104之間的涂層或?qū)???砂ù祟?lèi)涂層以用 于改善熱性質(zhì)、透射率、阻斷擴(kuò)散或其它光學(xué)性質(zhì),提供電阻加熱等目的。在一個(gè)實(shí)施例中, 在基板102和層104之間插入至少兩個(gè)層。此類(lèi)材料的實(shí)例包括氧化硅和氧化錫。在一些 情況下,基板包括主要玻璃基板頂部上的氧化錫層、氧化錫層頂部上的氧化硅層和氧化硅 層頂部上的氟化的氧化錫層。
[0129] 如圖4A至圖4E中示出,可在電致變色裝置疊堆中在多個(gè)位置包括缺陷緩解層。多 個(gè)裝置疊堆實(shí)施例在下文給出。每一個(gè)是以下基礎(chǔ)疊堆的變型,其中EC層任選地為氧化鎢 (或其變體)且CE層為氧化鎳鎢(或其變體):
[0130] 基礎(chǔ)裝置疊堆
[0131]第一TC層
[0132] 電致變色層
[0133] 離子傳導(dǎo)層(任選的)
[0134] 反電極層
[0135]第二TC層
[0136] 其中不存在離子傳導(dǎo)層的疊堆
[0137]選項(xiàng)A
[0138]第一TC層
[0139] 絕緣層
[0140] EC層
[0141] CE層
[0142]第二TC層
[0143]選項(xiàng)B
[0144]第一TC層
[0145]EC層
[0146] 絕緣層
[0147]CE層
[0148]第二TC層
[0149]選項(xiàng)C
[0150]第一TC層
[0151]EC層
[0152]CE層
[0153] 絕緣層
[0154]第二TC層
[0155]選項(xiàng)D
[0156]第一TC層
[0157]EC層
[0158] 部分CE層
[0159] 絕緣層
[0160]CE層的其余部分
[0161]第二TC層
[0162]選項(xiàng)E
[0163]第一TC層
[0164] EC層
[0165] 部分CE層(電致變色)
[0166] CE層的其余部分(非電致變色)
[0167]第二TC層
[0168]選項(xiàng)F
[0169]第一TC層
[0170] 第一絕緣層
[0171] EC層
[0172] 第二絕緣層
[0173] CE層
[0174]第二TC層
[0175]選項(xiàng)G
[0176]第一TC層
[0177] 第一絕緣層
[0178] EC層
[0179] CE層
[0180] 第二絕緣層
[0181]第二TC層
[0182]選項(xiàng)H
[0183]第一TC層
[0184] 第一絕緣層
[0185] EC層
[0186] 部分CE層
[0187] 第二絕緣層
[0188] CE層的其余部分
[0189]第二TC層
[0190]選項(xiàng)I
[0191]第一TC層
[0192] 絕緣層
[0193] EC層
[0194] 部分CE層(電致變色)
[0195] CE層的其余部分(非電致變色)
[0196]第二TC層
[0197] 其中存在離子傳導(dǎo)的疊堆
[0198]選項(xiàng)A
[0199]第一TC層
[0200] 絕緣層
[0201] EC層
[0202] IC層
[0203] CE層
[0204]第二TC層
[0205] 選項(xiàng)B
[0206]第一TC層
[0207] EC層
[0208] 絕緣層
[0209] IC層
[0210] CE層
[0211]第二TC層
[0212] 選項(xiàng)C
[0213]第一TC層
[0214] EC層
[0215] IC層
[0216] 絕緣層
[0217] CE層
[0218]第二TC層
[0219] 選項(xiàng)D
[0220]第一TC層
[0221] EC層
[0222] 部分IC層
[0223] 絕緣層
[0224] IC層的其余部分
[0225] CE層
[0226]第二TC層
[0227] 選項(xiàng)E
[0228]第一TC層
[0229] EC層
[0230] IC層
[0231] 部分CE層
[0232] 絕緣層
[0233] CE層的其余部分
[0234]第二TC層
[0235] 選項(xiàng)F
[0236]第一TC層
[0237] EC層
[0238] IC層
[0239] 部分CE層(電致變色)
[0240] CE層的其余部分(非電致變色)
[0241]第二TC層
[0242]選項(xiàng)G
[0243]第一TC層
[0244] 絕緣層
[0245] EC層
[0246] 絕緣層
[0247] IC層
[0248] CE層
[0249]第二TC層
[0250]選項(xiàng)H
[0251]第一TC層
[0252] 絕緣層
[0253] EC層
[0254] IC層
[0255] 絕緣層
[0256] CE層
[0257]第二TC層
[0258]選項(xiàng)I
[0259]第一TC層
[0260] 絕緣層
[0261] EC層
[0262] 部分IC層
[0263] 絕緣層
[0264] IC層的其余部分
[0265] CE層
[0266]第二TC層
[0267]選項(xiàng)J
[0268]第一TC層
[0269] 絕緣層
[0270] EC層
[0271] IC層
[0272] 部分CE層
[0273] 絕緣層
[0274] CE層的其余部分
[0275]第二TC層
[0276]選項(xiàng)K
[0277]第一TC層
[0278] 絕緣層
[0279] EC層
[0280]IC層
[0281] 部分CE層(電致變色)
[0282]CE層的其余部分(非電致變色)
[0283]第二TC層
[0284] 盡管以上選項(xiàng)的每一個(gè)均顯示出更靠近第一透明傳導(dǎo)層而設(shè)置的電致變色層和 更靠近第二透明傳導(dǎo)層而設(shè)置的反電極層,但任一種選項(xiàng)中的順序均可顛倒。
[0285] 圖4G為電致變色裝置的掃描電子顯微照片,該電致變色裝置具有設(shè)置在基板上 的第一透明導(dǎo)體層(TC0)481、設(shè)置在TCO481頂部上的電致變色層483、設(shè)置在電致變色 層上的任選的離子導(dǎo)體層485、設(shè)置在離子導(dǎo)體層上的反電極層487,和第二透明導(dǎo)體層 (TC0)489。圖4G呈現(xiàn)為基線(xiàn)結(jié)構(gòu)以顯示如圖4H至圖40所示的一種或多種缺陷緩解絕緣 層的多種位置。圖4H至圖4K顯示僅含有單個(gè)缺陷緩解絕緣層的裝置而圖4L至圖40顯示 含有兩個(gè)缺陷緩解絕緣層的裝置。
[0286] 圖4H顯示位于第一透明傳導(dǎo)層481和電致變色層483之間的某一位置的缺陷緩 解絕緣層。圖41顯示位于電致變色層483內(nèi)的中間位置的缺陷緩解絕緣層。圖4J顯示位 于反電極層487內(nèi)的中間位置的缺陷緩解絕緣層。圖4K顯示位于第二透明傳導(dǎo)層489和 反電極層487之間的某一位置的缺陷緩解絕緣層。
[0287] 圖4L顯示具有位于第一透明傳導(dǎo)層481和電致變色層483之間的某一位置的第 一缺陷緩解絕緣層,和位于反電極層487內(nèi)的中間位置的第二缺陷緩解絕緣層的裝置。圖 4M顯示具有位于第一透明傳導(dǎo)層481和電致變色層483之間的某一位置的第一缺陷緩解絕 緣層,和位于第二透明傳導(dǎo)層489和反電極層487之間的某一位置的第二缺陷緩解絕緣層 的裝置。圖4N顯示具有位于電致變色層483內(nèi)的中間位置的第一缺陷緩解絕緣層,和位于 反電極層487內(nèi)的中間位置的第二缺陷緩解絕緣層的裝置。圖40顯示具有位于電致變色 層483內(nèi)的中間位置的第一缺陷緩解絕緣層,和位于第二透明傳導(dǎo)層489與反電極層487 之間的某一位置的第二缺陷緩解絕緣層的裝置。
[0288] 方法流程實(shí)施例
[0289] 如所說(shuō)明,在形成第一透明傳導(dǎo)層和形成第二透明傳導(dǎo)層之間的裝置制造方法中 的某一點(diǎn)沉積絕緣層。在某些實(shí)施方案中,絕緣層作為執(zhí)行具有顯著的產(chǎn)生粒子射出可能 性的方法步驟之后的下一個(gè)層沉積??赡苌涑隽W拥姆椒ú襟E的實(shí)例是將金屬鋰引入裝置 疊堆中。如下文所論述,其它方法步驟可類(lèi)似地沉淀射出物。
[0290] 裝置制造方法501在圖5A中描繪,并表示可經(jīng)改良以包括一個(gè)或多個(gè)沉積絕緣保 護(hù)層的操作的基線(xiàn)方法。方法501以操作503開(kāi)始,其中處理設(shè)施或預(yù)處理設(shè)備接收基板。 如所說(shuō)明,基板可以為窗戶(hù)、鏡子等。在一些實(shí)現(xiàn)方式中,由基板供應(yīng)商提供的基板含有預(yù) 先形成的透明傳導(dǎo)氧化物層。在其它實(shí)現(xiàn)方式中,提供不含透明傳導(dǎo)氧化物層的基板,在此 情況下,裝置制造方法包括在基板上形成透明傳導(dǎo)層的獨(dú)立操作。
[0291] 繼續(xù)方法流程501,操作505涉及洗滌或以其它方式準(zhǔn)備基板以用于裝置制造。該 準(zhǔn)備可包括諸如將玻璃切成應(yīng)有的尺寸、研磨玻璃的邊緣或其它部分、洗滌玻璃、將玻璃鋼 化、再次洗滌玻璃等操作。在一些實(shí)現(xiàn)方式中,準(zhǔn)備操作包括首先將玻璃基板切成用于最終 方法的尺寸,然后研磨玻璃的邊緣,接著進(jìn)行鋼化或其它強(qiáng)化操作。在一些情況下,在鋼化 之前和/或之后洗滌基板。切割、研磨和類(lèi)似的操作在2012年4月25日提交的美國(guó)專(zhuān)利 申請(qǐng)?zhí)?3/456, 056中有所描述,其全文通過(guò)引用并入本文。電致變色裝置本身的制造在完 成預(yù)處理操作505后開(kāi)始。在某些實(shí)施方案中,一些或全部裝置制造操作在真空下或在其 它受控的環(huán)境條件下進(jìn)行。例如,在線(xiàn)制造方法可涉及使基板通過(guò)一系列互連的室或臺(tái),各 室或臺(tái)與特定的方法操作相關(guān)且各自與真空系統(tǒng)或其它壓力控制系統(tǒng)整合。在一些實(shí)施方 案中,整合式沉積系統(tǒng)包括可操作以在多個(gè)沉積臺(tái)中以垂直取向保持建筑玻璃或其它基板 的基板夾持器和傳輸機(jī)構(gòu)。在一些情況下,整合式沉積系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)裝載鎖以用于 使基板在外部環(huán)境和整合式沉積系統(tǒng)之間傳遞。在另一個(gè)實(shí)施方案中,多個(gè)沉積臺(tái)包括用 于沉積電致變色層、離子傳導(dǎo)層、缺陷緩解絕緣層和反電極層中的任意一個(gè)或多者的一個(gè) 或多個(gè)臺(tái)。可使用濺射或其它物理氣相沉積系統(tǒng)來(lái)沉積構(gòu)成電致變色裝置的各個(gè)層中的任 意一個(gè)或多個(gè)。還可以使用濺射系統(tǒng)在裝置上沉積鋰。
[0292] 可采用許多類(lèi)型的設(shè)備來(lái)沉積根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的電致變色材料和電 致變色裝置。經(jīng)常在設(shè)備中采用一個(gè)或多個(gè)控制器以控制制造過(guò)程。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員將會(huì)知道,本文所公開(kāi)的方法可采用多種涉及存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或控制 器中或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或控制器傳送的數(shù)據(jù)的過(guò)程。某些實(shí)施方案涉及用 于進(jìn)行這些操作的設(shè)備,其包括相關(guān)計(jì)算機(jī)和微控制器??刂圃O(shè)備可經(jīng)特別構(gòu)造以用于所 需的目的,或其可以為由存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)程序和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇性啟用或重新 配置的通用計(jì)算機(jī)。本文給出的方法并非固有地與任何特定的計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備有關(guān)。在 多種實(shí)施方案中,控制器執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件,該系統(tǒng)控制軟件包括用于控制處理步驟的時(shí) 序和順序、如本文所述的處理?xiàng)l件等的指令集。
[0293] 在某些實(shí)施方案中,控制器含有或執(zhí)行用于引導(dǎo)基板通過(guò)一系列用于沉積電致變 色疊堆的層的沉積臺(tái)的指令??刂破骺捎绕渲付ɑ遛D(zhuǎn)移的速率和方向、任何臺(tái)中的濺射 條件(例如壓力、溫度、濺射功率和氣體流量)以及基板的前處理和后處理??刂破骺砂?用于在沉積之前對(duì)基板進(jìn)行拋光和其它預(yù)處理的特定指令??刂破骺砂ㄓ糜诨搴筇幚?(諸如熱或化學(xué)調(diào)節(jié))的特定指令。在一些實(shí)施方案中可采用其它存儲(chǔ)在與控制器相關(guān)聯(lián) 的存儲(chǔ)器裝置上的計(jì)算機(jī)程序、腳本或例程。
[0294]用于制造電致變色裝置的設(shè)備的實(shí)例在以下美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中有所描述: 12/645, 11U12/645, 159、13/462, 725 和 12/814, 279,其各自全文通過(guò)引用并入本文。
[0295] 如果在預(yù)處理505之后提供的基板上不包括透明傳導(dǎo)材料的薄層,則裝置制造通 過(guò)形成該層而開(kāi)始。如果所提供的基板包括此類(lèi)層,則可無(wú)需執(zhí)行該操作。無(wú)論透明傳導(dǎo)材 料如何形成,均在操作507中在透明傳導(dǎo)材料上沉積第一電致變色層。在某些實(shí)施方案中, 第一電致變色層包含陰極電致變色材料。在其它實(shí)施方案中,其包含陽(yáng)極電致變色材料。
[0296] 在一些情況下,在沉積第一電致變色材料之前加熱基板。第一電致變色材料層通 常通過(guò)涉及在真空下或其它受控的壓力下進(jìn)行的物理或化學(xué)氣相沉積的方法來(lái)沉積。在典 型的實(shí)施方案中,該方法涉及濺射包含在電致變色層中所含的元素的靶材。然而,在替代性 實(shí)施方案中,電致變色層在環(huán)境壓力下諸如通過(guò)溶液相反應(yīng)來(lái)沉積。
[0297] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中,第一電致變色層含有在兩個(gè)操作中沉積的陰極著色電致變色 材料,一個(gè)操作以第一化學(xué)計(jì)量提供基礎(chǔ)材料的亞層而第二個(gè)操作以第二化學(xué)計(jì)量提供基 礎(chǔ)材料的另一亞層。例如,陰極著色電致變色材料為氧化鎢,其具有WOx的標(biāo)稱(chēng)組成。首先 沉積的亞層可具有其中X值為約2. 7至2. 8的氧化鎢的組成,而第二個(gè)沉積的亞層可具有 其中X為約2. 85至3. 5的氧化鎢的組成。在一個(gè)實(shí)施例中,第一個(gè)亞層更厚;例如,其厚度 為約400nm而第二個(gè)亞層的厚度為約lOOnm。
[0298] 在沉積第一電致變色層后,任選地如過(guò)程方框509中所指示將部分制造的裝置鋰 化。鋰化操作涉及將金屬鋰或鋰離子遞送到第一電致變色層中。鋰可通過(guò)濺射或其它合 適的方法提供。鋰沉積和用于鋰沉積方法的靶材的某些方面在2012年4月20日提交的 國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/US2012/034556(指定美國(guó))和2012年6月14日提交的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/ US2012/042514(指定美國(guó))中有所描述,這兩者均全文通過(guò)引用并入本文。
[0299] 裝置制造方法501中的下一個(gè)操作涉及沉積第二電致變色層(上文大致描述的反 電極層的實(shí)施例)。參見(jiàn)方框511。與沉積第一電致變色層相同,該沉積過(guò)程可使用例如物 理或化學(xué)氣相沉積實(shí)現(xiàn)。如果第一電致變色層含有陰極著色電致變色材料,則第二電致變 色層可含有陽(yáng)極著色電致變色材料。反過(guò)來(lái)也同樣成立。如果第一電致變色層含有陽(yáng)極著 色電致變色材料,則第二電致變色層可含有陰極著色電致變色材料。在某些實(shí)施方案中, 第二電致變色層含有陽(yáng)極著色電致變色材料,諸如氧化鎳或經(jīng)鎳摻雜的氧化鎢(有時(shí)稱(chēng)為 NiTO)。在一些實(shí)施例中,若氧化鎳鎢充當(dāng)?shù)诙娭伦兩珜?,則其形成介于約200nm和300nm 之間的厚度。在一些情況下,僅使用一個(gè)電致變色層。離子從非電致變色反電極穿梭進(jìn)入 單一電致變色層且從單一電致變色層離開(kāi)到達(dá)非電致變色反電極。
[0300] 在圖5A的實(shí)施例中,不在第一電致變色層和第二電致變色層之間獨(dú)立地沉積離 子傳導(dǎo)層。在替代性實(shí)施方案中,在這些層之間沉積離子傳導(dǎo)層。合適的離子傳導(dǎo)層的實(shí) 施例包括上文在圖4A的描述中給出的那些。
[0301] 在沉積第二電致變色層后,如操作513中所指示將裝置(其包括第一電致變色層 和第二電致變色層)鋰化??扇绮僮?09的上下文中所述實(shí)現(xiàn)鋰化。如所提及,鋰化操作 可促進(jìn)先前嵌入部分制造的電致變色裝置疊堆中的粒子的射出。盡管圖5A的方法流程中 未描繪,但可在任何促進(jìn)粒子射出的步驟之后沉積絕緣保護(hù)層。因此,在某些實(shí)施方案中, 保護(hù)性絕緣層的沉積可在鋰化操作509或鋰化操作513之后進(jìn)行。
[0302] 返回圖5A中所描繪的方法流程,在513中進(jìn)行裝置的鋰化后,下一過(guò)程操作沉積 第二透明傳導(dǎo)氧化物層,如操作515中所描繪。此時(shí),已形成基本電致變色裝置所需的所有 結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中,存在對(duì)所沉積的裝置進(jìn)行的后續(xù)后處理以便完成所述方法。參 見(jiàn)方框517。合適的后處理的實(shí)例包括熱和/或化學(xué)調(diào)節(jié)操作。此類(lèi)操作在之前通過(guò)引用 并入本文的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)12/645, 111中有所描述。
[0303] 圖5B至圖5E給出圖5A中所描繪的基線(xiàn)方法的變型。在每種情況下,描繪圖5A中 的基本方法流程,但具有額外的或不同的步驟以用于在方法中的特定位置沉積絕緣層。參 見(jiàn)例如圖5B中的操作521和圖5C中的操作523。在圖5B中,在鋰化操作513之后且在沉 積第二透明傳導(dǎo)層(操作515)之前沉積絕緣層。在圖5C中,在鋰化操作509和沉積第二 電致變色層(操作511)之間沉積絕緣層。在多種實(shí)施方案中,絕緣層的首次鋰化和沉積在 第一電致變色層完成之前進(jìn)行。這兩種沉積操作在鋰化操作后直接進(jìn)行。如所說(shuō)明,該方 法不限于此順序。其它可促進(jìn)粒子射出的操作也可觸發(fā)絕緣層的沉積。另外,可在可能產(chǎn) 生粒子或以其它方式使粒子附著到基板表面的步驟之后立即(或不久)沉積絕緣層。在此 類(lèi)設(shè)計(jì)中,缺陷緩解層可起到封裝此類(lèi)粒子的作用。
[0304] 在一些情況下,在用于沉積第二電致變色層的兩個(gè)操作之間沉積絕緣層。例如,所 得的裝置可具有如圖4B中所描繪的結(jié)構(gòu)。在一些情況下,鋰化步驟在沉積第二電致變色層 的第一部分之后且在沉積絕緣層和第二電致變色層的第二部分之前進(jìn)行。在其它實(shí)施方案 中,第一電致變色層分成兩個(gè)部分,其中將絕緣層插在這兩個(gè)部分之間。
[0305] 在其它實(shí)施方案中,第二(或第一)電致變色層以?xún)蓚€(gè)部分沉積,其中第二部分充 當(dāng)缺陷緩解絕緣層。由此類(lèi)方法產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例在圖4C和相關(guān)的描述中描繪。在一些 情況下,鋰化操作在沉積電致變色層的第一部分之后,但在沉積該層的第二部分之前進(jìn)行。
[0306] 在一些實(shí)現(xiàn)方式(諸如圖4C的那些)中,絕緣層實(shí)際上含有在組成上與相關(guān)電致 變色層的材料僅略微不同的材料。例如,電致變色層的第二部分含有絕緣材料,或至少含有 絕緣性至少與電致變色層的第一部分相同的材料。在一些情況下,該層的第一部分具有電 致變色性質(zhì)而該層的第二部分不具有電致變色性質(zhì)。此類(lèi)實(shí)施方案可具有多種益處。例如, 絕緣層將與其上沉積的材料高度兼容。這是因?yàn)檫@些材料在化學(xué)上非常類(lèi)似。
[0307] 在一些實(shí)施方案中,第二電致變色層為氧化鎳鎢且絕緣層也為氧化鎳鎢。然而,第 二電致變色層和絕緣層的主要部分在不同的方法條件下沉積。例如,盡管兩個(gè)層均可采用 從鎳和鎢靶材濺射而通過(guò)物理氣相沉積技術(shù)沉積,但PVD條件不同。在一些情況下,與電致 變色氧化鎳鎢層相比,絕緣層在較低的壓力下和/或以較低的氧濃度沉積。在一些情況下, 與第二電致變色層相比,絕緣層的第二部分在較低的功率下沉積。此外,在絕緣層中鎳與鎢 的原子比可較低。在其它情況下,在該層的兩個(gè)部分中鎳與鎢的原子比相同。
[0308] 在一些實(shí)施例中,氧化鎳鎢電致變色層(NiWOl)和絕緣層(NiW02)的沉積條件的 范圍如下:
[0309] NiffOl
[0310] ImTorr〈壓力〈5〇mTorr
[0311] 60%〈02%〈100% (體積或摩爾)
[0312] OC〈沉積溫度〈150C
[0313] Niff02
[0314] ImTorr〈壓力〈5〇mTorr
[0315] 40% <02% <70%
[0316] 25C〈沉積溫度〈200C
[0317] 在其它實(shí)施例中,用于形成NiWOl和NiW02中的每一個(gè)的方法條件如下:
[0318] NiffOl
[0319] 5mTorr〈壓力〈15mTor;r(或 7-12mTorr)
[0320] 70%〈02%〈90% (體積)(或 70-80% )
[0321] 20C〈沉積溫度〈60C
[0322] Niff02
[0323] ImTorr〈壓力〈IOmTorr(或 3-7mTorr)
[0324] 40%〈02%〈60% (或 45-55% )
[0325] 25C〈沉積溫度 <6〇C
[0326] 圖f5D給出采用兩個(gè)獨(dú)立缺陷緩解絕緣層的沉積的實(shí)施方案的流程圖。方法以 操作531開(kāi)始,其中接收具有第一透明傳導(dǎo)層的基板。在某些實(shí)施方案中,透明傳導(dǎo)層 為氟化的氧化錫層,其任選地由Ti02的絕緣層覆蓋。具有此類(lèi)性質(zhì)的玻璃基板由例如 St.Helens,UnitedKingdom的Pilkington以商標(biāo)名稱(chēng)EclipseAdvantage?提供。可將 在操作531中接收的基板如上所述進(jìn)行洗滌和準(zhǔn)備。參見(jiàn)操作533。接著,方法涉及形成 第一絕緣層,如操作535處所指示。該層可通過(guò)多種不同的技術(shù)制備。如所指示,基板可 同時(shí)具有透明傳導(dǎo)層和絕緣層(例如由Ti02封端的氟化SnO)。已發(fā)現(xiàn),在某些實(shí)施方案