TWI685706B - 非矩形之電致變色裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於非矩形(例如，三角形、梯形、圓形、五角形、六角形、拱形等)光學裝置之匯流條組態及製作方法。

Description

非矩形之電致變色裝置
本文所揭示之實施例概言之係關於諸如電致變色裝置等光學可切換裝置，且更特定而言係關於製作光學可切換裝置之方法。
電致變色(EC)裝置通常為多層堆疊，其包括(a)至少一個因應電位施加而改變光學性質之電致變色材料層；(b)離子導體(IC)層，其允許諸如鋰離子等離子移動穿過其進入電致變色材料中並自其中離開以引起光學性質改變，同時防止電短路；及(c)透明導體層，例如透明導電氧化物(TCO)，經由其將電位施加至電致變色層。在一些情況下，自電致變色裝置之相對邊緣且在裝置上之可觀察區施加電位。透明導體層經設計以具有相對較高之電子導電性質。電致變色裝置可具有多於上述之層，例如視情況改變光學狀態之離子儲存或相對電極層。
由於裝置操作之物理性質，因此電致變色裝置發揮適當功能取決於許多因素，例如離子移動穿過材料層、移動離子所需電位、透明導體層之片電阻及其他因素。電致變色裝置之大小及形狀在在整個裝置面上之著色均勻性方面起重要作用。另外，裝置之大小及形狀在裝置自開始光學狀態至結束光學狀態(例如，自有色狀態至去色狀態或去色狀態至有色狀態)之轉變中起作用。經施加以驅動轉變並保持光 學結束狀態之條件對於不同形狀之裝置可具有相當不同之要求。
此外，倘若電致變色裝置具有非矩形形狀，則某些製作製程更難。例如，雷射邊緣刪除(LED)及匯流條墊暴露(BPE)操作利用平行或垂直於基板之局部邊緣定向之正方形/矩形雷射圖案。該等圖案係由掃描器/雷射實施之向量文檔界定。儘管該等圖案本身適於利用矩形裝置進行簡單處理，但其對更複雜之形狀(例如具有彎曲邊緣或與毗鄰邊緣呈非直角之邊緣之形狀)實施起來明顯更為困難。
本文所述某些實施例係關於用於非矩形光學可切換裝置之匯流條組態(例如，三角形、梯形、具有彎曲部分之形狀等)。該等匯流條經設計以儘可能均衡整個裝置面上之有效電壓之方式將電位遞送至裝置。如此，該等匯流條可提供均勻結束光學狀態及在整個裝置面上之平穩且快速之光學轉變而無熱點。在一些實施例中，匯流條經定位及在縱向上定大小使得儘可能均衡在整個裝置表面上至兩個匯流條之距離。本文將闡述用於達成此結果之各種技術。
在另一態樣中，本文中之某些實施例係關於在非矩形電致變色裝置上實施雷射邊緣刪除及匯流條墊暴露操作之方法。該等方法可包括使用在不平行於基板中與基板之鄰邊形成兩個直角之邊之方向上定向的非矩形雷射圖案(例如，圓形雷射圖案)及/或矩形雷射圖案。後一雷射圖案有時在本文中稱作成角度雷射圖案。其可適用於實施非矩形窗(例如三角形窗、梯形窗、五角形窗、六角形窗及其他多角形窗)之邊緣刪除或匯流條墊暴露操作。在直角三角形窗之情況下，成角度雷射圖案可用於沿形成斜邊之窗邊緣實施邊緣刪除及/或匯流條墊暴露。
某些實施例係關於光學可切換窗，其包含非矩形光學可切換裝置，該裝置包含第一邊、第二邊及毗鄰第二邊之第三邊。光學可切換 窗進一步包含橫跨沿非矩形光學可切換裝置之第一邊之第一部分的第一匯流條。光學可切換窗進一步包含橫跨非矩形光學可切換裝置之第二邊之第二部分的第二匯流條，該第二邊與該第一邊相對。在該等實施例中，第一匯流條及第二匯流條經組態以將電壓施加至光學可切換裝置。
某些實施例係關於確定用於具有非矩形形狀之光學可切換裝置之匯流條組態之方法。在該等實施例中，該方法包含確定該非矩形形狀之形心；基於該確定形心來確定該非矩形形狀之第一邊及第二邊上之第一及第二錨定點；確定自該第一錨定點延伸之第一匯流條段及第二匯流條段之長度及自該第二錨定點延伸之第三匯流條段及第四匯流條段之長度，其中第一匯流條包含該第一匯流條段及該第二匯流條段，且其中該第二匯流條包含該第三匯流條段及該第四匯流條段；確定作為該光學可切換裝置上之最弱著色點至該第一匯流條之距離及該最弱著色點至該第二匯流條之距離之總和最大匯流條距離；確定該光學可切換裝置上之最強著色點至該第一匯流條之距離及該最強著色點至該第二匯流條之距離之總和最小匯流條距離；計算該總和最大匯流條距離與該總和最小匯流條距離之間之差；調節該第一匯流條段、該第二匯流條段、該第三匯流條段及該第四匯流條段之該等長度直至該計算差達到該等第一、第二、第三及第四匯流條段中每一者之收斂長度；及使用該第一匯流條段、該第二匯流條段、該第三匯流條段及該第四匯流條段之該等收斂長度來確定用於該光學可切換裝置之匯流條組態。
某些實施例係關於在基板上製作光學可切換裝置之方法。該方法包含於雷射工具處接收具有佈置於其上之該光學可切換裝置之一或多個層之該基板及根據非矩形雷射圖案將雷射點引導至該光學可切換裝置靠近該基板之一或多個邊緣之區域上以移除該光學可切換裝置於 該區域處之該一或多個層中之至少一者。在一些情況下，該方法進一步包含於該光學可切換裝置靠近該基板之該一或多個邊緣之不同區域處重複該引導該雷射點操作以引導該雷射點，以界定該基板中移除該一或多個層中之至少一者之部分。
某些實施例係關於在具有至少一個未與毗鄰邊緣形成直角之邊緣之非矩形基板上製作光學可切換裝置之方法，該非矩形基板具有佈置於其上之該光學可切換裝置之一或多個層。該方法包含(a)於雷射工具處接收該非矩形基板；(b)將來自該雷射工具之雷射點引導至該基板靠近該至少一個未與毗鄰邊緣形成直角之邊緣之區域處的該一或多個層上，以由此移除該區域處之該一或多個層；及(c)於該基板靠近該基板之該一或多個邊緣之不同區域處重複操作(b)，以界定該基板中移除該一或多個層中之至少一者之部分。在該等實施例中，雷射點之形狀係矩形且具有兩個平行於該至少一個邊緣之邊。
某些實施例係關於用於在具有至少一個未與毗鄰邊緣形成直角之邊緣之非矩形基板上製作光學可切換裝置之設備，該非矩形基板具有佈置於其上之該光學可切換裝置之一或多個層。該設備包含雷射工具及掃描器，其經組態以實施以下操作：(a)於雷射工具處接收該非矩形基板；(b)將來自該雷射工具之雷射點引導至該基板靠近該至少一個未與毗鄰邊緣形成直角之邊緣之區域處的該一或多個層上，以由此移除該區域處之該一或多個層；及(c)於該基板靠近該基板之該一或多個邊緣之不同區域處重複操作(b)，以界定該基板中移除該一或多個層中之至少一者之部分。在該等實施例中，雷射點之形狀係矩形且具有兩個平行於該至少一個邊緣之邊。在一種情況下，雷射工具具有達夫稜鏡(dove prism)。
實施例包括使用本文所述方法製作之EC裝置。
下面將參照圖式更詳細地闡述該等及其他特徵以及實施例。
100‧‧‧電致變色製品
105‧‧‧第一匯流條
110‧‧‧第一導電層
115‧‧‧第二匯流條
120‧‧‧第二導電層
125‧‧‧曲線
130‧‧‧曲線
140‧‧‧周邊區
140a‧‧‧周邊區
201‧‧‧電流峰
203‧‧‧部分
205‧‧‧電壓分佈
207‧‧‧負斜坡
209‧‧‧負保持
211‧‧‧正斜坡
213‧‧‧正保持
301‧‧‧電流分量
303‧‧‧斜坡至驅動分量
305‧‧‧區段
307‧‧‧電流段
309‧‧‧穩定洩漏電流
313‧‧‧V 驅動 分量
315‧‧‧斜坡至保持分量
317‧‧‧V 保持 分量
1010‧‧‧步驟
1020‧‧‧步驟
1030‧‧‧步驟
1040‧‧‧步驟
1042‧‧‧步驟
1050‧‧‧步驟
1060‧‧‧步驟
1070‧‧‧步驟
2400‧‧‧製程流程
2401‧‧‧拋光第一導體層
2405‧‧‧邊緣刪除圍繞周邊之一部分之第一寬度
2407‧‧‧使第一導體層邊緣成錐形
2408‧‧‧拋光第一導體層
2409‧‧‧使第一導體層邊緣成錐形
2410‧‧‧沈積電致變色裝置
2415‧‧‧邊緣刪除比第一寬度窄且圍繞整個周邊之第二寬度
2420‧‧‧匯流條墊暴露
2425‧‧‧施加匯流條
2430‧‧‧基板
2435‧‧‧匯流條墊暴露
2435a‧‧‧匯流條墊暴露
2440‧‧‧裝置
2440a‧‧‧裝置
2440b‧‧‧裝置
2440c‧‧‧裝置
2440d‧‧‧裝置
2445‧‧‧重疊部分
2501‧‧‧淺色區
2502‧‧‧區
2503‧‧‧區
2600‧‧‧裝置
2602‧‧‧邊緣
2604‧‧‧邊緣
2606‧‧‧邊緣
2608‧‧‧邊緣
2610‧‧‧夾持器
2800A‧‧‧拱形製品
2800B‧‧‧拱形製品
3000‧‧‧梯形製品
A‧‧‧第一寬度
A1‧‧‧邊
B‧‧‧第二寬度
B1‧‧‧邊
L2‧‧‧劃線
L3‧‧‧劃線
圖1A係具有平面匯流條配置之矩形電致變色裝置之示意性俯視圖。
圖1B係每一透明導電層之局部電壓值隨在整個電致變色裝置上之位置而變化之簡化曲線。
圖1C係V eff 在整個越電致變色裝置上之位置而變化之簡化曲線。
圖2係繪示與自去色至有色及自有色至去色驅動電致變色裝置相關之電壓及電流分佈的圖。
圖3係繪示與自去色至有色狀態驅動電致變色裝置相關之某些電壓及電流分佈之圖。
圖4係具有平面匯流條配置之矩形電致變色裝置之示意性俯視圖。
圖5係根據實施例具有平面匯流條配置之直角梯形電致變色裝置之示意性俯視圖。
圖6係根據實施例具有匯流條組態之直角三角形裝置之示意性俯視圖。
圖7係根據實施例具有沿直角及相對支腿呈第一組態之匯流條之直角梯形裝置之示意性俯視圖。
圖8係根據實施例具有呈第二組態之匯流條之直角梯形裝置之示意性俯視圖，該等匯流條具有沿第一基底之第一匯流條及沿第二基底及毗鄰支腿之第二匯流條。
圖9係繪示根據實施例選擇用於直角梯形裝置之匯流條組態之第一方法之示意圖。
圖10係繪示根據實施例選擇用於直角梯形裝置之匯流條組態之第二方法之示意圖。
圖11係繪示根據實施例確定匯流條之長度之第二方法之流程圖。
圖12係顯示根據實施例確定匯流條組態之方法於一個直角三角形及兩個直角梯形之應用的示意圖。
圖13A-13C係顯示根據實施例用於一個直角三角形及兩個直角梯形之可接受之匯流條佈局之解決方案的示意圖。
圖14A、14B、15、16、17及18係根據實施例利用本文所述技術設計之匯流條佈局之實例。
圖19-23係根據實施例具有不同匯流條比率之三角形電致變色裝置中之V eff 及著色的圖。
圖24A係闡述根據某些實施例製作電致變色裝置之方法之態樣之製程流程的流程圖。
圖24B繪示圖解說明關於圖24A所述之製程流程中之步驟的俯視圖。
圖24C繪示類似於關於圖24B所述之裝置之俯視圖。
圖24D圖解說明關於圖24B所述之電致變色製品(lite)之橫截面。
圖24E繪示圖解說明圓形電致變色裝置之製作中之步驟之俯視圖。
圖25A顯示電致變色裝置之一部分，其中使用單一矩形雷射圖案以移除來自該裝置之表面之材料。
圖25B顯示兩個可用於移除來自電致變色裝置之表面之材料之毗鄰矩形圖案。
圖26圖解說明梯形製品及其在其第一遍及第二遍經過雷射工具時穿過該工具之定向。
圖27繪示根據各實施例可利用之單一圓形圖案。
圖28A及28B繪示根據某些實施例可使用之半圓形製品及兩種不同圖案組合。
圖29顯示根據本文中之某些實施例可利用之單一成角度圖案。
圖30圖解說明根據各實施例具有成角度及非成角度矩形雷射圖案之梯形製品。
圖31繪示具有鋸齒邊緣之剝蝕圖案。
圖32顯示其中使用光纖旋轉來旋轉基板上圖案之定向之實施例。
圖33顯示其中使用稜鏡旋轉來旋轉基板上圖案之定向之實施例。
圖34顯示根據某些實施例可使用之實例性達夫稜鏡。
在以下說明中，陳述諸多具體細節以提供對所呈現實施例之透徹理解。所揭示之實施例可在沒有該等具體細節中之一些或所有細節之情況下實施。在其他情況下，未詳細闡述習知製程操作以免不必要地模糊所揭示之實施例。儘管將結合具體實施例來闡述所揭示之實施例，但應理解，並非意欲限制所揭示之實施例。
定義
「光學可切換裝置」可係指因應電輸入而改變光學狀態之薄裝置。其在兩種或更多種光學狀態之間可逆地循環。在該等狀態之間切換係藉由將預定義電流及/或電壓施加至該裝置來控制。該裝置通常包括兩個夾入至少一個光學活性層之薄導電層(例如，透明導電氧化物層或「TCO」)。將驅動光學狀態變化之電輸入施加至薄導電層。在某些實施方案中，輸入係藉由與導電層電通訊之匯流條來提供。儘管本發明強調電致變色裝置作為光學可切換裝置之實例，但本發明並不受此限制。其他類型之光學可切換裝置之實例包括某些電泳裝置、液晶裝置及諸如此類。在某些情況下，光學可切換裝置佈置於諸如玻璃等實質上透明之基板上。光學可切換裝置可提供於各種光學可切換產品(例如光學可切換窗)中。然而，本文所揭示之實施例並不限於可 切換窗。其他類型之光學可切換產品之實例包括鏡、顯示器及諸如此類。在本發明上下文中，該等產品通常係以非像素化格式提供；亦即，具有單片可切換裝置塗層。
「光學轉變」可係指光學可切換裝置之任一或多種光學性質之變化。改變之光學性質可係例如色調、反射率、折射率、色彩等。在某些實施例中，光學轉變將具有界定之開始光學狀態及界定之結束光學狀態。例如，開始光學狀態可為80%透射率且結束光學狀態可為50%透射率。光學轉變通常係藉由在整個光學可切換裝置上之兩個薄導電層施加適當電位來驅動。
「開始光學狀態」可係指光學可切換裝置在光學轉變即將開始前之光學狀態。開始光學狀態通常定義為光學狀態之量級，其可為色調、反射率、折射率、色彩等。開始光學狀態可為光學可切換裝置之最大或最小光學狀態；例如，90%或4%透射率。或者，開始光學狀態可為具有光學可切換裝置之最大及最小光學狀態之間某處之值的中間光學狀態；例如，50%透射率。
「結束光學狀態」可係指光學可切換裝置在即將自開始光學狀態完全光學轉變後之光學狀態。當光學狀態以對於特定應用而言理解為完全之方式改變時，發生完全轉變。例如，完全調色可視為自75%光透射率至10%透射率之轉變。結束光學狀態可為光學可切換裝置之最大或最小光學狀態；例如，90%或4%透射率。或者，結束光學狀態可為具有光學可切換裝置之最大及最小光學狀態之間某處之值的中間光學狀態；例如，50%透射率。
「匯流條」可係指電連接至光學可切換裝置之導電層(例如透明導電電極)之導電材料，例如金屬帶或條、金屬化油墨或用於此等應用之類似材料。匯流條將來自引線之電位及電流遞送至導電層。光學可切換裝置可包括兩個或更多個匯流條，每一者連接至該裝置之一或 多個導電層。在各實施例中，匯流條係以線形式說明且橫跨裝置一邊之至少一部分。通常，匯流條位於裝置之邊緣附近。
「施加電壓」或V app 可係指由相反極性之匯流條施加至電致變色裝置之電位(例如，電壓電位)之差。每一匯流條可電連接至單獨透明導電層。施加電壓可具有不同量級或功能，例如驅動光學轉變或保持光學狀態。在透明導電層之間夾有光學可切換裝置材料，例如電致變色材料。每一透明導電層皆經歷將匯流條與其連接之位置與遠離該匯流條之位置之間之電位降。通常，離匯流條之距離愈大，透明導電層中之電位降愈大。透明導電層之局部電位在本文中通常稱作V TCL 。相反極性之匯流條可在整個光學可切換裝置面上彼此橫向間隔。
「有效電壓」(V eff )可係指於光學可切換裝置上之任一特定位置處在正及負透明導電層之間之電位。在笛卡耳空間(Cartesian space)中，有效電壓係針對裝置面上之特定x,y坐標來定義。在量測V eff 之點處，兩個透明導電層在z方向上間隔(藉由裝置材料)，但共有相同x,y坐標。如本文中別處所述，轉變電致變色裝置區之光學狀態取決於該區處之有效電壓V eff 。該區處之有效電壓V eff 取決於由匯流條遞送之施加電壓V app 、該區至該等匯流條之距離及電致變色裝置之材料性質(例如，L、J、R等)。
「保持電壓」可係指無限地維持裝置處於結束光學狀態所必需之施加電壓。
「驅動電壓」可係指在至少一部分光學轉變期間提供之施加電壓。驅動電壓可視為「驅動」至少一部分光學轉變。其量級不同於在即將開始光學轉變前之施加電壓之量級。在某些實施例中，驅動電壓之量級大於保持電壓之量級。驅動及保持電壓之實例施加繪示於圖3中。
「雷射圖案」可係指向量文檔或其他指示，以及基板表面上之 雷射切削區域之相關形狀。向量文檔或其他指示可用於對雷射聚焦區於裝置表面上之移動進行程式化。該等圖案用於界定在例如雷射邊緣刪除或匯流條墊暴露操作期間於上面移除材料之區。雷射圖案係材料移除單元，其於基板表面上之多個位置上重複以移除顯著較大量之材料(例如，匯流條墊暴露區域或邊緣刪除區域)。在各實施例中，施加雷射圖案之雷射切削工具之視野限制雷射圖案大小。在典型實施例中，雷射圖案具有為毫米數量級(例如，約5毫米至100毫米)之尺寸(例如，邊或直徑)。
前言
驅動典型電致變色裝置中之色彩轉變係藉由施加由該裝置上間隔之匯流條遞送之電壓電位來達成。若此一裝置具有矩形形狀，則可能期望將兩個垂直於較短邊(沿較長平行邊)之匯流條以平面組態定位，例如如圖1A中所圖解說明。可能期望矩形裝置中之此平面組態，此乃因用於在薄膜裝置面上遞送施加電壓/電流之透明導電層具有相關片電阻，且此匯流條配置允許電流必須行進以覆蓋該裝置之整個區之最短跨距，由此減少導體層之各別區內被完全充電所耗用之時間，且由此減少將裝置轉變成新光學狀態之時間。
儘管施加電壓V app 係由匯流條遞送，但基本上裝置之所有區皆由於透明導電層之片電阻及在整個裝置上之歐姆電位降(ohmic drop in potential)而發現較低局部有效電壓V eff 。裝置之中心(兩個匯流條之間之中點位置)通常具有最低V eff 值。此可導致裝置中心中不可接受地小之光學切換範圍及/或不可接受地緩慢之切換時間。較靠近匯流條之區可能不存在該等問題。下文參照圖1B及1C對此進行更詳細地解釋。
圖1A顯示包括呈平面組態之匯流條之矩形電致變色製品100之俯視圖。電致變色製品100包含第一導電層110、第二導電層120及第一 導電層110與第二導電層120之間之電致變色堆疊(未顯示)。可包括其他層。電致變色製品100亦包括佈置於第一導電層110上之第一匯流條105及佈置於第二導電層120上之第二匯流條115。如所顯示，第一匯流條105可實質上沿第一導電層110之一邊靠近電致變色製品100之邊緣延伸。第二匯流條115可實質上沿第二導電層120中與電致變色製品100上佈置有第一匯流條105一邊相對之一邊延伸。一些裝置可例如沿所有4邊具有額外匯流條。匯流條組態及設計(包括平面經組態匯流條)之進一步論述參見於2012年4月20日提出申請且標題為「ANGLED BUS BAR」之美國專利申請案第13/452,032號中，其全部內容以引用方式併入本文中。
圖1B係顯示施加至第一透明導電層110之局部電壓V TCL 及施加至第二透明導電層120之局部電壓V TCL 之曲線的圖，該施加至第二透明導電層120之局部電壓V TCL 例如驅動電致變色製品100自去色狀態轉變至有色狀態。曲線125顯示第一透明導電層110中之局部電壓V TCL 值。如所顯示，電壓因第一導電層110之片電阻及穿過其之電流而自第一導電層110之左「L」手邊(例如，其中第一匯流條105佈置於第一導電層110上且其中施加電壓)至右「R」手邊下降。曲線130顯示第二導電層120中之局部電壓V TCL 。如所顯示，電壓因第二導電層120之片電阻而自第二導電層120之右手邊(例如，其中第二匯流條115佈置於第二導電層120上且其中施加電壓)至左手邊增加(變成較小的負數)。在此實例中，施加電壓V app 值係曲線130之右端與曲線125之左端之間之電壓值差。匯流條之間之任何位置處之有效電壓V eff 值係曲線130及125於x軸上對應於所關注位置之位置處之值的差。
圖1C係顯示在整個電致變色裝置上於電致變色製品100之第一及第二導電層110及120之間之V eff 值之曲線的圖。如所解釋，有效電壓V eff 係第一導電層110與第二導電層120之間之局部電壓差。電致變色 裝置中經受較高有效電壓之區域在光學狀態之間之轉變比經受較低有效電壓之區域快。如所顯示，有效電壓於電致變色製品100之中心(例如，「M」位置)處最低且於電致變色製品100之較靠近匯流條之邊緣處最高。在整個裝置上之電壓降歸因於電流穿過裝置時之歐姆損失。裝置電流係電致變色裝置中能夠經歷氧化還原反應之層中電子電流及離子電流的總和。在整個窗內大面積電致變色裝置上之電壓降可藉由以下方式來緩解：在該窗之觀察區內包括額外匯流條，從而實際上將一個大面積電致變色裝置劃分成多個可串聯或並聯驅動之較小電致變色裝置。然而，此方法可能因可觀察區與可觀察區中之匯流條之間之對比度並不具有美學吸引力。亦即，具有不會自可觀察區內之匯流條產生任何分心之單片電致變色裝置對於眼而言可能明顯更為合意。
如上文所述，當窗大小增加時，對在整個透明導電層(TCL)層(例如第一導電層110及第二導電層120)之薄面上流動之電流之電子阻力亦增加。可在最靠近匯流條之點與離匯流條最遠之點(下文說明書中稱作裝置之形心)之間量測此阻力。當電流穿過TCL時，在整個TCL面上之電壓下降，從而降低裝置中心處之有效電壓。以下事實加劇此效應：通常當窗面積增加時，窗之洩漏電流密度保持恆定，但總洩漏電流因面積增加而增加。該等皆可引起電致變色窗中心處之有效電壓實質上下降，此可引起電致變色窗之觀察性能顯著降低，尤其對於寬度大於例如約30英吋之窗而言。此問題可藉由使用較高V app 使得裝置中心達到適宜有效電壓來解決。
通常，固態電致變色裝置之安全操作(即，裝置之損害或降格風險降低之操作)可允許之V eff 範圍在約0.5V與4V之間，或更通常在約1V與約3V之間，例如，在1.1V與1.8V之間。該等係局部V eff 值。在一個實施例中，電致變色裝置控制器或控制演算法提供其中V eff 始終低於3V之驅動分佈，在另一實施例中，控制器控制V eff ，使得其始終低 於2.5V，在另一實施例中，控制器控制V eff ，使得其始終低於1.8V。該等經列舉電壓值係指時間平均電壓(其中平均時間係小光學反應所需之時間數量級，例如，數秒至數分鐘)。
電致變色窗之附加操作複雜性係經過電致變色裝置汲取之電流在光學轉變持續時間(即，轉變期)內並不固定。而是，在轉變之初始部分期間，穿過裝置之電流實質上大於(大高達30×)光學轉變完成或接近完成時之結束光學狀態。裝置中心處之差著色問題在轉變期之此初始部分期間尤其顯著，此乃因該中心處之V eff 值顯著低於轉變期結束時之V eff 值。
對於具有平面匯流條(即，呈平面組態之匯流條，例如彼等於圖1A及圖4中所示者)之矩形電致變色裝置而言，在整個電致變色裝置上之V eff 可一般藉由以下來闡述：△V(0)=V app -RJL2/2 (方程式1a)
△V(L)=V app -RJL2/2 (方程式1b)
△V(L/2)=V app -3RJL2/4 (方程式1c)
其中：V app 係施加至驅動電致變色裝置之匯流條之電壓差；△V(0)係連接至第一透明導電層之匯流條處之V eff ；△V(L)係連接至第二透明導電層之匯流條處之V eff ；△V(L/2)係裝置中心(兩個平面匯流條之間之中點)處之V eff ；R=透明導電層片電阻；J=瞬時電流密度；且L=電致變色裝置之兩個平面匯流條之間之距離。
假定透明導電層具有實質上類似(若不相同)之計算用片電阻。然而，熟習此項技術者將瞭解，即使透明導電層具有不同片電阻(例如一種TCL係金屬氧化物，而另一TCL係透明金屬層)，歐姆電壓降及局 部有效電壓之適用物理性質仍將適用。
本文所述某些實施例係關於用於驅動具有平面匯流條之光學可切換裝置(例如，電致變色裝置)中之光學轉變之控制器及控制演算法。在此等裝置中，相反極性之實質上直線匯流條可佈置於矩形或其他多角形電致變色裝置之相對邊處。本文所述一些實施例係關於用於驅動採用非平面匯流條之光學可切換裝置中之光學轉變之控制器及控制演算法。此等裝置可採用例如佈置於裝置之頂點處之成角度匯流條。在此等裝置中，匯流條有效間隔距離L係基於裝置及匯流條之幾何形狀來確定。匯流條幾何形狀及間隔距離之論述可參見標題為「Angled Bus Bar」且於2012年4月20日提出申請之美國專利申請案第13/452,032號，其全部內容以引用方式併入本文中。
當R、J或L增加時，在整個裝置上之V eff 降低，由此減緩或降低轉變期間之裝置著色及/或降低呈最終光學狀態之裝置著色。參照方程式1a-1c，在整個窗上之V eff 比V app 低至少RJL 2/2。已發現，當電阻電壓降增加(由於窗大小、電流汲取等增加)時，可藉由增加V app 來消除一些損失。然而，V app 應保持足夠低以確保裝置邊緣處之V eff 維持在低於其中可發生可靠生降格之臨限值。
總之，已認識到，兩種透明導電層皆經歷歐姆電壓降，且此下降隨離相關匯流條之距離而增加，且因此對於兩種透明導電層而言，V TCL 皆隨離匯流條之距離而降低。因此，自兩種匯流條移除之位置處之V eff 降低。
為了沿光學轉變加速，可首先以大於保持裝置處於特定光學均衡狀態所需量級提供施加電壓。在圖2及3中圖解說明此方法。
圖2顯示根據某些實施例之電致變色裝置之電流/電壓分佈。圖2顯示採用簡單電壓控制演算法來引起電致變色裝置之光學狀態轉變循環(著色，之後去色)之電致變色裝置之電流分佈及電壓分佈。在所圖 解說明之圖中，總電流密度(I)表示為時間之函數。如所提及，總電流密度係與電致變色轉變相關之離子電流密度與電化學活性電極之間之電子洩漏電流之組合。許多不同類型之電致變色裝置將具有所繪示之電流分佈。在一個實例中，諸如氧化鎢等陰極電致變色材料結合反電極中之諸如氧化鎳鎢等陽極電致變色材料使用。在此等裝置中，負電流指示裝置之著色。在一個實例中，鋰離子自氧化鎳鎢陽極著色電致變色電極流入氧化鎢陰極著色電致變色電極中。因此，電子流入氧化鎢電極中以補償帶正電之進入鋰離子。因此，電壓及電流顯示具有負值。
所繪示分佈係藉由使電壓斜升至設定位準且然後保持該電壓以維持光學狀態而產生。電流峰201與光學狀態之改變(即，著色及去色)相關。具體而言，電流峰表示將裝置著色或去色所需離子電荷之遞送。數學上，峰下陰影面積表示將裝置著色或去色所需總電荷。初始電流尖峰後之曲線部分(部分203)表示當裝置處於新光學狀態時之電子洩漏電流；亦即，因其未完全電絕緣所致在整個離子導體層或區域上之電流洩漏。
在該圖中，電壓分佈205疊加於該電流曲線上。該電壓分佈按以下順序：負斜坡(207)、負保持(209)、正斜坡(211)及正保持(213)。注意，電壓在達到其最大量值之後且在裝置保持處於其所定義光學狀態中之時間長度期間保持恆定。電壓斜坡207將裝置驅動至其新的有色狀態且電壓保持209維持裝置處於有色狀態中，直至相反方向上之電壓斜坡211驅動自有色狀態至去色狀態之轉變。在一些切換演算法中，施加電流上限(current cap)。亦即，不允許電流超過界定位準以防止損害裝置(例如，過快驅動離子移動穿過材料層可物理損害材料層)。著色速度不僅隨施加電壓而變化，而且隨溫度及電壓斜升速率而變化。
圖3圖解說明根據某些實施例之電致變色裝置之電流/電壓分佈。在所繪示之實施例中，電致變色裝置之電流/電壓控制分佈採用電壓控制演算法來驅動自去色光學狀態至有色光學狀態(或至中間狀態)之轉變。為了在相反方向上自有色狀態至去色狀態(或自色彩較深狀態至色彩較淺之狀態)驅動電致變色裝置，使用類似但反向之分佈。在一些實施例中，自有色變成去色之電壓控制分佈係圖3中所繪示者之鏡像。
圖3中所繪示之電壓值表示施加電壓(V app )值。施加電壓分佈係藉由虛線來顯示。作為對比，裝置中之電流密度係藉由實線來顯示。在所繪示之分佈中，V app 包括4個分量：斜坡至驅動分量303，其起始轉變；V 驅動 分量313，其繼續驅動轉變；斜坡至保持分量315；及V 保持 分量317。斜坡分量係作為V app 之變化形式實施且V 驅動 及V 保持 分量提供恆定或實質上恆定之V app 量級。
斜坡至驅動分量之特徵在於斜升率(增加量級)及V 驅動 之量級。當施加電壓之量級達到V 驅動 時，完成斜坡至驅動分量。V 驅動 分量之特徵在於V 驅動 之值以及V 驅動 之持續時間。V 驅動 之量級可經選擇以在如上文所述之電致變色裝置之整個面上以安全但有效之範圍維持V eff 。
斜坡至保持分量之特徵在於電壓斜升率(降低量級)及V 保持 之值(或視情況V 驅動 與V 保持 之間之差)。V app 根據斜升率下降直至達到V 保持 之值。V 保持 分量之特徵在於V 保持 之量級及V 保持 之持續時間。實際上，V 保持 之持續時間通常由使裝置保持於有色狀態(或反之保持於去色狀態)之時長決定。與斜坡至驅動、V 驅動 及斜坡至保持分量不同，V 保持 分量具有獨立於裝置之光學轉變之物理性質的任意長度。
每一類型之電致變色裝置皆將具有其用於驅動光學轉變之特有的特性電壓分佈分量。例如，相對較大之裝置及/或具有較大電阻之導電層之裝置將需要較高V 驅動 值及可能斜坡至驅動分量之較高斜升 率。較大裝置亦可需要較高V 保持 值。標題為「CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS」、於2012年4月17日提出申請且全部內容以引用方式併入本文中之美國專利申請案第13/449,251號揭示用於在寬範圍條件內驅動光學轉變之控制器及相關演算法。如其中所解釋，施加電壓分佈之每一分量(本文中為斜坡至驅動、V 驅動 、斜坡至保持及V 保持 )可經獨立地控制以應對即時條件，例如目前溫度、目前透射率位準等。在一些實施例中，針對特定電致變色裝置(具有其特有匯流條間隔、電阻率等)來設定施加電壓分佈之每一分量值且其不會基於電流條件而變化。換言之，在此等實施例中，電壓分佈未考慮回饋，例如溫度、電流密度及諸如此類。
如所指示，圖3之電壓轉變分佈中所示所有電壓值對應於上述V app 值。其不對應於上述V eff 值。換言之，圖3中所繪示之電壓值代表電致變色裝置上相反極性之匯流條之間之電壓差。
在某些實施例中，電壓分佈之斜坡至驅動分量經選擇以安全地但快速地誘導電致變色層與相對電極之間之離子電流流動。如圖3中所示，裝置中之電流遵循斜坡至驅動電壓分量之分佈直至該分佈之斜坡至驅動部分結束且V 驅動 部分開始。參見圖3中之電流分量301。電流及電壓之安全位準可以經驗或基於另一回饋來確定。於2011年3月16日提出申請、於2012年8月28日頒佈且全部內容以引用方式併入本文中之美國專利第8,254,013號呈現用於維持電致變色裝置轉變期間之安全電流位準之演算法的實例。
在某些實施例中，基於上述考慮因素來選擇V 驅動 值。特定而言，將其選擇為使得電致變色裝置之整個表面上之V eff 值皆保持在有效地且安全地轉變大電致變色裝置之範圍內。可基於各種考慮因素來選擇V 驅動 之持續時間。該等中之一者確保驅動電位保持達足以引起裝置之實質性著色之時段。出於此目的，可藉由監測裝置之光學密度隨V 驅動 保持原位之時長之變化以經驗確定V 驅動 之持續時間。在一些實施例中，將V 驅動 之持續時間設定為指定時段。在另一實施例中，將V 驅動 之持續時間設定為對應於經過之期望離子電荷量。如所顯示，電流在V 驅動 期間斜降。參見電流段307。
另一種考慮因素係裝置中之電流密度之降低，此乃因離子電流由於可用鋰離子在光學轉變期間完成其自陽極著色電極至陰極著色電極(或相對電極)之行程而衰減。當轉變完成時，在整個裝置上流動之唯一電流係經過離子導電層之洩漏電流。因此，在整個裝置面上之歐姆電位降降低且局部V eff 值增加。若不降低施加電壓，則該等增加之V eff 值可使裝置損害或降格。因此，確定V 驅動 之持續時間中之另一考慮因素係降低與洩漏電流相關之V eff 位準的目標。藉由將施加電壓自V 驅動 降低至V 保持 ，不僅降低裝置面上之V eff ，而且亦降低洩漏電流。如圖3中所示，區段305中之裝置電流在斜坡至保持分量期間轉變。電流在V 保持 期間穩定至穩定洩漏電流309。
用於均衡在整個光學可切換裝置上之V eff 之技術
光學可切換裝置應操作使得在轉變後著色或另一光學性質在整個整個裝置面上儘可能均勻。換言之，裝置結束光學狀態應展現相對均勻之著色或另一光學性質。此外，此等裝置應在光學狀態之間平穩地轉變而不產生熱點。熱點可係指裝置上有效電壓過高而可能損害或降低裝置於熱點處之可靠性的區域。
該等目標可藉由以儘可能均衡整個裝置面上之有效電壓之方式將電位遞送至裝置的匯流條組態來實現。有效電壓V eff 之此均衡對於裝置之結束光學狀態尤其重要。然而，其在裝置之光學轉變期間亦重要。對於具有矩形形狀之裝置而言，可相對容易地達成有效電壓V eff 之均衡。如本文中別處所述，一種方法係在矩形裝置中採用平面匯流條組態。在平面組態中，將第一匯流條置於最長邊之邊緣處且將第二 匯流條置於與最長邊相對之邊之邊緣處。圖1A及圖4顯示具有平面匯流條組態之矩形裝置。由於矩形之較長相對邊根據定義係平行的，因此沿該等平行邊之匯流條可將電位遞送至至少實質上均衡在整個矩形裝置面上之有效電壓之裝置。對於具有非矩形形狀之裝置，均衡有效電壓以實現該等目標可更具挑戰性。三角形、梯形、具有彎曲邊之形狀(例如，拱形、半圓形、四分之一圓形等)及諸如此類屬一些更具挑戰性之形狀。
圖5係直角梯形電致變色裝置之俯視圖。在此圖解中，將通常用於矩形裝置之平面匯流條組態應用於梯形電致變色裝置。亦即，將第一匯流條BB1應用於最長邊之邊緣且將第二匯流條BB2應用於相對邊之邊緣。由於該等邊不平行，因此沿該等邊之匯流條不平行且匯流條之間之距離自邊「A1」至邊「B1」(無匯流條之邊)變化。邊「A1」比邊「B1」長。在邊「A1」處，匯流條之間之距離係50英吋，且在邊「B1」處，匯流條之間之距離係25英吋。匯流條之間之距離之此不均勻性可提供在整個裝置上之不均勻有效電壓V eff ，此可導致裝置之不均勻著色。此態樣顯示於圖5中。如所顯示，裝置之著色在接近其中匯流條之間之距離最短且V eff 最高之邊「B1」處最深(光學轉變進行較多)。裝置之著色在接近其中匯流條之間之距離處於最大值且V eff 處於最小值之邊「A1」處最淺(光學轉變進行較少)。在一些情況下，可增加施加至匯流條之V app 以使靠近「A1」處之V eff 升高至高至足以提供在整個裝置上之均勻著色的位準。然而，使V app 升高可在較靠近較短邊「B1」之區中產生不合意之熱點，此可增加損害裝置之風險。該等試圖均衡具有平面匯流條組態之非矩形裝置中之V eff 之調節可潛在地導致對較短邊「B1」之過度驅動及/或對較長邊「A1」之驅動不足。儘管所圖解說明之實施例之裝置中顯示了某些尺寸，但其他尺寸仍適用。
本申請案闡述用於匯流條之放置及縱長定大小以滿足均勻結束光學狀態及平穩且快速之光學轉變同時最小化或消除熱點之目標的解決方案。在一些實施例中，此係藉由對匯流條進行組態以儘可能均衡在整個裝置表面上至兩個匯流條之距離，同時維持總匯流條長度對裝置周長之高比率來達成。本文將闡述用於達成此結果之各種技術。該等解決方案可應用於非矩形(例如，三角形、梯形、拱形、圓形、四分之一圓形等)光學可切換裝置。一些技術採用適用於不同形狀類型(例如，三角形、梯形、拱形等)之多步驟方法。其他技術提供用於特定類型之形狀之設計限制。此等限制可界定匯流條於特定形狀之裝置上之一般位置及長度。
一種技術係將透視變換方法應用於非矩形形狀。此方法將非矩形形狀線性變換成有效矩形形狀。然後可設計用於有效矩形形狀之平面匯流條組態。然後該方法將逆變換應用於具有相關平面匯流條之有效矩形形狀以確定用於非矩形形狀之匯流條佈局。若需要，變換及逆變換步驟可應用多次。一種類型之可使用之變換係可保持直線之仿射變換。若存在非矩形形狀至矩形形狀之仿射變換，則此技術可用於確定裝置之臨界距離。在一些情況下，仿射變換亦保持長度資訊。
其他方法使用非矩形形狀之對稱性來確定匯流條組態以有效地達成相同結果。一些方法確定減小或最小化自匯流條至裝置面上之最弱著色點(或「最弱點」)之最短距離的匯流條組態。此距離可稱作臨界匯流條距離。最弱點通常係形狀之形心。同樣，裝置之最強著色點(或「最強點」)係相對匯流條之間之最短距離。匯流條距離係藉由點與兩個匯流條中每一者之間之距離之總和來界定。
圖6係根據實施例具有經設計以儘可能均衡在整個裝置面上之有效電壓之匯流條組態之直角三角形光學可切換裝置的示意性俯視圖。在一些情況下，此組態可基於最小化臨界匯流條距離與相對匯流條之 間之最短距離之間之差。在圖6中，第一匯流條BB1沿直角三角形之斜邊定位且第二匯流條BB2沿與斜邊相對之直角處之兩個支腿(支腿1及支腿2)定位。支腿1之長度係x且支腿2之長度係y。直角三角形之形心係在(x/3,y/3)處。斜邊與支腿1形成角度θ。斜邊之長度=
Figure 103120947-A0305-02-0023-1
。臨界匯流條距離係(min(x,y)+xsinθ)/3。匯流條之長度可經調節以減小或最小化臨界匯流條距離。在所述圖解中，BB1運行至LED區域且BB2沿支腿2之垂直部分係0.6y且BB2沿支腿1之水平部分係0.6x。在其他實施例中，可使用其他長度。在一個實施例中，BB1之長度可在
Figure 103120947-A0305-02-0023-2
至
Figure 103120947-A0305-02-0023-3
範圍內。在一個實施例中，BB1之長度可在
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至
Figure 103120947-A0305-02-0023-5
範圍內。在一個實施例中，BB2沿支腿2之部分之長度可在0.4y至1.0y範圍內。在一個實施例中，BB2沿支腿1之部分之長度可在0.4x至1.0x範圍內。在一個實施例中，BB2沿支腿2之部分之長度可在0.4y至0.80y範圍內。在一個實施例中，BB2沿支腿1之部分之長度可在0.4x至0.80x範圍內。在一個實施例中，BB2沿支腿2之部分之長度可在0.5y至0.7y範圍內。在一個實施例中，BB2沿支腿1之部分之長度可在0.5x至0.7範圍內。該等長度及其他長度可自本文所述方法(例如參照圖11所述之方法)來確定。在一些實施例中，匯流條長度可經選擇以避免與邊緣劃線重疊。
圖7係具有呈第一組態(組態1)之匯流條之直角梯形裝置的俯視圖。在圖7中，直角梯形包括兩條平行邊(基底1及基底2)及兩條其他邊(支腿1及支腿2)。第一匯流條BB1沿支腿1定位且第二匯流條BB2沿直角梯形之直角處之基底1及支腿2兩者定位。基底1之長度係h，支腿2之長度係y，且基底2之長度係h1。支腿1與基底1形成角度θ。直角梯形之形心係在(h/3,(htan θ)/3)處。圖7之此匯流條組態以某些方式類似於圖6中所示直角三角形裝置之組態。例如，圖6及圖7兩者中之匯流條組態皆包括沿直角部分定位之匯流條及於相對邊處定位之另一匯流 條。
在圖7中，根據實施例，匯流條經設計以在可能程度上均衡裝置面上之有效電壓。在一些情況下，此組態可基於最小化臨界匯流條距離與相對匯流條之間之最短距離之間之差。對於圖7中所述之梯形而言，臨界匯流條距離=(min(h1tanθ,y)+(hsinθ))/3。為了減小或最小化臨界匯流條距離，若y<0.6htan θ，則BB2沿支腿2之部分將等於長度y，否則，此部分具有0.6htan θ之長度。此係一般準則，且其他規則可適用。在所圖解說明之實施例中，BB2沿基底1之部分具有約0.6h之長度且沿支腿1之BB1之長度係支腿1之長度的0.8-1.0倍之間。在其他實施例中，可使用其他長度。在一個實施例中，BB1之長度可在支腿1之長度的0.4-0.8倍範圍內。在一個實施例中，BB1之長度可在支腿1之長度的0.5-0.7倍範圍內。在一個實施例中，BB2沿基底1之部分可具有0.4h-1.0h範圍內之長度。在一個實施例中，BB2沿基底1之部分可具有0.6h-0.8h範圍內之長度。該等長度可自本文所述方法(例如參照圖11所述之方法)來確定。
圖8係具有呈第二組態(組態2)之匯流條之直角梯形裝置的俯視圖。直角梯形包括兩條平行相對邊(基底1及基底2)及兩條非平行相對邊(支腿1及支腿2)。第一匯流條BB1沿基底1定位且第二匯流條BB2沿支腿1及基底2定位。此匯流條組態(組態2)類似於用於圖4及1A中所圖解說明之矩形裝置之平面匯流條組態，其中一個匯流條沿最長邊定位且一個匯流條與第一匯流條相對定位。基底1之長度係h，支腿2之長度係w，基底2之長度係h1，且支腿1之長度係h3。在圖8中，h3=sqrt[(h-h1)2+w2]。在圖8中，臨界匯流條距離係w。在一些情況下，BB1沿支腿1延伸之部分之長度在約0英吋至15英吋範圍內。在一個實施例中，BB1沿支腿1延伸之部分之長度在支腿1之長度的約0.03-0.40倍範圍內。在一個實施例中，若(h3-w)<(-0.06w+5.48)，則BB1不包 括沿支腿1之部分。在所圖解說明之實施例中，BB2沿支腿1延伸之部分之長度可為約h3-w。在一種情況下，BB1可沿基底1之整個長度延伸且BB2可沿基底2之整個長度延伸。該等長度可自方法本文所述方法(例如參照圖11所述方法)來確定。
某些實施例包括確定是否處理作為直角三角形變體或作為矩形變體之直角梯形(及其他形狀)裝置的方法。第一種方法示意性地繪示於圖9中所示之圖中。利用此方法，確定將直角梯形轉變成直角三角形所需之區(A1)小於抑或大於抑或等於將該梯形轉變成矩形所需之區(A2)。若A1<A2，則如圖7中所示使用匯流條組態1。若A1
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A2，則使用來自圖8之組態2。選擇直角梯形匯流條組態之第二種方法示意性地繪示於圖10中所示之圖中。此第二方法調節匯流條以減小或最小化臨界匯流條距離。此第二方法確定是否使用基於形狀尺寸之特定匯流條組態。若y
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(min(htan θ,h)+(h1sinθ))/3且h1<(min(htanθ,h)+(hsinθ))/3，則使用圖7中之匯流條組態(組態1)，否則使用圖8中之匯流條組態(組態2)。此方法將最大臨界BB距離最小化。利用此方法可具有可靠性優點，此乃因將使用較低電壓來給裝置供電。該等方法可提供更可靠之裝置，此乃因可降低將裝置均勻地轉變成結束光學狀態所需之施加電壓。
某些實施例包括確定匯流條放置及在縱向上定大小之方法，該方法涉及使用非矩形形狀之對稱性來確定匯流條之位置。繪示此方法之流程圖示於圖11中。圖12係顯示此方法於直角三角形及兩個直角梯形之應用之圖。此方法確定自兩個錨定點P0及Q0延伸之4個匯流條段L1-L4中每一者之長度。此方法確定將裝置之最弱著色點(假定在形心處)之匯流條距離與裝置之最強著色點之匯流條距離之間之差減小或最小化的長度。在某些實施例中，4個匯流條段中每一者之長度係收斂長度，亦即，將該等長度各自計算為收斂長度，其中將最弱點之匯 流條距離與最強點處之匯流條距離之間之差減小或最小化。該等長度可用於確定光學匯流條佈局。著色強度係藉由點與兩個匯流條中每一者之間之距離之總和來界定。
在步驟1010處，此方法確定形狀之在一些所說明之實例中指定為O點之形心(即，幾何中心)。在多數情況下，假定形心係裝置之可著色區上之最弱著色點。
在步驟1020處，該方法使用形心來界定裝置之相對邊(邊界)上之匯流條之錨定點(P0及Q0)。首先，自形狀之形心至最長邊劃一條線以界定P0。接下來，使垂直線與裝置之相對邊相交以界定Q0。該線與裝置之相對邊之相交點界定匯流條之錨定點P0及Q0。此線表示為P0-O-Q0。錨定點確定匯流條之開始邊。
在步驟1030處，該方法確定自錨定點延伸之4個匯流條段L1-L4中每一者之長度值。在第一次迭代中，將該等值初始化。例如，該等值可經初始化而使得總匯流條長度L1+L2+L3+L4等於裝置周長。圖12顯示三種形狀之匯流條之圖形界定幾何形狀。自P0，平行於第一開始邊繪製長度為L1之線以界定點P1。在相反方向上自點P0繪製長度為L2之另一線以界定點P2。若該線在可繪製L2前到達拐角，則該線繼續沿新邊緣經過該拐角。自點Q0，平行於第二開始邊繪製長度為L3之線以界定點Q1。在相反方向上自Q0繪製長度為L4之另一線以界定點Q2。若該線在可繪製L4前到達拐角，則該線繼續經過該拐角至新邊緣。自O點處之形心繪製垂直線以與含有點P0之匯流條線相交以界定作為P點之相交點。若匯流條延伸至一條以上的邊，則繪製自形心至每條邊之垂直線以界定點P’、P”、P'''等。自O點處之形心繪製垂直線以與含有Q0點之匯流條線相交並界定作為Q點之相交點。若匯流條延伸至一條以上的邊，則繪製自形心至每條邊之垂直線以界定點Q’、Q”、Q'''等。
在步驟1040處，該方法確定最弱著色點與匯流條之間之距離d0與最強著色點與匯流條之間之距離d1之間的差D。亦即，確定D=|d1-d0|。為了確定最弱著色點處之匯流條距離，確定自形心至含有P/P’/P”/P'''等之邊處之匯流條的最小距離D0_P且確定離含有Q/Q’/Q”/Q'''之邊處之匯流條之最小距離D0_Q。最大距離D0_P係以下點對之間之最大距離：a)O-P、b)O-P’、c)O-P”及d)O-P'''等。最小距離D0_Q係以下點對之間之最大距離：a)O-Q、b)O-Q’、c)O-Q”及d)O-Q'''等。最弱著色點處之匯流條距離d0=D0_Q+D0_P。最強著色點處之匯流條距離d1係由點P、Q錨定之相對匯流條之間之減小或最小距離。
在步驟1042處，該方法亦確定總匯流條長度對周長RBB之比率，其係個別BB段之長度(L1、L2、L3及L4)之總和除以部件(例如裝置塗層之有效區域或基板之周邊)之周長。
在步驟1050處，該方法在維持RBB>0.4的同時確定該方法是否收斂至降低或最小差D=|d1-d0|。若該方法尚未收斂，則將匯流條值調節成新值且藉由返回步驟1030開始新迭代。若該方法已收斂，則該方法自4個匯流條段L1-L4中每一者之值之該迭代處的電流值確定用於裝置之實質上均勻著色之匯流條組態(步驟1060)。該等可稱為每一匯流條段之「收斂值」。
在可選步驟1070中，該方法確定大約為於步驟1060處確定之收斂值之L1-L4之可接受之值範圍。該等值提供更寬範圍之提供實質上均勻著色之匯流條尺寸。在一些情況下，使用者可在可出於各種原因(例如，易於產生、改良之美觀性等)最有利之範圍內選擇一或多組可接受之值。在可選步驟1070中，可大約在步驟1040中確定之解決方案周圍界定該範圍。可自步驟1040中確定之解決方案將該範圍界定為一或多組在預定D值(例如，D<15英吋，D<20英吋等)內之L1-L4之 值。在一個實例中，該方法可確定大約為L1-L4長度之可接受之L1-L4值組之範圍，其中D<15英吋。
在一個實施例中，該方法可藉由小增益自收斂值調節長度值並基於調節值計算差D。若經計算D在預定最大D值內，則經調節長度值在可接受之值範圍內。該方法可繼續進一步自收斂值調節長度值直至確定一定數量之組之可接受之值。在一些情況下，使用者可提供額外輸入來確定某些組之值是否係可接受的。例如，使用者可將最小長度設定成某一值(例如，0.50英吋)。在此實例中，使用者可基於製造小於最小值之匯流條段之難度來設定此最小值。
在某些實施例中，參照圖11所述之方法可用於確定用於特定形狀類型之一般解決方案，該一般解決方案可應用於該類型之任何形狀。該解決方案可基於收斂值或可接受之值。匯流條佈局之一般解決方案之一些實例示於關於直角三角形及兩個直角梯形之圖13A-13C中。其他一般解決方案闡述於本文中。使用該等一般解決方案，可自基於形狀尺寸之計算來確定用於均勻著色之匯流條佈局。例如，圖13A中所示之解決方案提供沿長度為支腿1之長度的0.6倍且長度為支腿2之長度的0.6倍之直角的匯流條。在此特定三角形裝置中，支腿1係90”且支腿2係45”，且BB2沿支腿1係54”且沿支腿2係27”。
在一些情況下，自操作角度而言，使匯流條連接至底層且沿連續邊定位可能有利，此可驅動其中匯流條將經組態之邊緣之定位。例如，圖13C使BB1連接至下部層且定位於沿基底1之連續邊緣上。BB2則定位於沿基底2及支腿1的相對非連續邊緣上。
儘管參照某些實施例闡述用於直角梯形及/或直角三角形之匯流條佈局，但可使用本文所述技術來設計用於其他形狀(例如，平行四邊形、半圓形、四分之一圓形等)之匯流條組態。利用本文所述技術設計之匯流條組態之一些實例示於圖14A、14B、15、16、17及18 中。圖14A繪示用於拱形裝置之第一匯流條組態之實例。圖14B繪示用於拱形裝置之第二匯流條組態之實例。圖15繪示用於半圓形裝置之匯流條組態之實例。圖16係用於四分之一圓形裝置之匯流條組態之實例。圖17繪示用於梯形裝置之匯流條組態之實例。
圖18繪示用於三角形裝置之第一匯流條組態之實例。來自使用用於此組態之不同匯流條比率之結果示於圖19-23中。匯流條2之每條邊之0.60之匯流條比率可具有最佳短暫均勻性均衡，同時將30度拐角充分著色。圖19-23係顯示具有0.50至0.70範圍內之不同匯流條比率之三角形電致變色裝置中之著色的數據集。匯流條比率可係指匯流條之長度對具有匯流條之邊(裝置之邊)之長度的比率。圖20繪示具有匯流條2之0.50匯流條比率之匯流條組態。圖21繪示具有匯流條2之0.55匯流條比率之匯流條組態。圖22繪示具有匯流條2之0.60匯流條比率之匯流條組態。圖23繪示具有匯流條2之0.70匯流條比率之匯流條組態。
圖19顯示比較0.60匯流條比率(即，匯流條長度=邊長的0.60倍)與0.80匯流條比率(即，匯流條長度=邊長的0.80倍)之著色的圖。頂部圖具有具0.60匯流條比率之匯流條2。底部圖具有具0.80匯流條比率之匯流條2。在頂部圖中，0.60匯流條比率顯示當最弱區域達到結束光學狀態時最快著色區域與最慢著色區域之間之差為約0.60。如底部圖中所示，0.80匯流條比率顯示當最弱區域達到結束光學狀態時最快著色區域與最慢著色區域之間之差為約1.10之。所圈出之值係具有最大有效電壓之區。比較該等圖，裝置上存在可能過度驅動位置之位置偏移。在0.80匯流條比率組態中，具有最大有效電壓之區在30°拐角中，且在0.60匯流條比率組態中，具有最大有效電壓之區更接近三角形之中間。圖19結果顯示0.60匯流條比率組態總體上比0.80匯流條組態較小地過度驅動。
在形成電致變色裝置後，在某些實施例中可實施邊緣刪除及/或雷射劃線。SCANLAB AG(Munich,Germany)提供可根據所揭示實施例使用之掃描器。通常，該等製程圍繞裝置之周邊區域移除部分或全部裝置。邊緣刪除可係指移除來自電致變色裝置周邊之材料之過程。邊緣刪除可移除上部層及電致變色層或可移除電致變色裝置之上部層、電致變色層及下部層。雷射劃線可用於分離裝置之多個部分，例如，在邊緣刪除過程期間受損之部分。在一些所說明之實例中，將可選分離劃線說明為「L3」劃線。L3劃線穿過上部透明導電層且可穿透TCL下面之一或多個裝置層，包括電致變色層，但不穿透下部透明導電層。在一些所說明之實施例中，邊緣刪除可稱作「LED」。儘管在一些所說明之實例中可顯示「L3」及/或「LED」區，但該等特徵中之一者或兩者係可選的且可省略一者或兩者。邊緣刪除及雷射劃線之一些實例可參見標題為「FABRICATION OF LOW DEFECTIVITY ELECTROCHROMIC DEVICES」且於2009年12月22日提出申請之美國專利申請案第12/645,111號、標題為「ELECTROCHROMIC WINDOW FABRICATION METHODS」且於2012年4月25日提出申請之美國專利申請案第13/456,056號及標題為「THIN-FILM DEVICES AND FABRICATION」且於2012年12月10日提出申請之PCT專利申請案第PCT/US2012/068817號，其全部內容在此以引用方式併入。
圖24A係闡述製作具有相對匯流條之電致變色裝置或另一光學裝置之方法之態樣的製程流程2400，每一匯流條應用於光學裝置之一個導電層。虛線表示製程流程中之可選步驟。如關於圖24B-C所述之實例性裝置2440用於圖解說明製程流程。圖24B提供繪示裝置2440之製作之俯視圖，包括如關於圖24A所述之製程流程2400之數字指示物。圖24D顯示包括關於圖24B所述之裝置2440之製品之橫截面。裝置2440係矩形裝置，但製程流程2400適用於具有相對匯流條之任何形狀 之光學裝置，每一匯流條在一個導體層上。下文關於圖解說明製程流程2400之圖24E對此態樣進行了更詳細地闡述，此乃因其係關於圓形電致變色裝置之製作。
參照圖24A及24B，在接收其上具有第一導體層之基板後，製程流程2400以第一導體層(例如，下部透明導體層)之可選拋光開始，參見2401。在某些實施例中，已發現拋光下部導體層增強制作於其上之EC裝置之光學性質及性能。在上面製作電致變色裝置之前對透明導電層實施拋光闡述於標題為「Optical Device Fabrication」且於2012年9月27日提出申請之專利申請案PCT/US12/57606中，其全部內容在此以引用方式併入。若實施拋光，則其可在製程流程中之邊緣刪除(參見2405)之前或在邊緣刪除之後進行。在某些實施例中，可在邊緣刪除之前及之後對下部導體層實施拋光。通常，下部導體層僅一拋光次。
再次參照圖24A，若不實施拋光2401，則製程2400以邊緣刪除圍繞基板之一部分周邊之第一寬度開始，參見2405。在某些實施例中，刪除部分包括毗鄰除基板之一個邊緣以外之部分。在另一實施例中，刪除部分沿基板之單個邊緣(例如，ITO匯流條邊緣)。邊緣刪除可僅移除第一導體層或亦可移除擴散障壁(若存在)。在一個實施例中，基板係玻璃且在其上包括鈉擴散障壁及透明導電層，例如，基於氧化錫之透明金屬氧化物導電層。在所繪示之實施例中，基板係矩形(例如，圖24B中所描繪之正方形基板)。在所關注之實施例中，其通常為更複雜之形狀。圖24B中之點填充區表示第一導體層。因此，在根據製程2405實施邊緣刪除後，自基板2430之周邊之三邊移除寬度A之透明導體。此寬度通常(但未必)為均勻寬度。第二寬度B闡述於下文中。倘若寬度A及/或寬度B並不均勻，則其相對於彼此之相對量級係以其平均寬度計。
由於於2405處移除第一寬度A，因此存在下部導體層之新暴露之邊緣。在某些實施例中，第一導電層之此邊緣之至少一部分可視情況成錐形，參見2407及2409。下伏擴散障壁層亦可成錐形。本發明者發現使一或多個裝置層之邊緣成錐形、然後在其上製作後續層在裝置結構及性能方面具有預想不到之優點。
在某些實施例中，視情況在邊緣成錐形後對下部導體層實施拋光，參見2408。已發現，對於某些裝置材料而言，在邊緣成錐形後對下部導體層實施拋光可能有利，此乃因拋光可使邊緣成錐形以及整體導體表面具有預想不到之有益效應，此可改良裝置性能(如上文所述)。在某些實施例中，在拋光2408後實施邊緣成錐形，參見2409。儘管在圖24A中於2407及2409兩者處皆顯示邊緣成錐形(若實施)，但邊緣成錐形通常將實施一次(例如，於2407或2409處)。
在如上文所述移除第一寬度A及可選拋光及/或可選邊緣成錐形後，將EC裝置沈積於基板2430之表面上，參見2410。此沈積物包括光學裝置之一或多個材料層及第二導電層，例如，透明導電層，例如氧化銦錫(ITO)。所繪示之覆蓋範圍係整個基板，但可能由於必須保持玻璃於適當位置之載體而存在一定遮蔽。在一個實施例中，覆蓋第一導體層之剩餘部分之整個面積，包括圍繞先前所移除之第一寬度A與第一導體重疊。此允許使最終裝置架構中之區域重疊。
在特定實施例中，使用電磁輻射來實施邊緣刪除並提供基板之外周區域，以例如移除透明導體層或更多個層(直至且包括頂部導體層及施加於其上之任何蒸氣障壁)，此取決於製程步驟。在一個實施例中，實施邊緣刪除以至少移除基板上包括透明導體層在內之材料，且視情況亦移除擴散障壁(若存在)。在某些實施例中，使用邊緣刪除來移除基板(例如，浮製玻璃)之表面部分，且若回火，則可達到不超過壓縮區之厚度之深度。可實施邊緣刪除，例如，以藉由IGU間隔物 之至少一部分主密封及副密封產生良好密封用表面。例如，當透明導體層橫跨整個基板區時，該導體層有時可喪失黏著性且因此具有暴露邊緣，儘管存在輔助密封。此外，相信當金屬氧化物及其他功能層具有此等暴露邊緣時，其可用作水分進入整體裝置中之途徑且因此損害主密封及副密封。
實例性電磁輻射包括UV、雷射及諸如此類。例如，可利用248nm、355nm(即UV)、1030nm(即IR，例如，盤形雷射)、1064nm(例如，Nd：Y AG雷射)及532nm(例如，綠光雷射)波長中一者處或附近之經定向且聚焦之能量來移除材料，但該等實例係非限制性的。在另一實施例中，雷射在更寬波長範圍內發射。例如，雷射可為全光譜雷射。在其他情況下，雷射可在窄波長帶內發射。使用例如光纖或開束路徑(open beam path)將雷射輻照遞送至基板。可自基板邊或EC膜邊實施剝蝕，此取決於基板處置裝備及組態參數之選擇。剝蝕膜厚度所需能量密度係藉由使雷射束穿過光學透鏡來達成。該透鏡將雷射束聚焦成期望形狀及大小。在一個實施例中，使用例如具有約0.005mm2至約2mm2之聚焦面積之「頂帽(top hat)」束組態。在一個實施例中，使用束聚焦程度來達成剝蝕EC膜堆疊所需之能量密度。在一個實施例中，剝蝕中所用能量密度在約2J/cm2與約6J/cm2之間。
在某些雷射邊緣刪除製程期間，雷射點在EC裝置之表面上沿外周掃描。在一個實施例中，使用掃描Fθ透鏡掃描雷射點。EC膜之均勻移除係藉由例如在掃描期間使點區重疊來達成。在一個實施例中，重疊在約5%與約100%之間，在另一實施例中在約10%與約90%之間，在再另一實施例中在約10%與約80%之間。用於實施LED/BPE及劃線製程之適當設備闡述於2012年3月30日提出申請且標題為「COAXIAL DISTANCE MEASUREMENT VIA FOLDING OF TRIANGULATION SENSOR OPTICS PATH」之美國專利申請案第 13/436,387號中，其全部內容以引用方式併入本文中。
可使用各種掃描圖案，例如，以直線、曲線等掃描。利用該等掃描圖案，可掃描各種形狀之截面，例如，矩形截面、圓形截面、卵形截面、多角形截面、不規則截面等或可共同地產生外周邊緣刪除區之其他形狀之截面。在一個實施例中，掃描線(或「筆」，即，藉由毗鄰或重疊雷射點(例如，正方形、圓形等)產生之線)以上文針對點重疊所述之程度重疊。亦即，使藉由先前所掃描之線之路徑界定之剝蝕材料區與隨後掃描線重疊，使得存在重疊。亦即，使藉由重疊或毗鄰雷射點剝蝕之圖案區與後續剝蝕圖案區重疊。對於使用重疊之實施例而言，可使用點、線或圖案、例如在約5KHz與約500KHz之間範圍內之較高頻率雷射。在某些實施例中，頻率在約8-15kHz之間，例如，在約10-12kHz之間。在一些其他情況下，頻率可在低MHz範圍內。為了將對EC裝置於暴露邊緣(即熱影響區或「HAZ」)處之熱相關損害最小化，使用較短脈衝持續時間雷射。在一個實例中，脈衝持續時間在約100fs(飛秒)與約100ns(奈秒)之間。在另一實施例中，脈衝持續時間在約1ps(皮秒)與約50ns之間。在再另一實施例中，脈衝持續時間在約20ps與約30ns之間。在其他實施例中可使用其他範圍之脈衝持續時間。
再次參照圖24A及24B，製程流程2400繼續移除圍繞基板之實質上整個周邊且比第一寬度A窄之第二寬度B，參見2415。此可包括移除下至基板(例如，玻璃)或至擴散障壁(若存在)之材料。在製程流程2400例如在如圖24B中所繪示之矩形基板上完成直至2415後，存在具有寬度B之周邊區，其中第一透明導體、裝置之一或多個材料層或第二導電層皆不存在，使得移除寬度B已暴露擴散障壁或基板。然而，在某些情況下，在此操作後可留下少量導體。倘若殘留導體量足夠薄，則其不會存在著色問題。在此周邊區內係裝置堆疊，包括在三邊 上由重疊之一或多個材料層與第二導體層包圍之第一透明導體。在剩餘邊(例如，圖24B中之底邊)上，不存在一或多個材料層與第二導體層之重疊部分。而是，在靠近此剩餘邊(例如，圖24B中之底邊)處移除一或多個材料層及第二導體層以暴露第一導體層之一部分(匯流條墊暴露或「BPE」)2435，參見2420。BPE 2435無需運行該邊之整個長度，其僅需足夠長以適應匯流條並在匯流條與第二導體層之間留出一些空間以使得不會在第二導體層上短路。在一個實施例中，BPE 2435橫跨第一導體層於該邊上之長度。在一些實施例中，經過第二導體層但不經過第一導體層產生平行於BPE之劃線。此劃線有時稱作L3分離劃線。在一些實施例中，實施此劃線以代替圍繞基板之整個周邊移除第二寬度B之操作2415。在另一實施例中，在沒有對非匯流條邊緣上之透明電子導體進行任何預劃線或移除之基板上實施沈積後LED。
如上文所述，在各實施例中，BPE係其中將一部分材料層向下移除至下部電極(例如，透明導電氧化物(TCO)層)或另一導電層，以產生用於施加匯流條之表面，且因此與導電層電接觸。所施加之匯流條可為焊接匯流條、油墨匯流條及諸如此類。BPE通常具有矩形區，但此並非必需；BPE可為任何幾何形狀或不規則形狀。例如，端視需要而定，BPE可為圓形、三角形、卵形、梯形及其他多角形形狀。BPE形狀可取決於EC裝置之組態、帶有EC裝置(例如，不規則形窗)之基板或甚至用於剝蝕表面之雷射圖案之效率。在一個實施例中，BPE橫跨EC裝置之一邊之至少約50%長度。在一個實施例中，BPE橫跨EC裝置之一邊之至少約80%長度。通常(但未必)，BPE足夠寬以適應匯流條。在某些情況下，BPE足夠寬以允許至少在活性EC裝置堆疊與匯流條之間有一些空間。在某些實施例中，BPE實質上為矩形，具有接近EC裝置之一邊之長度。在該等實施例中之一者中，矩形BPE之寬度在 約1mm與約15mm之間。在另一實施例中，矩形BPE之寬度在約1mm與約5mm之間，例如，在約1mm與約3mm之間。在另一實施例中，矩形BPE之寬度在約5mm與約10mm之間，例如，在約7mm與約9mm之間。如所提及，匯流條可在寬約1mm與約5mm之間，通常為寬約3mm或寬約2mm。
如所提及，在某些情況下，將BPE製作得足夠寬以適應匯流條之寬度且亦在匯流條與EC裝置之間留出空間(此乃因匯流條應僅接觸下部導電層)。匯流條寬度可超過BPE(例如，其中匯流條材料接觸區140上之下部導體及玻璃(及/或擴散障壁)兩者)，只要在匯流條與EC裝置之間存在空間或匯流條僅接觸EC裝置之去活化部分，例如，在存在L3分離劃線之實施例中。在BPE完全適應匯流條寬度(亦即，匯流條完全在下部導體頂上)之實施例中，沿匯流條長度之外邊緣可與BPE之外邊緣對準，或嵌入例如約1mm與約3mm之間。同樣，匯流條與EC裝置之間之空間在一個實施例中在約1mm與約3mm之間，在另一實施例中在約1mm與2mm之間，且在另一實施例中為約1.5mm。BPE之形成關於具有為TCO層之下部電極之EC裝置更詳細地闡述於下文中。此僅出於方便而言，下部電極可為用於光學裝置之任何適宜之透明或不透明電極。
為了製備BPE，對下部(第一)電極(例如，底TCO)區清除經沈積材料，使得可在下部電極上製作匯流條。在一個實施例中，此係藉由雷射處理達成，該雷射處理選擇性地移除經沈積膜層，同時使下部電極暴露於界定位置處之界定區。在一個實施例中，探索底電極及經沈積層之相對吸收特性以在雷射剝蝕期間達成選擇性。亦即，使得可例如選擇性地移除下部電極(例如，TCO)上之EC材料，同時留下完整之下電極材料。在某些實施例中，亦例如藉由移除可能已在沈積期間出現之下部電極與EC材料之任何混合物來移除下部電極層之上部部分 以確保與匯流條之良好電接觸。在某些實施例中，當對BPE邊緣進行雷射加工以使該等邊緣處之損害最小化時，可避免對用以限制洩漏電流之L3分離劃線之需要，此可消除製程步驟，同時仍達成期望裝置性能。
在某些實施例中，用於製作BPE之電磁輻射與上文針對實施邊緣刪除所述相同。使用光纖或開束路徑來遞送(雷射)輻射。可自玻璃側或膜側實施剝蝕，此取決於電磁輻射波長之選擇。剝蝕材料所需能量密度係藉由使雷射束穿過光學透鏡來達成。透鏡將雷射束聚焦成期望形狀及大小，例如，具有上述尺寸之「頂帽」，在一個實施例中，具有約0.5J/cm2與約4J/cm2之間之能量密度。在一個實施例中，用於製作BPE之雷射掃描重疊可以與上文針對雷射邊緣刪除所述類似之方式達成。在某些實施例中，使用可變深度剝蝕來進行BPE製作，此更詳細地闡述於下文中。
在某些實施例中，例如，由於EC裝置中之材料層之相對吸收性質之選擇性質，因此聚焦面處之雷射處理導致下部導體之暴露區上殘留一定量(在約10nm與約100nm之間)之殘餘材料，例如，氧化鎢。由於許多EC材料之導電性不如下伏導體層，因此在此殘餘材料上製作之匯流條可能不達成與下伏導體之完全電接觸，此可導致在整個匯流條至下部導體之界面上之電壓降。此電壓降可影響EC裝置之著色以及影響匯流條與下部導體之黏附。一種克服此問題之方式係增加用於材料移除中之雷射能量之量，然而，此方式可導致點重疊處形成溝槽，此可使下部導體不可接受地空乏。為了克服此問題，在某些實施例中，可在聚焦面上方實施雷射剝蝕，即，可使雷射束散焦。在一個實施例中，例如，雷射束之散焦剖面可為經修改之頂帽或「準頂帽」。藉由使用散焦雷射剖面，可增加遞送至表面之注量，而不損害點重疊區域處之下伏TCO。此方法使留存於經暴露下導體層上之殘餘 材料之量最小化且因此允許匯流條與下部導體層之更佳電接觸。
在一些實施例中，可能需要一或多條雷射分離劃線，此取決於設計公差、材料選擇及諸如此類。圖24C繪示三個裝置2440a、2440b及2440c之俯視圖，其每一者係如圖24B及24D中所繪示裝置2440之變化形式。裝置2440a類似於裝置2440，但包括L2劃線，其分離EC裝置中沿與具有匯流條之邊正交之邊的第一部分。倘若使用此等L2劃線，則可在L2邊緣上消除下部導體(例如，TCO)層之預沈積移除。在特定實施例中，在該等邊緣上與下部導體層之預沈積移除組合實施L3分離劃線。裝置2440b類似於裝置2440，但包括L3劃線，其分離裝置中在第一(下部)導體層之匯流條與EC裝置之活性區域之間的第二部分且將其去活化。裝置2440c類似於裝置2440，但包括L2劃線與L3劃線兩者。儘管參照裝置2440a、2440b及2440c闡述了圖24C中之劃線變化形式，但該等變化形式可用於本文所述實施例之任何光學裝置及製品。例如，一個實施例係類似於裝置2440c之裝置，但其中邊緣刪除不橫跨三邊，而是僅橫跨頂部導體(例如，TCO)層上帶有匯流條之邊(或足夠長以適應匯流條之部分)。在此實施例中，由於在與匯流條正交之兩邊(如所繪示2440c之右邊及左邊)上不存在邊緣刪除部分，因此L2劃線可更靠近該等邊緣以使可觀察區最大化。端視裝置材料、製程條件、在製作後發現之異常缺陷等而定，可添加該等劃線中之一或多者以確保下部及上部導體層(電極)之適當電分離且因此確保EC裝置功能。該等裝置中之任一者皆可具有在該等劃線中之一者或全部之前或之後施加之蒸氣障壁。若在之後施加，則蒸氣障壁實質上不導電；否則當填充雷射劃線溝槽時，其會使裝置之電極短路。上述邊緣成錐形可避免對此等雷射分離劃線之需要。
再次參照圖24A及24B，在形成BPE後，將匯流條施加於裝置上，即將匯流條2施加於第一(下部)導體層(例如，第一TCO)之暴露區 (BPE)2435上且將匯流條1施加於裝置之相對邊上、第二(上部)導體層(例如，第二TCO)、第二導體層中在其下方不具有第一導體層之部分上，參見2445。匯流條1於第二導體層上之此放置避免在匯流條1下著色及與在此匯流條1下具有功能裝置相關之其他問題。在此實例中，在裝置製作中可能無需雷射分離劃線。
圖24B指示裝置2440之橫截面切線Z-Z’及W-W'。裝置2440於Z-Z’及W-W'處之橫截面視圖示於圖24D中。所繪示層及尺寸並未按比例，而是意欲在功能上代表組態。在此實例中，當製作寬度A及寬度B時，移除擴散障壁。具體而言，周邊區140不含第一導體層及擴散障壁；儘管在一個實施例中，擴散障壁係關於基板之邊緣圍繞一或多個邊上之周邊保持完好。在另一實施例中，擴散障壁與一或多個材料層及第二導體層共同延伸(因此以至擴散障壁之深度製作寬度A，且將寬度B製作成足以移除擴散障壁之深度)。在此實例中，圍繞功能裝置之三邊存在一或多個材料層之重疊部分2445。在該等重疊部分中之一者上，在第二導體層(例如，第二TCO)上，製作匯流條1。在一個實施例中，製作之蒸氣障壁層與第二導體層共同延伸。蒸氣障壁通常為高度透明之例如氧化鋁鋅、氧化錫、二氧化矽及其混合物，且為非晶形、結晶或混合非晶形-結晶。在此實施例中，移除一部分蒸氣障壁以暴露用於匯流條1之第二導體層。此暴露部分類似於用於匯流條2之BPE區2435。在某些實施例中，蒸氣障壁層亦導電，且無需實施第二導體層之暴露，即，可在蒸氣障壁層上製作匯流條1。例如，蒸氣障壁層可為ITO，例如，非晶形ITO，且因此導電性足以用於此目的。蒸氣障壁之非晶形形態可提供大於結晶形態之密封性。
圖24D繪示上覆第一導體(例如，TCO)層、尤其重疊部分2445之EC裝置層。儘管並未按比例，但橫截面Z-Z’例如繪示EC堆疊層及第二導體(例如，TCO)層遵循第一導體層(包括重疊部分2445)之形狀及 輪廓之保形性質。
在各實施例中，可以不同順序實施上述操作，且在少於或不同於所提及邊上可不包括或不實施某些操作。在特定實施例中，製程流程如下：在電致變色製品之3個邊緣上實施沈積後LED；實施BPE操作；實施L3分離劃線操作；及實施透明電導體(TEC)匯流條沈積後LED操作。
上述製作方法係依照矩形光學裝置(例如，矩形EC裝置)來闡述。此並非必需，此乃因其亦應用於其他規則或不規則之形狀。此外，重疊裝置層以及BPE及其他特徵之配置可沿裝置之一或多邊，此取決於需要。該等特徵之替代設計/組態更詳細地闡述於2012年4月20日提出申請且標題為「ANGLED BUS BAR」之美國專利申請案第13/452,032號中，其全部內容以引用方式併入本文中。如關於圖24A及24B所述，下文所述之製作亦可包括其他特徵，例如下部導體層之拋光、邊緣成錐形、多深度剝蝕之BPE等。為簡明起見，不重複對該等特徵之闡述，但一個實施例係下文所述具有關於圖24A及24B所述之一或多個特徵之任一裝置組態。
圖24E係繪示根據實施例類似於彼等關於圖24B中所示矩形基板所述製作步驟但在圓形基板430a上之製作步驟之俯視示意圖。基板亦可為卵形或具有另一彎曲邊緣。因此如先前所述，移除第一寬度A，參見2405。將一或多個材料層及第二導體層(及視情況蒸氣障壁)施加於基板上，參見2410。自基板之整個周邊移除第二寬度B，參見2415(140a類似於140)。如本文所述製作BPE 2435a，參見2420。施加匯流條，參見2425，以製備裝置2440d(因此，例如，根據上述方法，將至少一個第二匯流條施加至靠近光學裝置中與第一導電層之至少一個暴露部分相對之邊之第二導電層)。
在用於矩形電致變色裝置之習用雷射邊緣刪除製程中，可使用 矩形(例如，正方形)雷射圖案來刪除來自矩形基板之材料。在此類型之製程中，雷射線性移動，從而在裝置表面上來回地形成線，且在所形成線之間有一定均勻重疊度。雷射線通常平行或垂直於裝置之局部外周。值得注意地，倘若使用矩形圖案，則不可能對彎曲邊緣或對以與另一邊緣呈非直角定向之邊緣實施有效地邊緣刪除。
當實施雷射圖案時，各種元件係相關的。首先，可在雷射工具與掃描器之間作出區別。掃描器通常為雷射工具之一部分。掃描器可根據提供至掃描器之圖案發光並引導雷射束。掃描器本身不會覺察到其在給定時間相對於工件之位置。通常使用程式代碼來提供引導雷射工具相對於工件放置掃描器之指示。在各實施例中，使用此代碼以在已執行圖案後重新放置掃描器及引導掃描器進行下一圖案，由此確保掃描器於工件之正確部分實施下一圖案。掃描器接收界定一或多種圖案之指示(通常呈程式代碼形式)，掃描器將使用該一或多種圖案來發光並根據該一或多種圖案引導雷射束。雷射工具接收詳述相對於工件放置掃描器之位置之指示。該等指示可含有關於各種製程/分量之計時及放置之資訊。
圖25A顯示其中單一矩形雷射圖案已移除來自裝置之表面之材料的EC裝置區。淺色區2501係其中已移除材料處。圖中各點之大致線性定向指示雷射點在裝置表面上之線性路徑。當使用矩形圖案時，雷射可在x方向或y方向上平行於基板之矩形邊緣有效地實施LED/BPE，但不如沿對角線邊緣那樣容易。圖25B顯示其中重複雷射圖案之更大EC裝置區。此處，矩形圖案實施兩次，一次在區2502上且一次在區2503上。在一些情況下，可能由於所用雷射之有限光學範圍而重複圖案。在某些實施例中，雷射與工件中之任一者或兩者可在後續圖案迭代之間再定向。此類型之圖案可沿裝置外周重複，如本文所述。在一些實施例中，圖案、之後雷射可在裝置之不同邊緣之間改變。亦即， 不同圖案可用於不同邊緣。例如，倘若裝置為矩形，則第一邊緣上之第一雷射圖案可類似於圖25A及25B中所示之矩形圖案。在一個實施例中，在兩個相對邊緣上使用第一矩形雷射圖案，該圖案導致移除約14mm寬×約50mm長之區之材料。可在毗鄰邊緣上使用第二雷射圖案，例如，導致移除約50mm寬×14mm長之區(使得相對於第一圖案顛倒尺寸)之圖案。
此圖案組態及配對對於矩形裝置而言運行良好。然而，由於矩形雷射圖案中固有之限制，因此此方法對於非矩形裝置之有效性顯著更低。例如，圖26A圖解說明其中裝置2600之形狀如梯形且雷射圖案為矩形之實施例。在此情況下，需要兩遍穿過雷射工具以移除所有必要材料。在第一遍穿過工具時，對邊緣2602、2604及2606實施LED。當對邊緣2606實施LED時，夾持器2610視需要個別地打開且退回以使表面暴露於雷射。在雷射完成相關邊緣部分之LED後，夾持器可個別地再夾持裝置以提供穩定性。在第一遍經過時在裝置2600之定向上成角度之邊緣2608不能在第一遍經過期間經歷LED，此乃因矩形圖案在使得不能遵循此成角度邊緣之方向上定向。而是，裝置2600必須經再定向且經歷第二遍經過雷射工具。在第二遍經過期間，自邊緣2608移除材料。
裝置之此再定向可能不合意。例如，使裝置再定向可引起裝置之不對準，其中甚至微小不對準亦可導致超出容差之產物。一種可造成不對準之因素係難以在精確均勻之方向上將裝置推動穿過雷射工具。通常，藉由將力施加至最後進入工具之裝置部分(例如，在第一遍經過期間於邊緣2606與2608之間之拐角及在第二遍經過期間於邊緣2602與2604之間之拐角)上或附近以將裝置推動穿過雷射工具。倘若此部分係平坦的(例如，對於矩形裝置而言)，則以均勻線性方式將裝置推動穿過可能相對容易得多。然而，倘若此部分係拐角或某一其他 非平坦或突起形狀，則可能難以使裝置線性移動穿過工具。例如，倘若在突起拐角附近施加力，則裝置可能一定程度地旋轉。任何旋轉皆會使材料以非均勻方式移除，此可導致裝置失效。此外，使裝置再定向可引入當夾持器不適當地夾持製品時或當掃描器不當地找到開始點(例如，拐角/邊緣)時所發生之其他處理誤差。使裝置再定向亦可能由於再定向可導致不物理地裝配穿過雷射工具之裝置而不合意。例如，當製品2600因其如上文所述第二次經過工具而旋轉時，其可能在y方向上過高而不能裝配至雷射工具中。
本文中之某些實施例利用替代雷射圖案來克服該等限制。例如，圓形點可用於多種雷射圖案中以移除呈多種形狀之材料。在另一實例中，成角度矩形雷射圖案(其可使用成角度矩形點)可用於移除尤其其中裝置包括與毗鄰邊緣呈非直角之邊緣之材料。在其他實施例中，圖案可為另一非矩形點圖案，例如多角形或不規則圖案。在一些實施方案中，該等替代圖案可用於移除來自製品之特定部分(例如拐角區處)之材料。藉由使用成角度/彎曲/其他非矩形圖案，可達成LED及BPE製程，而無需對於多種形狀而言進行再定向及/或再夾持。
圖27圖解說明可用於實施LED及BPE操作之圖案之單一圓形點。例如，此圓形點可用於重疊圓形圖案中以移除呈幾乎任一形狀之材料。與圓圈之內邊緣(即，圓面向製品中心之邊緣)之切線將界定移除區之內邊緣。圖28A顯示用於移除來自拱形製品2800A之邊緣之材料之重疊圓圈圖案的實例。此圖並未按比例繪製，且僅出於大致地圖解說明重疊圓形圖案之目的而提供。在某些情況下，圓圈可視需要更實質上重疊以移除更多材料。在所圖解說明之實施例中，整個雷射圖案係由重疊圓圈構成。圖28B顯示拱形製品2800B之另一實例。在此圖解說明之實施例中，使用重疊圓形圖案與矩形圖案兩者。
圖29圖解說明可用於LED及BPE操作之成角度矩形圖案。利用成 角度矩形圖案，雷射能夠在任何線性方向上沿界定角度移動。換言之，雷射並不限於通常與使用非成角度矩形圖案之習用雷射工具一起使用的x方向及y方向移動。在一些情況下，使用沿該角度界定之矩形點。圖30繪示可用於移除來自梯形製品3000之邊緣之材料之成角度與非成角度矩形雷射圖案兩者的實施方案。
使用非矩形點及圖案以及成角度雷射圖案可出於若干原因有益。首先，該等替代雷射圖案可簡化生產過程，此乃因製品不必在LED/BPE操作期間再定向。藉由避免手工再定向，減少或消除因該處置所致之損失。使用非矩形及/或成角度雷射圖案之另一優點可係其使得能夠對彎曲形狀(例如圓形、半圓形、卵形等)及多角形形狀(例如三角形、六角形、八角形、梯形等)實施LED/BPE操作。本文所述技術允許處理接近任何形狀和大小之光學裝置。
在一些情況下，藉由旋轉雷射工具之光纖及/或藉由使雷射束經過可旋轉稜鏡來控制多個點/一個點之定向。倘若使圖案旋轉，但不使界定圖案之點旋轉，則該圖案可具有大致鋸齒狀邊緣，例如，如圖31中所示。此處，所用點形狀係如所示定向之正方形。不同時間之點形狀收集物界定剝蝕區。在所說明之實例中，玻璃邊緣與期望圖案邊緣兩者皆係光滑的。然而，實際剝蝕區不遵循期望玻璃邊緣，此乃因點形狀並不以與圖案相同之角度定向。在此情況下，較佳將點形狀旋轉至與圖案定向對準之定向，以達成光滑邊緣剝蝕區。
圖32顯示圖解說明光纖旋轉如何可用於旋轉點於基板上之定向之實施例。在此實例中，使正方形點形狀自第一定向旋轉45度至第二定向，其中其表現為菱形。兩種定向之正方形點形狀相同，但其以不同度數定向。在雷射工具中，可將高斯束(Gaussian beam)發射至正方形核心光纖中。正方形光纖輸出可經由中繼透鏡設置「成像」至膜表面。掃描器可用於掃掠基板上x方向及/或y方向上之點形狀。藉由旋 轉輸入耦合處之光纖，可使雷射工具之聚焦面處呈第一定向之正方形點形狀旋轉至第二定向。
圖33繪示利用達夫稜鏡來旋轉點形狀之定向之實施例。在此實施例中，將高斯束髮射至正方形核心光纖中。正方形光纖輸出經由中繼透鏡設置「成像」至膜表面。可在準直透鏡與掃描器之間於準直束區域中插入達夫稜鏡。當稜鏡旋轉時，點形狀之定向以兩倍於稜鏡旋轉速率之速率旋轉。換言之，對於每N度之稜鏡旋轉而言，點形狀旋轉2N度。在圖33中所示之實施例中，例如，稜鏡旋轉22.5°，而正方形點於基板上之定向旋轉45°。
圖34圖解說明達夫稜鏡之功能。此類型之稜鏡係可用於倒置影像之反射稜鏡。達夫稜鏡形成為截短直角稜鏡。進入稜鏡之一個斜面之光束將經歷沿稜鏡最長面(底面，如圖34中所示)內部之總內反射。影像自相對斜面顯現，且垂直地倒轉，但不橫向地轉置(此乃因僅發生單一反射)。當達夫稜鏡沿其縱軸旋轉時，經傳送影像以兩倍於稜鏡旋轉速率之速率旋轉，如上文所述。此性質允許達夫稜鏡使影像旋轉任何期望角度。在圖34中所示之實施例中，使稜鏡旋轉20°，且使點形狀定向旋轉40°。
儘管所述實施例可具有一個匯流條(例如，「上部」匯流條)連接至上部層且另一匯流條(例如，「下部」匯流條)連接至下部層之匯流條組態，但在其他實施例中，匯流條可替代地連接至相對層。在該等其他實施例中，用於劃線及/或BPE層以及其他特徵之設計可經修改以使此變化適應於與上部層及下部層之連接。
此外，儘管所圖解說明之實施例之裝置可具有某些尺寸，但可使用其他尺寸。
儘管為促進理解，已相當詳細地闡述了上述內容，但應認為所闡述之實施例係說明性的而非限定性的。熟習此項技術者將明瞭可在 說明書範圍內實踐某些變化及修改。
1010‧‧‧步驟
1020‧‧‧步驟
1030‧‧‧步驟
1040‧‧‧步驟
1042‧‧‧步驟
1050‧‧‧步驟
1060‧‧‧步驟
1070‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種在光學可切換窗之非矩形基板上製作光學可切換裝置之方法，該方法包含：(a)於雷射工具處接收該非矩形基板，該非矩形基板具有佈置於其上之該光學可切換裝置之一或多個層；及(b)根據兩種或更多種非矩形雷射圖案將雷射點引導至該光學可切換裝置之外周之區域，其沿著該非矩形基板之兩個直邊以當該非矩形基板通過該雷射工具時自該區域移除該光學可切換裝置之該一或多個層中之至少一者而不再定向該非矩形基板，其中該等兩個直邊在不是直角的拐角處相交。
  2. 如請求項1之方法，其中該雷射點之形狀係圓形。
  3. 如請求項1之方法，其中引導該雷射點以在該非矩形基板穿過該雷射工具之單次穿越中移除該光學可切換裝置於該區域處之該一或多個層。
  4. 如請求項1之方法，其中該雷射點係圓形且該等兩種或更多種非矩形雷射圖案包含由該圓形雷射點形成之重疊圓圈。
  5. 如請求項1之方法，其中該雷射點係矩形，且其中當將該矩形雷射點引導至沿著該等兩個直邊中之一者於一定角度定向時，將該矩形雷射點於該角度相較於該非矩形基板穿越該雷射工具之一路徑定向。
  6. 如請求項1之方法，其中該等兩種或更多種非矩形雷射圖案之形狀不同。
  7. 如請求項1之方法，其中該非矩形基板中移除該一或多個層之該區域包含一匯流條墊暴露區；且進一步包含在該匯流條墊暴露區上形成匯流條，其中該匯流條安置於該光學可切換裝置之一 導電層上。
  8. 如請求項1之方法，其中該非矩形基板中移除該一或多個層中之該至少一者之該區域包含邊緣刪除區。
  9. 如請求項1之方法，其中該等非矩形雷射圖案中至少之一者包含於相對於該非矩形基板穿越該雷射工具之路徑於一定角度處之線。
  10. 如請求項1之方法，其中根據該等兩種或更多種非矩形圖案中之至少一者將該雷射點引導至相對於該非矩形基板穿過雷射工具之路徑之一定角度處。
  11. 如請求項1之方法，其中將該雷射點沿著該等兩個直邊的拐角引導。
  12. 如請求項11之方法，其中該等兩種或更多種非矩形雷射圖案中之一者連結該等兩個直邊的拐角。
  13. 一種在光學可切換窗之非矩形基板上製作光學可切換裝置之方法，該非矩形基板具有至少一個未與毗鄰邊緣形成直角之直邊，該非矩形基板具有佈置於其上之該光學可切換裝置之一或多個層，該方法包含：(a)於雷射工具處接收該非矩形基板；(b)將來自該雷射工具之雷射點引導至該基板的該一或多個層上，其靠近該至少一個未與毗鄰直邊形成直角之直邊之區域處，以由此移除該區域處之該一或多個層；及(c)於該基板靠近該基板之該一或多個直邊之不同區域處重複操作(b)，以界定該基板中移除該一或多個層中至少一者之部分；且其中該雷射點之形狀係矩形且具有兩個平行於該至少一個直 邊之邊。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包含藉由旋轉該雷射工具之光纖來旋轉該雷射點形狀之定向。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包含藉由旋轉稜鏡來旋轉點形狀之定向。
  16. 如請求項13之方法，其中該光學可切換裝置具有與該基板實質上相同之形狀。
  17. 一種設備，其包含雷射工具及掃描器且經組態以實施如請求項1至16中任一項之方法，其中該掃描器引導雷射點。
  18. 一種設備，其包含含有達夫稜鏡(dove prism)之雷射工具，其中該雷射工具經組態以實施如請求項1至16中任一項之方法。
  19. 一種設備，其包含：雷射工具，其經組態以接收一非矩形基板，其中該基板具有佈置於其上之光學可切換窗之光學可切換裝置之一或多個層；及掃描器，其經組態根據兩種或更多種非矩形雷射圖案將雷射點引導至該光學可切換裝置靠近該非矩形基板之兩個直邊之區域上，以移除該光學可切換裝置於該區域處之該一或多個層中之至少一者，而不再定向該非矩形基板，其中該等兩個直邊在不是直角的拐角處相交。
  20. 如請求項19之設備，其中該雷射工具包含介於透鏡與掃描器之間之達夫稜鏡，其中該透鏡經組態以用於提供雷射束，且其中該達夫稜鏡經組態以用於旋轉該雷射點之定向。
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