ES2311663T3

ES2311663T3 - Dispositivos electrocromicos.

Info

Publication number: ES2311663T3
Application number: ES03023083T
Authority: ES
Inventors: Frank B. Ellis Jr.; John E. Van Dine; V. D. Parkhe
Original assignee: Sage Electrochromics Inc
Current assignee: Sage Electrochromics Inc
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 2009-02-16
Anticipated expiration: 2013-12-22
Also published as: ATE404904T1; JP2004171008A; AU675822B2; DE69333252T2; EP1382994A2; ES2208653T3; EP0676059A1; DE69333252D1; DK0676059T3; AU5874394A; KR100395312B1; EP0676059A4; CA2149878A1; EP1382994A3; DE69334240D1; CA2149878C; EP1382994B1; JP3603963B2; BR9307735A; WO1994015247A1

Abstract

Un dispositivo electrocrómico que consiste en una estructura electrocrómica que incluye un electrodo (30) formado a partir de un material electrocrómico, un contraelectrodo (50) y medios de transporte (41) para transportar iones entre dicho electrodo y dicho contraelectrodo, incluyendo los medios conductores al menos dos capas eléctricamente conductoras (20, 22) que tienen intercalada dicha estructura electrocrómica para aplicar un potencial eléctrico a través de dicha estructura electrocrómica, una capa adicional (12) y medios de potenciación (61) que incluyen al menos una capa de un material ópticamente transparente dispuesto entre dicha capa adicional y al menos una de dichas capas eléctricamente conductoras para mejorar la transmisión de radiación a través de dicha al menos una capa eléctricamente conductora, caracterizado porque dicha al menos una capa eléctricamente conductora tiene un primer índice de refracción, dicha capa adicional tiene un segundo índice de refracción y dicha al menos una capa de un material ópticamente transparente tiene un tercer índice de refracción entre dicho primer y segundo índice de refracción.

Description

Dispositivos electrocrómicos.

La presente solicitud es una continuación parcial de la solicitud Nº de Serie 07/754.650, presentada el 4 de septiembre de 1991.

Campo técnico

La presente invención se refiere a dispositivos electrocrómicos mediante los que se puede transmitir energía, incluyendo luz, en condiciones controladas. Más particularmente, la presente invención se refiere a dispositivos electrocrómicos mejorados que se pueden utilizar sobre grandes superficies así como a métodos para fabricar estos disposi-
tivos.

Técnica antecedente

Se conoce que determinados materiales, denominados materiales electrocrómicos, cambian sus propiedades ópticas en respuesta a la aplicación de una corriente eléctrica o un potencial eléctrico. Se ha aprovechado esta propiedad para producir dispositivos electrocrómicos que se pueden controlar para transmitir selectivamente energía óptica. Tales dispositivos electrocrómicos tienen típicamente una estructura que consiste en capas secuenciales que incluyen una capa de un material eléctricamente conductor, un electrodo formado por una capa de un material electrocrómico, una capa conductora de iones, una capa de contraelectrodo y otra capa eléctricamente conductora. En un primer estado del dispositivo electrocrómico, cada una de las capas que se ha mencionado anteriormente es ópticamente transparente de tal forma que la mayor parte de la energía óptica incidente sobre el dispositivo se transmitirá a través del mismo. Después de la aplicación de un potencial eléctrico a través de estas capas, sin embargo, las propiedades ópticas del material electrocrómico cambiarán de tal forma que la capa electrocrómica se hará menos transparente, evitando de este modo la transmisión de gran parte de la energía óptica.

Uno de los usos potenciales más significativos para estos dispositivos electrocrómicos es controlar la transmisión de energía óptica a través de ventanas y particularmente las grandes ventanas de edificios de oficinas y otras estructuras de este tipo. Se pueden realizar enormes ahorros de costes en términos de calentar y enfriar estos edificios controlando selectivamente la transmisión de energía óptica a través de estas ventanas. Sin embargo, hasta la fecha, los esfuerzos para sacar provecho de este beneficio potencial han fallado en gran medida. Una razón de este fallo ha sido la incapacidad de la industria de producir de forma económica un dispositivo electrocrómico que se pueda usar de forma eficaz sobre grandes superficies. Los dispositivos que han estado disponibles hasta ahora han mostrado un mosaico indeseable de diferentes colores o un efecto iridiscente cuando se usan sobre áreas de gran superficie. Ya que el color de estos dispositivos está directamente relacionado con el grosor de las diversas capas, variaciones en el grosor de capa dan como resultado cambios de color de región a región, produciendo de este modo este efecto iridiscente. Las tolerancias extremadamente estrechas que se requieren para superar esta dificultad hacen que el uso de estos dispositivos para aplicaciones sobre áreas de gran superficie sea en gran medida poco económico.

Un obstáculo adicional de la comercialización generalizada de dispositivos electrocrómicos de área de gran superficie se refiere a la comprensión en este campo de que se tienen que usar materiales conductores ópticamente transparentes para aplicar un potencial eléctrico a través de estos dispositivos de tal forma que la transparencia óptica de estos dispositivos no se vea comprometida. Preferiblemente, las capas conductoras formadas a partir de estos materiales tienen una resistencia de lámina baja para realizar un cambio suficientemente rápido y uniforme en las propiedades ópticas a lo largo del dispositivo. Estas capas están formadas típicamente de óxidos de metal transparentes conductores caros. Las capas relativamente gruesas de estos óxidos necesitan obtener una resistencia de lámina aceptablemente baja para dispositivos de área de gran superficie que tienden a disminuir su transparencia global. Además, en vista de los elevados costes de estos materiales, las cantidades relativamente grandes requeridas hacen que el uso de estos materiales sea poco económico.

Por lo tanto, existe una necesidad de dispositivos electrocrómicos mejorados que proporcionen un aspecto aceptable cuando se usan sobre áreas de gran superficie. Existe una necesidad adicional de tales dispositivos electrocrómicos que se puedan producir de forma eficaz y de forma económica y que, por lo tanto, estarán disponibles para uso comercial generalizado.

El documento US 4 293 194 describe un elemento electrocrómico que consiste en una capa de electrodo electrocrómico y una capa de contraelectrodo dieléctrica que tienen intercalada una capa de bloqueo de electrodo. Una capa conductora se dispone sobre cada una de la capa electrocrómica y la capa de contraelectrodo y todo el dispositivo se monta sobre un sustrato de vidrio en el lado de la capa electrocrómica. La capa de bloqueo de electrodo consiste en un semiconductor de tipo N adyacente a la capa de contraelectrodo dieléctrica y un conductor de tipo P adyacente a la capa de electrodo electrocrómico. Cuando se aplica una tensión a través de la capa electrocrómica y la capa de contraelectrodo se crea una barrera proporcional a la tensión aplicada en la superficie de junta entre los semiconductores de tipo N y de tipo P generando la capa de bloqueo de electrodo. Esto bloquea el flujo de corriente de pérdida entre las capas electrocrómica y de contraelectrodo.

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El documento EP-A-0 035 766 describe espejos electrocrómicos. Los dispositivos descritos incluyen cada uno una capa reflectante para reflejar de forma deliberada la luz incidente. Además se aplica un recubrimiento anti-reflectante sobre la superficie externa del sustrato para minimizar las reflexiones en esa superficie.

Sumario de la invención

La presente invención aborda estas necesidades.

Se proporciona un dispositivo electrocrómico que consiste en una estructura electrocrómica que incluye un electrodo formado a partir de un material electrocrómico, un contraelectrodo y medios de transporte para transportar iones entre el electrodo y el contraelectrodo. Los medios conductores que incluyen al menos dos capas eléctricamente conductoras tienen intercalada la estructura electrocrómica de tal forma que se puede aplicar un potencial eléctrico a la estructura. El dispositivo electrocrómico incluye adicionalmente medios de potenciación para potenciar la transmisión de la radiación a través de al menos una de las capas eléctricamente conductoras. Preferiblemente, el electrodo, el contraelectrodo y las capas conductoras de iones se seleccionan para que tengan todas aproximadamente el mismo índice de refracción.

En realizaciones preferidas, el medio de potenciación comprende al menos una capa de un material ópticamente transparente en contacto superficial con la al menos una capa eléctricamente conductora. Preferiblemente, el material ópticamente transparente es un óxido transparente, un nitruro transparente o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones altamente preferidas, el material ópticamente transparente comprende una mezcla de óxido de silicio y óxido de estaño.

El medio de transporte incluye de forma deseable al menos una capa formada a partir de un material conductor de iones intercalado entre el electrodo y el contraelectrodo. En estas realizaciones, el material electrocrómico está formado preferiblemente de óxido de wolframio, óxido de niobio, óxido de titanio, óxido de molibdeno, óxido de níquel, óxido de iridio o mezclas de los mismos. El contraelectrodo está formado preferiblemente de óxido de vanadio, óxido de niobio, óxido de indio, óxido de níquel, óxido de cobalto, óxido de molibdeno o mezclas de los mismos. El material conductor de iones puede ser un material conductor ion litio tal como silicato de litio, borosilicato de litio, silicato de aluminio y litio, niobato de litio, nitruro de litio o fluoruro de aluminio y litio. Alternativamente, el material conductor de iones puede ser un material conductor de iones hidrógeno tal como dióxido de silicio o pentóxido de tantalio. Preferiblemente, el electrodo, el contraelectrodo y la capa conductora de iones se seleccionan para que tengan todas aproximadamente el mismo índice de refracción. Esto se puede conseguir ajustando el índice de refracción de estos materiales mediante adiciones de óxidos que tengan diferentes índices de refracción.

De acuerdo con la presente invención, el dispositivo electrocrómico incluye adicionalmente un material base en contacto superficial con la al menos una capa de un material ópticamente transparente, teniendo el material base un primer índice de refracción, teniendo la al menos una capa eléctricamente conductora un segundo índice de refracción y teniendo la al menos una capa de un material ópticamente transparente un tercer índice de refracción entre el primer y el segundo índice de refracción. En dispositivos electrocrómicos preferidos de acuerdo con esta realización, el índice de refracción de la al menos una capa de un material ópticamente transparente es aproximadamente igual a la raíz cuadrada del producto matemático del primer y del segundo índice de refracción. Además, la al menos una capa de un material ópticamente transparente tiene preferiblemente un grosor que es inversamente proporcional al índice de refracción de la al menos una capa de un material ópticamente transparente y más preferiblemente entre aproximadamente 600 nm y aproximadamente 90 nm.

En otra realización, el medio de potenciación puede consistir en una serie de capas ópticamente transparentes comenzando por una primera capa ópticamente transparente en contacto superficial con la al menos una capa eléctricamente conductora y terminando con n-ava capa ópticamente transparente. Esta realización del dispositivo puede consistir adicionalmente en un material base en contacto superficial con la n-ava capa ópticamente transparente, teniendo la al menos una capa eléctricamente conductora un primer índice de refracción y teniendo el material base un segundo índice de refracción menor que el primer índice de refracción. En esta realización, el índice de refracción de la primera capa ópticamente transparente es menor que el primer índice de refracción, el índice de refracción de la n-ava capa ópticamente transparente es mayor que el segundo índice de refracción y el índice de refracción de cada una de las series de capas ópticamente transparentes disminuye de forma uniforme desde el índice de refracción de la primera capa transparente al índice de refracción de la n-ava capa transparente.

En otra realización más, el medio de potenciación puede consistir en dos capas ópticamente transparentes, estando una de las capas ópticamente transparentes en contacto superficial con la al menos una capa eléctricamente conductora y estando otra de las capas ópticamente transparentes en contacto superficial con la una capa ópticamente transparente. En esta realización, la al menos una capa eléctricamente conductora tiene un primer índice de refracción, la una de las capas ópticamente transparentes tiene un índice de refracción que es menor que el primer índice de refracción y la otra de las capas ópticamente transparentes tiene un índice de refracción que es mayor que el índice de refracción de la una de las capas ópticamente transparentes. En realizaciones preferidas de este dispositivo, la una de las capas ópticamente transparentes tiene un índice de refracción entre aproximadamente 1,4 y aproximadamente 1,7 y la otra de las capas ópticamente transparentes tiene un índice de refracción aproximadamente igual a o mayor que el primer índice de refracción. Además, las dos capas ópticamente transparentes de dispositivos preferidos de acuerdo con esta realización tienen un grosor combinado entre aproximadamente 30 nm y aproximadamente 70 nm.

En otra realización más, al menos una de las capas eléctricamente conductoras incluye una capa de un primer metal eléctricamente conductor. Preferiblemente, esta primera capa de metal eléctricamente conductor tiene un grosor entre aproximadamente 5 nm y aproximadamente 15 nm y más preferiblemente entre aproximadamente 7 nm y aproximadamente 12 nm. Opcionalmente, esta realización puede incluir adicionalmente una capa intermedia dispuesta entre la estructura electrocrómica y la primera capa de metal eléctricamente conductor. Esta capa intermedia se puede formar a partir de un segundo metal eléctricamente conductor y preferiblemente un metal que sea más estable que el primer metal eléctricamente conductor o a partir de un óxido eléctricamente conductor.

Preferiblemente, el medio de potenciación en esta última realización incluye al menos una capa de un material ópticamente transparente en contacto superficial con la primera capa de metal eléctricamente conductor. Aun más preferiblemente, el material ópticamente transparente comprende un óxido eléctricamente conductor. Los materiales ópticamente transparentes preferidos tienen un índice de refracción mayor de aproximadamente 1,9 y deseablemente entre aproximadamente 1,9 y aproximadamente 2,8 y un grosor entre aproximadamente 10 nm y aproximadamente
50 nm y más preferiblemente entre aproximadamente 23 nm y aproximadamente 45 nm.

En otra realización más de la presente invención, al menos una de las capas eléctricamente conductoras incluye una capa de un óxido eléctricamente conductor y preferiblemente un óxido que tiene aproximadamente el mismo índice de refracción que el electrodo, el contraelectrodo y la capa conductora de iones. Los dispositivos electrocrómicos de acuerdo con esta realización pueden incluir adicionalmente una capa de un metal eléctricamente conductor en contacto superficial con la capa de óxido eléctricamente conductor. En realizaciones preferidas, la capa de óxido eléctricamente conductor se dispone entre la estructura electrocrómica y la capa de metal conductor. De forma deseable, el medio de potenciación en estas realizaciones incluye al menos una capa de un material ópticamente transparente que tiene un índice de refracción mayor de aproximadamente 1,9 en contacto superficial con la capa de metal conductor. Preferiblemente, estas capas ópticamente transparentes tienen un grosor entre aproximadamente 10 nm y aproximadamente 50 nm.

Un aspecto adicional de la presente invención proporciona una combinación electrocrómica que consiste en un sustrato transparente y un dispositivo electrocrómico dispuesto sobre el sustrato transparente. El dispositivo electrocrómico puede consistir generalmente en una estructura electrocrómica que incluye un electrodo formado a partir de un material electrocrómico, un contraelectrodo y medios de transporte para transportar iones entre el electrodo y el contraelectrodo. El dispositivo electrocrómico puede consistir adicionalmente en medios conductores que incluyen al menos dos capas eléctricamente conductoras que intercalan la estructura electrocrómica para aplicar un potencial eléctrico a la estructura electrocrómica y medios de potenciación para potenciar la transmisión de radiación a través de al menos una de las capas eléctricamente conductoras.

Las realizaciones preferidas de acuerdo con este aspecto de la presente invención pueden incluir adicionalmente un estrato superior transparente, en el que el dispositivo electrocrómico se intercala entre el sustrato transparente y el estrato superior transparente. Se puede usar una capa de un material adhesivo para unir el estrato superior transparente con el dispositivo electrocrómico. Tal capa adhesiva tiene preferiblemente un índice de refracción entre aproximadamente 1,4 y aproximadamente 1,8, índice de refracción que es preferiblemente sustancialmente igual al índice de refracción del estrato superior. Opcionalmente, la al menos una capa eléctricamente conductora puede incluir una capa de un óxido eléctricamente conductor y la capa adhesiva puede estar en contacto superficial con la capa de óxido eléctricamente conductor. En este caso, la capa adhesiva tiene preferiblemente un índice de refracción entre el índice de refracción de la capa de óxido eléctricamente conductor y el índice de refracción del estrato superior.

Breve descripción de los dibujos

Se puede obtener una comprensión más completa del asunto de la presente invención y las diversas ventajas del mismo por referencia a la siguiente descripción detallada, en la que se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista de corte transversal altamente esquemática de un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la técnica anterior;

La Figura 2 es una representación gráfica que muestra la transmisión óptica del dispositivo electrocrómico de la Figura 1 en el estado blanqueado;

La Figura 3 es una vista de corte transversal altamente esquemática de un dispositivo electrocrómico;

La Figura 4 es una vista de corte transversal altamente esquemática de un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la presente invención;

La Figura 5 es una representación gráfica que muestra la transmisión óptica del dispositivo electrocrómico de la Figura 4 en el estado blanqueado;

La Figura 6 es una vista de corte transversal altamente esquemática de un dispositivo electrocrómico de acuerdo con una realización adicional de la presente invención;

La Figura 7 es una representación gráfica que muestra la transmisión óptica del dispositivo electrocrómico de la Figura 6 en el estado blanqueado;

La Figura 8 es una vista de corte transversal altamente esquemática de un dispositivo electrocrómico de acuerdo con otra realización más de la presente invención;

La Figura 9 es una representación gráfica que muestra la transmisión óptica del dispositivo electrocrómico de la Figura 8 en el estado blanqueado;

La Figura 10 es una vista de corte transversal altamente esquemática de un dispositivo electrocrómico de acuerdo con otra realización más de la presente invención; y

La Figura 11 es una vista de corte transversal altamente esquemática de un dispositivo electrocrómico de acuerdo con otra realización más de la presente invención.

Mejor modo de realizar la invención

Para el propósito de la presente descripción, los dispositivos electrocrómicos de la presente invención se discuten en relación a su uso para controlar la transmisión de luz a través de una ventana. Sin embargo, se entenderá que estos dispositivos electrocrómicos son útiles en una amplia diversidad de aplicaciones, incluyendo dispositivos de pantalla, espejos reflectantes variables, lentes y dispositivos similares en los que sería beneficiosa la capacidad para controlar selectivamente la transmisión de energía óptica a través de una estructura transparente.

Una ventana 10 que incorpora un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la técnica anterior se muestra esquemáticamente en un corte transversal en la Figura 1. La ventana 10 consiste en una serie de capas secuenciales, incluyendo un sustrato de vidrio transparente 12, una capa de óxido conductor transparente 20, una capa de electrodo electrocrómico 30, una capa conductora de iones 40, una capa de contraelectrodo 50, otra capa de óxido conductor transparente 22 y un estrato superior de vidrio transparente 14. Una batería de baja tensión 2 y un conmutador 40 se conectan a la estructura estratificada mediante cables conductores 6 y 8. El conmutador 4 se cierra para alterar las propiedades ópticas de la ventana 10, por lo que la batería 2 provocará la creación de un potencial eléctrico a través de la estructura estratificada. La polaridad de la batería gobernará la naturaleza del potencial eléctrico creado y, por tanto, la dirección del flujo de iones y de electrones. En la realización mostrada en la Figura 1, el potencial eléctrico creado cuando se cierra el conmutador 4 provocará que los iones fluyan desde la capa de contraelectrodo 50 a través de la capa conductora de iones 40 a la capa de electrodo electrocrómico 30, disminuyendo de este modo el material electrocrómico hasta su denominado estado "coloreado". En este estado, la transparencia de la ventana disminuye sustancialmente ya que una gran parte de la energía óptica incidente sobre la ventana 10 se absorbe y se refleja por la capa de electrodo electrocrómico 30. Se dice que la ventana 10 tiene una "memoria" ya que la capa electrocrómica 30 permanecerá en este estado coloreado incluso cuando se abre el conmutador 4, suponiendo que la capa 40 también sea eléctricamente aislante. Sin embargo, cuando la polaridad de la batería 2 se invierte y se cierra el conmutador 4, el potencial eléctrico aplicado provocará que los iones fluyan en una dirección inversa desde la capa de electrodo electrocrómico 30 a través de la capa conductora de iones 40 a la capa de contraelectrodo 50, oxidando de este modo el material electrocrómico hasta su estado denominado "blanqueado" en el que la transparencia de la ventana 10 está en un máximo.

Al fabricar la ventana 10 que se ha descrito anteriormente, las capas 20 y 22 se pueden formar a partir de cualquier óxido transparente que sea altamente conductor de iones, tal como óxido de estaño dopado, óxido de cinc dopado, óxido de indio dopado con estaño y materiales similares. Los materiales para formar las capas 20 y 22 no tienen que ser iguales. La capa de electrodo electrocrómico 30 se forma típicamente a partir de un material cuyas propiedades ópticas se pueden alterar de forma reversible cuando cambia su estado de oxidación. El grosor de la capa de electrodo electrocrómico 30 normalmente será tal que, en el estado coloreado, se obtiene una disminución aceptable de la transparencia de la ventana. A este respecto, un material ampliamente usado es óxido de wolframio (WO_{3}), aunque se pueden usar otros materiales adecuados, tales como óxido de molibdeno, óxido de níquel, óxido de iridio, óxido de niobio, óxido de titanio y mezclas de los anteriores óxidos. La capa conductora de iones 40 se usa para transportar iones al interior y al exterior de la capa electrocrómica 30 y debe mostrar y mantener dos propiedades eléctricamente opuestas. Es decir, la capa conductora de iones 40 tiene que transmitir fácilmente iones después de la aplicación de un potencial eléctrico, aunque tiene que permanecer eléctricamente aislante con respecto a la transmisión de electrones. A este respecto, la capa conductora de iones 40 tiene que tener un grosor suficiente para evitar la posibilidad de formación de arcos eléctricos o acortamiento entre la capa de electrodo electrocrómico 30 y la capa de contraelectrodo 50. Los materiales adecuados para formar la capa 40 para la transmisión de iones litio incluyen, pro ejemplo, silicato de litio, borosilicato de litio, silicato de aluminio y litio, niobato de litio, nitruro de litio y fluoruro de aluminio y litio; y los materiales adecuados para transmitir iones hidrógeno incluyen pentóxido de tantalio y dióxido de silicio. Alternativamente, la capa conductora de iones 40 se puede formar a partir de un material polimérico.

La capa de contraelectrodo 50 de la ventana 10 se forma típicamente a partir de un material que es capaz de almacenar iones y liberar después estos iones para la transmisión a la capa electrocrómica 30 en respuesta a un potencial eléctrico apropiado. El grosor de esta capa es preferiblemente tal que el contraelectrodo es capaz de transmitir una cantidad suficientemente grande de iones a la capa de electrodo electrocrómico para realizar en esa capa un cambio aceptable de color. Algunos materiales de contraelectrodo por sí mismos también son electrocrómicos porque sus propiedades ópticas también cambian cuando emiten o reciben iones en respuesta a la aplicación de un potencial eléctrico. Estos materiales de contraelectrodo electrocrómicos pueden complementar el efecto que tiene un potencial eléctrico sobre las propiedades ópticas de los materiales de electrodo electrocrómicos. Es decir, estos materiales de contraelectrodo pueden convertirse en menos transparentes cuando liberan iones para convertir los materiales electrocrómicos al estado coloreado. De forma similar, los materiales de contraelectrodo se convierten en más transparentes cuando reciben iones después de la conversión del material electrocrómico al estado blanqueado. Los materiales adecuados para formar la capa de contraelectrodo 50 incluyen óxido de vanadio, óxido de niobio, óxido de indio, óxido de níquel, óxido de cobalto, óxido de molibdeno y mezclas de los anteriores óxidos.

Cada una de las capas que se han descrito anteriormente se puede depositar mediante técnicas conocidas, suponiendo que se forman capas individuales separadas y continuas. El método de depósito particular para cada capa depende de varios parámetros, incluyendo el material que se deposita, el grosor de la capa que se está depositando, los materiales depositados en capas previas, etc. Se usan típicamente técnicas de depósito incluyendo bombardeo por RF, depósito químico en fase vapor, depósito químico en fase vapor potenciado con plasma, evaporación por haz de electrones, técnicas sol-gel y otros métodos conocidos para depositar películas delgadas.

Durante el proceso de fabricación, al menos una de la capa de electrodo electrocrómico 30 y la capa de contraelectrodo 50 se pueden insertar con iones apropiados, tales como iones litio o hidrógeno, a menos que estos iones ya estén presentes en una de estas capas en su forma depositada. La inserción de iones se puede conseguir tratando la capa 30 o la capa 50 con un agente reductor adecuado. Por ejemplo, se puede usar n-butil litio para la inserción de litio o se puede usar ácido sulfúrico acuoso para la inserción de hidrógeno. Alternativamente, la inserción de iones se puede conseguir mediante una etapa de procesamiento al vacío, tal como bombardeo desde un punto que sirve como una fuente de iones adecuados, tal como un punto de litio que se descompone para producir átomos de litio en la fase vapor. Además, la inserción de hidrógeno se puede conseguir mediante exposición a un plasma de hidrógeno. La inserción de iones también se puede conseguir electroquímicamente por reducción a un electrolito que contiene iones apropiado. Una técnica adicional más es depositar una capa del material reducido directamente por depósito en fase vapor en una atmósfera reductora que reaccionará con la fuente o el material del punto para formar la composición deseada o usando una fuente o un punto que tenga la composición reducida. Otra técnica más para la inserción usa un precursor volátil e inicia una descarga de baja presión de vapor para disociar el ion de inserción del precursor. Por ejemplo, se puede disociar un compuesto de litio orgánico en forma de un precursor gaseoso de tal forma que iones de litio se pongan en contacto con el material en el que se tienen que insertar.

La Figura 2 muestra la transmisión de energía óptica como una función de longitud de onda en el estado blanqueado para una ventana 10 en la que el sustrato de vidrio 12 tiene un índice de refracción de 1,5, la capa de óxido conductor transparente 20 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 450 nm, la capa de electrodo electrocrómico 30 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 300 nm, la capa conductora de iones 40 tiene un índice de refracción de 1,5 y un grosor de 200 nm, la capa de contraelectrodo 50 tiene un índice de refracción de 2,0 y un grosor de
200 nm, la capa de óxido conductor transparente 22 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 450 nm y el estrato superior de vidrio 14 tiene un índice de refracción de 1,5. El estado blanqueado se muestra ya que es más sensible a las dificultades para conseguir la transmisión óptica uniforme como una función de la longitud de onda. Como se puede observar claramente, hay una uniformidad muy baja en la transmisión óptica a través de esta estructura estratificada, dando como resultado una ventana que tiene un mosaico coloreado o un efecto iridiscente.

La siguiente disposición supera la desventaja económica y disminuye las dificultades ópticas asociadas al uso de óxidos conductores transparentes en dispositivos electrocrómicos ópticamente transparentes de área de superficie grande. Una realización de una ventana 100 que incorpora un dispositivo electrocrómico de acuerdo con esta disposición se muestra en el corte transversal esquemático de la Figura 3. La ventana 100 es similar a la ventana 10 que se ha descrito anteriormente con las posiciones de la capa de electrodo electrocrómico y la capa de contraelectrodo invertidas. Por tanto, la ventana 100 incluye sustrato de vidrio transparente 12, capa de óxido conductor transparente 20, capa de contraelectrodo 50, capa de conductora de iones 40 y capa de electrodo electrocrómico 30. Estas capas se forman a partir de sustancialmente los mismos materiales que se han descrito anteriormente en relación a la ventana 10. Sin embargo, en vez de una segunda capa de óxido conductor transparente 22, la ventana 100 tiene una combinación de capas que incluyen una capa 21 formada de un metal eléctricamente conductor y una capa 60 formada de un óxido transparente que sirve como una capa de sintonización óptica. Opcionalmente, la ventana 100 también puede incluir una capa de barrera 80 formada a partir de un metal eléctricamente conductor inerte o estable, tal como níquel, para evitar que los iones migren desde la capa de electrodo electrocrómico 30 a la capa de metal conductor 21 y una segunda capa 90 que puede mejorar la adhesión de la capa de sintonización óptica 60 a la capa de metal conductor 21 o puede actuar como una barrera para evitar la disolución del metal conductor en la capa 21 a la capa de óxido transparente 60. El conjunto se completa mediante un estrato superior de vidrio transparente 14.

En la estructura que se ha descrito anteriormente, la capa 21 se puede formar a partir de plata o de otro metal altamente conductor, tal como cobre o aluminio. Usando un metal altamente conductor se pueden formar capas muy finas que tienen poca absorción óptica y resistencia de lámina baja, superando de este modo las dificultades de costes y fabricación asociadas al uso de capas relativamente gruesas de óxidos conductores transparentes. Preferiblemente, la capa 21 tiene un grosor entre aproximadamente 5 nm y aproximadamente 15 nm y más preferiblemente entre aproximadamente 7 nm y aproximadamente 12 nm. Incluso aunque capas muy delgadas de plata y otros metales conductores no son altamente ópticamente transparentes debido a su alto grado de reflexión, la transmisión óptica a través de las mismas se puede mejorar por la presencia de una capa de sintonización óptica seleccionada apropiadamente 60. Las capas de sintonización óptica, tales como la capa 60, que se usan en combinación con capas de metal conductor tienen preferiblemente un grosor entre aproximadamente 10 nm y aproximadamente 50 nm y más preferiblemente entre aproximadamente 23 nm y aproximadamente 40 nm. Los materiales preferidos para formar la capa de sintonización óptica 60 tienen un índice de refracción que es mayor de aproximadamente 1,9 y más preferiblemente entre aproximadamente 1,9 y aproximadamente 2,8. Cuando se forma la capa de sintonización óptica 60 con un grosor de aproximadamente 30-40 nm y con un índice de refracción que es sustancialmente igual o mayor que el del contraelectrodo 30 de tal forma que la capa de metal conductor 21 que tiene un bajo índice de refracción se intercala entre las capas 60 y 30 que tienen mayores índices de refracción, las señales reflejadas en las diversas interfaces entre las capas 14, 60, 21, 30 y 40 disminuirán, disminuyendo de este modo la reflexión y maximizando la transmisión. Como resultado, la ventana 100 será en gran medida ópticamente transparente en el estado blanqueado de la capa de electrodo electrocrómico 30.

Se pueden realizar mejoras en la transmisión de la energía óptica a través de dispositivos electrocrómicos de acuerdo con la presente invención usando el principio de una capa de sintonización óptica, como se ha descrito anteriormente, en combinación con capas de óxido conductor transparentes. Una ventana 110 que incorpora tal característica se muestra en un corte transversal esquemático en la Figura 4. La ventana 110 consiste en un sustrato de vidrio 12, una capa de sintonización óptica transparente 61, una capa de óxido conductor transparente 20, una capa de electrodo electrocrómico 30, una capa conductora de iones 41, una capa de contraelectrodo 50, una capa de óxido conductor transparente 22, una capa de sintonización óptica transparente 62, una capa laminada 70 y un estrato superior de vidrio transparente 14. Cada una de las capas 12, 20, 30, 50 y 14 son iguales a lo que se ha descrito anteriormente en relación a la ventana 100, con las posiciones de la capa de electrodo electrocrómico 30 y la capa de contraelectrodo 50 invertidas de tal forma que están de nuevo en la orientación mostrada en la Figura 1. En esta realización, la capa de metal conductor 21 y la capa de sintonización óptica 60 se han sustituido por una capa de óxido conductor transparente 22 que puede formarse o no a partir del mismo óxido conductor transparente que la capa 20 y una capa de sintonización óptica apropiada 62. Además se ha insertado una capa de sintonización óptica 61 para mejorar la transmisión óptica a través de la ventana 110 y, más particularmente, para mejorar la uniformidad de la transmisión óptica como una función de la longitud de onda.

La selección de una capa de sintonización óptica apropiada 61 y 62 se realiza con referencia a la ecuación

índice de refracción = n + ik

donde n es el componente real del índice de refracción, i es la raíz cuadrada de -1 y k es el componente imaginario del índice de refracción relacionado con la absorción. Para optimizar el efecto de sintonización óptica, las capas 61 y 62 se seleccionan de tal forma que son transparentes a la luz visible (es decir, el componente imaginario del índice de refracción, k, es aproximadamente igual a cero de tal forma que hay poca absorción) y el componente real del índice de refracción de estas capas, n, es igual a la media geométrica de los índices de refracción de las capas en cada lado de estas capas de sintonización óptica. Por tanto, la capa de sintonización óptica 61 se forma preferiblemente a partir de un material transparente que tiene un índice de refracción que es igual a la media geométrica del índice de refracción del sustrato de vidrio 12 y el índice de refracción de la capa de óxido conductor transparente 20. De forma similar, la capa de sintonización óptica 62 se forma preferiblemente a partir de un material transparente que tiene un índice de refracción que es igual a la media geométrica de los índices de refracción de la capa de óxido conductor 22 y la capa laminada 70. Como se usa en la presente memoria, la "media geométrica" se refiere a la raíz cuadrada del producto matemático de los dos índices de refracción.

La sintonización óptica apropiada también es una función del grosor de las capas de sintonización óptica 61 y 62 que es preferiblemente igual a un cuarto de la longitud de onda óptica de la luz incidente. La longitud de onda óptica a través de una capa se determina dividiendo la longitud de onda de luz en cuestión por el índice de refracción del medio a través del que pasa, es decir, las capas 61 y 62. Para luz visible que tiene longitudes de onda entre aproximadamente 400-650 nm, puede realizarse una aproximación útil de la longitud de onda óptica dividiendo una longitud de onda de 540 nm por el índice de refracción de la capa de sintonización óptica. El grosor de la capa de sintonización óptica se puede determinar después dividiendo la longitud de onda óptica por cuatro. Las capas de sintonización óptica usadas en combinación con capas de óxido conductor transparentes, tales como las capas 20 y 22, tienen deseablemente un grosor entre aproximadamente 60 nm y aproximadamente 90 nm.

Como un ejemplo de lo anterior, a continuación se demostrará el método para seleccionar el índice de refracción y el grosor de la capa de sintonización óptica 61. En primer lugar, el índice de refracción deseado se determina multiplicando 1,5 (el índice de refracción del sustrato de vidrio 12) por 2,1 (el índice de refracción de capa de óxido conductor transparente 20) y tomando la raíz cuadrada del producto. Este cálculo proporciona un índice de refracción de 1,77. El grosor de la capa de sintonización óptica 61 se determina después dividiendo 540 nm por 1,77 para obtener una longitud de onda óptica de aproximadamente 300 nm. Preferiblemente, el grosor de la capa de sintonización óptica 61 es un cuarto de este valor o aproximadamente 75 nm. El cálculo para la capa de sintonización óptica 62 se realiza del mismo modo.

Los materiales preferidos para formar las capas de sintonización óptica separadas de la presente invención incluyen óxidos transparentes, nitruros transparentes y una combinación de óxidos transparentes y nitruros transparentes. Se prefieren particularmente mezclas de los óxidos de silicio y estaño. En estas mezclas, la proporción de silicio a estaño determina el índice de refracción, disminuyendo una mayor proporción de silicio a estaño el índice de refracción y aumentando una menor proporción de silicio a estaño el índice de refracción. Se indican otros materiales que se pueden usar para las capas de sintonización óptica en Gordon, Patentes de Estados Unidos Nº 4.187.336 y 4.308.316, cuyas descripciones se incorporan en la presente memoria. Una selección apropiada de las capas de sintonización óptica 61 y 62 minimizará la interferencia óptica en la interfaz entre la capa de óxido conductor 20 y el sustrato 12 en el caso de la capa de sintonización 61 y en la interfaz entre la capa de óxido conductor 22 y la capa laminada 70 en el caso de la capa de sintonización 62.

La capa laminada 70 es una capa adhesiva para adherir el estrato superior de vidrio 14 a la capa de sintonización óptica 62. Para que la capa laminada 70 no degrade la capacidad de transmisión óptica de la ventana 110, la capa laminada 70 se selecciona preferiblemente para que tenga un índice de refracción que sea sustancialmente igual al índice de refracción del estrato superior de vidrio 14, minimizando de este modo cualquier efecto de interferencia entre estas capas. A este respecto, son adhesivos particularmente adecuados para la capa laminada 70 el vinil acetato de etileno y el polivinilbutiral.

La estructura electrocrómica de la ventana 110 se distingue adicionalmente de la de la ventana 100 y dispositivos electrocrómicos de la técnica anterior porque el principio de la sintonización óptica se ha aplicado a la capa conductora de iones 41. En este caso, la interferencia óptica en las interfaces entre la capa conductora de iones 41 y la capa de electrodo electrocrómico adyacente 30 y la capa de contraelectrodo 50 se puede eliminar sustancialmente formando la capa conductora de iones 41 a partir de un material transparente que tiene un índice de refracción que es aproximadamente igual a los índices de refracción de la capa de electrodo electrocrómico 30 y la capa de contraelectrodo 50. Los índices de refracción de la capa de electrodo electrocrómico 30, la capa conductora de iones 41 y la capa de contraelectrodo 50 se pueden ajustar mezclando los materiales para formar estas capas con materiales que tengan mayores o menores índices de refracción para obtener el resultado deseado. Por ejemplo, cuando se desea proporcionar una capa conductora de iones 41 que tenga un índice de refracción mayor que el proporcionado por silicato de litio, se pueden usar mezclas de silicato de litio y titanio o circonio. Cuando los índices de refracción de las tres capas son aproximadamente iguales, la interferencia en estas interfaces se eliminará sustancialmente y se maximizará la transmisión óptica.

En realizaciones altamente preferidas, los índices de refracción de la capa de electrodo electrocrómico 30, la capa conductora de iones 41 y la capa de contraelectrodo 50 se ajustan para ser sustancialmente similares a los índices de refracción de las capas de óxido conductor 20 y 22. Además, debido a la naturaleza complementaria de los procesos de sintonización óptica anteriores, los grosores de las capas 20 a 22 ya no son críticos con respecto a la interferencia óptica, proporcionando de este modo una tolerancia de grosor mucho más amplia durante la formación de estas capas.

La Figura 5 muestra la transmisión de energía óptica como una función de la longitud de onda para una ventana 110 en el estado blanqueado en el que el sustrato de vidrio 12 tiene un índice de refracción de 1,5, la capa de sintonización óptica 61 tiene un índice de refracción de 1,77 y un grosor de 75 nm, la capa de óxido conductor transparente 20 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 450 nm, la capa de electrodo electrocrómico 30 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 300 nm, la capa conductora de iones 41 tiene un índice de refracción de 2,0 y un grosor de 200 nm, la capa de contraelectrodo 50 tiene un índice de refracción de 2,0 y un grosor de 200 nm, la capa de óxido conductor transparente 22 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 450 nm, la capa de sintonización óptica 62 tiene un índice de refracción de 1,77 y un grosor de 75 nm, la capa laminada 70 tiene un índice de refracción de 1,5 y el estrato superior de vidrio 14 tiene un índice de refracción de 1,5. Como se muestra claramente en la Figura 5, las anteriores características producen una ventana 110 que muestra una uniformidad excelente con respecto a la transmisión óptica.

Una ventana 120 de acuerdo con una realización alternativa de la presente invención se muestra de forma esquemática en la Figura 6. La ventana 120 es sustancialmente igual a la ventana 110 que se ha descrito anteriormente, excepto porque la capa de sintonización óptica 61 se ha sustituido por un par de capas de sintonización óptica 63 y 64 y la capa de sintonización óptica 62 se ha retirado. El uso de dos capas de sintonización óptica 63 y 64 proporciona ventajas con respecto al uso de una única capa de sintonización óptica. Una primera ventana es que dos capas de sintonización óptica proporcionan una oportunidad para conseguir una sintonización óptica más eficaz con un grosor de capa de sintonización combinado que es inferior al grosor requerido para una única capa de sintonización óptica. Otra ventaja del uso de dos capas de sintonización óptica es que cada capa se puede formar a partir de más materiales simples que una única capa de sintonización óptica, evitando de este modo la química compleja requerida para formar tales capas únicas. Las técnicas que usan dos capas para la sintonización óptica se describen en Gordon, Patentes de Estados Unidos Nº 4.377.613 y 4.419.386, cuyas descripciones se incorporan en la presente memoria.

Cuando se usan dos capas de sintonización óptica 63 y 64 adyacentes entre sí, la sintonización óptica se puede conseguir seleccionando una capa de sintonización óptica 64 que tenga un índice de refracción que es significativamente inferior al índice de refracción de la capa 20 y seleccionando una capa de sintonización óptica 63 que tiene un índice de refracción que es significativamente mayor que el índice de refracción de la capa de sintonización óptica 64, y más preferiblemente que es sustancialmente similar al índice de refracción de la capa de óxido conductor transparente 20. En tal combinación, la interferencia entre las diversas interfaces se anulará sustancialmente y la transmisión a través de las diversas capas se maximizará cuando las capas 63 y 64 tengan un grosor apropiado. Preferiblemente, la capa 64 tendrá un índice de refracción entre aproximadamente 1,4 y 1,7 y las capas 63 y 64 tendrán un grosor combinado entre aproximadamente 30 nm y aproximadamente 70 nm, teniendo la capa 64 un grosor mayor que la capa 63.

La Figura 7 muestra la transmisión óptica a través de la ventana 120 en el estado blanqueado como una función de la longitud de onda, donde el sustrato de vidrio 12 tiene un índice de refracción de 1,5, la capa de sintonización óptica 63 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 20 nm, la capa de sintonización óptica 64 tiene un índice de refracción de 1,5 y un grosor de 29 nm, la capa de óxido conductor transparente 20 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 450 nm, la capa de electrodo electrocrómico 30 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 300 nm, la capa conductora de iones 41 tiene un índice de refracción de 2,0 y un grosor de 200 nm, la capa de contraelectrodo 50 tiene un índice de refracción de 2,0 y un grosor de 200 nm, la capa de óxido conductor transparente 22 tiene un índice de refracción de 2,1 y un grosor de 450 nm, la capa laminada 70 tiene un índice de refracción de 1,5 y el estrato superior de vidrio 14 tiene un índice de refracción de 1,5. Como se puede observar a partir de esta figura, la transmisión óptica a través de la ventana 120 es más uniforme que a través de las ventanas formadas sin capas de sintonización óptica (tales como la ventana 10), pero es menos uniforme que a través de la ventana 110. La razón principal de este menor rendimiento es la ausencia de una capa de sintonización óptica entre la capa de óxido conductor 22 y la capa laminada 70 en el extremo posterior del dispositivo.

Se puede conseguir una mejora en las propiedades de transmisión óptica de la ventana 120 ajustando los índices de refracción de la capa de electrodo electrocrómico 30, la capa conductora de iones 41 y la capa de contraelectrodo 50 de tal forma que sean más similares entre sí y a los índices de refracción de las capas de óxido conductor transparentes 20 y 22.

Una ligera mejora adicional en las propiedades de transmisión óptica de la ventana 120 se puede conseguir optimizando el índice de refracción de la capa laminada 70. Esto se puede conseguir usando una capa laminada 70 que tenga un índice de refracción que es la media geométrica de los índices de refracción de la capa de óxido conductor transparente 22 y el estrato superior de vidrio 14. Ya que la capa laminada 70 sirve para adherir el estrato superior 14 a la capa de óxido conductor transparente 22 hay una oportunidad pequeña para variar el grosor de esta capa.

En vez de los anteriores métodos para sintonizar ópticamente la capa de óxido conductor transparente 20, esta capa se puede sintonizar ópticamente mediante el uso de dos o más capas de sintonización óptica seleccionadas de tal forma que los índices de refracción de las diversas capas aumenten de forma gradual desde el índice de refracción del sustrato 12 al índice de refracción de la capa de óxido conductor transparente 20. A este respecto, las capas 63 y 64 de la ventana 120 se pueden sustituir por dos o más capas de índices de refracción que aumentan de forma uniforme. Por ejemplo, para un dispositivo que incluye un sustrato de vidrio 12 que tiene un índice de refracción de 1,5 y una capa de óxido conductor transparente 20 que tiene un índice de refracción de 1,9, la capa de sintonización óptica 63 tendrá deseablemente un índice de refracción de aproximadamente (1,5^{2} x 1,9)^{1/3} o 1,62 y la capa de sintonización óptica tendrá deseablemente un índice de refracción de aproximadamente (1,5^{2} x 1,9)^{1/3} o 1,76. El grosor de las capas 63 y 64 es deseablemente aproximadamente 60 nm y 53 nm, respectivamente, como se determina por el modelado óptico para conseguir la máxima transmisión. Cuando es deseable se puede usar una serie de más de dos capas de sintonización óptica adyacentes para potenciar adicionalmente el efecto de sintonización óptica.

Para las realizaciones de la invención que tienen la estructura de la ventana 110 o la ventana 120 que se han descrito anteriormente, ha sido deseable que las capas de óxido conductor transparentes 20 y 22, la capa de electrodo electrocrómico 30, la capa conductora de iones 41 y la capa de contraelectrodo 50 tengan todas aproximadamente el mismo índice de refracción. Cuando esto es el caso, los grosores de estas capas son en gran medida irrelevantes y se consigue la sintonización óptica óptima, es decir, estas ventanas muestran una cantidad mínima de iridiscencia. Si hay una coincidencia errónea sustancial en los índices de refracción de estas capas, sin embargo, todavía se puede obtener algo de sintonización óptica mediante el ajuste de los grosores de las capas. Para la ilustración, cada una de las capas de la ventana 120 puede tener los índices de refracción y los grosores como se han descrito anteriormente en relación a la Figura 7, excepto porque la capa conductora de iones 41 puede tener un índice de refracción de 1,5. Para minimizar la iridiscencia en este escenario, el grosor de la capa conductora de iones 41 se debe disminuir hasta entre aproximadamente 130 nm y aproximadamente 160 nm como se determina por modelado óptico para conseguir la máxima transmisión a través de la ventana.

Una ventana 130 de acuerdo con una realización más de la presente invención se muestra en un corte transversal esquemático en la Figura 8. La ventana 130 es similar a la ventana 120 que se ha descrito anteriormente, con la excepción de que la capa de óxido conductor transparente 22 se ha sustituido por una capa de metal conductor 21 y una capa de sintonización óptica 64. Las capas 21 y 64 pueden ser sustancialmente similares a las capas 21 y 60 de la ventana 100 que se ha descrito anteriormente y coactuar con las demás capas del mismo modo que en la ventana 120 para proporcionar una ventana electrocrómica ópticamente transparente, ópticamente sintonizada.

La Figura 9 muestra la transmisión óptica como una función de la longitud de onda en el estado blanqueado de una ventana 130 cuyas capas tienen los mismos índices de refracción y grosores que se han descrito anteriormente en relación a la ventana 120 y donde la capa de metal conductor 21 es plata que tiene un grosor de 10 nm y la capa de sintonización óptica 64 es un óxido transparente que tiene un índice de refracción de 2,5 y un grosor de 30 nm. Como se puede observar a partir de esta figura, la estructura de la ventana 130 proporciona una buena uniformidad de la transmisión óptica con respecto a la longitud de onda. Además, una comparación de las Figuras 7 y 9 indica que las ventanas que incorporan capas de metal conductor pueden mostrar transmisión óptica que es similar a la transmisión óptica a través de las ventanas que utilizan capas de óxido conductor transparentes en vez de capas de metal conductor.

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Otra realización más de una ventana 140 de acuerdo con la presente invención se muestra esquemáticamente en la Figura 10. La ventana 140 es sustancialmente igual que la ventana 130 que se ha descrito anteriormente, excepto porque se ha añadido una capa intermedia 22 entre la capa de metal conductor 21 y la capa de contraelectrodo 50. En una realización, la capa intermedia 22 se forma a partir de un óxido eléctricamente conductor transparente, en combinación con una capa de metal conductor 21 para proporcionar un laminado que tiene una resistencia de lámina global inferior que mejorará el tiempo de conmutación entre los estados blanqueado y coloreado. Esta conmutación mejorada se puede conseguir, por tanto, sin deteriorar las propiedades ópticas del dispositivo como sucedería si el grosor de la capa de metal conductor 21 aumentara sustancialmente. Además, la capa de óxido eléctricamente conductor transparente 22 puede servir como una barrera contra difusión para evitar la difusión indeseada entre la capa de contraelectrodo 50 y la capa de metal conductor 21.

En otra realización, la capa intermedia 22 puede estar en la forma de una capa metálica que tiene un grosor de menos de aproximadamente 2 nm. En esta realización, la capa metálica sirve típicamente a una de las mismas funciones que las capas formadas a partir de óxidos eléctricamente conductores transparentes, es decir, evita la difusión indeseada entre la capa de contraelectrodo 50 y la capa de metal conductor 21. Los metales preferidos para formar la capa 22 incluyen metales que son altamente estables o inertes. Un metal particularmente preferido a este respecto es níquel. Sin tener en cuenta el material para formar la capa intermedia 22, la capa de sintonización óptica 64 tiene de nuevo preferiblemente un índice de refracción de más de 1,9 y un grosor entre aproximadamente 10 nm y aproximadamente 50 nm.

Una ventana 150 de acuerdo con otra realización más de la presente invención se muestra esquemáticamente en la Figura 11. La ventana 150 es sustancialmente igual que la ventana 130, excepto porque la capa de óxido transparente 20 y las capas de sintonización óptica 63 y 64 se han sustituido por la capa de metal conductor 23 y la capa de sintonización óptica 65, respectivamente, estableciendo de este modo una restricción del grosor combinado de las capas 30, 41 y 50. Es deseable en esta realización que las capas 30, 41 y 50 tengan índices de refracción similares y que el grosor combinado de estas capas sea tan delgado como sea posible, sujeto a la restricción de una transmisión máxima a una longitud de onda elegida entre aproximadamente 400 nm y 650 nm. Por ejemplo, si las capas 30, 41 y 50 tienen cada una índices de refracción de aproximadamente 2,2, entonces su grosor combinado seria preferiblemente aproximadamente 50 nm o aproximadamente 300 nm como se determina por modelado óptico para conseguir la transmisión óptica máxima. En esta realización, la capa de metal conductor 23 es similar a la capa de metal conductor 21 y la capa de sintonización óptica 65 es similar a la capa de sintonización óptica 64.

En otra realización de la invención (no mostrada) la capa de sintonización óptica 64 de la ventana 130, 140 ó 150 se puede formar a partir de un óxido transparente eléctricamente conductor. En este caso, la fabricación de estos dispositivos se puede simplificar conectando cables 6 y 8 a la capa 64 en vez de a la capa de metal conductor 21, evitando de este modo las etapas de máscara o de decapado que de lo contrario se requerirían.

Como se ha discutido anteriormente, los dispositivos electrocrómicos de la presente invención se construyen típicamente sobre un sustrato tal como un sustrato de vidrio 12. Este sustrato no solamente soporta las capas muy delgadas de estos dispositivos durante la fabricación y el uso, sino que también protege las capas de daño como resultado de una exposición al entorno. Un estrato superior, tal como un estrato superior de vidrio 14, proporciona soporte y protección adicionales. Aunque cada una de las realizaciones de la presente invención se ha descrito en relación a un sustrato y un estrato superior hechos de vidrio, se pueden usar otros materiales de sustrato y estrato superior, incluyendo materiales cerámicos transparentes y plásticos transparentes rígidos y flexibles. A este respecto, la realización mostrada en la Figura 11 se puede aplicar particularmente a sustratos de plástico ya que la capa de metal conductor 23 se puede aplicar a temperaturas relativamente bajas. Además, se considera que los dispositivos electrocrómicos se pueden formar inicialmente sobre sustratos de plástico y después se puede aplicar todo el conjunto a ventanas y otras estructuras de este tipo.

Además, las realizaciones de la presente invención que se han discutido anteriormente contemplan el depósito de capas de forma sucesiva desde el sustrato 12 al estrato superior 14 usando capas conductoras de iones formadas a partir de materiales cerámicos. Sin embargo, se entenderá que se pueden formar dispositivos ajustados ópticamente ensamblando dos "mitades" de estructuras en lados opuestos de una lámina polimérica que servirá después como la capa conductora de iones. Por ejemplo, la ventana 110 se puede producir formando las capas 61, 20 y 30 sobre el sustrato 12, formando las capas 62, 22 y 50 sobre el estrato superior 14 (la capa 70 en esta disposición ya no sería necesaria) e intercalando después entre estas dos partes una lámina polimérica conductora de iones, eléctricamente aislante que, por tanto, servirá como la capa conductora de iones 41.

Aunque la invención en la presente memoria se ha descrito con referencia a realizaciones particulares, se debe entender que estas realizaciones son meramente ilustrativas de los principios y las aplicaciones de la presente invención. Por lo tanto, se debe entender que se pueden realizar numerosas modificaciones en las realizaciones ilustrativas y que se pueden considerar otras disposiciones sin apartarse del alcance de la presente invención como se indica en las reivindicaciones adjuntas.

Aplicabilidad industrial

Los dispositivos electrocrómicos de la presente invención muestran transmisión óptica sobre áreas de gran superficie que es superior a la de dispositivos conocidos previamente.

Claims

1. Un dispositivo electrocrómico que consiste en una estructura electrocrómica que incluye un electrodo (30) formado a partir de un material electrocrómico, un contraelectrodo (50) y medios de transporte (41) para transportar iones entre dicho electrodo y dicho contraelectrodo, incluyendo los medios conductores al menos dos capas eléctricamente conductoras (20, 22) que tienen intercalada dicha estructura electrocrómica para aplicar un potencial eléctrico a través de dicha estructura electrocrómica, una capa adicional (12) y medios de potenciación (61) que incluyen al menos una capa de un material ópticamente transparente dispuesto entre dicha capa adicional y al menos una de dichas capas eléctricamente conductoras para mejorar la transmisión de radiación a través de dicha al menos una capa eléctricamente conductora, caracterizado porque dicha al menos una capa eléctricamente conductora tiene un primer índice de refracción, dicha capa adicional tiene un segundo índice de refracción y dicha al menos una capa de un material ópticamente transparente tiene un tercer índice de refracción entre dicho primer y segundo índice de
refracción.

2. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho tercer índice de refracción es sustancialmente igual a la raíz cuadrada del producto matemático de dicho primer y segundo índice de refracción.

3. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha al menos una capa de un material ópticamente transparente tiene un grosor entre 60 nm y 90 nm.

4. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha al menos una capa de un material ópticamente transparente tiene un grosor que es inversamente proporcional a dicho tercer índice de refracción.

5. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio de potenciación incluye al menos una capa (62) de un material ópticamente transparente para mejorar la transmisión de radiación a través de la otra de dichas capas eléctricamente conductoras.

6. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado adicionalmente por un estrato superior transparente (14) que coopera con dicha capa adicional para intercalar dicha estructura electrocrómica, dichas capas eléctricamente conductoras y dichas al menos dos capas ópticamente transparentes.

7. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio de potenciación incluye una serie de capas ópticamente transparentes que comienza con una primera capa ópticamente transparente (64) dispuesta entre dicha capa adicional y dicha al menos una capa eléctricamente conductora y que termina con una n-ava capa ópticamente transparente (63) dispuesta entre dicha capa adicional y dicha primera capa ópticamente transparente, siendo dicho segundo índice de refracción menor que dicho primer índice de refracción, teniendo dicha primera capa ópticamente transparente un cuarto índice de refracción inferior a dicho primer índice de refracción, teniendo dicha n-ava capa ópticamente transparente un quinto índice de refracción mayor que dicho segundo índice de refracción y disminuyendo dicho índice de refracción de cada una de dichas series de capas ópticamente transparentes de forma uniforme desde dicho cuarto índice de refracción hasta dicho quinto índice de refracción.

8. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque dicho medio de potenciación incluye adicionalmente al menos una capa (62) de un material ópticamente transparente para mejorar la transmisión de radiación a través de la otra de dichas capas eléctricamente conductoras.

9. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio de potenciación incluye dos capas ópticamente transparentes (63, 64), consistiendo una de dichas capas ópticamente transparentes de dicha al menos una capa en un material ópticamente transparente y consistiendo la otra de dichas capas ópticamente transparentes en dicha capa adicional.

10. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha de dichas capas ópticamente transparentes tiene un índice de refracción entre aproximadamente 1,4 y aproximadamente 1,7 y dicha otra de dichas capas ópticamente transparentes tiene un índice de refracción sustancialmente igual o mayor que dicho primer índice de refracción.

11. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha de dichas capas ópticamente transparentes y dicha otra de dichas capas ópticamente transparentes tienen un grosor combinado entre aproximadamente 30 nm y aproximadamente 70 nm.

12. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque dicho medio de potenciación incluye adicionalmente al menos una capa adicional (62) de un material ópticamente transparente para mejorar la transmisión de radiación a través de otra de dichas capas eléctricamente conductoras.

13. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha al menos una capa eléctricamente conductora entre dicha estructura electrocrómica y dicha capa adicional incluye un óxido transparente y dicha al menos una capa ópticamente transparente está en contacto superficial con dicho óxido transparente.

14. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio de potenciación incluye al menos dos capas ópticamente transparentes dispuestas entre dicha capa adicional y dicha al menos una capa eléctricamente conductora, estando una de dichas capas ópticamente transparentes próxima a dicha al menos una capa eléctricamente conductora y estando la otra de dichas capas ópticamente transparentes distal a dicha al menos una capa eléctricamente conductora, teniendo dichas al menos dos capas ópticamente transparentes en combinación dicho tercer índice de refracción, teniendo dicha de dichas capas ópticamente transparentes un índice de refracción que es menor que dicho primer índice de refracción y teniendo dicha otra de dichas capas ópticamente transparentes un índice de refracción que es mayor que dicho índice de refracción de dicha de dichas capas ópticamente transparentes.

15. Un dispositivo electrocrómico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho medio de transporte incluye al menos una capa formada a partir de un material conductor de iones intercalada entre dicho electrodo y dicho contraelectrodo, incluyendo dicho material conductor de iones un polímero.