JP5647696B2 - 直列接続されたセルを含むエレクトロクロミックグレイジング、およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学活性された構成部品の技術分野で、一般的な種類によれば、請求項１の前提部に従うエレクトロクロミックグレイジング、およびその製造方法に関する。

光の透過が電力の供給により変動されることが可能である、エレクトロクロミックグレイジングは、それ自体は知られており、既に特許文献でさまざまな説明が行われている。単に例示的な目的で、欧州特許第０３３８８７６号明細書、欧州特許第０４０８４２７号明細書、欧州特許第０６２８８４９号明細書、欧州特許第１８５９３１９号明細書、および米国特許第５，９８５，４８６号明細書を参照する。

一般に、エレクトロクロミックグレイジングには、複数の機能的な層を備える一連の層が付着される、少なくとも１つの透明な基板が含まれる。これには通常、２つの電極層と、２つの電極層の間に配置され、互いに電解質層によって隔てられている２つの電気化学的に活性な層が含まれる。２つの活性な層はそれぞれ、可逆的にわずかなイオン（例えば、Ｈ^＋、Ｌｉ^＋など）を保存することができ、２つの層の少なくとも１つは、イオンの保存または解放した状態に対応し、異なる色を有する、異なる酸化状態を有するエレクトロクロミック材料から構成されている。異なる極性の電圧を印加することで、光の透過に選択的に影響を与えるため、イオンの保存または解放が制御されることができる。エレクトロクロミックグレイジングは、具体的には、入射光の量を無段階的に調整するため、建物や自動車で使用される。

実際に実証されているように、光の透過を変えるために必要なエレクトロクロミックグレイジングのスイッチング時間は、グレイジング領域の拡大とともに大幅に増大する。このことは、あいにく、例えば、部屋の温度を調整するために使用される、エレクトロクロミックグレイジングの効果性が減少するという結果になる場合がある。さらに、グレイジングの光の透過の高速な変更は、例えば、光の状況が変化するときに、日光に対して効果的なアンチグレア保護を行うため、ユーザーにとっても重要な場合がある。

当業者は、エレクトロクロミックグレイジングのスイッチング時間の表面領域による増大の主な理由が、透明な電極層の限られた導電性のみにあることを認識している。電極層の構成とその層厚さに応じて、透明な電極層の電気的シート抵抗は、通常、およそ５オームから８０オームの範囲である。

欧州特許第０３３８８７６号明細書 欧州特許第０４０８４２７号明細書 欧州特許第０６２８８４９号明細書 欧州特許第１８５９３１９号明細書 米国特許第５，９８５，４８６号明細書 国際公開第００／５７２４３号

国際公開第００／５７２４３号では、電極層の伝導性を増大するために、導体ペーストのネットワークで透明な金属酸化物からなる電極層をコーティングすることが開示されている。そこで提示されている方法は、技術的に比較的複雑で、特に、導体ペーストを乾かす目的でより高温の処理温度を生成するための、追加の処理ステップが必要とされる。

それとは対照的に、本発明の目的は、エレクトロクロミックグレイジングのスイッチング時間の短縮化が得られるような方法で、代替の機能を使用可能にすることにある。

これと他の目的は、独立請求項の特徴を伴ったエレクトロクロミックグレイジングによる本発明の提案により達成される。本発明の利点となる実施形態は従属請求項の特徴によって示される。

エレクトロクロミックグレイジングは、一般的な種類によると、透明な材料からなる少なくとも１つの基板とその基板上に付着された層構造を備えており、その構造は複数の機能層から構成されている。グレイジングには、必ずしも１つまたは複数のガラス基板を含む必要はなく、非ガラス材料、例えばプラスチックなどからできている場合もあるということが理解されている。

エレクトロクロミックグレイジングの層構造は、以下で、それぞれ優れた電子伝導性を持つ材料から構成される、第１および第２電極層として言及されている２つの電極層を備えている。２つの電極層の間には、２つの電気化学的に活性な層が置かれており、以下で、イオンの可逆的取り込みに適した、第１および第２活性層として言及されている。ここで、第１活性層はエレクトロクロミック材料からなり、光の透過（透明性）での電気的に制御された変化の性能によって、カラーリング層として機能し、一方、第２活性層はイオン保存層または対電極として機能する。２つの活性層は互いに、少なくとも可逆的に２つの活性層に取り込まれることができるイオンに対して、非常に低い電子的伝導性、または事実上電子的伝導性がまったくないが、優れたイオン伝導性を有する材料からなる電解質層によって隔てられている。第１活性層の場合、特に光の透過が陰極的エレクトロクロミック材料の場合には陰極接続への接続、または陽極的エレクトロクロミック材料の場合には陽極接続への接続によって変化されることが可能である点で互いに異なる、陰極的または陽極的エレクトロクロミック材料をエレクトロクロミック材料として使用されることができる。イオン保存層または対電極は、光の透過が変わらず、第１活性層の着色が増強されるような変化もしない材料から作られることができる。後者の場合、イオン保存層は、例えば、第１活性層が陰極的エレクトロクロミック材料から構成される場合には、陽極的エレクトロクロミック材料から、第１活性層が陽極的エレクトロクロミック材料から構成される場合には、陰極的エレクトロクロミック材料で作られることができる。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングは、層構造が１つまたは複数の移行帯によって直列に接続されたエレクトロクロミックセルにさらに分割されるという点で、実質上区別される。エレクトロクロミックグレイジングは、直列接続のキャパシタンス（セル）として解釈されることができる。ここ、および以下の部分で、「移行帯」という用語は、３つのトレンチから構成されるトレンチ構造を伴い提供される層構造の帯域であると理解されたい。したがって、各移行帯には、第１電極層が互いに電気的に絶縁された第１電極セクションにさらに分割される第１トレンチ、第２電極層が互いに電気的に絶縁された第２電極セクションにさらに分割される第２トレンチ、および移行帯に隣接した２つのセルの第１電極セクションと第２電極セクションが互いに電気的に接続される、導電性のある材料で埋められる第３トレンチが含まれる。トレンチ構造では、第３トレンチは第１と第２トレンチの間に配置される。直列接続のセル場合、トレンチの特定の順序が移行帯のそれぞれで保持され、第１トレンチは必ず第３トレンチの片側に置かれ、第２トレンチは第３トレンチのもう一方側に必ず置かれる。

したがって、本発明によるエレクトロクロミックグレイジングには、特に高速なスイッチング時間が可能にされることにより、従来のエレクトロクロミックグレイジングの比較できる値より高速であることが可能な複数のエレクトロクロミックセルの中への層構造の再分割がある。セルのモノリシックに集積された直列接続によって、本発明によるエレクトロクロミックグレイジングは、従来の方法を使用する工業連続製造で、そのまま費用対効果を大きくして製造されることができる。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの利点となる実施形態では、第２電極層が第１電極層の上に配置され、各移行帯の第３トレンチは第２電極層の導電性のある材料で埋められている。この方法によって、導電性のある材料で埋められた第３トレンチの技術的に特に単純で費用対効果の優れた製造が可能になる。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の利点となる実施形態では、各移行帯の第１トレンチが２つの電気化学的に活性な層のいずれかの材料で埋められ、そこでは、第１トレンチが他のそれぞれの活性層の上に配置される活性層の材料で埋められる場合には利点となることがある。この方法により、通常はそうであるように、活性層の材料の電子的伝導性が非常に低く、実質上それがない場合には、電気的に絶縁された材料で埋められた第１トレンチの技術的に特に単純で費用対効果の優れた製造が可能になる。同様に、第１トレンチが電解質層の材料で埋められることも可能である。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の利点となる実施形態では、各移行帯の第２トレンチは第１電極層まで層構造をさらに分割する。これは、隣接するエレクトロクロミックセルのとりわけ効果的な電気的絶縁が実現されることができることを意味する。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の利点となる実施形態では、層構造には、第２電極層の上に配置された電気的に絶縁する材料からなる上層コーティングおよび層構造のカバーが含まれ、各移行帯の第２トレンチは上層コーティングの絶縁材料で埋められている。この方法により、電気的に絶縁する材料を使った、第２トレンチの技術的に特に単純で費用対効果の優れた充填が可能になる。代替方法として、または追加的に、例えばガラスなどの透明な基板からなる別の（第２の）基板も提供されることができる。この場合、層構造は第１基板と第２基板の間に配置される。

直列に接続されたエレクトロクロミックセルはスイッチング処理の際に直ちに極性が反転する必要があるので、キャパシタンスの極わずかな違いが強力な過渡的な電圧および／または電流の原因になる場合があり、それによって、セルに致命的な損傷が起きる場合がある。したがって、本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の利点となる実施形態では、各エレクトロクロミックセルはセルに印加される電圧を制限するためのデバイスとともに提供され、そのデバイスは、例えば所定のブレークダウン電圧を持つ（電極層の接点のための電源（例えば、電圧源）の極性に基づく）逆並列に接続されたダイオードとして構成されることができる。ダイオードは、例えば、ツェナーダイオードとして構成されることができる。各セルに結合された電圧制限デバイスによって、過電圧保護が各セルで提供されることは利点となる。逆並列に接続されたダイオードを使用すると、必要なのはダイオードのブレークダウン電圧を実際に発生する電圧および／または電流のピークに適合させることのみである。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の利点となる実施形態では、各移行帯には１００μｍから５００μｍの範囲、好適には１５０μｍから２５０μｍの範囲の最大幅がある。移行帯の幅は、それぞれ、それに含まれるトレンチのパスとは垂直に測定される。同様にトレンチのパスに垂直に測定される、同じ移行帯の隣接するトレンチ間の距離が少なくとも５０μｍおよび／または同様にそのパスに垂直に測定されるそれぞれのトレンチの幅が３０μｍから１００μｍの範囲であることはさらに利点となる場合がある。これらの測定により、一方でエレクトロクロミックグレイジングの光学活性領域の損失がほとんどないこと、および他方で、エレクトロクロミックセルの信頼できる安全な直列接続が従来の構造化技術の使用で取得されることができる。さらに、エレクトロクロミックグレイジングの魅力的な外観が、観察者に細い線として認識されるトレンチによって取得されることができる。基板は、例えば０．５ｍから３ｍの範囲の長さと幅をそれぞれ有することができる。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の利点となる実施形態では、さらに魅力的な外観は、基板が、それぞれ、移行帯に結合され、完全にカバーする、１つまたは複数の不透明（透明ではない）カバー要素を、層構造とは別の側に備える場合に取得されることができる。その間に層構造が置かれる２つの基板を持つエレクトロクロミックグレイジングでは、不透明な細片が１つの基板および／またはもう一方の基板上に備えられることができる。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の利点となる実施形態では、直列に接続されたセルの接点のための電源（例えば、電圧源）を含み、そこで、電源の電圧は、電源による印加時に、各セルに対して、０．５ボルトから３ボルト、好適には１．２ボルトから１．８ボルトの範囲の電圧が印加されるように、セルの数に応じて選択される。この方法によって、エレクトロクロミックセルは特に実用の場合に利点となる低スイッチング電圧で動作されることが可能になる。さらに、２つの電極層の接点のための電源が最大１０００ボルト、好適には最大１２０ボルトの電圧を有することも利点となる場合がある。電圧は、特に、例えば一部の国で法規制されているファサード要素の最大供給電圧が超過されないように、３０ボルトから５０ボルトの範囲にすることができる。一般に、電源により提供される供給電圧がＶ_ｂでセルの指定されたスイッチング電圧がＶ_ｓの場合、セルの数ｎはｎ＝Ｖ_ｂ／Ｖ_ｓという式で決定されることができる。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の利点となる実施形態では、層構造は、第１から第３トレンチを横切る１つまたは複数の第４トレンチにより互いに電気的に絶縁された複数のセルの領域にさらに分割される。そこで、各セル領域には複数の直列に接続されたエレクトロクロミックセルが含まれ、セル領域は、例えば、２つの共通の接点要素で並列接続されている。セル領域は、モノリシックに集積されるか、ケーブル配線により並列接続されることができる。並列接続されたセル領域は、対応する方式で供給電圧を増やす必要なく、エレクトロクロミックグレイジングのある比較的大きな領域を対象とすることができるので特に利点となる。セル領域が自立的構成部品またはエレクトロクロミックモジュールとして構成されるということも考えられる。

本発明はさらに、エレクトロクロミックグレイジングの製造の方法にも拡大されており、以下のステップが含まれる：
基板上に付着される層構造を持つ基板の準備、そこで、層構造には少なくとも２つの電極層があり、その間に、第１の電気化学的に活性な層と第２の電気化学的に活性な層が置かれており、それらは、それぞれイオンの可逆的取り込みに適しており、そこで、第１活性層はエレクトロクロミック材料で構成され、カラーリング層として機能し、第２活性層はイオン保存層として機能し、さらに２つの活性層は互いに電解質層によって絶縁されている。
第１トレンチの製造、それによって、２つの電極層の第１のものが互いに電気的に絶縁された第１電極セクションにさらに分割される。
第２トレンチの製造、それによって、２つの電極層の第２のものが互いに電気的に絶縁された第２電極セクションにさらに分割される。
導電性のある材料で埋められた第３トレンチの製造、それはそれぞれ、第１トレンチと第２トレンチの間に配置され、そこでそれぞれ、第１電極セクションと（隣接する）第２電極セクションが第３トレンチを介して互いに電気的に接続されている。

さらに本発明は、例えばビルディング、家、およびアパートなどの建築施設ならびに／あるいは、例えば自動車などの車両ならびに／あるいは、例えば航空機、貨物航空機、およびスポーツ飛行の航空機などの航空機ならびに／あるいは、クルーズ船、コンテナ船、およびスポーツ航海のためのボートなどの船舶のスペースを少なくとも部分的に区切る方法としての上述のエレクトロクロミックグレイジングの使用に拡大されている。

本発明はさらに、少なくとも１つの基板と基板上に付着される層構造を持つエレクトロクロミックグレイジングにも関しており、そこで、層構造には少なくとも２つの電極層があり、その間に、第１の電気化学的に活性な層と第２の電気化学的に活性な層が置かれており、そこで、第１活性層はエレクトロクロミック材料で構成され、２つの活性層は互いに電解質層によって分離されている。ここで重要なのは、層構造が１つまたは複数の移行帯によって直列に接続されたエレクトロクロミックセルにさらに分割されることで、ここで、各移行帯は次を備えている：
第１トレンチ、それによって、２つの電極層の第１のものが互いに電気的に絶縁された第１電極セクションにさらに分割され、
第２トレンチ、それによって、２つの電極層の第２のものが互いに電気的に絶縁された第２電極セクションにさらに分割され、
導電性のある材料で埋められた第３トレンチ、それによって、移行帯に隣接するセルの第１電極セクションと第２電極セクションが互いに電気的に接続されており、
そこで、第３トレンチは第１トレンチと第２トレンチの間に配置されている。

そのようなエレクトロクロミックグレイジングは上述の実施形態に従って構成されることが可能である。

本発明はさらに、次のステップを含むエレクトロクロミックグレイジングの製造のための方法にも関する：
基板上に付着された層構造を持つ基板の提供、そこで、層構造には少なくとも２つの電極層があり、その間に、第１の電気化学的に活性な層と第２の電気化学的に活性な層が置かれており、そこで、第１活性層はエレクトロクロミック材料で構成され、２つの活性層は互いに電解質層によって分離されており、
第１トレンチの製造、それによって、２つの電極層の第１のものが互いに電気的に絶縁された第１電極セクションにさらに分割され、
第２トレンチの製造、それによって、２つの電極層の第２のものが互いに電気的に絶縁された第２電極セクションにさらに分割され、
導電性のある材料で埋められた第３トレンチの製造、それは、それぞれ第１トレンチと第２トレンチの間に配置され、そこでそれぞれ、第１電極セクションと第２電極セクションは第３トレンチを介して互いに電気的に接続されている。

本発明の種々の実施形態が個別またはいずれかの組み合わせで実現されることができることは理解されている。特に、上述の特徴および以下で説明される特徴は、例示されている組み合わせでだけでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組み合わせまたは単独でも使用されることが可能である。

次に、本発明は添付図面を参照しながら、例示的な実施形態に関連して詳細に説明される。

本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの例示的な実施形態の概略横断面図である。 図１のエレクトロクロミックグレイジングの概略上面図である。 本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の例示的な実施形態の概略上面図である。 本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の例示的な実施形態の概略横断面図である。 本発明によるエレクトロクロミックグレイジングの別の例示的な実施形態の概略上面図である。

図１は、本発明の例示的な実施形態として、全般に参照番号１で指定されたエレクトロクロミックグレイジングを示しており、ここでは、複合的な層構造として実装されている。エレクトロクロミックグレイジング１の光の透過は、適切な大きさと極性の直流電圧および／または直流を印加することで変化させることができる。このために、電圧源または電源（図示せず）が備えられており、その陽極接続３と陰極接続４も図１に図示されている。

エレクトロクロミックグレイジング１には、少なくとも１つの透明な基板２およびその基板２の第１表面６上に付着される層構造５が含まれる。透明な基板は、例えば０．７ｍｍから１０ｍｍの範囲で、特に、２ｍｍの厚さで、例えば、ソーダ石灰ガラスまたはボロフロートガラスなどの、ガラスまたは非ガラス材料から作られることができる。基板２は、例えば、約１０００ｍｍの長さと約５００ｍｍの幅を有することができる。

層構造５には、基板２の第１表面６上に付着される第１電極層７、第１電極層７上に付着される第２活性層８、第２活性層８上に付着される電解質層９、電解質層９上に付着される第１活性層１０、および第１活性層１０上に付着され第２電極層１１という、示されている順序で、基板６上に付着される少なくとも５つの機能層が含まれる。したがって、層構造５は２つの電極層７、１１を含み、その間に、２つの電気化学的に活性な層８、１１が置かれ、それらに限れば、電解質層９によって互いに分離されている。このことは図には示されていないが、層構造５には、基板２の第１表面６と第１電極層７の間に不活性化層などの、追加の層を含めることができる。

一般的に言えば、２つの電極層７、１１は、例えば、透明導電性金属酸化物（ＴＣＯ）から作られることが可能で、それは、例えば前書きで言及した引用から、当業者にはよく知られている。具体的には、電極層７、１１に、スズをドープしたインジウム酸化物（ＩＴＯ）、フッ素をドープしたスズ酸化物（ＳｎＯ_２：Ｆ）、またはアルミニウムをドープした亜鉛酸化物（ＺｎＯ：Ａｌ）を含めることができる。同様に、電極層７、１１には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）またはその混合物などの、金属または金属合金を含めることも可能である。２つの電極層７、１１が、例えば、ドープした金属酸化物の層と金属層から構成される、導体層のスタックから作られることも考えられる。電極層７、１１には、ＮｉＣｒ／金属／ＮｉＣｒの層スタックを含めることができ、そこで、金属には、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）またはその混合物などが含まれる。具体的には、２つの電極層７、１１は、銀（Ａｇ）ベースの透明な導体層スタックから作られることができる。２つの電極層７、１１は、いずれかと同じ材料か、互いに異なる材料のいずれかから作られることができる。第１電極層７には、例えば、８オームのシート抵抗があり、一方、第２電極層１１には、例えば、８０オームのシート抵抗がある。

２つの活性層８、１０は、それぞれイオンの可逆的取り込みに適した材料から作られており、そこで、第１活性層１０は、ここで、例えば、陰極的エレクトロクロミック材料から構成され、カラーリング層として機能し、その光の透過はイオンの保存と解放および酸化状態の同時変化により変わることが可能である。第２活性層８はイオン保存層または対電極として機能し、イオンの保存と解放で光の透過が変わることはない。

カラーリングのエレクトロクロミック材料、第１活性層１０は、例えば、酸化タングステン、酸化ニッケル、酸化ニオブ、酸化インジウム、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ビスマス、酸化アンチモン、および酸化チタンから構成されるグループから選択された材料または材料の混合物を含むことができる。上述の材料の材料または混合物にはさらに、チタン、タンタル、またはレニウムも含むことができる。対電極として機能する第２活性層８は、例えば、酸化タングステン、酸化ニッケル、酸化ニオブ、酸化インジウム、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ビスマス、酸化アンチモン、および酸化チタンから構成されるグループから選択された材料または材料の混合物を含むことができる。上述の材料の材料または混合物にはさらに、チタン、タンタル、またはレニウムも含むことができる。同様に、対電極として適したほかのあらゆる材料も使用されることができる。２つの活性層８、１０は、１０ｍｍの層構造５の周囲エッジデコーティングに対応して、例えば４８０ｍｍの幅と９８０ｍｍの長さを有することができる。

高分子層または無機物層は、例えば、イオンの移送に適した電解質層９の材料として使用されることができる。電解質層９は、例えば、酸化ケイ素、タンタル酸化物、酸化ハフニウム、窒化ケイ素、酸化モリブデン、酸化アンチモン、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化クロム、酸化コバルト、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミニウムをドープした亜鉛酸化物、スズ亜鉛酸化物、酸化バナジウム、またはそれらの混合物を含み、そこで、少なくとも酸化物の１つが水和させたり、硝酸で処理されたりすることができる。層構造５の種々の機能層で使用可能な材料は、例えば前書きで言及した引用から、当業者にはよく知られている。ここでは、全体としての機能的な層についてそこで言及されている材料が参照されているので、この説明の一部となる。

エレクトロクロミックグレイジング１で、層構造５は複数の移行帯１３により、直列に接続されたエレクトロクロミックセル１２にさらに分割される。図１では、４つのセル１２と３つの移行帯１３が図示されているが、エレクトロクロミックグレイジング１はさらに、より多数またはより少数のセル１２を有することができることが理解されている。例えば、エレクトロクロミックグレイジングに接続された電源の供給電圧Ｖ_ｂが４８ボルトでセル１２の指定されたスイッチング電圧がＶ_ｓ＝１．６ボルトの場合、セル１２の数ｎは例えば３０である（ｎ＝４８／１．６＝３０）。

エレクトロクロミックグレイジング１を種々のセル１２にさらに分割するに、各移行帯１３は、互いに平行して進行する一連のトレンチ１４〜１６とともに備えられている。図２で識別されることができるように、トレンチ１４〜１６にはここでは、例えば、層構造５全体にわたり、基板２の第１表面６に平行な進行および走行を有する。トレンチ１４〜１６は、基板２の第１表面６に対してそれぞれ直角な、垂直トレンチとしてエンボス加工される。このことは図面に図示されていないが、トレンチ１４〜１６が、例えば、曲がりくねった、波形、のこぎり歯状などの非線形または他のタイプの多角形状の進行を有することも同様に可能なはずで、それによって、例えば、セル１２の帯状の直列接続が可能になる。各移行帯には、第１トレンチ１４、第２トレンチ１５、および第３トレンチ１６が含まれ、そこで、トレンチ１４〜１６の順序はすべての移行帯１３で同じである。図示されている例示的実施形態では、第３トレンチ１６は第１トレンチ１４と第２トレンチ１５の間に置かれており、第１トレンチ１４は必ず一方の側に配置され、第２トレンチ１５は必ず第３トレンチ１６のもう一方側に配置される。

各移行帯１３では、第１トレンチ１４が電解質層９、第２活性層８、および第１電極層７で形成され、第１活性層１０の材料で埋められる。特に、第１電極層７は第１トレンチ１４によって複数の第１電極セクション１７にさらに分割され、そのセクションは互いに電気的に絶縁され、そこで、第１電極層１０の陰極的エレクトロクロミック材料は通常、電子伝導性が非常にわずかのみか、まったくない。他方、第２トレンチ１５は、第２トレンチ１５が第２電極層１１、第１活性層１０、電解質層９、および第２活性層８で形成されるように、第２電極層１１から第１電極層７まで延長される。特に、第２電極層１１は第２トレンチ１５によって複数の第２電極セクション１８にさらに分割され、そのセクションは互いに電気的に絶縁されている。このことは図面に図示されていないが、エレクトロクロミックグレイジング１は層構造５をカバーする電子伝導性が非常にわずかか、まったくない材料から作られる上層コーティングとともに提供されることができ、それは、第２トレンチ１５が上層コーティングの材料で埋められるように、付着時に第２トレンチ１５に浸透する。それに加えて、第３トレンチ１６は、第３トレンチ１６が第１活性層１０、電解質層９、および第２活性層８で形成されるように、第１活性層１０から第１電極層７まで延長される。このプロセスで、第３トレンチ１６は第２電極層１１の材料で埋められる。移行帯１３に隣接した一方のセル１２の第２電極セクション１８と移行帯１３に隣接したもう一方のセル１２の第１電極セクション１８は第３トレンチ１６により生成され、それによって、セル１２は互いに直列接続される。図１で、例えば、各第２電極セクション１８はそれぞれ右側に隣接する第１電極セクション１７と電気的に接続されている。エレクトロクロミックグレイジング１は、ここで、例えば移行帯１３によって３０のセル１２にさらに分割され、そのセルはそれぞれ、１．５８ｍｍの幅と９８０ｍｍの長さを有し、互いに平行かつ帯状の形で基板２上に配置されている。

エレクトロクロミックグレイジング１では、直列に接続された電極セクション１７、１８は、例えば、金属材料から作られている２つの接点帯１９、２０に電気的に接続されており、第１接点帯１９は周辺部の第１電極セクション１７に接続されており、第２接点帯２０は周辺部の第２電極セクション１８に接続されている。エレクトロクロミックグレイジング１は、電荷保存デバイスとしての役割で、電気容量を有しており、２つの接点帯１９、２０に接続された電源を介して、帯電および放電されることが可能である。それに関する限り、電荷保存の役割のある直列に接続されたエレクトロクロミックセル１２は、容量の直列接続として見なされることができる。図１では、これは実線で図示されている。電源の陽極および陰極接続３、４への接続によって、エレクトロクロミックグレイジング１のカラーリング（光の発光の減少）またはカラーリング解除（光の透過の増大）が必要に応じて、達成されることができる。図１では、陰極的エレクトロクロミック材料から作られている第１活性層１０の光の透過が電気的に変化されることができるように、第１接点帯１９が例えば、陽極接続３と接続され、第２接点帯２０が電源の陰極接続４に接続されている。例えば、４８ボルトの電圧が印加されると、エレクトロクロミックグレイジング１は暗くなり、電源を切断した状態では、それは透明になる。電荷保存の役割に関しては、エレクトロクロミックグレイジング１のカラーリングで、直列に接続された容量またはセル１２が電気的帯電し、一方、エレクトロクロミックグレイジング１のカラーリング解除では放電する結果となる。単に例示的な方法であるが、２０のコントラストで、グレイジング１のキャパシタンスは、約３００Ｆ／ｍ^２となる場合があることが示されている。

エレクトロクロミックグレイジング１で、各移行帯１３は、同じ方向で測定された同じ移行帯１３の隣接する２つのトレンチ１４〜１６間の距離が好適には少なくとも５０μｍで、好適には１００μｍから５００μｍの範囲、さらにもっと好適には１５０μｍから２５０μｍの範囲の、基板２上の第１表面６に平行で、トレンチ１４〜１６のパスには垂直に測定される最大幅を有している。さらに、これも同じ方向で測定される、それぞれにトレンチの幅は、好適には３０μｍから１００μｍの範囲である。

以下の表１では、エレクトロクロミックグレイジング１のトレンチ１４〜１６と移行帯１３の寸法の例示的値が示されている。

出願人の実験で実証されたとおり、表１の例２に従って実装された、図１と図２で図示されたエレクトロクロミック装置１の例示的実施形態が、３０のセル１２にさらに分割されることによって、６０秒から５秒へのスイッチング時間の減少化が可能であった。

次に図３を参照すると、本発明によるエレクトロクロミックグレイジング１の別の例示的実施形態が図示されている。不必要な反復を避けるために、図１と図２に図示されている例示的実施形態との相違点のみが説明され、その他の点に関しては、そこで行われた陳述を参照する。それによると、エレクトロクロミックグレイジング１は、例えば、所定のブレークダウン電圧を持つツェナーダイオードとして構成される、複数のダイオード２１を備えている。各ダイオード２１はセル１２と結合されている。図３から認識できるように、ダイオード２１は共通の第１導体２２を介して直列に接続されており、２つの接点帯１９、２０に接続されている。第１導体２２から、それぞれ第２導体２３が分岐しており、それらはそれぞれ、セル１２の第１電極セクション１７に接続されており、それによって、各セル１２は逆バイアス（すなわち、逆並列）ダイオード２１に接続されている。ダイオード２１のブレークダウン電圧は、セル１２が、特にスイッチング手順の際に発生する場合がある過渡的な過電圧に対して保護されるように選択される。本例では、ダイオード２１のブレークダウン電圧は、例えば１．８ボルトである。図３では、ダイオード２１はハイブリッド、すなわち、電気的導体を介してセル１２に接続されている。代替形態では、ダイオード２１がセル１２に対応してモノリシックに集積されて構成されることも可能なはずである。

図４では、本発明によるエレクトロクロミックグレイジング１の別の例示的実施形態を図示しており、そこでは再度、図１と図２に図示されている例示的実施形態との相違点のみが説明され、その他の点に関しては、そこで行われた陳述を参照する。それによると、エレクトロクロミックグレイジング１は、第１表面６の反対側の基板２の第２表面２５に付着された複数の不透明（非透明）帯２４を備えている。帯２４は、それぞれ、移行帯１３の領域に置かれ、移行帯１３がこの側の観察者からまったく認識できないように移行帯を完全にカバーしている。こうして、エレクトロクロミックグレイジング１の美観的外観が改善されることができる。

図５では、本発明によるエレクトロクロミックグレイジング１の別の例示的実施形態を図示しており、そこでは、図１と図２に図示されている例示的実施形態との相違点のみが説明され、その他の点に関しては、そこで行われた陳述を参照する。それによると、エレクトロクロミックグレイジング１の層構造５は、第１から第３トレンチ１４〜１６に垂直に走る第４トレンチ２６によって、それぞれ、４つの直列に接続されたエレクトロクロミックセルを含む、互いに電気的に絶縁された２つのセル領域２７、２８にさらに分割される。２つのセル領域２７、２８は２つの接点帯１９、２０により並列に接続されている。このため、第１接点帯１９は周辺部の２つの第１電極セクション１７に接続され、第２接点帯２０は周辺部の２つの第２電極セクション１８に接続されている。さらに、２つのセル領域２７、２８がそれ自体に（サブ）モジュールを含み、そのそれぞれがそれ自体で第１および第２接点帯１９、２０を有し、それらがハイブリッドとして並列に接続されたり、モノリシックに集積されるように構成することも考えられるはずである。それに加えて、各セル領域はそれ自体の基板２を有することができるはずである。このことは図５に示されていないが、複数の第４トレンチ２６が提供されることができ、それによって、層構造５は２つのセル領域２７、２８より多くにさらに分割される。

図面に図示されているエレクトロクロミックグレイジング１は、例えば、以下の方式で製造されることができる：
基板２上への第１電極層７、そしてその次に、第２活性層８のほか電極層９の付着、
第１トレンチ１４の形成、それによって、特に第１電極層７が構造化される、
第１活性層１０の付着、そのプロセスで、第１トレンチ１４を埋める、
第３トレンチ１６の形成、それによって、特に２つの活性層８、１０が構造化される、
第２電極層１１の付着、そのプロセスで、第３トレンチ１６を埋める、
第２トレンチ１５の形成、それによって、特に第２電極層１１が構造化される、
２つの接点帯１９、２０の作成、そこで、第１接点帯１９が電源の陽極接続３に接続され、第２接点帯２０が電源の陰極接続４に接続される、
基板２上への帯２４のオプションとしての付着、
上層コーティングまたは積層のオプションとしての付着、そのプロセスで、第２トレンチ１５を埋める、
層構造５が２つの基板の間に配置されるように別の（透明な）基板へのオプションとしての接続。

代替の手順では、第１電極層７が第１トレンチ１４の形成による付着直後に構造化され、その次に、他の層が付着および構造化される。そのプロセスで、第１トレンチ１４が第２活性層８の材料で埋められる。

トレンチ１４〜１６は従来の種々の技術で形成されることができ、そこでは、特にこのために、レーザー書き込みまたはレーザー切断、機械的切断、リフトオフ技術、あるいはエッチングペーストを使用したエッチング技術が使用されることができる。レーザー切断では、第１トレンチ１４が紫外線（ＵＶ）波長範囲の波長のレーザーにより形成され、第２トレンチ１５が５３２ｎｍまたは１０６４ｎｍで形成され、そして第３トレンチ１６が５３２ｎｍの波長で形成されることが好適である場合がある。帯２４は、例えばカバースクリーン印刷によって基板２上に付着され、そこでは、適した他のいずれかの技術も使用されることができる。

本発明は、特に広い表面領域のグレイジングの場合に、エレクトロクロミックセルにさらに分割することによって、比較可能な従来のグレイジングに比べ、そのスイッチング時間が低減化されるエレクトロクロミックグレイジングを使用可能にするものである。セルのモノリシックに集積された、直列接続により、従来の技術による工業連続製造で費用対効果が優れたものとして実現されることができる。光学不活性な移行帯に含まれるトレンチは観察者に細い線として視認可能で、外観を改善するために、不透明な帯によってカバーされることができる。それらは、特に、エレクトロクロミックグレイジングの高速なスイッチングの特徴的な特性としても機能する。各エレクトロクロミックセルは、逆並列接続ダイオードによって過渡的な電圧のピークから保護されることができる。スイッチングプロセスのためにエレクトロクロミックグレイジングに印加される電圧の合計は、例えば法的要件に適合するために、必要に応じて、最大値が超過されないように選択されることができる。スイッチング手順の際に各セルに印加される電圧は、セルの数により決定されることができる。複数のセル領域の並列接続によって、必要なスイッチング電圧の望ましくない増大が発生することなく、特に、広い領域のエレクトロクロミックグレイジングの製造が可能になる。

本発明の一態様では、少なくとも１つの基板２と基板２上に付着された層構造５を備え、そこでは、層構造が少なくとも２つの電極層７、１１を有し、その間に、第１の電気化学的に活性な層１０と第２の電気化学的に活性な層８が置かれ、それらは、それぞれイオンの可逆的取り込みに適しており、そこで、第１活性層１０はエレクトロクロミック材料から構成され、カラーリング層として機能し、第２活性層８はイオン保存層として機能し、２つの活性層８、１０は電解質層９によって互いに分離されている。層構造５は１つまたは複数の移行帯１３によって直列に接続されたエレクトロクロミックセル１２にさらに分割され、各移行帯１３は次を備えている：
第１トレンチ１４、それによって、２つの電極層の第１のもの７が互いに電気的に絶縁された第１電極セクション１７にさらに分割され、
第２トレンチ１５、それによって、２つの電極層の第２のもの１１が互いに電気的に絶縁された第２電極セクション１８にさらに分割され、
導電性のある材料で埋められた第３トレンチ１６、それによって、移行帯１３に隣接するセル１２の第１電極セクション１７と第２電極セクション１８が互いに電気的に接続されており、
そこで、第３トレンチ１６は第１トレンチ１４と第２トレンチ１５の間に配置されている。

本発明の別の態様は以下のステップを含むエレクトロクロミックグレイジング１の製造のための方法を含んでいる：
基板２上に付着された層構造５を持つ基板２の提供、そこで、層構造５には少なくとも２つの電極層７、１１があり、その間に、第１の電気化学的に活性な層１０と第２の電気化学的に活性な層８が置かれており、それらは、それぞれイオンの可逆的取り込みに適しており、そこで、第１活性層１０はエレクトロクロミック材料から構成され、カラーリング層として機能し、第２活性層８はイオン保存層として機能し、２つの活性層８、１０は電解質層９によって互いに分離されている、
第１トレンチ１４の製造、それによって、２つの電極層の第１のもの７が互いに電気的に絶縁された第１電極セクション１７にさらに分割され、
第２トレンチ１５の製造、それによって、２つの電極層の第２のもの１１が互いに電気的に絶縁された第２電極セクション１８にさらに分割され、
導電性のある材料で埋められた第３トレンチ１６の製造、それは、それぞれ第１トレンチ１４と第２トレンチ１５の間に配置され、そこでそれぞれ、第１電極セクション１７と第２電極セクション１８は第３トレンチ１６を介して互いに電気的に接続されている。

１ エレクトロクロミックグレイジング
２ 基板
３ 陽極接続
４ 陰極接続
５ 層構造
６ 第１表面
７ 第１電極層
８ 第２活性層
９ 電解質層
１０ 第１活性層
１１ 第２電極層
１２ セル
１３ 移行帯
１４ 第１トレンチ
１５ 第２トレンチ
１６ 第３トレンチ
１７ 第１電極セクション
１８ 第２電極セクション
１９ 第１接点帯
２０ 第２接点帯
２１ ダイオード
２２ 第１導体
２３ 第２導体
２４ 帯
２５ 第２表面
２６ 第４トレンチ
２７ 第１セル領域
２８ 第２セル領域

Claims (10)

1. 少なくとも１つの基板（２）と基板（２）上に付着された層構造（５）を備え、そこでは、層構造（５）が少なくとも２つの電極層（７、１１）を有し、その間に、第１の電気化学的に活性な層（１０）と第２の電気化学的に活性な層（８）が置かれ、それらは、それぞれイオンの可逆的取り込みに適しており、そこで、第１活性層（１０）はエレクトロクロミック材料から構成され、２つの活性層（８、１０）は電解質層（９）によって互いに分離されているエレクトロクロミックグレイジング（１）であって、
   層構造（５）は１つまたは複数の移行帯（１３）によって直列に接続されたエレクトロクロミックセル（１２）にさらに分割され、
   各移行帯（１３）は、
   ２つの電極層の第１のもの（７）を互いに電気的に絶縁された第１電極セクション（１７）にさらに分割する、電界質層（９）、第２活性層（８）および第１電極層（７）に形成された第１トレンチ（１４）と、
   ２つの電極層の第２のもの（１１）を互いに電気的に絶縁された第２電極セクション（１８）にさらに分割する、第２電極層（１１）、第１活性層（１０）、電界質層（９）および第２活性層（８）に形成された第２トレンチ（１５）と、
   移行帯（１３）に隣接するセル（１２）の第１電極セクション（１７）と第２電極セクション（１８）を互いに電気的に接続する、導電性のある材料で埋められた第３トレンチ（１６）と
   を備え、
   第３トレンチ（１６）が第１活性層（１０）、電界質層（９）および第２活性層（８）に形成され、第２電極層（１１）の導電性材料で埋められ、
   第３トレンチ（１６）が第１トレンチ（１４）と第２トレンチ（１５）の間に配置され、
   各移行帯（１３）の第１トレンチ（１４）が第１活性層（１０）の材料で埋められることを特徴とする、エレクトロクロミックグレイジング（１）。
2. 層構造（５）が第２電極層（１１）の上に配置された電気的に絶縁する材料から作られる上層コーティングを含み、各移行帯（１３）の第２トレンチ（１５）が上層コーティングの絶縁する材料で埋められていることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロクロミックグレイジング（１）。
3. 各セル（１２）が電圧制限のためのデバイスを伴って提供され、それは特に、所定のブレークダウン電圧を持つ逆並列接続ダイオード（２１）の形で形成されることを特徴とする、請求項２に記載のエレクトロクロミックグレイジング（１）。
4. 各移行帯（１３）が１００μｍから５００μｍの範囲、好適には１５０μｍから２５０μｍの範囲の最大幅を有することを特徴とする、請求項３に記載のエレクトロクロミックグレイジング（１）。
5. 同じ移行帯（１３）の隣接したトレンチ（１４〜１６）の間の距離が少なくとも５０μｍであることを特徴とする、請求項４に記載のエレクトロクロミックグレイジング（１）。
6. それぞれのトレンチ（１４〜１６）の幅が３０μｍから１００μｍの範囲であることを特徴とする、請求項４または５に記載のエレクトロクロミックグレイジング（１）。
7. 基板（５）が、それぞれ移行帯（１３）に結合され、完全にカバーする、１つまたは複数の不透明カバー要素（２４）を、層構造とは別の側（２５）に備えることを特徴とする、請求項６に記載のエレクトロクロミックグレイジング（１）。
8. 層構造（５）が第１基板（２）と第２基板の間に配置されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックグレイジング（１）。
9. 層構造（５）が、１つまたは複数の第４トレンチ（２６）によって、互いに電気的に絶縁された複数のセル領域（２７、２８）にさらに分割され、それぞれ複数の直列に接続されたエレクトロクロミックセル（１２）を含み、セル領域（２７、２８）が並列に接続されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のエレクトロクロミックグレイジング（１）。
10. 基板（２）上に付着された層構造（５）を持つ基板（２）を提供するステップであって、層構造（５）には少なくとも２つの電極層（７、１１）があり、その間に、第１の電気化学的に活性な層（１０）と第２の電気化学的に活性な層（８）が置かれており、それらは、それぞれイオンの可逆的取り込みに適しており、そこで、第１活性層（１０）はエレクトロクロミック材料から構成され、２つの活性層（８、１０）は電解質層（９）によって互いに分離されるステップと、
    ２つの電極層の第１のもの（７）を互いに電気的に絶縁された第１電極セクション（１７）にさらに分割する第１トレンチ（１４）を製造するステップであって、第１トレンチ（１４）が電解質層（９）、第２活性層（８）および第１電極層（７）に形成されるとともに、第１活性層（１０）の材料で埋められるステップと、
    ２つの電極層の第２のもの（１１）を互いに電気的に絶縁された第２電極セクション（１８）にさらに分割する第２トレンチ（１５）を製造するステップであって、第２トレンチ（１５）が第２電極層（１１）、第１活性層（１０）、電解質層（９）および第２活性層（８）に形成されるステップと、
    導電性のある材料で埋められた第３トレンチ（１６）を製造するステップであって、第３トレンチがそれぞれ第１トレンチ（１４）と第２トレンチ（１５）の間に配置され、第１電極セクション（１７）と第２電極セクション（１８）がそれぞれ第３トレンチ（１６）を介して互いに電気的に接続され、第３トレンチ（１６）が第１活性層（１０）、電解質層（９）および第２活性層（８）に形成されるとともに、第２電極層（１１）の導電性材料で埋められるステップと
    を含む、エレクトロクロミックグレイジング（１）の製造の方法。

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