CN101784951A - 改进的薄膜涂层、电光元件和包括这些元件的组件 - Google Patents

改进的薄膜涂层、电光元件和包括这些元件的组件 Download PDF

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Abstract

在许多交通工具和建筑的应用中电光元件正变得很普遍。各种电光元件配置为窗户和镜子提供了可变的透射率和/或可变的反射率。本发明涉及各种薄膜涂层、电光元件和包括这些元件的组件。

Description

改进的薄膜涂层、电光元件和包括这些元件的组件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年8月3日提交的题为“IMPROVEDTHIN-FILM COATINGS，ELECTRO-OPTIC ELEMENTS ANDASSEMBLIES INCORPORATING THESE ELEMENTS”的美国专利申请No.11/833,701的优先权，通过引用将该美国专利申请整体并入于此。
背景技术
在许多交通工具和建筑的应用中电光元件正变得很普遍。各种光电元件配置为窗户和镜子提供了可变的透射率和/或可变的反射率。
本发明涉及各种薄膜涂层、电光元件和包括这些元件的组件。
附图说明
图1描述了具有可变透射率的窗户的飞机；
图2a和2b分别描述了具有可变透射率的窗户的公共汽车和火车车厢；
图3描述了具有可变透射率和/或可变反射率的窗户的建筑物；
图4描述了具有可变透射率的窗户和可变反射率的后视镜的车辆；
图5a-5e描述了外部后视镜组件和相关的可变反射率元件的各种视图；
图6a-6d描述了内部后视镜组件和相关的可变反射率元件的各种视图；
图7描述了可变反射率元件的截面的剖面图；
图8a-8d描述了各种元件的截面的剖面图；
图9a-9j描述了用于各种元件的各种电接触件；
图10描述了用于多个元件的电气控制示意图；
图11a-11c描述了各种电气控制示意图；
图12描述了对于在元件制造工艺中使用的各种氩气工艺气压而言的元件翘曲(wrap)对氧流量的曲线图；
图13描述了对于在元件制造工艺中使用的各种工艺气压而言的薄膜体电阻率对氧流量的曲线图；
图14描述了对于在元件制造工艺中使用的各种工艺气压而言的薄膜厚度对氧流量的曲线图；
图15描述了对于在元件制造工艺中使用的各种工艺气压而言的薄膜表面电阻对氩流量的曲线图；
图16描述了对于在元件制造工艺中使用的各种工艺气压而言的薄膜体电阻率对氩流量的曲线图；
图17描述了对于在元件制造工艺中使用的各种工艺气压而言的薄膜吸收率对氧流量的曲线图；
图18描述了对于在元件制造工艺中使用的各种工艺气压而言的元件翘曲对氧流量的曲线图；
图19描述了对于在元件制造工艺中使用的各种工艺气压而言的元件翘曲对薄膜吸收率的曲线图；
图20描述了对于在元件制造工艺中使用的各种工艺气压而言的元件翘曲对薄膜透射率的曲线图；
图21-32描述了各种薄膜表面形态；
图33a和33b描述了薄膜峰到峰(peak-to-peak)表面粗糙度；
图34描述了对于各种薄膜材料而言溅射率对离子能量的曲线图；
图35描述了溅射率对溅射气体质量/靶质量的曲线图；
图36和37描述了放大的离子铣削(ion mill)的结果；
图38描述了薄膜表面粗糙度对线速度倒数的曲线图；
图39描述了薄膜反射率对离子束电流的曲线图；
图40描述了薄膜反射率对线速度倒数的曲线图；
图41描述了薄膜b＊对线速度倒数的曲线图；
图42描述了薄膜反射率对离子束停留时间的曲线图；
图43描述了薄膜反射率对厚度的曲线图；
图44描述了薄膜反射率对波长的曲线图；
图44A描述了LED光强度对波长的曲线图；
图44B描述了各种元件的截面的剖面图；
图44C描述了LED光透射率对波长的曲线图；
图45描述了薄膜透光度对波长的曲线图；
图46描述了薄膜反射率对厚度的曲线图；
图47描述了薄膜透光度对反射率的曲线图；
图48a-53c描述了薄膜反射率和/或透光度对波长的各种曲线图；以及
图54-59描述了具有渐变(graded)的薄膜涂层的元件的各种实施例。
图59A描述了各种元件的截面的剖面图；
图59B描述了各种元件的截面的剖面图；
图60-62描述了具有渐变的薄膜涂层的元件的各种实施例；以及
图63示出了根据本发明之前的本领域技术现状的镜子元件的实施例。
具体实施方式
图1、2a和2b描述了使用可变透射率的窗户110、210a、210b的多乘客交通工具102、202a、202b。使用可变透射率的窗户110、210a、210b的多乘客交通工具包括例如飞机102、公共汽车202a和火车202b。应当明白，其它多乘客交通工具(其中一些在本文的其它地方有更详细的描述)也可以使用可变透射率的窗户110、210a、210b。在图1、2a和2b中大概示出的多乘客交通工具还包括用于控制可变透射率窗户的窗户控制系统(其在图1-2b中未示出，然而，参考图10示出并对其进行描述)。2006年6月9日提交的题为“Variable TransmissionWindow Systems”的共同转让的美国专利6,567,708和美国专利申请60/804,378描述了与可变透射率窗户有关的各种细节，通过引用将上述文献的全部公开内容并入于此。
在图3中描述了可变透射率窗户的另一应用。建筑物301的建筑窗户302可以有利地包括透光度可变的功能。应当理解，这些可变透光度的建筑窗户可以被包括在住宅的、商业的和工业的设施中。
图4描述了受控车辆400，其包括各种可变透射率和可变反射率的元件。作为一个实例，描述了内部后视镜组件415，在至少一个实施例中，组件415包括可变反射率的镜子元件和自动车辆外部光控制系统。对这种自动车辆外部光控制系统的详细描述被包含在共同转让的如下专利号的美国专利中：5,837,994、5,990,469、6,008,486、6,130,448、6,130,421、6,049,171、6,465,963、6,403,942、6,587,573、6,611,610、6,621,616、6,631,316，以及如下序号的美国专利申请中：10/208,142、09/799,310、60/404,879、60/394,583、10/235,476、10/783,431、10/777,468和09/800,460；通过引用将上述专利和专利申请的全部公开内容并入于此。还描述了受控车辆包括驾驶员一侧外部的后视镜组件410a，乘客一侧外部的后视镜组件410b，中央高位制动灯(CHMSL)445，A柱450a、450b，B柱455a、455b以及C柱460a、460b；应当理解，这些位置中的任何位置可以提供一个图像传感器、多个图像传感器或者有关的处理和/或控制部件的可替代的位置。应当理解，后视镜中的任何或所有可以是自动调光的电光镜(即，可变反射率的镜子元件)。在至少一个实施例中，受控车辆可以包括可变透射率的窗户401、402。描述了受控车辆包括许多外部灯，包括前灯420a、420b，雾灯430a、430b，前方转向指示/危险信号灯435a、435b，尾灯425a、425b，后方转向指示灯426a、426b，后方危险信号灯427a、427b以及倒车灯440a、440b。应当理解，可以提供附加的外部灯，例如，分开的近光前灯和远光前灯，包括多用途照明的集成灯，等等。还应当理解，任何外部灯可以被提供有定位器(未示出)以调节给定外部灯的相关联的主光轴。在至少一个实施例中，至少一个外部镜组件被提供有枢轴转动机构以允许在方向410a1、410a2、410b1、410b2上进行枢轴转动。应当理解，图4的受控车辆一般是用于示例性目的，并且适合的自动调光后视镜(例如，在通过引用并入于此的专利和专利申请中公开的那些)可以与在本文描述的其它特征一起使用并且在通过引用并入于此的公开内容内。
优选地，受控车辆包括具有单位放大率(unit magnification)的内部后视镜。本文中使用的单位放大率镜指的是具有如下反射表面的平面或平镜，通过该反射表面形成的物体的像的角高度和宽度等于在相同距离处直接观察时物体的角高度和宽度，除了不超过正常制造公差的缺陷(flaw)以外。在本文中把在其中至少一个相关联位置提供单位放大率的棱镜日夜调节后视镜看作单位放大率镜。优选地，该镜子提供了如下的视场，该视场具有从至少20度的投影视点计算的内含水平角和足够的垂直角，以便当受控车辆内坐有驾驶员和四个乘客或者规定的乘坐者容量(如果少于此，则基于68kg的平均乘坐者重量)时提供延伸到从距离受控车辆后方不大于61m的点处开始的水平线的水平路面的视野。应当理解，视线可能被坐着的乘坐者或者头枕部分地遮挡。驾驶员的眼睛参考点的位置优选地根据适合于任何第95百分位男性驾驶员的规范(regulation)或标称位置。在至少一个实施例中，受控车辆包括至少一个具有单位放大率的外部镜。优选地，该外部镜为受控车辆的驾驶员提供了如下的视野：即从与和受控车辆的驾驶员一侧在最宽点处相切的纵向平面垂直的线延伸到水平线的水平路面的视野，对于最后位置的座位从驾驶员眼睛后10.7m处的切面向外延伸2.4m。应当理解，视线可能被受控车辆的后车身或挡泥板轮廓部分地遮挡。优选地，驾驶员的眼睛参考点的位置根据适合于任何第95百分位男性驾驶员的规范或标称位置。优选地，乘客一侧的镜子不被对应挡风玻璃的未擦拭(unwiped)部分遮挡，并且优选地可通过从驾驶员所坐位置在水平方向和垂直方向上倾斜来调节。在至少一个实施例中，受控车辆包括安装在乘客一侧上的凸面镜。优选地，该镜子被配置为通过在水平方向和垂直方向上倾斜来调节。优选地，每个外部镜包括不少于126cm的反射表面，并且被放置为使得为驾驶员提供沿着受控车辆的相关联一侧到后方的视野。优选地，如根据SAE推荐惯例(Recommended Practice)J964，OCT84所确定的，任何镜子的平均反射率为至少35％(对于许多欧洲国家来说为40％)。在镜元件能够有多个反射率水平(例如具有根据本发明的电光镜元件)的实施例中，在白天模式中最小反射率水平应当为至少35％(在用于欧洲时为40％)，并且在黑夜模式中最小反射率水平应当为至少4％。应当理解，本发明的各个实施例同样可应用到摩托车挡风玻璃和后视镜上去。
现在转向图5a和5b，其描述了外部后视镜组件510a、510b的各个部件。如在本文详细描述的，电光镜元件可以包括第一衬底521b，经由主密封物523b将第一衬底521b以间隔开的方式与第二衬底522b固定，以便在第一衬底与第二衬底之间形成腔。在至少一个实施例中，使主密封物的至少一部分是空的以形成至少一个腔填入口523b1。将电光介质装入该腔中，并且经由栓塞(plug)材料523b2将填入口以密封方式封闭。优选地，栓塞材料是UV可固化的环氧或丙烯酸材料。在至少一个实施例中，光谱过滤器材料545a、545b被放置为紧接第一衬底的第二表面，靠近镜元件的外围。电连接器525b1、525b2优选地分别经由第一粘合材料526b1、526b2而固定到元件。镜元件经由第二粘合材料570b固定到载板575b。优选地经由连接器585b来进行从外部后视镜到受控车辆的其它部件的电连接。经由定位器580b将载体附接到相关联的外壳底座585b。优选地，外壳底座与外壳515a、515b接合(engage)并且经由至少一个紧固件534b4固定。优选地，外壳底座包括被配置为接合转座533b的转体部分。转座优选地被配置为经由至少一个紧固件531b与车辆底座530b接合。在本文中提供了这些部件、附加的部件、它们的互连和操作的附加细节。
进一步参考图5a和5b，使外部后视镜组件510a定向使得第一衬底521b的图示出为具有位于观察者与主密封物材料523b之间的光谱过滤器材料524b。盲点指示器550a、锁眼照明器555a、地面照明灯(puddle light)560a、辅助的转向信号540a或541a、光传感器565a、其任何一个、其子组合或其组合可以并入后视镜组件内，使得它们相对于观察者而言位于元件的后面。优选地，器件550a、555a、560a、540a或541a、565a与镜元件结合来配置以便被至少部分地隐藏，如在本文以及通过引用并于此处的各个参考文献中详细讨论的。在本文提供了这些部件、附加的部件、它们的互连和操作的附加细节。
现在转向图5c-5e，提供了对根据本发明的附加特征部件的讨论。图5c描述了从第一衬底502c处观察的后视镜元件500c，在观察者与主密封物材料578c之间具有光谱过滤器材料596c。提供第一分隔区540c，以便使第一导电部分508c与第二导电部分530c基本上电绝缘。将周边材料560c施加到元件的边缘。图5d描述了从第二衬底512d处观察的后视镜元件500d，在观察者与光谱过滤器材料596d之间具有主密封物材料578d。提供第二分隔区586d，以便使第三导电部分518d与第四导电部分587d基本上电绝缘。将周边材料560d施加到元件的边缘。图5e描述了从图5c或5d的任一元件的图5e-图5e截面线观察的后视镜元件500e。第一衬底502e被示出为经由主密封物材料578e以间隔开的方式与第二衬底512e固定。光谱过滤器材料(在本文的至少一个实施例中被称为“铬环”)596e位于观察者和主密封物材料578e之间。分别提供第一电夹片563e和第二电夹片584e来有助于与元件的电连接。将周边材料560e施加到元件的边缘。应当理解，可以通过LCD工业中通常使用的方法(例如，通过丝网印刷或通过分发(dispensing))来施加主密封物材料。Yasutake等人的美国专利No.4,094,058描述了可采用的方法，通过应用将其公开内容全部并入于此。使用这些技术，主密封物材料可以被施加到各个切割成形的衬底，或者它可以在大衬底上被施加作为多个主密封物形状。然后可以将施加有多个主密封物的大衬底层叠到另一个大衬底，并且在至少部分地固化主密封物材料之后可以从该叠层中切割出单个的镜子形状。该多重处理技术是制造LCD时通常使用的方法，并且有时被称为阵列工艺。可以使用类似的工艺来制作根据本发明的电光器件。可以将诸如透明导体、反射器、光谱过滤器以及在固态电光器件情况下的一个或多个电光层的所有涂层施加到大衬底并且在必要时图案化。可以使用诸如以下的许多技术来使涂层图案化：即通过经由掩模施加涂层，通过在涂层下面选择性地施加图案化的可溶解层并且在涂层施加、激光烧蚀或刻蚀之后除去它和它之上的涂层。这些图案可以包含用来在整个制造工艺期间准确地对准或定位衬底的套准标记或目标。这通常例如用使用图案识别技术的视觉系统光学地进行。如果希望的话，还可以例如通过喷砂、激光或金刚石刻划将套准标记或目标直接施加到玻璃上。可以在层叠之前将用于控制层叠的衬底之间的间距的间隔介质放入主密封物材料中或施加到衬底上。可以将间隔介质或装置施加到叠层的将从完成的切单(singulated)镜组件上切掉的区域。如果器件是液相电光镜元件，则可以在填入电光材料和塞上填入口之前或之后将层叠的阵列切割成形。
现在转向图6a和6b，其示出了如在第一衬底622a、622b处观看的内部后视镜组件610a、610b，在观察者和主密封物材料(未示出)之间具有光谱过滤器材料645a或槽框(bezel)645b。镜元件被示出为位于可移动的外壳675a、675b内，并且可选地与底座结构681a(w/固定外壳)或681b(w/o固定外壳)上的固定外壳677a相结合。第一指示器686a、第二指示器687a、操作者接口691a、691b以及第一光传感器696a位于可移动外壳的颏(chin)部中。第一信息显示器688a、688b，第二信息显示器689a以及第二光传感器697a被并入组件内使得它们相对于观察者而言在元件的后面。如关于外部后视镜组件所描述的，优选的是如在本文中详细描述地使得器件688a、688b、689a、697a至少部分隐藏。在至少一个实施例中，内部后视镜组件可以包括在印刷电路板665b处的至少一个或多个照明组件670b、至少一个传声器、其子组合、其组合或者与上述器件一起的其它组合。应当理解，本发明的各个方面可以以许多组合的形式分别地或者共同地并入电光窗户或镜子中。
图6c描述了第二衬底612c的平面图，第二衬底612c在第三表面、第四表面或第三和第四表面两者上包括材料的叠层。在至少一个实施例中，在主密封物材料之下，材料叠层的至少一部分620c1或材料叠层的至少基本上不透明层被除去或掩蔽。材料叠层的至少一层的至少一部分620c2基本上延伸到衬底的外缘或延伸到有助于在第三表面叠层和元件驱动电路(在图6c中未示出)之间的电接触的区域。有关的实施例提供了在元件组装之后从镜子或窗户元件的后面检查密封物和/或观察栓塞物和/或固化栓塞物。在至少一个实施例中，材料叠层620c的外缘620c1的至少一部分位于主密封物材料678c的内缘678c2和外缘678c1之间。在至少一个实施例中，在具有约2mm到约8mm之间、优选地约5mm的宽度的主密封物材料之下，材料叠层的部分620c1或者材料叠层的至少基本上不透明层被除去或掩蔽。材料叠层的至少一层的至少一部分620c2基本上延伸到衬底的外缘或者延伸到具有在约0.5mm到约5mm之间、优选地约1mm的宽度的有助于在第三表面叠层和元件驱动电路(未示出)之间电接触的区域。应当理解，第一、第二、第三和第四表面层或者材料叠层中的任何一个可以如在本文或者通过引用并入本文其它地方处的参考文献内公开的那样。
图6d描述了包括第三表面材料叠层的第二衬底612d的平面图。在至少一个实施例中，第三表面材料叠层620d的外缘620d1的至少一部分位于主密封物材料678d的内缘678d2和外缘678d1之间。在至少一个有关的实施例中，导电接头(tab)部682d从主密封物材料678d的外缘678d1的内侧的第二衬底的边缘延伸。在至少一个有关的实施例中，导电接头部682d1与主密封物材料678d之下的第三表面材料叠层的至少一部分重叠。在至少一个实施例中，如在图8b中描述的，第三表面材料叠层的基本上透明的导电层(没有单独地示出)(例如导电的金属氧化物)延伸超出第三表面叠层的剩余部分的外缘620d1，以便提供到第三表面的外部电连接。应当理解，可以如图9c-9i所示的沿着任何衬底周边区域淀积导电接头部。在至少一个实施例中，导电接头部包括铬。应当理解，导电接头部提高了导电电极上的导电性；只要导电电极层被提供有足够的导电性，导电接头部就是可选的。在至少一个实施例中，导电电极层除了提供期望的导电性之外还赋予了针对对应反射光线的期望的颜色特定特性。因此，当省略了导电电极时，经由下层的材料规格来控制颜色特性。应当理解，第一、第二、第三和第四表面层或者材料叠层中的任何一个可以如在本文或者通过应用并入本文其它地方处的参考文献内公开的那样。
图7描述了后视镜元件700，其为在图5e中描述的元件的放大图以便提供更多的细节。元件700包括了具有第一表面704和第二表面706的第一衬底702。施加到第二表面706的第一导电电极部分708和第二导电电极部分730经由第一分隔区740而基本上彼此电绝缘。如可以看到的，在至少一个实施例中，设置分隔区使得光谱过滤器材料796和对应的增附材料793也基本上电绝缘，以便分别限定第一和第二光谱过滤器材料部分724、736，并且分别限定第一和第二增附材料部分727、739。第一分隔区740、540c、540d、540e的一部分被示出为在主密封物材料778位于其中心附近的一部分内平行延伸。应当理解，分隔区740的这部分可以处于某种位置使得观察者不会容易感知光谱过滤器材料内的线；例如，分隔区的一部分可以基本上与光谱过滤器材料596的内侧边缘797对准。应当理解，当分隔区740的任何部分位于主密封物材料内侧时，如在本文其它地方更详细地描述的，可以观察到电光材料颜色和/或变透明(clearing)上的不连续。可以操控该工作特性以便得到主观上可视地吸引人的元件。
进一步参考图7，其描述了元件700包括具有第三表面715和第四表面714的第二衬底712。应当注意，第一衬底可以大于第二衬底以便产生沿着镜子的周边的至少一部分的偏移量。第三导电电极部分718和第四导电电极部分787被示出为分别紧邻第三表面715，并且经由第二分隔区786而基本电绝缘。第二分隔区786、586c、586d、586e的一部分被示出为在主密封物材料778位于其中心附近的一部分内平行延伸。应当理解，分隔区786的这部分可以处于某种位置使得观察者不会容易感知光谱过滤器材料内的线；例如，分隔区的一部分可以基本上与光谱过滤器材料796的内侧边缘797对准。如图7中进一步示出的，可以将反射材料720施加在可选的外涂层材料722和第三导电电极部分718之间。应当理解，可以使用如在共同转让的美国专利/申请6,111,684、6,166,848、6,356,376、6,441,943、10/115,860、5,825,527、6,111,683、6,193,378、09/602,919、10/260,741、60/873,474和10/430,885(通过引用将上述专利/申请的公开内容都并入于此)中所公开的任何材料来限定诸如第一表面上的亲水涂层的单一表面涂层，或涂层的复合叠层，例如施加到第一、第二、第三和第四表面上的导电电极材料、光谱过滤器材料、增附材料、反射材料、外涂层材料。还应当理解，可以将疏水涂层施加到第一表面上，该疏水涂层例如有氟化的烷基盐或聚合物、含有硅酮的涂层或者有特殊纹理结构的表面。相对于没有这种涂层的玻璃，亲水涂层或疏水涂层均将改变入射到第一表面上的水气的接触角，并且在存在水气时将增强后视力。应当理解，第三表面和第四表面反射器实施例都在本发明的范围之内。在至少一个实施例中，施加到第三表面和/或第四表面的材料被配置成针对对应表面叠层的至少一部分提供部分反射/部分透射的特性。在至少一个实施例中，集成施加到第三表面的材料来提供组合的反射器/导电电极。应当理解，附加的“第三表面”材料可以在主密封物的外侧延伸，在该情况下，应当理解，对应的分隔区延伸穿过附加的材料。如在例如图6c中描述的，从第四表面可见主密封物的至少一部分有助于检查和UV固化栓塞材料。在至少一个实施例中，在主密封物材料之下除去或掩蔽材料叠层620c的至少一部分或者材料叠层的至少基本上不透明的层，以便提供对周边的至少一部分附近的至少25％的主密封物宽度的检查。更优选的是，提供对周边的至少一部分附近的主密封物宽度的50％的检查。最优选的是，提供对周边的至少一部分附近的主密封物宽度的至少75％的检查。本发明的各个实施例将包括具有不同于其它部分的涂层或涂层叠层的特定表面的部分；例如，可以形成在光源前面的“窗户”、信息显示器、光传感器或其组合，以便如并入于此的许多参考文献中所述的选择性地透射一个或多个特定谱带波长的光线。
进一步参考图6a-6b和图7，第一分隔区740与主密封物材料775的一部分协作来限定与第一导电电极部分708、第一光谱过滤器材料部分724和第一增附材料部分727基本上电绝缘的第二导电电极部分730、第二光谱过滤器材料部分736和第二增附材料部分739。该配置允许放置导电材料748，使得第一电夹片763与第三导电电极部分718、反射材料720、可选的外涂层722和电光介质710电连通。应当明白，特别在其中在放置第一电夹片769之前将导电材料748施加到元件的实施例中，该导电材料可以至少部分地分隔界面757、766、772、775。优选地，选择用于形成第三导电电极部分718、第一电夹片763和导电材料748的材料或材料成分，以便促进在夹片和产生电光介质的材料之间的持久的电连通。第二分隔区786与主密封物材料775的一部分协作来限定与第三导电电极部分718、反射层720、可选的外涂层材料722和电光介质710基本上电绝缘的第四导电电极部分787。该配置允许放置导电材料790，使得第二电夹片784与第一增附材料部分727、第一光谱过滤器材料部分724、第一导电电极部分708和电光介质710电连通。应当明白，特别在其中在放置第一电夹片784之前将导电材料790施加到元件的实施例中，该导电材料可以至少部分地分隔界面785、788、789。优选地，选择用于形成第一导电电极部分708、第一电夹片784，增附材料793、光谱过滤器材料796和导电材料790的材料或材料成分，以便促进在夹片和产生电光介质的材料之间的持久的电连通。
有时期望在反射层720上提供一个或多个可选的闪涂(flash)外涂层722，使得它(而不是反射层720)接触电致变色介质。该闪涂外涂层722必须具有如电极一样稳定的特性，它必须具有良好的适用寿命，它必须与反射层720很好地接合，并且在密封物部件778接合于其时保持该接合。如果要可以看见下层的光学特性，则覆盖层它必须足够地薄，使得它不完全阻挡720下面的层的反射。根据本发明的另一实施例，当在高反射层上放置非常薄的闪涂外涂层722时，反射层720可以是银金属或银合金，因为闪涂层保护反射层而同时仍然允许该高反射层720对镜子的反射率有贡献。在这种情况下，薄的(例如，小于约300埃，并且更优选地小于约100埃)铑、钌、钯、铂、镍、钨、钼或它们的合金的层淀积在反射层720上。闪涂层的厚度取决于所选的材料。例如，元件构造有涂敷有少至10埃的钌的闪涂层的第三表面涂层，该第三表面涂层具有银下面的铑下面的钌下面的铬，该元件与没有闪涂层的元件相比示出了改进的电阻，该没有闪涂层的元件在处理期间形成点缺陷并且在经受高温测试时在元件的观察区域中变模糊(haze)。具有钌闪涂层的元件的初始反射率是70-72％。当反射层720是银时，闪涂层722也可以是银合金或掺杂铝的氧化锌。闪涂层或更厚的覆盖层还可以是透明的导体，例如透明的金属氧化物。可以特别地选择覆盖层以便针对像阻挡特性、有利的干涉光学、压缩或拉伸应力的平衡等等那样的因素来补充其它层。应当理解，如上所述的闪涂层可以用于在本文件其它地方描述的其它实施例中。
由被认为是与电致变色系统相兼容的上述列举的金属或其它金属/合金/半金属制成的这种覆盖层在金属或半金属层厚于300埃时趋向于使得它下面的层有很小的光学影响。如果认为更期望金属的覆盖层的外观，则使用这种较厚的覆盖层可能是有利的。在共同转让的Bauer等人的欧洲专利EP0728618A2“Dimmable Rearview Mirror forMotor Vehicles”中提供了这种叠层的一些描述，将上述专利通过应用并入于此。当使用可与胶(glue)层和闪涂层结合使用的这种较厚的覆盖层(多个层)以及透明的导电层(例如掺杂铟的氧化锡、掺杂铝的氧化锌、或氧化铟锌)时，仍然会存在具有诸如银、银合金、铜、铜合金、铝或铝合金的下层的导电性的好处。通常被认为是绝缘体的层(诸如二氧化钛、二氧化硅、硫化锌等等)也可以用于这种覆盖层叠层或夹层中，并且不排除较高导电层的好处，只要它们的层厚度使得它们仍然能通过来自该较高导电层的足够的电流即可。
在电致变色领域中已知的是，当将电势施加到元件时镜子或窗户可能不均匀地变暗。该不均匀的变暗是由跨EC元件中的固态EC材料、流体或凝胶的电势上的局部差异引起的。跨元件的电势随着电极的表面电阻、母线配置、EC介质的导电性、EC介质的浓度、单元间距或电极之间的距离以及与母线的距离而变化。通常提出的对此问题的解决方案是使涂层或组成电极的多个层更厚，从而减少它们的表面电阻并且使得元件能够快速地变暗。如下面将讨论的，存在实际的缺点，其限制了这种过分简单化的解决该问题的方法。在许多情况下，该缺点使得EC元件不适合于给定应用。在本发明的至少一个实施例中，描述了改进的电极材料、制造所述电极的方法以及母线配置，其解决了由简单地使电极层变厚而出现的问题，并且使得EC元件具有更快速的、更均匀的变暗特性。
在典型的内部镜中，母线沿较长的尺寸平行延伸。这使电极之间的零件两端的电势降减到最少。镜子通常还由高表面电阻的透明电极和较低表面电阻的反射器电极组成。该镜子变暗的速度将在用于较高表面电阻电极的母线附近最快，而在两个电极之间的某些中间位置处最慢。在用于较低表面电阻电极的母线附近将具有在这两个值之间的变暗速率。当在这两个母线之间移动时存在有效电势上的变化。在两个长平行母线之间具有相对较短距离(母线之间的距离小于母线长度的一半)的情况下，镜子将以“遮光帘(window shade)”的方式变暗。这意味着镜子在一个母线附近更快速地变暗，并且变暗看来像是以渐变的方式在这两个母线之间移动。通常，在零件的中间处测量变暗速率，并且在镜子具有大于2的宽高比的情况下，变暗速率上的任何非均匀性相对较小。
随着镜子的尺寸以及母线之间的距离增大，零件两端的变暗速率上的相对差异也增大。当镜子被设计成外部应用时这可以被加剧。可以承受这种严酷环境的金属通常具有比合适且常用于内部镜应用的诸如银或银合金的金属更低的导电率。因此用于外部应用的金属电极可以具有高达6欧姆/平方的表面电阻，而内部镜可能具有＜0.5欧姆/平方的表面电阻。在其它外部镜应用中，出于各种光学要求，透明电极可能在厚度上受到限制。在最普通的用途中，诸如ITO的透明电极通常被局限于1/2波厚度。该限制是由于在此讨论的ITO的特性以及与使ITO涂层更厚相关联的费用引起的。在其它应用中，涂层限于1/2波厚度的80％。这两个厚度约束限制了透明电极的表面电阻，对于1/2波涂层而言表面电阻大于约12欧姆/平方，而对于作为80％的1/2波涂层的涂层而言表面电阻则高达17-18欧姆/平方。金属和透明电极的表面电阻越高，镜子变暗得越慢、越不均匀。
可以根据EC元件在电路方面的分析来估计变暗速率。下面的讨论涉及具有跨元件的均匀的表面电阻的涂层。在平行电极之间的任何位置处的电势简单地是每个电极的表面电阻和EC介质的电阻的函数。在下面的表1中，给出了跨电极之间的元件的平均电势以及最大电势和最小电势之间的差。该实例是针对具有10cm的平行母线之间的间距、180微米的单元间距、1.2伏的驱动电压和100,000欧姆·厘米的流体电阻率的元件。比较了顶电极和底电极表面电阻的六个组合。
表1
Figure GPA00001013580100151
变暗的速度在与最高表面电阻电极的电接触处最快，并且与该位置处的有效电势有关。邻近于该电接触(或其它地方)的有效电势越高，镜子的平均变暗将越快。当零件两端的电势尽可能高时，将出现最快的整个变暗时间。这将驱动电化学物质(electrochemistry)以加速的速率变暗。在顶衬底和底衬底两者上的涂层的表面电阻对确定电极之间的有效电势起作用，但是如可以从该表格中看到的，高表面电阻电极起更关键的作用。在过去的电致变色领域中，几乎仅仅通过降低低电阻电极的表面电阻来实行改进。这是因为使用诸如银的材料带来了相当多的好处并且相对容易实现。
在本领域中已知的是，随着驱动电势的增大可以增大总速率，但是趋势将是恒定的且与驱动电压无关。还已知，在给定电压下的电流汲取影响变暗均匀性。可以通过调节单元间距、浓度或EC材料的选择来改进均匀性，但是通常使用这些调节改进均匀性会对变暗速度、变透明速度或变暗和变透明速度两者有负面影响。例如，增大单元间距和减少流体浓度将减少电流汲取并且将由此改进均匀性，但是变透明时间将增大。因此，必须适当地设置层的表面电阻以便实现变暗的速度和变暗的均匀性。优选地，透明电极的表面电阻应当小于11.5欧姆/平方，优选地小于10.5欧姆/平方并且更优选地小于9.5欧姆/平方，并且由于下面讨论的光学要求，在一些实施例中，透明电极的厚度应当小于约半波光学厚度。反射器电极应当小于约3欧姆/平方，优选地小于约2欧姆/平方并且最优选地小于1欧姆/平方。如此构造的镜子或EC元件还将具有相对均匀的变暗，使得在最快和最慢变暗速率之间的变暗时间上的差小于因子3，优选地小于因子2并且最优选地小于因子1.5。下面讨论使得这些元件能够快速、均匀变暗的新型、高性能、低成本的材料。
在其它应用中，具有两个相对平行的母线可能是不切实际的。这可能是由于外部镜常常具有不规则的形状。在其它环境中，可能期望具有到低电阻电极的点接触。点接触可以使得能够最小化或消除某些应用中使用的激光删除线。使用点接触简化了镜结构的某些方面或者对于镜结构的某些方面是优选的，但是它使得难以实现跨零件的相对均匀的电势。消除沿着低电阻反射器电极的相对长的母线有效地增大了电极的电阻。因此，需要母线和涂层表面电阻值的新型组合来实现快速的、均匀的变暗。
如上所述，本领域技术人员会预期，它会对金属反射器电极要求非常低的表面电阻值以便能够实现点接触方案。出人意料的是，人们发现透明电极必须具有较低的表面电阻以便改进均匀性。表2示出了均匀性实验的结果。在该测试中，我们制作了约8英寸宽乘以6英寸高的液相EC元件。在本文讨论的元件设计的好处主要属于大元件。大元件被定义为从观察区域边缘上的任一点的边缘到几何中心的最短距离大于约5cm的元件。没有均匀的变暗性在距离大于约7.5cm时变得更成问题的，并且在距离大于约10cm时变得更为成问题的。透明电极(ITO)和金属反射器的表面电阻如表2中记录地变化。用点接触来进行到金属电极的接触。诸如所谓的J夹片的夹片接触与约1″长的Ag浆线一起使用，以便沿着镜子的短长度边之一提供到金属反射器的电接触。经由沿着点接触相反的一侧并且持续到沿着镜子的两个长边的距离的三分之一的Ag浆，进行到透明电极的电接触。在镜子上的三个位置处测量变暗时间(T5515)。位置1靠近点接触，位置2在点接触对面的透明电极母线的边缘处，而位置3在镜子的中心处。T5515时间(以秒为单位)是镜子从55％反射率到15％反射率所花费的时间。最大反射率是镜子的反射率最大值。delta T5515是点1与点2之间的或者点2与点3之间的时间差。这是在镜子上的最快速位置与其它两个位置之间的变暗速率上的差异的测量。随着变暗变得更均匀，这些数字一起变得更接近。时间因子是在给定位置处的变暗时间除以最快位置处的时间。这示出了与任何给定位置处的绝对速率无关的在不同位置之间的时间的相对定标。如上所述，优选的是时间因子小于3并且优选地小于2并且最优选地小于1.5。从表2中可以看到，当对于该特定的镜配置来说ITO表面电阻为14欧姆/平方时我们不会实现3的时间因子。具有9欧姆/平方的ITO的所有三个实例具有小于3的时间因子。镜子读数的中心是最偏离最快位置的位置。对该数据进行统计分析，其出人意料地揭示了ITO表面电阻是对时间因子有贡献的唯一因素。通过使用统计模型，对于该实施例，为了具有3.0或更少的时间因子需要小于约11.5欧姆/平方的ITO表面电阻。通过使用相同的统计模型，对于该镜配置，为了让时间因子小于2.0，ITO必须具有小于7欧姆/平方的表面电阻。即使第三表面反射器的表面电阻没有影响时间因子，也影响了整个变暗速率。当所述反射器的表面电阻小于或等于2欧姆/平方并且ITO为约9欧姆/平方时，在中心中该镜子的变暗速率小于8秒。这个值大约对应于具有传统母线布置的类似尺寸的镜子。因此，通过降低ITO的表面电阻，使得点接触能够具有相对较高表面电阻的反射器。
表2
  反射器欧姆/平方   ITO欧姆/平方   测量位置   最大反射率   T5515   delta T5515   时间因子
  0.5   9   1   55.3   3.7   1.3   1.6
  0.5   9   2   55.5   2.3
  0.5   9   3   55.3   6.0   3.7   2.6
  1   9   1   56.0   5.4   2.3   1.7
  1   9   2   56.0   3.1
  1   9   3   56.0   7.2   4.1   2.3
  2   9   1   55.8   5.0   1.9   1.6
  2   9   2   55.9   3.1
  2   9   3   55.9   7.8   4.6   2.5
  0.5   14   1   56.5   5.6   2.8   2.0
  0.5   14   2   56.6   2.9
  0.5   14   3   56.5   10.2   7.3   3.6
  1   14   1   57.6   6.8   3.4   2.0
  1   14   2   57.6   3.4
  1   14   3   57.5   12.2   8.8   3.6
  2   14   1   57.3   8.4   4.4   2.1
  2   14   2   57.5   4.0
  2   14   3   57.4   14.0   9.9   3.5
在另一组实验中详述了ITO的表面电阻在变暗速度和均匀性中出乎意料的作用。在这些实验中，母线接触到较高表面电阻电极(在该实例中为ITO)的长度进一步延伸到镜子的各边并且在一些情况下甚至到镜子的底缘上。表3表明了母线长度上的改变对均匀性的影响。在这些测试中，除了其中记录的之外，元件形状和配置与表2的相同。接触百分比是ITO接触的母线长度与周边的总长度相比的百分比。母线比例是相对于大约2cm或更小的小反射器接触而言ITO接触的长度。
来自表3的数据描述了增大较高表面电阻电极的母线长度显著地改进了均匀性。对于2欧姆/平方的反射器，将母线接触的长度从40％增大到85％，则把时间因子从2.4改进到1.7。对于0.5欧姆/平方的反射器，同样地将ITO母线长度从40％改变到85％，则把时间因子从3.2改进到1.2并且显著地改进变暗速率。请注意，具有较低表面电阻反射器的元件通常比可比较的2欧姆/平方情况更快变暗，但是具有更短ITO接触的0.5欧姆情况的均匀性实际上更坏，如通过时间因子表明的那样。增大ITO的母线长度对于具有0.5欧姆/平方的反射器的元件特别有用。
当增大接触百分比时，最快和最慢变暗的位置也可以改变。在该实例中，更高的接触百分比显著地改进了在两个位置1和3处的变暗时间以及对应的时间因子。
表3
接触百分比 母线比例 反射器欧姆/平方 ITO欧姆/平方 测量位置 最大反射率 T5515   deltaT5515 时间因子
  85   20   2   9   1   57.0   2.9
  85   20   2   9   2   57.0   3.7   0.8   1.3
  85   20   2   9   3   57.3   4.8   1.9   1.7
  58   13   2   9   1   56.6   3.4
  58   13   2   9   2   57.2   3.5   2.2   1.0
  58   13   2   9   3   57.5   5.6   2.2   1.6
  40   9   2   9   1   56.9   8   4.6   2.4
  40   9   2   9   2   57.3   3.4
  40   9   2   9   3   57.4   8.2   4.8   2.4
  85   20   0.5   9   1   56.0   3
  85   20   0.5   9   2   56.2   3
  85   20   0.5   9   3   56.1   3.5   0.5   1.2
  58   13   0.5   9   1   55.8   4   1.5   1.6
  58   13   0.5   9   2   56.1   2.5
接触百分比 母线比例 反射器欧姆/平方 ITO欧姆/平方 测量位置 最大反射率 T5515   deltaT5515 时间因子
  58   13   0.5   9   3   56.0   3.5   1   1.4
  40   9   0.5   9   1   55.5   8.2   5.6   3.2
  40   9   0.5   9   2   55.8   2.6
  40   9   0.5   9   3   56.0   4.9   2.3   1.9
这些实验表明，当使用具有低表面电阻电极的短母线时增大到对面电极的母线长度对改进均匀性有利。因此，理想地，对于大镜子，我们更希望母线的长度的比例大于5∶1、优选地大于9∶1、更优选地大于13∶1并且最优选地大于20∶1，以便实现3以下的时间因子。我们也发现，与较小母线长度无关，通过增大到较高表面电阻电极的母线的长度来改进均匀性，以便获得优选地大于约58％且更优选地大于约85％的接触百分比。典型的大EC镜具有小于50％的接触百分比。
这些发现不仅对于具有不透明反射器的镜子是关键的，而且它们对于使用透反反射器的镜子更加关键。为了具有透反涂层，金属必须被变薄到透明的程度。更薄的金属因此具有更高的表面电阻值。在本发明的至少一个实施例中，利用传统的母线布置并利用在本文教导的可选的点接触母线布置的电光元件具有快速的、均匀的变暗。下面描述了新型的透反涂层，其特别适合于补充上述的母线布置。
还可以使导电性较差的不透明覆盖层或不透明层的叠层图案化，以便使电致变色镜能够在其全部面积之上更均匀地变暗或者从其中心(其中出现最多前灯眩光)首先向外朝向观察区域的顶部和底部变暗。通过引用被并入于此的Tonar等人的美国专利申请20040032638A1“Electrochromic devices with thin bezel-covered edge”提到了“可以在紧邻相关联电接触或者周边区域附近的区域中提供较低表面电阻涂层，并且该低表面电阻涂层允许表面电阻随着与电接触的距离增大而增大”，并且陈述了“当利用点接触时这是特别适用的”。人们通常会想要提供欧姆上的对比，当没有电压施加到电致变色元件时在反射器中没有任何或者极少的可见的对比度。
为了在电致变色器件的更高和更少导电的区域之间获得足够的对比以便能够使某些区域优先变暗，可能需要在叠层中包括非金属性的材料。这是因为不透明层或者更能反射的金属和合金的叠层趋向于足够导电，以便在没有在它们下面补充更高导电图案的情况下在汽车的电致变色镜中提供可接受的变暗特性。这种包括半金属的材料叠层的一个实例是与在通过引用被并入于此的美国专利5,535,056“method for making elemental semiconductor mirror for vehicles”中描述的类似构造中的一个，其中不透明的硅层将被约四分之一波光学厚度的氧化铟锡覆盖，该氧化铟锡被20到25纳米的硅覆盖，该20到25纳米的硅被约20nm的氧化铟锡覆盖。这种不透明的涂层叠层可以具有置于它之下的图案化的附加材料，对其从前面的外观有极少的影响。该叠层还会到处都足够地导电以便不损失图案化的优点。另外，如果发现当在约1400埃厚度下通常产生约12欧姆/平方的条件下淀积ITO时ITO仍然太导电，则可以通过调节工艺条件或者通过改变铟与锡的比例使得ITO更不导电。
使根据US20040032638A1中描述的原理构造的元件具有不同的第三表面涂层叠层和导电性图案，该元件具有图5f和图7的几何形状，沿着顶部边缘、下部边缘和左侧边缘具有导电环氧，并且具有在右侧边缘的大约中间处制作的点接触。当提及整个第三表面时，其将指的是在任何激光处理以便产生为根据共同转让的美国专利申请20040022638A1的结构所必需的绝缘区域之前的表面。
将在全部观察区域之上具有1/2欧姆/平方的第三表面反射器的元件与在被不透明层覆盖的跨元件的中心的1/2″或1″或2″的条带中具有1/2欧姆/平方的那些形成对照，使得在观察区域的其余部分中有4欧姆/平方的导电性，但是在明亮状态中有相当均匀的元件的外观。在使元件变暗后，对于元件的中心存在趋势上的微小的减少，从而在与具有导电性的对比区域的边缘相比时变暗上有滞后。
为了具有更高水平的导电性对比，制作在结构上与上一段中的那些类似的元件，但是在第三表面上分别具有约12欧姆/平方和40欧姆/平方的ITO，并具有2″的银的导电条带跨过单个的中心放置，然后(为了处理持久性)被透明导电氧化物的闪涂层覆盖。在被制成完备的电致变色器件之后，将元件放置在镀银的玻璃片之上，使得在评估变暗特性中会有与在具有相对透明的12欧姆/平方和40欧姆/平方ITO的区域后面的银条带类似的强度的反射器。已看到，当在这些条件下观察时，在第三表面上具有40欧姆/平方到1/2欧姆/平方对比区域的器件在变暗时的虹膜效应比具有12欧姆/平方到1/2欧姆/平方对比区域的元件更少。
除了在第三表面上使用附加涂层之外，按照前一段来制作元件。那些涂层由如下组成：导电氧化物的附加的闪涂层(因为在涂敷工艺中处理涉及真空破坏，所以放在那里用于粘附)，约300nm的硅，约60nm的ITO，另一个20nm的硅以及随后的10nm的ITO。硅层可能易于表面氧化，在某些EC元件中其可能形成表面氧化物，然后该表面氧化物妨碍变暗的均匀性和一致性。可以使用在本文描述的ITO或其它TCO或另一种材料作为闪涂层或覆盖层，以便抑制所述氧化物的形成或负面影响。从40欧姆/平方的初始层(按照先前实例)开始的那些元件结果形成用四点探针测量的如下的第三表面导电性：即其在顶部和底部区域(按照图5f和图7)中约为24欧姆/平方，而在中心区域中小于1欧姆/平方。从12欧姆/平方的初始ITO层开始的元件在顶部和底部区域中具有10-12欧姆/平方。按照先前实例，具有较高欧姆对比的元件具有最小的虹膜效应或者最大的中心到边缘变暗的倾向。当使用D652度观察者时，这些元件在无动力状态中还具有下列光学特性，
                              L＊ a＊ b＊ Y
较高的欧姆对比(50欧姆的基底层)76  -5  4   50
较低的欧姆对比(12欧姆的基底层)75  -3  5   51
还可以通过第二表面透明导体(叠层)或第三表面反射(叠层)中细的删除线以及如在本文其它地方描述地逐渐改变涂层的厚度，获得电致变色器件的某些区域的优先的变暗。举例来说，使用激光删除时，一般，当减小激光的工作波长时能够产生更细的激光线。使用波长355nm的UV激光已经产生了15微米宽的删除线。这些线仍然是可辨别的但是比通过使用更长波长的激光而产生的那些小的多。当更短波长激光继续变得更可实现时，完全可以预期，在对于汽车镜的正常情况下在观察区域中没有在美观上令人不愉快的删除线将是可能的。
当在被示出跨过图5f和图7的中心的线或线的部分处存在将变为元件第三表面的涂层叠层的删除部分、并且随后根据现有技术构造元件使得存在位于零件的一个边缘处的相对小的接触以及在元件的另外三边上使用的导电环氧时，影响了变暗特性。
在1/2欧姆/平方的反射器电极上对于如图5f和图7中所述的元件内部示出的两条线，进行如下的利用激光的删除图案：
1)在从玻璃边缘延伸到距离玻璃边缘15cm的细线中存在涂层的完全删除部分。
2)在跨零件的整个宽度上成反复的8mm删除部分和2mm未烧蚀(unablated)部分的图案的细线中存在涂层的完全删除部分。
3)在从玻璃边缘延伸到距离边缘14cm的细线中存在涂层的完全的删除部分，并且随后在跨零件的其余部分上存在成反复的5mm未烧蚀部分和5mm删除部分的图案的删除部分。
4)在从玻璃边缘延伸到距离边缘15cm的细线中，除了沿该线约5cm和10cm处的0.4mm的2个未烧蚀的段之外，存在涂层的完全删除部分。
当与没有任何删除线的类似零件相比时，这些元件在变暗时表现出一些显著更小的“虹膜效应”。在具有删除图案的那些之中对于整体美观以及甚至变暗性来说最好的是图案4。尽管如此，所有这些图案将需要针对可接受的变暗美观而调节，但是已经示出了朝向期望的变暗特性的移动。
参考图8a，描述了后视镜元件的一部分的剖面图，该后视镜元件包括第一衬底802a和第二衬底812a，第一衬底802a具有淀积在第二表面上的基本透明导电材料的至少一个层808a，第二衬底812a具有淀积在第三表面上的材料叠层，经由主密封物材料878a以彼此相对间隔开的关系固定这两个衬底以便在其之间限定腔。在至少一个实施例中，电光介质810a位于所述腔内。在至少一个实施例中，第三表面材料叠层包括下层818a、导电电极层820a、金属层822a和导电接头部882a，导电接头部882a具有在金属层和主密封物材料下面的重叠部分883a。应当注意，导电接头部882a可以可替代地淀积在金属涂层822a之上以便产生重叠部分。在至少一个实施例中，下层是二氧化钛。在至少一个实施例中，未使用下层。在至少一个实施例中，导电电极层是氧化铟锡。在至少一个实施例中，省略了导电电极层。在至少一个实施例中，省略了导电电极层，并且下层是较厚的二氧化钛层或者具有相对高折射率(即比ITO高的折射率)的一些其它基本透明的材料，例如碳化硅。在至少一个实施例中，导电接头部包括铬。应当理解，导电接头部可以包括任何导电材料，其很好地粘附到根据层的顺序而定的玻璃和/或其它叠层或者环氧，并且在车辆的镜测试条件之下耐腐蚀。如可以明白的，当将第三表面材料叠层或者至少叠层内对腐蚀敏感的那些层限制在由主密封物材料的外缘限定的区域之内时，元件将基本上没有与第三表面腐蚀相关联的问题。应当理解，假如包括保护的外涂层或密封剂，例如，导电环氧或外涂层，则容易受到腐蚀的一个或多个层可以延伸超出主密封物材料。应当理解，第一、第二、第三和第四表面层或者材料叠层中的任何一个可以如在本文或者通过引用并入本文其它地方处的参考文献内公开的那样。应当理解，导电接头部提高了导电电极上的导电性；只要导电电极层被提供有足够的导电性，导电接头部就是可选的。在至少一个实施例中，导电电极层除了提供期望的导电性之外还赋予了针对对应反射光线的所期望的颜色具体特性。因此，当省略了导电电极时，经由下层的材料规格来控制颜色特性。
转向图8b，描述了后视镜元件的一部分的剖面图，该后视镜元件包括第一衬底802b和第二衬底812b，第一衬底802b具有淀积在第二表面上的基本透明导电材料的至少一个层808b，第二衬底812b具有淀积在第三表面上的材料叠层，经由主密封物材料878b以彼此相对间隔开的关系固定这两个衬底以便在其之间限定腔。在至少一个实施例中，电光介质810b位于所述腔内。在至少一个实施例中，第三表面材料叠层包括下层818b、导电电极层820b、金属层822b和主密封物材料下面的导电接头部。在至少一个实施例中，在金属层与导电接头部之间限定空隙区883c，导电电极提供其之间的电连续性。在至少一个实施例中，下层是二氧化钛。在至少一个实施例中，未使用下层。在至少一个实施例中，导电电极层是氧化铟锡。在至少一个实施例中，导电接头部包括铬。应当理解，导电接头部可以包括任何导电材料，其很好地粘附到根据层的顺序而定的玻璃和/或其它叠层或者环氧，并且在车辆的镜测试条件之下耐腐蚀。如可以明白的，当将第三表面材料叠层或者至少叠层内对腐蚀敏感的那些层限制在由主密封物材料的外缘限定的区域之内时，元件将基本上没有与第三表面腐蚀相关联的问题。应当理解，第一、第二、第三和第四表面层或者材料叠层中的任何一个可以如在本文或者通过应用并入本文其它地方处的参考文献内公开的那样。
参考图8c，描述了后视镜元件的一部分的剖面图，该后视镜元件包括第一衬底802c和第二衬底812c，第一衬底802c具有淀积在第二表面上的基本透明导电材料的至少一个层808c，第二衬底812c具有淀积在第三表面上的材料叠层，经由主密封物材料878c以彼此相对间隔开的关系固定这两个衬底以便在其之间限定腔。在至少一个实施例中，电光介质810c位于所述腔内。在至少一个实施例中，将第一金属层818c淀积在基本整个第三表面之上。在至少一个实施例中，将第二金属层820c淀积在第一金属层之上，使得第二金属层的外缘位于由主密封物材料878c的外缘限定的区域内。在至少一个实施例中，第一金属层包括铬。在至少一个实施例中，第二金属层包括银或银合金。应当理解，第一、第二、第三和第四表面层或者材料叠层中的任何一个可以如在本文或者通过引用并入本文其它地方处的参考文献内公开的那样。
转向图8d，第二衬底812d被描述为包括具有基本上在光传感器或信息显示器前面的孔眼822d1的材料叠层。在至少一个实施例中，第一金属层818d被设置有孔眼区域中的空隙区。在至少一个实施例中，第二金属层820d被设置有孔眼区域中的空隙区。在至少一个实施例中，设置第三金属层822d。在至少一个实施例中，只将第三金属层淀积在孔眼区中。在至少一个实施例中，第一金属层包括铬。在至少一个实施例中，第二金属层包括银或银合金。在至少一个实施例中，第三金属层包括薄的银、铬或银合金。应当理解，第一、第二、第三和第四表面层或者材料叠层中的任何一个可以如在本文或者通过应用并入本文其它地方处的参考文献内公开的那样。
转向图9a-k，示出了选择性地接触第二表面导电电极部分922和第三表面导电电极部分908的特定部分的各种选项。如可以明白的，图7的配置使得导电材料至少接触第二和第三表面导电电极部分中的每一个的一部分。应当理解，如所示出的接触配置可以围绕元件以任何方式转动。
在图9a中描述的元件构造包括具有第二表面材料叠层908a的第一衬底902a以及具有第三表面材料叠层922a的第二衬底912a。示出了第三表面材料叠层具有隔离区983a，使得与导电环氧948a接触的第三表面材料叠层的一部分与第三表面材料叠层的其余部分隔离。经由主密封物材料978a将第一和第二衬底保持在彼此间隔开的关系。应当理解，元件的另一边可以具有与第二表面材料叠层相关联的类似隔离区，用于在观察区域内提供到第三表面材料叠层的接触。应当理解，第二或第三表面材料叠层可以是如在本文其它地方和通过引用并入这里的参考文献内描述的单层材料。
在图9b中描述的元件构造包括具有第二表面材料叠层908b的第一衬底902b以及具有第三表面材料叠层922b的第二衬底912b。经由主密封物材料978b将第一和第二衬底保持在彼此相对间隔开的关系。导电环氧948b与第三表面材料叠层接触，并且经由绝缘材料983b而与第二表面材料叠层电绝缘。应当理解，元件的另一边可以具有与第二表面材料叠层相关联的类似隔离区，用于在观察区域内提供到第三表面材料叠层的接触。应当理解，第二或第三表面材料叠层可以是如在本文其它地方和通过引用并入这里的参考文献内描述的单层材料。
图9c的元件包括具有第二表面材料叠层908c的第一衬底902c以及具有第三表面材料叠层922c的第二衬底912c。经由主密封物材料978c将第一和第二衬底保持在彼此相对间隔开的关系。第二表面材料叠层向第一衬底的边缘延伸超出主密封物材料，使得它与第一导电环氧或第一焊料948c1电接触。第三表面材料叠层向第二衬底的边缘延伸超出主密封物材料，使得它与第二导电环氧或第二焊料948c2电接触。应当理解，元件的另一边可以具有与第二表面材料叠层相关联的类似隔离区，用于在观察区域内提供到第三表面材料叠层的接触。应当理解，第二或第三表面材料叠层可以是如在本文其它地方和通过引用并入这里的参考文献内描述的单层材料。
图9d描述了被制作在元件的与第三表面电接触件948d2相对的一侧上的第二表面电接触件948d1。图9e描述了被制作在元件的一侧上的第二表面电接触件948e1以及被制作在元件的端部上的第三表面电接触件。图9f描述了被制作在元件的一侧上并且延续到元件的一端的第二表面电接触件948f1，以及被制作在元件的相对侧上并且延续到元件的相对一端的第三表面电接触件948f2。图9g描述了被制作在元件的相对两侧上的第二表面电接触件948g1，以及被制作在元件的端部上的第三表面电接触件948g2。图9h描述了被制作在元件的相对两侧上的第二表面电接触件948h1，以及被制作在元件的相对两端上的第三表面电接触件948h2。图9i描述了被连续制作在元件的相对两端和一侧上的第二表面电接触件948i1，以及被制作在元件的一侧上的第三表面电接触件948i2。图9j描述了被连续制作在相对两端上、在整个一侧上并且在第二侧的至少一部分上的第二表面电接触件948j1，以及被制作在元件的一侧上的第三表面电接触件948j2。应当理解，在至少一个实施例中，更长的电接触件将对应于具有最高表面电阻材料叠层的表面。应当理解，电接触可以是经由导电环氧、焊料或导电性粘合剂的电接触。
图9k描述了一种元件，其包括具有第二表面材料叠层908k的第一衬底902k以及具有第三表面材料叠层922k的第二衬底912k。经由周边的第一和第二主密封物948k1、948k2将第一和第二衬底保持在彼此相对间隔开的关系。第一主密封物用来与第二表面材料叠层进行电接触，并且第二主密封物用来与第三表面材料叠层进行电接触。第一和第二主密封物保持第一和第二衬底为彼此相对间隔开的关系，并且优选地两个主密封物都基本上在每一个衬底的边缘外部。
另一种用于建立到电光元件的电极或接触夹片(例如，J夹片或L夹片)的电连接的方法是通过固相焊接工艺。引线接合是在电子工业中用来在电子元件(通常为IC芯片和芯片载体)之间建立可靠互连的焊接工艺。Zonghe Lai和Johan Liu在《Nordic Electronics PackagingGuidelines》中的Chapter A中描述了引线接合工艺。通过引线接合制作的电互连使用金属引线或带以及热、压强和/或超声波能量的组合来将引线或带焊接到相关联的金属表面。通常使用特殊的楔形或毛细接合工具来焊接引线或带。典型的接合工艺使用热和/或超声波能量并且通常分成三种主要类型：热压接合、超声波接合和热超声接合。接合的引线可以终止在接合处，或者可以用连续的引线制作多个接合。引线接合的常见形式包括球接合、楔形接合和针脚式接合(stitch bond)。可以引线接合由许多不同的金属和合金(包括铝、金、银、铜及其合金)制成的引线和带。这些引线可以被接合到许多金属或涂敷有金属层的衬底，该金属层包括但不限于金、银、镍、铝以及这些金属形成的合金的金属层。在接合到电光元件的电极的情况下，优选的衬底是玻璃，并且优选的金属淀积工艺是诸如磁控溅射的物理气相淀积工艺。可以在引线接合的金属层和玻璃之间施加诸如铬、钼、镍铬合金或镍的一个或多个胶层以便获得可接受的粘附性。淀积的金属层厚度可以在5埃到1000微米之间。更优选地，金属层厚度在100埃到1微米之间，而最优选地，金属层厚度在200埃到1000埃之间。引线直径或带厚度可以在10微米到250微米之间，优选的该直径或厚度在25微米到100微米之间，而最优选的直径或厚度在50微米到75微米之间。在至少一个实施例中，连续的引线可以沿着衬底的周边边缘被楔形或针脚式接合到在电致变色镜的第二表面上的铬环。可以通过将引线或带焊接到夹片并且随后将杯状物绕到衬底上并且将它焊接到相关联的电极，从而将引线或带的总线电连接到夹片(例如，镍的J或L夹片)。引线或带可以起始于金属夹片，并且沿着EC电极前进，或者沿着EC电极开始并绕到夹片上并回到电极。在至少一个实施例中，为了器件的可靠性和均匀的着色(coloration)，优选的是具有冗余的到相关联电极和/或从EC电极到相关联电接触夹片的焊接连接。可以以每0.005英寸到10英寸的间距、优选地0.040英寸到2英寸的间距且最优选地0.100英寸到0.50英寸之间的间距来制作多个到衬底的焊接连接。可以通过将引线和焊接点密封在密封剂中来保护焊接的引线或带总线免受伤害。优选的方法是通过将引线/带和焊接接合点密封在相关联元件的周边密封物中来保护总线。金属引线/箔化学上与EC介质相兼容，并且将总线密封在器件中(周边密封物内部)是优选的。引线总线还可以用来补充元件内相关联电极的导电性。具有75微米或更小的直径的引线对于人眼来说不是容易看见的。从制造角度来看，焊接的引线接合是有吸引力的，因为它是室温或低温工艺，不要求后固化或后处理操作，非常确实的是该技术具有被证实的可靠性并且可以快速(每个接合大约100毫秒)建立接合。
引线接合还可以用来将电子元件电连接到元件的衬底表面。例如，许多金属在元件中用作阴极而不用作阳极时是电化学稳定的。期望例如通过在极性反转时二极管限制EC器件的操作来提供保护。(下面参考图11a-c对此进行了详细描述。)诸如表面安装二极管的电元件可以被附接于衬底或母线夹片，并且通过引线接合电连接到衬底和/或夹片。在另一实施例中，作为发信号或警告系统的一部分的发光二极管(LED)可以例如以芯片形式附接到相关联的衬底，并且电连接到衬底上的通过用刻蚀、掩蔽或激光烧蚀使金属涂层图案化而形成的电路。可以将这些LED或其它电元件安装在元件之上或之内并且在第一、第二、第三或第四衬底表面上。通常期望的是，当温度增加时增大施加到液相电致变色器件的驱动电压，以便补偿增大的电致变色物质的扩散速率，并且在宽的温度范围上保持良好的器件变暗特性。为温度调节的可变电压驱动电路所需的热敏电阻和电子元件可以安装到相关联的衬底表面上，并且通过引线接合电连接到衬底上的金属涂层。实例：与玻璃衬底上的金属涂层接合的铝线，具体如下：
被清洗并且真空溅射涂敷有约400埃厚的包括第一层铬和第二层镍的层(CN)的玻璃；第一层铬和第二层钌(CR)；第一层铬、第二层钌和第三层镍(CRN)。使用Westbond Model 454647E引线接合机将包含1％硅的0.00125″直径的铝合金引线(伸长率为1-4％，拉伸强度为19到21克)引线接合到金属涂敷的玻璃衬底上，该接合具有以下设定：
设定          第一接合    第二接合
“CN”功率    175         150
时间          30毫秒      30毫秒
力            26克        26克
“CRN”功率   175         150
时间          30毫秒      30毫秒
力            26克        26克
“CR”功率    150         125
时间          75毫秒      100毫秒
力            26克        26克
通过在接合之后和在300摄氏度下暴露1小时之后拉断引线并且测量力来评估引线的接合强度。
引线接合      平均拉伸强度：
              接合后     300℃烘烤后
“CN”        14.51克    9.02克
“CRN”       19.13克    8.2克
“CR”        12.42克    8.7克
接合之后主要的失效是在第一焊接结合点的端部处的引线断裂。在烘烤之后主要的失效对于“CN”和“CRN”组而言是在跨距(span)中点处的引线断裂，而对于“CR”组而言是在第一接合点端部处的引线断裂。该实例表明可以制作与玻璃上的典型溅射金属层的多个可靠的焊接结合。
图10大概示出了可变透射率的窗户1010，其可以与窗户控制系统1008一起在多乘客交通工具中使用，窗户控制系统1008电耦接到可变透射率窗户1010，用于控制可变透射率窗户1010的透射率状态。窗户控制系统1008包括窗户控制单元1009，其耦接到可变透射率窗户1010中的每一个，用于控制可变透射率窗户1010中的每一个的透射率。每个窗户控制单元1009包括用于控制相关联可变透射率窗户1010的透射率状态的从属控制电路1070。还示出了每个窗户控制单元1009具有耦接到从属控制电路1070的用户输入机构1060，用于将用户输入提供给从属控制电路1070，以便改变相关联可变透射率窗户1010的透射率状态。还示出了每个窗户控制单元1009耦接到电源和地线1011，电源和地线1011用于向从属控制电路1070、用户输入机构1060和可变透射率窗户1010提供电力。如所示出的，从电源和地线1011经由从属控制电路1070向可变透射率窗户1010提供电力。
还示出了每个窗户控制单元1009耦接到窗户控制系统总线1013。也耦接到窗户控制系统总线1013的其它器件包括主控制电路1090和其它电子器件1092。主控制电路1090被配置为通过窗户控制单元1009中的每一个监控窗户控制系统总线1013上提供的信号，并且向窗户控制单元1009中的每一个提供总线上的控制信号。主控制电路1090包括处理电路(包括逻辑、存储器和总线接口电路)，以便允许主控制电路1090产生、发送、接收和解码窗户控制系统总线1013上的信号。包括在每一个窗户控制单元1009中的从属控制电路1070被配置为从用户输入机构1060接收期望的窗户透射率状态，并且向可变透射率窗户1010提供电信号以将可变透射率窗户1010的透射率状态改变到用户经由用户输入机构1060所请求的状态。从属控制电路1070还被配置为监视可变透射率窗户1010的各种特征，包括可变透射率窗户1010消耗的功率以及可变透射率窗户1010的透射率状态。从属控制电路1070还包括用于从窗户控制系统总线1013接收信号以及向窗户控制系统总线1013发送信号的电路。
某些金属膜在配置为阳极时与诸如氧化铟锡膜的透明导电氧化物相比会更不稳定。在电致变色器件中周期性工作时这可以被以下事实证实：金属从阳极上除镀或在金属表面中有化学变化(诸如氧化)，或者由于移动的金属原子重新排列成更粗糙表面而造成表面变得模糊。某些金属和金属薄膜叠层以及包含金属层的薄膜叠层将比其它的那些对这些效果更有抵抗力。尽管如此可以期望的是设法确保第三表面反射器电极是阴极。
有可能在某些实施例中可以优选的是将材料并入对用作阳极敏感的第二表面透明电极中。在该情况下可能优选的是驱动第三表面电极作为阳极而第二表面电极作为阴极以便保护第二表面电极。
对于交通工具外部上的电致变色镜，电源可能不直接连接到位于相关联内部镜中的相关联驱动电路，该内部镜在某种程度上可以使第三表面反射器电极作为该镜子上的阳极的风险减到最小(即，给出的外部镜可以包括独立的驱动电路)。然而，常见的是经由内部镜提供外部镜(或多个镜子)的电力。时常在内部镜与对应外部镜之间存在若干连接。当相关联的反射器/电极不足够持久来用作阳极时，从内部镜到外部镜的电力的极性被反转(其使得器件的第三表面反射器电极为阳极)的风险可能是不能接受的。
参考图11a，具有与外部镜元件1102a串联的二极管的电路1101a防止了具有反向极性的电流并且防止了电致变色功能。器件在操作于正确的极性时可能具有折中的性能，因为在施加普通电压时镜子将变暗，然而在内部镜电路处的用于变透明的电路短路时，外部镜将不能够经由该路径放电。因此外部镜元件将主要在带正电和带负电的物质在溶液中彼此中和时放电，然而不是在它们放电到器件的导电表面时。这可能引起器件的显著变慢的变透明速度。
在图11b中描述的电路1100b包括并行跨过外部镜元件1102b附近的引线的二极管1101b。如果提供到电路该部分的电流的极性反转，则将引起短路。然后电流将流过二极管而不流过电致变色元件。通过内部镜电路1103b检测短路，并且自动地断开电压。因此，即使在极性正确时允许镜子的正常运行，该电路也在极性反转的情况下完全地禁止镜子的电致变色功能。
然而，当二极管1101c与在存在过量电流(短路)时初始不停止施加电压而是反转电压的电路1100c耦接时，镜元件1102c仍然是工作的，并且将正确的极性传递给元件使得反射器电极自动地重新连接作为阴极。在该电路1100c中，当检测到过量电流时第二固态开关1104c1、1104c2自动地重新配置为将电流重定向在相反方向上通过元件1102c。如果要在该配置中检测过量的电流，则固态开关被重置并且到元件的驱动是停止的，因为很可能有其它一些故障导致过量的电流汲取。
图11d描述了用于为反极性提供自动补偿的电光驱动电路的可替代的配置。二极管1101d1、1101d2、1101d3、1101d4限定了提供双电流通路的整流器电桥。电流流过的实际路径总是会具有电光元件1102d的阴极和阳极的期望的取向。
针对单个外部镜，描述了图11a-11d的电路1100a、1100b、1100c、1100d。如果期望保护多于单个外部镜，则可以同样地调整期望的电路。
在与图7所示出的类似的具有第四表面反射器(未示出)的电光元件中，当在透明导体708和718之间没有电势差时，腔710中的电致变色介质是基本上无色的或几乎无色的，并且入射光(Io)进入通过前面元件702，穿过透明涂层708、腔710中的电致变色介质、透明涂层718、后面元件712，并且反射离开该层且向回传播通过器件并到前面元件702外面。应当理解，涉及如上所述的可变透射率窗户的本发明的方面可以不包括反射层。在其它实施例中可以使用第三表面反射器/电极。通常，没有电势差的反射图像(IR)的幅值为入射光强度(Io)的约百分之45到约百分之85。精确值取决于下面概述的许多变量，例如，来自前面元件的正面的剩余反射(I′R)，以及来自在前面元件702与前面的透明电极708之间、前面的透明电极708与电致变色介质之间、电致变色介质与第二透明电极718之间、和第二透明电极718与后面元件712之间的界面的二次反射。这些反射是本领域中公知的，并且是由在光穿过两个材料之间的界面时在一个材料与另一个材料之间的折射率差引起的。当前面元件与背面元件不平行时，剩余反射率(I′R)或其它二次反射不会与来自镜面的反射图像(IR)重叠，并且将出现重影(其中观察者会看到好象存在着作为反射图像中实际存在的物体数目的两倍或三倍)。
存在对反射光强度的幅值的最低要求，这取决于电致变色镜位于交通工具的内部还是外部上。例如，根据来自大部分汽车制造厂的现行要求，内部镜优选地具有至少百分之40的最小高端反射率，而外部镜必须具有至少百分之35的最小高端反射率。
电极层708和718连接到例如图10-11d中的电子电路，其有效地电激励电致变色介质，使得当在导体708和718两端施加电势时，腔710中的电致变色介质变暗，使得在光朝向反射器经过时以及在光被反射后向回经过时入射光(Io)衰减。通过调节透明电极之间的电势差，优选的器件用作“灰度”器件，在宽范围上具有连续变化的透射率。对于液相电致变色系统，当去除电极之间的电势或将其归为零时，器件自然地回到与电势施加之前器件具有的相同的、零电势的、平衡颜色和透射率。其它材料可用于制作电致变色器件，并且应当理解，无论使用何种电光技术，本发明的方面都是可应用的。例如，电光介质可以包括作为固体金属氧化物、氧化还原活性聚合物以及液相和固体金属氧化物或氧化还原活性聚合物的混合式组合的材料；然而，上述液相设计代表了目前在使用的大多数电致变色器件。
已经进行各种努力来提供具有第二表面透明导电氧化物的电光元件，该氧化物具有相对低的表面电阻而同时保持低吸收率。在上述的电致变色镜中以及在电致变色窗户或通常的电光器件中，透明导电层708、718通常由氧化铟锡制成。其它努力集中在减少ITO层在施加到相关联玻璃衬底上时的固有应力上，以便使衬底的翘曲或弯曲减到最小。还已经进行了其它努力来通过调节ITO层(多个层)的四分之一和/或半波厚度而优化诸如反射率的光学特性，或者来使整个相关联组件的重量减到最少。然而，由于先前认识到的物理限制，存在很少的成功的努力来同时优化所有上述光学和物理特性。
一种此类的先前的优化给定电致变色组件的光学特性的方法是操控其中的电极的成分。具体地说，可以通过调节组件的反射电极的反射率来获得某些光学特性。更具体地说，通过操控包括反射电极的叠层的材料成分，可以增大其反射率，由此抵消相关联透明电极的相对吸收。然而，增大反射电极的反射率通常要求使用额外量的用来构造反射电极的金属，例如铑、钌、铬、银等等。由于这些金属中的许多相对较贵，因此向电致变色元件增加其额外的量不可接受地增加了其成本。此外，许多成本较低而同时提供良好的反射特性的金属与制造工艺和/或整个组件(例如，外部镜组件和外窗组件)将经受的恶劣环境条件不相容。
利用ITO电极的其它方法要求平衡彼此非补充的几个光学和物理的参数。例如，增大透明ITO导电层的厚度来实现较低表面电阻会不利地影响与该层相关联的吸收率、四分之一和/或半波点的位置以及施加有ITO层的衬底的弯曲度，如下面详细讨论的。
如本领域中已知的，减小ITO层的表面电阻会伴随有增大该层的厚度。然而，实现增大ITO层厚度的同时不期望地增大了该层的光吸收。此外，ITO层厚度上的增大通常被限制在给定波长范围(通常以约550nm为中心)的半波的量(quanta)，从而使来自ITO层的外表面的相对反射率减到最小。此外，增大ITO层的厚度可能增大施加有ITO层的衬底的弯曲。如已知的，ITO层包括作用于衬底上的内应力，在施加到某些薄的衬底时其可能引起这种衬底的弯曲。在许多应用中，衬底包括相对薄的玻璃，从而减少玻璃的吸收以及与其相关联的重量，使得随着ITO层厚度的增大出现不能接受的弯曲。这在诸如飞行器内或建筑物中使用的大窗户那样的大的应用中尤其普遍。相关联的衬底的弯曲可能影响整个组件内的两个电极之间的距离，由此影响变透明速率、颜色、组件在其表面上不同点处的暗度或亮度的相对一致性，并且甚至引起到产生多个反射图像而不是单个图像的程度的光学畸变。先前的减少ITO层的固有应力的方法集中在用来制造电致变色元件的方法上。本领域中已知的一种用于将ITO层施加到相关联衬底的方法包括磁控溅射。在此以前，这些努力仅仅稍有成功，因为存在几个缺点，其中之一是该方法所固有的物理限制，其实例是在增大的压强下破坏了ITO层的沉积(laydown)，引起ITO的簇集(cluster)。这种簇集的ITO层表现出表面电阻、模糊度和吸收率上的增大。
在至少一个实施例中，利用如下的ITO层提供电光元件，该ITO层具有减小的表面电阻、减小的吸收率和低应力，而同时实现了整个组件的均匀的暗度或亮度，而同时减小了整个组件、其任何子组合或组合的重量。
在至少一个实施例中，提供如下的电光元件，该电光元件具有相对减小的表面电阻，而同时提供相对减小的吸收率和施加有相关联ITO层的相关联衬底的相对减小的弯曲，并且提供了整个组件的相对均匀的暗度或亮度，而同时减小了其总重量。
虽然在本文中通常使用镜组件来描述本发明的许多细节，但是应当注意，本发明的实施例同样可适用于电光窗户的构造，如在本文其它地方所讨论的。图6a-d的内部镜组件和图5a-5f的外部后视镜组件可以包括在加拿大专利No.1,300,945、美国专利No.5,204,778或美国专利No.5,451,822中示出和描述的类型的光感测电子电路，以及能够感测眩光和环境光并且向电致变色元件提供驱动电压的其它电路；通过引用将上述专利的公开内容整体并入于此。
如上所述，高性能电光元件(镜子或窗户)要求第三表面和透明导电电极708上的电极和/或反射器提供适度到高的导电性来提供均匀的整体着色、增大的着色和变透明的速度等等。虽然通过使用第三表面反射器/电极已经实现了镜元件中的改进，但是期望关于透明电极708、718的改进。还如先前所述的，简单地增大ITO透明电极708、718的总厚度而同时通过减小表面电阻改进导电性，对电致变色元件的其它光学和物理特性有不利影响。表4描述了对于具有不同光学常数的三个ITO涂层而言，随着改变ITO厚度，EC元件的反射率上的下降。在该实例中不同的ITO涂层具有不同的虚数折射率。实例元件构造由1.7mm玻璃、50nm Cr、20nm Ru、140微米的EC流体、不同的ITO和1.7mm的玻璃组成。表4中示出了不同的ITO层的厚度。在许多侧镜应用中，顾客技术规格要求反射率大于55％。根据ITO的特性限制厚度，因此也限制可行的表面电阻。在典型的制造工艺中，并不总是能够在最低吸收水平下操作工艺。因此，实际的厚度上限和表面电阻下限受到制造工艺中的变化的制约。另外，常见的是具有较低吸收的ITO不期望地对应于较高的表面电阻。较厚的、低吸收的ITO还可能对应于具有较高表面电阻的ITO，由此限制较厚涂层的好处。
表4
Figure GPA00001013580100371
对于EC元件理想的另一个设计属性是在黑暗状态中具有低反射率。这得到镜元件的高对比度。表5描述了与ITO厚度有关的EC镜的黑暗状态反射率值。在该实例中EC流体被设置为基本不透明。如果EC流体不是完全不透明的，则来自镜涂层的反射光将加大图5中的反射率。如所描述的，黑暗状态反射率在具有550nm的设计波长的约140到150nm或1/2波涂层处达到最小值。当厚度偏离该半波厚度时，黑暗状态反射率上升并且对比度降低。因此，ITO厚度不能设置为任意厚度来实现给定的表面电阻值。ITO厚度受到涂层的吸收和黑暗状态反射率要求的制约。
表5
  ITO厚度(nm)   黑暗状态的反射率(％)
  70   9.4
  80   9.2
  90   8.6
  100   7.7
  110   6.7
  120   5.8
  130   5.1
  140   4.9
  150   5
  160   5.5
  170   6.2
  180   7
  190   7.7
  200   8.2
  210   8.5
在至少一个实施例中，电光元件包括具有减小的体电阻率的至少一个ITO透明电极128，由此改进了导电性，同时没有损失其它有关的光学和物理特性。具体地说，通过相对较高压强和相对较高氧流率下的溅射工艺来构造电光元件。在此以前，用来将ITO层施加到衬底的传统溅射工艺被限制在特定最大压强。以前超过这些压强会导致ITO层的质量差，或者具体地说表现出不良的电学和光学特性的簇集的、不均匀的淀积。
在至少一个实施例中，在垂直的、同轴的溅射涂敷设备上制造ITO涂层。阴极长度约为72″，并且使用两个或四个阴极来制造涂层。阴极被装配有工业中常用的陶瓷ITO瓦片(tile)。根据需要调节传送器速度以产生目标厚度的涂层。除非另有说明，施加到阴极的功率为5千瓦。每个工艺段具有采用对准的面对配置的两对阴极。除非另有指明，在此示出的氧气流是针对由四个阴极组成的工艺段。当操作两个工艺段时，假定将等量的氧送入两个室中，并且氧的总量是用于一个工艺室中的四个阴极的两倍。将玻璃衬底预热到约300摄氏度。调节溅射气体以实现给定的压强，并且以规定的流率或者作为供应给系统的总气体的百分比来引入氧。然而，应当理解，本发明不限于在此描述的精确的流率和百分比，因为本领域技术人员将知道不同的室具有不同的泵配置、进气口和管线、阴极和功率，并且在工艺中的不同点处测量它们的压强。相反，本领域技术人员将明白用来制造涂层的方法的新颖性以及它们结果得到的特性，包括体电阻率、应力和形态，并且将能容易将本文中的教导调整或修改到不同的溅射系统而无需过度的实验。虽然在此描述的大部分工作在300℃的玻璃衬底温度下进行，但是趋势和发现将适合于更高和更低的温度并且将产生标准条件上的改进，即使在不同温度下没有实现在此描述的绝对值。
在本发明的至少一个实施例中，工艺压强上的增大被氧流量上的增大所抵销。如所描述的，压强与氧流率的具体关系取决于几个因素，包括在溅射工艺期间使用的具体的惰性气体。在此详细讨论了两种惰性气体--氪气和氩气，然而，可以使用其它气体，对于其它气体的具体情况可以从给出的数据外推。
对于氪气，优选的是氧百分比为5％且压强大于或等于1毫托(mT)，更优选的是氧百分比为4％且压强大于或等于2mT，更加优选的是氧百分比为3％且压强大于或等于3mT，并且最优选的是氧流率为2％且压强大于或等于4.5mT。
对于氩气，优选的是氧百分比为4％且压强大于或等于2mT，更优选的是氧百分比为3％且压强大于或等于3mT，更加优选的是氧百分比为2％且压强大于或等于4.5mT，并且最优选的是氧百分比为1％且压强大于或等于6mT。
如上所述，还可以使用其它气体。例如，可以使用具有期望的较高压强(优选地大于或等于3mT，而更优选地大于或等于7或8mT)的氖气。此外，与氪气相比，氙气允许使用相对低的压强。本领域技术人员还将认识到，优选的氧百分比可以随溅射装置的细节而变化。上面列出的百分比旨在是示例性的而非限制性的。为获得材料性质的优化组合所需要的氧的总流量通常将随压强增大而增大。所需要的氧的量没有以与溅射气体相同的速率增大，因此，氧的百分比随着压强增大而减小。
通常，在等于或低于2mT的低压强下运行ITO。然而，低压强趋向于导致ITO涂层具有压应力。ITO中的应力会高到足以弯曲玻璃，尤其当玻璃的厚度减小时。当减小玻璃厚度以便使EC元件更轻时，由ITO应力引起的玻璃的挠度增大。当镜元件或窗口尺度大时，玻璃的挠度可以是几个毫米。使用传统的大量生产工艺，当ITO厚度增大时衬底的挠度通常增大。
玻璃的挠度可以用各种方式表示。一种方式是从透镜方面考虑玻璃的挠度。放大率值则直接与玻璃的挠度有关而与玻璃的尺寸无关。使用以下公式来表示放大率值与曲率半径的关系：曲率半径＝(3124mm)/(1-1/放大率)。完全平坦的玻璃片将具有1.0的放大率值。当涂层处于压应力时，从涂敷一侧观察涂敷的玻璃，则玻璃将在涂敷一侧上变成凸面的。如果涂层处于张应力，则玻璃将在涂敷一侧上是凹面的。压缩的涂层导致小于1的翘曲或放大率值，而相反地如果涂层是拉伸的，则放大率或翘曲值将大于1.0.85量级的翘曲值是从平坦的玻璃高度扭曲的。由于来自第一和第三表面的反射率可能不重叠，因此该量级上的翘曲值将产生可能有重影的EC镜或窗户。另外，由于玻璃具有不能接受的翘曲，因此难以制造可行的密封。具有高达0.97的翘曲值的玻璃会引起制造中的问题或者关于重影的问题。
参考标题为“氩气压强测试”的图12，针对1.6mm玻璃上的ITO涂层来测量翘曲值。玻璃厚度对在施加ITO或其它有应力的涂层时的挠度和翘曲有显著的作用。挠度量通常和玻璃厚度的立方成反比(假定涂层中的固有应力是随着涂层厚度恒定的)。因此，相对于厚玻璃，较薄的玻璃将以非线性的方式翘曲。在与较厚玻璃相比时，通常用较薄的ITO涂层将使较薄的玻璃翘曲。翘曲的量与涂层的厚度线性地成比例。在图12中，涂层的厚度全部为约50nm。为了计算其它厚度值下的翘曲，可以使用以下公式：新的翘曲＝[1-(1-翘曲值)×新厚度/旧厚度]。将该公式应用于图12中的0.98的值，可以导出对于150nm厚的ITO涂层而言翘曲值为0.94，而对于650nm厚的涂层而言翘曲值为0.74。如果玻璃更薄，则这些值会更加显著地偏离平坦。
图12描述了几个关键发现。首先，在该实验中在2.1mT下制造的ITO中的翘曲值或应力(y轴)在氧流率范围(x轴)上没有显著地改变。在该范围上ITO经历最小表面电阻和体电阻率值。会不正确地推断不可能同时优化电学特性和应力特性，更不用说其它要求的光学特性。在非常高的氧流率下，翘曲值开始更加显著地偏离平坦。
在较高压强(4.0mT)下趋势出现。在低氧流率下，ITO涂层中的应力减小。但是在较高压强下，这转化为整个溅射环境中较低的氧百分比。在溅射领域中常见的是在调节压强时保持氧百分比恒定。因此在使用传统的实验时未发现引起本发明一个实施例的趋势和发现。在线1202所描述的4mT的较高氩气压强下，出现了强烈的趋势，由此与线1201相比在低氧流量下使ITO中的应力减到最少。更低的应力是由于下面详细描述的ITO涂层中独特的微结构或形态引起的。在较高氧流率下翘曲值偏离平坦，然而在任何特定的氧流率下翘曲值仍然高于在较低压强下获得的那些。对于甚至比该图12中示范的那些更高的压强，该趋势继续。在超过7mT的压强下优势继续。在甚至更高的压强下还可以实现进一步改进，然而，特定的溅射室中的限制会约束在超出该值的压强下实验。
图13的曲线图示出了氩气压强和氧流量上的相对增大对体电阻率的影响。利用氩气作为溅射气体来进行该特定的测试。400sccm氩气情况(线1301)产生3.7mT的压强，550sccm(线1302)产生5mT，700sccm(线1303)产生6.2mT并且850sccm(线1304)产生7.4mT。x轴上的氧流率的单位是sccm。请注意，当氩气压强和氧流量增大时对于体电阻率获得显著的改进。另外，相对于较高压强情况，较低氩气压强情况趋向于具有在较高体电阻率值处的最小值。用于参考，在2mT的压强下制作的可比较的涂层包括在约180到200微欧·厘米之间的体电阻率值。在新近公布的专利申请中，电致变色器件的另一个制造商提出，用于EC应用中的ITO涂层的技术的当前状态对应于200微欧·厘米的体电阻率。这表明，可用于EC应用的ITO的好处和特性没有预料到本发明的改进的ITO涂层。在此描述的较高压强情况在测试的氧的范围下没有实现它们的最小值。
图14的曲线图示出了较高压强进一步引起衬底上的相对较薄的ITO涂层。该事实还有助于明白为什么以前没有实现本发明的该实施例。如所描述的，当氧流量和氩气压强增大时，ITO涂层的厚度减小。作为ITO电学特性质量的固有测量值的体电阻率是表面电阻与厚度的乘积。通常只测量表面电阻，然而，当没有详细表征涂层时丢失了很多信息。由于随着工艺气体的改变涂层变得更薄，因此表面电阻没有遵循与体电阻率相同的趋势。在表面电阻的可比分析中示出了用较高的氩气压强(线1404表示相对于线1401、1402和1403最高的压强)和氧流量获得的体电阻率的延续的优势。如果只检查表面电阻，则可以推断3.7mT情况是最好的，并且在相对低的氧流率下实现了优选的特性。较低体电阻率带来的另一个好处在于折射率的实数部分减小。具有较低折射率的半波涂层在物理上比具有较高折射率的涂层厚，导致甚至更低的表面电阻。
图15的曲线图示出了利用结合增大的氩气压强和增大的氧流量的氩气的影响，而图16的曲线图示出了实现的ITO半波体电阻率。为了实现1/2波涂层，使用两个工艺室。200sccm情况代表在EC技术中的现有ITO涂层中的标准。现有技术的半波涂层具有在12.5欧姆/平方以上的表面电阻，而根据本发明至少一个实施例的较高压强情况得到了低于12欧姆/平方且有些甚至在11欧姆/平方以下的值。图16中举例说明了在较高压强下得到的体电阻率上的显著改进。在该情况下，在较高压强下没有优化氧，并且对于从400到800SCCM的氩流量看到体电阻率保持相对恒定。
ITO的体电阻率是重要的，然而，如在本文其它地方提到的，表面电阻是影响EC元件中的变暗速度的主要因素。200微欧·厘米的体电阻率等同于半波涂层的13.7欧姆/平方的表面电阻，180的体电阻率等同于12.4欧姆/平方的表面电阻并且140的体电阻率等同于9.6欧姆/平方的表面电阻。与13.7欧姆/平方情况相比，9.6欧姆/平方减少了30％，并且导致变暗时间上的显著改进，并且还将能够有新型的总线配置，如在本文其它地方所述的，其还改进元件变暗均匀性。
在下一个实例中，在不同的涂敷设备中制作涂层。该涂敷设备具有约27英寸长的阴极。在2.73毫托压强的氩气和氪气中进行实验。通过两次经过阴极来制作涂层。如在相关联的图和表中所述的那样改变氧。结果形成的ITO涂层的厚度为约600nm。在图17中，绘制了涂层中的吸收率(y轴)与氧流率(x轴)的关系。如可以看到的，在给定的氧流率下，与使用氩气作为溅射气体而制作的样本(线1702)相比，用氪气制作的样本(线1701)的吸收率更高。
在图18中，绘制了玻璃中的翘曲(y轴)与氧流率(x轴)的关系。可以看出，用氪气制作的样本(线1801)具有接近于1的翘曲值，其表明氪气制作的ITO涂敷的玻璃比氩气(线1802)制作的玻璃更平坦。图18示出了以前给出的数据，其中示出了翘曲随氧流率的增大而增大。
在图19中，绘制了玻璃的翘曲(y轴)与吸收率(x轴)的关系。当针对氧流率绘制时氪气制作的样本(线1901)具有更大吸收率，然而，当针对吸收率比较翘曲时氪气制作的样本比氩气制作的样本(线1902)更平坦。
图20描述了对于氪气(线2001)和氩气(线2002)而言翘曲(y轴)与透射率(x轴)的关系。对于给定的增大的透射率值，获得了更平坦的玻璃。在较高压强下使用氪气或氙气乃至氩气，额外的改进是可能的。较高压强使得能够同时实现较低应力、较高透明度和较低表面电阻。
ITO涂层的形态或表面特征还随压强和氧流率而变化。在这些值之间存在相互影响，其中当改变压强时在不同的氧流率下得到不同的形态。在具有72″阴极的涂敷设备中制作图21-23中所描述的ITO涂层样本。在2.1mT、每个靶5kw、1个工艺室(每侧2个靶)和32ipm的线速率下制作所有样本。对于图21、22和23中的样本，氧流率分别为2、8和17sccm。图21和图23的样本示出了形态中的极端情形。图21的样本具有所谓的小结(nodular)2101形态，而图23的样本具有小板(platelet)2302形态。检查图21的样本显示了背景小板2102结构。图21的样本被认为具有稍微混合的形态。在中间氧流量下的图22的样本具有非常少的小结(nodule)2201和总体占优势的小板2202形态。小板形态与涂层中的较高应力相关，而小结的形态出现在具有较小应力的涂层中。根据给定的工艺气压，在这两种不同形态之间的转变是突变的或渐变的。低氧小结形态的特征在于大的峰到谷的粗糙度(如关于图33a和33b详细描述的)。小结基本上出现在涂层的表面上方，因此产生大的峰到谷的粗糙度。当小结转变为小板微结构时，表面的粗糙度减小。当小结刚刚从表面中消失时粗糙度最小。此时我们具有小板微结构，该小板微结构具有浅的“峭壁(cliff)”2103、2203、2303或小板之间的区。随着氧流量进一步增大，在小板之间的峭壁的高度增大，从而不期望地增大了表面的粗糙度。
在可与图21-23的那些比较的功率和线速率下并且都在2sccm氧下制作图24-26的样本。工艺气压分别为3.7、2.1和1.6毫托。随着压强增大形态越来越由小结的形态占统治地位。在较高压强下在小结2401、2501、2601形态和小板形态之间的转变更渐变，因此，允许在涂层中的期望的光学和机械性能之间更精密调节。小板2402形态仍然存在于3.7毫托样本的背景中，然而，其量很不占优势。随着压强进一步减小，最终消除了小结成分只留下小板形态。
使用氪气或其它更重的溅射工艺气体在处于较高压强下进行的方面是类似的。比较1/2波ITO样本的三个SEM图像，用氪气作为工艺气体并且用如图27-29中描述的变化的氧流率制作。参考表6更详细地描述了这些样本。在40ipm线速率和6.2kw下并且使用两个工艺室(每侧四个阴极)来制作这些样本。玻璃厚度为1.1mm。对于图27、28和29中的样本而言，氧流率分别为8、12和16sccm。氧流率是依照工艺室的。在图27中描述的在8sccm氧下制作的样本的表面几乎没有小板成分并且极端地无应力；该样本的表面主要为小结2701。在图27中描述的样本以及来自表6的其它1/2波样本具有基本上一致的翘曲值。在图28中描述的样本的表面结构通常由小结2801组成并且具有非常小的量的具有微小的峭壁2803的小板2802形态。图29的样本基本上全是具有轮廓分明的峭壁2903的小板2902表面结构。样本具有约为150微欧·厘米的非常低的体电阻率值。在具有平坦性、电阻率和吸收率的最佳组合的12sccm情况下，这些涂层的吸收率相当低。这些涂层的低应力值表明当使用较高压强或用较重的溅射气体制作时甚至可以成功地利用某些小板形态。
如在图30-32中分别描述的样本D、E和F是针对2-波ITO情况的，如表7中用表格列出的那样，并且分别对应于8、12和16sccm流率。对于这些样本，线速率是7ipm，其它工艺条件与表6的那些相当。这些涂层比它们的半波对应物厚大约5倍。在这些样本上涂层的形态稍微不同，较薄样本的小结3001、3101、3201形态引起更多粒状结构(样本D，图30)。在图30中描述的颗粒之间存在空隙，其导致不期望得高的模糊度以及降低的导电性；这通过该样本的200微欧·厘米的相对较高体电阻率值来举例说明。用12sccm的氧制作的样本E具有非常低的体电阻率(131微欧·厘米)以及细颗粒微结构。16sccm情况具有类似的微结构但是在该情况下，当它在较薄的涂层中时小板形态不存在。这些氪气制作的涂层的应力水平相对较低。翘曲值范围从对于低氧情况的基本上为1到对于最高氧情况的0.956。用1.1mm玻璃制作这些样本，与先前描述的更厚的1.6mm玻璃相比，该1.1mm玻璃更易翘曲。然而，翘曲值非常接近于1。这是在比最初讨论的1.6mm玻璃上的50nm涂层厚10倍以上的涂层的情况下。这些涂层不仅具有非常低的应力而且它们还具有更好的体电阻率值和可接受的吸收值。
这些涂层的峰到谷的表面粗糙度(如下面参考图33a和33b的讨论中所定义的)优选地小于或等于
Figure GPA00001013580100461
更优选地小于
Figure GPA00001013580100462
更优选地小于或等于约更加优选地小于或等于约并且最优选地小于或等于约
Figure GPA00001013580100465
为了示出根据本发明至少一个实施例构造的电致变色镜的附加的特征和优点，下面在表3和4中提供了实验结果的总结。在这些总结中，提到根据每个实例中指定的参数构造的电致变色镜的元件的光谱特性。在讨论颜色中，有用的是参考Commission Internationale deI′Eclairage′s(CIE)1976 CIELAB Chromaticity Diagram(通常称为L＊a＊b＊图)。色彩的技术相对较复杂，但是F.W.Billmeyer和M.Saltzman在《Principles of Color Technology》(第二版，J.Wiley andSons公司(1981))中给出了十分全面的讨论，并且本公开内容在论及色彩技术和术语时通常遵循该讨论。在L＊a＊b＊图上，L＊定义亮度，a＊表示红/绿值，而b＊表示黄/蓝值。每一种电致变色介质在每个特定电压下具有吸收光谱，可以将该吸收光谱转换为三个数字表示，即它们的L＊a＊b＊值。为了根据光谱透明度或反射率来计算一组色彩坐标(例如L＊a＊b＊值)，要求两个附加项。一个是源或光源的光谱功率分布。本公开内容使用CIE标准光源A来模拟来自汽车前灯的光，并且使用CIE标准光源D65来模拟日光。所需要的第二项是观察者的光谱响应。本公开内容使用2度CIE标准观察者。然后将通常用于镜子的光源/观察者组合表示为A/2度，并且将通常用于窗户的该组合表示为D65/2度。下面的许多实例提到来自1931CIE标准的值Y，因为它比L＊更紧密地对应于光谱反射率。如下所述的值C＊等于(a＊)2+(b＊)2的平方根，因此提供了用于量化色彩中性的测量值。
表3和4总结了根据本发明构造的元件的实验结果。具体地说，对于用氪气作为溅射气体并且在3毫托压强下的半波和两个波厚度，在8sccm到16sccm氧流量之间的范围内进行实验。表6总结了稍微小于半波ITO厚度的结果，而表7总结了稍微大于两个波ITO厚度的结果，半波厚度适用于例如镜应用，而两个波厚度适用于例如窗户应用。此外，请注意这些表包括单个层和由双层构造的元件的结果。
表6
Figure GPA00001013580100471
表6(续)
Figure GPA00001013580100472
表6(续)
Figure GPA00001013580100481
表6(续)
Figure GPA00001013580100482
表7
表7(续)
Figure GPA00001013580100501
表7(续)
Figure GPA00001013580100511
表7(续)
Figure GPA00001013580100521
表8描述了体电阻率、电子迁移率和电子载流子浓度之间的相互相关性。请注意存在将产生给定体电阻率的载流子浓度和迁移率组合的连续区。
表8
  体电阻率   cc   mu   RI n   RI k
  160   1.15E+21   34.0   1.776   0.0145
  160   6.88E+20   56.7   1.8845   0.0054
  160   4.91E+20   79.4   1.9295   0.0031
  140   1.31E+21   34.0   1.7349   0.0168
  140   7.86E+20   56.7   1.8616   0.0062
  140   5.61E+20   79.4   1.9135   0.0034
  体电阻率   cc   mu   RI n   RI k
  120   1.53E+21   34.0   1.6791   0.0202
  120   9.17E+20   56.7   1.8306   0.0072
  120   6.55E+20   79.4   1.892   0.0039
电子载流子浓度优选地大于或等于40e20电子/cc，而迁移率优选地大于或等于25cm^2/V-s。在本文给出的载流子浓度和电子迁移率、厚度和表面粗糙度源自于对涂层的椭圆偏光分析。电子浓度和迁移率可能不同于使用霍尔表征方法确定的那些，并且本领域技术人员将认识到在测量方法之间可能存在偏差。如上所述，存在可以得到给定体电阻率的载流子浓度和迁移率值的连续区。在其中低折射率是优选的实施例中，调整淀积工艺以产生较高载流子浓度将是优选的。在其中低吸收率是优选的其它实施例中，调整淀积工艺以产生较高电子迁移率将是优选的。在其它实施例中，可以期望中间水平的载流子浓度和迁移率。
在至少一个实施例中，电光元件包括改进的ITO层，该ITO层同时表现出减小的体电阻率、减小的吸收率、施加有ITO的相关联衬底的减小的弯曲或翘曲，并且保持整个组件的均匀的暗度和亮度，且减小了其重量。
在处理金属涂层的非微尺度电学应用中，表面布局、形态或粗糙度通常是不重要的。当将金属用于光学应用中时表面布局是特别关心的。当表面粗糙度变得太大时，涂层将具有感觉得到的非镜面反射率或模糊度。在大多数应用中该粗糙程度通常是首先要解决的，因为它会对外观但不一定对功能性有负面影响。在例如本文描述的许多光学应用的情况下，令人不愉快的模糊的存在被考虑作为最坏情况情形。在比导致令人不愉快的模糊的那些小得多的粗糙度水平下的表面粗糙度可能有其它负面影响。表面粗糙度水平限定金属膜的可接受的形态，以便允许它们在不同的光学应用中足够地起作用。与没有足够控制表面形态相关联的缺点是通常增大了成本，因为通常需要大量的具有较高反射率的较高价格的金属来克服与不适当的表面形态相关联的问题。已经使用薄膜建模技术来分析不同水平的形态或表面粗糙度的影响。这些技术在薄膜技术领域中被接受，并且已经被证实准确地描述了真实的薄膜或涂层系统，并且因此可以用来预测涂层的不同改变的影响。这是有利的，因为制作或制造为示出影响所需的大量样本可能是昂贵的或费时的。在该情况下，Software Spectra公司提供的称为TFCalc的商业的薄膜程序用来执行计算。
本文中使用的粗糙度被定义为平均的峰到谷的距离。图33a和33b描述了两个不同的粗糙度情形。在图33a中描绘了大的微晶3302a。在图33b中描绘了小的微晶3302b。在这两个情况中，峰到谷的距离3301a、3301b被描述为相同的。另外，两个实例具有相同的空隙与体积的比(void to bulk ratio)。应当理解谷底和峰顶可以不在相同的高度。因此，平均的峰到谷的测量值提供了更典型的定量值。
当层是薄的时可以通过具有均匀折射率的单个均质层来近似。存在几种方法来近似混合层的折射率。这些称为有效介质近似(EMA)。每个不同的EMA具有它的强项和弱点。在这些实例中，使用Bruggeman EMA方法。当层的厚度变大时，如果使用单个固定的折射率，则粗糙度没有被很好地近似。在这些情况下，粗糙度可以被近似为空隙和体材料的不同比例的几个部分，从而形成渐变折射率近似。
在本文对几种金属建模来提供表面粗糙度对反射率的光学效果的典型实例。表6、7和8示出了分别对于Ag、Cr和Rh而言粗糙度厚度对表面的反射率的影响。层的厚度的单位为纳米，并且Cap Y值表示来自被涂敷表面的反射率。对于这些金属中的每一种，随着粗糙度的厚度增大反射率减小。根据应用，将改变可接受的粗糙度的量。平均的峰到谷的粗糙度应当小于20nm，优选地小于15nm，更加优选地小于10nm，更为优选地小于5nm并且最优选地小于2.5nm。如上所述这些优选的范围取决于应用。例如，在一个实施例中，闪涂层、覆盖层、阻挡层或粘附层(即，功能层)的厚度可能需要根据下面表面的粗糙程度来确定。下面表面的粗糙度所要求的功能层的厚度可能导致不期望的影响，例如在结果形成的叠层的光学特性上的改变、更高的成本或者其它负面影响。下面描述了在淀积功能层之前使表面平滑的方法。应当注意，可能有一些实施例，其中增大的表面粗糙度可能是有利的，例如产生有效地更大的表面面积以用于更好地粘附到密封材料。
表6、7和8还包括称为“理论最大值的百分比”的值。该度量限定具有粗糙表面的涂层的反射率如何接近匹配理想的完全平滑表面的反射率。具有为100％的理论最大值的百分比的涂层将具有该材料的理论上可得到的最大反射率。如果理论最大值的百分比是85％，则得到的反射率仅仅会是理想平滑的涂层的值的85％或者具有零粗糙度的涂层的反射率乘以0.85。
即使涂层是相对平滑的，金属或合金涂层的反射率还取决于涂层的许多属性。涂层的密度、存在或缺少内部空隙、应力水平等等全部都在反射率如何接近某一理想最大值中起作用。在本文限定的理论最大值反射率不属于理想涂层的该理想反射率而是平滑的现实世界涂层的反射率值。实际上通过光学分析和薄膜建模的组合获得理论最大值。通过使用诸如可变角分光镜椭圆偏光法的光学技术分析具有表面粗糙度的现实世界涂层，可以获得折射率与波长和表面粗糙度的关系。然后可以将折射率对波长输入到诸如TFCalc或Essential Macleod的薄膜建模程序中，并且可以计算反射率。使用所测量的折射率数据计算的该反射率则是特定的膜或涂层的理论最大值反射率值。
涂层的反射率优选地大于理论最大值的85％，更优选地大于理论最大值的90％，且最优选地大于理论最大值的95％。
表9：粗糙度厚度对Ag涂层反射率的影响
Figure GPA00001013580100551
表10：粗糙度厚度对铬涂层反射率的影响
Figure GPA00001013580100561
表11：粗糙度厚度对铑涂层反射率的影响
Figure GPA00001013580100562
在某些应用中，期望具有高的第二表面反射率，其中当通过玻璃观察时反射率远离金属层的反射率。在该情况下除了表面粗糙度之外隐埋的空隙有意义。空隙的量(相对于体积的百分比)可以变化并且空隙层的厚度也可以变化。上述关于表面粗糙度的一般规则也应用在本文。
通常当金属层包括低表面电阻时表面粗糙度特别有意义。金属或其它导电材料具有被称为体电阻率的本征特性。通过将体电阻率数值除以涂层的厚度来确定涂层的表面电阻。原则上，可以从任何导电材料处获得任何表面电阻值，只要涂层足够厚。当除了表面电阻或导电性之外还要求其它属性时就会出现在实现低表面电阻时的挑战或限制。
随着涂层厚度增大，表面粗糙度通常也增大，这引起如先前描述的镜面反射率的减小。非常厚的涂层的反射率水平通常显著地低于完全平滑表面的反射率水平。涂层将呈现的粗糙度的量与许多因素有关。材料自身的特性是主要的驱动力，但是在边界之内淀积工艺参数(以及使用哪种淀积工艺)可以修改涂层的表面特性。
由于其它考虑，对于给定应用不能总是选择具有最好的表面粗糙度的材料。其它因素也起作用。例如，粘附性和成本是影响加入涂层叠层中的材料的选择的关键问题。通常不可能选择单个材料来满足所有要求；因此，使用多层涂层。某些铂族金属(例如，铑、钌、铱等等)具有高的反射率但是非常昂贵。因此，用这些材料制作的具有低表面电阻的整个涂层将是成本过高的。当可能需要与玻璃或其它材料有极度的粘附性时也可能发现这些材料具有比其它材料更弱的接合强度。基于银的涂层作为阳极可能具有不足够的稳定性，并且根据涂层叠层从粘附性立场来看其也可能是成问题的。与其它一些金属相比诸如铬的金属在成本上相对较低，并且已知具有很好的粘附性。因此铬可以用作粘附层，并且可以构建到足够厚度来得到期望的电特性。
不幸的是，铬是非常活性的并且这导致对于相对大的表面粗糙度值的固有的倾向。高的活性是重要的，因为在例如使用磁控管溅射真空淀积(MSVD)方法淀积涂层时，铬原子将趋向于粘在它们首先着陆的地方。接合形成的速率是非常快的，并且这约束原子的沿着表面扩散且发现低能量位置的能力。通常，在涂层上的低能量稳定位置是有助于较小表面粗糙度的位置。不进入低能量状态的该倾向也对涂层的体电阻率的减少有贡献。因此，需要较厚的层来实现目标表面电阻，并且表面粗糙度趋向于进一步降低。难以同时实现低表面电阻和高反射率的目标，因为这些效果是对抗的。
众所周知可以通过在低反射率金属上方放置较高反射率金属的薄层来增大该低反射率金属的反射率。例如，可以使用先前提到的金属，例如铑或钌。为实现给定反射率水平所需的这些金属的厚度将是下面的铬层的表面粗糙度的直接结果。可以用作导电层的其它金属包括但不限于：铝、镉、铬、钴、铜、金、铱、铁、镁、钼、镍、锇、钯、铂、铑、钌、银、锡、钨和锌。这些金属彼此或与另外的一种或多种金属的合金也是可能的。这些材料在给定应用中的适合性将取决于全部的列出的要求。例如，在一个应用中钌可能是昂贵的金属，但是在另一个应用中它可能相对于另一种金属(例如铑)是低成本的并且因此可以落入本发明的精神内。在其它非限制性实施例中，给定的金属或合金可能不能与应用中的所有其它成分兼容。在该情况下，可以将敏感金属埋入或者在存在相互影响限制的地方与成分隔离。淀积在铬之上的层通常将图案化下面的层的粗糙度。因此，较高反射率金属的薄层由于它下面存在一个或多个层而将不具有它的理想反射率。在大多数情况下，优选实施例是具有较高反射率金属朝向观察者的那个。上面列出的许多高导电性金属也具有高反射率。这些金属可能需要与其它金属形成合金来具有足够的化学的、环境的或物理的特性。金属或合金可能具有不能接受的颜色或色调。整个反射率强度可以适用于期望的应用，但是如果反射色不满足要求，则该金属或合金是不适合的。在该情况下，与上面的描述类似，金属或合金可以埋入具有较低固有反射率但是具有更优选的反射色的层下面。
制备参考样本以允许评价对于铬钌双层涂层叠层而言反射率和表面电阻之间的折中。在这些样本中施加铬以得到目标表面电阻值。然后用不同厚度的钌外涂敷样本。使用以下工艺条件：
在3.0毫托下处理所有的涂层
Cr@4.0Kw@(130)＝约1000埃
Cr@4.0Kw@(130)X9＝.7欧姆/平方
Cr@4.0Kw@(130)X3＝1.5欧姆/平方
Cr@4.0Kw@(87)X1＝3欧姆/平方
Cr@4.0Kw@(170)X1＝6欧姆/平方
Ru@1.7Kw@(130)＝400埃
Ru@.85Kw@(130)＝200埃
Ru@.43Kw@(130)＝100埃
Ru@.43Kw@(260)＝50埃
Ru@.43Kw@(520)＝25埃
铬样本全部在4kw下淀积。改变线速度(在括号中-为任意单位)和程数(number of passes)(例如X9)来调节涂层的厚度以满足表面电阻目标。用变化的线速度和功率来制作钌层以实现目标厚度水平。在表12中列出了基质(matrix)的结果。随着厚度增大和表面电阻减小，反射率通常下降。目标为3欧姆/平方的制备的几个样本不符合该趋势。这是因为在与其它铬涂层不同的线速度下制作它们。当线速度减小时衬底在更低速度下移动。在线性工艺中这意味着初始成核层主要由溅射的高角度淀积材料形成。如下面描述中所提到的，高角度淀积导致较次的材料特性。通常使用屏蔽来消除该高角度淀积。在该研究中3欧姆/平方铬情况是高角度会如何降低涂层的光学特性的出色的实例。
表12：铬钌双层结果
  试验   钌   欧姆   Y   a＊   b＊   模糊度(镜面除外)
  #1  .7   0   0.6   50.0   -0.9   0.0   0.13
  #2  1.5   0   1.5   55.3   -0.7   -0.2   0.04
  #3  3   0   2.9   54.4   -0.5   0.5   0.02
  #6  6   0   5.1   60.9   -0.9   -0.2   0.02
  #1  .7   25   25   0.6   50.7   -0.9   1.0   0.11
  #2  1.5  25   25   1.6   54.2   -0.6   0.8   0.03
  #3  3    25   25   3   53.0   -0.5   1.1   0.02
  #4  6    25   25   5.9   58.8   -0.7   1.0   0.02
  #1  .7   50   50   0.6   51.0   -0.9   1.6   0.12
  #2  1.5  50   50   1.5   55.0   -0.6   1.2   0.03
  #3  3    50   50   2.9   54.1   -0.5   1.2   0.03
  #6  6    50   50   5.6   59.6   -0.6   1.2   0.02
  #1  .7   100   100   0.6   52.7   -0.7   2.4   0.13
  #2  1.5  100   100   1.5   56.6   -0.5   1.6   0.04
  #3  3    100   100   2.8   56.7   -0.4   1.3   0.03
  #6  6    100   100   5   62.5   -0.4   1.2   0.02
  #1  .7   200   200   0.5   54.7   -0.2   2.7   0.14
  #2  1.5  200   200   1.4   60.1   -0.1   1.6   0.04
  #3  3    200   200   2.5   63.1   0.0   1.3   0.03
  试验   钌   欧姆   Y   a＊   b＊   模糊度(镜面除外)
  #6  6    200   200   4.2   67.4   -0.1   0.9   0.03
  #1  .7   400   400   0.6   56.5   0.2   2.6   0.15
  #2  1.5  400   400   1.3   64.1   0.1   1.4   0.05
  #3  3    400   400   2   67.5   0.0   1.2   0.03
  #6  6    400   400   3   69.8   -0.1   0.8   0.03
如从表12中可以看到的，即使在6欧姆/平方情况下，单独的铬涂层也具有相对低的反射率值。该样本的反射率仅仅为约61％。用其它方式或工艺条件制作的铬应当能实现超过65％的值。因此，即使在该适度的表面电阻值下，铬反射率也已经被折中。
当期望3欧姆/平方涂层时，需要在铬之上的100和200埃的钌来实现更适度的反射率值。理想地，钌涂层应当能实现超过72％的反射率。即使在6欧姆/平方铬之上有400埃，也差理论最佳值2％。较低欧姆样本甚至不接近理论上可达到的反射率值。因此，在需要低表面电阻和高反射率两者的情况下标准铬钌双层不符合要求。必须使用其它方式来解决该问题。
可以在形成涂层期间调节淀积工艺参数来使表面粗糙度减到最小。在金属的情况下，可以通过在低压强下运行工艺并且优选地使用氖气或氩气-氖气混合物作为溅射气体来减小表面粗糙度和增大反射率，如下面详细描述的。这些参数对在淀积工艺中的正确的动量和能量传递有贡献，结果形成较小粗糙表面和较低的体电阻率。
表13描述了调节工艺参数时表面粗糙度、反射率和电学特性如何变化。提供3mT情况作为参考。涂层的厚度约为600埃。该厚度是重要的，因为在该水平下涂层几乎是不透明的并且表面电阻相对较低。如可以看到的，降低压强将粗糙度减小了约17％并且实现了差不多2％的反射率的增大。降低压强并且用氩气和氖气的50∶50混合物溅射得到进一步改进。粗糙度低于参考情况约20％，并且反射率高了约2.7％。最后的情况具有甚至更高的氖气的量-大约70％的溅射气体是氖气。反射率比参考情况中的高约3.5％，并且粗糙度减小了约24％。通过使用可变角分光镜的椭圆偏光法来确定厚度和粗糙度值。
表13：铬特性与工艺设定的关系
通过降低压强并且通过增大溅射气体中的氖气含量可以进一步改进结果。另外，增大衬底温度也对更平滑的涂层有贡献。更高的衬底温度引起所淀积原子的更大的表面迁移率，得到更平滑的表面。
表13还包括铬涂层的体电阻率值。铬的理论最小的体电阻率值是约13微欧·厘米。在氩气中在典型的3mT压强下进行的参考情况具有比理论体电阻率多6倍的体电阻率值。通过改进淀积特性，可以获得小于5倍理论最小值的体电阻率值。体电阻率优选地小于5倍理论最小值，更优选地小于4倍理论最小值，更优选地小于3倍理论最小值并且最优选地小于2倍理论最小值。
从表面粗糙度来看在系统中存在氧(或水)会是尤其有害的。铬非常容易与氧反应并且趋向于立即反应。这引起涂层中的额外的粗糙度。因此，推荐具有较少氧的涂层。表14描述了氧对粗糙度的影响。在表14中氧水平指的是溅射气体中的百分比。压强的单位为mT，并且厚度的单位是埃。在涂层中可接受的氧的量小于5原子百分比，优选地小于2原子百分比，并且理想地小于1原子百分比。
表14：在溅射气氛中氧百分比对铬涂层粗糙度的影响
  氧水平   压强   厚度   粗糙度
  1   2.00   493   105
  5   2.00   438   130
  10   2.00   370   162
可接受的粗糙度的量取决于应用。当期望高反射率值时，也期望更小的粗糙度。在反射率要求不严格的情况下更大的粗糙度可能是可接受的。通常，粗糙度应当小于约200埃，优选地小于100埃，更加优选地小于50埃，更为优选地小于25埃并且最优选地小于15埃。在本文使用的术语“粗糙度”指的是如使用椭圆偏光法或原子力显微镜确定的平均的峰到谷距离。
可以单独使用或者彼此一起或者和先前提到的方法一起来使用其它方法，以便使表面粗糙度减到最小。例如，可以屏蔽阴极以使低掠(grazing)(高)角度淀积减到最少。得到更平滑表面的其它方法包括：使用离子辅助的溅射或者离子辅助的淀积，等离子体辅助的溅射以及增大原子的表面迁移率的其它方法。可以选择阴极类型来促进更平滑的涂层，例如，使用“双磁控溅射(twin mags)”、失衡磁控管、射频迭加的dc功率、微波辅助的溅射、大功率脉冲淀积、AC溅射或者其它这种方法。
虽然在上述实例中使用铬作为导电层，但是在本发明的精神之内可以使用如在本文以及并入于此的参考文献内描述的其它金属、合金或多层涂层材料。其它材料可能需要其它工艺条件来实现平滑的表面。例如在对于金属更优的条件下ITO不一定具有平滑的表面。在ITO的情况下，通过许多工艺变量来修改表面形态。控制ITO的表面性质的情况比金属的更具有挑战性。ITO并不总是像金属那样导电，并且可以产生金属的平滑涂层的某些工艺设定可能不产生具有ITO的高导电涂层。因此，按照材料的其它特性控制形态是相当有挑战性的。一般，对于在玻璃或其它玻璃状衬底上的高温涂敷，如在本文件中早前描述的，在高压以及相对高的氧设定下可以获得相对平滑的涂层。用来使涂层平滑的工艺参数上的变化也可以应用于其它材料，例如TiO2或在透反涂层应用中教导的诸如TiO2和ITO的多层。
如上所述，粗糙度通常随着涂层的厚度而增大。通常，上述工艺设定不足以产生具有可接受的粗糙度水平的涂层。这是需要极度低的表面电阻值的情况。在该情形中，需要可替代的方法来实现具有相对较低表面粗糙度而同时具有低表面电阻值的涂层。
在其整个公开内容通过引用被并入于此的共同转让的美国专利申请公开No.2006/0056003中，引入离子束作为使涂敷衬底上的局部区域中的涂层变薄的方法。如在此详细地讨论的，还可以使用离子束来使粗糙的涂层(如在图37中描述的)平滑(如在图33a和33b中描述的)。可以单独地或者结合在此教导的其它方法地使用离子束来减少涂层的粗糙度并且因此增大反射率。离子束源随着设计和功能而变化。为了讨论起见，任何能够供给在于此描述的能量范围中的离子的流的设计都是合适的。
离子束是相对准直的一组高能正离子或负离子。离子的能量是离子束的工作电势的函数。电流或离子的通量与工作电势以及通过束和室中的背景压强供给的气体的量有关。期望离子有足够的能量来刻蚀、铣削掉和/或平滑涂层材料。有关现象的实例是台球。把进入的离子看作母球而涂层看作游戏开始时的球的三角框。如果母球用非常低的能量撞击三角框，则三角框不会分裂开。相反地，如果母球用高能量撞击，则三角框会相当猛烈地分裂开。
图34描述了对于各种材料来说与氩离子能量有关的溅射率。存在阈值能量，到该阈值能量时没有或极少溅射出现。随着能量的增大，溅射率增大。离子化原子还可以影响溅射速率。优选的具有最大溅射率的溅射离子的质量将随着溅射离子的能量和要溅射的原子的质量而变化。图35描述了在500eV离子能量下与溅射离子和被溅射原子质量有关的溅射率。使用称为“Stopping and Range of Ions in Matter(SRIM)”的计算机模拟程序产生图35中描述的数据。如所描述的，对于给定的靶原子质量而言，存在将产生可接受的溅射率的最佳溅射气体离子质量的范围。一般，随着束能量的增大，离子的最佳质量增大以便使溅射率最大化。在某种程度上，优选的离子将取决于溅射原子的质量。对于最佳的能量和动量，原子的转移应当具有相对可比较的质量。图34描述了阈值能量取决于所溅射的材料。一些材料比其它材料要花费更多能量来释放。图34的曲线图还描述了在离子的相对较高能量下溅射率趋向于平坦。在这些相对较高能量下，工艺开始移到离子注入区中而不是离子溅射。对于有效的溅射或刻蚀，离子能量应当在100电子伏以上，优选地在500电子伏以上并且最优选地在1000电子伏以上。
参考图36和图37示出了平滑作用。在图36中离子碰撞在平滑表面上。当离子撞击表面时，平行于该表面和垂直于该表面地转移能量。平行于该表面转移的一些能量可能导致垂直且远离表面的成分，其产生被喷出的原子。在图37中相同的离子撞击粗糙表面。如可以明白的，极可能从涂层喷出离子。垂直于表面方向的大部分能量可以产生原子的喷出；存在可以释放原子的更多表面面积和更多方向。随着离子铣削工艺的继续，涂层变得越来越平滑。在这些和其它实例中离子束由单个原子组成。实际上可以使用离子/原子的群代替单个离子。在该情形中还可以使用已知的产生群的方法。
以类似方式，以一定角度撞击表面的离子束可以具有基本上更高的溅射效率和平滑效果。在该情况下成角度的离子束将具有对于涂层表面横向地喷出材料的高概率。
如下所述，层的粗糙度限制了特定的透反涂层的反射率、透射率、吸收率和表面电阻特性。一种相关涂层是玻璃/ITO/Si/Ru，在本文被称为“选项4”。ITO最好是3/4或5/4波(分别为2100或3600埃)的涂层。Si层为约220埃，而钌层为约70埃。还如下面所讨论的，该叠层的不同变体是可能的。该叠层的反射率和透射率非常依赖于表面和界面粗糙度。当考虑诸如选项4的多层叠层由电介质、半导电的层、透明导电氧化物和金属组成时，必须考虑界面粗糙度以及表面粗糙度。
表15描述了离子铣削ITO(选项4叠层中使用的较低层之一)表面的效果。通过使用椭圆偏光法来确定数据，从而表征涂层。表15还描述了ITO涂层的初始特性。3/4和5/4波涂层的初始粗糙度分别为7.4和11.5nm。这些值相对较高。用供给有20sccm的氩气在270mA电流和3000伏下运行的单束(38cm长的束)来离子铣削该样本，并且室中的工作压强为2.5mT。该离子束是闭合漂移的霍尔效应阳极层类型设计。对于2B(等效于在30ipm下的两个束)情况线速度是15ipm，而对于4B(等效于在30ipm下的四个束)线速度是7.5ipm。该束的方向垂直于涂敷的玻璃的表面。对于3/4波ITO，离子束去除约17nm/等效于在30ipm下的束，并且约11.1nm/等效于在30ipm下的束。在两种情况中表面粗糙度都显著地下降，其中3/4波ITO变得几乎完美地平滑。然而，5/4波ITO没有变得那么平滑，因为它开始于粗糙得多的初始状态。它可以要求更慢的线速度或附加的束来实现最小的粗糙度值。
表15.离子铣削的ITO特性
Figure GPA00001013580100651
关键证明了用离子铣削工艺显著增大了反射率。在表16a中，表15中描述的ITO涂层外涂有约22nm的Si和7nm的Ru。用离子铣削通常减少了透射率，这是因为这些涂层的反射率变高。更重要的是，离子铣削的ITO样本的吸收率略微降低。这导致在相同反射率水平下相关光源通过涂层的光输出更高。当所有这些涂层规格化(normalize)到相同反射率水平时差别是显著得多的。对于非离子铣削的零件来说，为了实现相同反射率水平，显著地增大了钌层的厚度。这又进一步减少了透射率并且增大了在某些应用中不期望的吸收。
将如表16a中列出的这些涂敷的片(lite)并入如表16b中列出的电光镜元件中，从而评估实际EC元件中的光学元件。制作许多2″×5″的单元并且测量透射率和反射率(镜面的和非镜面的)。组装的元件的反射率上的增大与单数据中观察到的结果相互关联。即使反射色是相当中性的，透射颜色也非常偏琥珀色。这暗示着由于其独特的构造材料该设计透射的红光比蓝光多。当例如红色显示器位于镜元件后面时这会尤其具有优势。
表16b还描述了样本元件的镜面除外的反射率(Spec Ex)数据。离子铣削使表面平滑，其显著地减少了散射光。由于散射光的量较低，结果形成的图像清晰得多并且轮廓鲜明。
许多汽车公司具有规定针对外部镜应用的反射率必须在55％以上的技术规格。具有初始量的ITO上粗糙度的非离子铣削的样本不满足该技术规格。即使对于5/4波ITO零件，离子铣削的样本也符合技术规格。镜元件的切换速度、尤其是变暗速度取决于涂层的表面电阻。由于使得能够使用5/4波或更厚的ITO，离子束铣削允许更快的切换时间而同时满足反射率要求。此外，一些3/4波元件具有显著超过最低要求的反射率值。在总体设计要求受益于该改变时可以通过减少钌或用作顶层的其它高反射率金属的厚度来调节这些涂层，以便具有更高的透射率值。在没有离子束平滑方法的情况下反射率和透射率选项的有效范围会受到限制。
表16a
Figure GPA00001013580100671
表16b：比较离子铣削零件特性的单元数据
  样本ID   反射率   a＊   b＊   透射率   a＊   b＊   SpecEx
  3/4波   54.2   -1.5   2.3   11.5   2.9   21.7   0.7
  3/4波2B   57.6   -0.2   3.1   10.4   0.9   21.6   0.2
  3/4波4B   59.3   -0.7   4.4   10.0   1.0   19.1   0.3
  3/4波4B   58.5   -0.4   3.6   10.3   0.7   20.5   0.3
  5/4波   50.1   -2.0   4.0   10.8   3.9   18.2   1.1
  5/4波2B   52.9   -0.6   3.6   11.0   2.1   19.8   0.8
  5/4波2B   52.1   -0.6   3.6   11.5   2.0   19.7   0.8
  5/4波4B   55.6   -0.3   3.9   10.0   0.1   20.4   0.5
  5/4波4B   55.3   0.0   3.2   10.2   0.6   20.8   0.6
在另一应用中，使用离子铣削来使非透反应用中的ITO平滑。在该情况下，涂层是玻璃/ITO/Cr/Ru。铬和钌被掩蔽在环氧密封物内部，而ITO用来将电流从电极传递到EC元件内部。ITO具有一定程度的粗糙度，通过离子束处理减小了该粗糙度。图38示出了在固定的束电流下随线速度倒数而减小的粗糙度。在另一实例中，玻璃通过涂敷设备的线速度为30英寸/分钟(ipm)。使用单个离子束并且调节电流以改变离子铣削速率。图39描述了反射率上的增大与束电流的关系。即使用该适度的离子铣削条件也实现了0.5％的反射率增大。在这些实例中，在密封物的区域内ITO涂层保持其初始粗糙度以便潜在地帮助增大ITO到环氧的粘附性，而在观察区域中铣削ITO以便实现改进的光学特性。
在另一使用离子铣削的应用中，研究了所谓的铬环型涂层的颜色和反射率。在该应用中，在玻璃上的ITO涂层之上施加多层金属涂层。在元件附近的环中离子刻蚀ITO涂敷的玻璃以便减薄该位置中的ITO涂层，从而改进铬环叠层的颜色和反射率而同时能够使零件中心更厚的ITO的表面电阻更低。图40描述了在透过玻璃观察时不同情形的反射率。没有离子铣削情况下的反射率被绘成粗线。还描述了具有若干不同线速度的反射率。随着速度减少，在束之下的停留时间增大且粗糙度减少。这引起反射率增大。反射率看起来是平坦的，然而，在这些测试期间存在束的一些电弧，其可能影响了结果。关键结果在于即使在存在电弧的情况下使用离子铣削也增大了反射率。图38描述了在这些测试中ITO粗糙度上的改变与在没有电弧情况下的线速度的关系。
在相同涂敷设备中的另一组测试检查使用离子铣削的铬环的颜色。调节线速度以改变除去的ITO的量。ITO开始为1/2波，而目标是将厚度减少到1/2波的约80％，换句话说从约145nm减少到约115nm。图41描述了具有线速度调节的铬环的反射的b＊。如通过引用并入于此的优先权文件中所述的，反射的b＊与ITO的厚度直接相关。对于1/2波ITO涂层，b＊为约16。随着线速度的降低，被刻蚀的材料的量减少。在至少一个实施例中，期望与中心观察区域理想匹配，b＊约2.5。因此，线速度应当为约12.5ipm。当要求更快的线速度时，可以使用更多的离子束。
在要求减少表面电阻值的另一实例中，研究了离子铣削对反射率的效果和材料的使用。如上所述，涂层的粗糙度随着厚度而增大，并且反射率随着粗糙度而减少。在该实例中，期望具有玻璃/铬/钌的层状结构、具有1.5欧姆/平方的涂层。将铬厚度设置为约2500埃以提供对表面电阻的大部分贡献。初始将钌设置为400埃。在表面完全平滑的情形中，通过少至180到200埃的钌就将实现最大反射率。400埃的水平用来确保钌足够厚以稍微补偿铬的粗糙表面。附加的钌增大了反射率但是也增加了成本。
图42描述了对于在施加钌层之前离子束处理铬层而言的反射率与线速度倒数的关系。将束电流设置为约250mA。在约4″/分钟的线速度下，涂层实现将几乎70.5％的其最大反射率。进一步减小线速度没有引起反射率额外的增大。如果期望更快的线速度，则可以使用额外的束。
图43描述了由于离子束的平滑效果而如何减少可以用于涂层中的钌的量。线速度约为2.1ipm，而束电流可与图42中的结果相比。可以使用少至160埃的钌来得到最大反射率。相对于其中额外的钌用来补偿初始层的粗糙度的基准情况来说，这显著地节省了成本。另外，具有相对较高反射率的铬和钌的1.5欧姆/平方涂层没有离子束平滑甚至可能不实际。
通常在没有任何特殊努力来制作平滑涂层的情况下制造的涂层的粗糙度将在涂层总厚度的约10％到20％之间变化。表17描述了为实现各种表面电阻值所需要的铬/钌叠层的厚度。改变铬层的体电阻率来表明在体电阻率改变时铬层的厚度将如何变化来实现不同的表面电阻值。这可以被用作铬体电阻率特性的变化的实例，或者可以把这作为一种方法来表明当具有不同的或变化的体电阻率值的材料被铬代替时发生了什么。
在表17中计算了粗糙度的范围为体厚度的10％到20％。将钌设置为200埃，其仅仅稍微超过为在理想应用中实现该材料的最大反射率所必需的厚度。如果铬层是平滑的或者已经通过离子束变平滑，则该厚度表明最佳的反射率情况。表17描述了计算的结果，其中钌的厚度与总厚度相比较。粗糙度的贡献被认为是10％和20％情况的平均值。叠层的钌的百分比随叠层的目标表面电阻而变化并且随铬或基底层的体电阻率而变化。期望的是在表面电阻大于或等于6欧姆/平方的情况下钌或其它高反射率金属小于总厚度的50％。如果叠层的表面电阻约为2欧姆/平方，则钌的厚度应当小于总厚度的约25％。高反射率层的厚度百分比还将随该金属的体反射率和反射率目标而变化。合适的总厚度的高反射率百分比与叠层的期望反射率、叠层的期望表面电阻和用来构造该叠层的不同材料的体电阻率有关。高反射率材料的百分比应当小于总厚度的50％，优选小于25％，更优选地小于15％，更加优选地小于10％且最优选地小于总厚度的7.5％。在该实例中，铬和钌用来表明本发明的一个实施例的好处。其它金属可以代替铬层作为提供大部分表面电阻的工具。所谓的高反射率金属被定义为其反射率比贡献了表面电阻的大部分的层更高的金属。在该实例中我们讨论了相对于导电层具有更高反射率的最顶端层的作用。在其它实施例中一个或多个导电层可能具有不能接受的颜色或色调。反射率强度可能是可接受的，但是反射色可能被认为是令人不愉快的。在该实施例中最顶端的高反射率层实际上可以不用来增大反射率而是用来提供可接受的颜色。在一个实例中，导电层可以是高度色彩化的并且中性的反射色是优选的。在该情况下所谓的高反射率层将用来使颜色更中性。
在另一实施例中，导电层可以具有中性的反射色并且高度色彩化的反射率是优选的。这里可以选择顶部的高反射率金属来提供非中性的外观。在又一个实施例中，可以在导电层之上施加多层叠层，使得叠层实现低表面电阻而同时具有经由调节置于导电层上方的多层叠层来调节颜色的灵活性。在该实例中，多层叠层可以由金属、电介质层和/或半导体层组成。将通过给定应用的设计准则来确定材料的选择，包括叠层、它们的厚度、相对于导电层的取向以及邻近的介质。
表17：表面电阻分析
  铬厚度   最小铬粗糙度   最大铬粗糙度   体电阻铬   表面电阻铬   钉厚度   体电阻钌   表面电阻钌   总的表面电阻 钌％
  496   50   99   57   10.00   200   30   15   6.00   26.0％
  909   91   182   57   5.45   200   30   15   4.00   16.1％
  2148   215   430   57   2.31   200   30   15   2.00   7.5％
  4622   462   924   57   1.07   200   30   15   1.00   3.6％
  9581   958   1916   57   0.52   200   30   15   0.50   1.8％
  261   26   52   30   10.00   200   30   15   6.00   40.0％
  478   48   96   30   5.46   200   30   15   4.00   26.7％
  1130   113   226   30   2.31   200   30   15   2.00   13.3％
  2433   243   487   30   1.07   200   30   15   1.00   6.7％
  5040   504   1008   30   0.52   200   30   15   0.50   3.3％
  130   13   26   15   10.00   200   30   15   6.00   57.1％
  239   24   48   15   5.45   200   30   15   4.00   42.1％
  565   57   113   15   2.31   200   30   15   2.00   23.5％
  1217   122   243   15   1.07   200   30   15   1.00   12.5％
  2522   252   504   15   0.52   200   30   15   0.50   6.5％
当针对各种应用降低表面电阻时，必须增大厚度并且因此增大表面粗糙度且减少反射率。那么涂层的反射率将跌至相对于理论最大值而言较低的值。作为目标的表面电阻值越低，则实现的理论最大反射率值的百分比越低。对于具有约6欧姆/平方或更小的表面电阻的涂层，在此描述的技术将允许实现大于理论最大值的90％且优选地大于理论最大值的约95％的反射率。对于具有约3欧姆/平方或更小的表面电阻的涂层，在此描述的技术将允许实现大于理论最大值的80％且优选地大于理论最大值的约85％、更优选地大于理论最大值的约90％且最优选地大于理论最大值的约95％的反射率。对于具有约1.5欧姆/平方或更小的表面电阻的涂层，在此描述的技术将允许实现大于理论最大值的75％且优选地大于理论最大值的约85％、更优选地大于理论最大值的约90％且最优选地大于理论最大值的约95％的反射率。对于具有约0.5欧姆/平方或更小的表面电阻的涂层，在此描述的技术将允许实现大于理论最大值的70％且优选地大于理论最大值的约80％、更优选地大于理论最大值的约90％且最优选地大于理论最大值的约95％的反射率。
在共同转让的美国专利申请公开No.2006/0056003(通过引用将其整体并入于此)中，针对“铬环”镜元件讨论了各种金属叠层。将薄的铬粘附层淀积到ITO上并且将具有较高固有反射率的金属层淀积到铬层上。讨论了各种较高反射率金属。描述了第二铬层，其不对在从玻璃侧观察涂层时的外观有贡献，然而，施加该第二铬层来使可见光和UV光的透射率减到最少。减少可见光是为了隐藏密封材料而减少UV光来在暴露于日光下期间保护密封材料。在该实例中预期铬作为减少光(无论它是UV和/或可见的)透射率的低成本工具。其它低成本金属可以提供所提供的相同功能，它们具有与密封物和较高反射率金属的良好的粘附性。
还可以简单地增大高反射率金属的厚度以便减少透光率，但是高反射率金属通常相对较贵并且单独使用这些材料会引起涂层的更高价格。
ITO层可以是任何透明导电氧化物或其它透明电极。透明导电氧化物或透明电极可以由单层或多层组成。可以选择多层中的层来修改反射色或外观使得“环”具有合适的光学特性。一个这种多层可以包括使用置于玻璃衬底和透明导电氧化物之间的颜色抑制层。当调节ITO层厚度时使用该层得到针对环的颜色的更多选择。
粘附层可以是各种组成的铬、Ni、NiCr，Ti、Si或硅合金，或者其它合适的粘附增强层。“高反射率金属”选自具有比铬高的体反射率值的金属和合金。金属实例包括铝、钌、铑、铱、钯、铂、镉、铜、钴、银、金和这些材料的合金。除了合金之外，还可以使用这些金属彼此或与其它金属的混合物。对于高反射率金属而言，还可以使用多层来代替示意图中示出的单层。类似地，UV阻挡层可以由单材料、合金、多层或引起适当的透射率减少的其它组合组成。
通过使用在此描述的离子束处理还可以改进材料、层或涂层的粘附性。例如，使用氩气并且随后使用氩气和氧气的混合物来执行ITO表面的离子束处理。这些测试与非离子铣削的表面进行比较。通过环氧材料将样本附接于测试玻璃片来形成密封腔。在顶部的玻璃片中钻孔，并且给腔加压以便确定腔失效所需的压强值。失效方式可以包括在环氧内的胶着失效，环氧与涂层的粘附失效，玻璃或涂层的制作可以与衬底分离，或者可能有内涂层粘附失效。
用氩气、氩气/氧气混合物对ITO表面进行离子束处理，或者不处理ITO表面。然后表面涂敷以铬的约50埃厚的薄层，后面是约500埃厚的钌层(所谓的贝塔环(Beta Ring))。用EC元件中通常使用的环氧来将涂敷的玻璃接合到另一玻璃片并且然后固化该环氧。表18描述了失效时的压强值以及从ITO涂层剥离的金属的量。控制零件具有微量的金属剥离。氩气束处理的零件具有显著的金属剥离，但是失效时的压强基本上相同。使用氧气也具有类似的失效时的压强值，但是消除了从ITO上剥离金属。氧气改进了铬到ITO的粘附性。离子束将优先溅射氧，氧是有助于铬的粘附性的成分。只有氩气的情况引起临界氧的最小化以及更弱的结合。人们相信将氧增加到束中“修缮(heal)”了ITO表面，因此增强接合并且使金属剥离减到最少。失效时的压强值没有显示出相关性，因为在测试期间玻璃破裂。该破裂确定了失效时的压强值并且因此在测试中占主导地位。在该实例中氧是必需的，但是存在有其中其它气体可能是优选的或只有氩气可能是更好选择的情形。
在另一实例中，在将钌直接淀积到ITO上的情况下，观察到失效时的压强值上的显著改变以及失效方式上的改变。当不使用离子束处理时失效时的压强值相当低，约为6-7psi，而涂层剥离是失效方式；玻璃不破裂。当用含氧的束处理ITO表面并且然后将钌淀积在表面上时，失效时的压强值增加了2以上的因子而玻璃破裂是主要的失效方式。涂层仍然从ITO剥离但是粘附强度显著地增大。
表18：失效时的压强值以及从ITO涂层剥离的金属的量
Figure GPA00001013580100741
A-贝塔环控制
B-用氩离子铣削的贝塔环
C-用氩/氧离子铣削的贝塔环
在某些应用中可以使用的顶层可以是导电稳定材料。其作用是在环金属和母线或银浆之间提供良好的导电。材料可以选自：诸如铱、锇、钯、铂、铑和钌的铂族金属。可以使用这些金属彼此或与其它合适金属的混合物或合金。
优选地选择层中的材料和厚度以便提供适当的颜色和反射率强度，如所引用的专利申请中教导的。还应该选择层的厚度来实现必需的透射率特性。应当设置可见光的透射率使得在观察时环氧密封物是不可见的。可见光的透射率应当小于5％，优选地小于2.5％，更优选地小于1％，并且最优选地小于约0.5％。UV透射率可以或者可以不与可见光的透射率精确地相关。在UV透射率的情况下，环的外观不是问题而密封物的保护是本质上关心的。这当然假定所选择的密封物对UV光敏感。可容许的UV光的量取决于密封物对UV光如何敏感。理想地，应当设计涂层使得环涂层对UV光来说是不透明的，但是不幸的是该水平的UV透射率可能是成本上不允许的。另外，如果总厚度变得太大则可能损害层的粘附性。可能存在于层中的应力会引起足够大的应变来使得层与玻璃或涂层的其它层层离。为此需要预期UV透射率的有限的量。UV透射率应当小于约1％，优选地小于0.5％，更优选地小于0.1％，并且最优选地小于0.05％。
增加流行性的一个特征/区域是使用外部镜来显示特征，诸如转向灯、加热器开/关指示器、门半开警告或向相向的交通工具警告门可能即将打开。镜子或镜子外壳还被用来安放地面照明灯或进场灯(approach lighting)。
与交通工具的外部镜相比时，对于内部镜的要求是独特的。在至少一个实施例中，内部镜的镜面反射率优选地为60％或更高，并且优选地在显示器前面具有足够的透射率，以便使足够量的光通过相关的镜元件。此外，内部镜无须承受在外部镜应用中遭遇的恶劣的化学的和环境的挑战。一个挑战是平衡满足汽车关于后视镜的技术规格和期望包括美学上使人愉快的信息中心的需求。提供高镜元件透光率是一种补偿受限的光输出显示技术的方法。通常高透射率使得镜元件后面的电路和其它硬件可见。为了解决该问题可以在镜元件的第四表面上施加乳浊剂层。
如在图5a中描述的辅助的转向信号灯是一个在外部镜组件中期望的显示特征的实例。一种并入电致变色镜元件后面的信号特征的方法是从元件上激光烧蚀一些反射材料以便允许光通过。期望提供可替代式样和设计是使用透反镜元件技术的动机。本发明的某些实施例的透反方法允许镜子中的功能部件具有更加“隐身的(stealthy)”(隐藏的)外观。隐身允许光通过透反元件而阻挡观看到光源。隐身还或可替换地可以意味着在显示区和主要的反射区域之间存在极小的对比。在某些情况下期望用颜色或反射率上的对比清楚地指示显示器或功能部件，以便给出框定(framing)效果使得观察者得到清楚的关于在哪里寻找所期望的信息的指示。在外部镜应用中使用的传统的材料通常具有低反射率和/或与实现感觉得到的透射率水平相关联的高表面电阻。
例如，钌经常用于外部EC应用中，因为它的反射率相对较高并且具有环境的持久性。作为EC元件中的反射器的23nm Ru涂层将具有约57.5％水平的反射率，其将满足大多数商业的镜反射率技术规格。该涂层将具有约20欧姆/平方的表面电阻，并且EC元件将具有约2.5％的透射率。对于实际应用，透射率和表面电阻都不是可行的。其它环境持久的金属可能具有稍有不同的反射率、透射率和表面电阻值，但是没有一个将具有符合EC应用中的要求的特性。
对于OEC元件的较低的反射率要求使得能够使用不同配置的材料，包括银、银合金、铬、铑、钌、铼、钯、铂、铱、硅、半导体、钼、镍、镍铬、金和合金组合，用于相关联的反射和/或透反层叠层，在满足优选的反射率、持久性和电致变色性能特征上具有较少的困难。这些材料中的一些优于银或银合金，因为银和银合金对外部镜环境中的伤害敏感。在制造选项和更稳健的最终产品方面，对于镜元件的持久性而言，使用更硬的金属是有利的。还可以用电介质材料来制造反射和/或透反的叠层，该电介质材料产生足够高的反射率水平供OEC元件之用。
对于在可见范围中部中每减少百分之一点反射率，基于Ag的材料通常将增加约1％的透射率。与透光度增大相关联的优点是能够利用更低成本、更低光输出的光源，例如显示器或LED。外部镜通常用于指示类型显示器，其通常使用可以被命令具有非常高的光输出的LED。在此公开了新型设计，其能够在内部和外部镜应用中使用基于Ag的透反涂层。这些新型设计保持源自于Ag层的独特的光学特性和好处，而同时解决了在外部应用中使用基于Ag的材料的限制。当较低透射率是使用具有和不具有基于Ag的层的叠层的设计准则的一部分时，可以考虑不同的涂层选项。对于较低透射率而言一个大的优点是减少或消除了对乳浊剂层的需要。
在许多市场中，正在增大镜子的尺寸以便允许更大的视场。对于更大的镜子而言变暗时间是有挑战性的并且是设计方案中重要的考虑。通常与外部镜相关联的更大的镜子要求增大的或改进的导电性以便保持可接受的变暗和变透明的速度。通过在叠层中创新地使用透明导电氧化物(TCO)来解决如上所述的单个薄金属涂层的先前的限制。TCO提供了一种实现良好的导电性而同时保持高水平的透射率的工具。下列实例中的几个示出了用相对厚的氧化铟锡(ITO)可以实现外部镜的满意水平的透射率。ITO是更宽的TCO类材料的一个特定的实例。其它TCO材料包括F:SnO2、Sb:SnO2、掺杂的ZnO、IZO等等。TCO层外涂有金属涂层，该金属涂层可以由单个金属或合金或者多层金属涂层组成。可能需要使用多个金属层，例如以便促进不同材料之间的粘附。在另一实施例中，除了金属层之外或者作为金属层的替代，可以增加半导体层。半导体层提供一些下面将讨论的独特的特性。当增大ITO/TCO层的厚度以便改进导电性时，需要考虑涂层粗糙度的影响。增大的粗糙度会导致更低的反射率，其又要求增大的金属厚度，这会降低透射率。如其它地方所描述的，增大的粗糙度还会导致不能接受的模糊。通过修改用于ITO的淀积工艺和/或在淀积ITO之后且在淀积随后的层之前实行离子束平滑，可以解决粗糙度问题。上面详细讨论了两种方法。另外，在该实施例中可以使用上面讨论的改进的ITO材料来降低整个透反涂层的表面电阻。
半导体层可以包括硅或掺杂的硅。可以添加少量的一种或多种添加元素来改变硅的物理或光学特性，从而有助于它在不同实施例中使用。半导体层的好处在于它增强反射率，与金属相比具有更小的吸收率。许多半导体材料的另一好处在于它们具有相对低的带隙。这等同于在可见光谱的蓝色到绿色波长中感觉得到的量的吸收。对光的一个或多个带的优先吸收使得涂层具有相对纯的透射颜色。高透射颜色纯度等同于可见或近红外的光谱的某些部分的透射率值大于较低透射区的透射率的1.5倍。更优选地，在高透射区中的透射率将大于低透射区中的透射率的2倍，并且最优选地大于低透射区中的透射率的4倍。或者，透反叠层的透射的颜色应该具有大于约8、优选地大于约12并且最优选地大于约16的C＊值[sqrt(a＊2+b＊2)]。产生具有相对较高纯度透射颜色的透反涂层的其它半导体材料包括：SiGe、InSb、InP、InGa、InAlAs、InAl、InGaAs、HgTe、Ge、GaSb、AlSb、GaAs和AlGaAs。会可行的其它半导体材料会是具有等于或低于约3.5eV的带隙能的那些。在其中期望隐身的特性并且使用红色信号的应用中，可能更喜欢诸如Ge或SiGe混合物的材料。Ge具有比Si小的带隙，并且这导致更大的具有相对较低透射率水平的波长范围。这可以是优选的，因为在不同于显示器的波长下较低的透射率对于隐藏镜子后面的任何部件来说更为有效。如果需要均匀的透射率，则选择具有相对较高带隙的半导体材料会是有利的。
显示区可以本质上是隐身的，使得观察者可以觉察不到镜子具有显示器，直到显示器它起动或背部发光。当显示区的反射率与剩余的观察区域比较类似并且颜色或色调对比极小时实现了隐身。该特征是非常有利的，因为如上面所讨论的，显示区不减少镜子的观察区域。
少量的透射光会让镜子后面的部件(例如电路板、LED阵列、屏板(shroud)和加热器端子)可见。可以使用光阻挡(乳浊)层来避免该问题。通常使用诸如油漆、墨水、塑料、泡沫材料、金属或金属箔的各种材料来在镜子的第四表面上施加不透明层。施加该层的挑战在外部镜中是复杂的。最外部的镜子具有凸面的或非球面的形状，其使得施加膜或涂层更为困难。
可以将乳浊层并入元件的第三表面叠层中。可以掩蔽透反区域，并且可以在剩余的表面之上施加提供适当的反射率和颜色(不透明度)的合适叠层，例如钌、铑或者其它单个或多层叠层(金属、金属/电介质和/或电介质)。当保持期望的颜色和反射率匹配或失配时实现隐身的外观。在一个优选实施例中，镜元件的主要的观察区域和显示区实质上是难分辨的。在其它实施例中，可以想要透反区域具有不同的颜色，具有美学上令人愉快的对比。
另一选项是在可见光谱的一部分中保持高透射率水平，具有低的整体透射率，以便获得隐身的外观。还可以使用窄的光谱带通过滤器来获得隐身的效果。
在没有使用元件背面上的涂层或带子或其它乳浊材料的情况下或者除了使用元件背面上的涂层或带子或其它乳浊材料之外，可以包括将比较不透明的层(无论在相邻层中材料相同或不同的层)插入到不同地透反的第三表面涂层叠层中，以便帮助隐藏在镜元件后面的电子器件。增加该层可能影响它插入的区域中的反射率。然后可以通过选择材料和它们的厚度来调节该区域中的反射率，使得镜元件的显示区与比较不透明区之间的差别几乎不引人注意，由此保持器件的外观的统一性。
故意地偏移显示区的色调和/或反射率也可能是有利的，以便给出关于显示器在活动时将处的地方的视觉提示，以及给出即使当显示器关闭时显示功能也被包括在镜子中的某些指示。当使用导电材料来增加不透明性时，此刻显示器的比较不透明部分的导电性更大，并且在观察区域的大部分两端存在相应地更小的电压降，从而提供了更快的着色速度。附加的乳浊层可能使得来自该区域后面的反射率基本上小于没有乳浊层时的反射率，由此，减轻来自杂散光的否则可能出现的多次反射的影响。表明上述原理的一种这样的器件包括第三表面涂层叠层，该叠层包括约400埃的TiO2，后面有在整个第三表面基本上全部之上的200埃的ITO，后面有除大致在显示器之上的区域之外的约90埃的铬，后面有在基本上整个第三表面之上的约320埃的7％金93％银合金。
在内部汽车镜的该特殊模型上的用于显示器的开口对于用某些基于球形的分光光度计测量反射率来说太小了，因此，使元件在它们的整个观察表面之上具有叠层的不同部分，从而有助于测量叠层的不同部分的反射率。从元件的正面和背面来进行透光度和反射率测量。
表19和20分别与图44和45的曲线图一起描述了得到的测量结果。
表19
表20
Figure GPA00001013580100802
能够看出，对于该特殊的实例，将铬增加到叠层增加了不透明性并且降低了来自元件背面的反射率。如果为了实现不透明性而在非显示区中增大银合金的厚度，则不会产生如该实例所示的来自元件背面的反射率的减少，但是在省略了铬时会进一步增大从元件背面看到的已经相对较高的反射率。还可以看到，当与包括有铬层的区域相比时，该设计的显示区具有如亮度差一样的相对较小的色调上的差别，即使在作为透反器的显示区中透光度也是足够的。
还应当注意，在先前的实例中，通过增大或减少透反区域中的银合金层的厚度，将分别获得在该显示区域的透光度特征上更大或更小的“蓝色偏移”。在该区域后面使用RGB视频显示器可以得益于调节红色、绿色和蓝色发射器的相对强度，以便保持较好的彩色再现。例如，在对于光谱的蓝色区域来说透光度更大而对于红色区域来说透光度更小的情况下，可以期望减少蓝色发射器的强度并增大红色发射器的强度。无论透光度的光谱偏移是缓和坡度的还是具有更明显的透光度带的一个，在这种和其它透反设计中此类调节会是合适的。
当打算使用显示器时，在镜元件变暗时可以进行强度调节以便补偿来自涂层的和活化的电致变色介质的任何光谱的偏移。强度调节可以与器件的工作电压和/或其它反馈机制有关，以便针对在电致变色元件的颜色偏差中的给定点适当地使相对的RGB强度匹配。当使用染料(诸如那些可以用来即使在电致变色物质未激活时也产生“蓝色镜”的染料)时，可以调节发射器的强度以便具有改进的彩色再现。随着镜元件反射率的减少，第一和/或第二表面涂层的任何光谱的偏移将变得更重要；可以相应地调节显示器的不同颜色强度的补偿程度。UV吸收体和其它到EC介质的添加剂也可以影响元件的可见光的吸收。可以包括强度调节来改进相关联显示器的彩色再现。
针对显示器和信号或者其它指示器应用来设计透反涂层可能是有利的。当高输出为信号或指示器所必需时，可以偏移透反器的透射率谱来加重在该区域中的透射率。在光谱的红色、绿色和蓝色部分中具有相等强度的RGB显示器在经过透反层(和镜元件的其它组件)之后将具有不同的强度。然后可以通过调节各RGB颜色的输出来相应地补偿强度上的该偏移，从而得到正确的彩色再现。
LCD的光输出取决于存在于像素中的红色、绿色和蓝色吸收滤波器的透射率带。通过各种装置给LCD提供背光。在某些情况下，将荧光灯管用作光源。在其它应用中光源是LED或一串LED。LED通常涂敷有白色荧光体材料，以便提供LED的宽带照明。
为了增大光输出或流明，需要将更多的功率施加到LED上。施加到光源的较高的功率引起更多废热。这会引起邻近的电路板和其它电子组件过热。因此需要如下的装置，其增大光输出的同时使废热减到最少。
由于LCD针对三色的像素发射特定谱带的光，因此已经确定了在LED产生的光与LED的透射率带匹配的情况下相关联的系统将最有效率。具体地说，如果LED发射与LCD透射率带最佳匹配的非常窄的光的波段，则将出现最大好处。这使通过LCD的光最大化，并具有最少的由于浪费的光和对通过LCD的输出没有贡献的热量而引起的发热。
在发射通过EC元件的LCD系统的情况下，最终的光输出将取决于EC元件的透射率特性。在本文已经描述了各种透反涂层叠层，以便针对给定的反射率水平最大化光输出。另一选项是透反涂层，其被最优化以便特定地发射透射通过LCD的波段。
光的净输出是光源的初始强度、LCD的透射率和EC元件的透射率的乘积。LCD通常具有对于红色、绿色和蓝色滤波器而言相当宽的透射率带，因为背光源通常是宽带光发射器。这意味着具有宽的、均匀的透射率谱的EC元件是优选的。当调整光源的输出以匹配LCD的透射率时实现了在EC元件中使用光谱选择的透反涂层的好处。在该情况下，由于狭窄地限定了光带，因此将废热减到最少。由于光谱匹配，通过LCD的透射率是优化的。然后通过在元件中使用光谱选择的透反涂层来进一步优化最后的透射率。
图44a示出了从LCD和相对均匀的透反涂层(GTR3)和光谱选择的透反器的透射率的乘积导出的光的相对强度。根据在450nm、530nm和590nm的设计波长下更高强度水平，光谱选择的透反器的好处是明显的。对于450nm、530nm和590nm波长而言，光强分别增加了22％、63％和32％。
优选的配置是其中来自光源的输出、LED透射率带和光谱选择的透反器是对准的。实际上，只有当光源和光谱选择的透反器是对准的时才可以获得改进。在该情况下在净的光输出方面限定对准。当光源的输出波长或光源和LCD透射率与光谱选择的透反器中存在的增强的透射率重叠为使得对于均匀的透反器净的光输出增大时，存在对准。
已经开发了新型的薄膜涂层叠层，其尤其非常适合于产生LCD应用所需的多个透射率带而同时具有高适光的反射率和中性色。对于这些涂层的许多用途而言中性色非常重要。市场偏爱使得产品趋向具有相对中性反射色的镜子。其它应用可能偏爱具有相对彩色的外观的镜子。在本文描述的光谱选择的透反涂层叠层尤其很适合于要求中性的或彩色的反射率的应用。
图44b中示出了一般的叠层，其由如下组成：玻璃衬底4401b、第一基于银的材料4402b、第一电介质层4403b、第二基于银的材料4404b、第二电介质层4405b和第三基于银的材料4406b。基于银的材料可以是纯的Ag层、掺杂的Ag层或者包含Ag的合金。对于某些应用可以省略第二电介质层和第三基于Ag的层。类似地，在其它应用中，可以将一对或多对电介质层和基于Ag的层增加到叠层的顶部。电介质层可以是单层或者可以由多个子层组成。根据最终应用的设计准则来选择子层、它们的厚度和电介质的总厚度。另外，可以将薄的闪涂层增加到顶部基于Ag的层之上或者到底部基于Ag的层之下。这些闪涂层与在本文件中其它地方描述的那些相同。还可以将闪涂层置于基于Ag的层与电介质之间以改进粘附性或者修改叠层的特定特性。
图44c中示出了在用于图44a中的强度曲线图的计算中使用的均匀的透反器(GTR3)和光谱选择的透反器的透射率谱。设计这两个涂层使得它们在EC单元中都具有约55％适光的反射率。通过由电介质层和银层的相互作用引起的干涉效应增强了特定波段中的透射率。在这特定实例中，透射率谱是针对与在本文件中其它地方描述的那些类似的EC元件。透反涂层在元件的第三表面上。GTR3透反器由第一TiO2层(45nm)、淀积在TiO2之上的ITO层(18nm)以及银-金合金(7％Au-20nm)组成。光谱选择的透反器由第一AgAu合金层(7％Au-20nm)、第一电介质TiO2层(185nm)、第二AgAu合金层(7％Au-17nm)、第二TiO2电介质层(330nm)以及第三AgAu合金层(7％Au-17nm)组成。
电介质层的厚度控制在最终产品中的透射率带的数目以及它们出现的波长。更厚的电介质层将产生更多的带。还可以调整电介质涂层的折射率或者在电介质涂层中的子层的折射率和顺序，以便进一步改进透射率带的波长和最大透射率。一般趋势在于较高折射率的电介质层将在透射率带的峰值处产生较高的透射率值。当存在两个电介质层时，它们不一定产生相同波长下的透射率带。可以针对各种设计目标来控制该效果。如果要求窄的透射率带，则可以调节这两个电介质的比例使得透射率带重叠。在其它应用中，通过调节电介质的比例使得源自每个电介质层的透射率峰分散开从而产生宽的透射率峰，可以实现宽的透射率带。
在各个峰处的透射率上的增大导致在峰值的波长处反射率上相应的下降。这将导致来自涂层的整个反射率的减少。可以增减基于银的层的厚度来调整整个反射率和涂层的透射率。
可能有如下的情形，其中比表19和20中的实例更加期望在不透明区和显示区之间的反射率匹配。另外，对于在不同的反射率值的范围处具有反射率匹配，可能存在好处。以这样的方式，可以在不折中不透明的观察区和显示区之间的反射率匹配的情况下调节显示区的透射率。另一设计目标是使得颜色在观察区和显示区中匹配或者以美学上使人愉快的方式而不同。当要求在这两个区域之间的可感知的差别最小时颜色匹配可以是有利的。在其它情况中，具有反射率匹配但是颜色失配可能是有利的，以便帮助指引观察者显示器位于哪里。
可以使用其它方法来与第一表面反射率无关地进一步减小当从反方向观察时不透明区中的反射率。本发明的另一方面涉及相对于不透明或者观察区域感知显示区。在观察区域中观察者将仅仅看到反射光，而在显示区中观察者将看到反射和透射光的组合。在该区域中增加透射光可以使得即使两个区域中的反射率相同的时候显示区也是容易看见的。因此，可以减小显示区中的反射率来补偿增加的透射光。
应当注意，在先前实例中，在不透明区和显示区之间的反射率匹配与层的厚度有关。优化铬和AgAu7x的厚度使得反射率匹配相对接近而仍然具有相对低的透射率。表21中示出了与铬和AgAu7x厚度有关的反射率和透射率上的改变。表21中的数据是针对电致变色元件的模型数据，该电致变色元件由一致的叠层、0.14微米的EC流体、和在第二表面上具有1/2波的ITO涂层的顶板组成。当铬层相对较薄时和/或当AgAu7x层相对较厚时在不透明区和显示区之间的反射率差较低。该方法提供了一种方式，使得具有不透明区和显示器的镜子在某些透射率和反射率范围中具有相当好的匹配。
表21：所计算的有和没有乳浊铬层的叠层的光学特性透反实例
Figure GPA00001013580100851
期望有一种方式来在宽范围的期望反射率值之上实现反射率匹配，而同时保持观察区域中的不透明性和显示区中的较高的透射率。在至少一个实施例中，这通过将附加层添加到表21的实例中描述的叠层来实现。该优选的第三表面叠层是TiO2/ITO/AgAu7x/Cr/AgAu7x。通过分开AgAu7x，使得能够在宽的强度范围之上实现反射率匹配并且能够同时控制不透明区中的叠层的透射率。显示区中的透射率限于先前针对AgAu7x叠层所描述的值。
在显示区内掩蔽铬层，而其它层可以存在于基本上整个表面之上或者至少在显示区内。该实例使用TiO2/ITO净的四分之一波长双层(所谓的GTR3基底层)来中和在显示区内的透反银或银合金层的颜色。其它透反颜色中和层在显示区中可以被置换并且在该实施例的范围之内。在本申请中分开AgAu7x层的铬层具有新颖的特性，即不仅为叠层提供不透明的特性而且它还光学上隔离较低层与顶部AgAu7x层。图46示出了反射率如何随着铬层的厚度而变化。如可以看到的，在稍微大于5nm的厚度处，薄的铬层有效地隔离底部银金合金层让其不会对反射率有贡献。该隔离导致如下的薄铬层，其允许调整铬厚度来得到透射率值的范围而不对叠层的整个反射率有任何适用的影响。
该方法的一个好处延伸到显示区。由于为了隔离底部AgAu7x层使其对反射率没有贡献而仅仅需要薄的铬层，因此可以改变底部AgAu7x层的厚度以实现其它设计目标。例如，可以实现如先前所述的在不透明区中和在显示区中具有反射率匹配的期望。在其中透反镜元件具有相对较高透射率和较低透射率的区域的实例中，术语“不透明”意思是表示透射率水平足够地低从而在没有在第四表面上增加乳浊材料的情况下隐藏第四表面后面的部件的外观。在某些实施例中，透射率应当小于5％，优选地小于2.5％，更优选地小于1％并且最优选地小于0.5％。由于在不透明区中隔离AgAu7x，在需要时可以调节厚度来实现显示区中期望的反射率。当将AgAu7x顶层淀积到Cr上时，与淀积到TiO2/ITO(如存在于显示区中)上时相比，AgAu7x顶层将具有更高的反射率。可以设置底部AgAu7x厚度使得显示区与不透明区的反射率匹配。镜元件的反射率值可以低到单独的铬层的反射率值，高达厚的AgAu7x层的反射率。可以将反射率调整到该范围之上的任何期望值并且也可以调节透射率。还可得到的是在观察区域和显示区之间期望的反射率匹配。
含银层可以是除了7％Au93％Ag以外的其它合金或合金的组合。例如，在乳浊层之上的合金中具有比在该层之下的更高的金的量可能是有利的。这可能是出于与获得在乳浊层和上部含银层之间更持久的界面、在处理期间或在与电致变色介质接触时上部含银的层的持久性或颜色要求相关联的理由。如果两个含银层包含不同水平的容易通过银扩散的材料，诸如金、铂、钯、铜、铟等等，则其中银层不再具有一个或多个插入乳浊层的透反区域在处理或时间之后将可能变成为上部和下部合金的加权平均的合金。例如，如果将银-钯合金用作上部含银层并且将银-金合金用于下部层，则透反区域可能会变成银-金-钯三元合金层。类似地，如果将相等厚度的银中7％金和银中13％金用作这两个含银层，结果在透反区域中形成的层可能会是具有基本上均匀分布的银中10％金的层。
乳浊层可以是在透反区域中结合的分隔层，其中一个或两个或所有层可能不包含银。例如，在许多可能的组合之中，可以在透反区域中使用硅之上的银合金，或者硅之上的钌。
还可以将在美国专利6,700,692中提到的、如可用于闪涂层的材料的闪涂外涂层并入上述设计中，通过引用将该专利整体并入于此，所述外涂层包括氧化铟锡、其它导电氧化物、铂族金属及其合金、镍、钼及其合金等等。根据选作闪涂层的材料的厚度和光学特性，可能需要对下面的叠层进行调节，以便保持在相对不透明的区域和透反区域之间的类似程度的匹配或失配。
如上所述，在“不透明”区域中可得到的透射率取决于基于银的层和铬或“乳浊”层。铬层越厚，在给定的反射率水平下的透射率越低。可以将铬层变薄到期望的水平以便接近显示区的透射率。在需要较高透射率水平的情况下，通常难以控制非常薄的层的厚度。在部分地氧化了金属乳浊层的情况下可以使用较厚的层。可能需要较厚的层来实现相对于薄的纯金属层而言更高的透射率。图47描述了来自上面的表21的叠层的反射率和透射率之间的关系，以及使用CrOx层作为乳浊层的情况。图47描述了对于不同的乳浊层和厚度而言的透射率与反射率的关系。曲线图中的符号表示不同厚度的AgAu7x层。较厚的层向右而较薄的层向左。
如可以看到的，当AgAu7x层的厚度变薄时，反射率接近铬或乳浊层的值。乳浊层的厚度将影响镜元件的低端反射率。例如，当Cr层是10nm厚时低端反射率是41.7％，20nm时它是50.5％而30nm时它是52.7％。随着乳浊层厚度的增加低端反射率接近恒定值，然而，对于薄层而言当层变得太薄时将有反射率上的下降。根据针对某个应用的设计准则，这会是优点或缺点。可以通过用不同的材料完全地替代铬层或者通过增加附加层来克服对于铬层的在反射率和透射率之间的限制。
参考美国专利6,700,692，教导了在含Ag层上方或下方有不同的金属、半导体、氮化物或氧化物。选择这些层和材料以提供对叠层的改进。教导了在反射器下面的基底层可以是导电的金属、金属氧化物、金属氮化物或者合金。在基底层与反射材料之间还可能存在一个或多个中间层。可以选择这些金属和材料使得在层之间没有电化反应和/或提高对衬底和对反射器或其它层的粘附性。可以在衬底上淀积这些层，或者在提供附加的期望特征的先前提到的基底层下面可能有附加层。例如，可以存在包括具有等效的奇数个四分之一波长光学厚度的ITO和TiO2的电介质对。在需要时可以调节TiO2和ITO层的厚度以便满足具体的导电性和光学的要求。
当将金属层淀积在含银层下面时，该金属层可以选自如下：铬、不锈钢、硅、钛、镍、钼和铬/钼/镍的合金、镍/铬、钼和镍基合金、因科镍合金(Inconel)、铟、钯、锇、钨、铼、铱、钼、铑、钌、不锈钢、硅、钽、钛、铜、镍、金、铂以及其成分主要是那些上述材料的合金、任何其它铂族金属及其混合物。另外，在反射层下面的层可以是氧化物或金属氧化物层，例如氧化铬和氧化锌。
在含银层上方的可选的金属层可以从铑、钌、钯、铂、镍、钨、钽、不锈钢、金、钼或它们的合金中选择。
本公开内容构想了结合镜子或光学元件的透反部分的乳浊层。这表现出被包括的影响选择用来减少元件或镜子的某些区域中的透射率的金属的新的或附加的设计准则。下面的表22示出了在EC单元中TiO2/ITO电介质层叠层上的各种合适的基底或乳浊层金属的反射率和颜色。所有金属层的厚度都为30nm。颜色和反射率将随着金属层的厚度而变。表22描述了当乳浊金属相对较厚且缺少AgAu7x或其它含Ag顶层时在低端反射率上各种合适的金属乳浊层的颜色和反射率上的相对差异。如本领域中已知的，这些金属彼此的合金或者与其它金属的合金将具有不同的光学特性。在一些情况下，合金将表现为作为单独金属的混合物，然而在其它情况下合金不具有只不过是单独金属的内插的反射特性。在需要时可以针对其电化特性、反射率、颜色或者其它特性来选择金属或合金。
在含银反射层中当将叠层淀积到这些不同的金属或合金上时叠层的反射率和颜色将改变。表23描述了顶上具有20nm的AgAu7x的含金属叠层。20nm的含Ag层叠层的颜色和反射率被用作乳浊层的金属的特性改变。还示出了不同叠层的透射率。如上面针对铬所示出的，可以通过改变乳浊金属的厚度来改变透射率、反射率和颜色。根据这些实例，很清楚可以通过改变一个或多个乳浊金属层的特性来得到所期望的颜色、透射率和反射率。
表22：在TiO2/ITO基底层系统之上的EC单元中的各种金属的反射率和颜色
  叠层   R Cap Y   a＊   b＊
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Mo/0nm AgAu7x   45.9   -2.2   1.6
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Au/0nm AgAu7x   50.8   1.3   16.6
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm NiCr(80/20)/0nm AgAu7x   52.8   -2.1   4.4
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Si/0nm AgAu7x   36.9   -0.8   -3.4
  玻璃/45nm TiO2/18n mITO/30nm Pd/0nm AgAu7x   55.8   -2.2   4.0
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Os/0nm AgAu7x   37.4   -0.9   -9.8
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm W/0nm AgAu7x   39.3   -0.2   4.8
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Rh/0nm AgAu7x   63.9   -1.3   2.2
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Ru/0nm AgAu7x   60.3   -2.3   1.1
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Ir/0nm AgAu7x   56.0   -2.9   3.7
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Cu/0nm AgAu7x   48.4   -2.1   7.4
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Pt/0nm AgAu7x   51.2   -1.8   5.4
表23：在TiO2/ITO基底层系统之上的EC单元中的各种金属和AgAu7x的反射率和颜色
  叠层   R Cap Y   a＊   b＊   透射率
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Mo/20nm AgAu7x   73.2   -2.8   3.8   2.1
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Au/20nm AgAu7x   78.4   -3.0   8.4   6.3
  叠层   R Cap Y   a＊   b＊   透射率
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm NiCr(80/20)/20nmAgAu7x   77.3   -3.1   4.2   1.9
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Si/20nm AgAu7x   62.7   -2.0   0.5   15.8
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Pd/20nm AgAu7x   78.8   -3.0   3.9   2.1
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Os/20nm AgAu7x   66.6   -1.0   -0.5   7.3
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm W/20nm AgAu7x   70.4   -2.5   6.1   3.8
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Rh/20nm AgAu7x   80.9   -2.6   2.9   0.9
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Ru/20nm AgAu7x   78.5   -3.0   2.6   0.4
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Ir/20nm AgAu7x   78.3   -3.2   3.8   1.4
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Cu/20nm AgAu7x   76.4   -3.2   5.5   3.1
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Pt/20nm AgAu7x   76.8   -3.0   4.7   2.2
  玻璃/45nm TiO2/18nm ITO/30nm Cr/20nm AgAu7x   76.6   -3.0   2.4   1.4
通过将金属乳浊层与美国专利6,700,692中另外描述的电介质层结合可以进一步增大或增强在观察区域中对颜色和反射率调整的能力。该电介质层可以通常在不对叠层中的吸收率有显著影响的情况下修改颜色和反射率。
为了使显示区中的颜色和反射率相匹配，可以使用先前所述的在含银反射层下面的双层基底层。表24描述了对于固定的AgAu7x层，反射率和颜色如何随着ITO和TiO2厚度的改变而变化。如可以看到的，双层的厚度不仅影响了反射率，而且还可以调整颜色。然后在需要时可以调节这些层以得到所期望的反射率和颜色。通过调节AgAu7x或含银反射层的厚度可以进一步扩大颜色和反射率的可调性。可以通过在含银层上方或下方增加附加的电介质或金属层作为显示叠层的部分或者通过改变电介质层的折射率，可以获得附加的颜色和反射率的改变。
表24：对于固定的含银层厚度在显示区中颜色和反射率随着基底层的TiO2和ITO厚度的变化而改变。
TiO2 ITO AgAu7x   反射率(单元) a＊ b＊
  20   15   20   46.2   3   4.8
  30   15   20   50.1   0.6   -1.2
  40   15   20   56.2   -2.2   -1.2
  50   15   20   61.5   -3.7   1.5
  20   25   20   50.3   1   0.7
  30   25   20   56   -1.8   -0.6
  40   25   20   61.6   -3.4   1.4
  50   25   20   65.4   -4.2   4.7
  20   35   20   55.1   -1.1   0.5
  30   35   20   60.8   -3.1   1.7
  40   35   20   65   -4   4.6
  50   35   20   67.3   -4.7   8.8
  20   45   20   59.3   -2.6   2.3
  30   45   20   63.9   -3.9   4.9
  40   45   20   66.7   -4.7   8.9
  50   45   20   67.6   -5.5   14.4
例如，当通过选择银反射层下面的金属或者由于银反射层本身或者通过层的组合，观察区域中的颜色是偏黄色、蓝色、绿色或红色的时，可以通过调节显示区中的层来实现颜色和/或反射率匹配。此方法的一个好处在于可以将层施加在基本上整个表面上方，但是由于一个或多个乳浊层的独特的光学屏蔽特性，这些较低层不对观察区或不透明区中的反射率和颜色有贡献，而是在其中一个或多个乳浊层被掩蔽的显示区中完全地在起作用。本发明不限于具有在显示区中起作用的覆盖整个部分的层。这特别可应用到乳浊层下面的层。如果制造过程准许此方法，可以根据需要将这些层仅仅淀积在显示的总区域中。
所淀积的多层薄膜对其上淀积有多层薄膜的衬底的粘附性会显著地受到表面上所淀积材料的成核和衬底与淀积层之间的接合强度的影响。成核部分地受到到达的原子种类与衬底表面的相互作用的控制。活性金属(例如铬或钛)与(氧化物表面上的)表面氧原子快速地形成键，这得到了良好的粘附性。象银一样的较小活性的材料趋于偏好与自身相互作用，这产生了一个水上油(oil on water)的效果。薄的银涂层趋向于滚成球，从而形成薄的、不连续膜，随着它们生长得越来越厚其仍会保持粗糙。存在较少的表面面积来用于接合，并且存在的接合相对较弱。可以通过选择与银接触的材料来解决成核作用和接合强度的问题。可以在银下面淀积与银有强相互作用的材料的薄层作为缓冲层。为了实现该目的，像氧化锌和硫化锌那样的材料特别有效。重要的是理解，被淀积的金属的大部分优选地与顶部1到10个原子层、更优选地与顶部1到5个原子层且最优选地与顶部1或2个原子层相互作用。缓冲层的其余部分对于外涂层基本上是不可见的。通常，为了增强成核/粘附而增加缓冲层会对叠层的整个化学、物理或光学特性有不利的影响。
一种控制涂层到衬底的粘附和成核的新型方法包括：修改表面以使其更可能形成到外涂层材料的化学接合。由于外涂层材料仅仅与它下面的材料的顶部1或2个原子层相互作用，因此不需要淀积界面材料的单片层。表面原子可以被替换或被增加以产生对于要被淀积的外涂层材料具有高亲合力的组。对于许多制造工艺来说真空中的表面处理是优选的。这可以利用若干化学气相或物理气相淀积工艺来获得。PECVD将是一种可能的用于淀积单或子单层成核增强材料(例如，硫或金属硫化物涂层)的化学过程。或者可以让表面暴露于含有例如硫物质的高能等离子体。这可以促使增加或替代表面原子的一小部分，从而得到接下来淀积的层的改进的成核/粘附。离子束也是出色的高能种类的源。与从等离子源处获得的那些相比升高的能量是有用的，因为它们促使在足以打断和重组键的高能量下注入感兴趣的物质。对于许多金属表面，简单的暴露于诸如H2S的活性气体的低分压下将足够为表面增加诸如硫原子的修改剂的显著的浓度。
例如，在ITO和银之间的表面间相互作用可能不是最佳的。在某些应用的小于可接受的粘附性以及在高温下与变模糊有关的热不稳定性中这是明显的。由于在衬底上缺少足够的成核点以及银的相对较高的表面迁移率，会导致或者影响变模糊。在高温下银自由地迁移成“凝块(clump)”中而不是保持平滑的、连续的涂层。如果用向ITO表面提供高能SO2离子的离子束处理ITO表面，则例如银的特性显著地改变。与未处理的样本相比，用SO2处理过的样本中热产生的模糊极大地减少。
表面修改剂的最明显的选择是硫。这可以在来自如下的许多气体源的等离子体或离子束中供应：H2S和SO2是两个实例。许多金属与硫形成非常稳定的键。对于更贵重的金属尤其如此。可以选择其它硫族化物、磷族元素、卤素等等，例如O、Se、N、P、F等等。银是可以通过该技术具有改进的成核和/或接合强度的金属的很好的实例，因为它不与氧形成特别稳定的接合。许多其它金属也可以受益于该方法。例如(但不限于)W、Mo、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi的金属全都与硫形成强相互作用。
如上面所讨论的，银或银合金层会遭遇由银或银合金的聚结(agglomeration)所引起的模糊。这种聚结趋向于在如在其中一个或多个银或银合金层稍微高透射的涂层叠层中要求的制作越来越薄的层时更容易出现。为了利用该专利中描述的设计和技术获得可接受的坡度或颜色和反射率匹配，可能要求具有聚结的这种附加弱点的更小厚度的层。由于在制造涂层叠层或元件中的处理条件、污染物相互作用、电致变色器件中使用的电压或电压的极性、在特殊环境条件下存储时电致变色系统的部件的相互作用等等，可能出现这种聚结。通过产生其中增大了银或银合金到相邻层的亲合力的界面，可以减少来自诸如所提到的那些原因的聚结或其它退化的程度。
用两个平坦的玻璃片、半波光学厚度氧化铟锡作为第二表面导体、热固化的环氧周边密封物和第三表面导电叠层来制作电致变色的透反元件，该第三表面导电叠层具有在约150埃的银或银合金下面的约200埃的ITO下面的约400A TiO2。在如下所述的膜的处理中的变化与TiO2/ITO第三表面的ITO的情况有关，其被从原料片上切下并且在再引入到真空涂敷系统中和淀积银或银合金层之前被清洗。
如在本文其它地方描述的，使用在2500伏下运行的、衬底以30英寸/分钟在离子束下面经过的离子束工艺，其中指明了同样的条件。在所有情况下，即使在离子束处理期间使用的气体是氩气与氧气或二氧化硫的混合物，在溅射期间使用的气体也是氩气。经受的测试包括：
组1)在ITO与淀积银或94％银6％金合金之间没有离子束处理。
组2)在淀积银或94％银6％金合金之前当衬底经过下方时在离子束下运行10Sccm氩气/4.7Sccm O2。
组3)除了在离子束处理与淀积银或94％银6％金合金之间存在真空破坏之外，与组2相同。
组4)除了在离子束处理期间使用的气体混合物是10Sccm氩气/5Sccm SO2之外，与组2相同。
组5)除了在离子束处理与淀积银或94％银6％金合金之间存在真空破坏之外，与组4相同。
用溶液通过在密封物周边中留下的口来填充以上述方式制作的空单元元件，并且用UV固化的材料塞住该元件，该溶液部分包含按照诸如2005年4月5日授权的题为“COLOR STABILIZEDELECTROCHROMIC DEVICES”的美国专利No.6,876,478中发现的教导的阳极和阴极的电致变色材料5，10-二甲基吩嗪和辛基紫精四氟化碳(octyl viologen tetrafluoroborate)、以及按照诸如2006年2月21日授权的题为“ELECTROCHROMIC MEDIUM HAVING ASELF-HEALING CROSS-LINKED POLYMER GEL ANDASSOCIATED ELECTROCHROMIC DEVICES”的美国专利No.7,001,540中发现的教导的形成可渗透的交联聚合物基质的材料(将这些专利中的每一个通过引用全部并入于此)。这些元件然后经受在125℃下存储持续约24小时。在那时候结束时，针对具有下列结果的美观问题来检查元件。
包含94％银和6％金作为在已处理过的第三表面ITO层之上的层的所有组1-5的元件示出了很小的模糊度或在各组之间模糊度上的差异。当在变暗的房间中在高强度光之下检查时，具有银作为同一层的组1-3示出了显著的模糊度，而组4和5具有相对很少的模糊度。
然后在暴露于125℃下的额外的72小时之后检查同一组。同样，包含银/金合金的所有组示出了很少的模糊度，因此在模糊度上有很小的差异。具有银作为金属层的组1-3仍然示出了基本上比组4和5更大的模糊度，组5仅仅比组4稍微更模糊，表明了在短暂的真空破坏之后SO2离子束处理仍然可以几乎有效。
然后在暴露于125℃下持续总共1星期之后检查相同的组。
具有非合金的银的组在所有组中已经变得充分模糊的，但是冲掉了组之间的差异，尽管组4和5仍然是可辨别地更少模糊的。在125℃下的1星期之后具有94％银6％金作为金属层的元件具有略微好于用二氧化硫处理的模糊水平。银/金合金的趋势与纯银相同，除了它花费更长的时间才显现出差异之外。在暴露了1星期之后银合金组的组4和5具有足够的模糊度来辨别组5仅仅稍微比组4更模糊(即使有的话)。
用两个平坦的玻璃片、半波光学厚度氧化铟锡作为第二表面导体、热固化的环氧周边密封物和第三表面导电叠层来制作电致变色的反射元件，该第三表面导电叠层具有在约150埃的银或银合金下面的约300埃的铬。在如下所述的膜的处理中的变化与在淀积银或银合金层之前第三表面上的铬的情况有关。
在指明了同样条件的情况下，如在本文其它地方描述的，使用在2500伏下运行的、衬底以30英寸/分钟在它下面经过的离子束工艺。在所有情况下，即使在离子束处理期间使用的气体是氩气与氧气或二氧化硫的混合物，在溅射期间使用的气体也是氩气。经受的测试组包括：
组1)在铬与淀积银或94％银6％金合金之间有真空破坏并且没有离子束处理。
组2)在淀积银或94％银6％金合金之前当衬底经过下方时在离子束下运行10Sccm氩气/4.7Sccm O2。
组3)除了在离子束处理与淀积银或94％银6％金合金之间存在真空破坏之外，与组2相同。
组4)除了在离子束处理期间使用的气体混合物是10Sccm氩气/5Sccm SO2之外，与组2相同。
组5)除了在离子束处理与淀积银或94％银6％金合金之间存在真空破坏之外，与组4相同。
用溶液通过在密封物周边中留下的口来填充以上述方式制作的空单元元件，并且用UV固化的材料塞住该元件，该溶液部分包含按照诸如美国专利No.6,876,478中发现的教导的阳极和阴极的电致变色材料5，10-二甲基吩嗪和辛基紫精四氟化碳、以及按照诸如美国专利No.7,001,540中发现的教导的形成可渗透的交联聚合物基质的材料。这些元件然后经受在125℃下存储持续约16小时。在那时候结束时，针对具有下列结果的美观问题来检查元件。
包含93％银和7％金作为在已处理过的第三表面铬层之上的层的所有组1-5的元件示出了很小的模糊度或在各组之间模糊度上的差异。当在变暗的房间中在高强度光之下检查时，具有银作为相同层的组1-3示出了显著的模糊度，而组4和5具有相对很小的模糊度，组4还具有比组5显著更小的模糊度。
然后在125℃下暴露额外的96小时之后检查相同的组。在铬之上包含银金合金的组示出了，在组1-3中比在组5和4中基本上更模糊。在铬之上具有非合金的银的组在所有组中已经变得充分模糊，但是冲掉了组之间的差异，尽管组4和5仍然是可辨别地更少模糊的。
将平行的一组刚刚涂敷的背板加热到约190℃持续约5分钟时间，冷却并且随后检查。在铬之上具有93％银7％金的涂敷的玻璃板未示出看得出的模糊度或在组1-5上模糊度的差异。在铬之上具有纯银的涂敷的玻璃板在组1-3上比在组4和5上更模糊。
在一些情形中，对于反射器和/或透反射器而言，在反射的色调中带蓝色可能是有利的。在相同的元件中对于隐身的外观结合不透明的带蓝色的反射器区和带蓝色的透反区域也可以是有利的。
已知的是，即使当没有电势施加到元件时，通过使用诸如在通过引用被并入于此的美国专利5278693中的染料制作蓝色的电致变色元件，其对它们具有蓝色色调。还存在着使用第三表面涂层叠层来制作这种器件的实用方法，该器件满足外部汽车的电致变色器件的典型的要求。这些技术还可能结合使用。目前这种器件在美国必须具有35％以上的反射率值而在欧洲必须具有40％以上的反射率值。优选地在至少一个实施例中，50％或55％以上的反射率值是优选的。在电致变色器件中无论如何使用第三表面叠层都要求在化学上和物理上和电学上是持久的。
通过在基本上不透明的玻璃上淀积铬层并且随后在其顶部之上淀积约900
Figure GPA00001013580100971
的ITO并且之后完成电致变色器件的结构，可以获得带蓝色的电致变色器件。以这种方式制作和使用的涂层叠层具有表25中示出的颜色值以及图53中示出的反射谱。表25和图53示出了在涂层在单片玻璃上时以及在并入EC元件中之后的值。
当在空气中测量玻璃上的涂层与完成的器件中的反射率相比时将有显著的反射率下降。为了补偿，人们可能认为可以使用银或银合金的不透明层来代替铬层或者除了铬层之外具有类似的一个或多个顶层。然而，银的光学特性使得更难以在基于银的材料之上获得高反射率的带蓝色的涂层。这部分地是由于银稍微偏向黄色光谱，并且还由于人们几乎不能作什么来用干涉方法提高银在光谱任何部分中的反射率以便给予它显著的颜色，因为银在可见光谱上的反射率已经如此接近于100％。
然而如果在以上叠层中的ITO与铬之间放置半透明的银或银合金层，仍然可以显著提高反射率的量，保持带蓝色的颜色并且增大第三表面反射器电极的导电性。
用给出的银的半透明层，根据包含在本文件中的教导可以通过增加颜色中和下层并且“分开”银并且掩蔽铬中的开口来制作透反的区域。
例如，约40nm的TiO2、20nm的ITO、14nm的银、50nm的铬、10nm银和90nm的ITO的反射叠层在色调和亮度上与没有铬层的相同叠层类似地建模。没有铬层的情况下，计算叠层的透光度为足够用作显示器或光传感器区域。因此可以在淀积该层期间掩蔽铬并且制作在器件的不透明和透反部分中具有类似的带蓝色的色调和亮度(即隐身的)的电致变色元件。
还可能通过在铬和ITO之间插入低折射率层或者通过多个交替的低和高折射率层来提高铬/ITO叠层的反射率。然而，在足以具有适当的光学效果的层厚度下大部分低折射率的氧化物和氟化物材料还将是电绝缘体。然而银自身是低折射率材料并且这部分地说明了当其置于铬与ITO之间时的好处。
表25
Figure GPA00001013580100981
在显示窗户的区域和透反涂层中有利的另一特征是来自反方向的抗反射特征。通常显示器放出显著量的杂散光，其弹回或散射在镜元件的后面附近，并且最终使其从显示器的区域中出去。通过具有来自反方向的反射率相对较低的元件，可以减少该杂散光。在没有第四表面上的附加层的情况下实现较低反射率具有降低成本的附加好处。
在不透明或观察区中提供Cr/TiO2/ITO/AgAu7x/Cr/AgAu7x，而在显示区中具有TiO2/ITO/AgAu7x/AgAu7x。第一铬层较薄，约2nm到15nm厚，优选地约5-10nm厚，并且在显示区中被掩蔽。第二铬也在显示区中被掩蔽，并且调节其厚度以到达观察区域中所期望的透射率。TiO2/ITO双层覆盖整个表面并且被调节为达到在观察区域中来自反方向的抗反射效果而同时在来自零件前方的显示区中提供正确的颜色。
表26描述了来自反方向或者来自第四表面的反射。第一种情况是参考情况。这是用于镜元件的不透明或观察区域的上述叠层。如可以看到的，来自背面的反射相当高，在大约61％处。在第二种情况中，在电介质层下面增加了薄的铬层(～5nm)。在观察区域中增加该薄层将反射率减少到约6％，在强度上减少到10分之一。以这样的方式，将减少任何杂散光的散射。可以通过铬层和电介质层的厚度来调节该反射率值及其颜色。该6.2％反射率的约4％源自于玻璃的未涂敷的第四表面。如果期望进一步减少反射率，则可以增加附加的传统抗反射层。可以将6.2％的反射率值减少到2.5％以下的值。
表26：在观察区域中具有和没有抗反射层的来自反方向(第四表面)的反射率。这些是组装的元件值。
  叠层   R Cap Y
  玻璃/35nm TiO2/18nm ITO/14nm AgAu7x/25nm Cr/8.5nm AgAu7x   61.4
  玻璃/5Cr/35nm TiO2/18nm ITO/14nm AgAu7x/25nm Cr/8.5nm AgAu7x   6.2
反射率减少的量及其绝对值取决于第一含银层和随后的铬层的特性。如上所述，调节这些层以便不仅调整透射率而且调整朝向观察者的反射率。在调节这些层以满足不同的设计目标或目的时，可以调节电介质层和/或基底铬层以实现最佳的抗反射效果。
除铬以外的其它金属或吸收层可以被用作抗反射层。诸如钨、铬、钽、锆、钒和其它类似金属的材料也将提供宽的抗反射特性。其它金属可能产生更高的、更彩色的反射率。另外，可以用少量的氧或氮掺杂铬或其它金属层以改变金属的光学特性从而调节抗反射特性。
在本文件中的其它地方已经提到了使用一组交替的高折射率和低折射率的层或多组这种层来修改表面或薄膜叠层的光学特性。通常被认为是低折射率的材料(其为金属氧化物、氮化物、氧氮化物、氟化物)趋向于为不良导体。通常，邻近材料之间的折射率上的差异越大，光学效果越大。这是为什么通常使用具有约1.6或更少的折射率的材料作为低折射率材料。然而，当耦合到TCO的材料具有足够高的折射率并且产生高低折射率对时，用高折射率的材料(例如，透明导电氧化物)会出现有益的效果。特别是，当将二氧化钛用作相对高折射率材料与作为相对低折射率材料的氧化铟锡耦合时，得到了光学上以及电学上的好处。特别地，二氧化钛是相对高折射率材料，其在光学厚度下不是足够好的绝缘体来隔离位于它上方或下方的更导电的薄膜，例如ITO、另一TCO或者一个或多个金属或半金属层。当将TiO2用作诸如氧化铟锡的导电得多的层之间的光学薄膜时，在电致变色的元件中TiO2不会使ITO层彼此绝缘并且实现了高-低-高叠层的期望的光学效果。换句话说，保持了薄膜中的ITO的总厚度的累积导电性好处的大部分，并且又获得了高和低折射率层的光学好处。下列实例将示出该一般原理和具体的这些材料的好处。在钠钙玻璃上淀积和测量所有基底层(在可见光谱中n约为1.5)。
基底层A＝半波光学厚度ITO，具有约145nm物理厚度和23欧姆/平方表面电阻(在小于理想导电性的条件下制作的)。基底层B＝在具有约110到150欧姆/平方之间的表面电阻的约20nm ITO下面的约40nm二氧化钛。基底层C＝基底层A+基底层B，具有约16欧姆/平方的表面电阻(低于预期的表面电阻可能是由于在真空破坏之前覆盖A的ITO层的事实，并且与只有层A相比冷却可能增强了导电性)。基底层D＝约42.5nm二氧化钛、42.5nm ITO、42.5nm二氧化钛、42.5nmITO，具有约40欧姆/平方的表面电阻。图54a描述了在空气中的玻璃上的这些基底层的反射谱(没有附加涂层并且在组装到电致变色的元件中之前)。
来自与图54a的样本相同的涂覆行程的样本(请注意即使在一个行程内也将有一些变化)被给予约25纳米的6％Au 94％Ag(被称为6x)合金的附加涂层并且根据在本文件中其它地方概述的原理被组装到电致变色元件中。将在玻璃上的具有约12欧姆/平方的半波光学厚度ITO用作这些元件的第二表面涂层。然后如图54b和54c所描述地进行分光光度测量。在表27中将结果制成表格。
表27
 反射的颜色值   光源   L＊   a＊   b＊   Y   光源   L＊   a＊   b＊   Y
 具有6x和基底层C的元件   D65   85.183   3.628   7.707   66.366   A   85.076   -3.044   6.241   66.156
 具有6x和基底层B的元件   D65   85.921   -2.895   3.187   67.83   A   85.815   -1.824   2358   67.618
 具有6x和基底层D的元件   D65   84.769   -7.573   -1.199   65.555   A   83.838   -6.109   -3.781   63.754
 具有6x和基底层A的元件   D65   82.573   2.453   15.379   61362   A   83.845   5.064   16.813   63.768
如先前提到的，掩蔽银合金通常是有用的，使得它大部分不被淀积在密封物区域下面。因此，如果选择该选项，则使元件电接触到第三表面上的下层。在这种情况中，下层的较低表面电阻变得比在经由母线或导电环氧或其它方式自始至终使银或银合金到电接触的点的情况下更重要。
用四点探针进行所述的基底层上的电阻测量，如果探针穿透了绝缘层，则可能给出关于表面导电性的误导的结果。因此元件被构造为仅仅具有基底层作为第三表面涂层并且针对着色和变透明特性来比较。元件的性能与通过四点探针采取的表面电阻测量一致。
在本发明的一个实施例中，可以期望在观察区域和显示区之间颜色和反射率匹配。在如上所述的一些实例中，在这两个区域中可能有两个不同的金属叠层，并且如果相同的金属是顶层，则层的厚度可以不同，或者其它金属可以或可以不在顶部金属层之下。作为单件，在被搁置到EC元件中之前，可以将这两个区域的反射率调节到基本上相同。在搁置之后，当与金属接触的介质从空气变为EC流体时在这两个区域中反射率可以不同。这是因为每个叠层以不同的方法与新的入射介质相互作用。
例如，调节在一个设计(玻璃/TiO2 45nm/ITO 18nm/Ru 14nm)中作为顶层的钌和在另一设计(玻璃/TiO2 45nm/ITO 18nm/AgAu7x19nm)中的AgAu7x，以便具有作为70.3％的单件的反射率，然后当组装到元件中时Ru侧反射率将跌至56.6％而AgAu7x侧将跌至58.3％。
另一实例TiO2 40nm/ITO 18nm/Cr 25nm/AgAu7x 9nm作为单件具有77.5％的反射率，并且在组装在元件中时具有65.5％的反射率，而TiO2 40nm/ITO 18nm/AgAu7x 23.4nm作为单件具有77.5％的反射率，且在组装在元件中时具有66％的反射率。在该情况下差异不如较早实例那样的显著，然而它示出了甚至埋层会影响从单件到元件出现的反射率下降。这要示出当元件中期望反射率匹配时作为单件对于涂层可能需要反射率失配。
上述实现镜子的这两个区域中良好的反射率和颜色匹配的方法假定在这两个区域中的外观实质上完全是由于反射引起的。然而，观察者不仅感知反射，而且在显示区中还感知透射光。在观察区或不透明区中，观察者仅仅感知反射，因为透射相对较低。透射光的量与显示区中的透射率和在镜子的第四表面后面或与其接触的部件的反射率有关。观察者所感知的光的量随着显示区中的涂层的透射率的增大而增大。类似地，随着镜子后面的部件的反射率增大，观察者所感知的光也增大。这可以显著增加光的量，并且观察者会将这感知为显示区比观察区域更明亮。这可以使得即使这两个区域具有相同的反射率时显示区也显得更亮。通过制造带有具有低反射率的部件的元件和/或通过让观察区域中的透射率设置为相对较低水平，可以减弱该效果。如果显示器的输出亮度相对受限或较低，则减少透射率会基本上使显示器变暗。
对于又一个实例，EC元件由具有8.1％的反射率的40nm TiO2/18nm ITO/EC流体/140nm ITO/玻璃组成。将5nm钌层淀积在第四表面上，以模拟镜子后面的显示(即，5nm Ru/玻璃/40nm TiO2/18nmITO/EC流体/ITO/玻璃)，反射率升到22.4％。由玻璃/40nm TiO2/18nm ITO/22nm AgAu7x/EC流体/ITO/玻璃组成的EC元件具有61.7％的反射率。带有5nm钌的叠层具有63.5％的反射率--反射率上增加了约2％。反射率的这个量完全可以被观察者感知。如上所述，实际的反射率增大将取决于镜子后面的部件的反射率和EC元件的透射率。
为了减少两个区域中所感知的亮度差，可以调节两个区域中的相对的反射率以补偿透射的光分量。因此，为了在镜子的显示部分中实现亮度净增加百分之2的区域，优选地增大观察区域中的反射率或者减小显示区中的反射率。调节的量取决于系统的具体环境。
实例1a
在该实例中，2.2mm玻璃衬底的第三表面涂敷有约TiO2，后面有约
Figure GPA00001013580101032
的ITO并且最后具有约
Figure GPA00001013580101033
的银-金合金(按重量计为93％银/7％金)。优选地将二氧化钛和ITO基本上施加到玻璃的边缘并且优选地将银合金掩蔽在相关联密封物的至少外侧的内部。在至少一个实施例中，第二表面包含ITO的1/2波(HW)层。图48a和48b的线4801a和4801b分别示出了相关联的元件反射率和透光度模型。模型反射率在约550nm处约为57％，而透射率约为36.7％。
实例1b
该实例与实例1a类似地配置，不同之处在于沿着在密封物之下延伸的第三表面的周边区域的至少一部分具有铬/金属接头，以提高相关联的夹片接触区与银合金之间的导电性。外观仍然相同，然而，提高了变暗速度。该特征可以被应用于许多下列实例以提高从第三表面到相关联电接触件的导电性。如可以从图48a和48b中看到的，分别与实例1a和1b的元件相关联的反射率非常类似，而透光度却显著不同；这表示本发明的优点中的一个。
实例1c
与实例1a类似地配置实例1c，然而，最初掩蔽显示区并且将由Cr/Ru组成的叠层淀积在基本上整个表面上方，在除去掩模之后(即导致仅仅Cr/Ru在显示区中的玻璃上)。Cr/Ru乳浊叠层可以由许多组合代替。图48a和48b中通过线4802a和4802b分别描述了反射率和透光度结果。乳浊叠层优选地具有相对于显示区的反射率和颜色的低对比。该实例中的另一个优点在于一般用在乳浊层中的金属可以延伸到玻璃的边缘，以便桥接在相关联的电连接夹片与第三表面银-金合金之间。在约550nm下模型反射率在观察区域中为约56.9％，且反射率在显示区域中为约57％，并且在观察区域中透射率＜10，优选地＜5％，更优选地＜1％且最优选的设计目标为＜0.1％(这应用于全部可比较的设计)，而显示区域中的透射率为约36.7％。应当理解，除了显示器或其它光源之外或者代替显示器或其它光源，可以将光传感器位于“显示区域”后面。
实例2a
在该实例中，镜元件的第三表面涂敷有约
Figure GPA00001013580101041
的ITO，后面有约50％透光度的铬并且最后具有约
Figure GPA00001013580101042
的银-金合金。优选地将ITO和铬基本上涂敷到玻璃的边缘，并且将银合金掩蔽在密封物的至少外侧的内部。优选地调节Cr厚度使得ITO加上Cr层仅仅测量到通过背板的50％的透射率。在至少一个实施例中，第二表面优选地包含HWITO层。在图49a-49d中线4901a和4901b分别示出了元件的反射率和透光度。可以调节Cr层(更厚或更薄)以便调节透反元件最终的透射率。当Cr层变厚时透射率将下降，当Cr层变薄时透射率将增大。Cr层的增加的优点在于，对于在基底ITO层中正常的真空溅射淀积工艺波动而言叠层是相对颜色稳定的。铬层的物理厚度优选地在约
Figure GPA00001013580101043
与之间，更优选地在
Figure GPA00001013580101045
和
Figure GPA00001013580101046
之间并且最优选地在
Figure GPA00001013580101047
和
Figure GPA00001013580101048
之间。模型反射率在约550nm下是约57％而透射率是约21.4％。
实例2b
实例2b与实例2a类似，不同之处在于涂敷有铬/钌组合叠层以便在仅仅测量背板时(即在并入镜元件中之前)获得50％的透射率。增加Ru层提供了在环氧密封物固化期间改进的稳定性。可以调节Ru与铬厚度的比例并且存在一些设计回旋余地。并入铬主要是为了提高Ru到ITO的粘附性。Ru具有优选的到Ag或Ag合金的接合。可以在Cr与Ru层之间放置其它一种或多种金属，只要能保持正确的材料和物理特性即可。在图49c中线4901c和4902c分别描述了反射率和透光度特性。
实例2c
实例2c与实例2a和2b类似，不同之处在于显示区最初被掩蔽，并且在除去掩模之后Cr/Ru(或其它乳浊剂)层淀积在基本上整个第三表面上方。图49a和49b中线4902a和4902b分别示出了透光度和反射率结果。相关联的优点与实例1c的那些类似。
实例3a
在该实例中，EC元件的第三表面涂敷有约
Figure GPA00001013580101051
的TiO2，后面有约
Figure GPA00001013580101052
的ITO，后面有约
Figure GPA00001013580101053
的银并且最后具有约的Izo-Tco。
该实例与实例1a类似，TiO2和ITO基本上被涂敷到玻璃的边缘，并且银被掩蔽在密封物的至少外侧的内部，并且随后将一层铟-锌-氧化物(IZO)或其它TCO施加在银上方作为隔离EC流体的防护屏障。或者，IZO/TCO层可以基本上延伸到玻璃的边缘。在至少一个实施例中，第二表面优选地包含HWITO层。在图50a和50b中线5001a和5001b分别示出了元件反射率和透光度。模型反射率在约550nm下是约57％而透射率是约36％。
实例3b
实例3b与实例3a类似地配置，不同之处在于显示区被掩蔽并且将由Cr/Ru组成的叠层淀积在基本上第三表面的整个无掩蔽区域上方。Cr/Ru乳浊叠层可以由许多材料组合代替。在图50a和50b中通过线5002a和5002b分别描述了反射率和透光度结果。该实例中的一个优点在于，一般用在乳浊层中的金属可以基本上延伸到玻璃的边缘，并且提供在相关联的电接触夹片与银合金之间的桥接。在图50c中线5001c和5002c分别描述了有关的反射率和透光度测量数据。
实例4a
在该实例中，EC元件的第三表面涂敷有约
Figure GPA00001013580101061
的ITO，后面有约
Figure GPA00001013580101062
的硅并且最后具有约
Figure GPA00001013580101063
的Ru或Rh。
可以将所有的层基本上涂敷到玻璃的边缘。或者，可以将玻璃处理成板状，并且随后切割成单件，用于并入镜元件中。Ru或Rh层可以被若干高反射的金属或合金中的一个代替。在至少一个实施例中第二表面优选地涂敷有HWITO。该实例示出了在不同波长下增大的透射率的优点。基底ITO层可以被替换为具有不同厚度的层。在一些实施例中，优选的是ITO为1/4波的奇数倍。在这些情况下，通过ITO将稍微增强反射率。随着ITO变得更厚，该效果稍微被减小。更厚的ITO的好处在于通常更低的表面电阻，其将导致更快的元件变暗时间。模型反射率在约550nm下是约57％而透射率是约11.4％。在图51a和51b中分别描述了建模的反射率和透光度。在图51c中线5101c、5102c分别描述了所测量的反射率和透光度。
实例5
在该实例中，EC元件的第三表面涂敷有约
Figure GPA00001013580101064
的ITO，后面有约
Figure GPA00001013580101065
的铬，后面有约的Ru，并且最后可选地具有约
Figure GPA00001013580101067
的Rh。
可以将所有的层基本上涂敷到玻璃的边缘，或者可以将玻璃处理成板状，并且随后切割成单件，用于并入镜元件中。Ru层可以被若干高反射的金属或合金中的一个代替，或者可以增加附加层，例如铑。可以调节金属层以便获得更高或更低的反射率/透射率平衡。在至少一个实施例中，第二表面优选地涂敷有HWITO层。更厚的ITO的一个好处在于更低的表面电阻，其将导致更快的元件变暗时间。更厚的ITO可以增大第三表面叠层粗糙度，其可能导致更低的反射率。当将图52a和52b的模型透光度和反射率分别与从实验中获得的透光度和反射率(分别为图52c中的线5201c1和5201c2)进行比较时，观察到该效果。模型反射率在约550nm下是约57％而透射率是约7.4％。
实例6a  第三表面上的乳浊层
在该实例中，将乳浊层并入第三表面涂层叠层中。将约
Figure GPA00001013580101071
的铬后面有约
Figure GPA00001013580101072
的ITO的基底层叠层淀积到玻璃衬底上，或者在基底层叠层的淀积工艺期间掩蔽显示区或者随后激光删除在显示区中的基底层叠层。随后施加约
Figure GPA00001013580101073
的ITO和(约
Figure GPA00001013580101074
的银合金Ag-X，其中X表示对于Ag合金的选项)的层。该方法在观察区域中基本上是不透明的而在显示区中是透反的。
可以相对远离密封物地掩蔽合金以便改进恶劣环境中元件的寿命。模型反射率在约550nm下是约52％而透射率是约41％。
实例6b
实例6b与实例6a类似。在该实例中，第三表面最初涂敷有约
Figure GPA00001013580101075
的铬、后面有约
Figure GPA00001013580101076
的ITO、后面有约
Figure GPA00001013580101077
的TiO2、且最后除了在显示区中以外有约
Figure GPA00001013580101078
铬的基底层叠层。随后基本上整个第三表面涂敷有约的TiO2，后面有约
Figure GPA000010135801010710
的ITO，并且最后有约的银-金合金。模型反射率在约550nm下是约54％而透射率是约41％。
电致变色镜在期望高透射率(T)水平的情况下可以具有有限的反射率(R)或者在要求高反射率的情况下具有有限的透射率。这可以通过关系式R+T+A＝1来描述，假设吸收率(A)保持恒定。在一些显示器或光传感器、镜应用中，可能期望具有高水平的透射光或(亮度)以便足够观察相关联的显示器或通过镜元件透射足够的光。通常这产生小于期望反射率的镜子。
在本文其中一个或多个金属层的厚度对于观察区域中的反射率是足够的并且仅仅在显示区上方更薄的其它实例中已经讨论了处理所提到的限制的解决方案。其它实例在显示区上方使用了不同的金属层或涂层叠层以求使不同区域的颜色和/或反射率匹配。通常对于观察者来说反射率或颜色上的突变是令人不愉快的。参考图55和56a，例如，在这两个区域之间的边界(C)是突变的。区域(A)具有比区域(B)更高的透射率。边界(C)描绘了这两个区域。在图63中，在高和低反射率区域之间的转变开始时的边界也是突变的。每单位距离的反射率变化的斜度在区域之间的一个转变处是接近无穷大的。
在至少一个实施例中，金属层厚度上的转变是渐变方式的。对于人眼来说更难检测在转变区中的反射率和/或透射率上的渐变。两个区域仍然具有不同的反射率和透射率值，然而，在这两个区域之间的边界是渐变的。渐变消除了突变的不连续并且用渐变转变替换它。当界面是渐变的时，不会将人眼吸引到该界面处。渐变可以是线性的、曲线的或图56b-56d中示出的其它形式的转变。渐变出现的距离可以变化。在至少一个实施例中，距离是与两个区域之间的反射率差有关。当这两个区域之间的反射率相对较低时，渐变的距离可能相对较短。当反射率差较大时，可能期望更长的渐变以便使转变的可见度减到最少。在至少一个实施例中，渐变的长度与应用和计划的用途、观察者、发光等等有关。
在图56e所示出的至少一个实施例中，在一个或多个部分中透射率可以被减少到接近零。在本文描述的其它情况下反射率可以是相同的或不同的。可以使用在本文其它地方描述的“隐身的”实施例来保持反射率相对恒定而同时允许如所期望地在镜元件的各个部分中调整透射率。
本发明不限于具有恒定透射率或反射率的两个或更多个区域。图56f中示出了一个实施例。区域B具有可以是零的相对较低的透射率。如果设计目标之一是让区域B阻挡来自置于透反涂敷衬底后面的物体的光，则这可能是期望的。涂层叠层可以具有从区域B经由斜坡C的渐变转变。区域A可以具有自身内的另一坡度。对此存在下面将讨论的可能的好处。
在某些应用中，可能不可以用足够长度来实现双平台的情形。在这些情况下，有利的是，使用连续的斜坡跨过其中期望有透反特性的区域，如图57a中所示出的。反射率上的改变是渐变的并且实现了较高透射率的好处；在区域之间没有突变界面。
在这两个地带之间的斜坡可以采取各种形式。在最广的意义上，元件可以包括具有不同的且均匀的透射率和反射率的区域。在图57a-57c所示出的实例中，没有具有恒定反射率和透射率的区域。这些情况具有光学特性上的渐变的且连续的变化。图58中示出了该方法的优点。
当观察者通过镜元件或涂敷的玻璃衬底观看显示器时，存在与显示器的相对于显示器远处部分较近的部分有关的路径长度和角度的连续区。根据镜元件显示器的定向、元件的尺寸、与观察者的距离等等，入射的相对有效角将改变。这导致在显示区的各个部分处通过玻璃的透射率的量不同。透射率的量不同又引起显示器的亮度上的改变。当期望从显示器的所有区域输出恒定的光时，可以通过考虑由观察角和通过玻璃的路径差而引起的透射率的损失来改变透反的涂层。如果观察的有效角从约45度改变到60度，则通过玻璃的透射率将变化约6％。因此，在显示器的区域中具有渐变的透反涂层可以稍微补偿该效应，并且因此会产生跨过显示器的更相等的感知的光强。
渐变的转变地带可以用于诸如后面摄像机或传统的指南针式温度显示器的显示器。在本文其它地方讨论的“隐身的”实例中的一些中，提供了所谓的“分开Ag”叠层，其中乳浊层置于两个Ag层之间以帮助使透反和不透明特性的区域之间的外观匹配。在隐身的显示器的另一实施例中，Ag层置于乳浊层上方。这两个实施例可以受益于在区域之间渐变的转变。乳浊层或Ag层或所有层可以是渐变的。在至少一个实施例中，乳浊层可以是渐变的以便使区域之间的转变的突变减到最少。
对于改变一个或多个层中的材料厚度以产生转变区域，可以使用许多方法，包括但不限于，掩蔽；在衬底或涂覆源上的运动或速度变化；在磁控管中的磁场变化，或者诸如在本文描述的离子束刻蚀或其它合适方法的层减少技术。
图59示出了电致变色镜结构的实例，其具有：玻璃的背板5914，包括约
Figure GPA00001013580101101
的二氧化钛子层和约
Figure GPA00001013580101102
的ITO子层的层5972，6Au94Ag的层5978(其中一个区域具有约
Figure GPA00001013580101103
的厚度，另一区域具有约
Figure GPA00001013580101104
的厚度，而在前头两个区域之间的第三区域中在这两个区域之间厚度渐变转变)，具有约140微米的厚度的电致变色的流体/凝胶5925，具有约的ITO的层5928，以及2.1mm的玻璃板5912。结果得到的元件的反射率的范围从镜子的大部分中的约63％到显示器前面的区域中的约44％。
实例7
可以构造上述乳浊化的透反叠层的渐变版本。在该实例中，优选的第三表面叠层由TiO2 /ITO/Mo
Figure GPA00001013580101108
/AgAu7x
Figure GPA00001013580101109
组成。这得到了在主要观察区域中69％的元件反射率和1％的透射率(不透明的)。钼层可以被逐渐变化到在显示区的边缘附近为零厚度，以便在显示区中给出TiO2
Figure GPA000010135801011010
/ITO
Figure GPA000010135801011011
/AgAu7x
Figure GPA000010135801011012
这给出了显示区中的元件反射率为53％而透射率为37％。将反射率上的减少分布跨过转变的斜坡使得其难以感知。图59a示出了该实例，其具有玻璃的顶层5952a和玻璃的底层5981a。LCD显示器或其它显示器附接于或置于玻璃底层5981a或表面4的底部后面。表面2涂敷有ITO 5984a。表面3具有TiO2上ITO的双层叠层5983a。EC单元的两个半部被EC流体5985a分离，并且将底部银合金层5986a淀积在基底层5983a上。将Mo乳浊层5986a淀积在基底层5983b上。Mo 5986a层逐渐变化到在显示区的边缘处的零厚度，从而在显示区中不留下Mo。将均匀的银合金层5987b淀积在Mo层5986a上。在其它实施例中，银合金层也可以逐渐变化以便进一步改变反射率/透射率比例。
实例8
可以构造所谓的“分开Ag”叠层的渐变版本。在该实例中，优选的第三表面叠层由TiO2
Figure GPA000010135801011013
/ITO
Figure GPA000010135801011014
/AgAu7x
Figure GPA000010135801011015
/Mo/AgAu7x
Figure GPA000010135801011017
组成。该叠层得到了68％的元件反射率和1％的透射率(不透明的)。可以删除显示区中的Mo层，使得结果形成的在显示区上方的叠层是TiO2 /ITO
Figure GPA00001013580101112
/AgAu7x
Figure GPA00001013580101113
/AgAu7x这给出了显示区中的元件反射率为68％而透射率为21％。可以通过逐渐变化银合金层来进一步改进显示区域中的透射率，使得结果形成的在显示区中的叠层是TiO2
Figure GPA00001013580101115
/ITO
Figure GPA00001013580101116
/AgAu7x这使得显示区中的元件反射率为50％而透射率为40％。该设计的优点在于，元件在不包括显示器的区域中基本上是不透明的并且在包括显示器的区域中是高度透明的。在银合金厚度上的逐渐变化隐藏了为了增大透射率到这种高水平而要求的反射率上的改变。在图59b中示出了该设计的一般结构，其具有玻璃的顶层5992b和玻璃的底层5991b。LCD显示器或其它显示器附接于5991b或表面4的底部或者置于5991b或表面4后面。表面2涂敷有ITO5994b。表面3具有TiO2上ITO的双层叠层5993b。EC单元的两个半部被DC流体5995b分离，并且将底部银合金层5996b淀积在基底层5993b上。将Mo乳浊层5997b淀积在底部银合金层5996b上。Mo层5997b停止在显示区的边缘附近，从而不留下Mo在显示区中。将顶部银合金层5998b淀积在Mo层5997b和显示区上。顶部、底部或两者的银合金层可以在显示器中逐渐变化，以便逐渐地改变显示区中的反射率/透射率比例，从而产生隐身的显示器。在其它实施例中，银合金层可以在其它地方逐渐变化以便修改其它地带中的反射率。
在这两个实例中，除了Cr或Mo之外可以使用许多乳浊材料。可以使用其它金属、合金、金属互化物、非金属等等。银及其合金对这种光学叠层的反射层特别有用，然而，可以使用其它材料，包括多层电介质叠层。在两种情况中，通过适当选择材料和层厚度可以改变在不透明区域和透反区域中相对的反射率和透射率。
可以通过使用电介质层修改第四表面涂层的反射率。例如，在元件的第四表面和反射金属层之间的SiO2的四分之一波长层可以用来增大金属层的反射率。高折射率材料将进一步增大反射率。这可以被应用于包括淀积的反射器层以及层叠的反射器层的系统。
构造了如上所述的类似的电致变色的器件，其中按照图57c中示出和描述的类似方式使用掩蔽技术和淀积源的磁性操作的组合来改变层5978的厚度。选择的方法将取决于在完成的元件中要求的精确特征以及可用什么处理方法。图60和61描述了与镜子上的位置有关的对应反射率数据。在这种情况下，显示器置于低反射率、高透射率的区域后面。
渐变的转变的另一应用是在具有隐藏环氧密封物的第二表面反射器的电致变色元件中；可以实现在“环”和位于第三或第四表面上的反射器之间的反射率和颜色匹配。最佳匹配是在环的反射强度匹配反射器反射强度时。在至少一个实施例中，反射器的反射率进一步增大而同时不改变环。由于持久性、制造或其它考虑，这可以发生。在反射器的反射率如上面所讨论地渐变时可以获得保持反射器和环之间匹配的方法。当出现反射率上的渐变时，可以调整反射器的反射率以便在环附近匹配环的反射率并且随后远离环地逐渐增大。以这样的方式，在观察区域中心的反射率相对较高，如图62所示。
以类似的方式，ITO可以从环区域到观察区域的中心逐渐地改变，以便保持为可接受的颜色所必需的厚度范围而同时允许在元件中心处有相对较高的反射率。以这样的方式，与其中跨元件的ITO涂层相对较薄的情况相比，镜子将相对较快地变暗。
相同的概念可以延至金属反射器电极。在该情况下，可以使用渐变法使得涂层的表面电阻随着位置逐渐地变化。该方法补充各种总线配置并且产生更快速的和更均匀的变暗。图63示出了根据本发明之前的本领域技术现状的镜元件的实施例。
应当理解，在本文提供的细节描述意图允许本领域技术人员制作和使用本发明的各个实施例的最佳模式。决不应该将这些描述认为是限制所附权利要求的范围。权利要求以及每个单独的权利要求限制应当被认为是包括所有等同物。

Claims (20)

1.一种光学元件，包括：
包括第一表面和第二表面的第一衬底，该第一衬底在第一表面和第二表面中的至少一个上包括至少一个第一层材料，其中所述至少一个第一层包括外表面，所述外表面已经被修改使得该外表面包括不存在于所述至少一个第一层的体块中的原子类型和存在于所述至少一个第一层的体块中的原子类型，并且所述外表面至少促进了邻近所述至少一个第一层的外表面的第二层的选自以下中的一个：粘附性、稳定性、成核和导电性。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述光学元件包括电光元件。
3.根据权利要求2所述的光学元件，还包括：
包括第三表面和第四表面的第二衬底，其中第一衬底和第二衬底协作以形成在该第一衬底和第二衬底之间的腔；以及
位于所述腔内的电致变色介质。
4.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述至少一个第一层的外表面是用硫族化物元素组中的成员来修改的。
5.根据权利要求4所述的光学元件，其中所述至少一个第一层的外表面是用硫和硒中的至少一个来修改的。
6.根据权利要求1所述的光学元件，其中不存在于所述至少一个第一层的体块中的原子类型的大部分位于外表面的1到10个原子层之间的深度处。
7.根据权利要求6所述的光学元件，其中不存在于所述至少一个第一层的体块中的原子类型的大部分位于外表面的1到5个原子层之间的深度处。
8.根据权利要求7所述的光学元件，其中不存在于所述至少一个第一层的体块中的原子类型的大部分位于外表面的1到2个原子层之间的深度处。
9.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述至少一个第一层包括非金属、金属和金属氧化物中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的光学元件，其中所述至少一个第一层至少包括选自以下中的一个：ITO、IZO、氧化锌、AZO、TiO2、w、Mo、Fe、Tu、Ox、Co、Rh、Ir、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、As、Sb和Bi。
11.一种用于制造光学元件的方法，包括如下步骤：
提供包括第一表面和第二表面的第一衬底，该第一衬底在第一表面和第二表面中的至少一个上包括至少一个第一层材料；以及
修改所述至少一个层的外表面，使得所述外表面包括不存在于所述至少一个第一层的体块中的原子类型和存在于所述至少一个第一层的体块中的原子类型，并且所述外表面至少促进了邻近所述至少一个第一层的外表面的第二层的选自以下中的一个：粘附性、稳定性、成核和导电性。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述修改步骤包括离子注入、等离子体处理、化学处理和物理气相淀积中的至少一种。
13.根据权利要求11的方法，还包括：
提供包括第三表面和第四表面的第二衬底，其中第一衬底和第二衬底协作以形成在该第一衬底和第二衬底之间的腔；以及
提供位于所述腔内的电致变色介质。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述修改步骤包括用硫族化物元素组中的成员来修改所述至少一个层的外表面。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述修改步骤包括用硫和硒中的至少一个来修改所述至少一个第一层的外表面。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述修改步骤使得不存在于所述至少一个层的体块中的原子类型的大部分位于外表面的1到10个原子层之间的深度处。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述修改步骤使得不存在于所述至少一个层的体块中的原子类型的大部分位于外表面的1到5个原子层之间的深度处。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述修改步骤使得不存在于所述至少一个层的体块中的原子类型的大部分位于外表面的1到2个原子层之间的深度处。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述提供第一衬底的步骤包括将所述至少一个第一层提供为包括非金属、金属和金属氧化物中的至少一种。
20.根据权利要求19所述的方法，其中提供第一衬底的步骤包括将所述至少一个第一层提供为至少包括选自以下中的一个：ITO、IZO、氧化锌、AZO、TiO2、w、Mo、Fe、Tu、Ox、Co、Rh、Ir、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、As、Sb和Bi。
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