低缺陷率电致变色装置的制造.pdf

本申请涉及低缺陷率电致变色装置的制造。先前的电致变色装置常常存在高缺陷率水平。这些缺陷可表现为损害电致变色转变的针孔或斑点。这一点对例如电致变色建筑玻璃等许多应用来说是无法接受的。缺陷率低的改良型电致变色装置可通过在单一整合沉积系统中沉积电致变色装置的某些分层组件来制造。当在例如玻璃窗等衬底上沉积和/或处理所述层时，所述衬底从未离开受控周围环境，例如具有极低粒子含量的低压受控氛围。所述层可使用物理气相沉积来沉积。

权利要求书
1.  一种用于在玻璃衬底上制造无机和固态电致变色装置涂层的沉积系 统，所述系统包括：
多个沉积台，其可操作以使所述玻璃衬底通过所述多个沉积台，其中所 述多个沉积台包括：
(i)两个或多个沉积台，其包含两种或多种材料源，所述材料源用于沉 积所述无机和固态电致变色装置涂层的电致变色材料层和反电极材料层中 的每一者，和
(ii)锂沉积台，其具有锂金属溅镀靶且经配置以沉积锂金属至所述电致 变色材料层或所述反电极材料层上；
衬底架，其经配置以在实质上垂直定向上固持所述玻璃衬底，同时所述 衬底架平移过至少所述锂沉积台和所述两个或多个沉积台；和
含有程序指令的控制器，其用于使所述玻璃衬底以在所述玻璃衬底上沉 积所述无机和固态电致变色装置涂层的方式通过所述多个沉积台。

2.  根据权利要求1所述的沉积系统，其中所述多个沉积台经配置以在受 控周围环境下使所述玻璃衬底通过所述多个沉积台而不将所述玻璃衬底暴 露于外部环境。

3.  根据权利要求2所述的沉积系统，其中所述受控周围环境是低于大气 压力的压力或在真空下。

4.  根据权利要求1所述的沉积系统，其中所述两个或多个沉积台包括用 于沉积所述电致变色材料层的沉积台和用于沉积所述反电极材料层的独立 沉积台。

5.  根据权利要求4所述的沉积系统，其中用于沉积所述电致变色材料层 的所述沉积台包括用于沉积氧化钨的材料源。

6.  根据权利要求4所述的沉积系统，其中用于沉积所述反电极材料层的 所述沉积台包括用于沉积氧化镍、镍钨氧化物、镍钒氧化物、镍铬氧化物、 镍铝氧化物、镍镁氧化物或镍锰氧化物的材料源。

7.  根据权利要求1所述的沉积系统，其中所述两个或多个沉积台进一步 包括具有用于沉积透明传导性氧化物层的材料源的沉积台。

8.  根据权利要求1所述的沉积系统，进一步包括支撑所述衬底架的轨道， 同时所述衬底架沿着所述轨道平移过至少所述锂沉积台和所述两个或多个 沉积台。

9.  一种在包括多个沉积台的沉积系统中的玻璃衬底上制造无机和固态电 致变色装置涂层的方法，所述方法包括：
使在实质上垂直定向上固持所述玻璃衬底的衬底架移过至少锂沉积台和 所述多个沉积台的两个或多个沉积台；
在两个或多个具有两个或多个材料源的沉积台中沉积电致变色材料层和 反电极材料层至固持于实质上垂直定向上的所述玻璃衬底上；
在具有锂金属溅镀靶的所述锂沉积台中，在实质上垂直定向上沉积锂金 属至所述玻璃衬底上的所述无机和固态电致变色装置涂层的所述电致变色 材料层和所述反电极材料层中的一者或两者上；和
用含有程序指令的控制器以在所述玻璃衬底上沉积所述无机和固态电致 变色装置涂层的方式控制所述玻璃衬底通过所述多个沉积台。

10.  根据权利要求9所述的方法，其中所述玻璃衬底在受控周围环境下通 过所述多个沉积台而不暴露于外部环境。

11.  根据权利要求10所述的方法，其中所述受控周围环境是低于大气压 力的压力或在真空下。

12.  根据权利要求9所述的方法，其中在两个或多个具有两个或多个材料 源的沉积台中沉积电致变色材料层和反电极材料层至固持于实质上垂直定 向上的所述玻璃衬底上包括：
在所述两个或多个沉积台的第一沉积台上沉积所述电致变色材料层；和
在所述两个或多个沉积台的第二沉积台上沉积所述反电极材料层。

13.  根据权利要求12所述的方法，其中所述两个或多个材料源包括用于 沉积氧化钨的第一材料源和用于沉积氧化镍、镍钨氧化物、镍钒氧化物、镍 铬氧化物、镍铝氧化物、镍镁氧化物或镍锰氧化物的第二材料源。

14.  根据权利要求12所述的方法，进一步包括在所述两个或多个沉积台 的第三沉积台中沉积氧化铟锡于所述电致变色材料层和所述反电极材料层 上。

15.  根据权利要求9所述的方法，进一步包括当所述衬底架沿着轨道平移 过所述多个沉积台时用所述轨道支撑所述衬底架。

16.  一种用于在玻璃衬底上制造无机电致变色装置的沉积系统，所述系统 包括：
多个沉积台，其经配置以在所述玻璃衬底上溅镀所述无机电致变色装置 的组分，其中所述多个沉积台包括：
(i)两个或多个沉积台，其包含两种或多种用于沉积所述无机电致变色 装置的层的材料源，和
(ii)锂沉积台，其具有用于沉积锂金属至所述无机电致变色装置或其一 部分上的锂金属溅镀靶；
衬底架，其经配置以当所述衬底架平移过所述多个沉积台时在实质上垂 直定向上固持所述玻璃衬底；和
含有程序指令的控制器，其用于使所述玻璃衬底以在所述玻璃衬底上沉 积所述无机电致变色装置和所述锂金属的方式通过所述多个沉积台，
其中所述沉积系统经配置使得所述玻璃衬底在所述沉积系统的所述多个 沉积台的每一者中沉积期间的平移移动期间位于实质上垂直定向上。

17.  根据权利要求16所述的沉积系统，其中所述衬底架经配置以固持具 有大到约72英寸×120英寸或更大的尺寸的玻璃衬底。

18.  根据权利要求16所述的沉积系统，其中所述两个或多个沉积台包括 具有用于沉积透明传导性氧化物层的材料源的沉积台。

19.  根据权利要求16所述的沉积系统，其中所述多个沉积台经配置以使 所述玻璃衬底从一个沉积台传递至邻近的沉积台而不将所述玻璃衬底暴露 于外部环境。

20.  根据权利要求16所述的沉积系统，其中所述沉积系统经配置使得在 所述多个沉积台的每一者上的所述平移移动和沉积进行而不将所述玻璃衬 底暴露于外部环境。

21.  根据权利要求16所述的沉积系统，其中所述两个或多个沉积台经配 置以在所述玻璃衬底上沉积电致变色层、离子导电层和反电极层。

22.  根据权利要求21所述的沉积系统，其中所述电致变色层在所述反电 极层之后在所述两个或多个沉积台的不同沉积台中沉积。

23.  根据权利要求16所述的沉积系统，其中所述锂沉积台经配置以沉积 锂金属至所述无机电致变色装置的电致变色层或反电极层上。

24.  一种在包括多个垂直定向的沉积台的沉积系统中在玻璃衬底上制造 无机电致变色装置的方法，所述方法包括：
使在实质上垂直定向上固持所述玻璃衬底的衬底架平移通过所述多个垂 直定向的沉积台；
在两个或多个含有两个或多个材料源的沉积台中沉积所述无机电致变色 装置的层至所述玻璃衬底上；
在具有锂金属溅镀靶的锂沉积台中沉积锂金属至所述无机电致变色装置 或其一部分上；和
用含有程序指令的控制器且以沉积所述无机电致变色装置和所述锂金属 的方式控制所述玻璃衬底通过所述多个垂直定向的沉积台；
其中所述玻璃衬底在所述沉积系统的所述多个垂直定向的沉积台的每一 者中沉积期间的平移移动期间位于实质上垂直定向上。

25.  根据权利要求24所述的方法，其中所述衬底架固持具有大到约72 英寸×120英寸或更大的尺寸的玻璃衬底平移通过所述多个垂直定向的沉积 台。

26.  根据权利要求24所述的方法，其中在所述玻璃衬底上沉积所述无机 电致变色装置的层包括在所述两个或多个沉积台的沉积台中沉积透明传导 性氧化物层。

27.  根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃衬底在受控环境下从所 述多个垂直定向的沉积台的一个沉积台传递至邻近的沉积台而不暴露于外 部环境。

28.  根据权利要求24所述的方法，其中在所述玻璃衬底上沉积所述无机 电致变色装置的所述层包括在所述玻璃衬底上沉积电致变色层、离子导电层 和反电极层。

29.  根据权利要求28所述的方法，其中在所述玻璃衬底上沉积所述无机 电致变色装置的所述层包括在沉积所述反电极层之后在所述两个或多个沉 积台的不同的沉积台中沉积所述电致变色层。

30.  根据权利要求24所述的方法，其中锂金属沉积在所述无机电致变色 装置的反电极层或电致变色层上。

说明书低缺陷率电致变色装置的制造
本申请是申请日为2010年3月31日，申请号为201080015115.8，发明名称为“低 缺陷率电致变色装置的制造”的申请的分案申请。
相关申请案的交叉引用
本申请案主张2009年3月31日申请的美国临时申请案第61/165,484号和2009年 12月22日申请的美国专利申请案第12/645,111号的优先权，所述申请案以全文引用的 方式并入本文中并用于达成所有目的。
技术领域
本发明大体上涉及电致变色装置以及用于电致变色装置的制造方法和系统。
背景技术
电致变色是当材料通常通过经受电压变化，以不同电子态放置时光学性质发生电化 学介导的可逆变化的现象。光学性质通常是颜色、透射率、吸光度和反射率中的一者或 一者以上。举例来说，一种众所周知的电致变色材料是氧化钨(WO3)。氧化钨是一种 阴极电致变色材料，其中通过电化学还原，颜色从透明转变成蓝色。
电致变色材料可以并入例如窗和镜子中。可通过诱发电致变色材料的变化，来改变 这些窗和镜子的颜色、透射率、吸光度和/或反射率。举例来说，一种众所周知的电致变 色材料应用为一些汽车中的后视镜。在这些电致变色后视镜中，镜子的反射率在夜晚会 发生变化，以便其它车辆的前灯不会扰乱司机。
虽然在1960年代就已发现电致变色，但遗憾的是，电致变色装置仍然存在着各种 问题并且尚未开始实现其全部商业潜能。
发明内容
本发明者已经注意到先前的电致变色装置常常存在高缺陷度。这些缺陷可表现为损 害电致变色转变的针孔或斑点。此对例如电致变色建筑玻璃等许多应用来说是无法接受 的。在例如建筑玻璃窗等电致变色窗的情况下，当窗子通过电致变色而变暗时，这些缺 陷可呈现为亮斑或“星座”。居于安装这些缺陷窗的房间的人将发现其会定期地因窗子 上的亮斑而发狂。
本发明者已经发现，缺陷率低的改良电致变色装置可通过在单一整合沉积系统中沉 积电致变色装置的某些分层组分来制造。当所述层在例如玻璃窗等衬底上沉积和/或处 理，衬底从未离开受控周围环境，例如具有极低粒子含量的低压受控氛围。在一些实施 例中，相关层使用物理气相沉积来沉积。高度可靠的电致变色装置可以采用全固体无机 组分。
在一个实施例中，电致变色窗通过依序在衬底上沉积(i)电致变色层、(ii)离子传 导层和(iii)反电极层来制造。这些层形成离子传导层将电致变色层与反电极层分开的 堆叠。依序沉积的各层都使用具有受控周围环境的单一整合沉积系统来气相沉积，在此 受控周围环境中压力和气体组成受到控制，与整合沉积系统外的外部环境无关联。在电 致变色层、离子传导层和反电极层依序沉积期间的任何时间，衬底都不离开整合沉积系 统。
在用于制造电致变色窗的整合沉积系统的一个实施例中，系统包括多个沉积台，所 述沉积台串联排列并且互相连接，且可操作以使衬底从一个台传递到下一个台，而不会 将衬底暴露于外部环境。所述多个沉积台包括(i)含有用于沉积电致变色层的材料源的 第一沉积台；(ii)含有用于沉积离子传导层的材料源的第二沉积台；和(iii)含有用于 沉积反电极层的材料源的第三沉积台。所述系统进一步包括含有程序指令的控制器，其 用于使衬底以依序在衬底上沉积(i)电致变色层、(ii)离子传导层和(iii)反电极层的 方式通过多个台，从而形成离子传导层将电致变色层与反电极层分开的堆叠。
本发明的这些和其它特征和优点将参考相关图式进一步详细地描述于下文中。
附图说明
结合图式考虑，可更充分地了解以下具体实施方式。
图1为根据本发明实施例的电致变色装置的横截面示意图。
图2为根据本发明具体实施例的漂白态的电致变色装置的横截面示意图。
图3为根据本发明具体实施例的着色态的电致变色装置的横截面示意图。
图4为离子传导层中具有粒子，引起装置中局部缺陷的电致变色装置的横截面示意 图。
图5A为在沉积电致变色堆叠的其余层前在传导层上具有粒子的电致变色装置的横 截面示意图。
图5B为图5A的电致变色装置的横截面示意图，其中在电致变色堆叠形成期间形成 “爆脱(pop off)”缺陷。
图5C为图5B的电致变色装置的横截面示意图，其显示在沉积第二传导材料时，由 爆脱缺陷形成的电路短路。
图6A描绘根据关于图7A所提供的多步工艺描述的电致变色窗装置的横截面图。
图6B描绘电致变色装置的俯视图，其显示切入装置的沟槽的位置。
图7A描绘描述制造电致变色窗的方法的工艺流程。
图7B到图7D描绘作为本发明电致变色装置的一部分的电致变色堆叠的制造方法。
图7E描绘用以制造本发明电致变色装置的调整工艺的工艺流程。
图8A描绘本发明的整合沉积系统。
图8B描绘整合沉积系统的透视图。
图8C描绘模块化整合沉积系统。
图8D描绘具有两个锂沉积台的整合沉积系统。
图8E描绘具有一个锂沉积台的整合沉积系统。
具体实施方式
电致变色装置
根据一些实施例的电致变色装置100的横截面示意图展示于图1中。电致变色装置 包括衬底102、传导层(CL)104、电致变色层(EC)106、离子传导层(IC)108、反 电极层(CE)110和传导层(CL)114。元件104、106、108、110和114统称为电致变 色堆叠120。电压源116可操作以将电位施加于电致变色堆叠120上，实现电致变色装 置从例如漂白态转变成着色态。在其它实施例中，各层相对于衬底的次序颠倒。也就是 说，这些层处于以下次序：衬底、传导层、反电极层、离子传导层、电致变色材料层、 传导层。
应了解，提及漂白态与着色态之间的转变并无限制性，且仅仅是暗示可以实施的许 多电致变色转变中的一个实例。除非另外说明，否则每当提及漂白-着色转变，相应装置 或工艺都涵盖例如非反射-反射、透明-不透明等其它光学状态转变。此外，术语“漂白” 是指例如未着色、透明或半透明等光学中性状态。另外，除非本文中另外指定，否则电 致变色转变的“颜色”不局限于任何特定波长或波长范围。如所属领域的技术人员所了 解，适当电致变色和反电极材料的选择控制相关光学转变。
在某些实施例中，电致变色装置在漂白态与着色态之间可逆地循环。在漂白态中， 电位施加于电致变色堆叠120，使得堆叠中可使电致变色材料106处于着色态的有用离 子主要存在于反电极110中。当电致变色堆叠上的电位颠倒时，离子穿过离子传导层108 输送到电致变色材料106，并引起材料进入着色态。虽然下文在图2和3的描述中包括 有关从漂白态到着色态和着色态到漂白态的转变的更详细描述，但首先关于图1，将更 详细地描述堆叠120的个别层。
在某些实施例中，构成电致变色堆叠120的所有材料都是无机、固体(即固态)材 料，或者无机与固体材料。因为有机材料往往随时间推移而降解，所以无机材料为可靠 的电致变色堆叠提供可长时间发挥作用的优点。固态材料的又一优点是没有约束和泄漏 问题，而液态材料常常存在这些问题。下文详细论述电致变色装置中的每一层。应了解， 虽然堆叠中的任一层或一层以上可含有一定量的有机材料，但在许多实施例中，所述层 中的一者或一者以上几乎不含有机物质。此同样适用于液体，其可少量地存在于一层或 一层以上中。也应了解，固态材料可以通过采用液体组分的工艺沉积(例如采用溶胶- 凝胶或化学气相沉积的某些工艺)或以其它方式形成。
再次参看图1，电压源116通常为低电压电源并可经配置以结合辐射和其它环境传 感器操作。电压源116也可经配置以与能源管理系统(例如根据例如一年的时间、一天 的时间和测量的环境条件等因素控制电致变色装置的计算机系统)接口。此类能源管理 系统结合大面积电致变色装置(即电致变色窗)可显著地降低建筑物的能量消耗。
任何具有适合的光学、电学、热学和机械性质的材料都可以用作衬底102。这些衬 底包括例如玻璃、塑料和镜面材料。适合的塑料衬底包括例如丙烯酸系物、聚苯乙烯、 聚碳酸酯、烯丙基二乙二醇碳酸酯、SAN(苯乙烯丙烯腈共聚物)、聚(4-甲基-1-戊烯)、 聚酯、聚酰胺等。如果使用塑料衬底，那么其优选使用例如类金刚石保护涂层、二氧化 硅/硅酮抗磨损涂层等(例如塑料玻璃领域中众所周知的涂层)硬涂层作保护屏障和防磨 损。适合的玻璃包括透明或带色彩的钠钙玻璃，包括钠钙浮法玻璃。玻璃可以回火或未 回火。在使用例如钠钙玻璃等玻璃作为衬底102的电致变色装置100的一些实施例中， 衬底102与传导层104之间存在钠扩散屏障层(未显示)以防止钠离子从玻璃扩散到传 导层104中。
在一些实施例中，衬底102的光透射率(即穿透辐射或光谱与入射辐射或光谱的比 率)为约40到95％，例如约90-92％。衬底可具有任何厚度，只要其具有适于支撑电致 变色堆叠120的机械性质即可。虽然衬底102可具有任何尺寸，但在一些实施例中，其 为约0.01mm到10mm厚，优选约3mm到9mm厚。
在本发明的一些实施例中，衬底为建筑玻璃。建筑玻璃是用作建筑材料的玻璃。建 筑玻璃通常用于商业建筑物中，但也可以用于居住建筑物中，并且通常(但不一定)将 室内环境与户外环境分开。在某些实施例中，建筑玻璃为至少20英寸×20英寸，并可以 大得多，例如大到约72英寸×120英寸。建筑玻璃通常为至少约2mm厚。小于约3.2mm 厚的建筑玻璃无法回火。在使用建筑玻璃作为衬底的本发明的一些实施例中，衬底甚至 在电致变色堆叠已经在衬底上制造后仍然可以回火。在使用建筑玻璃作为衬底的一些实 施例中，衬底为来自锡浮法玻璃生产线的钠钙玻璃。对于中性衬底来说，建筑玻璃衬底 对可见光谱的透光百分率(即可见光谱的积分透射)一般超过80％，但对于着色衬底来 说，其会低些。衬底对可见光谱的透光百分率优选为至少约90％(例如约90-92％)。可 见光谱是典型人眼起反应的光谱，一般为约380nm(紫色)到约780nm(红色)。在一 些情况下，玻璃的表面粗糙度在约10nm到30nm之间。
衬底102的顶部是传导层104。在某些实施例中，传导层104与114中的一者或两 者为无机材料和/或固体。传导层104和114可由许多不同材料制成，这些材料包括传导 性氧化物、薄金属涂层、传导性金属氮化物和复合导体。通常，传导层104和114至少 在电致变色层显示电致变色的波长范围内为透明的。透明传导性氧化物包括金属氧化物 和掺杂一种或一种以上金属的金属氧化物。这些金属氧化物和掺杂金属氧化物的实例包 括氧化铟、氧化铟锡、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、氧化锌铝、掺杂氧 化锌、氧化钌、掺杂氧化钌等等。因为氧化物常常用于这些层，所以其有时称为“透明 传导性氧化物”(TCO)层。也可使用实质上透明的薄金属涂层。用于这些薄金属涂层 的金属的实例包括过渡金属，包括金、铂、银、铝、镍合金等等。也使用玻璃窗装配行 业中众所周知的基于银的薄金属涂层。传导性氮化物的实例包括氮化钛、氮化钽、氧氮 化钛和氧氮化钽。传导层104和114也可以为复合导体。这些复合导体可以通过将高传 导性陶瓷和金属线或传导层图案放置在衬底的一面上，接着用例如掺杂氧化锡或氧化铟 锡等透明传导性材料外涂来制造。理论上，这些线应薄到肉眼看不见(例如约100μm 或更薄)。
在一些实施例中，例如玻璃衬底等市售衬底含有透明传导层涂层。这些产品可以用 于衬底102与传导层104。这些玻璃的实例包括俄亥俄州(Ohio)托莱多皮尔金顿 (Pilkington,of Toledo)以商标TEC GlassTM售出的传导层涂布玻璃，以及宾夕法尼亚州 (Pennsylvania)匹兹堡PPG工业(PPG Industries of Pittsburgh)以商标SUNGATE 300TM和SUNGATE 500TM售出的传导层涂布玻璃。TEC GlassTM是一种涂有氟化氧化锡传导层 的玻璃。
在本发明的一些实施例中，相同传导层用于两个传导层(即传导层104和114)。在 一些实施例中，不同传导性材料用于各传导层104和114。举例来说，在一些实施例中， TEC GlassTM用于衬底102(浮法玻璃)和传导层104(氟化氧化锡)，而氧化铟锡用于传 导层114。如上所述，在采用TEC GlassTM的一些实施例中，玻璃衬底102与TEC传导 层104之间存在钠扩散屏障。
在一些实施例中，传导层的组成，如为制造而设，应基于与传导层接触的相邻层(例 如电致变色层106或反电极层110)的组成来选择或修整。举例来说，对于金属氧化物 传导层，传导性随传导层材料中氧空位的数目而变，而金属氧化物中氧空位的数目受相 邻层的组成影响。传导层的选择标准也可包括材料的电化学稳定性以及避免被移动的离 子种类氧化或更通常还原的能力。
传导层的功能是将电致变色堆叠120的表面上电压源116提供的电位传播到堆叠的 内部区域，其中欧姆电位降非常小。电位通过与传导层的电连接来转移到传导层。在一 些实施例中，与传导层104接触的一个汇流条和与传导层114接触的一个汇流条提供电 压源116与传导层104和114之间的电连接。传导层104和114也可以用其它的常规手 段连接到电压源116。
在一些实施例中，传导层104和114的厚度在约5nm与约10,000nm之间。在一些 实施例中，传导层104和114的厚度在约10nm与约1,000nm之间。在其它实施例中， 传导层104和114的厚度在约10nm与约500nm之间。在TEC GlassTM用于衬底102和 传导层104的一些实施例中，传导层的厚度为约400nm。在氧化铟锡用于传导层114的 一些实施例中，传导层的厚度为约100nm到400nm(在一个实施例中为280nm)。一 般地说，传导材料层可以更厚，只要其提供必要的电学性质(例如传导性)和光学性质 (例如透射率)即可。一般说来，传导层104和114尽可能地薄，以提高透明度并降低 成本。在一些实施例中，传导层实质上为结晶。在一些实施例中，传导层为具有高分数 大等轴晶的结晶。
各传导层104和114的厚度实质上也是均匀的。传导层104的平滑层(即低粗糙度 Ra)是理想的，以便电致变色堆叠120的其它层更服贴。在一个实施例中，实质上均匀 的传导层在各上述厚度范围内变化不超过约±10％。在另一实施例中，实质上均匀的传导 层在各上述厚度范围内变化不超过约±5％。在另一实施例中，实质上均匀的传导层在各 上述厚度范围内变化不超过约±2％。
因为传导层跨越相对大的面积，所以传导层的薄层电阻(Rs)同样重要。在一些实 施例中，传导层104和114的薄层电阻为约5到30欧姆/平方。在一些实施例中，传导 层104和114的薄层电阻为约15欧姆/平方。一般说来，最好两个传导层每一者的薄层 电阻近乎相同。在一个实施例中，两层各具有约10-15欧姆/平方的薄层电阻。
覆盖传导层104的是电致变色层106。在本发明的实施例中，电致变色层106为无 机材料和/或固体，在典型实施例中为无机材料和固体。电致变色层可含有包括金属氧化 物在内的许多不同电致变色材料中的任一者或一者以上。这些金属氧化物包括氧化钨 (WO3)、氧化钼(MoO3)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钛(TiO2)、氧化铜(CuO)、氧化铱 (Ir2O3)、氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(Mn2O3)、氧化钒(V2O5)、氧化镍(Ni2O3)、氧化 钴(Co2O3)等等。在一些实施例中，金属氧化物掺杂一种或一种以上掺杂剂，例如锂、 钠、钾、钼、钒、钛和/或其它适合的金属或含有金属的化合物。某些实施例中也使用混 合氧化物(例如W-Mo氧化物、W-V氧化物)。包含金属氧化物的电致变色层106能够 接收从反电极层110转移来的离子。
在一些实施例中，氧化钨或掺杂氧化钨用于电致变色层106。在本发明的一个实施 例中，电致变色层实质上由WOx制成，其中“x”是指电致变色层中氧与钨的原子比， 并且x在约2.7与3.5之间。已提出仅仅低于化学计量的氧化钨显示电致变色；即化学 计量的氧化钨WO3不显示电致变色。在一个更具体实施例中，x小于3.0并至少为约2.7 的WOx用于电致变色层。在另一个实施例中，电致变色层为x在约2.7与约2.9之间的 WOx。例如卢瑟福背散射谱学(RBS)等技术可鉴别氧原子的总数，包括键结于钨的氧 原子和未键结于钨的氧原子。在一些情况下，x为3或3以上的氧化钨层显示电致变色， 可能是由于未结合的过剩氧以及低于化学计量的氧化钨。在另一个实施例中，氧化钨层 具有化学计量或更大的氧，其中x为3.0到约3.5。
在某些实施例中，氧化钨为结晶、纳米结晶或非晶形。在一些实施例中，如透射电 子显微术(TEM)所表征，氧化钨实质上为纳米结晶，粒径平均为约5nm到50nm(或 约5nm到20nm)。氧化钨形态也可以使用x射线衍射(XRD)表征为纳米结晶；XRD。 举例来说，纳米结晶电致变色氧化钨特征可为以下XRD特征：晶体尺寸为约10到100nm (例如约55nm)。此外，纳米结晶氧化钨可显示有限的长程有序，例如约为若干(约5 到20)个氧化钨晶胞。
电致变色层106的厚度视选择用于电致变色层的电致变色材料而定。在一些实施例 中，电致变色层106为约50nm到2,000nm，或约200nm到700nm。在一些实施例中， 电致变色层为约300nm到约500nm。电致变色层106的厚度实质上也是均匀的。在一 个实施例中，实质上均匀的电致变色层在各上述厚度范围内变化仅约±10％。在另一个实 施例中，实质上均匀的电致变色层在各上述厚度范围内变化仅约±5％。在另一个实施例 中，实质上均匀的电致变色层在各上述厚度范围内变化仅约±3％。
一般说来，在电致变色材料中，电致变色材料的着色(或例如吸光度、反射率和透 射率等任何光学性质的变化)由可逆地离子插入材料中(例如嵌入)且相应注射电荷平 衡电子所引起。通常一部分负责光学转变的离子不可逆地结合到电致变色材料中。如下 文所解释，一些或所有不可逆结合的离子用以补偿材料中的“盲电荷(blind charge)”。 在大部分电致变色材料中，适合的离子包括锂离子(Li+)和氢离子(H+)(即质子)。然 而，在一些情况下，其它离子也适合。这些离子包括例如氘离子(D+)、钠离子(Na+)、 钾离子(K+)、钙离子(Ca++)、钡离子(Ba++)、锶离子(Sr++)和镁离子(Mg++)。在 本文描述的各个实施例中，锂离子用以产生电致变色现象。锂离子嵌入氧化钨(WO3-y(0<y≤约0.3))中引起氧化钨从透明(漂白态)变成蓝色(着色态)。
再次参看图1，在电致变色堆叠120中，离子传导层108覆盖在电致变色层106上。 离子传导层108的顶部是反电极层110。在一些实施例中，反电极层110为无机材料和/ 或固体。反电极层可包含大量能够在电致变色装置处于漂白态时充当离子储集器的不同 材料中的一者或一者以上。在由例如施加适当电位引起的电致变色转变期间，反电极层 将一些或所有其所存放的离子转移到电致变色层，使电致变色层变成着色态。同时，在 NiWO情况下，反电极层随着离子损失而着色。
在一些实施例中，用于反电极的与WO3互补的适合材料包括氧化镍(NiO)、镍钨 氧化物(NiWO)、镍钒氧化物、镍铬氧化物、镍铝氧化物、镍锰氧化物、镍镁氧化物、 氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(MnO2)、普鲁士蓝(Prussian blue)。光学被动反电极包含铈 钛氧化物(CeO2-TiO2)、铈锆氧化物(CeO2-ZrO2)、氧化镍(NiO)、镍钨氧化物(NiWO)、 氧化钒(V2O5)和氧化物的混合物(例如Ni2O3与WO3的混合物)。也可以使用这些氧 化物的掺杂配方，掺杂剂包括例如钽和钨。因为反电极层110含有用以在电致变色材料 处于漂白态时使电致变色材料中产生电致变色现象的离子，所以当反电极存放大量这些 离子时优选具有高透射率和中和色。
在一些实施例中，镍钨氧化物(NiWO)用于反电极层。在某些实施例中，镍钨氧 化物中存在的镍的量可达到镍钨氧化物的约90重量％。在一个具体实施例中，镍钨氧化 物中镍与钨的质量比在约4:6与6:4之间(例如约1:1)。在一个实施例中，NiWO含在 约15％(原子)Ni与约60％Ni之间的Ni；约10％W与约40％W之间的W；和在约 30％O与约75％O之间O。在另一个实施例中，NiWO含在约30％(原子)Ni与约45％ Ni之间Ni；约10％W与约25％W之间W；和约35％O与约50％O之间O。在一个实 施例中，NiWO含约42％(原子)Ni、约14％W和约44％O。
当电荷从由镍钨氧化物制成的反电极110处移走(即离子从反电极110输送到电致 变色层106)时，反电极层将从透明态变成棕色态。
反电极形态可为结晶、纳米结晶或非晶形。在反电极层为镍钨氧化物的一些实施例 中，反电极材料为非晶形或实质上非晶形。发现实质上非晶形的镍钨氧化物反电极在一 些条件下比其结晶对应物表现更好。镍钨氧化物的非晶形状态可以通过使用下文所述的 某些加工条件来获得。虽然不希望束缚于任何理论或机制，相信通过溅镀工艺中相对较 高能量的原子可产生非晶形镍钨氧化物。例如在具有较高目标功率、较低内腔压力(即 较高真空)和较小源点与衬底距离的溅镀工艺中获得较高能量的原子。在所述工艺条件 下，产生在暴露于紫外线/热下稳定性更佳的高密度膜。
在一些实施例中，反电极的厚度为约50nm到约650nm。在一些实施例中，反电极 的厚度为约100nm到约400nm，优选在约200nm到300nm范围内。反电极层110的 厚度实质上也是均匀的。在一个实施例中，实质上均匀的反电极层在各上述厚度范围内 变化仅约±10％。在另一个实施例中，实质上均匀的反电极层在各上述厚度范围内变化仅 约±5％。在另一个实施例中，实质上均匀的反电极层在各上述厚度范围内变化仅约±3％。
漂白态期间存放在反电极层中(以及相应地在着色态期间存放在电致变色层中)并 且可用以推动电致变色转变的离子的量视层的组成以及层厚度和制造方法而定。电致变 色层与反电极层都能够支撑每平方厘米层表面积大约几十毫库仑的可用电荷(呈锂离子 和电子形式)。电致变色膜的充电容量为通过施加外电压或电位每一单位面积和单位厚 度可逆地负载和卸载的电荷的量。在一个实施例中，WO3层的充电容量在约30毫库仑/ 平方厘米/微米与约150毫库仑/平方厘米/微米之间。在另一个实施例中，WO3层的充电 容量在约50毫库仑/平方厘米/微米与约100毫库仑/平方厘米/微米之间。在一个实施例 中，NiWO层的充电容量在约75毫库仑/平方厘米/微米与约200毫库仑/平方厘米/微米 之间。在另一个实施例中，NiWO层的充电容量在约100毫库仑/平方厘米/微米与约150 毫库仑/平方厘米/微米之间。
在电致变色层106与反电极层110之间，存在离子传导层108。离子传导层108充 当电致变色装置在漂白态与着色态之间转化时输送离子(以电解质的方式)的介质。离 子传导层108优选高度传导用于电致变色层和反电极层的有关离子，但具有足够低的电 子传导率，在正常操作期间的电子传递可以忽略。具有高离子传导性的薄离子传导层可 快速地传导离子，由此允许高性能电致变色装置进行快速转换。在某些实施例中，离子 传导层108为无机材料和/或固体。当用产生相对少的缺陷的材料和方式制造时，离子传 导层可制得非常薄，以产生高性能装置。在各个实施例中，离子传导材料的离子传导性 在约108西门子/厘米或欧姆-1厘米-1与约109西门子/厘米或欧姆-1厘米-1之间，且电子电 阻为约1011欧姆-厘米。
适合离子传导层的实例包括硅酸盐、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化铌和硼酸盐。 氧化硅包括硅铝氧化物。这些材料可以掺杂包括锂在内的不同掺杂剂。掺锂氧化硅包括 锂硅铝氧化物。在一些实施例中，离子传导层包含基于硅酸盐的结构。在其它实施例中， 尤其适于锂离子输送的离子导体包括(但不限于)硅酸锂、锂铝硅酸盐、锂铝硼酸盐、 锂铝氟化物、硼酸锂、一氮化三锂、锂锆硅酸盐、铌酸锂、硼硅酸锂、磷硅酸锂和其它 基于锂的陶瓷材料、二氧化硅或硅氧化物，包括锂硅氧化物。然而，任何材料都可以用 于离子传导层108，只要其经制造具有低缺陷率并允许离子在反电极层110与电致变色 层106之间通过，同时实质上防止电子通过即可。
在某些实施例中，离子传导层为结晶、纳米结晶或非晶形的。通常离子传导层为非 晶形的。在另一个实施例中，离子传导层为纳米结晶。在另一个实施例中，离子传导层 为结晶。
在一些实施例中，硅铝氧化物(SiAlO)用于离子传导层108。在一个具体实施例中， 用以通过溅镀制造离子传导层的硅/铝目标含有在约6原子％与约20原子％之间的铝。 此界定离子传导层中硅与铝的比率。在一些实施例中，硅铝氧化物离子传导层108为非 晶形的。
离子传导层108的厚度可视材料而变化。在一些实施例中，离子传导层108为约5nm 到100nm厚，优选为约10nm到60nm厚。在一些实施例中，离子传导层为约15nm 到40nm厚或约25nm到30nm厚。离子传导层的厚度实质上也是均匀的。在一个实施 例中，实质上均匀的离子传导层在各上述厚度范围内变化不超过约±10％。在另一个实施 例中，实质上均匀的离子传导层在各上述厚度范围内变化不超过约±5％。在另一个实施 例中，实质上均匀的离子传导层在各上述厚度范围内变化不超过约±3％。
经输送穿过电致变色层与反电极层之间的离子传导层的离子用以实现电致变色层 的变色(即电致变色装置从漂白态变成着色态)。视选择用于电致变色装置堆叠的材料 而定，这些离子包括锂离子(Li+)和氢离子(H+)(即质子)。如上所提及，在某些实施 例中可使用其它离子。这些离子包括例如氘离子(D+)、钠离子(Na+)、钾离子(K+)、 钙离子(Ca++)、钡离子(Ba++)、锶离子(Sr++)和镁离子(Mg++)。
如所述，离子传导层108应具有很少的缺陷。除其它问题外，离子传导层中的缺陷 还可使电致变色层与反电极层之间发生短路(下文将关于图4更详细地描述)。当带相 反电荷的传导层之间建立电连通时，例如传导性粒子与两个传导性带电层中每一者接触 时，会发生短路(与“针孔”相反，针孔为不在带相反电荷的传导层之间产生短路的缺 陷)。当发生短路时，电子而非离子在电致变色层与反电极之间迁移，通常会在电致变 色装置另外处于着色态时在短路位置产生亮斑(即，在窗不转换，而是维持通常比着色 态浅得多的开路着色时所产生的斑点)。离子传导层优选尽可能得薄，使电致变色层与 反电极层之间无任何短路。如所指示，离子传导层108(或电致变色装置中的其它地方) 中的低缺陷率允许离子传导层108更薄。当使用薄的离子传导层时，在电化学循环下电 致变色层与反电极层之间的离子输送将更快。一般说来，本文中指定的缺陷率标准可适 用于堆叠中的任何特定层(离子传导层或其它层)或适用于整个堆叠或其任何部分。下 文将进一步论述缺陷率标准。
电致变色装置100可包括一个或一个以上附加层(未图示)，例如一个或一个以上 钝化层。用以改良某些光学性质的钝化层可包括在电致变色装置100内。用于防潮或抗 划伤的钝化层也可包括在电致变色装置100内。举例来说，传导层可用抗反射或保护性 氧化物或氮化物层处理。其它钝化层可用以密封电致变色装置100。
图2为处于漂白态(或转变到漂白态)的电致变色装置的横截面示意图。根据具体 实施例，电致变色装置200包括氧化钨电致变色层(EC)206和镍钨氧化物反电极层(CE) 210。在一些情况下，氧化钨电致变色层206具有纳米结晶或实质上纳米结晶的形态。 在一些实施例中，镍钨氧化物反电极层210具有非晶形或实质上非晶形的形态。在一些 实施例中，镍钨氧化物中钨与镍的重量百分率比为约0.40-0.60。
电致变色装置200也包括衬底202、传导层(CL)204、离子传导层(IC)208和传 导层(CL)214。在一些实施例中，衬底202和传导层204都包含TEC-GlassTM。如所 指示，本文描述的电致变色装置(例如图2的电致变色装置)常常有利地应用于建筑玻 璃中。因此，在一些实施例中，衬底202的尺寸使得其可归类为建筑玻璃。在一些实施 例中，传导层214为氧化铟锡(ITO)。在一些实施例中，离子传导层208为硅铝氧化物。
电压源216经配置以经由与传导层204和214的适合连接(例如汇流条)施加电位 到电致变色堆叠220。在一些实施例中，电压源经配置以施加约2伏的电位，从而驱动 装置从一种光学状态转变成另一种光学状态。如图2中所示的电位的极性应使离子(本 实例中为锂离子)主要存在于镍钨氧化物反电极层210中。
在采用氧化钨作为电致变色层且镍钨氧化物作为反电极层的实施例中，电致变色层 厚度与反电极层厚度的比率可为约1.7:1到2.3:1(例如为约2:1)。在一些实施例中，电 致变色氧化钨层为约200nm到700nm厚。在其它实施例中，电致变色氧化钨层为约400 nm到500nm厚。在一些实施例中，镍钨氧化物反电极层为约100nm到350nm厚。在 其它实施例中，镍钨氧化物反电极层为约200nm到250nm厚。在其它实施例中，镍钨 氧化物反电极层为约240nm厚。此外，在一些实施例中，硅铝氧化物离子传导层208 为约10nm到100nm厚。在其它实施例中，硅铝氧化物离子传导层为约20nm到50nm 厚。
如上所指出，电致变色材料可含有盲电荷。电致变色材料中的盲电荷是存在于未经 处理的经制造材料中，未被带相反电荷的离子或其它载荷子抵消掉的电荷(例如在氧化 钨电致变色材料情况下的负电荷)。以氧化钨为例，盲电荷的量值视氧化钨溅镀期间的 过剩氧浓度而定。在功能上，盲电荷必须在用以转化电致变色材料的离子可有效地改变 电致变色材料的光学性质前抵消。如果先前未抵消盲电荷，那么供应给电致变色材料的 离子将不可逆地并入材料中并对材料的光学状态没有影响。因此，电致变色装置通常具 有例如锂离子或质子等离子，这些离子的量足以抵消盲电荷和提供一批离子使电致变色 材料在两种光学状态之间可逆转换。在许多已知的电致变色装置中，电荷在第一次电化 学循环期间损失，用于抵消盲电荷。
在一些实施例中，锂是以足以抵消电致变色层206中的盲电荷的量存在于电致变色 堆叠220中，接着以约1.5到2.5倍于用以抵消盲电荷的量的附加量(以质量计)存在 于堆叠中(例如最初反电极层210中)。也就是说，提供抵消盲电荷所需量约1.5到2.5 倍的锂用于电致变色堆叠220中电致变色层206与反电极层210之间的可逆循环。在一 些实施例中，电致变色堆叠220中存在足够的锂来抵消电致变色层206中的盲电荷，接 着反电极层210或堆叠中的其它地方中存在约两倍于此量(以质量计)的锂。
图3为图2中所示但处于着色态(或转变到着色态)的电致变色装置200的横截面 示意图。图3中，电压源216的极性反转，使得电致变色层具有更大负性以接受额外的 锂离子，从而转变到着色态。如所示，锂离子穿过离子传导层208输送到氧化钨电致变 色层206。氧化钨电致变色层206显示处于着色态。镍钨氧化物反电极210也显示处于 着色态。如所解释，镍钨氧化物在放弃(脱嵌)锂离子时变得越来越不透明。在本实例 中，存在协同效应，其中206与210两层转变到着色态对减少透射穿过堆叠和衬底的光 的量具有附加效应。
在某些实施例中，上述类型的电致变色装置非常可靠，常常实质上比现有技术的相 应装置可靠。可靠性可由各种度量标准表征。一些度量标准描述于ASTM E2141-06(用 于评估密封绝缘玻璃单元上吸收性电致变色涂层的耐久性的标准试验方法(Standard  Test Methods for Assessing the Durability of Absorptive Electrochromic Coatings on Sealed  Insulating Glass Units)))中。在一些具体情况下，装置能够在两种不同的光学状态之间 (例如漂白态和着色态之间)循环50,000次以上，同时维持漂白Tvis与着色Tvis的比率 (又称为PTR或光透射比)大于4。这些电致变色装置的长寿命使其适用于期望电致变 色装置在原位保持几十年的应用中。此外，本发明实施例中的电致变色装置能够在漂白 态与未漂白态之间循环，同时在漂白态下不损失透射性且在未漂白态下颜色或其它性质 不退化。在一些情况下，根据本文中描述的实施例的电致变色装置的高可靠性部分归因 于使堆叠中电致变色层的厚度和/或反电极层的厚度在电致变色装置电化学循环期间实 质上不从其沉积时锂化后厚度变化(例如不超过约4％)的设计。
如上所指出，如本文描述的许多电致变色装置的缺陷数都降低；即明显少于相当的 先前装置中存在的缺陷数。如本文所用，术语“缺陷”是指电致变色装置的缺陷点或区 域。缺陷可由电路短路或针孔引起。此外，缺陷可表征为可见或不可见的。一般说来， 电致变色装置中的缺陷响应足以引起电致变色装置非缺陷区着色或以其它方式改变光 学状态的外加电位时不改变光学状态(例如颜色)。通常缺陷表现为电致变色窗或其它 装置中视觉可辨识的异常。这些缺陷在本文中称为“可见”缺陷。其它缺陷小到在正常 使用时观测者无法看见(例如，当装置在白天期间处于着色态时这些缺陷不能产生显著 光点)。短路是横跨离子传导层的局部电子传导路径(例如两个TCO层之间的电子传导 路径)。针孔是电致变色装置的一个或一个以上层缺失或受损以致无法显示电致变色的 区域。针孔并非电路短路。首要关注三种类型的缺陷：(1)可见针孔、(2)可见短路和 (3)不可见短路。通常(但不一定)，可见短路将具有至少约3微米的缺陷尺寸，产生 例如约1cm直径的电致变色作用明显减弱的区域-这些区域可以通过隔离引起可见短路 的缺陷来显著减小，使得凭肉眼，可见短路仅类似于可见针孔。可见针孔具有至少约100 微米的缺陷尺寸。
在一些情况下，电路短路是由存放于离子传导层中的传导性粒子产生，由此引起反 电极层与电致变色层或与其中任一者关联的TCO之间的电子路径。在一些其它情况下， 缺陷是由衬底(上面制造电致变色堆叠的衬底)上的粒子引起，且这些粒子引起层剥离 (有时称为“爆脱”)或层不粘附于衬底。下文在图4和图5A到图5C中将说明两种类 型的缺陷。如果在TCO或者关联EC或CE沉积前发生剥离或爆脱缺陷，那么其可导致 短路。在这些情况下，随后沉积的TCO或EC/CE层将直接接触下层的TCO或CE/EC 层，提供直接的电子传导路径。下表中提供缺陷根源的几个实例。下表旨在提供导致不 同类型的可见和不可见缺陷的机制的实例。存在其它可能影响EC窗如何响应堆叠内的 缺陷的因素。


电路短路，甚至是不可见的电路短路都可引起穿过离子传导层的漏电流并在短路附 近产生电位降。如果电位降足够大，那么其将阻止电致变色装置在短路附近进行电致变 色转变。在可见短路的情况下，缺陷将表现为具有扩散边界的光中心区域(当装置处于 着色态时)，使得装置随着与短路中心的距离增大而逐渐变暗。如果电致变色装置的区 域中集中了大量的电路短路(可见或不可见)，那么这些电路短路可能共同影响装置的 广阔区域，使得装置无法在这一区域中转换。这是因为这些区域中EC与CE层之间的 电位差无法达到驱动离子穿过离子传导层所需的阈值。在本文描述的某些实施方案中， 短路(可见与不可见)控制得足够好，使得漏电流在装置上的任何地方都没有此种效应。 应了解，漏电流可能由除短路类型缺陷以外的根源产生。这些其它根源包括穿过离子传 导层的大范围泄漏和边缘缺陷，例如本文中其它地方描述的滑离缺陷(roll off)和划线 缺陷(scribe line defect)。此处重点在于电致变色装置的内部区域中仅由穿过离子传导 层的电路短路点引起的泄漏。
图4为离子传导层中的粒子引起装置中局部缺陷的电致变色装置400的横截面示意 图。电致变色装置400包括的组件与图2中针对电致变色装置200所描绘的组件相同。 然而，在电致变色装置400的离子传导层208中，存在引起缺陷的传导性粒子402或其 它人造物。传导性粒子402使电致变色层206与反电极层210之间发生短路。此短路不 允许离子在电致变色层206与反电极层210之间流动，但允许电子在这些层之间局部传 递，从而在层210和层206的其余部分处于着色态时在电致变色层206中产生透明区域 404以及在反电极层210中产生透明区域406。也就是说，如果电致变色装置400处于 着色态，那么传导性粒子402会使电致变色装置的区域404和406无法进入着色态。有 时缺陷区域称为“星座(constellation)”，因为其对比黑暗背景(处于着色态的装置的 其余部分)表现为一系列亮斑(或星形物)。人们自然会将其注意力引导到星座并常常 发现其令人分心或不吸引人。
图5A为在沉积电致变色堆叠的其余部分前在传导层204上具有粒子502或其它碎 片的电致变色装置500的横截面示意图。电致变色装置500包括的组件与电致变色装置 200相同。粒子502使电致变色堆叠220中的层在粒子502的区域鼓起，这是因为如所 描绘的，保形层206到210依序沉积在粒子502上(本实例中，层214尚未沉积)。虽 然不希望受特定理论束缚，但相信在这些层相对较薄的情况下，在这些粒子上成层会在 形成鼓包的区域中产生应力。更明确地说，在各层中鼓起区域的周边，在层中，例如在 晶格布置中存在缺陷，或在更宏观的水平上，存在裂缝或空隙。这些缺陷带来的一个后 果将为例如电致变色层206与反电极层210之间发生电路短路或层208中损失离子传导 性。然而，这些缺陷都未描绘于图5A中。
参看图5B，由粒子502引起的缺陷所带来的另一后果称作“爆脱”。在本实例中， 在沉积传导层214前，在粒子502区域中的传导层204上方的一部分脱开，伴随着电致 变色层206、离子传导层208和反电极层210的部分脱开。“爆脱”得到断片504，其 包括粒子502、一部分电致变色层206以及离子传导层208和反电极层210。结果为传 导层204的区域暴露。参看图5C，爆脱后且一旦沉积传导层214，如果传导层214与传 导层204接触，就会形成电路短路。此电路短路在电致变色装置500处于着色态时会在 其中留下透明区域，外观类似于由上文关于图4所述的短路产生的缺陷。
衬底202或204上(如上所述)、离子传导层208上和反电极层210上的粒子或碎 片也可能引起爆脱缺陷，从而在电致变色装置处于着色态时引起针孔缺陷。此外，如果 粒子502足够大且不引起爆脱，那么其在电致变色装置500处于漂白态时可能可见。
本发明实施例中的电致变色装置也可缩放到小于或大于建筑玻璃的衬底。电致变色 堆叠可沉积于具有广泛范围尺寸(多达约12英寸×12英寸，或甚至80英寸×120英寸) 的衬底上。制造20英寸×20英寸电致变色装置的能力允许制造用于许多应用的电致变色 建筑玻璃。
即使是非常小的缺陷，即不会产生显著光点或星座的缺陷，也可能引起严重性能问 题。举例来说，小的短路，尤其是相对较小区域中的多个小的短路，会引起相对较大的 漏电流。因此，可能存在大的局部电位降，阻止电致变色装置在漏电流附近转换。因此， 小缺陷可限制电致变色装置的可缩放性，并有时会妨碍用于建筑玻璃。
在一个实施例中，可见针孔缺陷的数目不大于每平方厘米约0.04个。在另一个实施 例中，可见针孔缺陷的数目不大于每平方厘米约0.02个，且在更具体实施例中，这些缺 陷的数目不大于每平方厘米约0.01个。通常可见短路类型的缺陷在制造后个别处理，以 留下短路相关针孔作为唯一可见缺陷。在一个实施例中，可见短路相关针孔缺陷的数目 不大于每平方厘米约0.005个。在另一个实施例中，可见短路相关针孔缺陷的数目不大 于每平方厘米约0.003个，且在更具体实施例中，这些缺陷的数目不大于每平方厘米约 0.001个。在一个实施例中，可见缺陷(针孔和由隔离可见短路相关缺陷所产生的短路 相关针孔)的总数小于每平方厘米约0.1个缺陷，在另一个实施例中小于每平方厘米约 0.08个缺陷，在另一个实施例中小于每平方厘米约0.045个缺陷(小于每平方米的窗约 450个缺陷)。
在一些实施例中，大量不可见电路短路缺陷在±2V偏压下引起小于约5μA/cm2的漏 电流。这些值施加在电致变色装置的整个面上(即装置上没有区域(装置上无任何地方) 的缺陷密度超过所述值)。
在一些实施例中，电致变色装置没有直径(缺陷的最大横向尺寸)超过约1.6mm 的可见缺陷。在另一个实施例中，装置没有直径超过约0.5mm的可见缺陷，在另一个 实施例中，装置没有直径超过约100μm的可见缺陷。
在一些实施例中，电致变色玻璃整合到绝缘玻璃单元(IGU)中。绝缘玻璃单元由 多个玻璃窗格组装成一个单元而组成，一般想要由此单元形成的空间中所含气体的绝热 性质达到最大，同时使此单元视觉透明。除连接电致变色玻璃到电压源的电导线以外， 并入电致变色玻璃的绝缘玻璃单元都类似于所属领域中目前已知的绝缘玻璃单元。由于 电致变色绝缘玻璃单元可能遭遇的温度较高(因为电致变色玻璃吸收辐射能)，故可能 需要比用于常规绝缘玻璃单元中的密封剂更稳固的密封剂。举例来说，不锈钢间隔条、 高温聚异丁烯(PIB)、新的第二道密封剂、用于间隔条接缝的涂箔PIB带等等。
制造电致变色窗的方法
沉积电致变色堆叠
如以上发明内容所提及，本发明的一个方面为制造电致变色窗的方法。从广义来说， 此方法包括在衬底上依序沉积(i)电致变色层、(ii)离子传导层和(iii)反电极层，以 形成离子传导层将电致变色层与反电极层分开的堆叠。依序沉积采用具有受控周围环境 的单一整合沉积系统，在此受控周围环境中压力、温度和/或气体组成受到控制，与整合 沉积系统外的外部环境无关联，并且在电致变色层、离子传导层和反电极层依序沉积期 间的任何时间，衬底都不离开整合沉积系统。(下文将关于图8A到图8E更详细地描述 维持受控周围环境的整合沉积系统的实例。)气体组成可由受控周围环境中各组分的分 压表征。受控周围环境也可根据粒子数目或粒子密度表征。在某些实施例中，受控周围 环境含有每立方米少于350个粒子(尺寸为0.1微米或更大)。在某些实施例中，受控周 围环境满足100级净化室(US FED STD 209E)的要求。在某些实施例中，受控周围环 境满足10级净化室(US FED STD 209E)的要求。衬底可进入和/或离开满足100级或 甚至10级要求的净化室中的受控周围环境。
通常(但不一定)，此制造方法整合到使用建筑玻璃作为衬底制造电致变色窗的多 步工艺中。为方便起见，以下描述涵盖在用于制造电致变色窗的多步工艺的背景下的此 方法和其各个实施例，但本发明的方法不限于此。电致变色镜和其它装置可使用本文描 述的一些或所有操作和方法来制造。
图6A为根据例如关于图7A所述等多步工艺的电致变色窗装置600的横截面图。 图7A描绘描述制造并有电致变色装置600的电致变色窗的方法700的工艺流程。图6B 为装置600的俯视图，其显示切入装置的沟槽的位置。因此，将一起描述图6A到图6B 和图7A。描述的一个方面为包括装置600的电致变色窗，且描述的另一方面为制造包 括装置600的电致变色窗的方法700。以下描述中包括图7B到图7E的描述。图7B到 图7D描绘作为装置600一部分的电致变色堆叠的具体制造方法。图7E描绘用于制造例 如装置600的调整工艺的工艺流程。
图6A显示电致变色装置600的一个具体实例，其是用由玻璃605制成的衬底为原 料制造，此衬底任选具有扩散屏障610涂层和在扩散屏障上的第一透明传导性氧化物 (TCO)涂层615。方法700采用的衬底例如为具有钠扩散屏障和抗反射层，接着透明传 导层(例如透明传导性氧化物615)的浮法玻璃。如上所提及，适于本发明装置的衬底 包括俄亥俄州(Ohio)托莱多皮尔金顿(Pilkington of Toledo)以商标TEC售出 的玻璃，以及宾夕法尼亚州(Pennsylvania)匹兹堡PPG工业(PPG Industries,of Pittsburgh) 以商标300和500售出的玻璃。第一TCO层615为用以形成 在衬底上制造的电致变色装置600的电极的两个传导层的第一层。
方法700从清洗工艺705开始，其中清洗衬底以准备用于后续加工。如上所提及， 重要的是从衬底中除去污染物，因为这些污染物可引起在衬底上制造的装置中的缺陷。 一个关键缺陷是产生穿过IC层的传导路径，因此使装置局部短路，在电致变色窗中引 起视觉可辨识的异常的粒子或其它污染物。适于本发明制造方法的清洗工艺和设备的一 个实例为LisecTM(从(奥地利(Austria)的塞滕施泰滕LISEC机械制造公司(LISEC  Maschinenbau Gmbh of Seitenstetten))获得的玻璃洗涤设备和工艺的商标名)。
清洗衬底可包括机械擦洗以及超声波调整以除去不必要的颗粒。如所提及，颗粒可 能导致表面瑕疵以及装置内局部短路。
一旦清洗了衬底，就进行第一激光划线工艺710，以除去衬底上第一TCO层的线。 在一个实施例中，所得沟槽烧蚀穿过TCO与扩散屏障(不过在一些情况下扩散屏障实 质上未穿透)。图6A描绘此第一激光划线沟槽620。沟槽在衬底中穿过衬底一侧的整个 长度划线，以隔离靠近衬底一个边缘的TCO区域，此区域最终与用以提供电流到第二 TCO层630的第一汇流条640接触，第二TCO层630沉积在电致变色(EC)堆叠625 (其包括如上所述的电致变色层、离子传导层和反电极层)上。图6B示意性(不按比例) 显示沟槽620位置。在所描绘的实施例中，扩散屏障上第一TCO层的未隔离(主要) 部分最终与第二汇流条645接触。可能需要隔离沟槽620，因为在某些实施例中，将第 一汇流条附接到装置的方法包括在装置堆叠层铺设后按压汇流条穿过装置堆叠层(在第 一TCO层的隔离部分与第一TCO层的主要部分上)。所属领域的技术人员应认识到， 其它布置可能提供电流到电致变色装置中的电极，在此情况下为TCO层。由第一激光 划线隔离的TCO区域通常为沿衬底一个边缘的区域，当并入整合玻璃单元(IGU)和/ 或窗玻璃、窗框或窗式幕墙中时其将最终连同汇流条一起隐藏。用于第一激光划线的激 光通常(但不一定)为脉冲类型激光，例如二极管泵浦的固态激光。举例来说，可使用 获自IPG光子公司(IPG Photonics)(马萨诸塞州牛津(Oxford Massachusetts))或艾克 斯玛公司(Ekspla)(立陶宛威灵尼斯(Vilnius Lithuania))的适合激光器进行激光划线。
激光沟槽沿衬底的一侧从头到尾开凿，以隔离一部分第一TCO层；通过第一激光 器激光划线710产生的沟槽620的深度和宽度尺寸应足以在随后沉积装置时将第一TCO 层与主体TCO隔离。沟槽的深度和宽度应足以防止任何剩余的颗粒穿过沟槽引起短路。 在一个实施例中，沟槽的深度在约300nm与500nm之间，且宽度在约20μm与50μm 之间。在另一个实施例中，沟槽的深度在约350nm与450nm之间，且宽度在约30μm 与45μm之间。在另一个实施例中，沟槽的深度为约400nm且宽度为约40μm。
第一激光划线710后，通常(但不一定)使用上述清洗方法再次清洗衬底(操作715)。 进行此第二清洗工艺以除去由第一激光划线产生的任何碎片。一旦清洗操作715完成， 衬底就准备用于沉积EC堆叠625。此在工艺流程700中描绘为工艺720。如上所提及， 此方法包括使用具有受控周围环境的单一整合沉积系统依序在衬底上沉积(i)EC层、 (ii)IC层和(iii)CE层，以形成IC层将EC层与CE层分开的堆叠，在此受控周围环 境中压力和/或气体组成受到控制，与整合沉积系统外的外部环境无关联，并且在EC层、 IC层和CE层依序沉积期间的任何时间，衬底都不离开整合沉积系统。在一个实施例中， 依序沉积的各层经物理气相沉积。一般说来，电致变色装置的各层可通过包括物理气相 沉积、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积和原子层沉积等在内的各种技术沉积。 如本文所用的术语物理气相沉积包括所有领域内所了解的PVD技术，包括溅镀、蒸发、 烧蚀等等。图7B描绘工艺720的一个实施例。首先为工艺722，在衬底上沉积EC层； 接着为工艺724，沉积IC层；接着为工艺726，沉积CE层。次序颠倒的沉积也是本发 明的一个实施例，即首先沉积CE层，接着沉积IC层，接着沉积EC层。在一个实施例 中，电致变色层、离子传导层和反电极层各自是固相层。在另一个实施例中，电致变色 层、离子传导层和反电极层各自仅包括无机材料。
应了解，虽然根据反电极层、离子传导层和电致变色层描述某些实施例，但这些层 中的任一者或一者以上可由一个或一个以上可具有不同的组成、尺寸、形态、电荷密度、 光学性质等的子层构成。此外，装置层的任一者或一者以上可具有渐次变化的组成或渐 次变化的形态，其中组成或形态分别改变至少一部分层的厚度。在一个实例中，既定层 内掺杂剂或载荷子的浓度至少在制造此层时变化。在另一个实例中，层的形态在结晶与 非晶形之间变化。此渐次变化的组成或形态的选择可影响装置的功能性。在一些情况下， 额外层可加入堆叠。在一个实例中，将散热层插入一个或两个TCO层与EC堆叠之间。
此外，如上所述，本发明的电致变色装置利用电致变色层与反电极层之间通过离子 传导层的离子运动。在一些实施例中，这些离子(或其中性前体)被引入堆叠中作为最 终嵌入堆叠中的一个或一个以上层(如下文关于图7C和图7D更详细地描述)。在一些 实施例中，这些离子与电致变色层、离子传导层和反电极层中的一者或一者以上同时引 入堆叠中。在使用锂离子的一个实施例中，锂例如连同用以制造堆叠层中的一个或一个 以上层的材料一起溅镀或作为包括锂的材料的一部分溅镀(例如通过采用锂镍钨氧化物 的方法)。在一个实施例中，IC层通过溅镀锂硅铝氧化物目标来沉积。在另一个实施例 中，Li连同硅铝一起共同溅镀以获得所期望的膜。
再次参看图7B中的工艺722，在一个实施例中，沉积电致变色层包含沉积WOx， 例如x小于3.0并至少为约2.7。在此实施例中，WOx具有实质上纳米结晶形态。在一些 实施例中，电致变色层沉积到约200nm与700nm之间的厚度。在一个实施例中，沉积 电致变色层包括由含钨目标溅镀钨。在一个此类实施例中，使用金属钨(或钨合金)目 标。在另一个实施例(其也可以采用金属钨目标)中，溅镀气体为存在一些含氧气体(例 如分子或原子氧)的惰性气体(例如氩气或氙气)。此为可存在于沉积室中或较大腔室 内的沉积台中的受控周围环境的一部分。在一个实施例中，气体组成含有在约30％与约 100％之间的氧气，在另一个实施例中，含有在约50％与约80％之间的氧气，在另一个 实施例中，含有在约65％与约75％之间的氧气。在一个实施例中，含钨目标含有在约80％ 与100％(以重量计)之间的钨，在另一个实施例中在约95％与100％之间的钨，且在另 一个实施例中在约99％与100％之间的钨。在一个实施例中，气体组成为约70％氧气/30％ 氩气，且目标为纯度在约99％与100％之间的金属钨。在另一个实施例中，氧化钨W(O) 陶瓷目标用例如氩气溅镀。沉积台或沉积室中的压力在一个实施例中在约1毫托与约75 毫托(mTorr)之间，在另一个实施例中在约5毫托与约50毫托之间，在另一个实施例 中在约10毫托与约20毫托之间。在一个实施例中，工艺722的衬底温度在约100℃与 约500℃之间，在另一个实施例中在约100℃与约300℃之间，且在另一个实施例中在约 150℃与约250℃之间。衬底温度可通过例如热电偶(例如红外线热电偶(IR t/c))原地 测量。在一个实施例中，用以溅镀EC目标的功率密度在约2瓦特/平方厘米与约50瓦 特/平方厘米之间(基于所施加的功率除以目标表面积而确定)；在另一个实施例中在约 10瓦特/平方厘米与约20瓦特/平方厘米之间；且在另一个实施例中在约15瓦特/平方厘 米与约20瓦特/平方厘米之间。在一些实施例中，经递送以实现溅镀的功率是由直流电 (DC)提供。在其它实施例中，使用脉冲DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应 性溅镀的一个实施例中，频率在约20kHz与约400kHz之间，在另一个实施例中在约 20kHz与约50kHz之间，在另一个实施例中在约40kHz与约50kHz之间，在另一个 实施例中为约40kHz。以上条件可彼此任意组合使用以实现高质量氧化钨电致变色层的 沉积。
在一个实施例中，为正规化钨的沉积速率，使用多个目标，以避免为提高沉积速率 而对不当高的功率(或为达到期望工艺条件进行的其它不当调节)的需要。目标与衬底 之间的距离也是重要的。在一个实施例中，目标(阴极或源极)与衬底表面之间的距离 在约35mm与约150mm之间；在另一个实施例中在约45mm与约130mm之间；且在 另一个实施例中在约70mm与约100mm之间。
应了解，虽然根据由目标溅镀来描述EC层的沉积，但一些实施例中可采用其它沉 积技术。举例来说，可采用化学气相沉积、原子层沉积等。连同PVD一起，这些技术 每一者都具有所属领域的技术人员已知的其自身的材料源形式。
再次参看图7B操作724，一旦沉积EC层，就沉积IC层。在一个实施例中，沉积 离子传导层包括沉积选自由氧化钨、氧化钽、氧化铌和硅铝氧化物组成的群组的材料。 在另一个实施例中，沉积离子传导层包括在含氧环境中溅镀包括在约2重量％与20重量 ％之间的铝(其余为硅)的目标以产生硅铝氧化物层。在一个更具体实施例中，目标为 含在约5％与约10％之间的铝的硅，在另一个实施例中为含在约7％与约9％之间的铝的 硅。在一个实施例中，气体组成含有在约15％与约70％之间的氧气，在另一个实施例中 含有在约20％与约50％之间的氧气，在另一个实施例中含有在约25％与约45％之间的氧 气，在另一个实施例中含有约35％氧。在另一个实施例中，沉积离子传导层包括沉积离 子传导层到在约10nm与100nm之间的厚度。在另一个实施例中，沉积离子传导层包 括沉积离子传导层到在约20nm与50nm之间的厚度。在一个实施例中，用以溅镀IC 目标的功率密度在约1瓦特/平方厘米与约20瓦特/平方厘米之间(基于所施加的功率除 以目标表面积而确定)；在另一个实施例中在约5瓦特/平方厘米与约7瓦特/平方厘米之 间；且在另一个实施例中在约6瓦特/平方厘米与约6.5瓦特/平方厘米之间。在一些实施 例中，经递送以实现溅镀的功率是由直流电(DC)提供。在其它实施例中，使用脉冲 DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应性溅镀的一个实施例中，频率在约20kHz 与约400kHz之间，在另一个实施例中在约20kHz与约50kHz之间，在另一个实施例 中在约40kHz与约50kHz之间，在另一个实施例中为约40kHz。沉积台或沉积室中的 压力在一个实施例中在约5毫托与约40毫托之间，在另一个实施例中在约10毫托与约 30毫托之间，在另一个实施例中为约20毫托。在一个实施例中，操作724的衬底温度 在约20℃与约200℃之间，在一些实施例中在约20℃与约150℃之间，且在其它实施例 中在约25℃与约100℃之间。以上条件可彼此任意组合使用以实现高质量离子传导层的 沉积。
再次参看图7B操作726，沉积IC层后，沉积CE层。在一个实施例中，沉积反电 极层包括沉积镍钨氧化物(NiWO)、优选非晶形NiWO层。在一个具体实施例中，沉积 反电极层包括在含氧环境中溅镀包括含约30％(以重量计)到约70％钨的镍的目标以产 生镍钨氧化物层。在另一个实施例中，目标为含在约40％与约60％之间的钨的镍，在另 一个实施例中为含在约45％与约55％之间的钨的镍，且在另一个实施例中为含约51％钨 的镍。在一个实施例中，气体组成含有在约30％与约100％之间的氧气，在另一个实施 例中含有在约80％与约100％之间的氧气，在另一个实施例中含有在约95％与约100％之 间的氧气，在另一个实施例中含有约100％氧气。在一个实施例中，用以溅镀CE目标的 功率密度在约2瓦特/平方厘米与约50瓦特/平方厘米之间(基于所施加的功率除以目标 表面积而确定)；在另一个实施例中在约5瓦特/平方厘米与约20瓦特/平方厘米之间； 且在另一个实施例中在约8瓦特/平方厘米与约10瓦特/平方厘米之间，在另一个实施例 中为约8瓦特/平方厘米。在一些实施例中，经递送以实现溅镀的功率是由直流电(DC) 提供。在其它实施例中，使用脉冲DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应性溅镀 的一个实施例中，频率在约20kHz与约400kHz之间，在另一个实施例中在约20kHz 与约50kHz之间，在另一个实施例中在约40kHz与约50kHz之间，在另一个实施例中 为约40kHz。沉积台或沉积室中的压力在一个实施例中在约1毫托与约50毫托之间， 在另一个实施例中在约20毫托与约40毫托之间，在另一个实施例中在约25毫托与约 35毫托之间，在另一个实施例中为约30毫托。在一些情况下，镍钨氧化物NiWO陶瓷 目标用例如氩气和氧气溅镀。在一个实施例中，NiWO含在约15％(原子)Ni与约60％ Ni之间的Ni；在约10％W与约40％W之间的W；和在约30％O与约75％O之间的O。 在另一个实施例中，NiWO含在约30％(原子)Ni与约45％Ni之间的Ni；在约10％W 与约25％W之间的W；和在约35％O与约50％O之间的O。在一个实施例中，NiWO 含约42％(原子)Ni、约14％W和约44％O。在另一个实施例中，沉积反电极层包括 沉积反电极层到在约150nm与350nm之间的厚度；在另一个实施例中在约200nm与 约250nm之间的厚度。以上条件可彼此任意组合使用以实现高质量NiWO层的沉积。
在一个实施例中，为正规化CE层的沉积速率，使用多个目标，以避免为提高沉积 速率而对不当高的功率(或为达到期望工艺条件进行的其它不当调节)的需要。在一个 实施例中，CE目标(阴极或源极)与衬底表面之间的距离在约35mm与约150mm之 间；在另一个实施例中在约45mm与约130mm之间；且在另一个实施例中在约70mm 与约100mm之间。
应了解，虽然图7B中描绘(并且图6A中暗示)沉积操作的次序为第一EC层、第 二IC层和最后CE层，但在各个实施例中可颠倒此次序。换句话说，当如本文所述，叙 述“依序”沉积堆叠层时，其意图涵盖以下“反向”顺序：第一CE层、第二IC层和第 三EC层，以及上述“正向”顺序。正向与反向顺序都可用于获得可靠的高质量电致变 色装置。此外，应了解针对沉积此处所述的各种EC、IC和CE材料所叙述的条件不局 限于沉积这些材料。在一些情况下，其它材料可在相同或相似条件下沉积。此外，在一 些实施例中可采用非溅镀沉积条件来产生与图6和图7情形下所述相同或相似的沉积材 料。
因为EC和CE层每一者可安全保留的电荷的量视所用材料而变化，所以在适当时 可控制各层的相对厚度以匹配容量。在一个实施例中，电致变色层包括氧化钨且反电极 包括镍钨氧化物，且电致变色层与反电极层的厚度比率在约1.7:1与2.3:1之间或在约 1.9:1与2.1:1之间(一个具体实例为约2:1)。
再次参看图7B操作720，沉积CE层后，EC堆叠完成。应注意，在图7A中，意 指“沉积堆叠”的工艺操作720在此上下文中意谓EC堆叠加上第二TCO层(当使用氧 化铟锡制造第二TCO时有时称为“ITO”)。一般说来，此描述中的“堆叠”是指 EC-IC-CE层；也就是说“EC堆叠”。再次参看图7B，在一个实施例中，工艺728表示 在堆叠上沉积TCO层。参看图6A，此对应于在EC堆叠625上的第二TCO层630。一 旦工艺728完成，工艺流程720就结束。通常(但不一定)在EC堆叠上沉积顶盖层。 在一些实施例中，顶盖层为SiAlO，类似于IC层。在一些实施例中，顶盖层通过溅镀沉 积，条件类似于沉积IC层的条件。顶盖层的厚度通常为约30nm到100nm。在一个实 施例中，沉积透明传导性氧化物层是在使透明传导性氧化物具有在约10欧姆/平方与30 欧姆/平方之间的薄层电阻的条件下进行。在如上所讨论的一个实施例中，第一和第二 TCO层具有匹配的薄层电阻以实现电致变色装置的最佳效率。理论上第一TCO层的形 态应为平滑的，以便沉积堆叠中的层更好地保形。在一个实施例中，实质上均匀的TCO 层在各上述厚度范围内仅变化约±10％。在另一个实施例中，实质上均匀的TCO层在各 上述厚度范围内仅变化约±5％。在另一个实施例中，实质上均匀的TCO层在各上述厚度 范围内仅变化约±2％。
在某些具体实施例中，使用一些或所有以下条件沉积第二TCO层630。通过例如用 含氧或不含氧的氩气溅镀气体溅镀含有含氧化铟的氧化锡的目标，所述条件可用以形成 薄的低缺陷氧化铟锡层。在一个实施例中，TCO层的厚度在约5nm与约10,000nm之 间，在另一个实施例中在约10nm与约1,000nm之间，在另一个实施例中在约10nm与 约500nm之间。在一个实施例中，操作728的衬底温度在约20℃与约300℃之间，在 另一个实施例中在约20℃与约250℃之间，且在另一个实施例中在约80℃与约225℃之 间。在一个实施例中，沉积TCO层包括使用任选含氧的惰性气体溅镀包括在约80％(以 重量计)到约99％之间的In2O3和在约1％与约20％之间的SnO2的目标。在一个更具体 实施例中，目标含在约85％(以重量计)到约97％之间的In2O3和在约3％与约15％之 间的SnO2。在另一个实施例中，目标含约90％In2O3和约10％SnO2。在一个实施例中， 气体组成含有在约0.1％与约3％之间的氧气，在另一个实施例中含有在约0.5％与约2％ 之间的氧气，在另一个实施例中含有在约1％与约1.5％之间的氧气，在另一个实施例中 含有约1.2％氧气。在一个实施例中，用以溅镀TCO目标的功率密度在约0.5瓦特/平方 厘米与约10瓦特/平方厘米之间(基于所施加的功率除以目标表面积而确定)；在另一个 实施例中在约0.5瓦特/平方厘米与约2瓦特/平方厘米之间；且在另一个实施例中在约 0.5瓦特/平方厘米与约1瓦特/平方厘米之间，在另一个实施例中为约0.7瓦特/平方厘米。 在一些实施例中，经递送以实现溅镀的功率是由直流电(DC)提供。在其它实施例中， 使用脉冲DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应性溅镀的一个实施例中，频率在 约20kHz与约400kHz之间，在另一个实施例中在约50kHz与约100kHz之间，在另 一个实施例中在约60kHz与约90kHz之间，在另一个实施例中为约80kHz。沉积台或 沉积室中的压力在一个实施例中在约1毫托与约10毫托之间，在另一个实施例中在约2 毫托与约5毫托之间，在另一个实施例中在约3毫托与约4毫托之间，在另一个实施例 中为约3.5毫托。在一个实施例中，氧化铟锡层含在约20％(原子)In与约40％In之间 的In；约2.5％Sn与约12.5％Sn之间的Sn；和在约50％O与约70％O之间的O；在另 一个实施例中，含在约25％In与约35％In之间的In；约5.5％Sn与约8.5％Sn之间的 Sn；和在约55％O与约65％O之间的O；且在另一个实施例中，含约30％In、约8％Sn 和约62％O。以上条件可彼此任意组合使用以实现高质量氧化铟锡层的沉积。
如所提及，EC堆叠是在整合沉积系统中制造，其中在制造堆叠期间的任何时间衬 底都不离开整合沉积系统。在一个实施例中，第二TCO层也使用整合沉积系统形成， 其中在沉积EC堆叠和TCO层期间衬底不离开整合沉积系统。在一个实施例中，所有层 都在整合沉积系统中沉积，其中在沉积期间衬底不离开整合沉积系统；也就是说，在一 个实施例中，衬底为玻璃片且夹在第一与第二TCO层之间包括EC层、IC层和CE层的 堆叠在此玻璃上制造，其中在沉积期间此玻璃不离开整合沉积系统。在此实施例的另一 个实施方案中，衬底为在进入整合沉积系统前沉积有扩散屏障的玻璃。在另一个实施方 案中，衬底为玻璃且扩散屏障、夹在第一与第二TCO层之间包括EC层、IC层和CE的 堆叠都沉积在玻璃上，其中在沉积期间玻璃不离开整合沉积系统。
虽然不希望受理论束缚，但相信现有技术的电致变色装置因为种种原因而存在高缺 陷率的问题，原因之一即为数量高得难以接受的粒子在制造期间整合到IC层中。无法 确保EC层、IC层和CE层每一者都在受控周围环境下在单一整合沉积设备中沉积。在 一个工艺中，IC层通过溶胶凝胶工艺沉积，此工艺需要远离其它真空整合工艺进行。在 这一工艺中，即使EC层和/或CE层在受控周围环境中沉积，从而促进形成高质量层， 衬底也不得不从受控周围环境移出以便沉积IC层。此通常包含在形成IC层前使衬底通 过装载锁(load lock)(从真空或其它受控周围环境到外部环境)。通过装载锁通常将大 量粒子引到衬底上。在即将沉积IC层前引入这些粒子会极大地增加在关键IC层中形成 缺陷的可能性。这些缺陷会导致如上所讨论的亮斑或星座。
如上所提及，当EC、CE和/或IC层在衬底上形成时锂可提供于其中。此可包含例 如锂连同既定层的其它材料(例如钨和氧气)一起共溅镀。在下文所述的某些实施例中， 锂通过另一工艺递送且使其扩散或以其它方式并入EC、CE和/或IC层中。
直接锂化电致变色堆叠
在一些实施例中，如上所提及，嵌入锂离子可导致电致变色装置堆叠的光学状态转 换。应了解所需的锂可通过各种手段引入堆叠中。举例来说，锂可在沉积层材料的同时 提供给这些层中的一者或一者以上(例如在形成EC层期间同时沉积锂和氧化钨)。然而， 在一些情况下，图7B的工艺可插入一个或一个以上将锂递送到EC层、IC层和/或CE 层的操作。举例来说，锂也可以通过一个或一个以上递送元素锂而实质上不沉积其它材 料的独立锂化步骤引入。所述锂化步骤可在沉积EC层、IC层和/或CE层后进行。或者 (或此外)，一个或一个以上锂化步骤可居于沉积单层的步骤中间。举例来说，反电极层 可通过首先沉积有限量的镍钨氧化物，接着直接沉积锂，接着最终沉积另外量的镍钨氧 化物来沉积。这些方法可具有某些优点，例如更好地将锂与ITO(或传导层的其它材料) 分开，此举将改良粘着并防止不良副反应。采用独立锂化操作的堆叠形成工艺的一个实 例呈现于图7C中。在某些情况下，锂化操作发生在既定层的沉积暂时停止以在此层沉 积完成前引入锂的过程中。
图7C描绘以类似于图7A工艺720的方式将堆叠沉积在衬底上的工艺流程720a。 工艺流程720a包括如关于图7B所述沉积EC层(操作722)、沉积IC层(操作724) 和沉积CE层(操作726)。然而，工艺流程720a与720的不同之处为加入锂化操作723 和727。在一个实施例中，锂是使用整合沉积系统物理气相沉积，其中在依序沉积电致 变色层、离子传导层、反电极层和锂期间的任何时间衬底都不离开整合沉积系统。
在某些实施例中，锂是使用高压锂阴极沉积，因为在锂溅镀期间发射的二次电子不 多。在一些实施例中，经递送以实现溅镀的功率是由直流电(DC)提供。在其它实施例 中，使用脉冲DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应性溅镀的一个实施例中，频 率在约20kHz与约400kHz之间，在另一个实施例中在约100kHz与约300kHz之间， 在另一个实施例中在约200kHz与约250kHz之间，在另一个实施例中为约220kHz。 使用锂目标。在一个实施例中，目标含在约80％(以重量计)与100％之间的Li，在另 一个实施例中含在约90％与约99％之间的Li，在另一个实施例中含约99％Li。通常， 由于元素锂的反应性极强，故锂化是在惰性环境(例如单独氩气)中进行。用以溅镀锂 目标的功率密度在约1瓦特/平方厘米与约10瓦特/平方厘米之间(基于衬底的沉积表面 积而确定)；在另一个实施例中在约2瓦特/平方厘米与约4瓦特/平方厘米之间；在另一 个实施例中在约2.5瓦特/平方厘米与约3瓦特/平方厘米之间；在另一个实施例中为约 2.7瓦特/平方厘米。在一个实施例中，锂溅镀是在约1毫托与约20毫托之间，在另一个 实施例中在约5毫托与约15毫托之间，在另一个实施例中约10毫托的压力下进行。以 上条件可彼此任意组合使用以实现高质量锂化工艺的沉积。
在一个实施例中，如在双重锂化工艺720a中所描绘，锂在EC层与CE层上沉积。 EC层在如上所述沉积(操作722)后，锂溅镀在EC层上；参见操作723。此后，沉积 IC层(操作724)，接着沉积CE层(操作726)。接着锂沉积在CE层上；参见操作727。 在例如EC层为氧化钨且厚度约为镍钨氧化物CE层两倍的一个实施例中，加入堆叠的 锂的总量在EC层与CE层之间按约1:3到2:3的比率分配；也就是说，EC层是用加入 堆叠的总锂的1/3溅镀，且CE层用加入堆叠的总锂的约2/3溅镀。在一个具体实施例中， 加入堆叠的锂在EC层与CE层之间按约1:2的比率分配。
在所描绘的双重锂化方法中，EC层与CE层均锂化。不希望受理论束缚，相信通过 递送锂到EC层与CE层，可改良性能和产率。避免在初始平衡期间由于锂离子插入空 乏层(如所制造)中(在IC层一侧上的单一锂化)而带来的相对较大的体积变化。据 报道在最初缺乏锂的电致变色活性氧化钨中高达6％的这些体积变化可引起堆叠层破裂 和剥离。因此，通过用如本文所述的双重锂化工艺制造堆叠可实现改良，使电致变色层 中体积的变化小于6％。在某些实施例中，体积变化至多约4％。
在如上所解释的双重锂化方法的一个实施例中，EC层用足以满足EC材料不可逆结 合锂的要求(例如抵消“盲电荷”)的锂处理。可逆循环所需的锂加入CE层(其也可 具有盲电荷)中。在某些实施例中，抵消盲电荷所需的锂可通过监测锂加入时EC层的 光学密度来滴定，此是因为EC层直到加入足够的锂完全抵消盲电荷时才会实质上改变 颜色。
所属领域的技术人员应了解，因为金属锂自燃，即与水分和氧气具有高度反应性， 所以在真空、惰性氛围或两者下进行锂可能暴露于氧气或水分的本文所述的锂化方法。 本发明设备和方法的受控周围环境使锂沉积具有灵活性，尤其是在存在多个锂化步骤的 情况下。举例来说，在滴定工艺中和/或堆叠成层中的多个步骤中进行锂化时，可保护锂 避免暴露于氧气或水分。
在某些实施例中，锂化以足以防止游离锂在EC层表面上形成相当大厚度的速率进 行。在一个实施例中，在锂化EC层期间，锂目标的间隔足以为锂扩散到EC层中提供 时间。衬底(且由此EC层)任选加热到在约100℃与约150℃之间温度，以增进锂扩散 到EC层中。加热可单独进行或与目标间隔分开和衬底移过目标组合进行。在一些情况 下衬底在溅镀的锂目标前面来回移动，以减慢锂向衬底的递送并防止游离金属锂累积在 堆叠表面上。
在一些情况下，锂化工艺用隔离方案在适当位置进行。在一个实例中，隔离方案用 隔离阀在整合沉积系统内进行。举例来说，当衬底移进锂化台时，隔离阀关闭以将衬底 与其它台隔断并例如用氩气冲洗或排气以准备用于锂化。在另一个实施例中，通过操纵 受控周围环境，例如通过整合沉积系统的锂化台中的压差在受控周围环境中产生流体动 力，使得锂沉积足以与整合沉积系统中的其它工艺隔离，来实现隔离。在另一个实施例 中，使用上述条件的组合。举例来说，阀可部分闭合(或锂化台可经配置，以便衬底入 口和/或出口减到最小)并且一个或一个以上流体动力用以进一步将锂化工艺与相邻工艺 隔离。再次参看图7C，在如操作722-727中所述的双重锂化工艺后，如上所述沉积(第 二)TCO层(操作728)。
图7D描绘将堆叠沉积于衬底上的另一工艺流程720b。此工艺类似于图7A工艺流 程700。工艺流程720b包括如关于图7B所述的沉积EC层(操作722)、沉积IC层(操 作724)和沉积CE层(操作726)。然而，工艺流程720b与720的不同之处为存在介入 锂化操作727。在堆叠沉积工艺的此实施例中，所有需要的锂都通过在堆叠制造期间和/ 或堆叠制造后将锂供给到CE层并使锂通过扩散穿过IC层而嵌入EC层中来加入。虽然 如所提及，此可能不能避免与在IC层一侧上装载装置需要的所有锂有关的体积较大变 化，如双重锂化工艺720a，但其具有少一个供给锂的步骤的优点。
多步热化学调整
再次参看图7A，在堆叠沉积后，装置经受多步热化学调整(MTC)工艺(参见框 730)。通常，只在电致变色堆叠的所有层都已形成后才进行MTC工艺。MTC工艺730 的一些实施例更详细地描绘于图7E中。注意，MTC工艺可完全在外部进行，即在用以 沉积堆叠的整合沉积系统外进行，或者至少部分原位进行，即在沉积系统内且例如不破 坏真空或以其它方式移动衬底到用以制造堆叠的受控周围环境外。在某些实施例中， MTC工艺的初始部分原位进行，且工艺的随后部分在外部进行。在某些实施例中，MTC 部分在沉积某些层前进行，例如在沉积第二TCO层前进行。
参看图7E并根据某些实施例，装置首先在非反应性条件下(例如在惰性气体下) 热处理。参见框732。在一个具体实施例中，装置在约200℃与约350℃之间的温度下加 热在约5分钟与约30分钟之间时间。在某些实施例中，操作732在低压或真空下进行。 不希望受理论束缚，相信惰性气体加热可将任何过量的锂从EC层移到CE层，因此将 锂装入CE层(如在一些情况下此工艺期间CE层的透明度增加所指示)。接着，装置经 受反应性条件下的热处理。参见框734。在一些实施例中，此包含在氧化氛围(例如在 约10-50毫托下的氧气和惰性气体)中使装置退火。在具体实施例中，退火在高于非反 应性热加工步骤(732)的压力下进行。在一个具体实施例中，装置在约200℃与约350℃ 之间的温度下加热在约3分钟与约20分钟之间时间。虽然不希望束缚于理论，相信氧 化退火工艺通过形成囊封个别NiWO颗粒的Li2WO4基质(其为很好的锂离子导体)，可 改良NiWO的传导性。嵌入高离子传导性基质中的NiWO可促进迅速地光学转变。
任选在氧化退火后，在空气中(外部)加热装置。在一个实施例中，装置在约150℃ 与约500℃之间温度下加热在约1分钟与约60分钟之间时间，在另一个实施例中在约 200℃与约400℃之间温度下加热在约5分钟与约30分钟之间时间，为工艺736。应了 解，MTC工艺可包括两个、三个或更多个以上各别和不同操作。此处描述的三个操作仅 仅出于例示工艺的目的而提供。此外，虽然此处呈现的工艺条件适于建筑玻璃，但认识 到加热装置的时间视装置的尺寸而定，其可升级到其它应用。MTC工艺完成后，装置准 备用于进一步加工。
如上所提及，可能需要其它层来改良光学性能(例如抗反射性)、耐久性(归因于 物理操纵)、密闭性等等。加入一个或一个以上这些层意谓包括在上述实施例的其它实 施例内。
完成装置的制造工艺
再次参看图7A，进行第二激光划线(框740)。激光划线740穿过衬底长度，靠近 堆叠外缘，在衬底两侧上垂直于第一激光划线进行。图6B显示由激光划线740形成的 沟槽626的位置。此划线也一直进行，穿过第一TCO(和扩散屏障(如果存在))到衬 底，以进一步隔离第一TCO层的隔离部分(其中连接第一汇流条)并隔离边缘处(例 如靠近遮罩)的堆叠涂层，从而使因堆叠层沉积滑离而导致的短路减到最少。在一个实 施例中，沟槽的深度在约25μm与75μm之间，且宽度在约100μm与300μm之间。在 一个实施例中，沟槽的深度在约35μm与55μm之间，且宽度在约150μm与250μm之 间。在另一个实施例中，沟槽的深度为约50μm且宽度为约150μm。
接着，第三激光划线745沿堆叠周边，靠近与第一激光划线相反的衬底边缘并平行 于第一激光划线进行。此第三激光划线仅深到足以隔离第二TCO层和EC堆叠，而非穿 过第一TCO层。参看图6A，激光划线745形成沟槽635，此沟槽635将均匀保形的部 分EC堆叠和第二TCO与可能滑离(例如如图6A中所描绘，靠近区域650的由切割沟 槽635隔离的层625和630部分)并因此引起靠近第二汇流条连接处的区域650中第一 与第二TCO层之间的短路的最外边缘部分隔离。沟槽635也将第二TCO的滑离区域与 第二汇流条隔离。沟槽635也描绘于图6B中。所属领域的技术人员应了解，激光划线 2和3虽然在不同深度划线，但可在单一工艺中进行，其中在围绕如所述的衬底三个侧 面的连续通路期间变化激光切割深度。首先在足以切穿第一TCO(和任选扩散屏障)的 深度沿第一侧垂直于第一激光划线，接着在仅足以穿到EC堆叠底部的深度沿相反侧面 并平行于第一激光划线，再接着在第一深度沿第三侧面垂直于第一激光划线。
再次参看图7A中工艺700，第三激光划线后，连接汇流条，为工艺750。参看图 6A，连接汇流条1640和汇流条2645。汇流条1常常例如通过超声波焊接压过第二TCO 和EC堆叠以与第二TCO层接触。此连接方法需要激光划线工艺，用以隔离接触汇流条 1的第一TCO区域。所属领域的一般技术人员应了解，可使用连接汇流条1(或者替换 更常规的汇流条)与第二TCO层的其它手段，例如丝网和光刻图案化方法。在一个实 施例中，通过丝网印制(或者使用另一图案化方法)传导墨水，接着热固化或者烧结墨 水，建立与装置的透明传导层的电连通。当使用这些方法时，避免隔离第一TCO层的 一部分。通过使用工艺流程700，在玻璃衬底上形成电致变色装置，其中第一汇流条与 第二TCO层630电连通，且第二汇流条与第一TCO层615电接触。以此方式，第一和 第二TCO层充当EC堆叠的电极。
再次参看图7A，连接汇流条后，装置整合至IGU中，为工艺755。IGU通过将密 封垫或密封件(例如由PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PIB或其它适合的弹性体制成)放在 衬底周边来形成。在组装期间通常(但不一定)干燥剂包括在IGU框架或间隔条内以吸 收任何的水分。在一个实施例中，密封件环绕汇流条，且汇流条的电导线延伸穿过密封 件。密封件在适当位置上后，将第二片玻璃放在密封件上，并用惰性气体、通常氩气填 充由衬底、第二片玻璃和密封件产生的体积。一旦IGU完成，工艺700即完成。完成的 IGU可安装在例如窗格、框架或幕墙中并连接到电源和控制器以操作电致变色窗。
除关于以上方法描述的工序外，边缘消除步骤可加入工艺流程中。边缘消除为将电 致变色装置整合到例如窗中的制造工艺的一部分，其中滑离部分(如关于图6A中所述) 在装置前整合到窗中前除去。在使用无遮蔽玻璃的情况下，在整合到IGU中前除去另外 延伸到IGU框架下面(对于长期可靠性来说不良)的涂层。此边缘消除工艺意谓包括在 以上方法内，作为上列实施例的替代性实施例。
整合沉积系统
如上所解释，整合沉积系统可用以在例如建筑玻璃上制造电致变色装置。如上所述， 电致变色装置用以制造IGU，IGU又用以制造电致变色窗。术语“整合沉积系统”意谓 用于在光学透明和半透明的衬底上制造电致变色装置的设备。此设备具有多个台，各台 致力于特定的单元操作，例如沉积电致变色装置的特定组分(或组分一部分)，以及此 装置或其部分的清洗、蚀刻和温度控制。多个台充分整合，使得上面制造电致变色装置 的衬底可从一个台传递到下一个台而不会暴露于外部环境。本发明的整合沉积系统在工 艺台所处的系统内部具有受控周围环境下操作。充分整合的系统可更好地控制沉积的层 之间的界面质量。界面质量尤其是指层间粘着的质量和界面区域中缺乏污染物。术语 “受控周围环境”意谓与外部环境(例如开放的大气环境或净化室)分开的密封环境。 在受控周围环境中，控制压力与气体组成中的至少一者，与外部环境中的条件无关。一 般说来(但不一定)，受控周围环境具有低于大气压力的压力，例如至少部分真空。受 控周围环境中的条件在加工操作期间可保持恒定，或可随时间变化。举例来说，电致变 色装置的一层可在真空下在受控周围环境中沉积，并在沉积操作结束时，环境可用净化 或试剂气体回填且压力增加到例如大气压力以在另一台加工，接着重新建立真空用于下 一次操作等等。
在一个实施例中，系统包括多个沉积台，所述沉积台串联排列并且互相连接，且可 用以使衬底从一个台传递到下一个台，而不会将衬底暴露于外部环境。所述多个沉积台 包含(i)含有用于沉积电致变色层的目标的第一沉积台；(ii)含有用于沉积离子传导层 的目标的第二沉积台；和(iii)含有用于沉积反电极层的目标的第三沉积台。此系统也 包括含有程序指令的控制器，其用于使衬底以依序在衬底上沉积(i)电致变色层、(ii) 离子传导层和(iii)反电极层的方式通过多个台，从而形成离子传导层将电致变色层与 反电极层分开的堆叠。在一个实施例中，多个沉积台可用以将衬底从一个台传递到下一 个台而不破坏真空。在另一个实施例中，多个沉积台经配置以在建筑玻璃衬底上沉积电 致变色层、离子传导层和反电极层。在另一个实施例中，整合沉积系统包括可用以在多 个沉积台中时以垂直定向托住建筑玻璃衬底的衬底架和输送机构。在另一个实施例中， 整合沉积系统包括一个或一个以上用于在外部环境与整合沉积系统之间传递衬底的装 载锁。在另一个实施例中，多个沉积台包括至少两个用于沉积选自由电致变色层、离子 传导层和反电极层组成的群组的层的台。
在一些实施例中，整合沉积系统包括一个或一个以上各包括含锂目标的锂沉积台。 在一个实施例中，整合沉积系统含有两个或两个以上锂沉积台。在一个实施例中，整合 沉积系统具有一个或一个以上用于在操作期间将个别工艺台彼此隔离的隔离阀。在一个 实施例中，一个或一个以上锂沉积台具有隔离阀。在此文中，术语“隔离阀”意谓将整 合沉积系统中一个台上的沉积或其它进行的工艺与其它台上的工艺隔离的装置。在一个 实例中，隔离阀为整合沉积系统内在锂沉积时啮合的物理(实心)隔离阀。实际的物理 实心阀可啮合以将锂沉积与整合沉积系统中的其它工艺或台完全或部分隔离(或遮挡)。 在另一个实施例中，隔离阀可为气刀或气罩，例如分压氩气或其它惰性气体通过锂沉积 台与其它台之间的区域以阻挡离子流到其它台。在另一个实例中，隔离阀可为锂沉积台 与其它工艺台之间的抽空区域，以便进入抽空区域的来自其它台的锂离子移到例如废液 而非污染相邻的工艺。此例如通过整合沉积系统的锂化台中的压差在受控周围环境中产 生流体动力，使得锂沉积足以与整合沉积系统中的其它工艺隔离来实现。此外，隔离阀 不局限于锂沉积台。
图8A示意性地描绘根据某些实施例的整合沉积系统800。在本实例中，系统800 包括用于引入衬底到系统中的进入装载锁802和用于从系统除去衬底的离去装载锁804。 装载锁允许衬底引入系统中并从系统中移走，而不扰乱系统的受控周围环境。整合沉积 系统800具有含多个沉积台的模块806：EC层沉积台、IC层沉积台和CE层沉积台。广 义上来说，本发明的整合沉积系统无需具有装载锁，例如模块806可独自充当整合沉积 系统。举例来说，衬底可装载到模块806中，建立受控周围环境，接着衬底穿过系统内 的各个台加工。整合沉积系统内的个别台可含有加热器、冷却器、各种溅镀目标和移动 其的构件、RF和/或DC电源和功率输出机构、蚀刻工具(例如等离子体蚀刻)、气体源、 真空源、辉光放电源、工艺参数监测器和传感器、机器人技术、电源等等。
图8B描绘整合沉积系统800的区段(或简化型式)，其为透视图且更详细地包括内 部的剖视图。在本实例中，系统800模块化，其中进入装载锁802和离去装载锁804连 接到沉积模块806。进口810用于装载例如建筑玻璃衬底825(装载锁804具有相应出 口)。衬底825由平板架820支撑，平板架820沿轨道815行进。在本实例中，平板架 820由轨道815通过悬挂支撑，但平板架820也可支撑在靠近设备800底部的轨道顶上 或例如在设备800的顶部与底部之间的中间位置上的轨道顶上。平板架820可向前和/ 或向后移动(如双箭头所指示)穿过系统800。例如在锂沉积期间，衬底可在锂目标830 前面向前和向后移动，通过多次，以实现所期望的锂化。平板架820和衬底825处于实 质上垂直定向上。实质上垂直定向并无限制性，但其可有助于防止缺陷，因为例如由溅 镀原子凝聚所产生的颗粒物质往往屈服于重力，因此不会沉积在衬底825上。此外，因 为建筑玻璃衬底往往较大，所以当衬底横穿过整合沉积系统的台时其垂直定向能够使较 薄玻璃衬底涂布，因为不太用担忧在较厚热玻璃下发生的下垂问题。
目标830，在该情况下为圆筒形目标，经定向，实质上平行于进行沉积的衬底表面 并在其前面(为方便起见，此处不描绘其它溅镀手段)。衬底825在沉积期间可移过目 标830和/或目标830可移在衬底825的前面。目标830的运动路线不局限于沿衬底825 的路线移动。目标830可绕穿过其长度的轴旋转，沿衬底路线移动(向前和/或向后)， 沿垂直于衬底路线的路线移动，在平行于衬底825的平面上以圆形路线移动等。目标830 无需为圆筒形，其可平面或沉积具有期望特性的期望层所需的任何形状。此外，各沉积 台中可有一种以上目标，和/或目标可在站之间移动，视所需的工艺而定。
整合沉积系统800也具有各种真空泵、进气口、压力传感器等等，用以建立和维持 系统内的受控周围环境。这些组件虽然未显示，但所属领域的技术人员应了解。系统800 例如通过图8B以LCD和键盘835表示的计算机系统或其它控制器控制。所属领域的技 术人员应了解本发明的实施例可采用涉及数据储存于一个或一个以上计算机系统中或 通过一个或一个以上计算机系统转移的各种工艺。本发明的实施例也关于用于进行这些 操作的设备，这些计算机和微控制器。这些设备和工艺可用以沉积本发明方法和旨在实 施这些方法的设备的电致变色材料。本发明的控制设备可特别出于所需目的而构造，或 其可为由储存于计算机中的计算机程序和/或数据结构选择性激活或重新配置的通用计 算机。本文中呈现的工艺不固有地与任何特定的计算机或其它设备相关。明确地说，各 种通用机器可与根据本文中的教示书写的程序一起使用，或可更宜构造更专门的设备来 进行和/或控制所需方法和工艺。
如所提及，本发明整合沉积系统的不同的台可模块化，但一经连接，即形成建立并 维持有受控周围环境的连续系统以在系统内的不同的台加工衬底。图8C描绘整合沉积 系统800a，其类似于系统800，但在本实例中，各台模块化，具体地说，为EC层台806a、 IC层台806b和CE层台806c。模块形成并非必需，但其为便利的，因为视需要而定， 整合沉积系统可根据顾客需要和新兴的工艺发展组装。举例来说，图8D描绘整合沉积 系统800b，其具有两个锂沉积台807a和807b。系统800b例如经装备以进行如上所述 的本发明方法，例如结合图7C所述的双重锂化方法。系统800b例如在加工衬底期间仅 仅利用锂台807b，也可用以进行单一锂化方法，例如结合图7D描述的方法。但是在模 块格式下，例如如果单一锂化为所期望的工艺，那么锂化台中的一者为多余的，且可使 用如图8E中描绘的系统800c。系统800c仅具有一个锂沉积台807。
系统800b和800c也具有用于在EC堆叠上沉积TCO层的TCO层台808。视工艺 要求而定，额外的台可加入整合沉积系统中，例如用于清洗工艺、激光划线、顶盖层、 MTC等的台。
虽然为促进了解，已经较详细地描述以上发明，但认为所述实施例为例示性的且无 限制性。所属领域的技术人员显而易知在随附权利要求书的范围内可作出某些变化和修 改。