する。Ｐ３スクライブは、上記の任意のスクライビング技術を用いて達成されてよい。
【００２６】
ＩＣ層３３ａ／３３ｂ、ＥＣ層３４ａ／３４ｂ、および下部ＴＣ層３５の各々の左側および右側部分の分離は、図２に示すＰ１レーザーカットの従来の置き換えによって付与されるよりも、単一の基板にエレクトロクロミック素子を製造する際により高い収率を効果的に付与する。そして、図３のエレクトロクロミックスタック構成は、エレクトロクロミック素子を大量生産するためのより容易なプロセスを付与する。
【００２７】
図３のエレクトロクロミック素子の種々の層の厚さは、選択されるエレクトロクロミック活性な材料に応じて変動し得る。いくつかの例において、ＴＣ層は、それぞれ、約５ｎｍ〜約１０，０００ｎｍの範囲の厚さを有していてよい。好ましくは、ＴＣ層は、約１０ｎｍ〜約１，０００ｎｍの範囲の厚さを有する。しかし、いずれの厚さの導電層が用いられてもよい、ただし、かかる厚さが、適切な伝導度のエレクトロクロミック素子を付与し、該素子を通る光の透過を妨害しないことを条件とする。
【００２８】
いくつかの例において、ＥＣ層は、約５０ｎｍと約２０００ｎｍとの間、好ましくは、約３４０ｎｍと約４２０ｎｍとの間の厚さを有していてよい。いくつかの例において、ＩＣ層は、約１ｎｍと約７０ｎｍとの間、好ましくは、約２０ｎｍと約６０ｎｍとの間、最も好ましくは、約３２ｎｍと約４８ｎｍとの間の厚さを有していてよい。いくつかの例において、ＣＥ層は、約５０ｎｍ〜約６５０ｎｍの範囲の厚さを有していてよい。１つの特定の例において、ＣＥ層は、約１５０ｎｍと約２５０ｎｍとの間の厚さ、好ましくは、約１７５ｎｍと約２０５ｎｍとの間の厚さを有していてよい。
【００２９】
しかし、図３に示す配置は、エレクトロクロミック素子３０の性能に関する他の懸念事項を生じさせる。エレクトロクロミック素子３０のピークの性能を達成するために、バスバー３８および３９間に発生する電位差が最大になるべきである。しかし、バスバー間の漏れ電流は、電圧（または電位差）を低下させ、これにより素子の性能を低下させる可能性がある。例えば、拡大してより詳細に示されている、図３の丸く囲まれた部分では、ベクトル３７に沿った、上部ＴＣ層３１から下部ＴＣ層３５への漏れ電流の流れが示されている。図３の例などの構成では、漏れ電流３７は、上部および下部ＴＣ層３５および３１の近接に起因して大きい場合がある。ＥＣ素子の性能は、下部ＴＣ層からの上部ＴＣ層の、これら２層間の漏れ電流を最小にするための十分な分離（または電子的単離）に依るため、素子３０は、不十分に機能する場合がある。図３の例における素子３０が適当に機能するためには、ＣＥ層３４が、上部および下部ＴＣ層３５および３１間の十分な分離（または電子的単離）を付与しなければならない。上記のように、いくつかの例において、ＣＥ層は、約５０ｎｍと薄い厚さを有する場合があり、これは、上部および下部ＴＣ層３５および３１間を分離するのに十分でない場合がある。
【００３０】
本発明によると、図４は、図３の素子の構造でさらに改良された絶縁膜構造を有する別の固体エレクトロクロミック素子４０を断面で示す。図４の素子は、上記層の各々が同じく存在する（すなわち、図１の層１１〜１５および図３の層３１〜３５に対応する層４１〜４５）という限りにおいて図１〜３の各々に表した固体状態素子と同様である。図４の素子は、図４の素子のＥＣ層４４ａ／４４ｂが第１バスバー４８から第２バスバー４９に連続的に延在しないという限りにおいて図１の素子と異なる。図４の素子は、図４の素子のＩＣ層４３が、第１バスバー４８から第２バスバー４９に延在しないという限りにおいて図３の素子と異なる。さらに、ＩＣ層４３は、ＥＣ層４４ａ／４４ｂおよび下部ＴＣ層４５ａ／４５ｂの左側および右側部分間のギャップを完全または部分的のいずれかで充填する。ＣＥ層４２は、ＩＣ層４３の上に形成されて左側バスバー４８から右側バスバー４９に延在していて、ＩＣ層４３によって充填されていないギャップ部分を完全または部分的のいずれかでさらに充填することができる。上部ＴＣ層４１は、ＣＥ層４２の上に形成されて位置Ｐ３でスクライブされていて、ＩＣ層４３またはＣＥ層４２のいずれかによって充填されていないギャップ部分を完全または部分的のいずれかでなおさらに充填することができる。
【００３１】
図４によって示される構造において、上部および下部ＴＣ層４１および４５は、ＩＣ層４３だけでなくＣＥ層４２によっても位置Ｐ１で分離される。この分離は、約５１ｎｍ〜約７２０ｎｍ、好ましくは、約１７０ｎｍと３１０ｎｍとの間の厚さの範囲であってよい。特に、いくつかの例において、ＩＣ層４３は、図３のエレクトロクロミック素子と比較して、約１ｎｍと７０ｎｍとの間、好ましくは、約２０ｎｍと６０ｎｍとの間、最も好ましくは、約３２ｎｍと４８ｎｍとの間のＴＣ層４１および４５間の追加の分離を付与することができる。ＩＣ層４３およびＣＥ層４２によって寄与されたＴＣ層４１および４５間の分離は、素子４０における漏れ電流の量を最小にすることができる。このように、図４の素子４０は、改善された収率の利益を維持しながら、図３の素子３０よりも改善された性能を示すことができる。
【００３２】
図５は、図３の素子の構造においても改善された絶縁膜構造を有するさらに別の固体エレクトロクロミック素子５０の断面を示す。図５の素子５０は、上記層の各々が同じく存在する（すなわち、それぞれ、図１〜４の層１１〜１５、２１〜２５、３１〜３５、および４１〜４５に相当する層５１〜５５）という限りにおいて図１〜４の各々に表されている固体状態素子と同様である。図５の素子５０は、図５の素子５０が、ＥＣ層５４とＩＣ層５３との間に位置付けられた追加のバッファ層５６を含むという限りにおいて図１〜４の素子と異なる。バッファ層５６は、第１バスバー５８から第２バスバー５９に連続的に延在することができ、Ｐ１スクライブによって形成されたギャップを完全または部分的に充填することができる。ＩＣ層５３は、第１バスバー５８から第２バスバー５９に完全に延在することができ、バッファ層５６によって充填されていないギャップ部分を完全または部分的にさらに充填することができる。ＣＥ層５２は、ＩＣ層５３の上に形成されて第１バスバー５８から第２バスバー５９に延在していて、バッファ層５６またはＩＣ層５３のいずれかによって充填されていないギャップ部分を完全または部分的になおさらに充填することができる。上部ＴＣ層５１は、ＣＥ層５２の上に形成されて位置Ｐ３でスクライブされていて、バッファ層５６、ＩＣ層５３、またはＣＥ層５２のいずれかによって充填されていないギャップ部分を完全または部分的になおさらに充填することができる。
【００３３】
図５の例において、唯１つのバッファ層５６が、ＥＣ層５４とＩＣ層５３との間に形成されている。他の実施形態において、複数のバッファ層が、ＥＣ層５４とＩＣ層５３との間に形成されていてよい。かかる実施形態において、複数のバッファ層は、イオン輸送層、例えば追加のＩＣ層５３によって互いに分離されていてよい。
【００３４】
バッファ層としていずれの材料が用いられていてもよいが、当該材料が、１つのイオン輸送層から別のものへのイオンの通過を可能にすることを条件とする。いくつかの実施形態において、バッファ層を含む材料は、低い電子伝導性を有しまたは電子伝導性を有さないが、これは必須ではない。バッファ層は、透明のリチウムイオン透過性材料および混合された伝導体を含む材料から選択される。本明細書において用いられているとき、「混合された伝導体」は、イオン／電子伝導体を意味する。いくつかの実施形態において、バッファ層は、限定されないが、酸化タングステン、酸化ニッケル、酸化セリウム、酸化モリブデン、酸化バナジウム、およびこれらの混合物を含めた金属酸化物を含む。具体的なバッファ層材料として、限定されないが、ＷＯ３、ＮｉＯ、ＣｅＯ２、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、およびこれらの混合物が挙げられる。利用され得る具体的な混合物として、ＮｉＯおよびＷＯ３の混合物、ＣｅＯ２およびＭｏＯ３の混合物、ＣｅＯ２およびＶ２Ｏ５の混合物、ＭｏＯ３およびＶ２Ｏ５の混合物、ならびにＣｅＯ２、ＭｏＯ３、およびＶ２Ｏ５の混合物が挙げられる。任意の２つの材料の混合物が利用されるとき、第２材料の量に対する第１材料の量は、約３０：１〜約１：３０、好ましくは、約２０：１〜約１：２０の範囲にある。
【００３５】
他の実施形態において、バッファ層は、シリカ系、アルミナ系、またはアルミナ−シリカ系構造を含む。リチウムイオン透過に特に適合された他のバッファ材は、ケイ酸リチウム、リチウムニオブ化合物、ケイ酸リチウムアルミニウム、ホウ酸リチウムアルミニウム、ホウ酸リチウム、酸窒化リチウムシリコン、ケイ酸リチウムジルコニウム、ニオブ酸リチウム、ホウケイ酸リチウム、リンケイ酸リチウム、窒化リチウム、フッ化リチウムアルミニウムを含めたリチウム系セラミック材料、ならびに他のリチウム系セラミック材料、シリカ、または酸化ケイ素である。
【００３６】
好ましい実施形態において、バッファ層は、酸化タングステン、ならびに酸化ニッケルおよび酸化タングステンの混合物からなる群から選択される。
【００３７】
素子が複数のバッファ層を含んでいるこれらの実施形態において、イオン伝導体層を含む各バッファ層は、同じ材料から構成されていてよい。しかし、他の実施形態において、イオン伝導体層を含むバッファ層のいくつかは、１種の材料から構成され得るが、イオン伝導体層を含む他のバッファ層は、異なる種の材料から構成され得る。実際、イオン伝導体を含むバッファ層を、それぞれ、異なる材料から作製することができる。
【００３８】
各バッファ層の厚さは、該層を含む材料、およびエレクトロクロミック電極層素子の所望の特性に応じて変動する。しかし、各バッファ層は、典型的には約１０ｎｍ〜約３００ｎｍの厚さ、好ましくは、約３０ｎｍ〜約１５０ｎｍの厚さの範囲である。イオン伝導体層を含む各バッファ層は、ほぼ同じ厚さを有していても、変動する厚さを有していてもよい。しかし、バッファ層は、ほぼ同じ厚さを有することが好ましい。また、バッファ層は、イオン輸送層と比較して、同じ厚さを有していても異なる厚さを有していてもよい。
【００３９】
ＩＣ層５３およびＣＥ層５２に加えて、バッファ層５６は、上部および下部ＴＣ層５１および５５を互いにさらに分離することにより、素子５０に存在する漏れ電流の量を低減することができる。全分離は、どのぐらい多くのバッファ層が形成されるかに応じて、約６１ｎｍ〜約１，０００ｎｍ以上の厚さの範囲であってよい。好ましくは、該分離は、約１８０ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲である。特に、いくつかの例において、ＩＣ層５３およびバッファ層５６は、図３のエレクトロクロミック素子３０と比較して、（どのぐらい多くのバッファ層が形成されるかに応じて）約１１ｎｍと約３７０ｎｍとの間、好ましくは、約３０ｎｍと２１０ｎｍ以上との間の、ＴＣ層５１および５５間の追加の分離を提供することができる。このように、図５の素子５０は、改善された収率の利益を維持しながら、図３の素子３０よりも改善された性能を示すことができる。
【００４０】
図６は、図３の素子の構造においても改善された絶縁膜構造を有するさらに別の固体エレクトロクロミック素子６０の断面を示す。図６の素子６０は、上記層の各々が同じく存在する（すなわち、それぞれ図１〜４の層１１〜１５、２１〜２５、３１〜３５、および４１〜４５に相当する層６１〜６５）という限りにおいて図１〜４の各々に表されている固体状態素子と同様である。図６の素子６０は、図４の素子６０が、第１ＩＣ層６３とＣＥ層６２との間に位置付けられた追加の第２ＩＣ層６７を含むという限りにおいて図１〜４の素子と異なる。左側バスバー６８から右側バスバー６９に連続して延在していない第１ＩＣ層６３とは異なり、第２ＩＣ層６７はスクライブされておらず、そのため、左側バスバー６８から右側バスバー６９に延在していて、位置Ｐ１におけるギャップを完全または部分的に充填することができる。ＣＥ層６２は、左側バスバー５８から右側バスバー５９に完全に延在することができ、第２ＩＣ層６７によって充填されていない部分を完全または部分的にさらに充填することができる。ＣＥ層６２は、第２ＩＣ層６７の上に形成されて左側バスバー６８から右側バスバー６９に延在していて、第２ＩＣ層６７によって充填されていない部分を完全または部分的にさらに充填することができる。上部ＴＣ層６１は、ＣＥ層６２の上に形成されて位置Ｐ３でスクライブされていて、第２ＩＣ層６７またはＣＥ層６２のいずれかによって充填されていない部分を完全または部分的になおさらに充填することができる。
【００４１】
第１ＩＣ層６４および第２ＩＣ層６７の各々を含む材料は、絶縁体から選択される。窓用途、例えば建築窓に用いられるとき、イオン伝導体が透明な絶縁体から選択されることが好ましい。本明細書において用いられているとき、「透明な」とは、有意な割合の入射光強度が広範な入射角度範囲にわたって薄膜を通して透過され得ることを意味する。入射光強度の透過の割合は、具体的な用途に応じて、約２０％未満の透過率から約８０％超の透過率の範囲であってよく、透過されない光強度は、光吸収、光散乱、および光反射を含めた物理プロセスで失われる。光強度損失の大きさは、絶縁体材料の厚さ、ならびに、光吸収率、光吸収種の濃度、光散乱中心の濃度および断面、ならびに隣接材料に対しての屈折率を含めた絶縁体材料の固有の光学特性の両方に依る。絶縁体材料の厚さおよび固有の光学特性は、ある特定の用途に適するように選択されてよいことが認識される。例えば、建築窓用途では、透過（％）は最適化される必要があるが、必ずしも最大化されていない。この場合、有意な入射光強度損失が望まれ得る。他方で、ある特定の電子表示用途では、絶縁体材料の光散乱および光吸収の両方が、可逆的に着色するエレクトロクロミック材料に実質的に不透明な背景を付与するように最大化される必要がない場合がある。
【００４２】
本発明の一部として利用されてよい絶縁体として、限定されないが、酸化ケイ素（ＳｉｘＯｙ）、酸化アルミニウム（ＡｌｘＯｙ）、窒化アルミニウム（ＡｌｘＯｙ）、酸化ニオブ（ＮｂｘＯｙ）、酸化タンタル（ＴａｘＯｙ）、酸化チタン（ＴｉｘＯｙ）、酸化ジルコニウム（ＺｒｘＯｙ）、酸化イットリウム（ＹｘＯｙ）、酸化ハフニウム（ＨｆｘＯｙ）、およびこれらの複合物（例えば、ＬｉｚＮｂｘＯｙ、ＬａｚＴｉｘＯｙ、ＳｒｚＺｒｘＯｙなど）が挙げられ、ここで、ｙは、１．５ｘと２．５ｘとの間に等しい。利用されてよい具体的な絶縁体として、限定されないが、ＳｉＯ２、Ａ１２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌａ２ＴｉＯ７、Ｌａ２ＴｉＯ７、ＳｒＺｒＯ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７、ＬａＴｉＯ３、ＨｆＯ２およびこれらの混合物が挙げられる。利用されてよい具体的な混合物として、ＳｉＯ２およびＡ１２Ｏ３の混合物、ならびにＺｒＯ２およびＹ２Ｏ３の混合物が挙げられる。任意の２つの材料の混合物が利用されるとき、第２材料の量に対する第１材料の量は、約３０：１〜１：３０、好ましくは、約２０：１〜約１：２０の範囲である。
【００４３】
本発明のいくつかの好ましい実施形態において、イオン輸送層を含む材料は、ＳｉＯ２、Ａ１２Ｏ３、およびＮｂ２Ｏ３から選択される。
【００４４】
他の好ましい実施形態において、イオン輸送層は、酸化ケイ素および酸化アルミニウムの混合物であり、かかる混合物における酸化ケイ素対酸化アルミニウムの比は、約２５：１〜約１：２５の範囲にあり、好ましくは、酸化ケイ素対酸化アルミニウムの比は、約１１：１〜約１７：１の範囲にある。
【００４５】
いくつかの実施形態において、イオン伝導体を含む各ＩＣ層は、同じ材料から構成されている。他の実施形態において、イオン伝導体（またはイオン伝導層）を含むイオン輸送層のいくつかは、１つのタイプの材料から構成されていてよいが、同じイオン伝導体を含む他のイオン輸送層は、異なるタイプの材料から構成されていてよい。実際、イオン伝導体層を含むイオン輸送層は、異なる材料から作製され得る。
【００４６】
第１ＩＣ層６３および第２ＩＣ層６７は、互いに同じ材料組成を含んでいてよい。別の例において、第２ＩＣ層は、第１ＩＣ層６３に含まれている材料、例えば上記の任意の材料と異なる材料を含有することができる。さらに、当業者は、ＩＣ層における使用のために選択される任意の材料が、１つ以上のイオン輸送層の化学および／または物理的特性を改変するための金属、金属酸化物、金属含有化合物、分子または原子種から選択される１つ以上の添加剤と混合されてよいことを認識する。
【００４７】
イオン伝導体層を含む各ＩＣ層は、ほぼ同じ厚さを有していても、変動する厚さを有していてもよい。しかし、各ＩＣ層は、ほぼ同じ厚さを有することが好ましい。
【００４８】
素子６０において２つの隣接するＩＣ層が存在することは、合わされたＩＣ層の連続性を左側バスバー６８から右側バスバー６９に確保するのに有益であり得る。素子６０の位置Ｐ１におけるＰ１スクライブによって形成されている窪みに起因して、素子６０上に単一の連続的なＩＣ層を堆積することが困難である場合がある。特に、位置Ｐ１に形成された縦方向の側壁の上部分に沿ってＩＣ層の連続性を確保することが困難である場合がある。位置Ｐ１における窪みの形成の前に第１ＩＣ層６３を堆積させることによって、位置Ｐ１に形成された縦方向の側壁の上部分が、ＩＣ層材料から構成されてよく、これは、第２ＩＣ層が、これら側壁の上部分にのみ当接している必要があるが、自身の連続的な層を形成する必要はないことを意味している。
【００４９】
素子６０の配置は、電流漏れをさらに低減するのに有益でもあり得る。例えば、第２ＩＣ層６７は、上部および下部ＴＣ層６１および６５間の追加の分離を付与することにより、該２つの層間を通る可能性がある漏れ電流の量を低減することができる。該分離は、約５１ｎｍ〜約７２０ｎｍ、好ましくは、約１７０ｎｍ〜約３１０ｎｍの厚さ範囲であってよい。特に、いくつかの例において、ＩＣ層６３および６７は、図３のエレクトロクロミック素子と比較して、最大４８ｎｍ、または約６０ｎｍさえも、またはさらには約７０ｎｍさえものＴＣ層６１および６５間の追加の分離を付与することができる。このように、図６の素子６０は、図３の素子３０よりも改善された性能を示すことができる。
【００５０】
図７は、図３の素子の構造においても改善された絶縁膜構造を有する別の固体エレクトロクロミック素子７０の断面を示す。図７の素子７０は、上記層の各々が同じく存在する（すなわち、それぞれ図１〜４の層１１〜１５、２１〜２５、３１〜３５、および４１〜４５に相当する層６１〜６５）という限りにおいて図１〜４の各々に表されている固体状態素子と同様である。図７の素子７０は、図７の素子７０が、第１ＩＣ層７３の上に位置付けられた追加のバッファ層７６を含むというこという限りにおいて図１〜４の素子と異なる。図７の素子７０は、図７の素子７０が、バッファ層７６の上およびＣＥ層７３の下に位置付けられた第２ＩＣ層７６を含むという限りにおいて図１〜４の素子とさらに異なる。
【００５１】
左側バスバー６８から右側バスバー６９に連続して延在していない第１ＩＣ層６３とは異なり、第２ＩＣ層６７はスクライブされておらず、そのため、左側バスバー６８から右側バスバー６９に延在していて、位置Ｐ１におけるＰ１スクライブによって形成されたギャップを完全または部分的に充填することができる。ＣＥ層６２は、左側バスバー５８から右側バスバー５９に完全充填することができ、第２ＩＣ層６７によって充填されていない部分を完全または部分的にさらに充填することができる。ＣＥ層６２は、第２ＩＣ層６７の上に形成されて左側バスバー６８から右側バスバー６９に延在していて、第２ＩＣ層６７によって充填されていない部分を完全または部分的にさらに充填することができる。上部ＴＣ層６１は、ＣＥ層６２の上に形成されて位置Ｐ３でスクライブされていて、第２ＩＣ層６７またはＣＥ層６２のいずれかによって充填されていない部分を完全または部分的になおさらに充填することができる。
【００５２】
素子７０の配置は、漏れ電流を低減するのにかなり有益であり得る。例えば、バッファ層７６は、上部および下部ＴＣ層６１および６５の追加の分離を付与することにより、該２つの層間を通ることができる漏れ電流の量を低減することができる。合計分離は、どのぐらい多くのバッファ層が形成されるかに応じて、約６１ｎｍ〜約１，０００ｎｍ以上の厚さの範囲であってよい。好ましくは、該分離は、約１８０ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲である。特に、いくつかの例において、バッファ層７６およびＩＣ層７７は、図３のエレクトロクロミック素子３０と比較して、（どのぐらい多くのバッファ層が形成されるかに応じて）約１１ｎｍと約３７０ｎｍとの間、好ましくは、約３０ｎｍと２１０ｎｍ以上との間の、ＴＣ層７１および７５間の追加の分離を提供することができる。このように、図７の素子７０は、図３の素子３０よりも改善された性能を示すことができる。
【００５３】
本明細書に記載されている、改善された収率および増加した性能を有するエレクトロクロミック素子を製造する方法も提供する。堆積されている層の組成またはタイプは、本発明の教示から逸脱することなく、所望の結果を達成するために変動してよい。
【００５４】
まず、下部導電層が基板に堆積される。下部導電層は、湿式化学法、化学蒸着、または物理蒸着法を含めた当該分野において公知の任意の技術によって堆積されてよい。好ましい実施形態において、伝導体層を含む材料は、透明な基板上にスパッタリングを介して堆積されて、第１透明導体層を形成する。
【００５５】
次いで、エレクトロクロミック電極層である第１電極が、湿式化学法、化学蒸着、または物理蒸着を通して下部透明導体層に堆積される。好ましい堆積方法として、ゾルゲル、噴霧熱分解、電着、有機金属分解、レーザーアブレーション、パルスレーザーアブレーション、蒸発、電子ビームアシスト蒸発、スパッタリング、中間周波数反応性スパッタリング、ＲＦスパッタリング、マグネトロンスパッタリング、ＤＣスパッタリング、反応性ＤＣマグネトロンスパッタリングなどが挙げられる。
【００５６】
好ましい実施形態において、第１電極は、中間周波数反応性スパッタリングまたはＤＣスパッタリング技術を介して堆積される。いくつかの実施形態において、第１電極層は、加熱された下部透明導体層に堆積される。
【００５７】
いくつかの実施形態において、イオン伝導体層は、次いで、最初に堆積された電極に堆積される。イオン伝導体層は、湿式化学法、化学蒸着または物理蒸着によって堆積されてよい。かかる堆積法として、ゾルゲル、有機金属分解、レーザーアブレーション、蒸発、電子ビームアシスト蒸発、スパッタリング、中間周波数反応性スパッタリング、ＲＦスパッタリング、磁気スパッタリング、ＤＣスパッタリングなどが挙げられる。
【００５８】
いくつかの好ましい実施形態において、イオン伝導体層は、中間周波数反応性スパッタリングまたはＤＣスパッタリング技術によって堆積される。他の好ましい実施形態において、イオン伝導体層は、浸漬コーティング、スピンコーティングおよびスプレーコーティングを含めたゾルゲル薄膜堆積技術によって堆積される。さらに他の好ましい実施形態において、イオン伝導体層は、スパッタリングによってまたはゾルゲル技術によって堆積される。スパッタリングまたはゾルゲルコーティングによってかかる層を堆積するための手順は、当業者に公知である。
【００５９】
いくつかの実施形態において、イオン伝導体層を含むバッファ層は、イオン伝導体層に堆積されてよい。バッファ層の堆積は、任意の数のイオン輸送層およびバッファ層の両方を含むことができ、ただし：ａ）イオン輸送層およびバッファ層がイオン伝導体層内で交互にあること；ｂ）イオン伝導体層に直接隣接して堆積されている層がバッファ層であること；およびｃ）２番目に堆積された電極、すなわち、対電極に直接隣接して堆積されている層がイオン輸送層であることを条件とする。イオン輸送層およびバッファ層は、本明細書において議論されている材料から構成されていてよい。好ましい実施形態において、イオン輸送層およびバッファ層の隣接層は、異なる材料から構成されている。
【００６０】
各イオン輸送層および／またはバッファ層は、同じ堆積プロセスを介して堆積されても、異なるプロセスを介して堆積されてもよい。個々のイオン輸送層およびバッファ層は、湿式化学法、化学蒸着または物理蒸着によって順次堆積されてよい。かかる堆積法として、ゾルゲル、有機金属分解、レーザーアブレーション、蒸発、電子ビームアシスト蒸発、スパッタリング、中間周波数反応性スパッタリング、ＲＦスパッタリング、磁気スパッタリング、ＤＣスパッタリングなどが挙げられる。
【００６１】
いくつかの好ましい実施形態において、イオン輸送層およびバッファ層は、中間周波数反応性スパッタリングまたはＤＣスパッタリング技術によってそれぞれ独立して堆積される。他の好ましい実施形態において、イオン輸送層およびバッファ層は、浸漬コーティング、スピンコーティングおよびスプレーコーティングを含めたゾルゲル薄膜堆積技術によってそれぞれ堆積される。さらに他の好ましい実施形態において、イオン輸送層またはバッファのいくつかが、スパッタリングによって堆積される一方で、他のイオン輸送層またはバッファ層は、ゾルゲル技術によって堆積される。スパッタリングまたはゾルゲルコーティングによってかかる層を堆積するための手順は、当業者に公知である。
【００６２】
素子３０、４０、５０、６０、および７０に含まれている各層は、開示の全体が参照によりここで本明細書に組み込まれる米国特許第８，００４，７４４号に記載されている技術を用いて形成され得る。素子の層は、底部ＴＣＬで開始して、上部ＴＣＬ向かって上方に順次形成されてよい。位置Ｐ１での切断は、それぞれの素子のカット層の全てが基板上に形成された後であるが、各連続層が形成される前になされてよい。例えば、図３の素子３０では、Ｐ１スクライブが、底部ＴＣＬ３５、ＥＣ層３４、およびＩＣ層３３を形成した後であるが、ＣＥ層３２および上部ＴＣＬ３１を形成する前に実施されてよい。上部ＴＣＬ３１を形成後、位置Ｐ３における切断が上部ＴＣＬ３１に対してなされてよい。
【００６３】
いくつかの実施形態において、上部ＴＣＬの上に、１つ以上の光チューニング層が堆積されてよい。かかる実施形態において、Ｐ３レーザースクライブが、好ましくは、（例えば、全ての層が堆積された後に）上部ＴＣＬおよび光チューニング層の両方を通って切断する。
【００６４】
先に記載されている実施形態の各々において、ＥＣ層は、（例えば、基板により近接して、下部ＴＣＬにより近接して）１つ以上のＩＣ層の下に堆積され、ＣＥ層は、（例えば、上部ＴＣＬにより近接して）１つ以上のＩＣ層の上に堆積される。本開示の他の実施形態において、ＥＣおよびＣＥ層の配置は切り替えられてよく、その結果、ＣＥ層が、１つ以上のＩＣ層の下に位置付けられ、ＥＣ層が、１つ以上のＩＣ層の上に位置付けられるようになる。かかる実施形態において、Ｐ１レーザースクライブは、ＥＣ層を通る代わりにＣＥ層を通って切断してよく、Ｐ３カットは、ＥＣ層により近接する透明導体層を通って切断してよい。同様に、上記方法に関して、エレクトロクロミックスタックは、基板に、逆順序で形成されていてよい。このように、底部の２つまたは３つの形成された層は、実施形態に応じて（すなわち、基板に隣接する透明導体層、ＣＥ層、およびいくつかの実施形態においてはＣＥ層に隣接するＩＣ層）、位置Ｐ１で切断してよい。
【００６５】
上記実施形態は、それぞれ、たった２つのバスバー間のエレクトロクロミック構造を示しているが、上記開示は、２を超えるバスバーを有する素子にも同様に当てはまることが理解される。かかる素子において、バスバーの各々は、上記のようにエレクトロクロミック構造を形成することによって互いに電気的に分離されていてよい。エレクトロクロミック構造の各々の形成は、同時または順次実施されてよく、各バスバー対間に形成されている層は、上記の任意の手段でスクライブされてよい。
【００６６】
最後に、上記および図に示されている実施形態は、矩形に成形されたエレクトロクロミック素子に限定されない。詳細な説明および図は、むしろ、エレクトロクロミック素子の断面図を示すことのみを意図しており、いかなる方法によってもかかる素子の形状を限定することを意図していない。例えば、エレクトロクロミック素子は、矩形以外の形状（例えば、円形など）で形成されていてよい。さらなる例では、エレクトロクロミック素子は、三次元で（例えば、凸状、凹状など）成形されていてよい。
【００６７】
本明細書において本発明を特定の実施形態を参照して記載したが、これらの実施形態は、単に本発明の原理および適用を例示しているだけであることを理解されたい。したがって、例示の実施形態に対して多くの変更がなされ得ること、ならびに添付の特許請求の範囲によって定義されている本発明の精神および範囲から逸脱することなく他のアレンジメントが考案され得ることを理解されたい。
【図１】
2016509269.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年11月4日(2015.11.4)
【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】
エレクトロクロミック素子であって：
不連続下部導電層において、前記下部導電層の第１部分が、第１導電要素に連結しており、前記下部導電層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、第２導電要素に連結している、前記不連続下部導電層と；
不連続上部導電層において、前記上部導電層の第１部分が、前記第１導電要素に連結しており、前記上部導電層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、前記第２導電要素に連結しており、前記不連続下部導電層が、前記エレクトロクロミック素子を支持する基板と前記不連続上部導電層との間にある、前記不連続上部導電層と；
前記下部導電層と前記上部導電層との間にあり、前記上部導電層の前記第１部分および前記第２部分の各々と接触している、対電極層およびエレクトロクロミック層のうち一方を含む第１電極層と；
前記下部導電層と前記上部導電層との間にある、前記対電極層および前記エレクトロクロミック電極層のうち他方を含む不連続第２電極層において、前記第２電極層の第１部分が前記下部導電層の前記第１部分と接触しており、前記第２電極層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、前記下部導電層の第２部分と接触している、前記不連続第２電極層と；
前記第１電極層と前記第２電極層との間にありかつこれらと連通している、イオンを伝導させるための連続イオン伝導体層において、前記第２電極層の前記第１部分および前記第２部分の各々と接触している、前記イオン伝導体層と
を含む、前記エレクトロクロミック素子。
【請求項２】
前記不連続下部導電層および前記不連続第２電極層の各々がギャップを有し、前記不連続下部導電層および前記不連続第２電極層のそれぞれのギャップは、互いに隣接している、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項３】
前記連続イオン伝導体層の少なくとも一部が、前記それぞれのギャップの各々を占めている、請求項２に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項４】
前記それぞれのギャップが、前記第２電極層の上に形成されたエレクトロクロミック素子層によって充填されている、請求項２に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項５】
前記第２電極層と前記イオン伝導体層との間に１つ以上の連続バッファ層をさらに含む、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項６】
前記バッファ層が、ＷＯ３、ＮｉＯ、ＣｅＯ２、ＭｏＯ３、およびＶ２Ｏ５の少なくとも１つを含み、前記第２電極層と前記第１電極層との間のイオンの通過を可能にするように適合されている、請求項５に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項７】
前記上部および下部導電層が、少なくとも約１７０ｎｍだけ離れている、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項８】
エレクトロクロミック素子であって：
不連続上部導電層において、前記上部導電層の第１部分が、第１導電要素に連結しており、前記上部導電層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、第２導電要素に連結している、前記不連続上部導電層と；
不連続下部導電層において、前記下部導電層の第１部分が、前記第１導電要素に連結しており、前記下部導電層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、前記第２導電要素に連結しており、前記不連続下部導電層が、前記エレクトロクロミック素子を支持する基板と、前記不連続上部導電層との間にある、前記不連続下部導電層と；
前記上部導電層と前記下部導電層との間にあり、前記上部導電層の前記第１部分および前記第２部分の各々と接触している、エレクトロクロミック電極層および対電極層のうち一方を含む第１電極層と；
前記上部導電層と前記下部導電層との間にあり、前記エレクトロクロミック電極層および前記対電極層のうち他方を含む不連続第２電極層において、前記第２電極層の第１部分が、前記下部導電層の前記第１部分と接触しており、前記第２電極層の、前記第１部分から不連続な第２部分が、前記下部導電層の前記第２部分と接触している、前記不連続第２電極層と；
前記第２電極層と前記第１電極層との間にありかつこれらと連通している、イオンを伝導させるための不連続イオン伝導体層において、前記イオン伝導体層の第１部分が、前記第２電極層の前記第１部分に接触している、前記不連続イオン伝導体層と
を含む、前記エレクトロクロミック素子。
【請求項９】
前記上部導電層の第２部分の少なくとも一部が、前記下部導電層の第１部分の少なくとも一部の上に設置されている、請求項８に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１０】
前記第２電極層と前記第１電極層との間にありかつこれらと連通している、イオンを伝導させるための連続イオン伝導体層をさらに含み、前記イオン伝導体層は、前記第１電極層に連続接触している、請求項８に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１１】
前記不連続下部導電層、前記不連続第２電極層、および前記不連続イオン伝導体層の各々が、ギャップを含み、前記不連続下部導電層、前記不連続第２電極層、および前記不連続イオン伝導体層のそれぞれのギャップは、前記それぞれのギャップが単一のギャップを形成するように互いに整列している、請求項１０に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１２】
前記連続イオン伝導体層の少なくとも一部が、前記単一のギャップの一部を占めている、請求項１１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１３】
前記単一のギャップが、前記不連続イオン伝導体層の上に形成されたエレクトロクロミック素子層によって充填されている、請求項１１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１４】
前記連続および不連続イオン伝導体層間に少なくとも１つの連続バッファ層をさらに含み、前記バッファ層は、連続イオン伝導体層に連続接触している、請求項１０に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１５】
前記バッファ層が、ＷＯ３、ＮｉＯ、ＣｅＯ２、ＭｏＯ３、およびＶ２Ｏ５の少なくとも１つを含み、前記第２電極層と前記第１電極層との間のイオンの通過を可能にするように適合されている、請求項１４に記載のエレクトロクロミック素子。
【国際調査報告】
2016509269.tif 000010
2016509269.tif 000011