CN110716362A - 电致变色窗制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请关于电致变色窗以及其制造方法。例如在搬运和运输期间,绝缘玻璃单元(IGU)由保护缓冲垫片来保护。所述缓冲垫片可使用从所述IGU制造工具接收的IGU尺寸数据来定制。所述缓冲垫片可由环保材料制成。描述了激光隔离配置和在基板上图案化和/或配置电致变色设备的相关方法。使用边缘删除来确保IGU中垫片和玻璃之间的良好密封,且从而更好地保护所述IGU中密封的电致变色设备。也描述了用于用所述主密封件保护所述电致变色设备边缘并最大化IGU的电致变色窗格中可视区域的配置。
Description
分案申请信息
本发明专利申请是申请日为2013年04月22日、申请号为2013 80025955.6、发明名称为“电致变色窗制造方法”的发明专利申请案 的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请请求2012年4月25日提交的、题为“ELECTROCHROMI C WINDOW FABRICATIONMETHODS”的美国专利申请号13/456, 056的权益和优先权,美国专利申请号13/456,056是2012年3月27 日提交的、题为“ELECTROCHROMIC WINDOW FABRICATION M ETHODS”的美国专利申请号13/431,729的部分继续申请案,美国专 利申请号13/431,729是2010年11月8日提交的美国专利申请号12/ 941,882的继续申请案。美国专利申请号13/456,056也是2011年12 月6日提交的、题为“SPACERS FOR INSULATED GLASS UNITS” 的美国专利申请号13/312,057的部分继续申请案。这些申请都通过引 用的方式整体并入本文且用于所有目的。
发明领域
本发明一般涉及电致变色设备,更具体说来,涉及电致变色窗。
发明背景
电致变色是当材料被放置在不同的电子状态下时,通常通过经受 电压变化而展现出光学特性的可逆电化学介导的变化的现象。光学特 性通常是颜色、透射率、吸收率和反射率中的一个或多个。一种公知 的电致变色材料是氧化钨(WO3)。氧化钨一种阴极电致变色材料, 其中颜色过渡(透明到蓝色)通过电化学还原来发生。
电致变色材料可例如并入用于家庭、商业和其它用途的窗。所述 窗的颜色、透射率、吸收率和/或反射率可通过诱导电致变色材料的 变化来改变,即,电致变色窗是可电子地变暗或变亮的窗。施加到窗 的电致变色设备的小电压将使其变暗;扭转电压使其变亮。这种能力 允许控制穿过窗的光的量,并提供了将电致变色窗用作节能设备的机 会。
虽然电致变色是在20世纪60年代被发现的,但是电致变色设备 且尤其是电致变色窗仍遗憾地存在各种问题,且尽管制造和/或使用 电致变色设备的电致变色技术、装置和相关方法近期有许多进步,但 尚未开始实现其全部的商业潜力。
发明概要
描述了制造电致变色窗的方法。电致变色(或“EC”)设备被制 造以基本上覆盖玻璃板(例如,浮法玻璃),且切割图案是基于切割 一个或多个电致变色窗格的设备中的一个或多个区域来限定。在各种 实施方案中,切割图案至少部分只有在电致变色设备已被制造且特征 化之后才被限定。在一些情况下,在考虑电致变色设备的整体质量和 /或设备中缺陷的位置之后,限定切割图案。例如,可探测电致变色 设备,以确定所有缺陷或某些类型或类别缺陷的位置。切割图案然后 从可用的窗窗格排除这些缺陷,从而产生整体高质量的产品和高产量 的工艺。在另一实例中,检查完整的设备板,以确定EC设备的漏电 流或EC设备的电极层中一个或两个的电阻率。如果漏电流高于阈值 或TCO层的电阻率高于阈值,那么就限制电致变色窗格的大小,以 确保尽管设备的高漏电或TCO的高电阻率,所得窗也能适当地执行。
在某些实施方案中,检查玻璃板和/或个别窗格是在制造工艺的 一个或多个点执行的。例如,在EC设备形成之后,可使用各种光学、 电学、化学和/或机械计量测试来探测产品,以限定玻璃板的切割图 案,和/或在切割个别窗格之后来测试个别窗格。可检查EC设备的个 别层、下层基板等。例如,检查可包括检测EC设备中的缺陷和/或玻 璃的边缘。
去除玻璃板的一个或多个边缘部分可在图案化工艺之前进行,和 /或作为图案化工艺的部分,以去除潜在边缘相关缺陷。另外,可例 如经由通过机械和/或光处理来去除玻璃中的缺陷而修改边缘的强 度。例如可通过局部激光加热来分别去除或减轻整个电致变色设备中 的缺陷区域。
用于隔离个别电致变色窗格上EC设备的个别电极的激光划线可 在切割窗格之前或之后添加。类似地,将电力输送到EC设备电极的 母线可在切割窗格之前或之后制造。已知为边缘删除的技术(下文所 述)也可在从玻璃板切割电致变色窗格之前或之后执行。
绝缘玻璃单元(IGU)从切割的电致变色窗格制造,且可选地, IGU的窗格中的一个或多个被强化。在某些实施方案中,强化是通过 把玻璃或其它加强基板层压到切割窗格来完成的。在具体实施方案 中,层压是在组装IGU之后执行的。
一种制造一个或多个电致变色窗格的方法的特征可在于以下操 作:(a)在玻璃板上制造电致变色设备;(b)限定切割玻璃板的切割 图案,以创建一个或多个电致变色窗格,切割图案至少部分在制造电 致变色设备之后通过由一个或多个物理特征(特性)特征化玻璃板和 /或电致变色设备来限定;和(c)根据切割图案切割玻璃板,以创建一 个或多个电致变色窗格。在一个实施方案中,特征化玻璃板和/或电 致变色设备包括:识别一个或多个低缺陷率区域、在玻璃板的一个或 多个边缘附近划线一个或多个隔离沟槽、把临时母线应用到电致变色 设备,和激活电致变色设备以评价电致变色设备的缺陷率。在EC设 备中识别缺陷(包括非均匀性区域)的其它方法包括将偏振光应用到 玻璃窗格等。在一个实施方案中,映射数据集是基于电致变色设备上 一个或多个低缺陷率区域和/或非均匀区域创建的,且数据集被进行 比较以最大限度地有效利用玻璃板。
在一些实施方案中,电致变色设备利用个别电致变色窗格上所有 的非穿透性母线。这样,在电致变色窗格中可获得更多可视区域。改 进的电致变色窗格可被集成到IGU中,且窗格中的一个或多个可包 含强化特征,例如玻璃、塑料或其它合适材料的层压基板。
某些实施方案涉及用于例如在搬运和/或运输期间保护IGU的边 缘的方法和装置。描述了边缘缓冲垫片(bumper)以及制造边缘缓冲 垫片的方法、优势和实施。边缘缓冲垫片尤其适用于保护包括退火玻 璃的IGU,但也保护回火或强化玻璃IGU。
各种实施方案包括激光隔离配置和在基板上图案化和/或配置电 致变色设备的相关方法。在某些实施方案中,使用边缘删除来确保 IGU中垫片和玻璃之间的良好密封,且从而更好地保护IGU中密封 的电致变色设备。某些实施方案包括没有隔离划线的EC设备。也描 述了用于用主密封件保护EC设备边缘并最大化IGU的电致变色窗格 中可视区域的配置。这些实施方案同样适用于退火玻璃、强化和回火 玻璃基板以及非玻璃基板。
下文将参考相关附图进一步详细描述这些和其它特征和优势。
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-B描绘了描述本发明的制造方法的方面的工艺流程。
图2A-B是描绘本发明的制造方法的方面的示意图。
图2C-D描绘了边缘保护设备的方面。
图3A描绘了加强板到IGU的液态树脂层压。
图3B描绘了如相对于图3A描述的层压IGU的横截面。
图4A-B是描绘电致变色设备的两个侧视图的横截面示意图。
图4C是相对于图4A-B描述的电致变色设备的示意顶视图。
图5A是示出相对于图4A-C描述的集成到IGU的设备的横截面 示意图。
图5B是示出如图5A中的IGU的横截面示意图,其中EC窗格 通过层压来强化。
图6A-B是电致变色设备的横截面示意图。
图6C是相对于图6A-B描述的电致变色设备的示意顶视图。
图7是示出相对于图6A-C描述的集成到IGU的设备的横截面示 意图。
图8A是相对于图8B-C描述的电致变色设备的示意顶视图。
图8B-C是描绘电致变色设备的两个侧视图的横截面示意图。
图9A-B是描绘电致变色设备的两个侧视图的横截面示意图。
图9C是相对于图9A-B描述的电致变色设备的示意顶视图。
图10描绘了与被配置以遮蔽所有划片线的有色电致变色窗格相 比的被配置以免遮蔽某些划片线的有色电致变色窗格。
图11是示出玻璃基板、电致变色设备、母线、垫片、主密封件 和次密封件的相对配置的IGU的部分横截面。
详细描述
对于窗的应用,电致变色窗格很结实并且相对无缺陷是非常重要 的。传统上,玻璃窗格是通过回火来强化。遗憾的是,回火工艺可把 缺陷引入电致变色设备。因此,对产生电致变色窗的大多数的努力利 用首先把玻璃窗格切割成一定尺寸、然后回火玻璃以及最后在回火窗 格上形成电致变色设备的制造顺序。电致变色设备通常通过在预切割 和回火玻璃窗格的一侧上沉积一系列薄层来形成。遗憾的是,切割以 及之后形成EC设备的所述顺序经常会导致一些低质量的电致变色 窗,因为现代制造工艺经常在电致变色设备上产生一个或多个可见缺 陷。当然,制造商可拒绝容忍低质量的设备,但拒绝低质量的窗格对 应于产量降低。
如本文所述,各种制造方法可改进产量和质量。在这些方法中, 最初制造电致变色设备以基本上覆盖玻璃板。直到后来才在玻璃板上 限定多个电致变色窗格的切割图案。切割图案可考虑各方面的考虑, 包括利用板、所制造的EC设备中的缺陷、EC窗格的特定尺寸和形 状的经济需求、设备和/或玻璃板中的非均匀性等。
通常,有问题的缺陷只在玻璃板的非常小或有限的一个或多个区 域中发生。一旦被识别,当在切割图案中限定电致变色窗格时就可排 除这些区域。以此方式,切割图案可能解释玻璃板的高(或低)缺陷 率区域。虽然经常需要在大玻璃板上探测EC设备以识别并排除缺陷 区域,但是在不探测设备的情况下排除某些区域有时可能是适当的。 例如,有时观察到,缺陷集中在大玻璃板的周边。因此,有时希望从 电致变色窗格的图案排除周边区域。在一个实例中,在玻璃上制造电 致变色设备之后,去除玻璃板的周边周围的约1英寸和约10英寸之 间。在各种实施方案中,排除所述周边区域是理所当然的事,其中被 排除的周边区域的确切的量基于明确定义的生产制造工艺的质量控 制(QC)的知识。
在限定切割图案之后的某个点提供个别窗格的划线和/或母线。 如所提及,可在根据图案把玻璃板切割成一个或多个电致变色窗格之 前和/或之后,把这些特征提供到个别EC窗格。切割本身可利用改进 所得切割窗格的强度的过程。另外,如下所述,边缘可被“精加工” 以减轻切割产生的问题。另外,在一些实施方案中,IGU被从切割电 致变色窗格制造,且可选地,IGU的窗格中的一个或多个被强化。下 文参照附图描述了本发明的方面的更多细节。
图1A描绘了工艺流程100,包括制造一个或多个电致变色窗格 的一系列操作。首先接收玻璃板,参看110。为了本文所述实施方案 的目的,在该工艺的稍后阶段,大玻璃板旨在被切割成较小的窗格。 通常,窗格旨在被用作窗,所以基板的物理尺寸以及光学和机械性能 应适合于预期的窗应用。在典型的实例中,在操作100利用的大玻璃 板是至少一个侧面的长度为约3米和约6米之间的一块玻璃。在一些 情况下,玻璃是矩形,为约3至6米高且约1.5至3米宽。在具体实 施方式中,玻璃板为约2米宽且约3米高。在一个实施方案中,玻璃 为6英尺乘10英尺。无论玻璃板的尺寸是多少,EC窗格制造设备都 被设计以容纳并处理许多这样的板,从而一个接一个连续地在所述板 上制造EC设备。
用于玻璃板的合适的玻璃包括浮法玻璃、玻璃(可购自 Midland,Michigan的Dow Corning公司的商标名碱铝硅酸盐玻璃板) 等。本领域技术人员将认识到,EC设备可在玻璃基板之外的基板上 形成。本文所述的方法也意欲包括无机玻璃以外的其它基板,例如, 在一些实例中,有机玻璃也行。为了简洁的目的,本文使用的“玻璃 板”包括所有类型的窗基板,除非另有具体限定。
在一个实施方案中,玻璃板是浮法玻璃,所述浮法玻璃可选地涂 覆有透明导电氧化物(TCO)和扩散阻挡层。所述玻璃的实例包括以 Toledo,Ohio的Pilkington的商标玻璃和Pittsburgh,Pennsylvania 的PPG工业公司的商标300和500出售的导 电层涂覆的玻璃。玻璃板的尺寸至少等于预期用于制造的最大EC玻 璃窗格。玻璃是涂覆有氟化氧化锡导电层的玻璃。所述玻璃通 常也具有TCO和浮法玻璃之间的扩散阻挡层,以防止钠从玻璃扩散 到TCO中。在一个实施方案中,玻璃板上不具有预成型的TCO或扩 散阻挡,例如,在一个实施方案中,扩散阻挡、第一TCO、电致变 色堆叠和第二TCO都在受控周围环境下在单个装置中形成(见下 文)。在玻璃板上制造电致变色(EC)设备之前,可热强化所述玻璃 板。
接下来,在所描绘的工艺中,在玻璃板上制备电致变色(EC) 设备,参看120。倘若玻璃板包括预成型扩散阻挡和TCO,则EC设 备将TCO用作其导体之一。倘若玻璃板是不具有任何预成型涂层的 浮法玻璃,则120通常包括最初沉积扩散阻挡层、然后透明导体(通 常TCO)层以及此后形成EC设备的剩余部分。这包括具有电致变色 (EC)层、对电极(CE)层和离子导电(IC)层的EC堆叠。形成 EC堆叠之后,另一透明导体层(通常为TCO层)被沉积作为第二导 体(以将电力传输给EC堆叠)。此时,EC设备完成且操作120结束。 也可涂覆一个或多个覆盖层。在一个实例中,涂覆密封层以使设备防 潮。在另一实例中,涂覆低E(发射率)涂层。
如本领域技术人员应理解,存在许多不同类型的电致变色设备, 其中每种电致变色设备具有其自己的结构、电极组成、电荷载体等。 这些设备中的任何设备可用于本文所述的窗中。某些实施方案结合所 有固态和无机电致变色设备进行了描述。在以下美国专利申请中更详 细地描述了所述所有固态和无机电致变色设备和制造所述电致变色 设备的方法:2009年12月22日提交并命名Mark Kozlowski等人为 发明人的题为“Fabrication ofLow-Defectivity Electrochromic Devices” 的序列号12/645,111;2009年12月22日提交并命名Zhongchun Wang 等人为发明人的题为“Electrochromic Devices”的序列号12/645,159; 2010年4月30日提交的序列号12/772,055和12/772,075以及2010 年6月11日提交的序列号12/814,277和12/814,279,后四个申请中 每一个都题为“ElectrochromicDevices”,每一个都命名Zhongchun Wang等人为发明人。以上专利申请中的每一个都以引用的方式并入 本文以用于所有目的。在一个实施方案中,电致变色设备为如以上申 请中描述的低缺陷率的全固态和无机电致变色设备。在一个实施方案 中,EC设备是在具有受控周围环境的装置中的玻璃板上制造的,即, 其中沉积层而不会离开装置且例如不会在沉积步骤之间破坏真空的 装置,从而减少污染并提高最终设备的性能。这种制造可包括在玻璃板上沉积扩散阻挡和包括两个电极(TCO层)的EC设备。
如所提及,检查可在制造流程中各个点内部地进行。例如,可在 处理期间检查TCO、EC、IC、CE层中的一个或多个。可使用光、电、 化学或机械检查来特征化层的一个或多个参数。所述参数包括例如玻 璃基板表面上的层中的任何层的光学密度、片电阻、厚度、缺陷率、 形态以及均匀性。可在玻璃板表面上制造整个EC设备之后,分开执 行一个或多个检查。如本文其它处所阐释,所述检查可特征化表面上 各区域处的缺陷率和/或EC设备中的非均匀性。
本领域一般技术人员应理解,除了电致变色设备以外,所述工艺 中也可使用其它可切换光学设备。许多所述设备被形成为下层基板上 的层。合适的光学设备的实例包括各种液晶设备和电泳设备,包括旋 转元件和悬浮颗粒设备。这些设备中的任何设备可被制造或以其它方 式提供在大玻璃板上,且然后本文所述地处理。
再次参看图1A,一旦制备了EC设备,切割图案就被限定,参 看130。如所阐释,在沉积电致变色设备之后限定切割图案提供相当 大的灵活性来确定窗格中使用制造设备的哪些区域以及未使用制造 设备的哪些区域。这也提供了灵活性来基于制造电致变色设备的整体 质量而确定窗格的适当尺寸。当然,有驱动切割图案的一系列的考虑, 且只有一些考虑涉及制造设备的质量或条件。总体而言,用于限定玻 璃板上EC窗格的图案的特性可包括以下中的任意一个或多个:(1) 局部缺陷率或局部质量的其它测量(例如,片电阻的局部非均匀性), (2)对特定等级的产品的需求(例如,一些终端用户指定EC窗格的 特定等级或质量),(3)对特定尺寸和形状的产品的需求,(4)重制需 求(由某些类型的EC窗格的断裂和/或低产制造引起),(5)玻璃板 和/或个别EC窗格上EC设备类型的当前库存,(6)利用总体玻璃板 的面积,和(7)EC设备的全局属性(例如,EC设备漏电流和电极 (TCO)电阻)。全局属性可能决定了最终EC窗格的适当的大小或 等级。例如,高EC设备漏电流或高TCO电阻可能表明所得EC窗格 必须相对较小(例如,不大于约20英寸)。换种方式说,上面具有制 造的EC设备的玻璃板基于全局属性分档。
在一些实施方案中,图案中限定的窗格中的一个或多个被调整尺 寸和形状以用于住宅窗应用。在一些情况下,图案中限定的窗格中的 一个或多个被调整尺寸和形状以用于商业窗应用。
基于以上的考虑,限定切割玻璃板的切割图案以创建一个或多个 电致变色窗格可包括:在制造电致变色设备之后,特征化玻璃板和/ 或电致变色设备的一个或多个物理特征。在一个实施方案中,特征化 一个或多个物理特征包括以下中的至少一个:1)识别电致变色设备 上的一个或多个低缺陷率区域,2)识别电致变色设备中的一个或多 个非均匀性区域,3)识别用以制造电致变色设备的材料被沉积在玻 璃板的背侧上的一个或多个区域;4)识别电致变色设备的一个或多 个性能特性;和5)识别玻璃板中的一个或多个缺陷。下文更详细地 描述了识别电致变色设备中的一个或多个低缺陷率区域。EC设备中 的非均匀区域例如是其中例如由于EC设备的各层的厚度的变化而产 生的着色不均匀、例如由于EC堆叠形成期间的不均匀加热而产生的 设备的特性的变化等的区域。非均匀区域因此可独立于例如短的相关 光学缺陷的数目。可能需要从切割图案去除这些区域,或把这些区域包括在切割图案中但例如将这些区域识别为将切割不同质量的EC窗 格的区域。又,取决于工艺条件,用以制造电致变色设备的材料可能 由于过喷而被沉积在玻璃板的背侧。这是不希望的,且因此在EC设 备形成之后,存在背面沉积是玻璃板的有用的特性。具有背面材料的 区域可被清洗以去除不需要的材料,和/或这些区域被排除到切割图 案之外。电致变色设备的性能特性也是用于特征化EC设备的重要参 数。如上文所述,例如,EC设备可用不同的方式来使用,这取决于 它是否落入某一规范类别。例如,不论EC设备的性能怎样,识别玻璃板中的一个或多个缺陷都很重要,玻璃板中可能有缺陷,如被困在 玻璃中的气泡或裂缝,所述缺陷由于其不理想的光学性质而将被排除 到切割图案之外。
在具体实施方案中,通过首先检测设备的缺陷并把设备的缺陷映 射到玻璃板上以及然后从切割图案中一个或多个电致变色窗格排除 或驱除高缺陷率区域来限定切割图案(图1A的操作130)。图1B提 供了这个实施方案的示范性工艺流程。首先,如方块131中所描绘, 玻璃板的设备被划线以限定可用区域,所述可用区域通常为玻璃板上 制备的设备的基本上整个区域。划线可达到两个目的。首先,划线电 隔离了两个电极以提供功能设备,且其次,划线去除了EC堆叠的明 显缺陷部分。在一些情况下,在玻璃板的边缘区域中沉积EC膜表现 出辗轧和/或其它缺陷,且从而呈现短路的非常实际的问题。为了解 决这个问题,设备的边缘区域被隔离或去除。实现这一点的技术包括 划线(在图1B中展示)、边缘删除或仅去除玻璃板和相关设备的周 边的某些部分。
划线之后,应用临时母线,参看132。然后,通过施加电能来激 活设备,以着色或以其它方式改变设备的光学性能,使得可特征化设 备且可检测任何缺陷,参看133。然后,设备被特征化,包括识别任 何缺陷和就类型和/或严重性而可选地分类缺陷,参看134。在一些实 施方案中,EC设备中的非均匀性也在这个阶段被特征化,且当限定 切割图案时,所述非均匀性被纳入考量。在一些实施方案中,这个特 征化包括玻璃窗格以及玻璃窗格上的EC设备。在一些实例中,识别 和/或分类通过肉眼执行。在其它实例中,这个操作通过自动扫描设 备执行。在一个实施方案中,较大的短型视觉缺陷通过应用电或光能 来减轻。在具体实施方案中,所述缺陷受激光烧蚀限制,以创建更小 的针孔型缺陷。当识别低缺陷率区域时,这些减轻的缺陷可被包括在 缺陷计数中。在另一实施方案中,这个烧蚀或其它减轻在从玻璃板切 割窗格之后执行。
应理解,激活EC设备和详细检查设备只是检测并识别缺陷的一 种方式。其它方法包括:使用与EC设备互动的各种形式的电磁辐射 的衍射、反射或折射,例如,偏振光和/或锁相红外(IR)热成像法。 锁相IR热成像法是一种用于空间分辨检测电子材料中小的漏电流的 非破坏性和非接触技术,所述技术涉及将温度源应用到材料(在这种 情况下为EC设备)和使用例如红外照相机来检测漏电流引起的温度 变化。因此,各实施方案不仅包括激活EC设备以识别缺陷,也可包 括或替代性地使用识别缺陷的其它方法。
如图所示,在玻璃板上限定的切割图案可排除玻璃板上提供的电 致变色设备的一个或多个高缺陷率区域。因此,本文所考虑的制造顺 序通常涉及在限定切割图案之前识别低缺陷率或高缺陷率区域。在某 些实施方案中,“低缺陷率”区域是低于缺陷的阈值数目或密度的电致 变色设备的区域。缺陷可用各种方式来识别和特征化。在某些实施方 案中,如美国专利申请12/645,111和12/645,159中所述识别和/或分 类缺陷,两个美国专利申请之前都以引用的方式并入。
在某些具体实施方案中,当限定切割图案时,只考虑视觉缺陷。 视觉缺陷包括当设备变暗时产生光环的短型缺陷。光环是设备中电致 变色堆叠上的电短路使短路周围的区域将电流漏入短路且因此短路 周围的区域不会变暗的区域。这些短路缺陷传统上在制造电致变色设 备之后处理,例如激光限制以隔离所述短路缺陷,或直接烧蚀以“杀 死”所述短路,并去除光环效应,从而留下较小的短路相关针孔缺陷。 在典型的实例中,肉眼可见的缺陷的直径为大约100μm。在一个实 施方案中,对于尺寸范围大于100μm的缺陷,在低缺陷率区域中隔 离可见短路相关缺陷所产生的可见缺陷、针孔和短路相关针孔的总数 目小于约每平方厘米0.1个缺陷,在另一实施方案中,小于约每平方 厘米0.08个缺陷,在另一实施方案中,小于约每平方厘米0.045个缺 陷(小于约每平方米电致变色窗格450个缺陷)。在一些实施方案中, 例如肉眼不可见的缺陷(大约40μm或更小)的较小缺陷在较高的密 度下可为可容忍的。
在玻璃板中被检测且可选地分类的缺陷被映射,参看图1B的操 作135。这可例如通过标记玻璃以示出一旦设备处于不活动状态缺陷 位于哪里和/或通过把缺陷图案存储在存储器中作为映射来进行。这 个映射信息被分析以识别从其切割一个或多个EC窗格的一个或多个 低缺陷率区域,参看136。所描绘方法的一个实施方案通过以下动作 来限定切割图案(a)基于电致变色设备上的一个或多个低缺陷率区域 来创建第一映射数据集;(b)基于第二玻璃板上的第二电致变色设备 上的另一个或多个低缺陷率区域来创建第二映射数据集;(c)将第一和 第二映射数据集作比较;和(d)使用第一和第二映射数据集的对比来限定切割图案,从而最大限度地有效利用玻璃板。例如,映射可用以 匹配两个兼容EC板以用于单个IGU中,使得各自窗格中的缺陷不对 齐。在一个实施中,第一和第二映射数据集被存储在存储器中,且(c) 和(d)是使用合适的算法或其它逻辑来执行。因此,这些映射数据集 及其对比限定玻璃板设备的最有效的使用。例如,两个玻璃板的映射 数据可指示玻璃的最有效的使用将是切割两个板以适应不同客户的 要求,这是由于如果不存在缺陷图案就将根据单个客户的要求来决定 切割板。另外,逻辑可限定来自每个玻璃板的不同尺寸的窗格以向各 种窗类型和终端用户提供电致变色窗格,例如,根据窗格尺寸、缺陷 率水平等。一旦一个或多个低缺陷率区域被用以限定切割图案,那么 工艺流程130结束。
图2A描绘了玻璃板200,玻璃板200例如约3米乘约2米,或 约120英寸乘72英寸,其上具有EC设备(未分开示出)。在这个实 例中,根据工艺流程100,限定用于从玻璃板200切割一个或多个电 致变色窗格的切割图案(以虚线示出)。取决于例如上述缺陷率、要 求或其它参数,切割图案可为规则的(例如,图案202),或不规则 的(例如,图案204)。例如,图案204示出区域206a和206b,所述 区域共同构成例如由于辗轧和/或比玻璃板的其它部分高的缺陷水平 而要被丢弃的玻璃带。因为过喷形成的EC设备材料的背面污染,所 以这些周边区域也可被去除。从单个玻璃板看来,一个或多个EC窗 格可根据不同需要为相同尺寸或不同尺寸。
在一些实施方案中,在切割玻璃板之前,可去除板的一些或所有 边缘。在一些实施方案中,去除玻璃板周边的一些或所有周边周围的 玻璃的约1到10英寸。可出于各种原因进行这种边缘修整。例如, 玻璃板的周边周围的EC设备的质量可能较差。周边周围的这种低质 量可能是由于EC设备堆叠的辗轧、玻璃板的边缘中的缺陷(这可干 扰EC设备制造)、所述边缘缺陷(例如,裂纹)的传播和阴极尺寸 (因为沉积期间,阴极尺寸与玻璃板尺寸相关)。又,由于过喷而把 材料沉积到玻璃板的背面可能需要修整玻璃边缘。EC设备中的非均 匀性可能由于在EC设备的处理期间接触支撑托盘或玻璃边缘附近的 非均匀加热而发生。可在不启动EC设备的情况下评价这些缺陷中的 一些缺陷,且因此边缘修整可在测试设备之前执行。因此,边缘修整 可作为理所当然的事来执行,或者例如作为执行EC形成的测试运行 和发现工艺参数需要边缘修整在设备制造之后执行以去除非均匀性 和/或背面过喷的结果来执行。
再次参看图1A,在限定一个或多个EC窗格的切割图案之后, 根据将要从玻璃板切割的每个个别EC窗格的需要来执行划线,参看 140。下文与图3A和3B相关地描述了用以制造个别EC窗格的划线 的更详细的描述。在这个工艺流程中,划线在从玻璃板切割个别EC窗格之前进行。这节省了另外划线个别窗格所需要的时间和资源,因 为考虑到单个玻璃板可能出现各种窗格尺寸。在其它实施方案中,划 线在玻璃板被切割成个别EC窗格之后进行(见下文)。
在所描绘的实例中,在玻璃板上的EC设备已被划线之后,所述 EC设备被根据切割图案从玻璃板切割,参看150。切割可通过任何 合适的工艺来完成。在一些情况下,切割伴随有边缘加工操作。机械 切割通常涉及用硬的工具(例如轮上的钻头)来刻划玻璃,随后沿刻 痕线折断玻璃。因此,机械切割包括“刻划”和折断。有时,术语“刻 划”在玻璃窗制造行业称为“划线”。然而,为了避免混淆本文所述的 其它操作,将保留“划线”的使用以用于这些其它操作。
切割可在切口附近产生微裂纹和内应力。这些可导致玻璃的碎裂 或断裂,特别是在边缘附近。为了减轻切割产生的问题,切割玻璃可 能经受边缘精加工,例如,通过机械和/或激光方法。机械边缘精加 工通常涉及使用例如磨轮来研磨,所述磨轮包含粘土、石头、金刚石 等。通常,在机械边缘精加工期间,水在边缘上流动。所得边缘表面 相对圆形且无裂纹。激光边缘精加工通常产生平的、基本上无缺陷的 表面。例如,垂直于玻璃表面的穿过玻璃的初始切割可形成基本上无 缺陷的切口。然而,玻璃周边上的直角边缘容易因搬运破损。在一些 实施方案中,激光随后被用以切掉这些90度的边缘,以产生稍微更 圆或多边形的边缘。
切割和可选边缘精加工工艺的实例包括以下:(1)机械切割,(2) 机械切割和机械边缘精加工,(3)激光切割,(4)激光切割和机械边 缘精加工,和(5)激光切割和激光边缘精加工。
在一个实施方案中,以实际上强化和/或改进所得窗格的边缘质 量的方式从玻璃板切割窗格。在具体实例中,这通过使用激光诱导的 刻划由张力来实现。在这个方法中,气体激光(例如,波长为10.6μm 的CO2激光)用以沿一线加热玻璃表面,从而沿该线在玻璃中产生压 缩应力。冷却设备(例如,气体喷口和/或喷水器)用以快速冷却被 加热的线。这使得沿该线在玻璃中形成刻痕。玻璃然后例如由常规的 机械断裂设备沿刻痕折断。通过使用这个方法,切割边缘非常干净, 即,玻璃中的缺陷(如果有的话)最小,所述缺陷由于施加到窗格的 应力可传播并产生进一步的断裂。在一个实施方案中,边缘随后被机 械和/或激光精加工以去除90度边缘,从而创建更圆形和/或多边形的 边缘。
再次参看图1A,可选地,在个别EC窗格上执行边缘删除,参 看160。边缘删除是用于将电致变色设备集成到例如IGU的制造工艺 的一部分,其中EC设备的边缘部分例如辗轧(其中设备的各层可由 于例如掩模的边缘附近的非均匀性而进行接触)和/或其中形成切口, 在把设备集成到IGU或窗中之前去除所述EC设备的边缘部分。在某 些实施方案中,在使用未屏蔽玻璃的情况下,去除另外将延伸至IGU 垫片下方的涂层在集成到IGU中之前执行。当从玻璃板切割窗格时, 也使用边缘删除,因为窗格将具有延伸到窗格的边缘的EC材料。在 一个实施方案中,切割隔离沟槽且EC设备在窗格周边上的隔离部分 通过边缘删除来去除。
在所述工艺流程中,边缘删除可在形成EC设备之后任何阶段执 行。在一些实施方案中,执行边缘删除的工艺是机械工艺,例如研磨 或喷砂工艺。砂轮可用于研磨。在一个实施方案中,边缘删除由激光 进行,例如,其中激光用以从窗格的周边烧蚀EC材料。工艺可去除 所有EC层,包括底层的TCO层,或者所述工艺可去除所有EC层, 除了这个底部TCO层之外。当边缘删除用以向母线提供暴露的接触 时,后一种情况是适当的,所述暴露的接触必须被连接到底部TCO 层。在一些实施方案中,激光划线用以把底部TCO的延伸到玻璃边 缘的所述部分与被连接到母线的所述部分隔离,以避免具有从玻璃边 缘到设备的导电路径,以及保护以免湿气沿与设备层自身相同的路径 侵入IGU,因为设备层通常对于湿气可渗透(尽管速度缓慢)。
在特定的实施方案中,电磁辐射用以执行边缘删除并提供基本上 无EC设备的基板的周边区域。在一个实施方案中,如下文更详细地 描述,至少执行边缘删除以去除包括底部透明导体的材料。在一个实 施方案中,边缘删除也去除任何扩散阻挡。在某些实施方案中,对基 板(例如浮法玻璃)的表面执行边缘删除,且边缘删除可包括去除基 板表面的某一部分。示范性电磁辐射包括UV、激光等。例如,材料 可使用包括248,355nm(UV)、1030nm(IR,例如盘状激光)、1064 nm(例如Nd:YAG激光)和532nm(例如绿激光)的波长中的一 个波长的引导和聚焦能量来去除。使用例如光纤或开放光束路径来将 激光照射传递到基板。可取决于电磁辐射波长的选择和例如基板搬运 设备配置参数,从任一基板侧或EC膜侧来执行烧蚀。烧蚀膜厚度所 需的能量密度是通过使激光束穿过光学透镜来实现的。透镜将激光束 聚焦成所需的形状和大小。在一个实施方案中,使用“平顶”光束配置, 例如,所述光束配置具有约0.2mm2到约2mm2之间的聚焦区域。在 一个实施方案中,光束的聚焦水平被用以实现烧蚀EC膜堆叠所要求 的能量密度。在一个实施方案中,用于烧蚀的能量密度在约2J/cm2和约6J/cm2之间。
在激光边缘删除工艺期间,在EC设备的表面上沿周边扫描激光 光斑。在一个实施方案中,使用扫描平场聚焦透镜来扫描激光光斑。 均质去除EC膜是通过在扫描期间重叠光斑区域达约5%和约75%之 间来实现的。例如,在激光边缘删除工艺期间的第一激光扫描可被用 以去除EC设备的一部分。在激光边缘删除工艺期间的第二激光扫描 中,激光光斑可与第一扫描重叠(即,EC设备材料已被去除)达约 5%和约75%之间,以协助实现均质去除EC膜。可使用各种扫描图 案,例如,沿直线或曲线的扫描,且可扫描各种图案,例如,扫描矩 形或其它形状的部分,这些部分一起创建周边边缘删除区域。在一个 实施方案中,扫描线重叠了约5%和约75%之间。即,之前扫描的线 的路径所限定的烧蚀材料的区域与之后的扫描线重叠,使得产生重 叠。在另一实施方案中,图案重叠了约5%和约50%之间。即,烧蚀 的图案区域与后续烧蚀图案区域重叠。对于使用重叠的实施方案,可 使用例如在约11KHz和约500KHz之间的范围的较高频率激光。为 了最小化在暴露的边缘(热影响区域或“HAZ”)处对EC设备的热相 关的损坏,使用较短脉冲持续时间的激光。在一个实例中,脉冲持续 时间在约100fs(飞秒)和约100ns(纳秒)之间,在另一实施方案 中,在约100fs和约10ns之间,在又一实施方案中,在约100fs和 约1ns之间。
当将使用边缘删除时,它可在从玻璃板切割EC窗格之前或之后 进行。在某些实施方案中,边缘删除可在切割EC窗格之前在一些边 缘区域中执行和在切割EC窗格之后再次在一些边缘区域中执行。在 某些实施方案中,所有边缘删除都在切割窗格之前执行。在切割窗格 之前利用“边缘删除”的实施方案中,可通过预期新形成的EC窗格的 切口(且因此,边缘)将在哪里来去除玻璃板上EC设备的部分。换 句话说,还没有实际的边缘,只有将形成切口以产生边缘的限定区域。 因此,“边缘删除”意谓包括在预期存在边缘的区域中去除EC设备材 料。
再次参看图1A,在可选边缘删除之后,母线被应用到一个或多 个EC窗格,参看170。如对于边缘删除所述,添加母线可在EC窗 格被从玻璃板切割之后或之前但在划线之后执行。通过在从玻璃板切 割窗格之前执行划线、边缘删除和母线应用,避免了用于各种EC窗 格尺寸的相关的特殊搬运步骤。即,在从玻璃板切割个别窗格之前执 行各种操作和/或部件的集成允许最大效率地使用用于搬运均匀尺寸 的玻璃板的装置。然而,在一个实施方案中,根据150切割玻璃板, 然后根据160执行边缘删除,且此后,根据140划线EC设备。在这 个实施方案中,边缘删除在个别EC窗格的边缘处执行,且然后应用 划线。在另一实施方案中,根据150切割玻璃板,然后根据140划线 EC设备,且然后根据160执行边缘删除。在切割之后划线和删除的 一个优势是边缘删除工艺中的均匀性,因为只去除了来自实际切割边 缘(而不是来自预期在切割之后存在边缘的区域)的周边的材料。这 个方法可包括较高的质量控制,因为玻璃的边缘可被用作边缘删除的 导向。
在完成具有完全组装的EC设备的窗格之后,IGU是使用一个或 多个EC窗格来制造的,参看180。通常,IGU通过把密封分离器放 置在玻璃板的周边来形成,所述密封分离器例如垫圈或密封件(例如, 由PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PIB或其它合适的弹性体制成)。在一些实施方案中,密封分离器包括金属或其它刚性材料、垫片和垫片与每 个玻璃窗格之间的密封剂。在窗格被密封到垫片之后,在垫片的外周 边周围提供次密封件,例如抗水并增加了对组件的结构支持的聚合物 材料。通常,但并非必须地,在组装过程中,IGU框或垫片中包括干 燥剂以吸收任何湿气。在一个实施方案中,密封分离器围绕母线,且 母线的电引线延伸穿过密封件。通常,但并非必须地,IGU填充有惰 性气体,例如氩气。完成的IGU可被安装在例如框或幕墙中并被连 接到电力源和控制器以操作电致变色窗。
参考图2B,根据例如如本文所述衍生的切割图案来切割玻璃板 200。在这个实例中,产生四个(EC)窗格208。另外,在这个实例 中,窗格208中的两个成对且与密封分离器210组合,以形成IGU 212。 在这个实例中,IGU 212具有两个EC窗格。通常,但并非必须地,窗格被设置,使得EC设备面向IGU内侧,以保护免受环境影响。2010 年8月5日提交的且题为“Multipane Electrochromic Windows”的美国 专利申请序列号12/851,514中描述了具有两个或更多个电致变色窗 格的电致变色窗,所述美国专利申请以引用的方式并入本文以用于所 有目的。其中所描述的方法尤其适用于制备一个或多个电致变色窗格 以用于多窗格电致变色窗。所述多窗格电致变色窗的一个优势在于两 个缺陷完全对准并从而可被终端用户观察到的可能性相当小。当使用 低缺陷率窗格时,这个优势突出。在例如单个窗中使用两个电致变色 窗格的实施方案中,上述(缺陷)映射数据集可被用以进一步确保当 在IGU中探测时,个别窗格上的缺陷不对齐。这是图案化玻璃板时 可考虑的又一标准。
在某些实施方案中,玻璃板高达5mm或甚至高达6mm厚(高 达1/4英寸)。在一些实施方案中,一个或多个窗格被强化。再次参 看图1A,可选地,IGU的一个或两个窗格被强化,参看190。例如, 在一个实施方案中,强化包括用例如浮法玻璃的较厚窗格、回火玻璃 的窗格、例如有机玻璃、玻璃的聚合物窗格等来层压IGU的 窗格中的一个或多个。在另一实施方案中,强化包括把聚合物涂层施 加到IGU的一个或多个窗格。所述聚合物涂层的实例包括有机改性 硅酸盐聚合物涂层(环氧树脂、胺固化剂和硅烷)、溶胶-凝胶涂层、 丙烯酸类釉料和其它安全釉料,例如符合一个或多个冲击试验标准的 市售釉料。再次参看图1A,在强化IGU的一个或多个窗格之后,工 艺流程100结束。
在一些实施方案中,在并入IGU之后,使用边缘缓冲垫片来保 护玻璃的边缘。例如,保护允许将IGU从制造商安全地运输到安装。 保护性边缘缓冲垫片可被应用到具有或不具有强化窗格的IGU。因 此,例如,在强化一个或两个窗格之前,可将缓冲垫片安装到IGU, 直到需要强化的所述时间为止,例如,因为可能有关于期望哪种类型 的强化的决定。通过使用本文所述的方法,这个选择可在IGU制造 后任何时间做出。例如,本文所述的边缘缓冲垫片允许搬运、运输和 存储IGU,直到选择了强化类型(如果有的话)。在一个实施方案中, 保护缓冲垫片是装配在IGU的周边周围的玻璃边缘上的U形通道帽。 所述U形通道帽可由弹性体或塑性材料制成。在一个实例中,所述U 形通道帽是乙烯帽。本文所述的边缘缓冲垫片适用于任何IGU以保 护IGU的边缘。下文更详细地描述了边缘缓冲垫片实施方案。
通常,边缘缓冲垫片被配置以保护IGU中玻璃的边缘。当使用 非回火玻璃时,这尤其重要。如果未被保护就可能很容易发生对玻璃 边缘的损坏,因为在工厂中制造之后、在运输期间和在现场安装期间, IGU被手动和/或机械地处理。转角特别脆弱,因为IGU通常但并非 必须地为矩形,且因此,转角最容易不小心撞到其它表面,从而对玻 璃边缘造成损坏。因此,在各种实施方案中,边缘缓冲垫片被配置以 保护IGU的玻璃边缘,尤其是转角。由于本文所述的边缘缓冲垫片 也覆盖IGU的每个面的至少一些部分,所以所述边缘缓冲垫片也对 IGU的各面给予了一定的保护。例如,如果具有边缘缓冲垫片的IGU 被面朝下放置在平坦的表面上或面抵靠平坦的表面,那么玻璃的面不 接触平坦的表面,因为边缘缓冲垫片充当平坦的表面和玻璃的面之间 的垫片。又,如果类似地,受保护IGU水平或竖直地彼此堆叠,那 么只有它们各自的边缘缓冲垫片彼此接触,因此避免了IGU彼此接 触。
如本文所述的边缘缓冲垫片可由各种材料制成,例如,塑料、橡 胶、纸、棉、纸板、淀粉等。在一个实施方案中,边缘缓冲垫片由塑 料制成,例如聚烯化合物(polyalkalene),例如聚乙烯、聚丙烯、它 们的混合物等;聚乙烯化合物,例如聚氯乙烯(PVC)、聚氟乙烯、 聚乙酸乙烯酯、它们的混合物等;聚苯乙烯;尼龙;人造丝;或聚酯。 在一个实施方案中,边缘缓冲垫片由可生物降解的材料制成,尤其是 可生物降解的聚合物,无论是合成的或天然的。通常,期望可生物降 解的聚合物无毒、具有良好的机械完整性,即保持它的形状,并在不 产生毒性产物的情况下降解。可生物降解的聚合物的实例包括聚酯, 例如聚羟基烷酸酯(PHA),例如3-羟基丙酸、聚乳酸(PLA)、聚-3- 羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)和聚羟基己酸酯(PHH); 聚酐、聚乙烯基醇、聚丁烯琥珀酸酯(合成物)、聚己内酯(PCL, 合成物)、淀粉衍生物、纤维素酯、赛璐珞等。
在一个实施方案中,边缘缓冲垫片由橡胶或保持其形状的软柔韧 的塑料(例如PVC)制成。在这个实施方案中,边缘缓冲垫片具有 成形为闭环配置中U形或C形通道的整体主体,所述整体主体装配 在IGU上并在周边周围符合(最外层)玻璃窗格的各面的边缘和至少某一部分。在这个实施方案中,边缘缓冲垫片被拉伸或以其它方式 操纵,使得其装配在IGU上,很像用于手持设备(如智能电话)的 缓冲垫片,但是只需要覆盖IGU的每个面的周边部分。
在另一实施方案中,边缘缓冲垫片由塑料制成,例如,如上文所 述,其中塑料是刚性或半刚性的。在一个实施方案中,边缘缓冲垫片 被挤压成U形或C形通道,且然后被切割成一定尺寸以保护IGU。 在一个实施方案中,挤压通道被切断为各自保护IGU的一侧的单独的块。在一个实施方案中,个别通道块的端部被成一定角度地切割, 使得当所有四个块被装配到IGU上时,所述四个块在边缘处紧密地 配合在一起以保护IGU的转角。在一个实施方案中,通道被挤压成 在挤压之后围绕IGU折叠的整体构件。相对于图2C和2D描述了一 个所述实施方案。
图2C描绘了通道214的一部分的透视图,通道214可用以形成 如本文所述的边缘缓冲垫片。通道214具有一般U形横截面,通道 214在通道的开口处(参看尺寸A(通道214的横截面,在图2C的 左下方))比通道的底部(参看尺寸B)窄。尺寸A小于将要应用通 道214以形成边缘缓冲垫片的IGU的厚度。因为通道214通常较薄, 例如,包括通道214的材料的厚度在约1mm和约10mm之间,通常 厚度在约1mm和约5mm之间,所以IGU可以通过尺寸A被挤压到通道中并位于通道的底部,如在图2C的右下方的横截面中所描绘。 IGU 212的玻璃窗格208的边缘(也参看图2B)(其中垫片210被描 绘为周围具有主和次密封剂,且内部具有干燥剂)可抵靠通道214的 底部并由所述底部保护。通道214可具有唇部216,唇部216允许IGU 更容易地进入通道,例如,通道被引导到IGU的边缘,这是由通道 214的开口的另一侧上的唇部的开放性质所促进的。通道也可具有其 内表面(通道内部的表面)的至少某一部分,所述至少某一部分被配 置以用基本上平行的方式来接触IGU的玻璃窗格的各面。在这个实 例中,通道214具有其内表面的部分218,部分218与IGU的玻璃匹 配以更好地固持在玻璃上。由于通道214的刚性和尺寸A,有一个弹 簧作用,使得通道214被固持在玻璃上而不滑落。在一个实施方案中, 通道214由刚性或半刚性的塑料材料制成,例如,可生物降解的聚合 物。
图2D示出了从通道材料(例如,如相对于图2C描述的通道214) 制备边缘缓冲垫片和安装边缘缓冲垫片的方法的各方面。例如,制造 IGU 212。通道214的一部分被挤压;所述部分的长度近似为IGU 212 的周边的长度。一系列缺口220被切割到通道214中。这些缺口在边 缘缓冲垫片将被折叠以容纳IGU 212的转角的位置处被切割。通道的 底部部分(参看图2C)保持完整,使得当围绕IGU的边缘折叠通道 时,IGU玻璃的转角将被保护。缺口允许这种折叠,而通道底部处剩 余的材料形成折叠的顶点且一旦被应用到IGU就保护IGU的转角。缺口从而划定通道214的整体部分的子部分;每个子通道将各自沿IGU 212的边缘配合。一个实施方案是如所述的边缘缓冲垫片,其具 有折叠以容纳IGU的转角的至少三个缺口。如果只使用三个缺口, 那么缓冲垫片的端部将在未被缓冲垫片的开槽/折叠部分覆盖的转角处结合。这些端部可被胶布封住以有助于在搬运期间进行固定。在图 2D描绘的实施方案中,有四个缺口,使得末端可沿IGU的侧面结合。 这样相同地保护了所有转角,因为每个转角由通道的开槽部分来保 护。
在一个实施方案中,IGU的尺寸被发送到挤出机(或分配之前挤 出的通道的机器),使得当分配缺口时,缺口220可在挤压时在适当 位置上被切割。这节省了宝贵的时间和金钱,因为边缘缓冲垫片只有 在实际制造了IGU之后且具体而言在配合脱离IGU生产线的IGU之 后才使用来自制备IGU的装置的IGU尺寸来制造。因此,不需要在 预期制备大量IGU时制造大批的边缘缓冲垫片。通过将可生物降解 的材料用于边缘缓冲垫片,例如在将IGU安装到建筑物中时就不用 太担心现场处理的问题。
再次参看图2D,从附图的顶部开始并向下移动,适当地开槽适 当长度的边缘缓冲垫片214,且边缘缓冲垫片214被沿一个边缘装配 到IGU 212上。缓冲垫片214的两个相邻的子部分被沿着垂直于与通 道214配合的第一边缘的边缘配合,如虚线箭头所描绘。最后,两个 剩余子部分被折叠以覆盖与第一边缘相对的IGU 212的边缘。这是向 IGU应用通道214的一种有效的方式,因为其只需要两个折叠操作来 覆盖IGU的四个边缘。这些操作可用手动或自动的方式来进行,例 如,其中吸盘设备适当地保持、旋转和平移IGU,且例如机械手臂、 抓取器、柱、壁、滚子和/或类似设备的其它构件被用以促进折叠操 作。
如图2D示出,胶带可被应用到通道214的端部上,以确保胶带 保持在IGU 212上,直到期望去除胶带为止。在这个实例中,一片胶 带被应用到IGU的一侧,越过边缘缓冲垫片,并到达IGU的另一侧, 使得边缘缓冲垫片在IGU的两侧上都被固定到玻璃。
本领域技术人员应理解,折叠操作可用各种方式来执行。又,例 如,当通道被挤出并被开槽时,通道可被应用到IGU,而不是切割整 个长度、开槽以及然后应用。
在一个实施方案中,缓冲垫片被用作在应用到IGU期间柔韧的 热或温挤压品。例如,当IGU在与IGU的玻璃窗格的各面平行的平 面上旋转时,柔韧挤压品被模制到IGU的每个边缘。当应用柔韧挤 压品并将其模制到IGU的边缘时,在转角处,柔韧材料被在玻璃窗格的各自面中的每一个面上折叠,以容纳当围绕转角折叠材料时发生 的额外的材料。在一个实施方案中,柔韧挤压品被切割成足够的长度, 使得柔韧挤压品的整体件的端部可结合和/或重叠并彼此结合。在另 一实施方案中,柔韧挤压品被切割成足够的长度,使得柔韧挤压品的 整体件的端部不结合,而是有小的间隙保留(例如,如图2D中所描 绘,通道214中的间隙(被胶带覆盖)),以有助于去除柔韧材料。柔 韧材料可被硬化到一定程度,以固持到玻璃且也有助于去除,即,材 料可在无显著或任何撕扯或撕裂的情况下被剥离。
一个实施方案是一种制造绝缘玻璃单元(IGU)的方法,方法包 括:(a)在透明基板上制造电致变色设备,以创建电致变色窗窗格; (b)制造包括所述电致变色窗窗格的绝缘玻璃单元(IGU);和(c) 把边缘缓冲垫片应用到所述IGU。在一个实施方案中,缓冲垫片包括U形通道帽,所述U形通道帽装配在所述IGU的所述周边上的所述 玻璃边缘上。在一个实施方案中,缓冲垫片包括弹性体或塑性材料。 在一个实施方案中,方法还包括:在应用所述缓冲垫片的情况下,把 所述IGU从制造商运输到安装者。在一个实施方案中,方法还包括: 在安装缓冲垫片之前,强化电致变色窗窗格。在一个实施方案中,强 化包括当在所述IGU中时,把第二窗格层压到所述电致变色窗窗格。 在一个实施方案中,把边缘缓冲垫片应用到IGU包括在IGU的周边 周围折叠包括U形通道的挤出的材料。在一个实施方案中,挤出的 材料被开槽以容纳IGU的转角处的折叠。在一个实施方案中,一片 胶带(例如覆盖胶带)用以把边缘缓冲垫片固定到IGU。在一个实施 方案中,挤出的材料是可生物降解的。
另一实施方案是一种制造用于IGU的边缘缓冲垫片的方法,方 法包括:1)从制造IGU的单元接收IGU的尺寸,2)把U形通道材 料切割到适当的长度,以覆盖IGU的周边,和3)适当开槽U形通 道材料,以把U形通道材料中的折叠容纳在IGU的转角处。在一个 实施方案中,U形通道材料具有四个缺口和五个子部分。另一实施方 案是一种应用上述开槽U形通道材料的方法,所述方法包括:1)把 开槽U形通道材料的中心子部分应用到IGU的一个边缘上,2)在垂 直于一个边缘的两个边缘上折叠相邻的两个子部分,和3)在与所述 一个边缘相对的所述剩余边缘上折叠剩余两个子部分。在一个实施方 案中,所述方法以1、2以及然后3的顺序执行。另一实施方案是一 种被配置以用自动方式执行操作1、2和3的装置。在一个实施方案 中,方法还包括:用一片胶带将U形通道固定到IGU。
一个实施方案是一种被配置以执行与边缘缓冲垫片制造和/或安 装到IGU上相关的本文所述的操作的装置。
就保护矩形IGU描述了与边缘缓冲垫片相关的本文所述的实施 方案。本领域技术人员应理解,IGU的其它形状也是可能的,且边缘 缓冲垫片、制造并应用所述边缘缓冲垫片的方法也适用于其它IGU 形状。例如,梯形IGU、三角形或其它多边形IGU将可容纳本文所述的边缘缓冲垫片,例如,刚性缓冲垫片将只需要具有适当数量的缺 口来在多边形IGU周围折叠。在另一实例中,如果由高刚性材料制 成,那么圆形或椭圆形IGU将容纳例如具有许多缺口的边缘缓冲垫 片(以在不破坏缓冲垫片的情况下形成曲线),或可使用没有缺口的更柔性的材料。
并入IGU之后用加强基板(或窗格)层压EC窗格具有许多益处。 例如,在EC窗格被组装到IGU中之后进行层压在层压工艺期间保护 EC设备并易于处理。如果EC设备在IGU的面向内表面上(即,在 IGU的内部绝缘区域),那么这尤其是真的,因为层压工艺涉及在相对恶劣的条件下接触构成层压结构的玻璃窗格的外表面。在这种条件 下,如果EC设备位于层压结构的外表面上,那么EC设备将被损坏。 IGU因此在层压期间保护设备。如果EC设备位于IGU上玻璃的面向 外表面上,那么EC窗格的层压将需要用用以附接到其(层压窗格) 的加强窗格和/或粘合剂来直接层压到EC设备上。虽然可在不损坏 EC设备的情况下进行层压,但是这种方法有一些缺点。最值得注意 的是,IGU将是不太有效的热绝缘体,因为辐射仅在IGU的内部被 阻挡。另外,位于IGU周边周围的EC设备的暴露边缘可在安装之后 提供湿气的入口点。
可在公开的实施方案中利用许多不同的层压工艺。实例包括辊压 和高压灭菌法、真空装袋和液态树脂层压,每个实例在窗制造行业都 是众所周知的。在一个实施方案中,在EC窗格被并入IGU之后,使 用液态树脂层压来强化EC窗格。
图3A示意性地描绘IGU 300的液态树脂层压的工艺流程的各方 面。在图3A中,IGU300绘制得没有例如相对于图2B描述的IGU 212 那么详细。在这个实例中,IGU 300具有EC窗格和非EC窗格。通 常,双面胶带305被应用到EC窗格的周边区域。周边胶带中例如在 窗格的转角中留有间隙315。加强窗格310被应用到双面胶带,使得 形成三重窗格(也参看图3B,在这个实例中,加强窗格被层压到IGU 的EC窗格,且也有不是层压的一部分的IGU的非EC窗格)结构320。 液态树脂325被例如从如所描绘的底部引入到EC窗格和加强窗格 310之间形成的体积中。这例如可通过当窗格310被应用到胶带且与 EC窗格对齐时使胶带背衬的一小部分离开来实现。呈薄刀片形状的 分配喷嘴被插入窗格310和具有背衬剩余的胶带的一部分之间。在树 脂被引入体积且刀片被去除之后,剩余胶带背衬被去除,使得树脂出 口的唯一手段是间隙315。如弯曲和虚线粗箭头所示出,单元320然 后转动,使得液态树脂325流向间隙315(如在左下图中由粗虚线箭 头向下指示)。适量的树脂被引入体积,使得当树脂覆盖窗格之间和 胶带内的整个区域时,窗格基本上彼此平行。一旦体积填充有树脂, 那么树脂就例如通过加热、催化剂和/或暴露于紫外线照射来固化, 以形成窗格之间的牢固的结合。在最终组装中,如在图3A中的右下 方所示,固化树脂具有层压所需的光学、机械和其它性质。通过使用 液态树脂,在层压过程中,层压向EC窗格施加最小(如果有的话) 的应力。
图3B是示出最终组装320的更多细节的横截面。IGU部分300 包括第一窗格301和EC窗格302,EC窗格302上包括EC设备303。 窗格301和302被密封分离器304隔开,密封分离器304横跨窗格的 周边并具有其与每个窗格之间的密封件。内部空间330由窗格和密封 分离器来限定。胶带305位于IGU的内部空间外面的EC窗格的面的 周边和窗格310之间(且邻近所述周边)。EC窗格和窗格310之间创 建的体积内部是固化树脂325。
因为基于树脂的层压依赖于夹在将要层压的两个玻璃窗格之间 的树脂板或膜,所以树脂类型的选择可给予窗单元光学特性。在某些 实施方案中,树脂可包含添加剂,所述添加剂向所得层压给予所需光 学特性。所述光学特性的实例包括颜色、不透明度、散射和反射率。 在具体实例中,树脂给予蓝色。当与具有天然微黄色调的一些EC设 备连用时,这可能是特别有益的。光学特性可通过在引入层压的体积 之前向液态树脂添加染料、颜料、散射粒子、金属尘埃等来给予。在 某些实施方案中,蓝色是作为在树脂被引入窗格之间的体积之后发生 的化学反应的结果而获得的。例如,反应可由与催化树脂的固化相同 的能量或试剂来催化。在另一实施方案中,在固化之后,树脂例如通 过暴露于正常的环境照明和/或特定的照射和/或固化后加热变为蓝 色。
参考图4A-C描述了电致变色窗格的特定实例。图4A是电致变 色窗格400的横截面图,电致变色窗格400的制造始于例如如工艺流 程100中概述的玻璃板405。图4B示出EC窗格400的另一侧的横 截面,且图4C示出EC窗格400的顶视图(图4A是如图4C描绘的 从右边或左边的视图;且图4B是如图4C描绘的从底侧仰视的视图)。 图4A示出被从玻璃板切割、边缘删除、激光划线和附接母线之后的 个别电致变色窗格。玻璃窗格405具有扩散阻挡410和扩散阻挡上的 第一透明导电氧化物(TCO)415。TCO层415是用以形成玻璃板上 制造的电致变色设备的电极的两个导电层中的第一层。在这个实例 中,玻璃板包括底层玻璃和扩散阻挡层。因此,在这个实例中,形成 扩散阻挡,然后是第一TCO,然后是EC堆叠,以及然后是第二TCO。 在一个实施方案中,在集成沉积系统中制造电致变色设备(EC堆叠 和第二TCO),其中玻璃板在堆叠的制造过程中的任何时候都不离开 集成沉积系统。在一个实施方案中,也使用集成沉积系统来形成第一 TCO层,其中玻璃板在沉积EC堆叠和(第二)TCO层期间不离开 集成沉积系统。在一个实施方案中,在集成沉积系统中沉积(扩散阻 挡、第一TCO、EC堆叠和第二TCO)所有层,其中玻璃板在沉积期 间不离开集成沉积系统。
在形成EC设备之后,执行边缘删除和激光划线。图4A描绘了 区域440,在这个实例中,在区域440中已从围绕激光划线沟槽430、 431、432和433的周边区域去除了设备,所述激光划线沟槽穿过第 二TCO和EC堆叠,但不穿过第一TCO,所述激光划线沟槽被制造 以隔离EC设备的部分435、436、437和438,所述部分在从可操作 EC设备边缘删除期间很可能受到损坏。在一个实施方案中,激光划 线430、432和433穿过第一TCO以有助于隔离设备(激光划线431 不穿过第一TCO,否则会切断母线2与第一TCO并从而与EC堆叠 的电连通)。用于激光划线的一个或多个激光通常但并非必须地是脉 冲式激光,例如二极管泵浦固态激光。例如,可使用来自(Oxford Massachusetts)的IPG Photonics或来自(Vilnius Lithuania)的Ekspla 的合适的激光来执行激光划线。也可例如通过钻头划线来机械地执行 划线。本领域技术人员应理解,激光划线可在不同的深度执行和/或 用单个工艺执行,借此激光切割深度在EC设备的周边周围的连续路 径期间变化或不变化。在一个实施方案中,边缘删除被执行到第一 TCO下方的深度。在另一实施方案中,第二激光划线被执行以隔离 玻璃窗格的边缘附近的第一TCO的一部分(例如,如图4A-C所描 绘)与朝向内部的部分。在一个实例中,这个划线至少沿着边缘在母 线2和边缘之间,其中母线2被应用到第一TCO。
在激光划线完成之后,附接母线。非穿透性母线(1)被应用到 第二TCO。非穿透性母线(2)被应用到设备未被沉积的区域(例如, 保护第一TCO免受设备沉积影响的掩模),与第一TCO接触,或在 这个实例中,其中边缘删除被用以向下去除材料到第一TCO。在这 个实例中,母线1和母线2都是非穿透性母线。穿透性母线是通常压 入并通过EC堆叠以与堆叠底部的TCO接触的母线。非穿透性母线 是不穿透EC堆叠层但与导电层(例如,TCO)的表面形成电气和物 理接触的母线。
TCO层可使用例如屏幕和光刻图案化方法的非传统的母线来进 行电连接。在一个实施方案中,通过丝网印刷(或使用另一种图案化 方法)导电性油墨之后加热固化或烧结油墨来与设备的透明导电层建 立电连通。使用上述设备配置的优势包括较简单的制造例如比使用穿 透性母线的常规技术少的激光划线,和以下事实:EC设备着色到母 线1(不像当母线1是穿透型母线时切割隔离沟槽穿过设备的常规方 法)且在母线1下方,这提供了更大的着色区域。例如,可代替非穿 透性母线1而使用穿透性母线,但这会牺牲可着色区域并将需要在玻 璃上制造EC堆叠之前穿过第一TCO的划线。一个实施方案设想在 玻璃板上制造EC设备之前对玻璃板上的一个或多个EC设备执行这 第一划线。在所述实施方案中,例如相对于图1A和1B所描述的方 法流的剩余部分仍然是类似的。
如上文所述,在连接母线之后,设备被集成到IGU,这例如包括 连接母线等。在一些实施方案中,母线中一个或两个在精加工的IGU 内,然而,在一个实施方案中,一个母线在IGU的密封件外面而一 个母线在IGU内。图5A描绘了如相对于图4A-C描述的集成到IGU500的EC窗格的横截面。使用垫片505来把EC窗格400与另一窗 格510隔开。在这个实例中,第二窗格510是非EC窗格,然而,本 发明并不局限于此。窗格510上可具有EC设备和/或一个或多个涂层, 例如低E涂层等。在这个实例中,主密封件515在垫片505和EC设 备400的第一TCO之间。这个密封件也在分离器505和第二玻璃窗 格之间。次密封件520在分离器505的周边周围(母线接线穿过密封 件以连接到控制器)。这些密封件有助于使IGU的内部空间550防潮。
图5B描绘了与加强窗格530层压之后的IGU 500。在这个实例 中,使用液态树脂层压,且因此固化树脂535位于加强窗格和EC窗 格的玻璃之间。虽然未被描绘,但是本领域技术人员应理解,如果玻 璃2上也具有EC设备,那么其也可被层压。一个实施方案是包括由内部空间隔开的两个EC窗格的IGU,在一个实例中,两个EC设备 都在IGU的内部空间中,其中两个EC窗格被加强。在一个实施方案 中,EC窗格使用如本文所述的液态树脂层压来加强。在其它实施方 案中,EC窗格中一个或两个通过施加如本文所述的涂层来加强或强 化。
图6A和6B像图4A和4B一样,示出了结构600,结构600是 在玻璃基板上制造的EC设备。图6C是顶视图,示出图6A描绘了 横截面X-X’,且图6B描绘了横截面Y-Y’。在这个实例中,区域640 代表已从围绕激光划线沟槽630、631、632和633的周边区域(在这 个实例中)去除设备的区域。在这个实例中,激光划线630、632和 633穿过第二TCO、EC堆叠和第一TCO,且隔离可操作EC设备、 EC设备的部分635、637和638,所述部分在边缘删除期间很可能受到损坏。激光划线631穿过第二TCO和设备堆叠,但不穿过底部TCO, 因为这充当与母线2电连通的下部导体。在这个实例中,EC堆叠、 第一TCO和扩散阻挡被在边缘删除区域640中去除。这是被执行到 第一TCO下方深度的边缘删除的实例。通过去除下部TCO且可选地 去除扩散阻挡,当被密封在IGU中时,EC设备被更有效地与环境隔 离,即,TCO的边缘(EC设备的一部分)不暴露于周围环境。又, 主密封件和次密封件可能是更可靠的,因为它们不经受扩散阻挡或 TCO的分层,而是在垫片和玻璃基板之间进行。如图6C所描绘,边 缘删除区域640横跨EC设备的周边,在玻璃的外周边周围。图7示 出如图6A中并入IGU 700的横截面。使用垫片705来把EC窗格600 与另一窗格710隔开。在这个实例中,第二窗格710是非EC窗格, 然而,本发明并不局限于此。窗格710上可具有EC设备和/或一个或 多个涂层,例如低E涂层等。在这个实例中,主密封件715在垫片 705和EC设备600的玻璃基板之间。这个密封件也在分离器705和 第二玻璃窗格之间。次密封件720在分离器705的周边周围(母线接 线穿过主密封件以连接到控制器)。这些密封件有助于使IGU的内部 空间750防潮。类似于图5B中所描绘,IGU 700可使用例如固化树 脂来层压到另一玻璃板。
图8A描绘了结构800的顶视图,结构800包括玻璃板上的EC 设备805,结构800类似于如图6C中描绘的600,但是其中不形成 隔离沟槽(划线)以例如由于设备中边缘删除造成的周边周围的缺陷 而隔离EC设备805的部分。在这个实例中,周边周围的边缘删除区 域840是使用激光技术来形成的,所述激光技术在EC设备周围留下 干净的边缘,并从而不需要进一步的隔离沟槽(例如,使用如本文所 述的激光、功率密度、光斑配置等)。随着激光烧蚀技术的更严格控 制(例如,改进的计算机算法、电源、激光聚焦和跟踪方法)的问世, 所述干净边缘删除是可能的,而不需要额外的激光隔离沟槽。一个实 施方案是在透明基板上制造的EC设备,其中EC设备的周边部分(边 缘删除)通过激光烧蚀来去除。在一个实施方案中,周边部分的宽在 约1mm和约20mm之间,在另一实施方案中,宽在约5mm和约 15mm之间,且在又一实施方案中,宽在约8mm和约10mm之间。 在一个实施方案中,在设备制造过程中,不形成额外的隔离沟槽、激 光等。
图8B描绘了横截面Z-Z’且图8C描绘了横截面W-W’。以此方 式制造的设备不需要隔离划线。具体说来,EC设备是在例如包括所 有所描绘的层的玻璃基板上制造的。执行边缘删除。又,向下去除 EC设备的一部分到在这个实例中是透明的下电极,以创建母线2的“着陆区”。这个着陆区有时称为“母线垫暴露”或“BPE”,其中暴露下 部导体的一部分,使得可在其上形成母线。可用任何顺序来执行边缘 删除区域和BPE的形成。在一个实施方案中,边缘删除在BPE之前 执行。下文更详细地描述BPE的各种方面。
如上文所述,在各种实施方案中,BPE是EC设备的一部分被向 下去除到下部电极(例如透明导电氧化物)以创建将要应用母线的表 面并从而与电极形成电接触的区域。应用的母线可为焊接的母线和墨 母线等。BPE通常具有矩形区域,但这不是必需的;BPE可为任何 几何形状或随机形状。例如,根据需要,BPE可为圆形、三角形、椭 圆形、梯形和其它多边形形状。形状可取决于EC设备的配置、承载 EC设备(例如,不规则形状的窗)的基板或甚至例如用以创建EC 设备的更有效的激光烧蚀图案。在一个实施方案中,BPE基本上跨越 EC设备的一侧,并且足够宽以使用至少在EC设备堆叠和母线之间 的空间来容纳母线。在一个实施方案中,BPE基本上为矩形,长度近 似EC设备的一侧,且宽度在约5mm和约15mm之间,在另一实施 方案中,在约5mm和约10mm之间,且在又一实施方案中,在约7 mm和约9mm之间。如所提及,母线的宽度可在约1mm和约5mm 之间,通常为约3mm宽。
BPE通常但并非必须地足够宽以容纳母线的宽度,且又在母线和 EC设备之间留有空间(因为只有母线能接触下部电极)。母线宽度可 超过BPE的宽度(且因此,会有母线材料接触到下部导体和玻璃两 者),只要母线和EC设备之间有空间。在母线宽度由BPE容纳(即,母线完全在下部导体顶上)的实施方案中,母线沿长度的外边缘可与BPE的外边缘对齐,或嵌入约1mm到约3mm。同样地,母线和EC 设备之间的空间在约1mm和约3mm之间,在另一实施方案中,在 约1mm和2mm之间,在另一实施方案中,为约1.5mm。下文相对 于具有为TCO的下部电极的EC设备更详细地描述了BPE的形成。 这仅仅是为了方便,电极可以是透明的或不透明的任何合适的电极。
为了形成BPE,需要清除底部TCO区域的沉积材料,使得可在 BPE上制造母线。在一个实施方案中,这是通过当使底部TCO暴露 在限定位置上的限定区域中时选择性地去除沉积膜层的激光处理来 实现的。在一个实施方案中,利用底部电极和沉积层的吸收特性,以在激光烧蚀期间达成选择性,即,使得选择性地去除TCO上的EC 材料而保持TCO材料完整。在某些实施方案中,也去除TCO层的上 部分,以确保母线的良好的电接触,从而例如去除可能会在沉积过程 中发生的TCO和EC材料的任何混合。在某些实施方案中,当BPE 边缘被激光加工以最小化在这些边缘的损坏时,可避免对限制漏电流 的隔离划片线(例如,参看上文相对于图8A-C的描述)的需要-这消 除了一个处理步骤,同时实现了所希望的设备性能结果。
在某些实施方案中,用以制造BPE的电磁辐射与上文所述用于 执行边缘删除的辐射相同。(激光)磁辐被使用光纤或开放光束路径 传递到基板。可取决于电磁辐射波长的选择来从玻璃侧或膜侧执行烧 蚀。烧蚀膜厚度所需的能量密度是通过使激光束穿过光学透镜来实现 的。透镜将激光束聚焦成所需的形状和大小,例如,在一个实施方案 中,具有上述尺寸的“平顶”,具有约0.5J/cm2和约4J/cm2之间的能 量密度。在一个实施方案中,如上文激光边缘删除所述般对BPE进 行激光扫描。
通过使用上述方法,在使用边缘删除和BPE而无额外隔离划线 的情况下,排除了对掩模的需要,即,在边缘删除时去除了EC设备 的周边周围的辗轧和/或损坏或不需要的材料。本领域技术人员应理 解,如果基板被例如夹子或其它装置保持在适当位置,那么可不涂覆 基板的部分。这意谓不需要用于图案化设备的掩模。又,因为边缘删 除在设备上形成了干净的边缘,所以不需要隔离划线来进一步“清理” 边缘,例如,其中当暴露EC设备的个别层时,边缘删除不去除材料 以形成干净边缘。这些方法的又一个优点是不需要在沉积EC设备的 个别层之间进行图案化。例如,在基板上涂覆形成EC设备的连续材 料层。一旦制造了EC设备层,就执行边缘删除和BPE。如本文所述, 这些方法尤其适用于“涂覆并切割”技术,即,其中EC设备被涂覆到 在沉积EC设备之后可被切割的退火玻璃或其它基板上。例如,如本 文所述,EC设备被涂覆,且玻璃基板被根据如本文所述的期望的尺 寸切割。然后执行边缘删除和BPE。最后,附接母线。可选地,密封 剂涂层可被施加到整个结构以气封设备,包括母线和暴露个别层的边 缘的设备侧。在具有或不具有所述密封剂涂层的情况下,设备可被气 封在IGU中,例如,如图5A、5B或7中所述。
一个实施方案是一种制造EC设备的方法,所述方法包括:1) 在不使用EC设备的个别层的图案化的情况下,用EC设备涂覆基板, 2)围绕基板的周边边缘删除设备的周边部分,和3)去除EC设备的 部分(BPE)以暴露下导电层;其中周边部分(边缘删除)的宽度在 约1mm和约20mm之间,宽度在约5mm和约15mm之间,或宽 度在约8mm和约10mm之间。
如在本文各种实施方案中所述,有时期望使用一个或多个激光隔 离划线来制造EC设备。图9A描绘了EC薄片900的横截面U-U’, 且图9B描绘了横截面V-V’,如图9C中所指示,900包括玻璃板上 的EC设备。参考图9A,这个结构的制备始于玻璃基板,所述玻璃 基板具有扩散阻挡和沉积在所述扩散阻挡上的第一透明导电氧化物。 掩模可用以保护周边区域940,或者区域940可通过如本文所述的边 缘删除来形成。在沉积EC堆叠之前,形成隔离划线920,隔离划线 920将扩散阻挡层/TCO层分为两个区域(参看图9C)。然后形成EC 堆叠和顶部TCO。取决于例如溅射沉积的沉积参数,EC堆叠和顶部 TCO层可具有在第一TCO的顶部的由掩模或边缘删除过程限定的区 域的周边周围的辗轧材料930。与沟槽920平行但在设备中与沟槽920 的相对侧上形成隔离划线950。在一个实施方案中,使用BPE,且不 需要隔离划线950。参考图9B,也形成隔离沟槽960和970。形成隔 离沟槽950、960和970以将大块设备与辗轧930在周边的三侧周围 隔开。在这个实例中,划线960和970穿过第一(下部)TCO和扩 散阻挡,而划线950不穿透第一TCO。母线1被作为非穿透性母线 应用,而母线2是穿透型(例如,焊接型)母线,其穿过第二TCO 和EC堆叠以与底部(第一)TCO形成电连接。在一个实施方案中, 当BPE用以去除材料930的一部分时,其中将放置母线到下部电极 (在这个实例中为母线2),使用非穿透性母线。在特定的实施方案 中,在BPE中只去除了部分930a(参看图9C)(划线960和970的 外面上的部分930保持完整)。EC设备运行正常,因为由于辗轧930 接触第一(底部)TCO而可能发生的任何短路都被隔离沟槽920、960 和970切断。隔离沟槽920是有效的,因为其填充有EC堆叠材料, 且因此导电性比TCO差很多。隔离沟槽950通过顶部TCO断开了母 线1和2之间的电连接。
例如900的电致变色薄片有时是优选的,因为例如可将EC设备 沉积到玻璃基板上而不必一定使用掩模。例如,EC设备的各层向下 放置在玻璃基板上,而无需使用任何掩模或边缘删除。然后,使用边 缘删除来从玻璃基板的周边部分去除材料。使用隔离沟槽来隔离任何 剩余辗轧,且不需要BPE,因为在沟槽中的一个沟槽(例如950)隔 离的辗轧区域中的一个辗轧区域顶部使用穿透性母线。然而,如所提 及,一个实施方案是如相对于图9A-C描述但具有BPE而不是隔离划 线950的设备。
值得注意的是,当着色EC设备时,上述隔离沟槽没有颜色或色 调。这是因为沟槽不包含EC设备材料,或者如在沟槽920中一般, 设备材料可能在沟槽中受到影响和/或没有底部TCO以在沟槽的区域 中形成可行设备。如果这些沟槽未从包含EC薄片的窗的可视区域遮 蔽,那么当窗被着色时,隔离沟槽将相对于有色窗的彩色背景表现为 亮线。这种高对比度是可能的,因为EC窗可染成阻止透过窗的几乎 所有的传输,几乎不透明。划片线和着色设备之间的对比从美学角度 来看是不理想的。注意,例如,在图9A-C中描绘的设备中,靠近母 线的隔离沟槽920和950不位于母线下方,且因此不会被母线遮蔽而 看不见。又注意,相对于例如图5A、5B和7描述的实施方案描述了 不覆盖玻璃薄片上EC设备的任何部分(母线或划片线)的垫片。发 明人已认识到,当制造EC窗IGU时,垫片可被配置以遮蔽组装IGU 中的母线和任何隔离划线。下方更详细地描述了这些实施方案和各种 相关优势。一个实施方案是并入IGU的本文所述的任何EC设备,其 中垫片被配置以从EC设备的可视区域遮蔽母线和任何划片线。在某 些实施方案中,EC设备的周边边缘由主密封件密封。在这些实施方 案中,如果存在BPE,那么BPE也可由主密封件来密封。
传统上,避免了金属垫片与母线的物理重叠,从而避免了母线和 金属垫片之间的电短路。即,通常,垫片和母线之间有粘合剂,但因 为IGU形成需要组件被压在一起,所以垫片和母线之间有发生电短 路的机会。因此,垫片和母线被配置为不重叠。这种偏移设置减小了 EC窗的可视区域。这违背了最大化EC窗的可视区域的理想目标。 克服这个问题的一种方法是使用绝缘垫片(例如,聚合物(发泡或非 发泡的塑料)垫片)或用电绝缘材料涂覆金属垫片至少否则将与母线 接触的表面,使得涂层是母线和垫片之间的插入绝缘体。2011年12 月6日提交的题为“Spacers for Insulated Glass Units”的美国专利申请 序列号13/312,057中描述了所述涂覆垫片,所述美国专利申请以引用 的方式并入本文。设想申请13/312,057中描述的垫片适于本文所述的 实施方案,因此,一个实施方案是描述垫片的本文所述的任何实施方 案,其中垫片是申请13/312,057中描述的垫片。
因此,通过使用适当的绝缘保护,垫片可位于母线上方以避免电 短路,且也通过从EC窗的可视区域遮蔽母线来节省有价值的EC设 备基板面。垫片可被设置以也遮蔽划片线;这在图10中示出。图10 描绘了具有处于低透射率(有色)状态下的EC设备的IGU,其中垫片不位于划片线上方;参看图10的左侧的IGU。这是相比于其中垫 片被设置以遮蔽划片线的IGU;参看图10的右侧的IGU。很明显, 变暗窗中的可见划片线分散用户的注意力,因为划片线和有色窗的暗 背景之间的高对比度。遮蔽的划片线并非视觉上分散注意力,因为它们被遮蔽不可见。一个实施方案是包括具有一个或多个划片线的至少 一个EC薄片的IGU,其中所有划片线被IGU的垫片遮蔽。在一个实 施方案中,垫片由聚合物材料制成,例如,发泡或非发泡的材料。在 一个实施方案中,垫片是金属垫片。在另一实施方案中,金属垫片包括至少在靠近母线的侧面上的绝缘涂层。除了遮蔽划片线之外,这种 配置还有其它优势;这些在下文中更详细地进行了描述。
在这种情况下,各种实施方案针对IGU配置,其中IGU包含薄 片上的至少一个EC设备,且各种实施方案尤其针对IGU的玻璃窗格、 垫片、EC设备、设备中的任何划片线、母线、主密封件和次密封件 之间的相对取向和空间关系。所述IGU配置最大化EC窗的可视区域,同时遮蔽EC设备中否则将与有色EC薄片形成高对比的母线和任何 划片线。又,这些实施方案保护EC设备的边缘免受IGU的主密封件 内环境的影响。下文相对于图11更详细地描述了这些实施方案。
包含在透明基板上的EC设备的常规的IGU被用相对于EC设备 的两种方式中的一种方式来配置。在第一配置中,EC设备覆盖基板 的整个区域,且IGU的垫片位于EC设备上。这种配置潜在地把EC 设备的边缘暴露到环境,因为EC设备跨越主密封件和次密封件。如果未采取额外的措施来保护EC设备的外周边免受湿气和环境的影 响,例如允许次密封剂或相邻层压粘合剂的一部分覆盖EC设备的边 缘,那么EC设备可随时间降级。具体说来,这种配置允许水通过设 备层的路径进入另外气封的IGU内空间并使设备的可视区域受到影响。在第二配置中,设备被配置使得其区域位于主密封件的内周边中, 即垫片和粘合剂用以将垫片密封到玻璃。即,EC设备不在垫片下方 延伸,而是位于垫片的内周边中。换句话说,湿气在到达IGU的体 积内的EC设备之前将必须穿过次密封件和整个主密封件。这种配置 虽然比第一配置更多地保护EC设备,但是牺牲了EC窗的可视区域 中宝贵的EC设备占地面积。这两种配置出现的一个原因(除了第一 配置中有在第二配置中被避免的水的通道之外)是母线。由于许多原 因,所以在IGU中使用金属垫片是理想的。如上文所述,常规的金属垫片可缺乏母线,且因此母线被设置于主密封件的任一侧,即,在 次密封件区域中,或IGU的体积内。
在下文所述的实施方案中,母线和任何划片线都被主密封件遮 蔽,例如,它们位于垫片和玻璃薄片之间以免对于EC窗的终端用户 可见。EC设备的边缘直接由主密封件保护,母线和划片线对于终端 用户不可见,且EC设备的可视区域被最大化。在其它实施方案中, 执行边缘删除,且然后EC设备被密封在层压密封件内,即,EC基 板与另一窗格的层压的结合粘合剂保护EC设备,包括边缘删除留下 暴露的边缘的边缘部分。一个实施方案是一种处理EC设备的方法, 所述方法包括:1)通过如本文所述的电磁辐射从基板的周边区域去除所述EC设备;和2)用IGU的主密封件或在层压密封件内密封 EC设备的周边边缘。本文描述了周边区域(边缘删除)的尺寸。在 一个实施方案中,EC设备不具有划片线,只有边缘删除和BPE。在 另一实施方案中,EC设备只具有一个划片线,例如图9A中描绘的 划片线920。
在某些实施方案中,例如当IGU被部署在高海拔地区且因此压 力变化可能需要IGU的均压能力时,IGU可装配有毛细呼吸管。当 使用所述毛细管时,采取措施以确保气体的交换不允许湿气进入 IGU,即,使用干燥剂或干燥机制来干燥通过毛细管进入IGU的气体。
图11是IGU 1100的部分横截面,具体说来是靠近且包括IGU 的边缘的IGU 1100的一部分。绝缘玻璃单元1100包含基本上彼此平 行的两个玻璃基板(薄片)(参看图2B的下部部分和IGU制造的通 用方面的相关描述)。在这个实例中,下部薄片具有通常称为EC涂 层的EC设备1110。通常,EC涂层大约小于1微米厚至几微米厚, 所以这个附图不是按比例绘制的,即,涂层的横截面在这种规格下将 不可识别(又,可能有划片线例如靠近母线,但所述划片线并未示出)。 垫片1120在玻璃薄片之间,在这个实例中,垫片1120是金属垫片。 主密封剂1130在垫片1120和玻璃薄片之间,主密封剂1130例如为 PIB或其它合适的粘合剂密封剂。这种结构被称为IGU的主密封件; 其用以气封IGU的内部空间1150免受环境影响,且通常,内部空间 填充有惰性气体,例如氩气。密封剂1160在主密封件的周边周围和 各薄片之间,密封剂1160形成IGU的次密封件。母线1170在EC涂 层1110上,在垫片1120和下部薄片之间。母线1170也可在BPE上。 母线的宽度可在约1mm和约5mm之间,通常为约3mm宽。在这 个实例中,垫片1120至少在靠近母线1170的侧面上涂覆有绝缘材料, 以免在金属垫片和母线之间形成无意的电短路。在一个实施方案中, 母线1170沿EC设备的基本上所有或所有长度与EC设备的边缘重 叠。即,母线部分位于设备和/或BPE区域(穿透型或非穿透型)上, 而母线的其它部分沿其长度位于设备和/或BPE外。尽管不希望被理 论束缚,但相信,这种配置可有助于通过有效地短接所述区域中的设 备来防止操作过程中在垫片下方着色。垫片1120可替代性地为聚合 物垫片,或者绝缘材料可被应用到母线,使得金属垫片不会在母线上 短路。又,具有通道以容纳母线的金属垫片可能为合适的。
尺寸C、D、E、F和G限定用于最大化可视区域同时保护EC 设备的边缘免受主密封件中周围环境的影响的IGU的各实施方案的 许多配置方面。一个所述实施方案是具有如下文所述尺寸C、D、E、 F和G中的至少一个的IGU。在一个实施方案中,IGU具有包括如 下文所述尺寸C、D、E、F和G中的所有尺寸的配置。
尺寸C限定玻璃薄片的内表面之间的距离。通常测量尺寸C, 因为例如玻璃薄片可具有不同的厚度,所以即使薄片具有不同的厚 度,尺寸C也将相同。尺寸C在约6mm和约30mm之间,约10mm 和约20mm之间,或约12mm和约13mm之间。尺寸C也是主密封 件和次密封件的高度的测量。主密封件和次密封件的长度将取决于IGU的大小,因为这些密封件各自跨越IGU的玻璃薄片的周边的内 部周边。
主密封件的宽度近似为垫片1120的宽度D+2mm,其中一些变 化是由于IGU制造期间密封剂1130从垫片和玻璃之间挤掉(负变化 是由于一些密封剂不扩大至垫片的宽度)。在一个实施方案中,垫片 的宽度在约5mm和约15mm之间。在另一实施方案中,垫片的宽度在约5mm和约10mm之间,在另一实施方案中,约7mm和8mm 之间。
距离E限定次密封件的宽度。在一个实施方案中,次密封件的 宽度在约2mm和约15mm之间,在另一实施方案中,宽度在约3mm 和约10mm之间,且在又一实施方案中,宽度在约4mm和约8mm 之间。次密封件的宽度可独立于相对于图11描述的其它尺寸设置, 或者例如可被设置为选择尺寸D、F和G的工件。下文描述了尺寸F 和G。
距离F是涡流,其为垫片的内边缘和母线或划线的内边缘之间的 距离。涡流是对“背”母线或划线被设置离垫片的内边缘有多远的测量 以从EC涂层的可视区域遮蔽母线和/或划线。在一个实施方案中,涡 流在约1mm和约5mm之间,在另一实施方案中,在约2mm和约 3mm之间,在又一实施方案中,为约2mm。涡流可在IGU的不同 侧不同,如在所述实施方案中,垫片被配置以遮蔽这些特征,且这些 特征不需要相对于垫片对称地调整尺寸,垫片只需要遮蔽它们即可。 换句话说,给定特征、划片线或母线的涡流在IGU的一侧上可与IGU 的另一侧上不同。图11示出了EC设备1110的边缘被主密封件保护。 涡流允许遮蔽任何母线或划片线并确保EC设备的边缘被主密封件保 护。
在一个实施方案中,主密封件是两部分的密封。例如,保护EC 设备的边缘的主密封件的一部分是如所描绘的聚合物粘合剂密封件, 而外侧部分更靠近垫片的外侧,其中垫片在边缘删除区域上方,密封 件是扩散接合型密封件,其中金属垫片和玻璃扩散接合在垫片的所述 部分上。
距离G是如上所述的边缘删除的测量。这是被去除以暴露玻璃 和/或扩散阻挡的EC设备的周边部分的宽度。如上文所述,在一个实 施方案中,周边部分的宽度在约1mm和约20mm之间,在另一实施 方案中,宽度在约5mm和约15mm之间,且在又一实施方案中,宽 度在约8mm和约10mm之间。在一个实施方案中,暴露玻璃,即, EC设备和任何扩散阻挡被在边缘删除中去除。在一个实施方案中, 执行边缘删除,以也去除约0.5微米(μm)和约3μm之间的玻璃基 板,例如以确保完成EC设备和扩散阻挡的去除(从而解释了基板的 厚度和平坦性的变化)。在一个实施方案中,执行边缘删除,以也去 除约1μm和约2μm之间的玻璃基板。在另一实施方案中,执行边缘 删除,以也去除约1.5μm的玻璃基板。
一个实施方案是一种IGU,其中C在约12mm和约13mm之间, D在约7mm和约8mm之间,E在约4mm和约8mm之间,F在约 2mm和约3mm之间,和G在约8mm和约10mm之间。在一个实 施方案中,IGU具有两个玻璃窗格,所述玻璃窗格的宽度各自独立地 在约3mm和约6mm之间。在一个实施方案中,每个玻璃窗格的厚 度相同。在另一实施方案中,玻璃窗格的厚度变化不超过1mm。
虽然已经详细描述了本发明以便于理解,但是所述实施方案应理 解为说明性的而不是限制性的。本领域技术人员将明显,可在所附权 利要求的范围内实践某些变化和修改。
Claims (40)
1.一种电致变色绝缘玻璃单元,其包括:
(a)第一透明基板;
(b)沉积在所述第一透明基板上的电致变色设备堆叠;
(c)第二透明基板;
(d)垫片;
(e)主密封件,其包括密封剂,所述主密封件位于所述垫片的两个配合表面和所述第一透明基板及所述第二透明基板中的每一者之间,所述垫片夹在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间;
(f)内部空间,其由所述垫片以及所述第一透明基板和所述第二透明基板的内表面所界定,所述内部为气封的;和
(g)在所述内部空间中的惰性气体;
其中所述电致变色设备堆叠位于面向所述内部空间的所述第一透明基板的表面上,且所述电致变色设备堆叠的整个周边边缘被密封在所述主密封件内。
2.如权利要求1所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述电致变色设备堆叠的一部分被从所述第一透明基板的周边区域移除。
3.如权利要求2所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述周边区域在约5mm和约15mm宽之间。
4.如权利要求2所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述周边区域在约8mm和约10mm宽之间。
5.如权利要求2所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中使用激光照射而移除所述电致变色设备堆叠。
6.如权利要求5所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中从所述电致变色设备堆叠一侧或从所述第一透明基板的相对一侧施加所述激光照射。
7.如权利要求1所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述电致变色设备堆叠到它的周边边缘是可染的。
8.如权利要求1所述的电致变色绝缘玻璃单元,其进一步包括母线垫暴露区域,其中第一透明导电层被暴露在所述母线垫暴露区域内。
9.如权利要求8所述的电致变色绝缘玻璃单元,其进一步包括位于所述母线垫暴露区域中的母线。
10.如权利要求9所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述母线具有约1mm和约5mm之间的宽度。
11.如权利要求10所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述母线具有约3mm的宽度。
12.如权利要求8所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述母线垫暴露区域具有围绕所述电致变色设备堆叠的一侧的长度。
13.如权利要求12所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述母线垫暴露区域具有约5mm和约10mm之间的宽度。
14.如权利要求12所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述母线垫暴露区域具有约7mm和约9mm之间的宽度。
15.如权利要求8所述的电致变色绝缘玻璃单元,其中所述第一透明导电层的上部分被移除。
16.一种制造基板上的电致变色设备堆叠的方法,所述方法包括:
(a)接收其上设置有所述电致变色设备堆叠的所述基板,或者在所述基板上沉积所述电致变色设备堆叠;和
(b)从所述基板的周边区域移除所述电致变色设备堆叠,其中所述周边领域为约1mm和约20mm宽之间。
17.如权利要求16所述的方法,其中所述周边区域为约5mm和约15mm宽之间。
18.如权利要求16所述的方法,其中所述周边区域为约8mm和约10mm宽之间。
19.如权利要求16所述的方法,其中移除所述电致变色设备堆叠为移除所述基板的至少一部分。
20.如权利要求16所述的方法,其中通过施加激光照射而移除所述电致变色设备堆叠。
21.如权利要求20所述的方法,其中所述激光照射具有选自248nm、355nm、1030nm、1064nm和532nm的至少一个波长。
22.如权利要求21所述的方法,其中所述激光照射的能量密度在约2J/cm2和约6J/cm2之间。
23.如权利要求20所述的方法,其中所述激光照射包括平顶光束配置,所述平顶光束配置包括约0.2mm2和约2mm2之间的聚焦区域。
24.如权利要求23所述的方法,其中使用扫描平场聚焦透镜在要被移除的所述电致变色设备堆叠的表面上扫描所述聚焦区域。
25.如权利要求16所述的方法,其中在步骤(b)之后,所述电致变色设备堆叠到它的周边边缘是可染的。
26.如权利要求20所述的方法,其中通过沿着所述周边区域扫描激光光斑而从所述基板的所述周边区域移除所述电致变色设备堆叠。
27.如权利要求26所述的方法,其中在扫描期间所述激光光斑被重叠在约5%和约75%之间。
28.如权利要求26所述的方法,其中使用约100fs和约100ns之间的脉冲持续时间来施加所述激光照射。
29.如权利要求28所述的方法,其中使用约100fs和约10ns之间的脉冲持续时间来施加所述激光照射。
30.如权利要求16所述的方法,其进一步包括通过向下移除所述电致变色设备堆叠的一部分直到第一透明导电层来形成母线垫暴露区域。
31.如权利要求20所述的方法,其中从所述基板一侧或从所述电致变色设备堆叠一侧施加所述激光照射。
32.如权利要求30所述的方法,其进一步包括将母线施加到所述母线垫暴露区域。
33.如权利要求32所述的方法,其中所述母线具有约1mm和约5mm之间的宽度。
34.如权利要求32所述的方法,其中所述母线具有约3mm的宽度。
35.如权利要求30所述的方法,其中所述母线垫暴露区域具有围绕所述电致变色设备堆叠的一侧的长度。
36.如权利要求35所述的方法,其中所述母线垫暴露区域具有约5mm和约10mm之间的宽度。
37.如权利要求36所述的方法,其中所述母线垫暴露区域具有约7mm和约9mm之间的宽度。
38.如权利要求30所述的方法,其进一步包括移除所述第一透明导电层的上部分。
39.如权利要求16所述的方法,其中所述电致变色设备的周边边缘被密封在绝缘玻璃单元的主密封件中。
40.如权利要求30所述的方法,其进一步包括将母线施加到所述母线垫暴露区域,其中所述母线被密封在绝缘玻璃单元的主密封件中。
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