Электрохромные устройства, сборные узлы, включающие электрохромные устройства, и/или способы их изготовления

Электрохромные устройства, сборные узлы, включающие электрохромные устройства, и/или способы их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Эта заявка испрашивает приоритет по заявке на патент США № 61/237580, поданной 27 августа 2009 г., все содержание которой включено в данный документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Варианты осуществления данного изобретения относятся к электрохромным (EC) устройствам, сборным узлам, включающим электрохромные устройства, и/или способам их изготовления. Более конкретно, варианты осуществления данного изобретения относятся к улучшенным электрохромным (EC) материалам, пакетам электрохромных (EC) устройств, схемам интеграции процессов, пригодных для массового производства (HVM), и/или высокопроизводительным низкозатратным источникам осаждения, оборудованию и предприятиям.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ТИПИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Окна обеспечивают естественный свет, свежий воздух, доступ и связь с внешним миром. Однако они также представляют собой источник существенной потери энергии. При возрастающей тенденции к увеличению применения окон в архитектурных конструкциях уравновешивание сталкивающихся интересов в эффективности использования энергии и комфорта для людей становится все более и более важным. Кроме того, озабоченность в связи с глобальным потеплением и выбросами парниковых газов в атмосферу дополнительно стимулируют разработку новых энергосберегающих систем остекления.

В этом отношении, окна являются уникальными элементами в большинстве зданий, в которых они обладают способностью «подавать» энергию в здание в форме солнечного тепла зимой и естественного освещения круглый год. В современных видах применения они ответственны за примерно 5% от всей энергии, потребляемой в США, или примерно 12% от всей энергии, используемой в зданиях. Современная технология окон часто приводит к чрезмерным расходам на обогрев зимой, чрезмерному охлаждению летом и часто неспособна использовать преимущества естественного освещения, которое могло бы позволить приглушать или отключать искусственное освещение во многих национальных коммерческих отраслях. Эти факторы приводят к «затратам» на энергию более 5 квадрильонов: 2,7 квадрильона на энергию, используемую ежегодно в домах, примерно 1,5 квадрильона в коммерческом секторе и еще 1 квадрильон на потенциальные сбережения энергии на освещение с помощью стратегий естественного освещения. Успехи были достигнуты за последние два десятилетия главным образом в уменьшении величины коэффициента теплопередачи (U-величины) окон благодаря применению статичных низкоэмиссионных покрытий (Е-покрытий) и посредством уменьшения коэффициента поступления солнечного тепла, SHGC, с помощью применения спектрально-селективных низкоэмиссионных покрытий. Однако возможны, тем не менее, дополнительные усовершенствования.

При способности к динамическому регулированию притока солнечного тепла, потерь тепла и прозрачности для видимого света без блокирования вида из окна электрохромные окна (ECWs) могут обеспечивать значительное уменьшение потребления энергии. Фактически, электрохромные окна обладают потенциалом, чтобы воздействовать на все виды целевого использования энергии посредством окон, например, с помощью снижения нагрузки охлаждающего оборудования в районах с климатом, где окна вносят существенный вклад в нагрузку охлаждающего оборудования, наряду с предоставлением возможности тому же самому окну принимать солнечное тепло зимой, чтобы уменьшить потребность в обогреве, и изменением естественного освещения, чтобы обеспечить возможность уменьшения электрического освещения в коммерческих зданиях, наряду с одновременным регулированием прозрачности окон. Например, когда изменяются уровни внешнего света и тепла функциональные характеристики окна могут быть автоматически изменены, чтобы соответствовать условиям, посредством автоматического регулирования с обратной связью.

Электрохромные окна известны. См., например, патенты США №№ 7547658; 7545551; 7525714; 7511872; 7450294; 7411716; 7375871; и 7190506, содержание каждого из которых включено в данный документ посредством ссылки.

Некоторые современные электрохромные динамические окна предоставляют коэффициенты пропускания в интервале от примерно 3% в тонированном состоянии до примерно 70% в прозрачном состоянии. Как указано выше, интервал изменения коэффициента поступления солнечного тепла (SHGC) довольно широкий. Фактически, некоторые современные электрохромные динамические окна предоставляют интервал изменения коэффициента поступления солнечного тепла (SHGC) от примерно 0,09 в тонированном состоянии до примерно 0,48 в прозрачном состоянии. Электрохромная технология с применением неорганических материалов на базе лития также предоставляет преимущества, заключающиеся в долговечности, функционировании при низком напряжении (менее чем примерно 5 В), прозрачности (70%), светопроницаемости при отключении мощности и низком энергопотреблении. Несмотря на эти широкие интервалы, современные электрохромные окна с применением неорганических материалов на базе лития, к сожалению, предоставляют ограниченное изменение в цвете, и максимальный коэффициент непрозрачности мог бы быть улучшен (например, по отношению к другим переключаемым типам остекления). Другой недостаток современных электрохромных окон с применением неорганических материалов на базе лития относится к их увеличенным временам переключения. Фактически, в настоящее время, время переключения для электрохромных окон с применением неорганических материалов на базе лития типично находится в интервале примерно 5-10 минут. Устройства с применением протонных неорганических и органических полимерных материалов переключаются до некоторой степени быстрее (например, от 15 секунд до 5 минут), однако, к сожалению, склонны к деградации ионного проводника в первом случае и деградации полимера во втором случае. Рабочее напряжение для электрохромных устройств с применением неорганических материалов на базе лития, а также протонных неорганических и органических полимерных материалов типично составляет 1-5 В постоянного тока, и они типично потребляют 2-3 Вт/м² во включенном состоянии и 0,5-1 Вт/м² при поддержании в тонированном состоянии.

Фиг. 1(a) представляет собой схематическое изображение типичного электрохромного окна, и Фиг. 1(b) представляет собой схематическое изображение типичного электрохромного окна в тонированном или окрашенном состоянии. Активный пакет 100, показанный на Фиг. 1(a), включает четыре компонента, а именно, первый и второй прозрачные токовые коллекторы 102 и 104; катод 106 (и часто окрашивающий слой); электролит 108 (который обладает ионной проводимостью, однако является электроизолирующим); и анод 110, который является источником активных ионов (например, Li, Na, H и т.д.), которые переключают свойства остекления при перемещении к катоду и от него. Анод 110 может быть окрашивающим слоем, если окрашивание происходит посредством анода, например, когда ионы выводятся из слоя. Эти компоненты наслоены один на другой между первой и второй стеклянными подложками 112 и 114. По своей сути, электрохромное устройство динамически изменяет оптическую поглощающую способность при перемещении (интеркалировании и деинтеркалировании) Li в катод 106 и из него. Это, в свою очередь, регулирует взаимодействие с солнечным излучением, посредством чего регулируется коэффициент поступления солнечного тепла (SHGC) для контроля энергии, а также видимость и прозрачность (важные для человеческого комфорта). Поскольку Li находится в катоде 106, электрохромное окно находится в тонированном или окрашенном состоянии, и лишь часть падающего света и поступающего тепла проходят через электрохромное окно.

К сожалению, пленки современных электрохромных окон не отвечают требуемым функциональным характеристикам в отношении внешнего вида (включая цвет), скорости переключения, соответствия качества и долговременной надежности. Адекватная подача питания и применимые размеры окон являются дополнительными факторами.

Одна из причин того, что затраты на производство современных электрохромных окон с высокими характеристиками выше порога входа на рынок, заключается в том, что изготовление электрохромного устройства несовместимо с производственным потоком оконной промышленности. Одним из критических требований безопасности в строительных нормах и правилах является то, что внешнее стекло в стеклопакете (IGU) должно быть закалено. Также, в соответствии с практикой индустрии стекол с покрытием, на большие листы стекла (обычно вплоть до 3,2 м шириной) вначале наносится покрытие, затем они доводятся до нужного размера и в заключение закаливаются. В идеальном случае, электрохромное законченное стекло могло бы быть закалено и доведено до нужного размера. Однако закаленное стекло не может быть разрезано. Соответственно установившимся порядком в индустрии стекол с покрытием является то, что на большие листы стекла (типично вплоть до 3,2 м шириной) первоначально наносится покрытие и затем они продаются в места изготовления окон, где они доводятся до нужного размера и закаливаются. К сожалению, закаленное стекло не может быть впоследствии разрезано, и электрохромное стекло не может быть закалено после формирования электрохромного покрытия, поскольку температуры закаливания будут разрушать электрохромное устройство. Соответственно, современные технологии изготовления электрохромных окон основываются на использовании уже нарезанного и закаленного стекла для формирования электрохромного покрытия. Это проблематично по нескольким причинам. Например, поступающее закаленное стекло имеет широкий интервал вариаций по толщине, приводящие к значительным вариациям в свойствах покрытия. В дополнение к этому, наличие подложек нескольких размеров и типов приводит к проблемам в управлении, выходе и производительности процесса, что затрудняет воспроизводимое крупномасштабное производство с высоким выходом.

Фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую современный процесс изготовления электрохромного окна. Внешнее стекло разрезают по размеру и закаливают на стадии 202, которая соответствует процессу изготовления электрохромного стекла. Электрохромное устройство изготавливают, например, таким образом, что оно имеет структуру слоев, показанную на Фиг. 1(a), на стадии 204. После того как электрохромные слои были осаждены, электрохромное устройство структурируют на стадии 206, например, чтобы уменьшить дефекты и улучшить выход и внешний вид. Токопроводящие шины добавляются для обеспечения «электрификации» (например, посредством электропроводки) электрохромного устройства на стадии 208. К электрохромному устройству добавляется вторая подложка с размещением ее отделенным образом, например, как показано на Фиг. 1(a) и 1(b). Совместно стадии 204, 206, 208, и 210 представляют процесс изготовления стеклопакета (IG). Этот стеклопакет может быть в конечном счете включен в электрохромное окно, например, как показано на левой стороне Фиг. 1(b).

Другим препятствием на пути прогресса являлись ограниченные ресурсы и возможности производителей в разработке исходных материалов для осаждения, площадок и средств автоматизации, которые совместимы с высокопроизводительными крупномасштабными технологиями производства.

Наиболее практичным местом для размещения электрохромного покрытия является внутренняя поверхность наружного стекла. Размещение токопроводящих шин на этой поверхности для электрификации (например, посредством электропроводки) создает проблемы не только для изготовителей современных стеклопакетов, но также и для установщиков остекления. Архитекторам, собственникам коммерческих зданий и конечным пользователям требуется информация о стойкости электрохромных окон на протяжении длительного периода времени. Надежность уплотнения стеклопакета поэтому имеет важное значение. Электрохромный стеклопакет отличается от обычных окон тем, что межсоединения для питания устройства должны проходить через гидроизолирующее уплотнение. Отсутствуют стандарты для межсоединений и проходов для подачи питания, которые защищают целостность уплотнения. То, что имеется на рынке, защищено патентами. Имеет место также проблема в отношении долговечности электрохромного пленочного пакета, когда он подвергается различным механическим напряжениям, создаваемым солнечным излучением и окружающей средой, которые воздействуют на окно на протяжении его срока службы.

Наконец, нуждаются в рассмотрении функциональные характеристики устройства в отношении внешнего вида, цвета, скорости переключения, целостности, интервала изменения коэффициента поступления солнечного тепла (SHGC) и срока службы. Например, архитекторы отдают в основном предпочтение нейтрально окрашенным окнам, которые переключаются от темно-серого цвета до полной прозрачности. Большинство электрохромных окон на рынке сегодня проявляют темно-синий цвет, когда окрашены, и желтоватый оттенок в прозрачном состоянии. Более нейтральный цвет и улучшенный коэффициент пропускания в прозрачном состоянии могли бы расширить доступный архитектурный рынок.

Соответственно, понятно, что имеется потребность в данной области в улучшенных электрохромных динамических окнах и/или способах их изготовления. Например, понятно, что имеется потребность в данной области в (1) низкозатратных, крупномасштабных, высокопроизводительных методах нанесения покрытия, которые совместимы с массовым производством (HVM); (2) улучшенном изготовлении электрохромного состава; (3) надежном, высокопроизводительном формировании низкодефектного электрохромного покрытия для стекол большого размера; и/или (4) совмещении таких новых методов с существующими технологиями последующей обработки стекла и вспомогательными технологиями для производства готовых окон. Эти и/или другие методы могут помочь в решении некоторых из вышеуказанных и/или других проблем, наряду с предоставлением также более полной интеграции с контролем качества строительных работ.

Конкретные варианты осуществления относятся к нисходящим и/или восходящим изменениям в (a) материалах, (b) пакете электрохромного устройства, (c) схемах интеграции процессов, пригодных для массового производства, и (d) высокопроизводительных, низкозатратных методах и оборудовании для осаждения. При этом варианты осуществления могут быть использованы для предоставления электрохромных сборных узлов с уменьшенными издержками, на пути к «зданиям с нулевым энергетическим балансом».

Один из аспектов некоторых типичных вариантов осуществления содержит включение новых электрохромных материалов. Например, некоторые типичные варианты осуществления включают легированный оптически активными примесями катод и/или анод для большего коэффициента пропускания видимого света в прозрачном состоянии, большего интервала изменения коэффициента поступления солнечного тепла (SHGC) между этими состояниями, улучшенного внешнего вида и более высокой надежности. Регулирование стехиометрии WO_x (например, таким образом, что она является субстехиометрической) выгодным образом может приводить к улучшению интервала изменения коэффициента поступления солнечного тепла (SHGC) и улучшенному внешнему виду (например, с точки зрения окрашивания). Анодное окрашивание противоэлектрода также может увеличивать интервал изменения коэффициента поступления солнечного тепла (SHGC).

Другой аспект конкретных вариантов осуществления содержит включение нового пакета электрохромного устройства. Например, включение недорогой средней стеклянной подложки с низким содержанием Fe может способствовать уменьшению потребности в барьерных слоях между устройством и подложкой. Улучшенный прозрачный токовый коллектор (TCC) с гораздо более высокой проводимостью и прозрачностью, чем оксид индия-олова (ITO), может быть предоставлен для увеличения скорости переключения и снижения стоимости. Включение электролитного материала на базе оксинитрида лития-фосфора (LiPON) может быть выбрано с целью увеличения надежности в некоторых типичных вариантах осуществления. В дополнение к этому, применение прозрачных диэлектрических/электропроводных слоев может быть использовано для изменения цвета на основе селективной интерференции в некоторых типичных вариантах осуществления.

Еще один аспект некоторых типичных вариантов осуществления включает новые методы интеграции электрохромного устройства. Например, некоторые типичные варианты осуществления могут включать использование ламинированного связанного стекла в качестве внешнего стекла электрохромного стеклопакета. Это может выгодным образом приводить к полному устранению применения закаленного стекла на стадии формирования электрохромного покрытия, уменьшать потребность в доведении стекла до требуемого размера и закалке перед формированием электрохромного покрытия, предоставлять возможность использования единственного стандартного типа и размера стекла при формировании электрохромного покрытия для наилучшей воспроизводимости процесса и экономии от роста масштаба производства и/или предоставлять возможность доведения стекла до требуемого размера после формирования электрохромного покрытия. Также может быть выгодно предоставление возможности структурирования устройства после того, как все электрохромные слои были осаждены, тем самым уменьшая вероятность образования дефектов и улучшая производительность и внешний вид.

Еще один аспект вариантов осуществления относится к разработке исходного материала для осаждения, совместимого с массовым производством (HVM). Например, новый исходный материал для осаждения на базе LiPON, предоставляющий возможность достижения высоких скоростей осаждения и изменения кинетики роста, может, в свою очередь, обеспечивать высокую производительность и улучшенные характеристики пленки в вариантах осуществления. Варианты осуществления также могут использовать новый линейный испаритель Li на базе рассеивающей головки с удаленными источниками Li, совместимыми с обычной окружающей средой.

В вариантах осуществления предоставляется способ изготовления электрохромных окон. Предоставляется первая стеклянная подложка. Слои электрохромного устройства осаждаются на первую подложку, при этом такие слои включают по меньшей мере слои противоэлектрода (CE), ионного проводника (IC) и электрохромные (EC) слои. Слои электрохромного устройства структурируются, и первая стеклянная подложка с нанесенными на нее слоями электрохромного устройства разрезается таким образом, чтобы образовать несколько подложек с электрохромным устройством. Предоставляется несколько вторых стеклянных подложек. Несколько подложек с электрохромным устройством соединяются или ламинируются с несколькими вторыми стеклянными подложками, соответственно. Предоставляется несколько третьих стеклянных подложек. Формируется несколько стеклопакетов, соответственно содержащих первые и вторые подложки, расположенные по существу параллельно и отделенные от третьих стеклянных подложек.

В вариантах осуществления предоставляется способ изготовления электрохромного сборного узла. Предоставляются первая, вторая и третья стеклянные подложки, при этом вторая подложка термически закалена, а первая подложка термически не закалена. Несколько слоев электрохромного устройства осаждены напылением, прямым или непрямым образом, на первую подложку, при этом несколько слоев электрохромного устройства включают первое прозрачное электропроводное покрытие (TCC), слой противоэлектрода (CE), слой ионного проводника (IC), электрохромный (EC) слой и второе прозрачное электропроводное покрытие (TCC). Первая и вторая подложки ламинируются или соединяются одна с другой. Вторая и третья подложки предоставляются по существу параллельными и отделенными одна от другой. Как слой противоэлектрода (CE), так и электрохромный (EC) слой изменяются в цвете, когда электрохромный сборный узел функционирует.

В вариантах осуществления предоставляется способ изготовления электрохромного сборного узла. Несколько слоев электрохромного устройства осаждаются напылением, прямым или непрямым образом, на первую подложку, при этом множество слоев устройства включают, в порядке от первой подложки, первое прозрачное электропроводное покрытие (TCC), катодный слой, электролитный слой, анодно окрашиваемый анодный слой и второе прозрачное электропроводное покрытие (TCC). Первая подложка с несколькими слоями устройства, осажденными на нее напылением, соединяется со второй подложкой таким образом, что первая и вторая подложки являются по существу параллельными и отделенными одна от другой.

В вариантах осуществления предоставляется электрохромный сборный узел. Предоставляются первая, вторая и третья стеклянные подложки, при этом вторая и третья подложки являются по существу параллельными и отделенными одна от другой. Несколько слоев электрохромного устройства, осажденных напылением, поддерживаются первой подложкой, при этом множество слоев электрохромного устройства включают первое прозрачное электропроводное покрытие (TCC), слой противоэлектрода (CE), слой ионного проводника (IC), электрохромный (EC) слой и второе прозрачное электропроводное покрытие (TCC). Первая и вторая подложки ламинированы или соединены одна с другой. Вторая подложка термически закалена, а первая подложка термически не закалена.

В вариантах осуществления предоставляется электрохромный сборный узел. Предоставляются по меньшей мере первая и вторая стеклянные подложки, при этом первая и вторая подложки являются по существу параллельными и отделенными одна от другой. Несколько слоев устройства, осажденных напылением, поддерживаются первой подложкой, при этом множество слоев электрохромного устройства включают первое прозрачное электропроводное покрытие (TCC), легированный и анодно окрашиваемый слой противоэлектрода (CE), слой ионного проводника (IC), легированный электрохромный (EC) слой, содержащий WOx, и второе прозрачное электропроводное покрытие (TCC).

В вариантах осуществления предоставляется электрохромное устройство, содержащее несколько тонкопленочных слоев, поддерживаемых первой подложкой. Данные несколько слоев включают легированный и анодно окрашиваемый анодный слой; электролитный слой, содержащий Li; и легированный катодный слой, содержащий WOx.

Отличительные признаки, аспекты, преимущества и типичные варианты осуществления, описанные в данном документе, могут быть объединены, чтобы реализовать дополнительные варианты осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие отличительные признаки и преимущества могут быть лучше и более полно поняты посредством ссылок на представленное ниже подробное описание типичных иллюстративных вариантов осуществления совместно с чертежами, на которых:

Фиг. 1(a) представляет собой схематическое изображение типичного электрохромного окна;

Фиг. 1(b) представляет собой схематическое изображение электрохромного окна в тонированном или окрашенном состоянии;

Фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую современный процесс изготовления электрохромного окна;

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую процесс изготовления электрохромного окна в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг. 4 представляет собой иллюстративные электрохромные подложку и пакет в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг. 5 представляет собой иллюстративное прозрачное электропроводное покрытие (TCC), применимое в связи с некоторыми вариантами осуществления;

Фиг. 6(a) представляет собой первый иллюстративный электрохромный стеклопакет (IG) в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг. 6(b) представляет собой второй иллюстративный электрохромный стеклопакет (IG) в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг. 7 представляет собой третий иллюстративный электрохромный стеклопакет (IG) в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг. 8(a) представляет собой изображение, полученное сканирующей электронной микроскопией (SEM), слоя Al толщиной 600 нм, осажденного обычным испарением; и

Фиг. 8(b) представляет собой изображение, полученное сканирующей электронной микроскопией (SEM), слоя Al толщиной 600 нм, осажденного при использовании испарения, активированного плазмой, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один из аспектов типичных вариантов осуществления содержит включение новых электрохромных материалов. Например, варианты осуществления включают легированный оптически активными примесями катод и/или анод для большего коэффициента пропускания видимого света в прозрачном состоянии, большего интервала изменения коэффициента поступления солнечного тепла (SHGC) между этими состояниями, улучшенного внешнего вида и более высокой надежности. Регулирование стехиометрии WO_x (например, таким образом, что она является субстехиометрической) выгодным образом может приводить к улучшению интервала изменения коэффициента поступления солнечного тепла (SHGC) и улучшенному внешнему виду (например, с точки зрения окрашивания. Анодное окрашивание противоэлектрода также может увеличивать интервал изменения коэффициента поступления солнечного тепла (SHGC).

Другой аспект вариантов осуществления содержит включение нового пакета электрохромного устройства. Например, включение недорогой средней стеклянной подложки с низким содержанием Fe может способствовать уменьшению потребности в барьерных слоях между устройством и подложкой. Улучшенный прозрачный токовый коллектор (TCC) с гораздо более высокой проводимостью и прозрачностью, чем оксид индия-олова (ITO), может быть предоставлен для увеличения скорости переключения и снижения стоимости. Включение электролитного материала на базе оксинитрида лития-фосфора (LiPON) может быть выбрано с целью увеличения надежности в некоторых вариантах осуществления. В дополнение к этому, применение прозрачных диэлектрических/электропроводных слоев может быть использовано для изменения цвета на основе селективной интерференции в некоторых вариантах осуществления.

Еще один аспект вариантов осуществления включает новые методы интеграции электрохромного устройства. Например, некоторые варианты осуществления могут включать использование ламинированного/связанного стекла в качестве внешнего стекла электрохромного стеклопакета. Это может выгодным образом приводить к полному устранению применения закаленного стекла на стадии формирования электрохромного покрытия, уменьшать потребность в доведении стекла до требуемого размера и закалке перед формированием электрохромного покрытия, предоставлять возможность использования единственного стандартного типа и размера стекла при формировании электрохромного покрытия для наилучшей воспроизводимости процесса и экономии за счет роста масштаба производства и/или предоставлять возможность доведения стекла до требуемого размера после формирования электрохромного покрытия. Также может быть выгодно предоставление возможности структурирования устройства после того, как все электрохромные слои были осаждены, тем самым уменьшая вероятность образования дефектов и улучшая производительность и внешний вид.

Еще один аспект вариантов осуществления относится к разработке исходного материала для осаждения, совместимого с массовым производством (HVM). Например, новый исходный материал для осаждения на базе LiPON, предоставляющий возможность достижения высоких скоростей осаждения и изменения кинетики роста, может, в свою очередь, обеспечивать высокую производительность и улучшенные характеристики пленки в некоторых вариантах осуществления. Некоторые варианты осуществления также могут использовать новый линейный испаритель Li на базе рассеивающей головки с удаленными источниками Li, совместимыми с обычной окружающей средой.

Некоторые варианты осуществления включают изменения, относящиеся к электрохромным материалам, пакету электрохромного устройства, схемам интеграции процессов, пригодным для массового производства (HVM), и/или высокопроизводительным низкозатратным исходным материалам для осаждения, оборудованию и предприятиям. Эти аспекты некоторых вариантов осуществления обсуждаются, в свою очередь, ниже.

Некоторые варианты осуществления относятся к преимуществам в одном или нескольких показателях из стоимости, эксплуатационных качеств устройства, долговечности, эстетичность и/или масштабируемости. Например, некоторые современные электрохромные изделия имеют стоимость более чем 50 $/кв.фут, в то время как технология некоторых вариантов осуществления может предоставлять электрохромные изделия при стоимости, которая предпочтительно меньше чем 25 $/кв.фут, более предпочтительно меньше чем 20 $/кв.фут, и еще более предпочтительно меньше чем 15 $/кв.фут. Несмотря на то, что для современных изделий затруднены прокладка электропроводки и инфраструктура управления, некоторые типичные варианты осуществления могут предоставлять сравнительно простые модульные изделия, с беспроводной подачей питания и/или вариантами управления. Хотя многие современные изделия могут достигать скорости переключения в лучшем случае 3-5 минут, некоторые варианты осуществления могут предоставлять скорость переключения меньше чем 3 минуты, более предпочтительно меньше чем 2 минуты и иногда даже меньше чем 1 минута, хотя общий размер изделия может быть увеличен. Выгодным образом, изменение эмиссии (дельта E) может быть меньше чем примерно 1,5, более предпочтительно меньше чем примерно 1,25 и еще более предпочтительно меньше чем примерно 1. В отношении цвета/цветового тона, некоторые варианты осуществления могут уменьшать желтоватый оттенок в прозрачном состоянии и многоцветность, которая иногда присутствует в тонированном состоянии, предоставляя вместо этого более нейтральный цвет в прозрачном состоянии вместе с выбором одного из нескольких цветов в тонированном состоянии. Кроме того, варианты осуществления могут уменьшать проблемы с единообразием переключения, например, посредством обеспечения возможности изменения, проявляющегося, по меньшей мере, по виду, «в одно и то же время» (по меньшей мере по сравнению с изменчивостью в затемнении и индивидуальном регулировании в современных системах). Наконец, хотя современные электрохромные устройства обычно ограничиваются конструкциями шириной 1 м, в некоторых типичных вариантах осуществления конструкции могут быть увеличены в размере до ширины 3,2 м (или даже более) таким образом, чтобы соответствовать обычно доступному ассортименту листов стекла.

Примеры процессов изготовления

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую процесс изготовления электрохромного окна в соответствии с вариантом осуществления. Процесс, показанный Фиг. 3 отличается от процесса Фиг. 2 в нескольких отношениях, вследствие того, что процесс Фиг. 3 предназначен для предоставления электрохромного устройства на электрохромной подложке, которая может быть связана, ламинирована или соединена иным образом с закаливаемой подложкой. Например, может быть использован такой материал как поливинилбутираль (PVB), этиленвинилацетат (EVA) или т.п., применимый в «технологии оптического склеивания», который коммерчески доступен от Litemax. Используемый ламинат может включать УФ блокатор (например, УФА блокатор). Предпочтительно, УФА блокатор может быть включен при Tuv <1%, более предпочтительно <0,75%, и еще более предпочтительно <0,5%. УФ блокатор может являться тонкопленочным покрытием, содержащим один или несколько компонентов из Bi, BiO, Zn, ZnO, TiO, BiSnO, AgO, Ce, CeO и/или т.п. В качестве альтернативы или в дополнение, может быть предусмотрено покрытие из полиэтилентерефталата (PET) с размещенном на нем и/или в нем УФ блокирующем материале. Например, слой полиэтилентерефталата (PET), покрытый оксидом индия-олова (ITO) может быть предоставлен в некоторых вариантах осуществления. Соответственно, понятно, что органические и/или неорганические материалы могут быть использованы в некоторых вариантах осуществления. Во всяком случае, ламинат может быть выбран таким образом, что его показатель преломления согласован с соседними слоями и/или подложками. Это будет выгодным образом способствовать поддержанию низкого коэффициента отражения. Коэффициент отражения также может быть снижен, например, посредством включения одного или нескольких антиотражающих (AR) слоев. Поскольку электрохромное устройство предоставляется на отдельной подложке, которая может быть позднее связана, ламинирована или соединена иным образом с закаливаемой подложкой, то могут быть достигнуты эффективные результаты, заключающиеся, например, в том, что на листы большего размера может быть нанесено покрытие напылением, и они могут быть затем разрезаны до требуемого размера. Типичные структурные подробности приведены ниже.

Что касается приведенного в качестве примера процесса, представленного на Фиг. 3, то стекло большого размера предоставляется на стадии 302. Электрохромное устройство изготавливается в соответствии с технологией, описанной ниже, на стадии 304. Структурирование устройства и доведение его до требуемого размера выполняется на стадии 306, посредством чего образуется несколько электрохромных устройств на нескольких соответствующих электрохромных подложках. Как указано выше, это является преимуществом по сравнению с обычным процессом, показанным на Фиг. 2, где отдельные электрохромные устройства изготавливаются непосредственно на отдельных, предварительно нарезанных и уже индивидуальным образом закаленных подложках. В любом случае, присоединяются токопроводящие шины, и электрохромное устройство «электрифицируется» (например, посредством электропроводки) на стадии 308. Токопроводящие шины могут быть сформированы посредством селективного лазерного вытравливания слоев, чтобы осторожно обнажить прозрачное электропроводное покрытие (TCC). Например, для того, чтобы селективно протравить и электрически соединить устройство, могут быть сделаны как «полные», так и «половинные» выемки, например, чтобы открыть дно и верх прозрачных электропроводных покрытий (TCC). Мощность лазера может регулироваться для селективного удаления некоторых или всех слоев таким образом.

На стадии 310 доводится до нужного размера и закаливается внешняя подложка, с которой должны быть соединены электрохромное устройство и подложка. Затем, на стадии 310, доведенные соответствующим образом до нужного размера электрохромные (EC) устройства ламинируются, связываются или соединяются иным образом с доведенными соответствующим образом до нужного размера внешними подложками. Предварительные сборные узлы, содержащие электрохромные устройства, ламинированные, связанные или соединенные иным образом с внешними подложками, затем встраиваются в соответствующие стеклопакеты на стадии 314, например, как описано более подробно ниже.

Электрохромный пакет и используемые в нем материалы

Фиг. 4 представляет собой иллюстративные электрохромные подложку и пакет в соответствии с вариантом осуществления. Фиг. 4 включает электрохромный пакет 400, который до некоторой степени сходен с известными электрохромными пакетами в том, что он включает электропроводные слои (TCC), электрохромный (EC) слой, слой противоэлектрода (CE) и слой ионного проводника (IC). Однако электрохромный пакет 400 на Фиг. 4 отличается от современных пакетов в отношении материалов, общей конструкции пакета и функциональных характеристик. Например, термические функциональные характеристики, скорость переключения электрохромного устройства, долговременная надежность электрохромного устройства и эстетичность могут быть улучшены, например, оптимизацией функциональных характеристик известных материалов и разработкой новых систем материалов, которые дополнительно улучшают функциональные характеристики электрохромного устройства в целом. Изменения в отношении материалов и конструкций пакета описаны в разделах, представленных ниж