專利名稱：多窗格電致變色窗戶的制作方法
多窗格電致變色窗戶
相關申請案的交叉引用
本申請要求于2010年8月5日提交的美國專利申請序列號12/851，514的優(yōu)先權權益，其內容以全文引用的方式并入本文。技術領域
本發(fā)明大體上涉及電致變色裝置，更具體地涉及電致變色窗戶。發(fā)明背景
電致變色是一種現(xiàn)象，在該現(xiàn)象中當材料被置于不同的電子態(tài)時(通常經過電壓變化)其光學屬性呈現(xiàn)出電化學介導變化。光學屬性通常為顏色、透過率、透過率和反射率的一個或多個。例如，一種眾所周知的電致變色材料為氧化鎢(WO3)。氧化鎢是一種陰極電致變色材料，其中由于電化學還原出現(xiàn)了從透明至藍色的著色過渡。
雖然在20世紀60年代就發(fā)現(xiàn)了電致變色，但遺憾的是電致變色裝置仍存在各種問題，且并未開始實現(xiàn)其全部的商業(yè)潛力。電致變色材料可加入，例如窗戶和鏡子中?？赏ㄟ^誘使電致變色材料發(fā)生變化來改變這種窗戶和鏡子的顏色、透過率、吸光率和/或反射率。然而，由于傳統(tǒng)的電致變色窗電存在，例如缺陷率高和多功能性低的問題，因此需要在致變色科技、器件以及制造和/或使用其的有關方法方面取得進步。發(fā)明概要
此處描述了具有至少兩個窗格，每一個窗格上均具有電致變色(EC)裝置的窗戶單元，例如中空玻璃單元(IGU)。例如，當窗戶單元具有兩個窗格時，每一個窗格均具有兩種光學狀態(tài)，如此窗戶單元便可具有多達四種光學狀態(tài)。此處描述的窗戶單元使得窗戶用戶在有多少光可透過電致變色窗方面具有更多選擇，即多功能性，也就是說多窗格IGU允許對光透進行分級而非簡單的“打開或關閉”傳統(tǒng)的兩種狀態(tài)窗戶。然而，改進的兩種狀態(tài)窗戶是本發(fā)明的實施方案。此處描述的窗戶允許用戶，例如調整進入房間的光線和熱負荷。第二個益處是改善了由于光學缺陷不對準而造成的缺陷率。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)通過使用兩個或更多窗格，每一個窗格均具有各自的電致變色裝置且在窗戶單兀內對齊，即一個窗格位于另一個窗格之前，則可憑借該非常小的可能性(任何視覺缺陷將很好地對齊，如此用戶便可看到)來抵消任何單個裝置的視覺缺陷。
幾乎任何電致變色裝置或裝置可在窗戶單元的窗格上結合使用，然而由于該較低的可能性(任何視覺缺陷將對齊，如此最終用戶可看到)，低缺陷電致變色裝置可非常好地工作。在一個實施方案中，使用了兩種狀態(tài)(例如具有高透過率和低透過率)全固態(tài)低缺陷率電致變色裝置(分別位于雙窗格I⑶相對的窗格上)以產生四種狀態(tài)電致變色窗戶。這樣，最終用戶對于多少光線穿過窗戶單元具有四種選擇，且事實上當電致變色窗戶著色后，對于觀察者而言沒有可發(fā)覺的視覺缺陷。此處描述了該科技的其它優(yōu)點。
一個實施方案是窗戶單元，其包括:第一基本透明基底和設置在其上的第一電致變色裝置；第二基本透明基底和設置在其上的第二電致變色裝置；以及第一和第二基本透明基底之間的密封隔板，密封隔板與第一和第二基本透明基底一起限定出一個隔熱內部區(qū)域。實施方案包括建筑玻璃等級基底，且可使用低輻射率涂層。在某些實施方案中，第一和第二電致變色裝置中的至少一個面向內部區(qū)域，在某些情況下第一和第二電致變色裝置均面向內部區(qū)域。
在一個實施方案中，第一和第二電致變色裝置中的至少一個為兩種狀態(tài)電致變色裝置，在一些實施方案中第一和第二電致變色裝置均為兩種狀態(tài)電致變色裝置，且窗戶單元具有四種光學狀態(tài)。在一個實施方案中，安裝時窗戶單元的第一基本透明基底將面向房間或建筑物的外部，第二基本透明基底將面向所述房間或建筑物的內部。在一個實施方案中，第一和第二電致變色裝置的每一個均具有各自的高透射狀態(tài)和低透射狀態(tài)，且在特別實施方案中，第二電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率高于第一電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率。在一個實施方案中，第一電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率在大約5%和大約15%之間，第一電致變色裝置的高透射狀態(tài)的透過率在大約75%和大約95%之間；第二電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率在大約20%和大約30%之間，第二電致變色裝置的高透射狀態(tài)的透過率在大約75%和大約95%之間；為了本實施方案的目的，裝置的透射狀態(tài)包括在其上構建的基底的透射率
由于每一個裝置具有兩種光學狀態(tài)(著色或褪色，其分別與低透射率和高透射率對應)，此處描述的窗戶單元可具有四種光學狀態(tài)。四種光學狀態(tài)的每一個為兩個電致變色裝置的透射率的乘積。在一個實施方案中，窗戶單元的四種光學狀態(tài)為:i)總透過率在大約60%和大約90%之間；ii)總透過率在大約15%和大約30%之間；iii)總透過率在大約5%和大約10%之間；以及iv)總透過率在大約0.1%和大約5%之間。
在一個實施方案中，基底上將面向外部環(huán)境的電致變色裝置可被配置為比基底上面向安裝有窗戶單元的建筑的內部的電致變色裝置能更好地抵抗環(huán)境惡化。在一個實施方案中，第一和第二電致變色裝置的至少一個為全固態(tài)且無機的裝置。
另一個實施方案是制造窗戶單元的方法，該方法包括:使其上設置有第一電致變色裝置的第一基本透明基底與其上設置有第二電致變色裝置的第二基本透明基底基本平行；以及在第一和第二基本透明基底之間安裝密封隔板，密封隔板與第一和第二基本透明基底一起限定出一個內部區(qū)域，所述內部區(qū)域隔熱。
下面將參考附圖更詳細地描述這些和其它特性和優(yōu)點。
附圖簡述
當結合附圖考慮時可更充分地理解以下詳細說明，其中:


圖1描繪了多窗格窗戶組件的透視分解圖。
圖2描繪了多窗格窗戶組件的剖面。
圖3是太陽光譜和代表四種狀態(tài)多窗格窗戶組件的曲線的圖。
圖4是多窗格窗戶組件的示意性剖面。
圖5描是電致變色裝置的示意性剖面。
圖6A是處于褪色狀態(tài)的電致變色裝置的示意性剖面。
圖6B是處于著色狀態(tài)的電致變色裝置的示意性剖面。
圖7是具有離子導電電絕緣界面區(qū)域而非不同的IC層的電致變色裝置的示意性剖面。
圖8是離子導電層的顆粒在裝置內引起局部缺陷的電致變色裝置的示意性剖面。
圖9A是沉積電致變色堆疊的剩余部分之前導電層上帶有顆粒的電致變色裝置的示意性剖面。
圖9B是圖6A的電致變色裝置的示意性剖面，其中“突然脫離”缺陷是在形成電致變色堆疊的過程中形成。
圖9C是圖6B的電致變色裝置的示意性剖面，示出了一旦沉積第二導電層由突然脫離缺陷造成的電短路。
圖10描繪了用于在建筑玻璃等級基底上制造全固態(tài)電致變色裝置的綜合沉積系統(tǒng)。
具體實施方式
此處描述了至少具有兩個窗格，每一個窗格上均具有電致變色裝置的窗戶單元，例如IGU。例如，當窗單兀具有兩個窗格時,每一個窗格均具有兩種光學狀態(tài)時,窗戶單?？删哂卸噙_四種光學狀態(tài)。此處描述的窗單元使得窗戶用戶在有多少光可透過電致變色窗方面具有更多選擇，即多窗格IGU概念允許對光透進行分級而非簡單的“打開或關閉”傳統(tǒng)的兩種狀態(tài)窗戶。第二個益處是改進了由于不對準的光學缺陷造成的缺陷率，甚至是兩種狀態(tài)窗戶。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)通過使用兩個或更多窗格，每一個窗格均具有各自的電致變色裝置且在窗戶單兀內對齊，即一個窗格位于另一個窗格之前，貝1J可憑借該非常小的可能性(任何視覺缺陷將很好地對齊，如此用戶便可看到)來抵消任何單個裝置的視覺缺陷。更多的益處包括允許使用產量較低的電致變色玻璃，這是因為如果如所描述的那樣將兩個電致變色窗格結合，缺陷率會更高。從制造的觀點以及減少廢物流來看，這可節(jié)省金錢。其它益處包括適合應用于隱私玻璃的增強的顏色深度、可彌補遮蔽效果以使窗戶的著色更一致，以及單個裝置可具有獨特的顏色以進行一定程度的顏色控制。
結合低缺陷率全固態(tài)無機電致變色裝置描述了某些實施方案，然而本發(fā)明在這方面不受限制。幾乎任何電致變色裝置或裝置可結合使用，然而由于該較低的可能性(任何視覺缺陷將對齊，如此最終用戶可看到)，低缺陷電致變色裝置可非常好地工作。
本領域的一個普通技術人員將理解“兩種狀態(tài)”電致變色裝置指的是具有褪色狀態(tài)和著色狀態(tài)的裝置，每一種狀態(tài)都要求施加電流。事實上，兩種狀態(tài)EC裝置實際上具有三種狀態(tài):褪色、著色和中性?！爸行浴泵枋隽舜皯舻摹白匀弧睜顟B(tài)，未施加電荷來使窗戶褪色或著色(例如，圖5示出了處于中性狀態(tài)的EC裝置，而圖6A和6B分別示出褪色和著色狀態(tài))。為了本申請的目的，假設電致變色裝置的“狀態(tài)”為通過將電流施加至EC裝置而獲得的著色或透明狀態(tài)，雖然中性狀態(tài)是裝置的固有狀態(tài)。例如，“兩種狀態(tài)”多窗格電致變色窗戶(例如具有兩個窗格，每個窗格均具有電致變色裝置，如此處描述的那樣)實際上將處于(凈)狀態(tài)，其中兩個電致變色裝置或其中之一未被施加電流。如此，如果一個電致變色裝置處于著色狀態(tài)而另一個電致變色裝置為“中性”，則其共同形成窗戶單元的附加光學狀態(tài)。
多窗格電致變色窗
在本申請中，“窗戶單元”包括兩個基本透明基底，例如兩個窗格玻璃，其中每一個基底上至少設置有一個電致變色裝置，且窗格之間設置有隔板。由于IGU可包括組裝入單元內的兩個以上的玻璃窗格，且對于電致變色窗戶具體地可包括用于將電致變色玻璃連接至電壓電源、交換器等的電引線，術語“窗戶單元”用于表達更簡單的子組件。即，為了本發(fā)明的目的，IGU可包括除窗戶單元之外的更多部件。窗戶單元最基本的組件是兩個基底，每個基底上均具有電致變色裝置，兩個基底之間具有密封隔板，其與兩個基底對齊。
發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)通過在窗戶單元中使用兩個或更多電致變色窗格，可憑借該非常小的可能性(任何視覺缺陷將很好地對齊，如此用戶便可看到)來抵消任何單個裝置的視覺缺陷?？山Y合使用幾乎任何電致變色裝置或裝置，然而，以上描述的低缺陷電致變色裝置工作得特別好。在一個實施方案中，在IGU中全固態(tài)低缺陷率電致變色裝置(電致變色窗戶的兩個窗格的每一個上具有一個全固態(tài)低缺陷率電致變色裝置)彼此相對。這樣，當例如兩個電致變色窗格均著色后，對觀察者而言幾乎沒有可發(fā)覺的可視缺陷。
一個實施方案是窗戶單元，其包括:第一基本透明基底和設置在其上的第一電致變色裝置；第二基本透明基底和設置在其上的第二電致變色裝置；以及第一和第二基本透明基底之間的密封隔板，密封隔板與第一和第二基本透明基底一起限定出隔熱內部區(qū)域。
圖1描繪了窗戶單元100，其具有第一基本透明基底105、隔板110和第二基本透明基底115?；?05和基底115上均制造有電致變色裝置(未示出)。當將這三個部件結合時(其中隔板110夾在基底105和115之間并與基底105和115對齊)就形成了窗戶單元100。窗戶單元100具有相連的由基底與隔板接觸的面和隔板的內表面限定出的內部空間。隔板110通常為密封隔板，即包括隔離片和位于隔離片和每一個基底之間的密封件，其中隔離片和密封件鄰接以對內部區(qū)域進行氣密密封，從而保護內部免受濕氣等影響。作為慣例，對于此處描述的兩個窗格窗戶單元，基底的四個可視表面以數(shù)字表示。表面I為基底的位于，例如其墻壁上安裝的窗戶具有這種窗戶單元的房間或建筑物外部的表面。包括了風格化太陽以表不表面I將暴露于，例如外部環(huán)境。表面2是基底的位于窗戶單兀的內部空間內的另一個表面。表面3是第二基底的位于窗戶單兀的內部空間內的表面。表面4為第二基板的另一個表面，其位于窗戶單元的內部空間外部但卻位于，例如上述房間或建筑物的內部。慣例并未否定在建筑物的內部空間完全使用此處描述的窗戶單元，然而由于其光學以及隔熱性能，在建筑物的外墻上使用窗戶單元具有特別的優(yōu)點。
“基本透明基底”包括此處結合固態(tài)無機電致變色裝置描述的那些。S卩，其基本上為剛性的，例如玻璃或塑膠玻璃。窗戶單元的基底不需要由相同材料制成，例如一個基底可以是塑料的而另一個可以是玻璃的。在另一個實例中，一個基底可薄于另一個基底，例如將面向建筑內部的基底(即未暴露于環(huán)境的基底)可薄于將面向建筑外部的基底。在一個實施方案中，靠近，例如建筑物的外部環(huán)境的電致變色裝置比靠近該建筑物內部的第二電致變色裝置能更好地抵抗環(huán)境惡化。在一個實施方案中，第一和第二基本透明基底中的至少一個包括建筑玻璃。在另一個實施方案中，第一和第二基本透明基底中的至少一個還包括低放射率涂層。在另一個實施方案中，第一和第二基本透明基底中的至少一個還包括UV和/或紅外線(IR)吸收器，和/或UV和/或IR反射層。在一個實施方案中，UV和/或IR反射和/或吸收器層位于表面I上，在另一個實施方案中位于表面2上，在再另一個實施方案中位于表面3上，以及在另一個實施方案中位于表面4上。在這些實施方案中，考慮到這種層或涂層可與窗格的表面直接接觸和/或位于，例如基底表面上的EC堆疊的頂部，因此表面“上”指位于表面上或與表面相連。一個實施方案是此處描述的任何窗戶單元，其中EC裝置的一個或多個上具有UV和/或IR吸收器和/或UV和/或IR反射層。
在一個實施方案中，對電致變色裝置其中之一的透明導電氧化物中的至少一個進行了配置以便可獨立于對電致變色裝置的操作通過施加電流來對其(其為電致變色裝置的部件)進行加熱。由于多個原因，例如在轉變之前對EC裝置進行預加熱和/或產生隔熱屏障以改善建筑物內部的熱損失，這是有用的。如此，一個實施方案是如此處描述的窗戶單元，其中對電致變色裝置其中之一的透明導電氧化物的其中之一進行了配置以便可獨立于對電致變色裝置的操作通過施加電流來對其(其為電致變色裝置的部件)進行加熱。一個實施方案是如此處描述的兩個窗格電致變色窗戶，其中每一個窗格處于內部區(qū)域的面(表面2和3)上具有EC裝置，且表面3上的EC裝置的透明導電氧化物被配置為通過施加電來對其進行加熱，所述加熱獨立于對EC裝置的操作。另一個實施方案是如結合圖1描述的兩個窗格電致變色窗戶單元，其中兩個電致變色裝置的每一個具有被配置為用于加熱的TCO(其為該裝置的部件)，所述加熱獨立于對裝置的操作。該配置在寒冷氣候中尤其有用，在寒冷氣候中外部窗格更冷，可在例如使裝置轉變之前對TCO (其為裝置的部件)進行加熱，因此裝置的轉變借助于預熱。例如，還可對內部窗格上的裝置的TCO進行加熱以產生可保持建筑物內的熱量的隔熱屏障。
每一個透明基底上的電致變色裝置不需要是同一類型。即，一個可以是，例如全無機固態(tài)而另一個包括基于有機的電致變色材料。在一個實施方案中，兩個電致變色裝置均為全固態(tài)以及無機的，在另一個實施方案中，兩個電致變色裝置還為低缺陷率裝置，例如如此處描述的低缺陷率全固態(tài)無機電致變色裝置。通過如描述的那樣將兩個這種電致變色裝置對齊，可制成著色時幾乎沒有可視缺陷的窗戶單元。
電致變色裝置在窗戶單元的內部區(qū)域內(例如，在表面2和3上)不必彼此相對，但是在一個實施方案中其彼此相對。這種配置是理想配置，這是因為兩個電致變色裝置均在窗戶單元的內部區(qū)域，可免受外部環(huán)境的影響。電致變色裝置在其所處透明基底的基本整個可視區(qū)域上延伸也是理想的。
圖2描繪了窗戶單元200的剖面，其包括建筑玻璃窗格205，其上設置有電致變色裝置210。窗戶單元200還包括第二建筑玻璃窗格215，其上設置有電致變色裝置220。裝置210和220窗戶單元200的內部區(qū)域彼此相對。密封隔板225密封窗戶單元，且在本實例中其與電致變色裝置重疊。電連接(未示出)也可穿過或接觸隔板225。隔板225可以是一個整體或由多個部件(例如，剛性或半剛性隔離片以及一種或多種粘合劑和/或密封元件)制成。在一個實例中，隔板225包括隔離片(比如，金屬隔離片)、兩個密封隔離片與每一個窗格接觸的區(qū)域的密封(有時稱作主密封)以及窗格之間圍繞隔離片外周長的密封(有時稱為二次密封，例如密封粘合劑)。為了便于描述圖2，簡化了隔板225。
如上所述，由于電致變色窗戶單元會經受較高溫度(由于玻璃上的電致變色裝置吸收輻射能)，因此相對于傳統(tǒng)IGU使用的隔板和密封劑而言，需要更堅固的隔板和密封齊U。密封隔板225設置在第一和第二基本透明基底的周圍區(qū)域，且基本上不會使窗戶單元的可視區(qū)域變得模糊(同樣，例如，如圖1中所描繪的那樣)。在一個實施方案中，密封隔板氣密地密封內部區(qū)域。窗戶單元200的內部區(qū)域通常(但未必)充滿惰性氣體，比如氬氣或氮氣。在一個實施方案中，內部空間基本上沒有液體。在一個實施方案中，內部空間充滿惰性氣體且基本上沒有液體。在一個實施方案中，內部空間基本上是干的，即濕氣含量小于大約0.lppm。在另一個實施方案中，內部空間將要求至少大約-40°C至露點(水汽從內部空間冷凝)，在另一個實施方案中內部空間要求至少大約_70°C。
窗戶單元200的窗格205被描繪為面向外部環(huán)境(例如，如太陽光線所圖示的那樣)，而窗格215面向建筑(例如，辦公樓)的內部，如一名正在工作的人的外形輪廓所圖示的那樣。在某些實施方案中，理想的是就透射率而言，制造內部和外部電致變色裝置，即靠近內部環(huán)境的裝置和靠近外部環(huán)境的裝置具有不同電致變色狀態(tài)的窗戶單元。在一個實施方案中，第一和第二電致變色裝置中的至少一個為兩種狀態(tài)電致變色裝置。在另一個實施方案中，第一和第二電致變色裝置均為兩種狀態(tài)電致變色裝置，因此窗戶單元具有四種光學狀態(tài)。在一個實施方案中，安裝時這種窗戶單元的第一基本透明基底面向房間或建筑物的外部，第二基本透明基底將面向房間或建筑物的內部，且第一和第二電致變色裝置的每一個均具有各自的高透射狀態(tài)和低透射狀態(tài)，且第二電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率高于第一電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率。在本文中，“裝置的”透射狀態(tài)指裝置本身或裝置和其所沉積的基底的透射率的結合。即，例如大多數(shù)基底具有一定的固有吸收特性，例如，浮法玻璃自身通常具有大約92%的透射率。
理想的是使第一(外部)裝置的低透射狀態(tài)低于第二(內部)裝置的低透射狀態(tài)的一個原因是靠近外部的裝置可阻擋更多光線(因此熱量)透射，從而降低對內部裝置的要求。例如，由于外部裝置過濾太陽光譜的很大一部分，因此可保護內部裝置不退化(與不具有這種保護的裝置相比)。因此，內部窗格上的EC裝置，例如無需一樣堅固，例如全固態(tài)且無機的。
多窗格，例如每一個窗格均具有裝置的兩個窗格窗戶的另一個優(yōu)點是裝置均不需要嚴格的較低透射率(例如，透射率低于10%)，這是因為通過窗戶單元的凈透射率為兩個裝置的透射率的乘積。另一個優(yōu)點是如果窗戶單元只有且僅依靠單個電致變色裝置，則每一個裝置將薄于該單個電致變色裝置。較薄的裝置意味著使用較少的材料，這節(jié)約了制造成本。較薄的裝置還意味著轉變過程中反應時間更快，其可通過，例如使用較少電能以及控制熱負荷更快進入房間來省錢，并為最終用戶制造更吸引人的窗戶。
具有多于一個電致變色窗格(例如，兩個電致變色窗格，如結合圖2所描述的那樣)的窗戶的另一個優(yōu)點是用于為窗格供電的電荷可通過控制器(例如，適當?shù)爻炭氐挠嬎銠C，其包括用于在兩個電致變色窗格之間進行電荷共享操作的程序指令)在窗格之間被共享。因此，一個實施方案是操作多窗格電致變色窗戶的方法，其包括在多窗格電致變色窗戶的窗格之間共享電荷。
多窗格電致變色窗戶單元的再另一個優(yōu)點涉及遮蔽效果。當電致變色窗戶從暗變亮，或從亮變暗時，通常有轉變時期，即轉變不是瞬間的。轉變過程中，可存在可視異常，和/或窗戶的整個可視表面的轉變不一致。例如，在母線為電致變色裝置提供電壓的窗戶中，可將母線設置在對邊上(例如，I⑶中的裝置的頂部和底部)。當這種窗戶轉變時，例如從亮變暗，裝置根據(jù)裝置表面的薄層電阻變化變暗。因此，邊緣首先變暗，且存在從每一個母線向外發(fā)散且朝窗戶中心移動的變暗前部(齊平或否)。兩個前部在可視區(qū)域的某處相遇，且最終窗戶完成向暗狀態(tài)的轉變。這在轉變過程中有損窗戶的外觀。然而，例如利用每一個窗格上均具有電致變色裝置的雙窗格電致變色窗戶，可使轉變互補并使遮蔽效果最小化。例如，如果一個窗格的母線在窗格的頂部和底部，且另一個窗格的母線在窗格的兩側，即與第一窗格的母線正交，則例如當兩個裝置均變暗時，轉變將互補以便更多區(qū)域更快變暗。在另一個實例中，對第一窗格的母線進行了設置以便第一窗格從中心向外變暗/變亮，且對第二窗格的母線進行了設置以便第二窗格從周圍向內變暗/變亮。這樣，每一個窗格的遮蔽效果與另一個窗格的遮蔽效果互補，從而使用戶看到的總的遮蔽效果最小化。
在一個實施方案中，多窗格電致變色窗戶的兩個或更多電致變色裝置(每一個具有兩種光學狀態(tài))被連接(同時啟動或否)以便其為全開或全閉。這樣，當處于無或基本無時，肉眼可辨視覺缺陷。即，其高透射率狀態(tài)和低透射率狀態(tài)一起使用，兩個均高或均低。這就是兩種狀態(tài)多窗格電致變色窗戶。如上所述，當然還存在中性狀態(tài)，在該狀態(tài)下未施加電流，與每一個兩種狀態(tài)裝置相連，且兩種狀態(tài)窗戶意在包括一個或兩個窗格未施加電流的狀態(tài)。
另一個實施方案是一種四種狀態(tài)多窗格電致變色窗戶。在一個實施方案中，該四種狀態(tài)窗戶具有兩個窗格，每一個窗格均具有兩種狀態(tài)電致變色裝置。由于每一個窗格具有高透射率狀態(tài)和低透射率狀態(tài)，結合時，包括電致變色窗格的電致變色窗戶具有四種可能的狀態(tài)。這種兩個窗格窗戶單元裝置透射率配置的實例在表格I中示出。在本實例中，內部和外部窗戶玻璃的每一個均具有打開和關閉兩種狀態(tài)，分別與低透射率狀態(tài)和聞透射率狀態(tài)對應。例如，內部窗格的高透射率為80%、低透射率為20%，而外部窗格的高透射率為80%、低透射率為10%。由于每一個窗格的裝置具有兩種光學狀態(tài)，即高透射狀態(tài)和低透射狀態(tài)，且二者可以所有可能的方式結合，因此窗戶單元具有四種光學狀態(tài)。
如表格I所概述，例如當內部窗格的電致變色裝置關閉且外部窗格的電致變色裝置關閉時，出現(xiàn)狀態(tài)I。由于兩個裝置的透射率均為80%，因此當兩個電致變色裝置均關閉時，通過兩個窗格的凈透射率為64% (即80%的80%)。因此，當窗戶作為一個整體不耗電時，窗格總地允許環(huán)境光線的64%穿過窗戶單元。當內部窗格的裝置打開但外部窗格的裝置關閉時，出現(xiàn)狀態(tài)2，如此允許穿過的凈透射率為16% (80%的20%)。當內部窗格的裝置關閉但外部窗格的裝置打開時，出現(xiàn)狀態(tài)3，如此允許穿過的凈透射率為8% (10%的80% )0當內部窗格的裝置打開且外部窗格的裝置打開時，出現(xiàn)狀態(tài)4，如此允許穿過的凈透射率為2% (10%的20%)。因此，四種狀態(tài)電致變色窗戶允許用戶從四種光學狀態(tài)中選擇，例如當一個人想要更多光線進入房間時選擇高透射，例如當一個人想要房間變暗時，例如在幻燈片演示過程中選擇非常低的透射率。在狀態(tài)1，沒有可見光學缺陷，這是因為電致變色裝置均不處于暗狀態(tài)。在狀態(tài)4，沒有可見光學缺陷，這是因為兩個缺陷(每一個存在于一個裝置上)對準的可能性非常小，因此一個裝置的不透明必定阻擋另一個窗格的光學缺陷。
用戶還可以選擇透射率的兩個中間狀態(tài)，與簡單的兩種狀態(tài)相比其可提供更多的靈活性，即亮或暗/打開或關閉電致變色窗戶。光學缺陷在這兩個中間透射率狀態(tài)下也不大可能被觀察到，這是因為盡管一個窗格的裝置被關閉，但是啟動的窗格僅阻擋將穿過窗格的光透射率的80%或90% (在本實例中)。光學缺陷的可見性與窗戶的透射和背景成比例。當非常暗的窗戶安裝在非常亮的背景前面時，即小孔直接對著太陽的1% Tvis窗戶，可視缺陷最明顯。由于窗戶不像，例如狀態(tài)4(其中98%的光線被阻擋)那樣暗，因此任何存在的光學缺陷不那么引人注意，這是因為光學缺陷不像當電致變色裝置暗得多時的對比度那么高。這是像內部窗格那樣將裝置配置為具有較高低透射率的另一個優(yōu)點，這是因為光學缺陷和裝置的變暗部分之間的對比度較低，例如當內部窗格阻擋光線的80%時的狀態(tài)2與當外部窗格阻擋光線的90%時的狀態(tài)3對比。狀態(tài)3期間，當外部窗格阻擋光線的90%時，存在附加內部窗格，用戶將通過其觀察任何對比。內部窗格可具有一定的反射率和或折射特性，將使觀察狀態(tài)3時的外部窗格中的光學缺陷的可能性更低。然而，低缺陷率窗戶也減少可觀察到的光學缺陷。
權利要求
1.一種窗戶單兀，包括: 第一基本透明基底和設置在其上的第一電致變色裝置； 第二基本透明基底和設置在其上的第二電致變色裝置；和 所述第一和第二基本透明基底之間的密封隔板，所述密封隔板與所述第一和第二基本透明基底一起限定出隔熱內部區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二基本透明基底基本上是剛性的。
3.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二基本透明基底中的至少一個包括建筑玻璃。
4.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二基本透明基底中的至少一個還包括低放射率涂層。
5.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二電致變色裝置中的至少一個面向所述內部區(qū)域。。
6.根據(jù)權利要求5所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二電致變色裝置均面向所述內部區(qū)域。
7.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述第一電致變色裝置在所述第一基本透明基底的基本整個可視區(qū)域延伸。
8.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二電致變色裝置中的至少一個為兩種狀態(tài)電致變色裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二電致變色裝置均為兩種狀態(tài)電致變色裝置，且所述窗戶單元具有兩種光學狀態(tài)。
10.根據(jù)權利要求8所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二電致變色裝置均為兩種狀態(tài)電致變色裝置，且所述窗戶單元具有四種光學狀態(tài)。
11.根據(jù)權利要求10所述的窗戶單元，其被配置為如下，安裝時所述第一基本透明基底將面向房間或建筑物的外部，且所述第二基本透明基底將面向房間或建筑物的內部，且其中所述第一和第二電致變色裝置的每一個均具有各自的高透射狀態(tài)和低透射狀態(tài)，且其中所述第二電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率高于所述第一電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率。
12.根據(jù)權利要求 11所述的窗戶單元，其中，所述第一電致變色裝置比所述第二電致變色裝置能更好地抵抗環(huán)境惡化。
13.根據(jù)權利要求11所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二電致變色裝置均面向所述內部區(qū)域。
14.根據(jù)權利要求12所述的窗戶單元，其中，所述第二基本透明基底薄于所述第一基本透明基底。
15.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二電致變色裝置中的至少一個為全固態(tài)無機裝置。
16.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述第一和/或所述第二電致變色裝置的至少一個透明導電氧化物層被配置(其為電致變色裝置的組分)為獨立于所述電致變色裝置的操作被加熱。
17.根據(jù)權利要求11所述的窗戶單元，其中，所述第一電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率在大約5%和大約15%之間，且所述第一電致變色裝置的高透射狀態(tài)的透過率在大約75%和大約95%之間；且所述第二電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率在大約20%和大約30%之間，且所述第二電致變色裝置的高透射狀態(tài)的透過率在大約75%和大約95%之間。
18.根據(jù)權利要求10所述的窗戶單元，其中，所述四種光學狀態(tài)為: i)總透過率在大約60%和大約90%之間； ii)總透過率在大約15%和大約30%之間； iii)總透過率在大約5%和大約10%之間；和 iv)總透過率在大約0.1%和大約5%之間。
19.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述密封隔板設置在所述第一和第二基本透明基底的周圍區(qū)域附近，而基本上不會使所述窗戶單元的可視區(qū)域變得模糊。
20.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述密封隔板氣密地密封所述內部區(qū)域。
21.根據(jù)權利要求 1所述的窗戶單元，其中，所述內部區(qū)域基本上沒有液體和濕氣。
22.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述內部區(qū)域包含惰性氣體。
23.根據(jù)權利要求3所述的窗戶單元，其中，所述第一和第二基本透明基底均為建筑玻3 ο
24.根據(jù)權利要求14所述的窗戶單元，其中，所述全固態(tài)無機裝置中的可視缺陷、小孔和由隔開與可視短路有關的缺陷而產生的短路有關的小孔的總數(shù)量小于大約0.1個缺陷每平方厘米。
25.根據(jù)權利要求15所述的窗戶單元，其中，所述全固態(tài)無機裝置中的可視缺陷、小孔和由隔開與可視短路有關的缺陷而產生的短路有關的小孔的總數(shù)量小于大約0.045個缺陷每平方厘米。
26.根據(jù)權利要求1所述的窗戶單元，其中，所述窗戶單元基本沒有可視缺陷。
27.一種制造窗戶單元的方法，所述方法包括: 使其上設置有第一電致變色裝置的第一基本透明基底與其上設置有第二電致變色裝置的第二基本透明基底基本平行；以及 在所述第一和第二基本透明基底之間安裝密封隔板，所述密封隔板與所述第一和第二基本透明基底一起限定出一個內部區(qū)域，所述內部區(qū)域隔熱。
28.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，所述第一和第二基本透明基底中的至少一個包括建筑玻璃。
29.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，所述第一和第二基本透明基底中的至少一個還包括低放射率涂層。
30.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，所述第一和第二電致變色裝置均面向所述內部區(qū)域。
31.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，所述第一和第二電致變色裝置中的至少一個為兩種狀態(tài)電致變色裝置。
32.根據(jù)權利要求31所述的方法，其中，所述第一和第二電致變色裝置均為兩種狀態(tài)電致變色裝置，且所述窗戶單元具有四種光學狀態(tài)。
33.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，所述第一和第二電致變色裝置中的至少一個為全固態(tài)無機裝置。
34.根據(jù)權利要求31所述的方法，其中，所述第一電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率在大約5%和大約15%之間，且所述第一電致變色裝置的高透射狀態(tài)的透過率在大約75%和大約95%之間；且所述第二電致變色裝置的低透射狀態(tài)的透過率在大約20%和大約30%之間，且所述第二電致變色裝置的高透射狀態(tài)的透過率在大約75%和大約95%之間。
35.根據(jù)權利要求32所述的方法，其中，所述四種光學狀態(tài)為: i)總透過率在大約60%和大約90%之間； ii)總透過率在大約15%和大約30%之間； iii)總透過率在大約5%和大約10%之間；和 iv)總透過率在大約0.1%和大約5%之間。
36.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，所述密封隔板氣密地密封所述內部區(qū)域。
37.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，所述內部區(qū)域包含惰性氣體。
38.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，所述窗戶單元沒有可視缺陷。
39.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，所述窗戶單元為中空玻璃單元。
40.根據(jù)權利要求33所述的方法，其中，所述全固態(tài)無機裝置中的可視缺陷、小孔和由隔開與可視短路有關的缺陷而產生的短路有關的小孔的總數(shù)量小于大約0.1個缺陷每平方厘米。
41.根據(jù)權利要求33所述的方法，其中，所述全固態(tài)無機裝置中的可視缺陷、小孔和由隔開與可視短路有關的缺陷而產生的短路有關的小孔的總數(shù)量小于大約0.045個缺陷每平方厘米。
42.一種窗戶單兀,包括: 第一基本透明基底和設置在其上的電致變色裝置； 第二基本透明基底和位于其上的可加熱透明導電氧化物層；和 所述第一和第二基本透明基底之間的密封隔板，所述密封隔板與所述第一和第二基本透明基底一起限定出隔熱內部區(qū)域。
43.根據(jù)權利要求42所述的窗`戶單元，其中，所述電致變色裝置和所述可加熱透明導電氧化物均在所述內部區(qū)域內。
44.根據(jù)權利要求43所述的窗戶單元，其中，所述第二基本透明基底包括紅外線反射和/或紅外線吸收涂層。
45.根據(jù)權利要求43所述的窗戶單元，其中，所述電致變色裝置為全固態(tài)且無機的。
全文摘要
本發(fā)明描述了窗戶單元，例如具有至少兩個窗格，每一個窗格上均具有電致變色(EC)裝置的中空玻璃單元(IGU)。雙窗格窗戶單元的每一個窗格上的兩個光學狀態(tài)裝置為窗戶單元提供四種光學狀態(tài)。描述的窗戶單元使得窗戶用戶在有多少光可透過電致變色窗方面具有更多選擇。此外，通過使用兩個或更多個窗格，每一個窗格均具有各自的電致變色裝置且在窗戶單元內對齊，則可憑借該非常小的可能性(任何視覺缺陷將很好地對齊，如此用戶便可看到)來抵消任何單個裝置的視覺缺陷。
文檔編號G02F1/15GK103168269SQ201180045191
公開日2013年6月19日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權日2010年8月5日
發(fā)明者羅賓·弗里德曼, 斯里達爾·凱拉薩姆, 拉奧·米爾普里, 羅恩·鮑威爾, 達埃爾亞·什里瓦斯塔瓦 申請人:唯景公司