CN106537243B - 窄预沉积激光去除 - Google Patents

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Abstract

某些方面涉及在基本上透明基板上制造光学装置的方法，所述方法包括预沉积操作，所述预沉积操作在与所述基板的外边缘相距一定距离处移除下导体层的一定宽度，以便在所述外边缘处形成衬垫。可在边缘去除后操作中移除所述衬垫和所述光学装置的任何沉积层。

Description

窄预沉积激光去除
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年7月3日提交的标题为“NARROW PRE-DEPOSITION LASER EDGEDELETION”的美国临时专利申请号62/020,943的优先权。本申请还要求于2014年12月24日提交的标题为“THIN-FILM DEVICES AND FABRICATION”的美国临时申请号62/096,783的优先权。本申请还是部分继续申请并且要求标题为“THIN-FILM DEVICES AND FABRICATION”并且于2014年6月4日提交的美国专利申请序列号14/362,863的优先权，所述美国专利申请要求标题为“THIN-FILM DEVICES AND FABRICATION”并且于2014年6月4日提交的美国专利申请14/362,863的权益，所述美国专利申请要求于2012年12月10日提交的PCT申请PCT/US12/68817的权益，所述PCT申请要求于2011年12月提交的美国临时专利申请62/569,716、于2012年6月26日提交的61/664,638和于2012年10月2日提交的61/709,046的优先权。所有申请都出于所有目的以引用的方式整体并入本文。
领域
本文描述的实施方案总体涉及诸如电致变色装置的光学装置和制造光学装置的方法。
背景
各种光学可切换的装置可供用于控制窗格的着色、反射率等。电致变色装置通常是光学可切换的装置的一个实例。电致变色是材料在置于不同电子状态时(通常经受电压变化)在光学性质上展现出可逆的电化学调节变化的现象。被操纵的光学性质通常是色彩、透射率、吸收率和反射率中的一个或多个。一种众所周知的电致变色材料是氧化钨(WO3)。氧化钨是阴极电致变色材料，其中因电化学还原而发生显色转变(自透明转变成蓝色)。
例如，电致变色材料可并入到家庭、商业及其他用途的窗中。可通过引发电致变色材料的变化来改变此类窗户的色彩、透射率、吸光率和/或反射率，即，电致变色窗是可用电子方法变深或变浅的窗。施加于窗户的电致变色装置的小电压将使窗户变暗；使电压反向会使窗户变亮。这种能力允许控制穿过窗的光量，并为不仅出于美学目的而且出于节省能量目的使用电致变色窗而提供巨大机会。因为在现代能量政策中能量节约是最重要的问题，预期电致变色窗行业将在未来数年强劲增长。
电致变色窗制造的重要方面是在基本上透明基板(例如，玻璃)上涂布材料层(例如，薄膜)以形成电致变色装置叠层。制造的一部分包括移除EC装置叠层的部分以使其有作用和/或遮掩以使装置图案化。例如，采用各个层的激光制图来使EC装置有作用，例如以在基板上配置电连接和装置构造的其他方面。
发明概述
本文所述的是诸如电致变色装置的光学装置和制造光学装置的方法。
某些实施方案涉及在基本上透明基板上制造光学装置的方法。在一种情况下，所述方法包括接收基本上透明基板，其中下导体层覆盖基本上透明基板的大部分区。所述方法还包括在距离沿着基本上透明基板的一个或多个边的外边缘的一定距离处移除下导体层的第一宽度并且达到足够的深度以便沿着一个或多个边移除下导体层。所述方法还包括在移除第一宽度之后，使光学装置的一个或多个材料层沉积。
在某些实施方案中，制造光学装置的改进方法包括选择性地移除下导体层的部分。在一些实施方案中，这种选择性的移除留下下导体层的围绕基板的周边的部分，同时一个或多个光学装置层沉积在所述基板上。在制造光学装置之后，装置叠层连同下导体层的周边部分一起被移除，以使得可例如用绝缘玻璃单元(IGU)间隔件来形成强而耐用的密封。
某些实施方案涉及制造光学装置的方法，所述光学装置包括夹在第一导体层与第二导体层之间的一个或多个材料层。一种方法包括接收其工作表面上具有第一导体层的基板。所述方法还包括在沿着基板的周边的约50％与约90％之间的区域中移除第一导体层的第一宽度，而留下沿着所述周边与所述第一宽度共同延伸的所述第一导体层的衬垫。所述方法还包括使光学装置的所述一个或多个材料层和第二导体层沉积在基板的工作表面上并且沿着基板的基本上整个周边移除所有层的第二宽度，其中移除的深度至少足以移除第一导体层，并且其中移除的第二宽度足以移除衬垫和第一导体层的沿着基板的周边的剩余10％至50％。在此方法中，第一传导层和第二传导层中的至少一个是透明的。在一些情况下，此方法还包括移除光学装置的一个或多个层和第二导体层的区域显露出第一传导层的暴露部分以及向第一传导层的所述暴露部分施加汇流条。
下文将会参照相关联的附图来进一步详细描述这些和其他特征及优点。
附图简述
当结合附图考虑时，可更全面地理解以下详细描述，在附图中：
图1A是根据某些实施方案的描述制造电致变色装置的方法的方面的处理流程的流程图。
图1B描绘示出关于图1A描述的处理流程中的步骤的顶视图。
图1C描绘与关于图1B描述的类似的装置的顶视图。
图1D描绘关于图1B描述的电致变色简化物(lite)的Z-Z'剖视图。
图1E描绘关于图1B描述的电致变色简化物的W-W'剖视图。
图1F和图1G是描绘与用于汇流条应用的下导体的暴露有关的棘手问题的图。
图2和图3描绘在制造方法的步骤处的EC简化物的顶视图和侧视图。
图4是留在后LED区域中的残余物的图示。
图5A是根据某些实施方案的描述使用窄预沉积LED操作来制造光学装置的方法的方面的处理流程的流程图。
图5B描绘根据各实施方案的在NPDLD操作之后的顶视图和剖视图。
图5C描绘根据各实施方案的图5B的图示分别在使光学装置层沉积和边缘去除后工艺之后的剖视图。
图5D描绘根据一个实施方案的图5C的装置在边缘去除后操作之后的顶视图。
图5E描绘根据各实施方案的在NPDLD操作之后的顶视图和剖视图。
图6描绘根据一个实施方案的在BPE操作之后的顶视图和侧视图。
图7A至图7F是根据各实施方案的描绘改进的汇流条衬垫暴露的实施方案的图。。
详细描述
在以下描述中，阐述众多特定细节以便提供对所呈现实施方案的透彻理解。可在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践所公开实施方案。在其他情况下，未详细地描述熟知的处理操作以便不会不必要地混淆所公开实施方案。虽然结合电致变色装置描述了某些实施方案，但是将理解可使用其他光学装置。
激光去除工艺的介绍
在基本上透明基板(例如，玻璃基板)上形成光学装置(例如，电致变色装置)层之前、过程中或之后，去除操作(诸如边缘去除和激光划线)在某些实施方案中可用来从光学装置移除材料。“去除”通常是指从一个或多个区域移除光学装置的一个或多个材料层的一个或多个操作。例如，去除可移除电致变色装置的上导体层和电致变色叠层，或者可移除电致变色装置的上导体层、电致变色叠层和下导体层。在一些实施方案中，去除用来沿着光学装置的一个或多个边移除材料层。“边缘去除”可指沿着其上设置有光学装置的基板的一个或多个边到外边缘去除一个或多个材料层。边缘去除可下至玻璃、下至下透明导体层或者下至一个或多个钠扩散阻挡层(如果存在)来移除材料。
尽管某些实施方案可使用非激光或其他电磁辐射源，但是使用激光能或电磁辐射的其他源执行的去除在本文中通常称为激光去除。例如，边缘去除可通过机械手段(诸如研磨、喷沙打磨或化学蚀刻)来执行。尽管某些实施方案可使用非激光源，但是使用激光能或电磁辐射的其他源执行的边缘去除在本文中称为激光边缘去除(LED)。电磁能(诸如激光能)由于若干优点而通常是优选的，所述若干优点诸如与工件的非接触、可变功率和可用激光类型等。
在利用激光的去除技术的情况下，激光工具可包括扫描器，所述扫描器使用激光图案来将激光光斑引导到电致变色装置叠层上方的各个位置处以便移除材料。可用于某些实施方案的可商购获得的扫描器的实例由德国慕尼黑的SCANLAB AG公司提供。
电致变色(EC)装置包括电致变色叠层和夹住所述电致变色叠层的上导体层和下导体层。下(第一)导体层是通常邻近基板的层，并且上(第二)导体层是远离基板的层。这些材料设置在基本上透明基板(例如，玻璃基板)上，以形成EC简化物(窗格)。在一些情况下，电致变色装置与基本上透明基板之间可存在其他层，例如像缓冲层。作为另一个实例，下导体层与基板之间可存在一个或多个扩散阻挡层(例如，如果钠钙玻璃用作基板并且要避免装置的钠污染)。电致变色叠层通常包括EC层(例如，WO3层)、离子导体(IC)层(例如，适合的锂离子传导材料，诸如钨酸锂)和对电极(CE)层(例如，无定形NiWO层)。IC层可以是单独沉积的层，或者可以是在相接触且单独沉积的EC层与CE层之间形成的界面区域。上导体层和下导体层中的一者或两者可以是透明传导氧化物(TCO)层，例如像氧化铟锡层。
“激光划线”可指沿着直线或曲线移除光学装置的一个或多个层的工艺。激光划线可用来隔离光学装置的部分，例如在边缘去除工艺过程中可能受损的部分。在具有电致变色装置的某些例示的实例中，任选的隔离划线被示出为“L3”划线。通常，L3划线穿过上导体层并且任选地穿过电致变色叠层的一个或多个层，但不穿过下导体层。
尽管“L3”、“LED”和其他去除区可在例示的实例中示出，但是这些特征是任选的并且一个或多个特征可省略。去除技术的一些实例可见于以下各项：2009年12月22日提交的标题为“FABRICATION OF LOW DEFECTIVITY ELECTROCHROMIC DEVICES”的美国专利申请号12/645,111；2012年4月25日提交的标题为“ELECTROCHROMIC WINDOW FABRICATIONMETHODS”的美国专利申请号13/456,056；2012年12月10日提交的标题为“THIN-FILMDEVICES AND FABRICATION”的PCT国际专利申请号PCT/US2012/068817；以及2014年6月17日提交的标题为“ELECTROCHROMIC DEVICES ON NON-RECTANGULAR SHAPES”的PCT国际申请PCT/US14/42819，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。
预沉积去除工艺
本文所述的某些实施方案涉及制造光学装置的方法，所述方法包括在使光学装置的某些层沉积之前执行的去除操作。尽管在某些情况下非激光源可用来移除材料，但是这些预沉积操作通常称为预沉积激光去除(PDLD)操作。在具有电致变色装置的实施方案中，可在使电致变色叠层和/或上导体层沉积之前执行PDLD操作。在某些方面中，PDLD操作移除沿着光学装置的一个或多个边的区域(例如，区)中的材料。例如，PDLD操作可用来移除区域中的基本上透明基板(例如，玻璃基板)上的第一导体层(例如，透明电导体(TEC))。
应理解PDLD操作可使用一个或多个遮掩来实现。例如，一个或多个遮掩(其仿制基板上的TCO将以其他方式移除的区域)可用来在使TCO沉积在基板上之前覆盖所述区域。通常，本文所述的某些实施方案是这样完成的：关于接收具有预施加TCO的基板并且执行PDLD以移除TCO的选定区域。然而，可在基板上使用遮掩并且随后使TCO沉积以提供PDLD的相同结果。然而，存在通过在沉积之后移除材料而不是使用遮掩实现的某些优点。例如，可在沉积之后而不是之前选择所希望去除的图案—这在例如实时授权设计变化时允许更大的灵活性。
参考图1A-1E详细地描述使用PDLD操作的制造方法的实例。以下参考图2-4描述使用PDLD操作的制造方法的另一个实例。以下参考图5-7描述使用PDLD操作的制造方法的又一个实例。
图1A是处理流程100，其描述制造具有一对汇流条的光学装置(例如，电致变色装置)的方法的各方面，所述一对汇流条各自施加到光学装置的导体层中的一个。虚线代表任选的步骤。如关于图1B-C描述的示例性EC装置200用来示出处理流程。装置200设置在基本上透明基板(例如，玻璃)上。图1B提供描绘包括如关于图1A描述的处理流程100的数字指示符的装置200的制造的顶视图。图1D和图1E是包括关于图1B描述的装置200的光学装置简化物的剖视图。装置200是矩形装置，但是处理流程100可应用至任何形状的装置。非矩形光学装置的一些实例可见于2014年6月17日提交的标题为“ELECTROCHROMIC DEVICES ON NON-RECTANGULAR SHAPES”的PCT国际申请PCT/US14/42819，所述国际申请以引用的方式并入本文。
参考图1A和图1B，在接收到其上具有下(第一)导体层的基板之后，处理流程100开始对下导体层(例如，下透明导体氧化物)进行任选的抛光，参见101。在某些实施方案中，已发现对下导体层进行抛光能够增强在其上制造的EC装置的光学特性和性能。在将电致变色装置制造在透明传导层上之前对所述透明传导层进行抛光在于2012年9月27日提交的标题为“Optical Device Fabrication”的专利申请PCT/US12/57606中有描述，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。如果在处理流程中执行抛光，那么可在边缘去除(参见105)之前或者在边缘去除之后完成抛光。在某些实施方案中，在边缘去除之前和之后均可对下导体层进行抛光。通常，仅对下导体层抛光一次。所执行的PDLD操作可类似于相对于图1A中的步骤105详细描述的操作。
再次参考图1A，如果不执行抛光101，那么过程100开始预沉积边缘去除工艺，所述预沉积边缘去除过程移除围绕基板的周边的区域的下导体层的第一宽度，参见105。在图1B中，所移除的此部分具有宽度“A”并且属于基板的外边缘。在某些实施方案中，诸如图1B所示的实施方案，去除的部分(区域)沿着基板的周边的除了一边以外的所有边。在另一个实施方案中，去除的区域沿着基板的单一边(例如，上导体层(例如，ITO)汇流条边)。边缘去除可仅移除下导体层或者还可移除扩散阻挡层(如果存在)。在一个实施方案中，基板是玻璃并且包括钠扩散阻挡层和其上的下透明传导层，例如基于氧化锡的透明金属氧化物传导层。图1B中的虚线填充区代表下导体层。因此，在根据工艺105进行边缘去除之后，具有宽度A的透明导体被从基板130的周边的三边移除。此宽度通常但不必是一致宽度。以下描述第二宽度B。当宽度A和/或宽度B不一致时，它们相对于彼此的相对大小依据它们的平均宽度。
由于在105处移除第一宽度A，所以存在下导体层的新暴露出的(竖直)边缘。在某些实施方案中，可任选地使第一导体层的此边缘的至少一部分变细(taper)，参见107和109。可执行变细以便释放上覆的共形材料层中由于下方导体的尖锐竖直边缘上的突然转变而产生的应力，否则(如果边缘未变细)所述应力将存在。作为此操作的一部分，还可使下覆扩散阻挡层变细。在一个或多个装置层上制造后续层之前使所述一个或多个装置层的边缘变细可提高性能。在此上下文中，虽然考虑到边缘的倾斜或斜切，但是“变细”还可包括移除呈一个或多个阶梯形式的材料，即不是真实的成角度或弯曲锥形，而是使沿着下导体层的边缘的区域逐渐变细的一个或多个阶梯区域。可例如在适当的激光束形状、功率密度、暴露等的情况下执行传统意义上的变细(即倾斜和/或斜切)。
在某些实施方案中，任选地在边缘变细之后对下导体层进行抛光，参见108。已发现在边缘变细操作之后利用某些装置材料对下导体层进行抛光可能是有利的，因为抛光可对边缘变细以及主体导体表面具有意料不到的有益效果，这可提高装置性能(如上所述)。在某些实施方案中，在抛光108之后执行边缘变细，参见109。尽管边缘变细(如果执行)在图1A中的107操作和109操作处示出，但是边缘变细通常将被执行一次(例如，在107或109处)。
在如上所述地移除第一宽度A以及任选的抛光和/或任选的边缘变细之后，将光学装置(例如，EC装置)的一个或多个材料层沉积在基板130的表面上，参见110。例如，此沉积可包括EC叠层的一个或多个材料层和第二传导层，例如透明传导层，诸如氧化铟锡(ITO)。所描绘的覆盖区是整个基板，但是由于必须将基板在外边缘处保持在位的载体，可存在一些遮掩。在一个实施方案中，下导体层的剩余部分的整个区覆盖并重叠到第一(下)导体层上约第一宽度A，其中所述下导体层被预先移除。这允许在最终的装置体系结构中具有重叠区域。
在某些实施方案中，电磁辐射用来执行边缘去除操作。例如，此边缘去除可用来提供基板的外围区域，以便产生用于由绝缘玻璃单元的间隔件的初级密封件和次级密封件的至少一部分进行密封的良好表面。在这种情况下，边缘去除根据何时执行边缘去除步骤来移除下透明导体层和/或更多层(多达并包括顶部导体层和施加至其的任何蒸气阻挡层)。在某些实施方案中，边缘去除用来至少移除包括基板上的下透明导体层的材料，并且任选地移除扩散阻挡(如果存在)。示例性电磁辐射包括UV、激光等。例如，可利用在波长248nm、355nm(即，UV)、1030nm(即，IR，例如盘形激光)、1064nm(例如，Nd:Y AG激光)和532nm(例如，绿色激光)中的一个下或附近的定向和聚焦能量来移除材料，尽管这些实例是非限制性的。在另一个实施方案中，激光发射在很宽的范围内的波长。例如，激光可以是全光谱激光。在其他情况下，激光可发射窄带波长。激光辐射使用例如光学纤维或开放光路递送至基板。消融可取决于基板处理设备和配置参数的选择而从基板边或EC薄膜边进行。通过使激光束穿过光学透镜来实现消融到特定深度所需的能量密度。光学透镜使激光束聚焦成期望形状和大小。在一个实施方案中，使用例如具有约0.005mm2至约2mm2之间的聚焦面积的“高顶(tophat)”射束配置。在一个实施方案中，射束的聚焦水平用来实现消融EC膜叠层所需的能量密度。在一个实施方案中，用于消融的能量密度是约2J/cm2与约6J/cm2之间。
在某些激光去除工艺过程中，使用一种或多种扫描模式来将激光光斑引导到表面上(扫描的)的各个位置。在一个实施方案中，使用扫描Fθ透镜来扫描激光光斑。可例如通过在扫描过程中使光斑的区重叠来实现EC装置层的均匀移除。在一个实施方案中，邻近/重叠光斑位置的光斑重叠是约5％与约100％之间，在另一个实施方案中是约10％与约90％之间，在又一个实施方案中是约10％与约80％之间。用于承担LED/BPE和划线工艺的适当设备在2012年3月30日提交的标题为“COAXIAL DISTANCE MEASUREMENT VIA FOLDING OFTRIANGULATION SENSOR OPTICS PATH”的美国专利申请号13/436,387中进行描述，所述美国专利申请以引用的方式整体并入本文。
各种扫描模式可用来扫描例如直线型、曲线型等的激光光斑。使用这些扫描模式可扫描各种形状(例如像矩形、圆形、卵形、多边形、不规则图形等)的图案区，或者可共同形成去除区的其他形状的区段。在一个实施方案中，扫描的线(或“圈”，即由邻近或重叠激光光斑形成的线或曲线，例如正方形光斑、圆形光斑等)以上述光斑重叠的水平重叠。也就是说，由先前扫描的线的路径限定的消融材料区与后续应用的扫描模式的稍后扫描的线重叠，以使得邻近的扫描线之间存在重叠。也就是说，由扫描模式的激光光斑消融的图案区与后续消融扫描模式的图案区重叠。对于重叠用于光斑、线或扫描模式的实施方案，可使用更高频率(例如，在约5KHz与约500KHz的范围内)的激光。在某些实施方案中，频率是约8-15kHz之间，例如约10-12kHz之间。在一些其他情况下，频率可在低的MHz范围内。为了最小化在暴露边缘处对EC装置造成热相关损害(即，热影响区域或“HAZ”)，使用更短的脉冲持续时间激光。在一个实例中，脉冲持续时间是约100fs(飞秒)与约100ns(纳秒)之间。在另一个实施方案中，脉冲持续时间是约1ps(皮秒)与约50ns之间。在又一个实施方案中，脉冲持续时间是约20ps与约30ns之间。在其他实施方案中可使用其他范围的脉冲持续时间。
再次参考图1A和图1B，处理流程100继续移除围绕基板的基本上周边的比第一宽度A更窄的第二宽度B，参见115。这可包括下至基板或下至扩散阻挡(如果存在)来移除材料。在处理流程100完成到115之后，例如在图1B描绘的矩形基板上，存在具有宽度B的周边区，在所述周边区中不存在第一(下)透明导体层、EC装置叠层的一个或多个材料层或者第二(上)导体层中的任何一个，以使得移除宽度B已使扩散阻挡或基板暴露出。然而在某些情况下，在此操作之后可能存留少量的第一导体层。在剩余的第一导体层的量足够小时，不存在着色问题。
由宽度B限定的此周边区的内部是具有EC装置(包括第一透明导体层)的区。此内部区由周边区在三个边上围绕，同时与EC叠层的一个或多个材料层和第二导体层重叠。在剩余边(例如，图1B中的底边)上，EC叠层的一个或多个材料层与第二导体层没有重叠部分。相反，EC叠层的一个或多个材料层和第二导体层邻近此剩余边(例如，图1B中的底边)被移除，以便暴露出第一导体层的一部分(汇流条衬垫暴露，或者“BPE”)135，参见120。BPE 135不需要延伸所述边的整个长度，其只需要足够长以容纳汇流条并且在汇流条与第二导体层之间留有一定空间，以便不在第二导体层上短路。在一个实施方案中，BPE 135在所述边上跨第一导体层的长度。
在一些实施方案中，平行于BPE的划线穿过第二导体层但不穿过第一导体层而形成。此划线有时称为L3隔离划线。在一些实施方案中，此划线代替移除围绕基板的整个周边的第二宽度B的操作115执行。在另一个实施方案中，后沉积LED在基板上执行，而不对非汇流条边缘上的透明导体层进行任何预划线或移除。如上所述，在各种实施方案中，BPE是材料层的一部分下至第一导体层或其他导体层(例如，透明传导氧化物层)被移除，以便产生将要施加汇流条的表面并且因此与第一导体层形成电接触。施加的汇流条可以是焊接汇流条和油墨汇流条等。BPE通常具有矩形区，但这是不必要的；BPE可以是任何几何形状或不规则形状。例如，根据需要，BPE可以是圆形、三角形、椭圆形、梯形和其他多边形形状。所述形状可取决于EC装置的配置、承受EC装置的基板(例如，不规则形状的窗户)、或甚至例如用于产生形状的更有效(例如，在材料移除、时间等中)的激光消融模式。在一个实施方案中，BPE跨EC装置的一边的长度的至少约50％。在一个实施方案中，BPE跨EC装置的一边的长度的至少约80％。在某些实施方案中，使用成角度汇流条，即跨EC装置的两个或更多个边的至少一定距离的汇流条。在此类实例中，BPE可跨EC装置的两个或更多个边。成角度汇流条的一些实例在标题为“ANGLED BUS BAR”并且于2012年4月20日提交的美国专利申请序列号13/452,032中进行描述，所述美国专利申请以引用的方式整体并入本文。通常但未必，BPE的宽度足以容纳汇流条，但应至少在有效的EC叠层与汇流条之间允许一定空间。在一个实施方案中，BPE是基本上矩形的，长度接近EC装置的一边，并且宽度是约5mm与约15mm之间，在另一个实施方案中是约5mm与约10mm之间，并且在又一个实施方案中是约7mm与约9mm之间。如所提及的，汇流条可以是约1mm与约5mm宽之间，通常是约3mm宽。在BPE跨EC装置的多于一边的实施方案中，这些宽度应用到制造BPE的每一边。
如所提及的，BPE被制造得足够宽以便容纳汇流条的宽度并且还在汇流条与EC装置叠层之间留有空间(因为汇流条假定为仅触碰第一(下)导体层)。只要在汇流条与EC装置叠层之间存在空间(在存在L3隔离划线的实施方案中，汇流条可接触钝化部分)，汇流条宽度就可超过BPE的宽度(并且因此在区140上存在触碰第一导体层和基板(和/或扩散阻挡)两者的汇流条材料)。在汇流条宽度完全由BPE容纳的实施方案中，也就是说，汇流条完全在第一导体层的顶上，沿汇流条的长度的外边缘可与BPE的外边缘对准，或者内凹约1mm至约3mm。同样地，汇流条与EC装置叠层之间的空间是约1mm与约3mm之间，在另一个实施方案中是约1mm与约2mm之间，并且在另一个实施方案中是约1.5mm。以下相对于具有为TCO的第一导体层的EC装置更详细地描述BPE的形成。这仅是为了方便起见，第一导体层可以是用于透明的或不透明的光学装置的任何合适的传导层。
在此实例中，为了制造BPE，清除第一(下)TCO的区的沉积材料，以使得可在TCO上制造汇流条。在一个实施方案中，这是通过激光加工来实现的，所述激光加工选择性地移除沉积的薄膜层同时留下第一TCO在限定的位置处暴露在限定区中。在一个实施方案中，第一导体层和沉积层的吸收特性被开发来在激光消融过程中实现选择性，也就是说以使得在TCO上沉积的EC叠层材料被选择性地移除，同时使第一TCO材料完整。在某些实施方案中，例如通过移除可能在沉积过程中已产生的第一TCO与EC叠层材料的任何混合物，第一TCO层的上部部分(深度)也被移除以便确保汇流条的良好电接触。在某些实施方案中，当BPE边缘被激光加工以便最小化这些边缘处的损害时，可避免对用于限制泄漏电流的L3隔离切片线的需要—这消除处理步骤，同时实现期望的装置性能结果。
在某些实施方案中，用来制造BPE的电磁辐射与上述用于执行边缘去除的电磁辐射相同。使用光纤或开放的射束路径将(激光)辐射递送到基板。根据电磁辐射波长的选择，可从基板边(也称为“玻璃边”)或EC叠层边(也称为“薄膜边”)执行消融。通过使激光束穿过光学透镜来实现使薄膜厚度消融所需的能量密度。光学透镜使激光束聚焦成期望形状和大小，例如，具有上述尺寸的“高顶”在一个实施方案中具有约0.5J/cm2与约4J/cm2之间的能量密度。在一个实施方案中，用于BPE的激光扫描重叠如上文所述地完成用于激光边缘去除。在某些实施方案中，可变深度消融用于BPE制造。
在某些实施方案中，例如由于EC叠层层(例如，薄膜)的选择性的吸收性质，焦平面处的激光处理导致一定量(例如，约10nm与约100nm之间)的残余物(例如，氧化钨)遗留在第一(下)导体层的暴露区上。由于许多EC叠层材料不是与下伏第一导体层一样具有传导性，所以在这种残余物上制造的汇流条不与下伏导体完全接触，从而导致横跨汇流条至下导体界面的压降。压降影响装置的着色并且影响汇流条粘附到第一导体层。克服这种问题的一种方式是增加用于薄膜移除的能量的量，然而，这种方法导致在光斑重叠处形成沟槽，从而不能接受地消减下导体。为了克服这种问题，在焦平面上执行激光消融，即使激光束离焦。在一个实施方案中，激光束的离焦轮廓是修饰的高顶或“准高顶”。通过使用离焦的激光轮廓，递送至表面的功率密度可在没有破坏光斑重叠区域处的下伏TCO的情况下增加。这种方法最小化留在暴露的第一导体层上的残余物的量，并且因此允许汇流条与第一导体层的更好的接触。
在一些实施方案中，根据设计公差、材料选择等可能需要一个或多个激光隔离划线。图1C描绘三个装置200a、200b和200c的顶视图，每个装置是如图1B、图1D和图1E中描绘的装置200的变型。装置200a类似于装置200，但包括使EC装置的第一部分沿着与具有汇流条的边正交的边隔离的L2划线。在使用此类L2划线的情况下，在L2边缘上可消除下导体(例如，TCO)层的预沉积移除。
在特定的实施方案中，L3隔离划线结合第一(下)导体层的预沉积移除而在这些边缘中的至少一个上执行。装置200b类似于装置200，但包括L3划线，所述L3划线隔离并且钝化装置的在第一导体层上的汇流条与EC装置叠层的活动区域之间的第二部分。
装置200c类似于装置200，但包括L2划线和L3划线两者。尽管参考装置200a、200b和200c对图1C中的划线变型进行描述，但这些变型可用于本文所述的实施方案的(例如，IGU和/或层压物中的)任何光学装置和简化物。例如，一个实施方案是类似于装置200c的装置，但其中边缘去除并不跨三个边，而是仅跨将汇流条支承在第二导体(例如，第二TCO)层(或者长度足以容纳汇流条的部分)上的边。在此实施方案中，由于在与汇流条正交的两边(如描绘的200c的右边和左边)上不存在边缘去除部分，所以L2划线可更接近这些边缘以便最大化可视区。根据装置材料、方法条件、制造之后发现的异常缺陷等，可添加这些划线中的一个或多个以便确保第一和第二导体层(电极)的适当电隔离并且因此确保EC装置功能。这些装置中的任何一个可具有在这些划线中的一个或全部之前或之后施加的蒸气阻挡层。如果在之后施加，那么蒸气阻挡层基本上是不导电的；否则当填充激光划线沟槽时将使装置的电极短路。上述边缘变细可避免对此类激光隔离划线的需要。
再次参考图1A和图1B，在形成BPE之后，向装置施加汇流条，汇流条2位于第一(下)导体层(例如，第一TCO)的暴露区(BPE)135上，并且汇流条1位于装置的相对边上、位于第二(上)导体层(例如，第二TCO)上、位于第二导体层的在其下方不具有第一导体层的一部分上，参见240。汇流条1在第二导体层上的这种布局避免汇流条1下方的着色和与在此汇流条1下方具有功能装置相关联的其他问题。在此实例中，激光隔离划线在装置制造中可能不是必要的。
图1B指示装置200的截面切割Z-Z'和W-W'。装置200在Z-Z'和W-W'处的剖视图在图1D和图1E中示出。所描绘层和尺寸未按比例绘制，但意图功能地表示构型。在此描绘中，未示出第一(下)导体层的边缘变细。在此实例中，在制造宽度A和宽度B时移除扩散阻挡。确切地，周边区140不含第一导体层和扩散阻挡；尽管在一个实施方案中扩散阻挡对基板在一个或多个边上围绕周边的边缘是保留完整的。在另一个实施方案中，扩散阻挡与EC叠层的一个或多个材料层和第二(上)导体层共同扩展(因此，宽度A以进入扩散阻挡的深度来制造，并且宽度B被制造成足以移除扩散阻挡的深度)。在此实例中，存在围绕功能装置的三个边的一个或多个材料层的重叠部分240。汇流条1制造在这些重叠部分中的一个上、第二导体层(例如，第二TCO)上。在一个实施方案中，蒸气阻挡层被制造成与第二导体层共同扩展。蒸气阻挡层通常是高度透明的，例如氧化锌铝、氧化锡、二氧化硅、氮氧化硅以及它们的混合物、无定形、结晶或混合的无定形晶体。在此实施方案中，蒸气阻挡层的一部分被移除以便为汇流条1暴露出第二导体层。对于汇流条2，此暴露的部分类似于BPE区135。在某些实施方案中，蒸气阻挡层还是导电的，并且不需要执行第二导体层的暴露，即汇流条1可制造在蒸气阻挡层上。例如，蒸气阻挡层可以是ITO，例如无定形ITO，并且因此出于此目的是充分导电的。蒸气阻挡层的无定形形态可提供比结晶形态更大的气密性。
图1D和图1E描绘上覆于第一(下)导体(例如，TCO)层的EC装置层，具体地是重叠部分240。尽管未按比例绘制，但例如剖面Z-Z'描绘EC叠层层和上部导体(例如，TCO)层的遵循包括重叠部分240的下导体层的形状和轮廓的适形本质。变细的TCO边缘未在图1D或图1E中描绘。
图1D包括由本文所述的某些实施方案克服的可能令人困扰的问题的细节。图1D中的剖面Z-Z'已出于说明性的目的被修改以便示出在不具有某些实施方案的变细边缘的情况下此类重叠构型有时遇到的问题的细节。参考图1D，向重叠240的过渡(其中上装置层例如根据装置材料和层的厚度上覆于第一导体层的边缘)可形成裂缝700，如放大部分(左)中所描绘的。据信这些裂缝是由于与必须遵循第一导体层(在此实例中)的边缘上的突然转变的上装置层相关的应力所致。裂缝700可沿装置的其中上覆层覆盖此类陡峭边缘的边缘形成。这些裂缝可导致电短路，因为第一导体层与第二导体层之间存在暴露路径，并且离子可使装置短路，因为离子传导层(或功能等效物)在裂缝处中断。这些短路导致电致变色装置的着色色差和较差性能。本文的实施方案通过以下方式克服此问题：使下装置层(特别是下透明传导层)围绕其边缘的至少一部分变细(倾斜或以其他方式修改)，以使得上覆层将不会遇到此类应力。这在本文中被称为“边缘变细”。尽管边缘变细在某些实施方案中有描述，但可使用其他应力缓解拓扑，诸如边缘倒圆、阶梯化和斜切。另外，可使用应力缓解拓扑的组合。通常，这些统称为“边缘变细”。
再次往回参考图1D，图7的右侧包括示出BPE的形成有时遇到的问题的剖面Z-Z'的详细部分。确切地，在汇流条衬垫暴露区的激光消融过程中，此时汇流条2在此图中存在，激光可能不会消融掉顶层或者一致地消融第一(下)导体层(例如，第一TCO)。因此，在区705中在汇流条与下导体层之间的适当电连接可能存在令人困扰的问题。参考图1F和图1G更详细地描述这些问题。
参考图1F，电致变色装置900的截面具有第二(上)透明导体层905、装置叠层910和第一(下)透明导体层915。汇流条920(例如银墨汇流条)位于第一导体层915的BPE上。在图1F的下部部分中，详细地示出层915的BPE部分可能发生的问题。根据装置材料、激光设置、装置状态等，BPE可不具有一致的厚度。在此实例中，激光消融是不均匀的，从而留下第一导体层915被完全移除的区930和第一导体层915保留的区925。区930防止由于切断第一导体层915中的电连接而引起的到装置叠层的电传导。区930通常跨BPE的某一部分(如果不是所有部分)，并且因此可能存在问题。
图1G示出可能发生的另一个问题。如果在此实例中激光未足够深地消融穿过装置叠层910，那么第一导体层915与汇流条920之间可能存在较差的电连接。在此实例中，在区935中在汇流条920与第一导体层915之间存在电连接，其中装置叠层910在BPE过程中由激光穿透，但是装置叠层910的大面积部分在区940处维持在汇流条920与第一导体层915之间。
因此，如图1F所示，激光可能会消融得太深，并且如图1G所示，激光可能不会在BPE的整个区上进行充分消融。这可例如由于在激光消融过程中在装置内和在装置间的薄膜吸收漂移而发生。本文所述的方法通过例如在BPE制造过程中沿着单独的划线施加不同的激光消融水平来克服这些问题。这关于图7A-F更详细地描述。
在某些实施方案中，激光工具的各种元件可用来实现激光图案。激光工具通常包括扫描器，所述扫描器可根据提供给扫描器的激光图案来引导激光束/光斑。激光工具使扫描器相对于电致变色装置或其他光学装置工件定位在特定位置处。在许多情况下，编程代码被提供给激光工具以便为其提供指令，所述指令用来使激光工具相对于工件定位，同时扫描器根据一个或多个激光图案来引导激光束/光斑。在某些情况下，此编程代码还可用来在已执行一个图案以便引导扫描器之后根据需要为另一个激光图案重新定位扫描器，由此确保扫描器在工件的正确部分处执行两种激光图案。由扫描器接收的一个或多个激光图案也是通常呈编程代码形式的指令。扫描器使用限定一个或多个激光图案的指令来关闭/打开并且根据所述一个或多个激光图案来引导激光束。这些各种指令可包含关于各种过程/部件的计时和定位的信息。
重叠装置层以及BPE和其他特征的布置可根据需要沿着装置的一个或多个边。例如，替代设计/构型在2012年4月20日提交的并且标题为“ANGLED BUS BAR”的美国专利申请号13/452,032中进行详细描述。
图2的顶部图示是已在基板的周边的最外区域上执行PDLD操作(在此实例中沿着三个边)之后的EC简化物的顶视图。图2中的底部图示是顶视图所示的EC简化物的局部侧视图。局部侧视图是顶部图示中的EC简化物的底边。所执行的PDLD操作可类似于关于图1A中的步骤105详细描述的操作。在PDLD操作之前，提供具有第一(下)导体层的基本上透明的基板。在PDLD操作之前，第一导体层的厚度是tlc。尽管EC简化物用于此例示的实施方案，但可使用其他光学装置简化物。图2未描绘扩散阻挡层，但其可存在。
在图2的EC简化物上执行的PDLD操作中，第一导体层在沿着三个边以及到基板的外边缘的区域中被移除。在此例示的实例中，第一导体层的厚度tlc在到基板的外边缘的具有宽度A1的区域中被移除。在例示的实例中，出于说明性的目的，A1是13.5mm并且tlc是400nm(未按比例绘制)。
在其他PDLD制造操作(其可与参考图1A详细描述的步骤107、108和109中的一个或多个类似)中，第一导体层可沿着其在一个或多个边上的边缘变细。图2所示的EC简化物的第一导体层已沿着已移除宽度A1的三个相同边被变细(在此情况下为阶梯轮廓)。在图2中，变细是阶梯式变细，具有已从第一导体层部分移除材料的单个阶梯。使第一导体层的边缘变细可有助于释放第一导体层的顶部上与基板的顶部上之间的过渡区域中的上覆的装置层中的应力。也就是说，当装置层沉积在陡峭边缘(某一种“峭壁”)上时，如以上关于图1D所描述的，此过渡区域中的应力可允许装置层破裂，这会使装置的性能劣化。局部移除区域的宽度是w局部移除。这示出为500μm(未按比例绘制)，但可具有其他宽度。在此例示的实例中，局部移除的阶梯的深度是t局部移除，其示出为250nm+-50nm(未按比例绘制)，但根据TCO的厚度可具有其他深度。参考图2并且在其他图中描述的尺寸是说明性的并且可使用其他尺寸。在一些情况下，变细操作可认为是任选的操作；例如，某些装置层在上覆于下导体的非变细边缘上时可能不那么易受由突然转变施加的应力影响。
在执行PDLD操作之后，沉积工艺将电致变色装置的一个或多个层沉积在简化物上。所述层被沉积在简化物的一部分或整个表面上。在某些实施方案中，可使EC叠层和/或上导体层沉积。在一些实施方案中，使EC叠层沉积。沉积工艺可类似于参考图1A描述的步骤110。图3中的顶部图示是在经历使电致变色(EC)叠层沉积在图2所示的EC简化物的表面上的沉积工艺之后的EC简化物的顶视图。
在沉积工艺之后，EC简化物经历在沿着一个或多个边并且到基本上透明基板的外边缘的区域(例如，图3中的后LED区域)中的后沉积LED(后LED)工艺。在一些情况下，后LED工艺沿着EC简化物的所有边移除材料。此后LED工艺可类似于参考图1A描述的步骤115。
在图3所示的例示的实例中，中间图示是在沿着全部四个边到基本透明基板的边缘执行后LED工艺之后顶部图示所示的EC简化物的顶视图。后LED区域的宽度是宽度B1。例如，在某些实施方案中，B1是约10mm±2mm，但其他宽度也适用。图3中的底部图示是在后LED工艺已移除后LED区域中的材料层的厚度之后中间图示的EC简化物的剖视图A-A'。
本发明人已发现在某些实例中，后LED工艺可在后LED区域中留下残余物材料(例如，WOx)。也就是说，如果在第一导体层上制造光学装置层之前围绕周边移除所述第一导体层，那么装置层的后续移除可使这些装置层的残余物留在基板上。这些残余物可妨碍例如利用IGU间隔件和密封剂制造良好密封。图4是在材料的残余物维持在后LED区域中的后LED工艺之后穿过EC简化物的剖视图。已发现如果第一导体层(例如，第一TCO)首先从周边区域移除，那么在其上沉积装置层并且执行后LED工艺，所述工艺不会有效地移除光学装置层的残余物，特别是基于氧化钨的残余物和包含锂的金属氧化物残余物。此类残余物例如由于其吸湿性质而通过与水分组合转换成凝胶。因此，即使在将EC简化物密封到绝缘玻璃单元(IGU)中之后，此材料可提供水进入电致变色装置的有源区中的路径；这妨碍密封完整性。如果水传递到EC装置，装置中的材料层可溶蚀或以其他方式降解，这可导致装置过早发生故障。产生的降解可随时间推移(例如，2年、6年等)根据例如IGU所暴露的水分的量而发生。
窄PDLD工艺(NPDLD)
本文所述的某些实施方案包括制造光学装置的改进方法，所述改进方法解决上述在所述区上留有EC装置层残余物的问题，其中例如IGU间隔件用来与基板形成密封。使用所谓的“窄预激光边缘去除”方法或“NPDLD”方法。例如，第一导体层在边缘处的周边部分被留下，随后在其上制造装置层，并且只有在那时第一(下)导体层在基板边缘处的周边部分连同其他装置层一起被移除，而不是与在使装置层沉积在第一导体层上之前移除第一导体层(例如，TCO)到基板边缘的周边部分。这导致上述残余物被移除得出乎意料地干净；如果确实存在，它们也很少。此工艺可认为是原位遮掩，其中第一导体层的周边边缘部分仅在其他装置层沉积在其上时来移除。以此方式，当第一导体层的周边边缘部分被移除时，其如常规遮掩将会进行的那样将上覆装置层一起带走。因此，上覆装置层从不与基板接触并且借助于连同上覆层一起移除的下覆第一导体层而更容易地从基板移除。
因此，某些实施方案涉及制造光学装置的改进方法，所述改进方法包括NPDLD工艺，所述NPDLD工艺移除下导体层的沿着远离基本上透明基板的外边缘的一定距离处的区域的“窄”带。在此实例中，术语“窄”仅用作命名约定，因为所移除材料条带通常没有在常规PDLD中可能移除的条带那么宽；然而，未必是这种情况。如以上提及的，NPDLD操作沿着基本上透明基板的一个或多个边从第一导体层移除材料条带。在一些情况下，区域沿着一边到邻近边的外边缘被移除，诸如图1B所示。远离外基板边缘移除此材料条带沿着这些一个或多个边留下第一(部)导体层的对应衬垫。不受理论的束缚，据信因为第一导体层(例如，TEC)通常具有基本上均一化的光学特性，此周边衬垫中的材料在后LED工艺过程中可有效地吸收激光能。由于对激光能的这种有效吸收，衬垫在后LED工艺中将从基板界面(即，基板与第一导体层之间的界面)“提升”并且将沉积在衬垫上的任何装置层(例如，EC装置层)一起带走。如上所述，第一导体层围绕周边边缘的衬垫可认为是原位遮掩。材料从基板界面的这种“提升”可导致在后LED区域中不留下残余物的情况下有效地移除装置材料层。因此，NPDLD操作实现边缘去除后清洁工艺并且可认为是改进的LED工艺的成分。
在某些实施方案中，利用NPDLD工艺的改进的制造方法可能够从后LED区域中的基板界面有效地移除材料，同时在基板上几乎不留下残余物。由于残余物材料已有效地移除，所以几乎没有留下材料以潜在地形成用于水注入EC装置的有源区中的路径，这可避免以上提及的溶蚀问题。因此，由于例如IGU构造或者层压物构造中的改进密封，包括实施方案的所描述窄LED工艺的改进的制造方法可提高所制造光学装置的性能和可靠性。
图5A是处理流程500，其描述利用NPDLD工艺制造光学装置(例如，电致变色装置)的改进方法的方面关于图5B-C描述的示例性光学装置550用来例示处理流程。光学装置550设置在基本上透明基板(例如，玻璃)上。尽管光学装置是矩形装置，但处理流程500可适用于任何形状。
在步骤510处，将其上设置有第一导体层的基本上透明基板例如接收在激光工具中。接下来，执行NPDLD工艺(步骤520)。在步骤520处，NPDLD操作在与外边缘相距一定距离处并且在基板的一个或多个边上执行第一导体层的第一宽度w1的预沉积去除(移除)。此第一宽度w1通常但未必是一致宽度。在许多情况下，在此第一宽度中，第一导体层的整个厚度被移除。在与外边缘相距一定距离处移除第一导体层的此第一宽度会留下外边缘剩余的第一导体层的衬垫。在一些实施方案中，去除部分(区域)沿着基板的除了一个边以外的所有边。在其他实施方案中，去除区域沿着基板的一个边。更一般地，去除是沿着基板的周边的约50％与约90％之间。在某些实施方案中，去除是沿着基板的周边的约50％与约75％之间。例如，对于圆形基板，NPDLD操作可从圆周的约50％至约75％移除材料。对于正方形基板，三边NPDLD工艺可从周边的约75％移除材料。对于其他矩形基板，根据从哪些边执行NPDLD操作，可从周边的约90％移除材料。例如，利用2'x 10'的基板，并且在从三边移除材料的情况下，可从两个短边和一个长边(例如从24'周边的约14'或周边的约58％)移除材料。在利用同一个2'x 10'基板的另一个实例中，如果要围绕两个长边和一个短边执行NPDLD，那么将从周边的约22'/24'或约92％进行移除。一般地，对于矩形基板，当从三边移除材料时，使用两个更短边和一个长边。以此方式，相对的汇流条沿着更长的边制造，这在汇流条之间留下更短的距离并且因此能够进行更快的切换。
在某些情况下，此NPDLD去除可移除第一导体层，并且还可移除扩散阻挡(如果存在)。如果扩散阻挡存在，那么衬垫将包括第一导体层和扩散阻挡。在一种情况下，基板是玻璃并且包括钠扩散阻挡及其上的下透明传导层，例如基于氧化锡的透明金属氧化物传导层。通常，使用激光消融来去除材料。
尽管未示出，但在一些情况下光学抛光步骤可在步骤510与520之间进行。任选的抛光步骤可类似于参考图1A描述的步骤101。
如图5B的顶部图示的顶视图中所描绘，通常但未必地，NPDLD操作围绕整个周边边缘留下第一导体层(例如，TCO)的衬垫。这样做以使得当第一导体层的所述周边边缘部分在后LED工艺中被移除时，围绕整个周边不存在剩余的残余物，并且因此改进围绕整个周边的周边密封。在某些实施方案中(例如，参见图5E)，某个第一导体层可从围绕周边边缘的较小区移除。
图5B的顶部图示和底部图示分别是设置在基板上的光学装置(例如，电致变色装置)的第一导体层的顶视图和侧视图，所述基板已经历类似于参考图5A在步骤520处描述的操作的NPDLD操作。在根据520的NPDLD操作之后，下导体层的第一宽度w1沿着三个边在与基板的外边缘相距距离d处被移除。此距离d限定衬垫的宽度。以下参考后LED操作描述第二宽度w2。在图5B中，w1是约4mm并且距离d是约10mm。
图5B中的顶部图示指示在NPDLD操作之后装置550的基板和第一导体层的剖面X-X'和Y-Y'。下部图示是顶部图示的装置550的剖视图X-X'或Y-Y'的描绘。
在图5B中，存在第一导体层的阶梯式变细部分，其类似于参考图4中的底部图示描述的阶梯式部分。此阶梯式变细部分可在参考图1A详细描述的任选操作107、108和109中形成。尽管未示出，但是图5A中的流程图所示的方法可包括图1A的任选步骤107、108和109中的一个或多个。局部移除区域的宽度是wpr。这示出为500μm，但可具有其他宽度。在此例示的实例中，局部移除的阶梯的深度示出为250nm+-50nm，但可具有其他深度。变细部分和变细操作是任选的。
在一些实施方案中，衬垫的距离或宽度d是约10mm。在一些实施方案中，衬垫的距离或宽度d在约1mm至约10mm的范围内。在一些实施方案中，衬垫的距离或宽度d是约5mm。在一些实施方案中，衬垫的距离或宽度d在约5mm至约10mm的范围内。
在一些实施方案中，宽度w1可以是约4mm。在一些实施方案中，宽度w1可小于4mm。在一些实施方案中，宽度w1可在约1mm与约4mm的范围内。在一些实施方案中，宽度w1可在约1mm至约10mm的范围内。在一些实施方案中，宽度w1可以是约1mm。在一些实施方案中，宽度w1可以是约2mm。在一些实施方案中，宽度w1可以是约3mm。
在一些实施方案中，宽度w1+wpr可以是约4mm。在一些实施方案中，宽度w1+wpr和/或wpr可小于4mm。在一些实施方案中，宽度w1+wpr和/或wpr可在约1mm与约4mm的范围内。在一些实施方案中，宽度w1+wpr和/或wpr可在约1mm至约10mm的范围内。在一些实施方案中，宽度w1+wpr和/或wpr可以是约1mm。
在例示的第一宽度w1，第二宽度w2、wpr和/或距离d不一致的情况下，依据其平均宽度描述其相对于彼此的相对大小。
参考图5A，使光学装置的某些层沉积(步骤530)。在EC装置实施方案中，可使电致变色叠层和/或上导体层(例如，透明传导层，诸如氧化铟锡(ITO))沉积。层可沉积在基板的一部分或整个基板上。在某些例示的情况下，所描绘覆盖区是基本上整个基板，但由于利用某一边缘支撑件和/或夹持机构将玻璃保持在位的载体而可存在某种周边遮掩。
图5C中的顶部图示可以是在图5A的步骤530中已将光学装置的层沉积在整个基板上之后图5B的装置550的剖视图。
参考图5A，在步骤540处，执行后LED操作以去除基板的外边缘的第二宽度w2。在一些实施方案中，第二宽度w2可以是至少衬垫的宽度的距离d。在此后LED操作中，将电磁辐射(例如，激光能)应用到衬垫和/或围绕衬垫的区域。由于衬垫具有基本上均一化特性，其容易吸收能量并且显露出基板界面，从而在步骤530中移除衬垫和其上沉积的任何材料。在步骤540处的此后LED操作中，在衬垫的区域处从基板移除材料。
图5C中的顶部图示是在使光学装置(在此实例中是EC叠层(例如，电致变色层、离子导体层和对电极层)和第二(上)传导层(例如，ITO))沉积之后图5B的顶部图示的剖视图(例如，X-X'或者Y-Y')。底部图示是在移除后LED区域中的宽度w2的后LED操作之后的剖视图。在图5C中，w2是10mm。在许多情况下，后LED区域的第二宽度w2至少是跨衬垫的距离d。由于在后LED移除中包括第一导体层，清洁玻璃表面暴露于IGU的次级密封件或层压物构造中的粘合剂的对应密封区。图5C中的底部图示可以是在步骤540中的边缘去除后操作之后的剖视图。
尽管图5A未示出，但制造光学装置的例示的方法还可包括参考图1A描述的步骤120(汇流条衬垫暴露操作)和步骤125(汇流条施加操作)中的一个或多个。
在各实施方案中，NPDLD操作在与基板的外边缘相距距离d处移除第一导体层的第一宽度，以便为基板的外边缘留下衬垫(即，留下第一导体层的宽度d)。在某些方面中，衬垫可限定后LED区域(即，由后LED操作移除的材料宽度)或者位于其内。也就是说，在后LED操作中显露出衬垫将移除衬垫和衬垫上的任何材料层。因此，在后LED操作中移除的后LED区域通常将至少是衬垫的宽度(距离d)。
尽管在某些去除工艺中移除的材料的宽度被示出或者描述为围绕基板的多个边具有恒定宽度，但这些宽度是说明性的。应理解沿着不同边移除的宽度可不同。
图5D描绘在步骤540中的边缘去除后操作之后图5C中的底部图示的装置550的顶视图。
图5E描绘根据各实施方案的在NPDLD操作之后设置在基板上的第一导体层的顶视图(顶部图示)和剖视图(下部图示)。NPDLD操作类似于参考图5A在步骤520处描述的操作。在根据520的NPDLD操作之后，第一导体层的第一宽度w1沿着三个边(边1、边2和边3)在与基板的外边缘相距距离d处被移除。PDLD操作沿着邻近边2的外边缘的边1和3中的每一个移除材料。在图5E中，w1+wpr是约4mm并且距离d是约10mm。
图6描绘根据各实施方案的在图5C所示的装置上执行BPE操作之后的顶视图(顶部图示)和剖视图Z1-Z1'(底部图示)。在BPE操作之后，可向下导体的暴露衬垫施加汇流条。关于图7A-7F示出在BPE操作之后装置的其他实例。
图7A描绘电致变色装置1000的截面部分。下TCO在沿着一边的区1005中消融以形成BPE 4435。在此实例中，三个区1005中的每一个利用离焦激光进行消融，以使得截面为已描绘的凹面。在此实例中，划线中的每一个在同一激光能量密度水平(功率密度)下制成。另外，不使用激光消融的重叠，以使得邻近消融线之间留有TCO材料的凸起区域(在此情况下为脊)。这是使用上覆材料的激光消融下至沿着多个单独划线使用不同激光消融水平的下覆导体层的一个实例。基本上存在三个“旋钮”以用于实现可变消融深度：脉冲持续时间、能量密度水平和激光光斑和/或图案(通过单独光斑的定位形成的线、形状)的重叠。在某些实施方案中，使用100％重叠，例如单一光斑位置上的多个光斑或者跨同一区的多条线。本文用于实现不同消融深度的实施方案使用这些或其任何组合中的任何一个。
一个实施方案是制造BPE的方法，所述方法包括在BPE的制造过程中沿着多条单独划线使用不同激光消融水平对上覆材料下至下覆TCO层进行激光消融。在一个实施方案中，多条划线的单独划线中的每一条使用同一能量密度水平下的准高顶进行划线。只要存在不同消融深度，就可使用除直线之外的其他图案。例如，激光光斑可应用在棋盘状图案中，邻近光斑重叠或者不重叠，其中单独光斑应用不同脉冲时间以实现不同消融深度。在某些实施方案中，多条划线中的至少两条单独划线针对每条线使用不同能量密度水平进行划线。以下更详细地描述此类实施方案。
图7B描绘一个实施方案的电致变色装置1010的截面部分。电致变色装置1010具有BPE 4435，所述BPE 4435通过沿着多条激光消融线1015、1020和1025，沿着装置的一个边缘使用不同消融深度来对下TCO进行激光消融而形成。在此实例中，通过使激光光斑沿着每条线重叠来形成线，但是其中每条线使用不同重叠比例的单独光斑。在此实例中，还存在线的重叠；然而在一些实施方案中，一条或多条线之间没有重叠。图7C示出由三条线1015、1020和1025形成的BPE4435(本文所述的任何装置可具有如关于图7A-F描述的BPE)的顶视图。这些线各自具有相对于其他线消融到TCO中的不同深度，但在任何给定线内具有基本上相同的消融深度。通过使用不同消融深度，例如使用不同能量密度水平的激光光斑、光斑或线的重叠、脉冲持续时间及其组合，BPE具有多种深度轮廓，并且这是与在激光消融过程中薄膜吸收的变化相关联的问题的原因。也就是说，如果激光未消融得足够深，或者消融得太深，那么仍存在足够数量的暴露TCO以便沿着装置边缘与汇流条形成良好的电接触，并且因此在装置的操作过程中获得良好的性能和着色优势。在此实例中，TCO随着激光从每条线移动到下一条线而逐渐被消融得更深，以使得BPE在外边缘处逐渐变薄，并且在接近装置叠层的最内部表面处变厚。图10B描绘的BPE示出线之间的稍微倾斜的过渡，从而指示激光消融路径部分重叠。最终的BPE是如所描绘的三阶梯式构造。通过使用不同的消融深度，确保汇流条与BPE之间良好的电接触，因为即使存在吸收变化，消融线中的至少一条将完全穿透到下TCO。
在一个实施方案中，激光消融用来沿着EC装置的边缘、沿着每条线以不同消融深度从至少两条线移除材料。在一个实施方案中，消融深度选自下TCO的至少上部10％、下TCO的至少上部25％、下TCO的至少上部50％和下TCO的至少上部75％。
图7D描绘一个实施方案的电致变色装置1030的截面部分。参考图7D，即使底部TCO上的材料在吸收上与计算值不同，例如激光消融由于某种原因的吸收损失而无法如所计算地深入挖掘到叠层中，由于在不同深度处存在多条线，所以BPE工艺仍是成功的，即实现与汇流条920的良好电连接。在图7D描绘的实例中，激光并未如所计算地进行深入消融，例如线1015具有某种剩余的EC叠层材料，所述EC叠层材料将妨碍BPE与汇流条之间的电接触。但是，线1020和1025确实向下穿透到TCO，并且因此汇流条920与下TCO形成良好电接触。图7E描绘一个实施方案的电致变色装置1040的截面部分。图7E描绘以下情境：例如，当材料层的吸收偏移到比预期更增加的状态时，激光比所计算的穿透得更深。在此实例中，线1025不具有用来适当导电的充分TCO厚度，但剩余线1015和1020允许与汇流条920的良好的电连接。
图7F描绘一个实施方案的电致变色装置1050的截面部分。图7F示出当从BPE的内部部分移动到BPE的外部部分时不同深度的激光线不需要从更小深度到更大深度。在此实例中，激光消融深度被配置成使得BPE最远离EC装置更厚，并且最接近装置边缘最薄。此模式在例如期望绝对确信在BPE上制造汇流条的地方与装置叠层之间不存在叠层材料时可具有优点。这通过更深地穿透到与EC装置邻近的线(1015)上的TCO中来实现。在一个实施方案中，激光被配置来逐渐移除多条划线中的每一条中的多个下覆导体层，每条划线的消融区与先前的划线的消融区至少部分地重叠，并且多条划线利用最多地移除最接近装置叠层的下覆导体层并且最少地移除最远离装置叠层的下覆导体层来制造。在一个实施方案中，激光被配置来逐渐移除多条划线中的每一条中的多个下覆导体层，所述至少两条划线的消融区与消融区至少部分地重叠，并且多条划线利用最少地移除最接近装置叠层的下覆导体层并且最多地移除最远离装置叠层的下覆导体层来制造。
尽管参考BPE制造描述用来改变消融深度的激光消融光斑、线或图案的不同能量密度和/或重叠和/或脉冲持续时间，但是其还可用来形成如本文所述的边缘楔形。这些方法也不限制于这些实施方案，例如它们还可用来形成隔离沟槽，例如其中以不同深度消融两条或更多条线以便确保EC装置的一个区段与另一个区段的适当电(并且任选地离子)隔离。在一个实施方案中，制造L3划线，其中两条或更多条划线用来制造L3划线并且至少两条划线各自具有不同的消融深度，与线重叠或不重叠。
上述制造方法关于矩形光学装置(例如，矩形EC装置)来进行描述。这不是必要的，因为它们还应用到其他规则或不规则形状。另外，重叠装置层以及BPE和其他特征的布置可根据需要沿着装置的一个或多个边。其他形状和构型在标题为“THIN-FILM DEVICES ANDFABRICATION”并且于2014年6月4日提交的美国专利申请序列号14/362,863中更详细地描述，所述美国专利申请以引用的方式整体并入本文。
在某些实施方案中，用于各种消融操作的电磁辐射可由同一激光或由不同激光提供。使用光纤或开放的射束路径来递送(激光)辐射。根据电磁辐射波长的选择，可从玻璃边或薄膜边执行消融。通过使激光束穿过光学透镜来实现使材料消融所需的能量密度。透镜将激光束聚焦成所需的形状和大小，例如具有上文所述的尺寸的在一个实施方案中具有在约0.5J/cm2与约4.0J/cm2之间的能量密度的“高顶”。在某些情况下，可期望控制激光的能量密度。一种用于控制能量密度的方法是在焦平面上方执行激光消融，即可使激光束离焦。例如在一个实施方案中，激光束的离焦轮廓可以是修改的高顶或“准高顶”。通过使用离焦激光轮廓，可在不损坏激光光斑重叠区域处的下覆材料的情况下增大递送到表面的能量密度。此离焦激光轮廓可用于某些实施方案的预沉积操作，以最小化留在基板上的残余物材料的量。
尽管各实施方案的去除工艺在本文中一般关于矩形光学装置来进行描述，但还可应用其他规则(例如，圆形、卵形、梯形等)形状和不规则形状。在一些情况下，使用矩形(例如，正方形)激光图案的去除工艺可用来从矩形区域去除材料。例如，可引导激光光斑/束在装置表面上来回线性移动，其中所形成线之间具有某种一致的重叠度。在这些情况下，形成的激光线通常彼此平行。激光线与装置的边缘平行或垂直。在其他情况下，去除工艺可使用非矩形激光图案。例如，去除工艺可使用圆形激光光斑来生成重叠的圆，以从弯曲区域去除材料。在这种情况下，激光光斑是圆形。在其他情况下，激光光斑可以是矩形。矩形激光光斑可被旋转成具有平行于移除了材料的装置的边缘的取向。在一些情况下，去除工艺可从沿着光学装置的一个或多个边的多个区域移除材料。根据电致变色装置的形状，这些区域可具有相同形状(例如，多个矩形区域)或者可具有不同形状(例如，矩形和弯曲区域)。
某些方面涉及光学装置的方法，所述光学装置包括夹在第一传导层与第二传导层之间的一个或多个材料层，其中所述方法包括：(i)接收基板，所述基板在其工作表面上具有所述第一传导层；(ii)沿着从基板的周边区域的约50％与约90％之间移除第一传导层的第一宽度，而留下与围绕基板的周边边缘的第一宽度共同延伸的第一传导层的衬垫；(iii)使光学装置的所述一个或多个材料层和第二传导层沉积在基板的工作表面上；以及(iv)围绕基板的基本上整个周边移除所有层的第二宽度，其中移除宽度至少足以移除第一传导层，以使得沿着周边区域将第一传导层的衬垫连同第一传导层的剩余约25％至约50％部分一起移除。在这些情况中的一些下，所述方法还包括(v)移除第二传导层的至少一部分和其下光学装置的一个或多个层，由此显露出第一传导层的至少一个暴露部分以及(vi)向第一传导层的所述至少一个暴露部分施加汇流条，其中第一传导层和第二传导层中的至少一个是透明的。在所述方法的一个实例中，由于所述基板在周边边缘周围由载体保持机构遮掩，光学装置的所述一个或多个材料层和第二传导层沉积在基板的基本上整个工作表面上。在所述方法的一个实例中，由于所述基板在周边边缘周围由载体保持机构遮掩，光学装置的所述一个或多个材料层和第二传导层沉积在基板的基本上整个工作表面上。
在所述方法的一个实例中，第一宽度是在与基板的外边缘相距约1mm与约10mm之间的距离处。在所述方法的一个实例中，第一宽度是在与基板的外边缘相距约1mm与约5mm之间的距离处。在所述方法的一个实例中，第一宽度是在与基板的外边缘相距约10mm的距离处。在所述方法的一个实例中，第一宽度是在约1mm与约5mm之间。在所述方法的一个实例中，第一宽度是约4mm。在所述方法的一个实例中，所述方法还包括使下导体层的边缘变细。在所述方法的一个实例中，所述方法还包括向第二导体层施加第二汇流条。在这些情况下，所述方法还可包括将光学装置并入绝缘玻璃单元(IGU)中和/或制造包括光学装置和另一个基板的层压物。
在各种实施方案中，本文所述的方法的操作可以不同次序执行，并且某些操作可排除或者在比所提及的更少或不同的边上执行。例如，在一种情况下，处理流程如下：在电致变色简化物的3个边缘上执行PDLD；执行BPE操作；执行L3隔离划线操作；以及执行透明电导体(TEC)汇流条后沉积PDLD操作。
尽管已相当详细地描述前述实施方案来帮助理解，但应将所描述实施方案视为说明性的而非限制性的。对于本领域普通技术人员将明显的是，在说明书的范围内可实践某些改变和修改。

Claims (25)

1.一种制造光学装置的方法，所述光学装置包括夹在第一导体层与第二导体层之间的一个或多个材料层，所述方法包括依次：
(i)接收基板，所述基板在其工作表面上具有所述第一导体层；
(ii)在沿着所述基板的周边的50％与90％之间的区域中移除所述第一导体层的第一宽度，而留下延伸到所述周边边缘且沿着所述基板的所述周边边缘与所述第一宽度共同延伸的所述第一导体层的衬垫；
(iii)将所述光学装置的所述一个或多个材料层和所述第二导体层沉积在所述基板的所述工作表面之上；以及
(iv)沿着所述基板的整个所述周边移除所述第一导体层、所述衬垫、所述光学装置的所述一个或多个材料层和所述第二导体层的第二宽度，
其中所述第一导体层和所述第二导体层中的至少一个是透明的。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括：
(v)移除所述光学装置的所述一个或多个材料层和所述第二导体层的区域，从而显露出所述第一导体层的暴露部分；以及
(vi)向所述第一导体层的所述暴露部分施加第一汇流条。
3.如权利要求1所述的方法，其中由于所述基板在周边边缘周围由载体保持机构遮掩，所述光学装置的所述一个或多个材料层和所述第二导体层沉积在所述基板的基本上整个所述工作表面之上。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一宽度在与所述基板的周边边缘相距1mm与10mm之间的距离处。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一宽度在与所述基板的所述周边边缘相距1mm与5mm之间的距离处。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一宽度在与所述基板的所述周边边缘相距约10mm的距离处。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一宽度是在1mm与5mm之间。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一宽度是约4mm。
9.如权利要求1所述的方法，其还包括当所述第一宽度被移除之后，使在所述衬垫的所述边缘的相对侧形成的所述第一导体层的所述边缘变细。
10.如权利要求2所述的方法，其还包括向所述第二导体层施加第二汇流条。
11.如权利要求10所述的方法，其还包括将所述光学装置并入绝缘玻璃单元中。
12.如权利要求10所述的方法，其还包括制造包括其上制造有所述光学装置的所述基板和另一个基板的层压物。
13.如权利要求12所述的方法，其还包括将所述层压物并入绝缘玻璃单元中。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述第二汇流条被施加到所述第二导体层的不覆盖所述第一导体层的部分上。
15.如权利要求10所述的方法，其还包括制造至少一条第一划线以便隔离所述光学装置的与所述第一汇流条正交的部分，任选地其中所述基板是回火的或未回火的浮法玻璃，并且所述第一导体层包括氟化氧化锡。
16.如权利要求2所述的方法，其还包括制造第二划线以便隔离所述光学装置的在所述第一汇流条与所述光学装置的有源区域之间的部分。
17.如权利要求10所述的方法，其还包括：
制造至少一条第一划线以便隔离所述光学装置的与所述第一汇流条正交的部分；以及
制造第二划线以便隔离所述光学装置的在所述第一汇流条与所述光学装置的有源区域之间的部分。
18.如权利要求10所述的方法，其中(iv)中所述第二宽度的所述移除足以移除扩散阻挡，并且其中所述第二汇流条被施加到所述第二导体层的不覆盖所述第一导体层或所述扩散阻挡的部分上。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述光学装置是全固态且无机的电致变色装置。
20.如权利要求15所述的方法，其中所述基板是回火的或未回火的浮法玻璃，并且所述第一导体层包括氟化氧化锡。
21.如权利要求1所述的方法，其还包括在(iv)之前将蒸气阻挡层沉积在所述第二导体层上。
22.如权利要求1所述的方法，其中所述基板是矩形的。
23.如权利要求1所述的方法，其中(ii)包括围绕所述基板的所述周边从三边移除所述第一导体层的所述第一宽度。
24.如权利要求1所述的方法，其中所述基板是圆形或卵形的。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述基板是不规则矩形，并且所述第一宽度从所述不规则矩形的两个短边和一个长边被移除。
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