CN114787705A - 用于处理电致变色玻璃的激光方法 - Google Patents
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Abstract
用于激光处理电致变色玻璃或其中一个或多个层夹在两个薄膜导电层之间的其他薄膜器件的技术包括将激光束引导到工件的表面上的第一位置上。该激光束包括在该工件的该表面处的具有至少约5mm的基准尺寸的光斑中具有约1J/cm2至约10J/cm2的能量密度的大体上准直的电磁辐射脉冲。该激光束从该第一位置移除材料，然后移动到该工件的该表面上的第二位置，并从该第二位置移除材料。该激光束然后移动到该工件的该表面上的一个或多个附加位置，并从该一个或多个附加位置移除材料。
Description
以引用方式并入
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技术领域
本文所公开的实施方案大体上涉及光学器件，并且更具体地，涉及制造光学器件的方法。
背景技术
电致变色是一种当材料被置于不同电子状态下，通常是经受电压变化时，在光学特性方面呈现出可逆电化学介导变化的现象。光学特性通常是颜色、透射率、吸光度以及反射率中的一个或多个。例如，一种众所周知的电致变色材料是氧化钨(WO3)。氧化钨为阴极着色电致变色材料，其中通过电化学还原发生从漂白(非着色)到蓝色的上色转换。当电化学氧化发生时，氧化钨从蓝色转换为漂白状态。
电致变色材料可以结合到例如家用、商用和其他用途的窗户中。可以通过诱发电致变色材料发生变化来改变此类窗户的颜色、透射率、吸光度和/或反射率，即电致变色窗户是可以通过施加电荷可逆地变暗或变亮的窗户。施加到窗户的电致变色器件的小电压会使其变暗；逆转电压会使其变亮。这种能力允许控制穿过窗户的光量并且呈现了将电致变色窗用作节能器件的机会。
期望用于电致变色器件和/或其中一个或多个层夹在两个薄膜导电层之间的其他薄膜器件的改进的电致变色器件制造技术。除了电致变色器件之外，平板显示器、光伏器件、悬浮颗粒器件(SPD)、液晶器件(LCD)也可受益于下文所描述的技术。
发明内容
本公开的某些实施方案涉及从工件的表面移除材料的方法。工件可以是具有可以被一个或多个激光器完全或部分移除或以其他方式修改的材料的任何结构。在一些实施方案中，工件是窗户或其他结构，包括光学可切换器件。在某些实施方案中，工件是透明基板上的电致变色器件或部分制造的电致变色器件。电致变色器件包括一个或多个层，例如两个透明导电层之间的电致变色堆叠。透明导电层彼此电隔离并且可独立寻址。它们可以通过汇流条或其他附接的导电结构进行电控。
移除材料的方法的特征可在于以下操作：(a)将激光束引导到工件的表面上的第一位置上，其中激光束从工件的表面上的第一位置移除材料；(b)将激光束移动到工件的表面上的第二位置，并从工件的表面上的第二位置移除材料；以及(c)将激光束移动到工件的表面上的一个或多个附加位置，并从工件的表面上的一个或多个附加位置移除材料。可以通过激光消融移除材料。
在某些实施方案中，激光束大体上准直。如本文所用，大体上准直的激光束具有约1毫弧度或更小的角发散。
在某些实施方案中，激光束包括在工件的表面处的具有至少约5mm的基准尺寸的光斑中具有约1J/cm2至约10J/cm2的能量密度的电磁辐射脉冲。如本文所用，激光光斑的“基准尺寸”可以是光斑上的任意两个点之间的最大距离。在大体圆形或椭圆形光斑的情况下，基准尺寸可以是直径。在多边形光斑的情况下，基准尺寸可以是两个顶点之间的距离。光斑的边界可以是激光束辐射的强度降至其最大值的约20％的位置。在某些实施方案中，由电磁辐射脉冲产生的光斑具有大体上正方形或矩形形状。
在一些实施方式中，材料包括电致变色器件的一些或所有层，并且移除材料在一个或多个层上产生边缘。在一些实施方案中，边缘具有锥形轮廓。在一些情况下，锥形轮廓具有至少约70微米的锥形宽度。在一些实施方案中，材料移除区是与具有锥形轮廓的边缘相邻的汇流条垫暴露区。
在某些实施方案中，从工件的表面上的第一位置、第二位置和/或一个或多个附加位置移除材料包括：移除电致变色器件的一个或多个层的至少一部分。此类层可包括第一透明导电层、电致变色堆叠和/或第二透明导电层。
在一些实施方式中，从工件的表面上的第一位置、第二位置和/或一个或多个附加位置移除材料产生设置在工件的周边的至少一部分上的边缘去除区。边缘去除区可包括工件的表面的暴露部分。
在一些实施方式中，从工件的表面上的第一位置、第二位置和/或一个或多个附加位置移除材料产生汇流条垫暴露区。汇流条垫暴露区可以包括透明导电层的表面的暴露部分。
在某些实施方案中，从工件的表面上的第一位置、第二位置和/或一个或多个附加位置移除材料产生具有至少约5mm宽度的材料移除区。
在一些实施方式中，方法的特征可在于不存在某些对常规工艺的需要。例如，在某些实施方案中，从工件的表面上的第一位置、第二位置和/或一个或多个附加位置移除材料不包括在光栅扫描中移动激光束。另外，在某些实施方案中，激光束不聚焦在工件的表面上。
在某些实施方案中，电磁辐射脉冲包括至少两个波长的辐射。在此类实施方案中，方法可以控制以第一波长和第二波长提供的激光束的比例。在一些情况下，电磁辐射脉冲包括可见范围内的第一波长的辐射和红外范围内的第二波长的辐射。举例来说，第一波长在约400nm至600nm的范围内，并且第二波长在约900nm至1200nm的范围内。
在某些实施方案中，激光束由钕YAG激光器产生。
在某些实施方案中，电磁辐射脉冲具有约300mJ至1500mJ的脉冲能量。在某些实施方案中，电磁辐射脉冲具有约1ns至100ns的脉冲持续时间。在某些实施方案中，电磁辐射脉冲具有约1Hz至1000Hz的脉冲重复率。在某些实施方案中，电磁辐射脉冲具有约50Hz至300Hz的脉冲重复率。
在某些实施方案中，电磁辐射脉冲的至少一部分在距激光器的第一距离处的光斑中具有大体上高斯能量分布。能量分布可以各种横向EM模式中的任一种提供。
在一些实施方式中，将激光束移动到第二位置和一个或多个附加位置以约200mm/s至1500mm/s的速度发生。
本公开的某些实施方案涉及一种材料移除系统，该材料移除系统的特征可在于以下元件：(a)激光器，所述激光器被配置为产生包括电磁辐射脉冲的激光束，该电磁辐射脉冲在距激光器的第一距离处的具有至少约5mm的基准尺寸的光斑中具有为约1J/cm2至10J/cm2的能量密度；以及(b)工件保持器，所述工件保持器被配置为将工件的表面保持在距激光器的第一距离处。在此类实施方案中，材料移除系统可以被配置为在距激光器的第一距离处以大体上准直的形状提供激光束。在一些实施方式中，激光器和工件保持器被配置为使得在操作期间，激光束消融来自工件的表面的材料。在某些实施方案中，材料包括电致变色器件的一个或多个层。在某些实施方案中，电致变色器件的一个或多个层包括电致变色器件的所有层。在某些实施方案中，电致变色器件的一个或多个层包括电致变色器件的所有层，但接近工件的透明导体层除外。
在某些实施方案中，激光器是钕YAG激光器。
在某些实施方案中，系统被配置为使得激光束在距激光器的第一距离处具有至少约20mm2的横向面积。
在某些实施方案中，激光器被配置为产生具有约300mJ至1500mJ的脉冲能量的电磁辐射脉冲。在某些实施方案中，激光器被配置为产生具有约1ns至100ns的脉冲持续时间的电磁辐射脉冲。在某些实施方案中，激光器被配置为产生具有约1Hz至1000Hz的脉冲重复率的电磁辐射脉冲。在某些实施方案中，激光器被配置为产生具有约50Hz至300Hz的脉冲重复率的电磁辐射脉冲。在某些实施方案中，激光器被配置为产生其至少一部分在距激光器的第一距离处的光斑中具有大体上高斯能量分布的电磁辐射脉冲。
在一些实施方式中，系统的特征可在于不存在一些常规工艺中的某些元件。例如，在某些实施方案中，系统不包括用于在光栅扫描中引起激光束移动的组件。在某些实施方案中，系统不包括用于将激光束的聚焦位置保持在操作期间要从工件移除材料的位置处的自动聚焦系统。在某些实施方案中，系统不包括被配置为将激光束聚焦到操作期间要从工件移除材料的位置上的光学元件。
在一些实施方式中，激光器被配置为产生具有至少两个波长的激光束。在一些情况下，系统包括被配置为控制以第一波长和第二波长提供的激光束的比例的组件。在一些实施方式中，激光器被配置为利用可见范围内的第一波长与红外范围内的第二波长的辐射来产生激光束。例如，第一波长在约400nm至600nm的范围内，并且第二波长在约900nm至1200nm的范围内。
在一些实施方式中，系统另外包括被配置为改变激光束的基准尺寸的光束准直器。在一些实施方式中，系统另外包括被配置为改变激光束的光束轮廓分布的光束整形器。
本公开的一些方面涉及结构，这些结构的特征可在于以下元件：(a)基板；(b)电致变色器件，所述电致变色器件设置在基板上，其中电致变色器件包括位于第一透明导电层与第二透明导电层之间的电致变色堆叠，并且其中第一透明导电层设置在电致变色堆叠与基板之间；以及(c)材料移除区，在该材料移除区中从基板移除电致变色器件的至少一部分。材料移除区可以包括具有至少约5mm的基准尺寸的激光束脉冲压印。
在某些实施方案中，材料移除区包括不沿循光栅图案的激光束路径压印。在某些实施方案中，激光束脉冲压印具有大体上正方形或矩形形状。
在某些实施方案中，材料移除区包括设置在基板的周边的至少一部分上的边缘去除区。在某些实施方案中，边缘去除区包括未覆盖的基板的表面。在某些实施方案中，材料移除区包括汇流条垫暴露区。汇流条垫暴露区可以包括未覆盖的第一透明导电层的区。
在一些情况下，材料移除区至少部分地由边缘界定，该边缘具有位于材料移除区外部的电致变色器件的一部分，并且该边缘具有锥形轮廓。在某些实施方案中，锥形轮廓在边缘的顶部与邻接材料移除区的边缘的底部之间具有至少约70μm的锥形宽度。在一些实施方式中，材料移除区是汇流条垫暴露区。在一些实施方式中，电致变色器件不具有穿过第二透明导电层的划线，该划线将沿着汇流条垫暴露区电隔离第二透明导电层的一部分。
在某些实施方案中，材料移除区位于第一透明导电层、电致变色堆叠或第二透明导电层上或者位于第一透明导电层、电致变色堆叠或第二透明导电层中。在某些实施方案中，材料移除区具有至少约5mm的宽度。在一些情况下，材料移除区具有至少约8mm的宽度。
本公开的另一方面涉及器件，这些器件的特征在于以下元件：(a)基板；(b)电致变色器件，所述电致变色器件设置在基板上，其中电致变色器件包括位于第一透明导电层与第二透明导电层之间的电致变色堆叠，其中第一透明导电层设置在电致变色堆叠与基板之间；以及(c)汇流条暴露(BPE)区，所述汇流条暴露区设置在第一透明导电层上或者设置在第一透明导电层中。BPE可以包括未被电致变色堆叠或第二导电层覆盖的第一透明导电层的区。在各种实施方案中，器件不具有穿过第二透明导电层的划线，该划线将沿着汇流条垫暴露区电隔离第二透明导电层的一部分。
在一些实施方式中，BPE区具有至少约5mm的宽度。在一些实施方式中，BPE区至少部分地由边缘界定，其中电致变色器件的一部分在BPE区外部，并且边缘可以具有锥形轮廓。在一些情况下，锥形轮廓在边缘的顶部与邻接第一透明导电层、第一透明导电层与基板之间的材料层和基板中的一者的边缘的底部之间具有至少约70μm的锥形宽度。
在某些实施方案中，BPE区包括位于第一透明导电层上或者位于第一透明导电层中的激光束脉冲压印，其中激光束脉冲压印具有至少约5mm的基准尺寸。在一些情况下，激光束脉冲压印具有大体正方形或矩形形状。
在某些实施方案中，BPE区包括不沿循光栅图案的激光束路径压印。在某些实施方案中，器件另外包括设置在基板的周边的至少一部分上的边缘去除区。
本公开的另一方面涉及从工件的表面移除材料的方法，其中方法的特征在于以下操作：(a)将激光束引导到工件的表面上的第一位置上，其中激光束包括具有至少两个波长的电磁辐射脉冲，并且其中电磁辐射脉冲形成从工件的表面上的第一位置移除材料的光斑；(b)将激光束移动到工件的表面上的第二位置，并从工件的表面上的第二位置移除材料；以及(c)将激光束移动到工件的表面上的一个或多个附加位置，并从工件的表面上的一个或多个附加位置移除材料。
在一些情况下，激光束由钕YAG激光器产生。在某些实施方案中，激光束大体上准直。在某些实施方案中，激光束在工件的表面处具有至少约5mm的基准尺寸。在某些实施方案中，电磁辐射脉冲具有约1J/cm2至约10J/cm2的能量密度。
举例来说，电磁辐射脉冲包括可见范围内的第一波长的辐射和红外范围内的第二波长的辐射。例如，第一波长可以在约400nm至600nm的范围内，并且第二波长可以在约900nm至1200nm的范围内。方法可以另外包括控制以第一波长和第二波长提供的激光束的比例的操作。
本公开的一些方面涉及材料移除系统，这些材料移除系统的特征可在于以下特征：(a)激光器，所述激光器被配置为产生包括电磁辐射脉冲的激光束，电磁辐射脉冲在距激光器的第一距离处的具有至少约5mm的基准尺寸的光斑中具有至少两个波长；以及(b)工件保持器，所述工件保持器被配置为将工件的表面保持在距激光器的第一距离处。在某些实施方案中，材料移除系统被配置为在距激光器的第一距离处以大体上准直的形状提供激光束。在某些实施方案中，电磁辐射脉冲具有约1J/cm2至约10J/cm2的能量密度。
在一些情况下，系统另外包括被配置为控制以第一波长和第二波长提供的激光束的比例的组件。在某些实施方案中，激光器被配置为利用可见范围内的第一波长与红外范围内的第二波长的辐射来产生激光束。举例来说，第一波长可以在约400nm至600nm的范围内，并且第二波长可以在约900nm至1200nm的范围内。在某些实施方案中，激光器是钕YAG激光器。
在一些实施方式中，系统另外包括被配置为改变激光束的基准尺寸的光束准直器。在一些实施方式中，系统另外包括被配置为改变激光束的光束轮廓分布的光束整形器。
附图说明
当结合图考虑时，可以更全面地理解以下具体实施方式，在附图中：
图1A、图1B和图1C分别是在玻璃基板上制造的电致变色器件的横截面、端视图和顶视图。
图2是基板上的电致变色器件架构的局部横截面。
图3是示出其中扩散阻挡层与下部导电层一起被移除的器件架构的局部横截面。
图4A是描述制造电致变色器件的方法的各方面的工艺流程的流程图。
图4B是描绘关于图4A描述的工艺流程中的步骤的顶视图。
图4C描绘关于图4B描述的电致变色薄片的横截面。
图4D是类似于关于图4B所描述的器件的器件的顶视图的示意图。
图4E是透视图中描绘具有光学器件的IGU的制造的示意图。
图4F和图4G是描绘工艺流程的步骤的示意图，该工艺流程类似于关于图4A描述的工艺流程并且如应用于先涂覆后切割方法一样在大面积基板上执行。
图5示出根据现有技术的激光消融与当前公开的技术的比较。
图6示出根据一些实施方案的用于制造光学器件的方法。
具体实施方式
本公开中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节，该公开包括本文档和附图中的实施方式和权利要求。
某些实施例涉及光学器件，即，具有至少一个透明导体层的薄膜器件。在其最简单的形式下，光学器件包括基板和夹在两个导体层之间的一个或多个材料层，其中一个导体层是透明的。在一个实施例中，光学器件包括透明衬底和两个透明导体层。在另一个实施方案中，光学器件包括透明基板，在该透明基板上沉积有透明导体层(下部导体层)，而另一(上部)导体层不是透明的。在另一个实施例中，衬底不是透明的，并且一个或两个导体层是透明的。光学器件的一些示例包括电致变色器件、平板显示器、光伏器件、悬浮颗粒器件(SPD)、液晶器件(LCD)等。对于本文，下面给出电致变色器件的描述。为方便起见，描述所有固态和无机电致变色器件；然而，实施方案不受这种方式限制。特别关注图案化和制造光学器件的方法。例如，执行各种边缘去除和隔离划线，以确保光学器件与任何边缘缺陷具有适当隔离，但也可以解决器件区域中的不想要的着色和电荷积聚。在制造期间将边缘处理施加到光学器件的一个或多个层。本文所述的方法适用于具有夹在两个薄膜电导体层之间的一个或多个材料层的任何薄膜器件。
出于简洁的目的，关于电致变色器件描述实施方案；然而，本公开的范围不限于此。本领域的普通技术人员应了解，所描述的方法可用于制造几乎任何薄膜器件，其中一个或多个层夹在两个薄膜导体层之间。某些实施例涉及光学器件，即，具有至少一个透明导体层的薄膜器件。在其最简单的形式下，光学器件包括基板和夹在两个导体层之间的一个或多个材料层，其中一个导体层是透明的。在一个实施例中，光学器件包括透明衬底和两个透明导体层。在另一个实施方案中，光学器件包括透明基板，在该透明基板上沉积有透明导体层(下部导体层)，而另一(上部)导体层不是透明的。在另一个实施例中，衬底不是透明的，并且一个或两个导体层是透明的。光学器件的一些示例包括电致变色器件、平板显示器、光伏器件、悬浮颗粒器件(SPD)、液晶器件(LCD)等。对于本文，下面给出电致变色器件的描述。为方便起见，描述了所有固态和无机电致变色器件，例如2016年10月12日提交的名称为“薄膜器件和制造(Thin Film Devices and Fabrication)”的美国专利申请15/109,624所考虑的所有固态和无机电致变色器件，该美国专利申请被分配给本发明的受让人并且通过全文引用的方式并入；然而，实施方案不受这种方式限制。
参考图1A至图1C描述电致变色(EC)薄片的具体示例，以便说明本文所述的实施方案。电致变色薄片包括在基板上制造的电致变色器件。图1A是电致变色薄片100的横截面表示(参见图1C的剖切线X-X’)，该电致变色薄片以玻璃板105开始制造。图1B示出了电致变色薄片100的端视图(参见图1C的观察线Y-Y')，并且图1C示出了电致变色薄片100的顶部向下视图。
图1A示出了在于玻璃板105上进行制造之后的电致变色薄片100，并且边缘已被去除以产生围绕薄片周边的区域140。边缘去除是指从器件移除围绕基板的一些周边部分的一个或多个材料层。通常，尽管不一定，边缘去除向下去除材料至下部导体层并包括下部导体层(例如，图1A至图1C中描绘的示例中的层115)，并且可包括向下移除任何扩散阻挡层至基板自身。在图1A至图1B中，已对电致变色薄片100进行激光划线，并且已附接汇流条。玻璃薄片105具有扩散阻挡层110和位于扩散阻挡层上的第一透明导电氧化物层(TCO)115。
在此示例中，激光边缘去除(“LED”)过程移除了TCO 115和扩散阻挡层110，但在其他实施方案中，仅移除了TCO，使扩散阻挡层保持完整。TCO层115是用于形成在玻璃板上制造的电致变色器件的电极的两个导电层中的第一导电层。在一些示例中，玻璃板可以预制有在下层的玻璃上形成的扩散阻挡层。因此，形成扩散阻挡层，然后形成第一TCO 115、EC堆叠125(例如，具有电致变色离子导体和对电极层的堆叠)和第二TCO 130。在其他示例中，玻璃板可以预制有在下层的玻璃上形成的扩散阻挡层和第一TCO 115两者。
在某些实施方案中，可以在集成沉积系统中的基板(例如，玻璃板)上形成一个或多个层，其中基板在制造层期间的任何时间都不离开集成沉积系统。在一个实施方案中，可以在集成沉积系统中制造包括EC堆叠和第二TCO的电致变色器件，其中玻璃板在制造层期间的任何时间都不离开集成沉积系统。在一种情况下，还可以使用集成沉积系统形成第一TCO层，其中玻璃板在沉积EC堆叠和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所有层(扩散阻挡层、第一TCO层、EC堆叠和第二TCO层)，其中玻璃板在沉积期间不离开集成沉积系统。在此示例中，在沉积EC堆叠125之前，可以通过第一TCO 115和扩散阻挡层110切割隔离沟槽120。在制造完成之后，考虑电隔离将存在于汇流条1下方的第一TCO 115的区域来制作沟槽120(参见图1A)。沟槽120有时被称为“L1”划线，因为它是某些工艺中的第一激光划线。这样做可能是为了避免汇流条下的EC器件的电荷积聚和着色，这可能是不希望的。
在形成EC器件之后，可以执行LED工艺和附加的激光划线。图1A和图1B描绘区域140，在此示例中，其中EC器件已从围绕激光划线沟槽150、155、160和165的周边区域移除。激光划线150、160和165有时被称为“L2”划线，因为它们是某些工艺中的第二划线。激光划线155有时被称为“L3”划线，因为它是某些工艺中的第三划线。L3划线穿过第二TCO 130，并且在此示例中(但不一定)穿过EC堆叠125，但不穿过第一TCO 115。制成激光划线沟槽150、155、160和165，以隔离EC器件的部分135、145、170和175，这些部分在从可操作EC器件进行边缘去除工艺期间可能会被损坏。
用于激光划线工艺的一个或多个激光器通常但不一定是脉冲型激光器，例如二极管泵浦固态激光器。例如，可以使用合适的激光器来执行激光划线工艺。可提供合适激光器的供应商的一些示例包括IPG Photonics公司(位于马萨诸塞州牛津市)、Ekspla(位于立陶宛维尔纽斯市)、TRUMPF股份有限公司(位于康涅狄格州法明顿市)、SPI Lasers LLC(位于加利福尼亚州圣克拉拉市)、Spectra-Physics公司(位于加利福尼亚州圣克拉拉市)、nLIGHT股份有限公司(位于华盛顿州温哥华市)以及Fianium股份有限公司(位于俄勒冈州尤金市)。某些划线步骤也可以机械方式执行，例如通过金刚石尖端划线；然而，某些实施方案在划线或其他材料移除处理期间描述了深度控制，该深度控制能用激光器良好地控制。例如，在一个实施方案中，执行边缘去除到第一TCO的深度，在另一个实施方案中，执行边缘去除到扩散阻挡层的深度(第一TCO被移除)，在又一实施方案中，执行边缘去除到基板的深度(向下移除所有材料层至基板)。在某些实施方案中，描述了可变深度划线。
激光划线完成后，附接汇流条。非穿透汇流条(1)应用于第二TCO。非穿透汇流条(2)应用于其中包括EC堆叠和第二TCO的器件未沉积的区域(例如，从保护第一TCO免受器件沉积的掩模开始)，或者在该示例中，边缘去除工艺(例如，使用例如具有XY或XYZ检流计的装置的激光消融)用于向下移除材料至第一TCO。在此实例中，汇流条1和汇流条2都是非穿透汇流条。穿透汇流条是通常被压入(或焊接)并且穿过一个或多个层以与下部导体接触的汇流条，该下部导体例如位于EC堆叠的一个或多个层的底部或下方的TCO。非穿透汇流条是不穿透到层中，而是在例如TCO的导电层的表面上进行电接触和物理接触的汇流条。非穿透汇流条的典型示例是施加到适当导电表面的导电油墨，例如银基油墨。
TCO层可以使用非传统的汇流条电连接，例如，用丝网和光刻图案化方法制造的汇流条。例如，通过丝网印刷(或使用另一种图案化方法)导电油墨，然后热固化或烧结油墨，可以与器件的透明导电层建立电连通。使用上述器件配置的优点包含例如比使用穿透汇流条的传统技术更简单的制造和更少的激光划线。
在汇流条制造或以其他方式施加到一个或多个导电层之后，电致变色薄片可以集成到绝缘玻璃单元(IGU)中，该IGU包括例如汇流条的布线等。在一些实施方案中，汇流条中的一个或两个汇流条位于成品IGU内部。在特定实施方案中，两个汇流条均配置在IGU的间隔件与玻璃之间(通常被称为IGU的主密封)；即，汇流条与用于分离IGU的薄片的间隔件对齐。区域140至少部分地用于与用于形成IGU的间隔件的一个面形成密封。因此，导线或到汇流条的其它连接在间隔件与玻璃之间延伸。由于许多间隔件由导电的金属(例如，不锈钢)制成，因此希望采取措施以避免由于汇流条和连接器与金属间隔件之间的电连通而导致的短路。在2011年12月6日提交的并且名称为“用于经隔离玻璃单元的改进的间隔件(Improved Spacers for Insulated Glass Units)”的美国专利申请序列号13/312,057中描述了实现此目的的特定方法和装置，该美国专利申请在此以全文引用方式并入。在本文所述的某些实施方案中，方法和所得IGU包括使EC器件的周边边缘、汇流条和任何隔离划线中的每一者在IGU的主密封内。
图2是示出具有第二配置的EC器件200的局部横截面。在所示示例中，在制造EC堆叠125之前移除会在汇流条1下方延伸的第一TCO 115的部分。在此示例中，扩散阻挡层110延伸到汇流条1下方并且延伸到EC器件的边缘。在一些示例中，扩散阻挡层延伸到玻璃105的边缘，即，其覆盖区域140。在其他示例中，也可以在汇流条1下方移除扩散阻挡层的一部分。在前述示例中，在制造EC堆叠125之前执行在汇流条1下方选择性地移除TCO。可以在器件制造之前或之后执行边缘去除工艺以形成区域140(例如，围绕玻璃的周边，其中间隔件与玻璃形成密封)。如果用以形成140的边缘去除工艺由于例如短路问题而产生粗糙边缘或其他不可接受的边缘，则可形成隔离划片沟槽150a，从而将材料的部分135a与EC器件的其余部分隔离。如在图2中描绘的EC器件200的扩展部分中所例示，由于汇流条1下方不存在TCO 115的部分，因此可避免前述问题，例如不期望的着色和电荷积聚。并且，由于扩散阻挡层110保持完整，至少与EC堆叠125共同延伸，因此会防止钠离子扩散到EC堆叠125中并且引起不期望的导电或其他问题。
图3是示出具有又一配置的电致变色器件300的局部横截面。在所示示例中，在制造EC堆叠125之前移除会在汇流条1下方延伸的第一TCO115的部分和扩散阻挡层110。也就是说，在制造EC堆叠125之前执行在汇流条1下方移除第一TCO和扩散阻挡层。用以形成区域140(例如，围绕玻璃的周边，其中间隔件与玻璃形成密封)的LED工艺可在器件制造之前(例如，移除扩散阻挡层并且随后使用掩模)或在器件制造之后(向下移除所有材料至玻璃)执行。如果用以形成140的边缘去除工艺产生粗糙边缘，则可形成类似于图2中的150a的隔离划片沟槽，从而将材料的部分135a(参见图2)与EC器件的其余部分隔离。
用于制造包括夹在第一导电层(例如，第一TCO 115)与第二导电层(例如，第二TCO130)之间的一个或多个材料层的光学器件的技术可以包括：(i)接收在工作表面上包括第一导电层的基板；(ii)从基板的周边的约10％至约90％之间移除第一导电层的第一宽度；(iii)沉积光学器件的一个或多个材料层和第二导电层，使得该材料层和第二导电层覆盖第一导电层，并且在可能的情况下，围绕基板的周边延伸超过第一导电层；(iv)移除基本上围绕基板的整个周边的所有层的比第一宽度窄的第二宽度，其中移除深度至少足以移除第一导电层；(v)移除第二透明导电层的至少一部分和其下的光学器件的一个或多个层，从而露出第一导电层的至少一个暴露部分；以及(vi)将汇流条施加到第一透明导电层的至少一个暴露部分；其中第一导电层和第二导电层中的至少一者是透明的。
图4A是工艺流程400，其描述了制造电致变色器件或其他光学器件的方法的各方面，该其他光学器件具有相对的汇流条，每个汇流条均施加到光学器件的一个导体层。虚线表示工艺流程中的任选步骤。如关于图4B至图4C所描述的，示例性器件440用于示出工艺流程。图4B提供了描绘器件440的制造的顶视图，该器件的制造包括关于图4A描述的工艺流程400的数字指示符。图4C示出了包括关于图4B描述的器件440的薄片的横截面。器件440是矩形器件，但工艺流程400适用于具有相对的汇流条的任何形状的光学器件，每个汇流条位于一个导体层上。
参考图4A和图4B，在接收其上具有第一导体层的基板之后，工艺流程400从任选地对第一导体层进行抛光开始，参见401。对下部透明导体层进行抛光可以增强在其上制造的EC器件的光学特性和性能。在2012年9月27日提交的名称为“光学器件制造(OpticalDevice Fabrication)”的专利申请PCT/US12/57606中描述了在其上制造电致变色器件之前对透明导电层进行抛光，该专利申请在此以全文引用的方式并入。如果要执行抛光，则可在工艺流程中的LED工艺(参见405)之前和/或在LED之后进行该抛光。在一些示例中，既可在边缘去除之前又可在边缘去除之后对下部导体层进行抛光。通常，下部导体层仅进行一次抛光。
再次参考图4A，如果不执行抛光401，则工艺400从围绕基板的周边的部分边缘去除第一宽度开始，参见405。边缘去除可仅移除第一导体层，或者也可移除扩散阻挡层(如果存在的话)。在一个实施例中，基板是玻璃，并且包括钠扩散阻挡层和在其上的透明传导层，例如，基于氧化锡的透明金属氧化物传导层。基板可以是矩形的(例如，在参见图4B的情况下描绘的正方形基板)。图4B中的虚线区域表示第一导体层。因此，在根据工艺405的边缘去除之后，从基板430的周边的三个侧移除宽度A。该宽度典型地是但不一定是均匀的宽度。下面描述第二宽度B。在宽度A和/或宽度B不均匀的情况下，则它们相对于彼此的相对大小是就其平均宽度而言的。
作为在405处移除第一宽度A的结果，存在下部导体层的新暴露的边缘。任选地，可以将第一导电层的该边缘的至少一部分任选地锥形化，参见407和409。下层的扩散阻挡层也可以是锥形的。
也可以任选地在边缘锥形化之后对下部导体层进行抛光，参见408。已经发现，对于某些器件材料，在边缘锥形化之后对下部导体层进行抛光可能是有利的。例如，可以在抛光408之后执行边缘锥形化，参见409。尽管在图4A中的407和409处均示出了边缘锥形化，但是如果执行，则边缘锥形化通常将执行一次(例如，在407或409处)。
在如上所述的移除第一宽度A以及任选的抛光和/或任选的边缘锥形化之后，在基板430的表面上沉积EC器件，参见410。该沉积包括光学器件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)。
可至少执行LED工艺以移除包括基板上的透明导体层的材料，并且还任选地移除扩散阻挡层(如果存在的话)。在某些实施方案中，边缘去除用于移除基板(例如，浮法玻璃)的表面部分，并且可以达到不超过压缩区的厚度的深度。执行边缘去除，例如以形成用于通过IGU的主密封和副密封的至少一部分进行密封的良好表面。例如，尽管存在副密封，但是当导体层跨过基板的整个区域并因此具有暴露边缘时，透明导体层可能有时会失去粘附性。同样，据信当金属氧化物和其它功能层具有这类暴露边缘时，它们可以用作湿气进入整体器件的路径，从而损害主密封和副密封。
LED在本文中被描述为在已经被切成一定尺寸的基板上执行。然而，在其它公开的实施例中，可以在从整体玻璃板上切下基板之前进行边缘去除。举例来说，未回火的浮法玻璃可以在EC器件在其上图案化之后被切割成单个薄片。可以在整体块上执行本文所述的方法，然后将该块切割成单独的EC薄片。在某些实施例中，可以在切割EC薄片之前，以及再次在将它们从整体块切割之后，在一些边缘区域中执行边缘去除。在某些实施例中，在从整体块切下薄片之前执行所有边缘去除。在切割窗格之前采用“边缘去除”的实施方案中，可以预期新形成的EC薄片的切口(以及边缘)将位于何处而移除玻璃板上的涂层的部分。换句话说，还没有实际的基板边缘，仅是将进行切割以产生边缘的限定区域。因此，“边缘去除”是指包括在预期存在基板边缘的区域中移除一个或多个材料层。在2010年11月8日提交的美国专利申请序号12/941,882(现为美国专利号8,164,818)和2012年4月25日提交的美国专利申请序列号13/456,056中描述了通过在整体块上制造EC器件之后从整体块切割来制造EC薄片的方法，这两个美国专利中的每个的标题均为“Electrochromic WindowFabrication Methods(电致变色窗户的制造方法)”，并且每一个通过引用整体并入本文。
在一些示例中，可以通过激光消融移除材料。取决于基板处理装备的选择和配置参数，可以从基板侧或EC膜侧执行消融。
常规地，消融膜厚度所需的能量密度已通过使激光束穿过光学透镜来实现。透镜将激光束聚焦成所需的形状和大小。例如，已使用“平顶”光束配置，例如，其聚焦区域在约0.005mm2至约2mm2之间。已选择光束的聚焦水平用于实现消融EC膜堆叠所需的能量密度。例如，在消融中使用的能量密度可在约2J/cm2与约6J/cm2之间。
在激光边缘去除工艺期间，可在EC器件的表面上沿外围扫描激光光斑。期望能均匀移除EC膜，并且这已通过例如在扫描期间重叠光斑的区域来实现，在已知示例中，重叠在约5％与约100％之间延伸，在约10％与约90％之间延伸，并且在约10％与约80％之间延伸。已使用各种扫描图案，例如，以直线、曲线进行扫描，并且可扫描各种图案，例如扫描矩形或其他形状的截面，共同形成外围边缘去除区域。扫描线(或“笔”，即由相邻或重叠的激光光斑(例如，正方形，圆形等)形成的线)可以上文针对光斑重叠描述的水平重叠。即，由先前扫描的线的路径限定的消融材料的区域与后来的扫描线重叠，从而存在重叠。即，通过重叠或相邻的激光斑点消融的图案区域与随后的消融图案的区域重叠。在需要重叠的情况下，可以使用光斑、线或图案、例如在约11KHz与约500KHz之间的范围内的更高频率的激光。
再次参考图4A和图4B，工艺流程400继续围绕基板的基本上整个周边来移除比第一宽度A窄的第二宽度B，参见415。这可以包括移除材料直至玻璃或扩散阻挡层(如果存在的化)。在完成工艺流程400直至415之后，例如在如图4B所描绘的矩形基板上，存在具有至少宽度B的周边区域，其中没有第一透明导体、器件的一个或多个材料层、或第二导电层——移除宽度B已暴露扩散阻挡层或基板。在该周边区域内的是器件堆叠，包括在三个侧上通过重叠一个或多个材料层和第二导体层而包围的第一透明导体。在其余侧(例如，图4B中的底侧)上，一个或多个材料层和第二导体层不存在重叠部分。紧邻该其余侧(例如，图4B中的底侧)，移除一个或多个材料层和第二导体层，以便暴露第一导体层的一部分(汇流条垫暴露，或“BPE”)435，参见420。BPE 435不需要延行该侧的整个长度，它仅需要足够长以容纳汇流条并在汇流条与第二导体层之间留出一些空间，以便不会在第二导体层上短路。在一个实施方案中，BPE 435在该侧上跨越第一导体层的长度。
如上文所述，BPE是将材料层的一部分向下移除至下部电极或其他导电层(例如，透明导电氧化物层)，以便形成用于待施加的汇流条的表面，从而与电极电接触。所应用的汇流条可以是焊接的汇流条，以及墨汇流条等。BPE通常具有矩形区域，但这不是必需的；该BPE可以是任何几何形状或不规则形状。举例来说，根据需要，BPE可以是圆形、三角形、椭圆形、梯形和其它多边形。形状可以取决于EC器件的配置、承载EC器件的基板(例如，不规则形状的窗户)、或者甚至用于创建它的更有效的激光消融图案(例如，在材料移除、时间等方面)。典型地，但并非必须如此，BPE的宽度足以容纳汇流条，但是应当至少在有源EC器件堆叠与汇流条之间留一定的空间。如所提及，汇流条的宽度可以在约1mm与约5mm之间，通常宽度为约3mm。
如提及，有利的是，BPE的制造宽度足以容纳汇流条的宽度，并且在汇流条与EC器件之间还留有空间(因为汇流条仅应接触下部导电层)。当BPE完全容纳汇流条宽度时，也就是说，汇流条完全位于下部导体的顶部，沿着汇流条的长度，汇流条的外边缘可以与BPE的外边缘对齐，或插入约1mm至约3mm。同样，汇流条与EC器件之间的空间在约1mm与约3mm之间，在另一实施方案中该空间在约1mm与2mm之间，并且在另一实施方案中该空间为约1.5mm。下文关于具有为TCO的下部电极的EC器件更详细地描述BPE的形成。这仅是为了方便起见，电极可以是用于光学器件的任何合适的电极，透明的或不透明的。
为了制造BPE，底部TCO(例如，第一TCO)的区域可能要清除沉积的材料，以便可以在TCO上制造汇流条。这可通过激光处理来实现，该激光处理选择性地移除沉积的膜层，同时使底部TCO在限定区域中的限定位置处暴露。
用于制造BPE的电磁辐射可与上述用于执行LED的电磁辐射相同。也就是说，可以考虑从玻璃侧或膜侧执行的激光消融。常规地，消融膜厚度所需的能量密度已通过使激光束穿过光学透镜来实现。透镜将激光束聚焦成所需的形状和大小。例如，已使用了一种“平顶”，其具有上述尺寸，能量密度在约0.5J/cm2与约4J/cm2之间。此外，已提出针对BPE的激光扫描重叠，如上文针对激光边缘去除描述的。在某些实施方案中，可变深度消融用于BPE制造。
再次参考图4A和图4B，在形成BPE之后，汇流条可施加到器件，一个汇流条在第一导体层(例如，第一TCO)的暴露区域435上并且一个汇流条在器件的相对侧上、在第二导体层(例如，第二TCO)上、在第二导体层的不在第一导体层上方的部分上，参见425。
图4B指示器件440的横截面剖线Z-Z’和W-W’。在图4C中示出器件440在Z-Z’和W-W’处的横截面图。所描绘的层和尺寸不是按比例绘制的，而是旨在从功能上表示配置。在该示例中，当制造宽度A和宽度B时，移除扩散阻挡层。具体地，周边区域140不具有第一导体层和扩散阻挡层；但在一些示例中，扩散阻挡层可以在一个或多个侧上围绕周边对基板的边缘保持完整。在另一示例中，扩散阻挡层可以与一个或多个材料层和第二导体层共同延伸(因此，宽度A被制造到扩散阻挡层的深度，并且宽度B被制造到足以移除扩散阻挡层的深度)。在该示例中，围绕功能器件的三个侧存在一个或多个材料层的重叠部分445。在这些重叠部分之一上，在第二TCO上，制造汇流条1。
图4C描绘覆盖第一TCO的器件层，具体地说重叠部分445。尽管不是按比例绘制的，但例如横截面Z-Z’描绘了顺应包括重叠部分445的第一TCO的形状和轮廓的EC堆叠层和第二TCO层的共形性质。
常规地，已要求一个或多个激光隔离划线，具体取决于设计公差、材料选择等。图4D描绘三个器件440a、440b和440c的顶视图，每个器件都是图4B和图4C所示的器件440的变体。器件440a类似于器件440，但包括L2划线(参见上文)，其沿与汇流条侧正交的侧隔离EC器件的第一部分。器件440b类似于器件440，但包括L3划线，其在第一(下部)导体层上的汇流条与器件的有源区之间隔离并去激活器件的第二部分。器件440c与器件440类似，但包括L2划线和L3划线两者。尽管参考器件440a、440b和440c描述了图4D中的划线变体，但这些变体可以用于本文所述的实施方案的任何光学器件和薄片。
无论器件的形状如何，它都可以并入经绝缘玻璃单元。优选地，该器件被配置在IGU内部，以便保护它免受湿气和环境的影响。图4E描绘其中例如电致变色器件的光学器件密封在IGU内的IGU制造。IGU 460包括第一大体透明基板445、间隔件450和第二大体透明基板455。基板445具有在其上制造的电致变色器件(汇流条被示出为基板445上的暗竖直线)。当三个组件组合，其中间隔件450夹在基板445与455之间并且与该基板对齐，此时形成IGU460。IGU具有由基板的面限定的相关联内部空间，该面和基板与间隔件的内部表面之间的粘合密封剂接触，以便气密地密封内部区并且因此保护内部免受湿气和环境的影响。这通常被称为IGU的主密封。副密封包括施加在间隔件周围和玻璃窗格之间的粘合密封剂(间隔件具有比基板更小的长度和宽度，以便在玻璃基板之间从外边缘到间隔件留出一些空间；该空间填充有密封剂以形成副密封)。在某些实施方案中，第一导电层的任何暴露区域被配置为位于IGU的主密封内。在一个实施方案中，每个汇流条也被配置为位于IGU的主密封内。在一个实施方案中，不在第一导体层之上的第二导体层的区域也被配置为位于IGU的主密封内。常规的电致变色IGU将汇流条配置在IGU的可视区域中的间隔件外部(在副密封中)或配置在间隔件内部(在IGU的内部体积中)(有时一个汇流条在副密封中，另一汇流条在可视区域中)。常规的电致变色IGU还配置EC器件边缘，该EC器件边缘延行到基板边缘或延行到间隔件内部(在IGU的内部体积内)。发明人已经发现，有利的是将汇流条、激光划线等配置成位于间隔件下方，以便使它们远离可见区域，并且例如以便释放副密封以使其中的电气组件不会干扰前述特征。在2012年4月25日提交的名称为“电致变色窗户制造方法(Electrochromic Window Fabrication Methods)”的美国专利申请序列号13/456,056中描述了此类IGU配置，该美国专利申请在此以全文引用的方式并入。在2011年3月16日提交的名称为“多状态窗口的机载控制器(Onboard Controllers for Multistate Windows)”的美国专利号8,213,074中描述了配合在副密封中的控制器，该美国专利在此以全文引用的方式并入。本文所述的方法包括将第一导体层的任何暴露区域、器件的边缘或一个或多个材料层的重叠区域以及第二导体层密封在IGU的主密封中。在具有或不具有蒸汽阻挡层(例如氧化硅、氧化硅铝、氧氮化硅等)的情况下，该密封协议提供优异的耐湿性以保护电致变色器件同时最大化可视区域。
在某些实施方案中，本文所述的制造方法使用大面积浮法玻璃基板执行，其中在单个单片基板上制造多个EC薄片，然后将基板切割成单个EC薄片。在2010年11月8日提交的名称为“电致变色窗口制造方法(Electrochromic Window Fabrication Methods)”的美国专利号8,164,818中描述了类似的“先涂覆后切割”方法，该美国专利在此以全文引用的方式并入。在一些实施方案中，这些制造原理适用于本文所述的方法，例如关于图4A至图4D。
根据一些示例，图4F和图4G描绘EC薄片制造工艺流程，该工艺流程类似于关于图4A描述的工艺流程并且如应用于先涂覆后切割方法一样在大面积基板上执行。这些制造方法可用于制造具有不同形状的EC薄片，例如，如本文所述的形状，但在该示例中，描述了矩形EC薄片。在该示例中，基板430(例如，如关于图4A所描述，涂覆有透明导电氧化物层)是大面积基板，例如浮法玻璃，例如5英尺乘10英尺的玻璃板。类似于如关于图4A所描述的操作405，执行第一宽度A的边缘去除。也可以执行边缘锥形化和/或抛光。在该示例中，由于存在制造于较大基板上的多个EC器件(在该示例中，12个器件)，因此第一宽度A可以具有一个或多个分量。在该示例中，宽度A具有两个分量A1和A2。首先，沿基板的竖直(如所描绘)边缘存在宽度A1。由于存在相邻的EC器件，因此宽度A1反映在两倍于宽度A1的涂层移除中。换句话说，当从整体块上切割单个器件时，沿竖直(如所描绘)尺寸在相邻器件之间的切口将均匀地使移除涂层的区域分叉。因此，这些区域中的“边缘去除”解释了玻璃切割后最终将存在的玻璃边缘的位置(参见例如图4G)。其次，沿着水平尺寸，使用第二宽度A的分量A2。应注意，尽管宽度A1可以围绕基板的整个周边施加，但在所示示例中，提供了更大宽度以容纳将在顶部透明导体层上制造的汇流条(例如，参见图4C，汇流条1)。在该示例中，宽度A2在基板的顶部和底部边缘处以及在相邻EC器件之间是相同的。这是因为制造类似于关于图4B所描述的制造，即其中EC器件沿每个器件的透明导体区域的底部边缘从基板切割(参见图4D)。
接下来，在操作410中，在整个基板表面上沉积EC器件的其余层(例如，保留夹具可能将玻璃保持在载体中的任何区域)。可以在操作410之前清洁基板，例如以从边缘去除移除污染物。还可以执行每个TCO区域上的边缘锥形化。EC器件的其余层封装基板上的透明导体的隔离区域，因为它们围绕透明导体的这些区域(除了抵靠基板的背面或中间的离子阻挡层)。在一个示例中，在受控环境的所有PVD工艺中执行操作410，其中基板在所有层沉积之前不离开涂覆装置或不破坏真空。
在操作415中，执行比第一宽度A窄的第二宽度B的边缘去除。在该示例中，第二宽度B是均匀的。在相邻器件之间，将第二宽度B加倍以考虑沿两个器件之间的线均匀地切割基板，使得最终器件具有围绕它们的均匀边缘去除，以便间隔件在从每个EC器件制造IGU时相对于玻璃密封。如图4F所示，该第二边缘去除隔离基板上的单个EC薄片。在一些示例中，第二宽度B可远小于容纳用于IGU制造的间隔件所需的宽度。也就是说，EC薄片可以层压到另一基板，并且因此仅需要宽度B的小边缘去除，或者在一些实施方案中，不需要在第二宽度B的边缘去除。
参考图4G，操作420包括制造BPE 435，其中EC器件层的一部分被移除以暴露接近基板的下部导体层。在该示例中，沿着每个EC器件的底部(如所描绘)边缘移除该部分。接下来，在操作425期间，将汇流条添加到每个器件。在某些实施方案中，在汇流条施加之前从基板切除EC薄片。基板现具有完成的EC器件。接下来，切割基板(操作470)以产生多个EC薄片440，在该示例中为12个薄片。在某些实施方案中，在切割大格式片之前测试单独EC薄片并且任选地缓解任何缺陷。
先涂覆后切割方法实现高吞吐量制造，因为多个EC器件可以在单个大面积基板上制造，并且在将大格式玻璃板切割成单独薄片之前进行测试和缺陷缓解。例如，在切割大格式片之前，大格式玻璃窗格可以与和每个EC器件对齐的单独加强窗格进行层压。在层压之前可以附接也可以不附接汇流条；例如，配对薄片可以与允许顶部和底部TCO的一些暴露部分以用于后续汇流条附接的区域共同延伸。在另一示例中，配对薄片是薄柔性材料，例如下文所述的薄柔性玻璃，其与EC器件或整个大格式片基本上共同延伸。薄柔性配对薄片被消融(以及层压粘合剂，如果存在于这些区域中的话)到第一导体层和第二导体层，以使得汇流条可以如本文所述附接到这些导体层。在又一实施方案中，薄柔性配对薄片(无论是与整个大格式片共同延伸还是与单独EC器件共同延伸)被配置有孔，这些孔在层压期间与顶部导体层和BPE对齐。汇流条在与配对薄片层压之前或之后附接，因为孔口允许任一操作序列。层压和汇流条附接可以在切割较大块之前或之后单独执行。
如上所述，在不存在当前公开的技术的情况下，用于一个或多个材料层夹在两个薄膜电导体层之间的多层薄膜器件的激光消融技术设想聚焦激光束。聚焦激光束设想例如约0.005mm2至约2mm2的聚焦区域(光斑尺寸)。选择该聚焦水平用于实现消融EC膜堆叠所需的能量密度。例如，消融中使用的能量密度可在约20mJ/mm2至约60mJ/mm2的范围内(即，对应激光能量为约0.1mJ至120mJ)。设想以相对高的频率(>KHz)施加10-11秒至5*10-8秒的相对较短的脉冲持续时间。
本发明人已了解，有利的是，可以准直(偏焦)方式施加较高能量激光(约300mJ至1500mJ与10mJ至50mJ)，以提供较大光斑尺寸(例如，至少约0.2cm2与<1mm2)。还发现以较低频率(例如，在一些实施方式中，约1Hz至1000Hz)施加的较长的持续时间脉冲(例如，数十纳秒)是有利的。有利的是，设想的激光操作参数提供类似于上文结合现有技术所描述的那些的平均能量密度。
本发明人已发现，这种高能量非聚焦激光可被配置为以几毫米光斑直径消融材料，最少用单个脉冲。此外，本技术通过消除对聚焦透镜、自动对焦装置等的需要来降低装置的复杂性。此外，较大的光斑大小减少或甚至消除对光栅扫描的任何需要，同时提供完全容纳汇流条的BPE宽度并且允许汇流条和BPE边缘之间的保守性分离。例如，在一些实施方案中，分离可以为约4mm，其宽到足以避免与上部导体电接触。
在一些实施方式中，可以设想双波长激光器，以便改进多层堆叠的不同层的能量吸收。例如，已考虑了同时输出1064nm波长和532nm波长的光的激光器。
图5示出根据现有技术的激光消融与当前公开的技术的比较。在细节A中，根据现有技术，需要三个离散激光消融区域(L3、BPE和LED)。细节B示出了本技术有助于省略L3消融区域(隔离划线)。这是因为，有利地，由未聚焦的激光束(其具有高斯能量分布)形成的消融区域的边缘是倾斜的(相对于具有竖直边缘而言)。因此，确保暴露的导电层之间的较大分离，并且消除对附加的电隔离划线的需要。
在一些实施方式中，BPE区域可具有约6mm的宽度。在不存在当前公开的技术的情况下，此宽度可以是聚焦激光束光斑直径的直径的大约10倍。因此，通常需要对激光束和/或工件进行光栅扫描，以便实现所需宽度。有利的是，本技术提供与期望的BPE区域宽度大致相同的准直激光束直径，并且可以避免光栅扫描。因此，降低了装置复杂性并缩短了制造处理时间。
现在参考图6，将描述用于制造光学器件的方法600。如上所述，光学器件可包括基板，以及夹在接近基板的第一导电层与远离基板的第二导电层之间的电致变色堆叠。在框610，可从第二导电层和接近基板的周边的电致变色堆叠移除第一宽度的材料。移除深度可以是足以暴露第一导电层的一部分。
在框620，可在基板的周边处沿着基板的大体上整个周边来移除比第一宽度窄的第二宽度的材料至第二深度，该第二深度至少足以移除第一导电层。
在框630，可以将汇流条施加到第一透明导电层的暴露部分。有利的是，移除第一宽度以及移除第二宽度是用激光束执行的，该激光束大体上准直，并且被配置为在第一导电层的表面处的具有至少约5mm的基准尺寸的光斑中具有约1J/cm2至约10J/cm2的能量密度的电磁辐射脉冲。
总结
应理解，本文所述的某些实施方案可以模块化或集成方式使用计算机软件以控制逻辑的形式实施。基于本文提供的公开和教导，本领域普通技术人员将知道并理解使用硬件以及硬件和软件的组合来实施本发明的其它方式和/或方法。
本申请中描述的任何软件组件或功能可以实施为由处理器使用任何合适的计算机语言(如例如，Java、C++、或Python)使用例如，常规或面向对象的技术执行的软件代码。软件代码可以作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质上，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，例如硬盘驱动器或软盘等磁性介质，或例如CD-ROM等光学介质。任何此类计算机可读介质可以驻留在单个计算设备上或单个计算设备内，并且可以存在于系统或网络内的不同计算设备上或计算设备内。
尽管出于清楚理解的目的已经在一些细节上描述了前述实施例，但是显而易见，可在所附权利要求的范围内实践某些更改和修改。应注意，存在许多实施本发明实施方案的过程、系统和装置的替代性方式。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，来自任何实施方案的一个或多个特征可与任何其他实施方案的一个或多个特征组合。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对任何实施方案进行修改、添加或省略。在不脱离本公开的范围的情况下，可以根据特定需要集成或分离任何实施方案的组件。因此，本发明实施例应被视为是说明性的而非限制性的，并且实施例并不限于本文给出的细节。
Claims (86)
1.一种从工件的表面移除材料的方法，所述方法包括：
将激光束引导到所述工件的所述表面上的第一位置上，其中所述激光束大体上准直并且包括在所述工件的所述表面处的具有至少约5mm的基准尺寸的光斑中具有约1J/cm2至约10J/cm2的能量密度的电磁辐射脉冲，其中所述激光束从所述工件的所述表面上的所述第一位置移除所述材料；
将所述激光束移动到所述工件的所述表面上的第二位置，并且从所述工件的所述表面上的所述第二位置移除所述材料；以及
将所述激光束移动到所述工件的所述表面上的一个或多个附加位置，并且从所述工件的所述表面上的所述一个或多个附加位置移除所述材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述工件的所述表面包括透明基板上的电致变色器件或部分制造的电致变色器件，并且所述材料包括所述电致变色器件的一个或多个层。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中移除所述材料在所述电致变色器件的所述一个或多个层上产生边缘，并且其中所述边缘具有锥形轮廓。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述锥形轮廓具有至少约70μm的锥形宽度。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中移除所述材料形成汇流条垫暴露区。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述工件的所述表面包括电致变色器件，所述电致变色器件包括位于第一透明导电层与第二透明导电层之间的电致变色堆叠，并且
其中从所述工件的所述表面上的所述第一位置、所述第二位置和/或所述一个或多个附加位置移除材料包括：移除所述第一透明导电层的一部分、所述电致变色堆叠的一部分和/或所述第二透明导电层的一部分。
7.根据权利要求1所述的方法，其中从所述工件的所述表面上的所述第一位置、所述第二位置和/或所述一个或多个附加位置移除材料产生设置在所述工件的周边的至少一部分上的边缘去除区。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述边缘去除区包括所述工件的所述表面的暴露部分。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中从所述工件的所述表面上的所述第一位置、所述第二位置和/或所述一个或多个附加位置移除材料产生汇流条垫暴露区。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述汇流条垫暴露区包括透明导电层的表面的暴露部分。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中从所述工件的所述表面上的所述第一位置、所述第二位置和/或所述一个或多个附加位置移除材料产生具有至少约5mm宽度的材料移除区。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述激光束通过消融从所述工件的所述表面上的所述第一位置、所述第二位置和/或所述一个或多个附加位置移除所述材料。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中从所述工件的所述表面上的所述第一位置、所述第二位置和/或所述一个或多个附加位置移除所述材料不包括在光栅扫描中移动所述激光束。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述激光束不聚焦在所述工件的所述表面上。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述电磁辐射脉冲包括至少两个波长的辐射。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括控制以第一波长和第二波长提供的所述激光束的比例。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述电磁辐射脉冲包括可见范围内的第一波长的辐射和红外范围内的第二波长的辐射。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一波长在约400nm至600nm的范围内，并且其中所述第二波长在约900nm至1200nm的范围内。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述激光束由钕YAG激光器产生。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中所述电磁辐射脉冲具有约300mJ至1500mJ的脉冲能量。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述电磁辐射脉冲具有约1ns至100ns的脉冲持续时间。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中所述电磁辐射脉冲具有约1Hz至1000Hz的脉冲重复率。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中所述电磁辐射脉冲具有约50Hz至300Hz的脉冲重复率。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中所述电磁辐射脉冲的至少一部分在距所述激光束的来源的第一距离处的光斑中具有大体上高斯能量分布。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，将所述激光束移动到所述第二位置和所述一个或多个附加位置以约200mm/s至1500mm/s的速度发生。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中由所述电磁辐射脉冲产生的所述光斑具有大体上正方形或矩形形状。
27.一种材料移除系统，包括：
激光器，所述激光器被配置为产生包括电磁辐射脉冲的激光束，所述电磁辐射脉冲在距所述激光器的第一距离处的具有至少约5mm的基准尺寸的光斑中具有为约1J/cm2至约10J/cm2的能量密度；以及
工件保持器，所述工件保持器被配置为将工件的表面保持在距所述激光器的所述第一距离处；其中：
所述材料移除系统被配置为在距所述激光器的所述第一距离处以大体上准直的形状提供所述激光束。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述激光器和所述工件保持器被配置为使得在操作期间，所述激光束消融来自所述工件的所述表面的材料。
29.根据权利要求28所述的系统，其中所述材料包括电致变色器件的一个或多个层。
30.根据权利要求29所述的系统，其中电致变色器件的所述一个或多个层包括所述电致变色器件的所有所述层。
31.根据权利要求29所述的系统，其中电致变色器件的所述一个或多个层包括所述电致变色器件的所有所述层，但接近所述工件的透明导体层除外。
32.根据权利要求27至31中任一项所述的系统，其中所述激光束在距所述激光器的所述第一距离处具有至少约20mm2的横向面积。
33.根据权利要求27至32中任一项所述的系统，其中所述系统不包括用于光栅扫描所述激光束的组件。
34.根据权利要求27至33中任一项所述的系统，其中所述系统不包括用于将所述激光束的聚焦位置保持在操作期间要从所述工件移除材料的位置处的自动聚焦系统。
35.根据权利要求27至34中任一项所述的系统，其中所述系统不包括被配置为将所述激光束聚焦到操作期间要从所述工件移除材料的位置上的光学元件。
36.根据权利要求27至35中任一项所述的系统，其中所述激光器被配置为产生具有至少两个波长的所述激光束。
37.根据权利要求36所述的系统，还包括被配置为控制以第一波长和第二波长提供的所述激光束的比例的组件。
38.根据权利要求27至37中任一项所述的系统，其中所述激光器被配置为利用可见范围内的第一波长与红外范围内的第二波长的辐射来产生所述激光束。
39.根据权利要求38所述的系统，其中所述第一波长在约400nm至600nm的范围内，并且其中所述第二波长在约900nm至1200nm的范围内。
40.根据权利要求27至39中任一项所述的系统，其中所述激光器是钕YAG激光器。
41.根据权利要求27至40中任一项所述的系统，其中所述激光器被配置为产生具有约300mJ至1500mJ的脉冲能量的所述电磁辐射脉冲。
42.根据权利要求27至41中任一项所述的系统，其中所述激光器被配置为产生具有约1ns至100ns的脉冲持续时间的所述电磁辐射脉冲。
43.根据权利要求27至42中任一项所述的系统，其中所述激光器被配置为产生具有约1Hz至1000Hz的脉冲重复率的所述电磁辐射脉冲。
44.根据权利要求27至43中任一项所述的系统，其中所述激光器被配置为产生具有约50Hz至300Hz的脉冲重复率的所述电磁辐射脉冲。
45.根据权利要求27至44中任一项所述的系统，其中所述激光器被配置为产生其至少一部分在距所述激光器的第一距离处的光斑中具有大体上高斯能量分布的所述电磁辐射脉冲。
46.根据权利要求27至45中任一项所述的系统，还包括被配置为改变所述激光束的基准尺寸的光束准直器。
47.根据权利要求27至46中任一项所述的系统，还包括被配置为改变所述激光束的光束轮廓分布的光束整形器。
48.一种结构，包括：
基板；
电致变色器件，所述电致变色器件设置在所述基板上，其中所述电致变色器件包括位于第一透明导电层与第二透明导电层之间的电致变色堆叠，其中所述第一透明导电层设置在所述电致变色堆叠与所述基板之间；以及
材料移除区，其中所述电致变色器件的至少一部分从所述基板移除，其中所述材料移除区包括具有至少约5mm的基准尺寸的激光束脉冲压印。
49.根据权利要求48所述的结构，其中所述材料移除区包括不沿循光栅图案的激光束路径压印。
50.根据权利要求48或权利要求49所述的结构，其中所述激光束脉冲压印具有大体上正方形或矩形形状。
51.根据权利要求48至50中任一项所述的结构，其中所述材料移除区包括设置在所述基板的周边的至少一部分上的边缘去除区。
52.根据权利要求51所述的结构，其中所述边缘去除区包括未覆盖的所述基板的表面。
53.根据权利要求48至52中任一项所述的结构，其中所述材料移除区包括汇流条垫暴露区。
54.根据权利要求53所述的结构，其中所述汇流条垫暴露区包括未覆盖的所述第一透明导电层的区。
55.根据权利要求48至54中任一项所述的结构，其中所述材料移除区位于所述第一透明导电层、所述电致变色堆叠或所述第二透明导电层上或者位于所述第一透明导电层、所述电致变色堆叠或所述第二透明导电层中。
56.根据权利要求48至55中任一项所述的结构，其中所述材料移除区具有至少约5mm的宽度。
57.根据权利要求48至56中任一项所述的结构，其中所述材料移除区具有至少约8mm的宽度。
58.根据权利要求48至57中任一项所述的结构，其中所述材料移除区至少部分地由边缘界定，所述边缘具有位于所述材料移除区外部的所述电致变色器件的一部分，并且其中所述边缘具有锥形轮廓。
59.根据权利要求58所述的结构，其中所述锥形轮廓在所述边缘的顶部与邻接所述材料移除区的所述边缘的底部之间具有至少约70μm的锥形宽度。
60.根据权利要求58或权利要求59所述的结构，其中所述材料移除区是汇流条垫暴露区。
61.根据权利要求60所述的结构，其中所述电致变色器件不具有穿过所述第二透明导电层的划线，所述划线将沿着所述汇流条垫暴露区电隔离所述第二透明导电层的一部分。
62.一种器件，包括：
基板；
电致变色器件，所述电致变色器件设置在所述基板上，其中所述电致变色器件包括位于第一透明导电层与第二透明导电层之间的电致变色堆叠，其中所述第一透明导电层设置在所述电致变色堆叠与所述基板之间；以及
汇流条暴露(BPE)区，所述汇流条暴露区设置在所述第一透明导电层上或者设置在所述第一透明导电层中，其中所述BPE包括未被所述电致变色堆叠或所述第二透明导电层覆盖的所述第一透明导电层的区，并且
其中所述器件不具有穿过所述第二透明导电层的划线，所述划线将沿着所述BPE区电隔离所述第二透明导电层的一部分。
63.根据权利要求62所述的器件，其中所述BPE区具有至少约5mm的锥形宽度。
64.根据权利要求62或权利要求63所述的器件，其中所述BPE区至少部分地由边缘界定，所述边缘具有位于所述BPE区外部的所述电致变色器件的一部分，并且其中所述边缘具有锥形轮廓。
65.根据权利要求64所述的器件，其中所述锥形轮廓在所述边缘的顶部与邻接所述第一透明导电层、所述第一透明导电层与所述基板之间的材料层和所述基板中的一者的所述边缘的底部之间具有至少约70μm的锥形宽度。
66.根据权利要求62至65中任一项所述的器件，其中所述BPE区包括位于所述第一透明导电层上或者位于所述第一透明导电层中的激光束脉冲压印，其中所述激光束脉冲压印具有至少约5mm的基准尺寸。
67.根据权利要求66所述的器件，其中所述激光束脉冲压印具有大体上正方形或矩形形状。
68.根据权利要求62至67中任一项所述的器件，其中所述BPE区包括不沿循光栅图案的激光束路径压印。
69.根据权利要求62至68中任一项所述的器件，还包括设置在所述基板的周边的至少一部分上的边缘去除区。
70.一种从工件的表面移除材料的方法，所述方法包括：
将激光束引导到所述工件的所述表面上的第一位置上，其中所述激光束包括具有至少两个波长的电磁辐射脉冲，其中所述电磁辐射脉冲形成从所述工件的所述表面上的所述第一位置移除所述材料的光斑；
将所述激光束移动到所述工件的所述表面上的第二位置，并且从所述工件的所述表面上的所述第二位置移除所述材料；以及
将所述激光束移动到所述工件的所述表面上的一个或多个附加位置，并且从所述工件的所述表面上的所述一个或多个附加位置移除所述材料。
71.根据权利要求70所述的方法，还包括控制以第一波长和第二波长提供的所述激光束的比例。
72.根据权利要求70或权利要求71所述的方法，其中所述电磁辐射脉冲包括可见范围内的第一波长的辐射和红外范围内的第二波长的辐射。
73.根据权利要求72所述的方法，其中所述第一波长在约400nm至600nm的范围内，并且其中所述第二波长在约900nm至1200nm的范围内。
74.根据权利要求72或权利要求73所述的方法，其中所述激光束由钕YAG激光器产生。
75.根据权利要求72至74中任一项所述的方法，其中所述激光束大体上准直。
76.根据权利要求72至75中任一项所述的方法，其中所述激光束在所述工件的所述表面处具有至少约5mm的基准尺寸。
77.根据权利要求72至76中任一项所述的方法，其中所述电磁辐射脉冲具有为约1J/cm2至约10J/cm2的能量密度。
78.一种材料移除系统，包括：
激光器，所述激光器被配置为产生包括电磁辐射脉冲的激光束，所述电磁辐射脉冲在距所述激光器的第一距离处的具有至少约5mm的基准尺寸的光斑中具有至少两个波长；以及
工件保持器，所述工件保持器被配置为将工件的表面保持在距所述激光器的所述第一距离处；其中：
所述材料移除系统被配置为在距所述激光器的所述第一距离处以大体上准直的形状提供所述激光束。
79.根据权利要求78所述的系统，还包括被配置为控制以第一波长和第二波长提供的所述激光束的比例的组件。
80.根据权利要求78或权利要求79所述的系统，其中所述激光器被配置为利用可见范围内的第一波长与红外范围内的第二波长的辐射来产生所述激光束。
81.根据权利要求80所述的系统，其中所述第一波长在约400nm至600nm的范围内，并且其中所述第二波长在约900nm至1200nm的范围内。
82.根据权利要求78至81中任一项所述的系统，其中所述激光器是钕YAG激光器。
83.根据权利要求78至82中任一项所述的系统，其中所述电磁辐射脉冲具有为约1J/cm2至约10J/cm2的能量密度。
84.根据权利要求78至83中任一项所述的系统，还包括被配置为改变所述激光束的基准尺寸的光束准直器。
85.根据权利要求78至84中任一项所述的系统，还包括被配置为改变所述激光束的光束轮廓分布的光束整形器。
86.一种制造光学器件的方法，所述光学器件包括基板，以及夹在接近所述基板的第一导电层与远离所述基板的第二导电层之间的电致变色堆叠，所述方法包括：
(i)从所述第二导电层和接近所述基板的周边的所述电致变色堆叠移除第一宽度的材料至足以暴露所述第一导电层的一部分的第一深度；
(ii)在所述基板的周边处沿着所述基板的大体上整个周边来移除比所述第一宽度窄的第二宽度的材料至第二深度，所述第二深度至少足以移除所述第一导电层；以及
(iii)将汇流条施加到所述第一导电层的暴露部分，
其中移除所述第一宽度以及移除所述第二宽度是用激光束执行的，所述激光束大体上准直，并且被配置为在所述第一导电层的表面处的具有至少约5mm的基准尺寸的光斑中具有约1J/cm2至约J/cm2的能量密度的电磁辐射脉冲。
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