薄膜设备和制造的制作方法
相关申请的交叉引用
这是要求标题为“thin-filmdevicesandfabrication”并且于2014年12月24日提交的美国临时专利申请62/096,783的权益和优先权的国际pct申请，所述国际pct申请以引用的方式并且出于所有目的整体并入本文。本申请还是标题为“thin-filmdevicesandfabrication”并且于2014年6月4日提交的美国专利申请14/362,863的部分继续申请，所述美国专利申请14/362,863要求于2012年12月12日提交的pct申请pct/us12/68817的优先权，所述pct申请pct/us12/68817要求于2011年12月提交的美国临时专利申请62/569,716、于2012年6月26日提交的61/664,638和于2012年10月2日提交的61/709,046的优先权；所述所有申请以引用的方式并且出于所有目的整体并入本文。
发明领域
本文公开的实施方案总体涉及光学设备，并且更具体地，涉及制造光学设备的方法。
背景技术：
电致变色是材料在置于不同电子态下时(通常经受电压变化)在光学特性上展现出可逆的电化学介导的变化的现象。光学特性通常是色彩、透射率、吸收率和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)。氧化钨是其中通过电化学还原进行显色过渡(漂白(未显色)的至蓝色)的阴极显色电致变色材料。当发生电化学氧化时，氧化钨从蓝色过渡到漂白状态。
电致变色材料可并入至例如家用、商用和其他用途的窗中。这类窗的色彩、透射率、吸收率和/或反射率可通过诱发电致变色材料的变化来改变，也就是说，电致变色窗是可通过施加电荷来可逆地调暗和调亮的窗。施加于窗的电致变色设备的小电压将使窗变暗；使电压反向会使窗变亮。这种能力允许控制穿过窗的光量，并且提供了将电致变色窗用作节能设备的机会。
虽然二十世纪六十年代就已发现电致变色，但是遗憾的是，电致变色设备，尤其是电致变色窗，仍遭受各种问题，并且尽管电致变色技术、装置以及制成和/或使用电致变色设备的有关方法都在近期取得了许多进展，但是电致变色窗还没有开始体现出它们的全部商业潜力。
概述
描述了薄膜设备、例如用于窗的电致变色设备及制造方法。特别关注图案化和制造光学设备的方法。执行各种边缘去除和隔离划片，以例如确保光学设备与任何边缘缺陷适当隔离，而且解决设备区域中所不想要的显色和电荷累积。在制造期间对光学设备的一个或多个层施加边缘处理。本文描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设备。所描述的方法产生新颖的光学设备配置。
一个实施方案是一种光学设备，其包括：(i)第一导体层，所述第一导体层位于衬底上，所述第一导体层包括小于衬底面积的面积，所述第一导体层由衬底的大致不含第一导体层的周边区域包围；(ii)一个或多个材料层，所述一个或多个材料层包含至少一种光学可切换材料，所述一个或多个材料层被配置成位于衬底的周边区域内并且与第一导体层共同延伸，但第一导体层的至少一个暴露区域除外，所述第一导体层的至少一个暴露区域不含一个或多个材料层；以及(iii)第二导体层，所述第二导体层位于一个或多个材料层上，所述第二导体层是透明的并且与一个或多个材料层共同延伸，其中所述一个或多个材料层和所述第二导体层悬于第一导体层之上，但第一导体层的至少一个暴露区域除外。光学设备还可包括与第二导体层共同延伸的蒸气阻挡层。光学设备可包括位于第一导体层与衬底之间的扩散阻挡层。在一些实施方案中，光学设备不包括隔离划片，即，不存在设备的由划片隔离的非活动部分。
在某些实施方案中，至少一种光学可切换材料是电致变色材料。第一导体层和第二导体层可均是透明的，但是至少一个是透明的。在某些实施方案中，光学设备是全固态且无机的。衬底可以是已回火或未回火的浮法玻璃。
某些实施方案包括绝缘玻璃单元(igu)，所述绝缘玻璃单元包括本文描述的光学设备。在某些实施方案中，第一导电层的任何暴露区域被配置成位于igu的主密封件内。在某些实施方案中，任何母线也被配置在igu的主密封件内。在某些实施方案中，任何隔离划片或其他划片也在igu的主密封件内。本文描述的光学设备可具有任何形状，例如，正多边形形状的(诸如矩形、圆形或椭圆形、三角形、梯形等)或者不规则形状的。
一些实施方案是制成如本文描述的光学设备的方法。一个实施方案是一种制造光学设备的方法，所述光学设备包括夹在第一导电层与第二导电层之间的一个或多个材料层，所述方法包括：(i)接收衬底，所述衬底在其工作表面(例如，具有或不具有扩散阻挡层的下伏玻璃层)之上包括第一导电层；(ii)从衬底的周边的约10％与约90％之间移除第一导电层的第一宽度；(iii)沉积光学设备的一个或多个材料层以及第二导电层，使得它们覆盖第一导电层，并且在可能的情况下(除了第一导电层未被移除的衬底部分处)，围绕第一导电层的周边延伸超过第一导电层；(iv)围绕衬底的大致整个周边移除所有层的第二宽度，所述第二宽度比第一宽度窄，其中移除的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光学设备的在其下方的一个或多个层，从而揭露第一导电层的至少一个暴露部分；以及(vi)将电连接件(例如，母线)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个是透明的。
在一个实施方案中，(ii)包括从围绕衬底的周边的约50％与约75％之间移除第一导电层的第一宽度。在一个实施方案中，沿着光学设备的与衬底的其中第一导电层在(ii)中未被移除的一侧或多侧邻近的周边部分制造第一导电层被暴露的至少一个暴露部分。方法还可包括将至少一个另外的电连接件(例如，第二母线)施加到第二导电层。本文描述的方法的方面可在完全真空集成的沉积装置中进行。方法还可包括使用如本文描述的光学设备制造igu。
某些实施方案包括制造方法和所得设备，所述设备具有特定边缘处理，从而形成更加坚固且性能更好的设备。例如，可使一个或多个电致变色设备层的边缘渐缩，以便避免设备构造的下伏层中的应力和破裂。在另一个实例中，执行下部导体暴露以便于施加母线，从而确保电致变色设备前部的良好电接触和均匀显色。在某些实施方案中，使用可变深度激光划片来执行设备边缘处理、隔离划片和下部导体层暴露。
下文将会参考相关联的绘图来更详细地描述这些和其他特征及优点。
附图简述
当结合绘图考虑时，可更全面地理解以下详细描述，在附图中：
图1、图1b和图1c分别是在玻璃衬底上制造的电致变色设备的剖视图、端视图和顶视图。
图1d是图1a所示的横截面的详细部分。
图2a是根据所公开实施方案的衬底上的改进电致变色设备架构的局部横截面。
图2b-2c分别是与相对于图2a所描述类似的改进设备架构的剖视图和端视图。
图2d-2e分别是具有与相对于图2a-2c所描述类似的架构的设备的局部剖视图和顶视图。
图3是示出改进设备架构的局部横截面，其中扩散阻挡层与下部导电层一起被移除。
图4a是描述根据实施方案的制造电致变色设备的方法的各方面的工艺流程的流程图。
图4b是描绘相对于图4a描述的工艺流程中的步骤的顶视图。
图4c描绘相对于图4b描述的电致变色薄片(lite)的横截面。
图4d是描绘在圆形衬底上进行制造期间的步骤的示意性顶视图。
图4e是描绘在制造电致变色设备期间的步骤的示意性顶视图。
图4f是描绘制造具有光学设备的igu的示意性透视图。
图4g是与相对于图4b所描述类似的设备的示意性顶视图。
图4h和图4i是描绘与相对于图4a所描述类似并且在如应用于先涂覆后切割方法的大面积衬底上执行的工艺流程的步骤的示意图。
图4j是描绘形成电致变色设备的层压件的卷到卷处理的绘图，其中层压使用柔性配对薄片。
图5a是描述制造在第一导体层和第二导体层中的每一个上具有相对母线的光学设备的方法的各方面的工艺流程的流程图。
图5b是描绘相对于图5a描述的工艺流程中的步骤的示意性顶视图。
图5c示出相对于图5b描述的电致变色薄片的横截面。
图5d和图5e是电致变色设备的示意性顶视图。
图5f和图5g是描绘根据实施方案的与相对于图5a所描述类似并且在如应用于先涂覆后切割方法的大面积衬底上执行的工艺流程中的步骤的示意图。
图6a是描绘电致变色设备在柔性衬底上的卷到卷制造和任选的与刚性衬底的层压的示意图。
图6b是描绘电致变色设备在柔性玻璃衬底上的层压和与柔性衬底的层压的示意图。
图7包括与相对于图4c所描述的设备类似的电致变色设备的剖视图，其详述由本文描述的某些实施方案所克服的棘手问题。
图8a和图8b分别是电致变色设备的剖视图和顶视图，其描述使下部导体层的边缘渐缩以便避免随后沉积的上覆层中的应力。
图9a和图9b是描绘与暴露下部导体以便于施加母线有关的棘手问题的绘图。
图10a至图10f是描绘改进母线垫暴露的实施方案的绘图。
图11a是描绘根据实施方案的具有击穿区域的电致变色薄片的顶视图和穿过电致变色薄片的横截面a-a’的绘图。
图11b-11c是描绘根据实施方案的穿过具有击穿区域的电致变色薄片的横截面的绘图。
图12a-12c是根据实施方案的包括(第一骤)机械研磨操作和(第二步骤)激光烧蚀的混合母线垫暴露(bpe)工艺的示意图。
图12d是根据实施方案的电致变色薄片的顶视图的绘图，其示出在混合bpe工艺的激光烧蚀操作中用于移除材料以形成bpe垫的两行等间隔的正方形形状的激光光点。
图12e是在激光烧蚀操作之后图12d的电致变色薄片2290穿过击穿区的剖视图x-x’的绘图。
图13a是根据实施方案的电致变色薄片在两激光操作击穿工艺中的第一激光烧蚀操作之后的剖视图。
图13b是图13a所示的电致变色薄片在第二激光烧蚀操作之后的剖视图的绘图。
图14a-14b是示出根据实施方案的沉积前下部透明导体层移除bpe工艺的第一(沉积前)激光烧蚀操作的实例的示意图。
图14c包括根据实施方案的bpe工艺的第二(后处理)操作(也就是激光烧蚀操作)的实例的两个示意图。
图15a是根据实施方案的薄片在已经沉积电致变色叠堆之前和之后的绘图。
图15b是描绘在图15a所示的电致变色薄片上进行的bpe工艺的激光烧蚀(第二)操作的绘图。
图16是根据实施方案的针对膜侧烧蚀对比针对玻璃侧烧蚀在bpe工艺之后所剩余的下部透明导电氧化物的百分比的曲线图。
详述
出于简洁的目的，就电致变色设备描述实施方案；然而，本公开的范围并不局限于此。本领域普通技术人员将了解，所描述方法可用来制造几乎任何薄膜设备，其中一个或多个层夹在两个薄膜导体层之间。某些实施方案涉及光学设备，也就是具有至少一个透明导体层的薄膜设备。在最简单的形式中，光学设备包括衬底和夹在两个导体层之间的一个或多个材料层，它们中的一个是透明的。在一个实施方案中，光学设备包括一个透明衬底和两个透明导体层。在另一个实施方案中，光学设备包括透明衬底，透明导体层(下部导体层)沉积在透明衬底上，并且另一个(上部)导体层是不透明的。在另一个实施方案中，衬底是不透明的，并且导体层中的一个或两个是透明的。光学设备的一些实例包括电致变色设备、平板显示器、光伏设备、悬浮粒子设备(spd)、液晶设备(lcd)等。对于上下文，以下呈现对电致变色设备的描述。为方便起见，描述全固态且无机的电致变色设备；然而，实施方案并不以此方式受限制。
参照图1a-1d描述电致变色薄片的特定实例，以便说明本文描述的实施方案。电致变色薄片包括在衬底上制造的电致变色设备。图1a是从玻璃片材105开始制造的电致变色薄片100的剖面表示(参见图1c的切线x-x’)。图1b示出电致变色薄片100的端视图(参见图1c的视角y-y’)，并且图1c示出电致变色薄片100的自顶至下视图。
图1a示出在玻璃片材105上制造并且已经围绕薄片的周边去除边缘以产生区域140之后的电致变色薄片100。边缘去除是指围绕衬底的某一周边部分从设备移除一个或多个材料层。通常，虽然不是必须地，但是边缘去除移除材料、下至并且包括下部导体层(例如，图1a-1d描绘的实例中的层115)，并且可包括移除任何扩散阻挡层、下至衬底本身。在图1a-1b中，也已经对电致变色薄片100进行激光划片，并且已经附接母线。玻璃薄片105具有扩散阻挡层110和在扩散阻挡层上的第一透明导电氧化物(tco)115。
在此实例中，边缘去除工艺移除tco115和扩散阻挡层110两者，但在其他实施方案中，仅移除tco，而使扩散阻挡层保持完整。tco层115是用于形成在玻璃片材上制造的电致变色设备的电极的两个导电层中的第一个。在一些实例中，玻璃片材可被预制造成具有在下伏玻璃之上形成的扩散阻挡层。因此，形成扩散阻挡层，然后形成第一tco115、ec堆叠125(例如，具有电致变色层、离子导体层和对电极层的堆叠)和第二tco130。在其他实例中，玻璃片材可被预制造成具有在下伏玻璃之上形成的扩散阻挡层和第一tco115两者。
在某些实施方案中，可在集成沉积系统中在衬底(例如，玻璃片材)上形成一个或多个层，其中衬底在层的制造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，可在集成沉积系统中制造包括ec堆叠和第二tco的电致变色设备，其中玻璃片材在层的制造期间的任何时间都不离开集成沉积系统。在一种情况下，还可使用集成沉积系统形成第一tco层，其中玻璃片材在ec堆叠和tco层的沉积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(例如，扩散阻挡层、第一tco、ec堆叠和第二tco)，其中玻璃片材在沉积期间不离开集成沉积系统。在此实例中，在沉积ec堆叠125之前，可穿过第一tco115和扩散阻挡层110切出隔离沟槽120。制出沟槽120是为了电隔离第一tco115的在制造完成之后将位于母线1下方的区域(参见图1a)。沟槽120有时称为“l1”划片，因为它在某些工艺中是第一激光划片。这样做是为了避免母线下方ec设备发生可能并不期望的电荷累积和显色。这种不令人希望的结果在以下更详细地解释并且是本文描述的某些实施方案的推动力。也就是说，某些实施方案涉及消除对隔离沟槽(诸如沟槽120)的需要，以例如避免母线下方的电荷累积，而且还通过减少或甚至消除激光隔离划片步骤来简化设备的制造。
在形成ec设备之后，执行边缘去除工艺和另外的激光划片。图1a和图1b描绘ec设备已被移除的区域140，在此实例中，ec设备从围绕激光划片沟槽150、155、160和165的周边区被移除。激光划片150、160和165有时称为“l2”划片，因为它们在某些工艺中是第二划片。激光划片155有时称为“l3”划片，因为它在某些工艺中是第三划片。l3划片穿过第二tco130，并且在此实例中(但不是必须地)穿过ec堆叠125，但不穿过第一tco115。制出激光划片沟槽150、155、160和165，以将ec设备的部分135、145、170和175隔离，所述部分可能在从可操作的ec设备进行边缘去除工艺期间损坏。在一个实施方案中，激光划片沟槽150、160和165穿过第一tco以帮助将设备隔离(激光划片沟槽155并未穿过第一tco，否则它将切断母线2与第一tco并且因此与ec堆叠的电连通)。在一些实施方案中，诸如在图1a-1d所描绘的那些中，激光划片沟槽150、160和165还可穿过扩散阻挡层。
用于激光划片工艺的一个或多个激光器通常是但不必是脉冲型激光器，例如二极管泵浦式固态激光器。例如，可使用合适的激光器来执行激光划片工艺。可提供合适的激光器的供应商的一些实例包括ipgphotonics股份有限公司(oxford，massachusetts)、ekspla(vilnius，lithuania)、trumpf有限责任公司(farmington，connecticut)、spilasersllc(santaclara，california)、spectra-physics股份有限公司(santaclara，california)、nlight有限责任公司(vancouver，washington)和fianium有限责任公司(eugene，oregon)。还可例如通过镶钻石尖的划片器机械地执行某些划片步骤；然而，某些实施方案描述划片或其他材料移除处理期间的深度控制，所述深度控制由激光器良好地控制。例如，在一个实施方案中，边缘去除执行到第一tco的深度，在另一个实施方案中，边缘去除执行到扩散阻挡层的深度(第一tco被移除)，在又一个实施方案中，边缘去除执行到衬底的深度(所有材料层被移除、下至衬底)。在某些实施方案中，描述了可变深度划片器。
在激光划片完成之后，附接母线。将非穿透性母线(1)施加到第二tco。将非穿透性母线(2)施加到包括ec堆叠和第二tco的设备未经沉积(例如，由于保护第一tco免于设备沉积的掩膜)的区域，或在此实例中，施加到使用边缘去除工艺(例如，使用例如具有xy或xyz检流计的装置的激光烧蚀)来移除材料、下至第一tco的区域。在此实例中，母线1和母线2都是非穿透性母线。穿透性母线是以下这样的母线：通常被按压(或焊接)到一个或多个层中并且穿过所述一个或多个层以与下部导体(例如，位于ec堆叠的一个或多个层底部或下方的tco)形成接触。非穿透性母线是以下这样的母线：并未穿透到层中，而是在导电层(例如，tco)的表面上形成电接触和物理接触。非穿透性母线的典型实例是施加到适当导电表面的导电墨，例如，银基墨。
可使用非传统母线(例如，用筛网和光刻图案化方法制造的母线)来电连接tco层。在一个实施方案中，通过对导电墨进行丝网印刷(或使用另一种图案化方法)，然后对墨进行热固化或烧结，来与设备的透明导电层建立电连通。与使用穿透性母线的常规技术相比，使用上文描述的设备配置的优点包括：例如，制造更简单且激光划片更少。
在制造母线或以其他方式将其施加到一个或多个导电层之后，可将电致变色薄片集成至绝缘玻璃单元(igu)中，所述绝缘玻璃单元包括例如用于母线等的布线。在一些实施方案中，母线中的一个或两个在成品igu内部。在特定实施方案中，两个母线都被配置在间隔物与igu的玻璃(通常称为igu的主密封件)之间；也就是说，母线与用来将igu的薄片分离的间隔物配准。使用区域140来至少部分地与用来形成igu的间隔物的一个面形成密封。因此，接至母线的电线或其他连接件在间隔物与玻璃之间延伸。由于许多间隔物由例如不锈钢的导电金属制成，因此需要采取步骤来避免因母线和接至母线的连接器与金属间隔物之间的电连通所造成的短路。用于实现此目的的特定方法和装置在2011年12月6日提交并且标题为“improvedspacersforinsulatedglassunits”的美国专利申请序列号13/312,057中有描述，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。在本文描述的某些实施方案中，方法和所得igu包括使ec设备的周边边缘、母线和任何隔离划片全部位于igu的主密封件内。
图1d描绘图1a中的横截面的一部分，其中对描绘的一部分进行扩展以说明本文公开的某些实施方案可克服的问题。在tco115上制造ec堆叠125之前，穿过tco115和扩散阻挡层110形成隔离沟槽120，以便将115/110堆叠的一部分与较大区隔离。此隔离沟槽旨在切断最终与母线2电连通的下部tco115与tco115位于母线1正下方的区段的电连通，母线1位于tco130上并且向其供应电能。例如，在ec设备的显色期间，母线1和母线2通电以便跨ec设备施加电势；例如，tco115具有负电荷并且tco130具有正电荷，反之亦然。
隔离沟槽120出于数种原因是令人希望的。有时希望不使ec设备在母线1下方显色，因为终端用户无法看到此区域(窗框通常延伸超过母线并且隔离沟槽和/或这些特征在间隔物下方，如上所述)。另外，有时区域140包括下部tco和扩散阻挡层，并且在这些情况下不希望下部tco将电荷携带至玻璃的边缘，因为在终端用户看不到的区域中可能存在短路问题和不想要的电荷损失。另外，因为ec设备位于母线正下方的部分经历大部分电荷通量，所以设备的这个区存在形成缺陷(例如，脱层、颗粒撞出(爆脱缺陷)等)的倾向，这些缺陷可导致在可观看区中变得可见和/或不利地影响设备性能的异常或不显色区。隔离沟槽120被设计来解决这些问题。尽管存在这些所希望的结果，但是已经发现第一母线下方的显色仍会发生。相对于图1d的下部部分中的设备100的扩展截面来解释此现象。
当在第一tco115上沉积ec堆叠125时，ec堆叠125所包含的电致变色材料填充隔离沟槽120。尽管第一tco115的电气路径被沟槽120切断，但沟槽被材料填充，尽管没有tco那么导电，但也能够携带电荷并且是离子可渗透的。在ec薄片100的操作期间，例如当第一tco115具有负电荷(如图1d描绘的)，少量电荷跨过沟槽120并且进入第一tco115的隔离部分。此电荷累积可在使ec薄片100显色和漂白的若干周期内发生。一旦tco115的隔离区域累积电荷，它就允许ec堆叠125在母线1下方在区域180中显色。另外，第一tco115的此部分中的电荷一旦累积，就不会像tco115的剩余部分中的电荷例如在相反电荷被施加到母线2时通常那样那么有效地排出。隔离沟槽120的另一个问题在于在沟槽基部的扩散阻挡层可能受到威胁。这可允许钠离子从玻璃衬底扩散到ec堆叠125中。这些钠离子可充当载荷子并且增强第一tco115的隔离部分上的电荷累积。又一个问题在于母线下方的电荷累积可能对材料层施予过量应力并且促使在此区域中形成缺陷。最后，在衬底上的导体层中制造隔离划片进一步增加了处理步骤的复杂性。本文描述的实施方案可克服这些问题和其他问题。
图2a是示出ec设备200的改进架构的局部剖视图。在此示出的实施方案中，第一tco115的将在母线1下方延伸的部分在制造ec堆叠125之前被移除。在此实施方案中，扩散阻挡层110延伸到母线1下方并且延伸到ec设备的边缘。在一些实施方案中，扩散阻挡层延伸到玻璃105的边缘，也就是说，扩散阻挡层覆盖区域140。在其他实施方案中，扩散阻挡层在母线1下方的部分也可被移除。在上述实施方案中，选择性移除在母线1下方的tco在制造ec堆叠125之前执行。形成区域140(例如，围绕玻璃的其中间隔物与玻璃形成密封的周边)的边缘去除工艺可在设备制造之前或之后执行。在某些实施方案中，如果形成140的边缘去除工艺由于例如短路问题而形成粗糙边缘或者其他不可接受的边缘，那么形成隔离划片沟槽150a，从而将材料的一部分135a与ec设备的剩余部分隔离。如图2a描绘的ec设备200的扩展部分所例证的，由于tco115不存在位于母线1下方的部分，所以可避免上述问题，诸如不想要的显色和电荷累积。另外，由于使扩散阻挡层110保持完整、至少与ec堆叠125共同延伸，所以防止了钠离子扩散到ec堆叠125中并引起不想要的导电或其他问题。
在某些实施方案中，tco115在一旦制造完成、母线1就将驻留在其下方的区中的带被选择性移除。也就是说，扩散阻挡层110和第一tco115可留在区域140上，但是第一tco115在母线1下方的宽度被选择性移除。在一个实施方案中，tco115的被移除带的宽度可大于一旦设备制造完成就驻留在tco的被移除带上方的母线1的宽度。本文描述的实施方案包括具有如相对于图2a描绘和描述的配置的ec设备，所述配置具有tco115的选择性移除带。在一个实施方案中，设备的剩余部分如相对于图1a-1c所描绘和描述。
示出包括激光隔离沟槽等的设备架构的图2b和图2c描绘类似于设备200的设备。图2b和图2c是所公开实施方案的改进设备架构的绘图。在某些实施方案中，在设备制造期间制出较少激光隔离沟槽，或者不制出激光隔离沟槽。以下更详细地描述这些实施方案。
图2d和图2e描绘电致变色设备205，所述电致变色设备205具有与设备200非常类似的架构，但是它不具有设备的非功能性激光隔离划片150a和隔离区135a。某些激光边缘去除工艺留下足够光洁的设备边缘，使得激光划片(像150a)并不是必要的。一个实施方案是如图2d和图2e描绘的但不具有隔离划片160和165以及隔离部分170和175的光学设备。一个实施方案是如图2d和图2e描绘的但不具有隔离划片155和隔离部分145的光学设备。一个实施方案是如图2d和图2e描绘的但不具有隔离划片160、165或155以及隔离部分145、170和175的光学设备。在某些实施方案中，制造方法并不包括任何激光隔离划片，并且因此产生不具有设备的物理隔离的非功能性部分的光学设备。
如以下更详细描述的，某些实施方案包括以下设备：其中设备的一个或多个材料层以及第二(上部)导体层不与第一(下部)导体层共同延伸；确切地，这些部分围绕第一导体的区域的周边的某个部分悬于第一导体层之上。这些悬伸部分可包括或可不包括母线。作为实例，如相对于图2a或图3描述的悬伸部分确实使母线位于第二导体层上。
图3是示出所公开实施方案的改进电致变色设备架构300的局部剖视图。在此示出的实施方案中，tco115和扩散阻挡层110的将在母线1下方延伸的部分在制造ec堆叠125之前被移除。也就是说，移除母线1下方的第一tco和扩散阻挡层在制造ec堆叠125之前执行。形成区域140(例如，围绕玻璃的其中间隔物与玻璃形成密封的周边)的边缘去除工艺可在设备制造之前(例如，移除扩散阻挡层并且之后使用掩膜)或者在设备制造之后(移除所有材料、下至玻璃)执行。在某些实施方案中，如果形成140的边缘去除工艺产生粗糙边缘，那么形成与图2a中的150a相似的隔离划片沟槽，从而将材料的一部分135a(参见图2a)与ec设备的剩余部分隔离。
再次参考图3，如设备300的扩展部分所例证的，由于tco115不存在位于母线1下方的部分，因此可避免上述问题，诸如不想要的显色和电荷累积。在此实例中，由于扩散阻挡层110也被移除，所以钠离子可扩散到ec堆叠中位于母线1下方的区中；然而，由于tco115不存在获得和保持电荷的对应部分，所以显色和其他问题不太棘手。在其他实施方案中，衬底105是不含碱玻璃或塑料衬底，例如，聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯等。在某些实施方案中，tco115和扩散阻挡层110的在母线1将驻留在其下方的区中的带被选择性移除；也就是说，在区域140上，扩散阻挡层和tco可保留，但是tco115和扩散阻挡层110在母线1下方并且至少与母线1共同延伸的宽度被选择性移除。在一个实施方案中，tco和扩散阻挡层的被移除带的宽度大于一旦设备制造完成就驻留在被移除带上方的母线1的宽度。本文描述的实施方案包括具有如相对于图3描绘和描述的配置的ec设备。在一个实施方案中，设备的剩余部分如相对于图1a-1c所描绘和描述。在某些实施方案中，在设备制造期间制出较少激光隔离沟槽，或者不制出激光隔离沟槽。
实施方案包括如相对于图3描述的光学设备，其中剩余部分如相对于图2d和图2e描述的设备205。一个实施方案是如图3描绘的但不具有如图2d和图2e描绘的隔离划片160和165以及隔离部分170和175的光学设备。一个实施方案是如图3描绘的但不具有如图2d和图2e描绘的隔离划片155和隔离部分145的光学设备。一个实施方案是如图3描绘的但不具有如图2d和图2e描绘的隔离划片160、165或155以及隔离部分145、170和175的光学设备。上述实施方案中的任一个还可包括与如相对于图1a-1d描绘的划片150相似的隔离划片，但不是与划片120相似的隔离划片。本文描述的所有实施方案消除对与如相对于图1a-1d描述的划片120相似的激光隔离划片的需要。另外，目标是减少所需激光隔离划片的数目，但是根据例如所使用的设备材料或激光器，除120之外的划片可以是或可以不是必要的。
如上所述，在某些实施方案中，在不使用激光隔离划片器的情况下制造设备，也就是说，最终设备不具有非功能性的隔离部分。以下就不具有隔离划片描述了示例性制造方法；然而，应理解，一个实施方案是如以下描述的任何设备，其中设备具有如相对于图1a-1d描述的隔离划片(但不是隔离划片120)的功能等效物(取决于其几何结构)。更确切地，一个实施方案是如以下描述的但不具有如图2d和图2e描绘的隔离划片160和165的光学设备。一个实施方案是如以下描述的但不具有如图2d和图2e描绘的隔离划片155的光学设备。一个实施方案是如以下描述的但不具有如图2d和图2e描绘的隔离划片160、165或155的光学设备。上述实施方案中的任一个还可包括与如相对于图1a-1d描绘的划片150相似的隔离划片。
一个实施方案是制造光学设备的方法，所述光学设备包括夹在第一导电层(例如，第一tco115)与第二导电层(例如，第二tco130)之间的一个或多个材料层。所述方法包括：(i)接收衬底，所述衬底在其工作表面之上包括第一导电层；(ii)从衬底的周边的约10％与约90％之间移除第一导电层的第一宽度；(iii)沉积光学设备的一个或多个材料层以及第二导电层，使得它们覆盖第一导电层，并且在可能的情况下，围绕第一导电层的周边延伸超过第一导电层；(iv)围绕衬底的大致整个周边移除所有层的第二宽度，所述第二宽度比第一宽度窄，其中移除的深度至少足以移除第一导电层；(v)移除第二透明导电层和光学设备的在第二透明导电层下方的一个或多个层的至少一部分，从而揭露第一导电层的至少一个暴露部分；以及(vi)将母线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个是透明的。在一个实施方案中，(ii)包括从围绕衬底的周边的约50％与约75％之间移除第一导电层的第一宽度。
在一个实施方案中，使第一导电层的边缘在(ii)之后剩余的部分渐缩，如以下更详细描述的。如果透明导体在(ii)之后具有多边形形状，那么边缘的渐缩部分可包括一个、两个或更多个侧。在一些情况下，在(ii)之前对第一导电层进行抛光，然后任选地进行边缘渐缩。在其他情况下，在(ii)之后对第一导电层进行抛光，进行或不进行边缘渐缩。在后者情况下，渐缩可在抛光之前或在抛光之后。
在一个实施方案中，沿着光学设备的与衬底的其中第一导电层在(ii)中未被移除的一侧或多侧邻近的周边部分制造第一导电层被暴露的至少一个暴露部分。在某些实施方案中，第一导电层的暴露部分不是穿过一个或多个材料层和第二导电层的孔口或孔，而宁可说暴露部分是从功能性设备堆叠层的边缘部分伸出的区域。这在以下参考特定实例更详细地解释。
所述方法还可包括：将至少一个第二母线施加到第二导电层、具体地是施加在不覆盖第一导电层的部分上。在一个实施方案中，光学设备是电致变色设备并且可以是全固态且无机的。衬底可以是浮法玻璃并且第一导电层可包含氧化锡，例如氟化氧化锡。在一个实施方案中，(iii)在全真空集成沉积装置中执行。在某些实施方案中，所述方法还包括：在(iv)之前在第二导电层上沉积蒸气阻挡层。
在一个实施方案中，沿着光学设备的一侧的长度(在一个实施方案中，沿着光学设备的与衬底的其中第一导电层在(ii)中未被移除的一侧相邻的一侧的长度)制造第一导电层的至少一个暴露部分。在一个实施方案中，至少一个第二母线邻近光学设备的与第一导电层的至少一个暴露部分相对的一侧被施加到第二导电层。如果施加蒸气阻挡层，那么一部分被移除以便暴露第二导体层，以便于施加至少一个第二母线。以下相对于关于图4a-4d的具体实施方案来描述这些方法。
图4a是工艺流程400，其描述制造具有相对母线的电致变色设备或其他光学设备的方法的各方面，所述相对母线各自施加到光学设备的导体层中的一个。虚线标示工艺流程中的任选步骤。使用如相对于图4b-4c描述的示例性设备440说明工艺流程。图4b提供描绘包括如相对于图4a描述的工艺流程400的数字指示符的设备440的制造的顶视图。图4c示出包括相对于图4b描述的设备440的薄片的横截面。设备440是矩形设备，但是工艺流程400适用于具有相对母线的任何形状的光学设备，所述相对母线各自位于导体层中的一个上。此方面在以下例如相对于图4d(其示出涉及圆形电致变色设备的制造时的工艺流程400)更详细地描述。
参考图4a和图4b，在接收其上具有第一导体层的衬底之后，工艺流程400从任选地对第一导体层进行抛光开始，参见401。在某些实施方案中，已经发现对下部透明导体层进行抛光增强在其上制造的ec设备的光学特性和性能。在透明导电层上制造电致变色设备之前对所述透明导电层进行抛光在2012年9月27日提交的标题为“opticaldevicefabrication”的专利申请pct/us12/57606中有描述，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。如果执行抛光，那么抛光可在工艺流程中在边缘去除(参见405)之前或者在边缘去除之后完成。在某些实施方案中，可在边缘去除之前和之后对下部导体层进行抛光。通常，仅对下部导体层抛光一次。
再次参考图4a，如果不执行抛光401，那么工艺400从围绕衬底的周边的一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还可移除扩散阻挡层(如果存在的话)。在一个实施方案中，衬底是玻璃并且包括钠扩散阻挡层及位于其上的透明导电层，例如，基于氧化锡的透明金属氧化物导电层。衬底可以是矩形的(例如，参见图4b所描绘的正方形衬底)。图4b中的有点区域标示第一导体层。因此，在根据过程405进行边缘去除之后，宽度a从衬底430的周边的三侧被移除。此宽度通常是但并非必须是一致的宽度。以下描述第二宽度b。在宽度a和/或宽度b不一致的情况下，那么它们相对于彼此的相对大小是依据它们的平均宽度。
由于在405处移除第一宽度a，存在下部导体层的新暴露的边缘。在某些实施方案中，可任选地使第一导电层的此边缘的至少一部分渐缩，参见407和409。还可使下伏扩散阻挡层渐缩。发明人已经发现，在一个或多个设备层上制造随后的层之前使所述一个或多个设备层的边缘渐缩在设备结构和性能方面具有意料不到的优点。相对于图8a和图8b更详细地描述边缘渐缩工艺。
在某些实施方案中，在边缘渐缩之后任选地对下部导体层进行抛光，参见408。已发现，在某些设备材料的情况下，在边缘渐缩之后对下部导体层进行抛光可能是有利的，因为抛光对边缘渐缩部以及本体导体表面可具有意料不到的有益效果，这些可提高设备性能(如上所述)。在某些实施方案中，在抛光408之后执行边缘渐缩，参见409。尽管边缘渐缩在图4a中的407和409两处被示出(如果执行的话)，但边缘渐缩通常将执行一次(例如，在407或409处)。
在如上所述的第一宽度a的移除以及任选的抛光和/或任选的边缘渐缩之后，在衬底430的表面之上沉积ec设备，参见410。此沉积包括光学设备的一个或多个材料层以及第二导电层，例如，透明导电层，诸如氧化铟锡(ito)。所描绘覆盖区是整个衬底，但由于必须将玻璃保持在适当地方的载体，可能存在一些掩蔽。在一个实施方案中，第一导体层的剩余部分的整个区域被覆盖，包括围绕先前被移除的第一宽度a与第一导体重叠。这允许最终设备架构中有重叠区，如以下更详细解释的。
在特定实施方案中，根据工艺步骤，使用电磁辐射来执行边缘去除并且提供衬底的外周区，以例如移除透明导体层或更多层(一直到并且包括顶部导体层和施加到顶部导体层的任何蒸气阻挡层)。在一个实施方案中，执行边缘去除以至少移除包括衬底上的透明导体层的材料，并且任选地还移除扩散阻挡层(如果存在的话)。在某些实施方案中，边缘去除用于移除衬底(例如，浮法玻璃)的表面部分，并且可进行至不超过压缩区的厚度的深度。执行边缘去除以例如形成用于由igu的主密封件和次密封件的至少一部分密封的良好表面。例如，尽管存在次密封件，透明导体层在导体层跨越衬底的整个区域时有时可能丧失粘附力并且因此具有暴露边缘。另外，据信，当金属氧化物和其他功能层具有此类暴露边缘时，它们可充当供水分进入本体设备的路径并且因此威胁主密封件和次密封件。
边缘去除在本文中被描述为在已经切割成一定大小的衬底上执行。然而，在其他所公开实施方案中，可在将衬底从本体玻璃片材切下之前完成边缘去除。例如，可当在未回火浮法玻璃上图案化ec设备之后将所述浮法玻璃切割成单独薄片。可在本体片材上执行本文描述的方法，然后将所述片材切割成单独ec薄片。在某些实施方案中，可在切割ec薄片之前在一些边缘区域中执行边缘去除，并且可在将ec薄片从本体片材切下之后再次进行。在某些实施方案中，在从本体片材切下薄片之前执行全部边缘去除。在切割窗格之前采用“边缘去除”的实施方案中，可根据对新形成的ec薄片的切口(并且因此边缘)将在何处的预期来移除玻璃片材上的涂层的部分。换句话说，尚无实际衬底边缘，仅存在将进行切割以产生边缘的限定区域。因此“边缘去除”意图包括在预期衬底边缘所在的区域中移除一个或多个设备材料层。通过在本体片材上制造ec设备之后从整体片材切割来制造ec薄片的方法在各自标题为“electrochromicwindowfabricationmethods”的2010年11月8日提交的美国专利申请序列号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中有描述，每个专利申请以引用的方式整体并入本文。本领域普通技术人员将了解，在某些实施方案中，如果要在本体玻璃片材上实行本文描述的方法、然后从整体玻璃片材切下单独薄片，那么可不得不使用掩模，而当在具有所希望的最终大小的薄片上执行时，掩模是任选的。
示例性电磁辐射包括uv、激光等。例如，可利用波长248nm、355nm(uv)、1030nm(ir，例如盘形激光器)、1064nm(例如，nd:yag激光器)和532nm(例如，绿色激光器)中的一个的定向且聚焦的能量来移除材料。激光辐射使用例如光纤或开放射束路径来递送到衬底。可根据对衬底处置设备和配置参数的选择来从衬底侧或ec膜侧执行烧蚀。通过使激光束穿过光学透镜来达到烧蚀膜厚度所需的能量密度。透镜将激光束聚焦成所希望的形状和大小。在一个实施方案中，使用例如具有约0.005mm2至约2mm2之间的聚焦面积的“顶帽”射束配置。在一个实施方案中，使用射束的聚焦水平来达到烧蚀ec膜堆叠所需的能量密度。在一个实施方案中，用于烧蚀的能量密度是在约2j/cm2与约6j/cm2之间。
在激光边缘去除工艺期间，沿着外周在ec设备的表面之上扫描激光光斑。在一个实施方案中，使用扫描fθ透镜来扫描激光光斑。通过例如在扫描期间使光斑的区域重叠来实现ec膜的均匀移除。在一个实施方案中，重叠在约5％与约100％之间，在另一个实施方案中在约10％与约90％之间，在又一个实施方案中在约10％与约80％之间。可使用各种扫描图案(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区段)，这些区段共同地形成外围边缘去除区域。在一个实施方案中，扫描线(或“圈”，即，由相邻或重叠的激光光斑形成的线，例如正方形、圆形等)以上述用于光斑重叠的水平重叠。也就是说，由先前扫描的线的路径限定的烧蚀材料的区域与后来的扫描线重叠，使得存在重叠。也就是说，由重叠或相邻的激光光斑烧蚀的图案区域与随后的烧蚀图案的区域重叠。对于使用重叠的光斑、线或图案的实施方案，可使用更高频率(例如，在约11khz与约500khz之间的范围内)的激光。为了最小化在暴露边缘处对ec设备造成的热相关损坏(热影响区或“haz”)，使用脉冲持续时间更短的激光。在一个实例中，脉冲持续时间在约100fs(飞秒)与约100ns(纳秒)之间，在另一个实施方案中脉冲持续时间在约1ps(皮秒)与约50ns之间，在又一个实施方案中脉冲持续时间在约20ps与约30ns之间。在其他实施方案中，可使用其他范围的脉冲持续时间。
再次参考图4a和图4b，工艺流程400继续围绕衬底的大致整个周边移除第二宽度b，所述第二宽度b比第一宽度a窄，参见415。这可包括移除材料、下至玻璃或扩散阻挡层(如果存在的话)。在工艺流程400一直完成到415之后，在例如图4b所描绘的矩形衬底上，存在具有宽度b的周边区域，在所述周边区域中，不存在第一透明导体、设备的一个或多个材料层或第二导电层—移除宽度b已经暴露了扩散阻挡层或衬底。此周边区域内侧是设备堆叠，所述设备堆叠包括在三侧上由重叠的一个或多个材料层和第二导体层包围的第一透明导体。在剩余的一侧(例如，图4b中的底侧)上，不存在一个或多个材料层和第二导体层的重叠部分。邻近这剩余的一侧(例如，图4b中的底侧)，一个或多个材料层和第二导体层被移除，以便暴露第一导体层的一部分(母线垫暴露部，或者“bpe”)435，参见420。bpe435不需要沿着所述一侧的整个长度延伸，它只需要足够长以容纳母线并且在母线与第二导体层之间留有一定空间以便不在第二导体层上短路即可。在一个实施方案中，bpe435在所述一侧上跨越第一导体层的长度。
如上所述，在各种实施方案中，bpe是其中材料层的一部分被移除、下至并且有时穿透到下部电极或其他导电层(例如，透明导电氧化物层)、以便产生用于施加母线并且因此与电极形成电气接触的表面的地方。施加的母线可以是焊接母线、油墨母线等等。bpe通常具有矩形面积，但这不是必须的；bpe可以是任何几何形状或不规则形状。例如，取决于需求，bpe可以是圆形、三角形、椭圆形、梯形和其他多边形形状。形状可取决于ec设备的配置、支承ec设备的衬底(例如，不规则形状的窗)，或甚至例如用于形成所述形状的更有效(例如，在材料移除、时间等方面)的激光烧蚀图案。在一个实施方案中，bpe跨越ec设备的一侧的长度的至少约50％。在一个实施方案中，bpe跨越ec设备的一侧的长度的至少约80％。通常但并非必须地，bpe足够宽以容纳母线，但应至少在有效ec设备堆叠与母线之间留有一定空间。在一个实施方案中，bpe是大致矩形的、长度接近ec设备的一侧，并且宽度是约5mm与约15mm之间，在另一个实施方案中是约5mm与约10mm之间，并且在又一个实施方案中是约7mm与约9mm之间。如所提及的，母线的宽度可以在约1mm与约5mm之间，宽度通常为约3mm。
如所提及的，bpe被制造成足够宽以容纳母线的宽度并且还在母线与ec设备之间留有空间(因为母线被认定为仅触碰下部导电层)。只要在母线与ec设备之间存在空间(在存在l3隔离划片的实施方案中，母线可接触无效部分，例如参见图1a中的145)，母线宽度可超过bpe的宽度(并且因此存在区域140上触碰下部导体和玻璃(和/或扩散阻挡层)两者的母线材料)。在母线宽度完全由bpe容纳、也就是说整个母线在下部导体的顶上的实施方案中，母线的沿着长度的外边缘可与bpe的外边缘对准，或内凹约1mm至约3mm。同样地，母线与ec设备之间的空间在约1mm与约3mm之间，在另一个实施方案中在约1mm与约2mm之间，并且在另一个实施方案中为约1.5mm。以下相对于具有为tco的下部电极的ec设备更详细地描述bpe的形成。这仅为方便起见，电极可以是用于光学设备的任何合适的电极，透明的或不透明的。
为了制成bpe，从下部tco(例如，第一tco)的区域清除掉沉积材料，使得可在tco上制造母线。在一个实施方案中，这通过激光处理来实现，所述激光处理选择性地移除沉积膜层，同时使底部tco在限定位置处在限定区域中暴露。在一个实施方案中，采用底部电极和沉积层的吸收特性以便在激光烧蚀期间实现选择性，也就是说，使得选择性地移除tco上的ec材料，同时使tco材料保持完整。在某些实施方案中，通过例如移除可能在沉积期间已经产生的tco与ec材料的任何混合物，还移除tco层的上部部分(深度)以便确保母线的良好电气接触。在某些实施方案中，当对bpe边缘进行激光机加工以便最小化这些边缘处的损坏时，可避免对用于限制泄漏电流的l3隔离划片线的需要—这消除了工艺步骤，同时实现所希望的设备性能结果。
在某些实施方案中，用于制造bpe的电磁辐射与上述用于执行边缘去除的电磁辐射相同。(激光)辐射使用光纤或开放射束路径来递送到衬底。可根据对电磁辐射波长的选择来从玻璃侧或膜侧执行烧蚀。通过使激光束穿过光学透镜来达到烧蚀膜厚度所需的能量密度。透镜使激光束聚焦成所希望的形状和大小，例如，具有上述尺寸、在一个实施方案中具有约0.5j/cm2与约4j/cm2之间的能量密度的“顶帽”。在一个实施方案中，针对bpe的激光扫描重叠如以上针对激光边缘去除所述地完成。在某些实施方案中，可变深度烧蚀用于bpe制造。以下更详细地描述这种情况。
在某些实施方案中，由于例如ec膜中的吸收的选择性质，焦面处的激光处理导致一定量(约10nm与约100nm之间)的残余物(例如，氧化钨)遗留在下部导体的暴露区域上。由于许多ec材料的导电性不如下伏导体层，在此残余物上制造的母线并不与下伏导体完全接触，从而导致到下部导体界面跨母线的电压降。电压降影响设备的显色并且影响母线到下部导体的粘附。克服此问题的一种方法是增加用于膜移除的能量的量，然而，这种途径导致在光斑重叠处形成沟槽，从而令人无法接受地损耗下部导体。为了克服此问题，执行焦面上激光烧蚀，即，使激光束离焦。在一个实施方案中，激光束的离焦轮廓是修改过的顶帽或“准顶帽”。通过使用离焦的激光轮廓，可增大递送到表面的注量而不损坏光斑重叠区处的下伏tco。这种方法最小化留在暴露下部导体层上的残余物的量，并且因此允许母线到下部导体层的更好接触。
再次参考图4a和图4b，在形成bpe之后，将母线施加到设备，一个施加在第一导体层(例如，第一tco)的暴露区域435上，并且一个在设备的相对侧上、在第二导体层(例如，第二tco)上施加在第二导体层的不在第一导体层上方的部分上，参见425。母线1在第二导体层上的这种放置避免母线(于图2a或图3中的母线1相似)下方的显色以及与在此母线下方具有功能设备相关联的其他问题。在此实例中，在设备的制造中不必存在激光隔离划片—这彻底背离其中一个或多个隔离划片使非功能设备部分保留在最终构造中的常规制造方法。
图4b指示设备440的剖面切线z-z'和w-w'。图4c中示出设备440在z-z'和w-w'处的剖视图。所描绘层和尺寸未按比例绘制，但意图功能地表示配置。在此实例中，在制造出宽度a和宽度b时移除扩散阻挡层。确切地，周边区域140不含第一导体层和扩散阻挡层；尽管在一个实施方案中，扩散阻挡层围绕周边在一个或多个侧上相对于衬底的边缘保持完整。在另一个实施方案中，扩散阻挡层与一个或多个材料层和第二导体层共同延伸(因此，宽度a被制造成处于到扩散阻挡层的深度处，并且宽度b被制造到足以移除扩散阻挡层的深度)。在此实例中，围绕功能设备的三个侧存在一个或多个材料层的重叠部分445。母线1在这些重叠部分中的一个上制造在第二tco上。在一个实施方案中，蒸气阻挡层被制造成与第二导体层共同延伸。蒸气阻挡层通常是高度透明的(例如，氧化锌铝、氧化锡、二氧化硅及其混合物)、无定形的、结晶的或混合无定形-结晶的。在此实施方案中，蒸气阻挡层的一部分被移除，以便暴露第二导体层以用于母线1。这个暴露部分与区域435、即用于母线2的bpe相似。在某些实施方案中，蒸气阻挡层也是导电的，并且不需要执行第二导体层的暴露，即，可在蒸气阻挡层上制造母线。举例而言，蒸气阻挡层可以是ito，例如，无定形ito，并且因此对于此目的是足够导电的。蒸气阻挡层的无定形形态可提供比结晶形态更大的气密性。
图4c描绘上覆于第一tco、具体地是重叠部分445的设备层。尽管未按比例绘制，但例如横截面z-z'描绘ec叠堆的这些层和第二tco的遵循包括重叠部分445的第一tco的形状和外形的共形性质。横截面z-z’在图7中再现并且出于例示目的被修改以示出此类重叠配置有时遇到的问题细节。参考图7，到重叠部445的过渡部(其中上部设备层上覆于第一tco的边缘)，例如根据设备材料和层的厚度，可形成裂纹700，如扩展部分(左)中所描绘。据信这些裂纹归因于与上部设备层必须遵循跨第一tco的边缘的突然过渡相关的应力(在此实例中)。裂纹700可沿着设备的边缘在上覆层覆盖此类突变边缘的地方形成。这些裂纹可导致电气短路，因为第一tco与第二tco之间存在暴露路径，并且当离子导电层(或功能等效物)在裂纹处破裂时，离子可使设备短路。这些短路造成电致变色设备的显色像差和较差性能。本文的实施方案通过以下方式克服了此问题：使下部设备层(具体地是下部透明导电层)围绕其边缘的至少一部分渐缩(倾斜或以其他方式修改)，使得上覆层将不会遇到此类应力。这在本文中称为“边缘渐缩”。尽管在某些实施方案中描述边缘渐缩，但可使用其他应力缓和拓扑，诸如边缘圆化、阶梯化和斜切。另外，可使用应力缓和拓扑的组合。
参考图8a，第一tco(未描绘扩散阻挡层)的边缘部分800例如通过激光烧蚀来渐缩。因此，800是边缘渐缩部的实例。在此实例中，渐缩拓扑由离焦激光(上述)形成，使得形成平滑外形而不是突变边缘。在此实例中，渐缩部是阶梯式外形，但这不是必须的。在典型但非限制性实例中，第一tco的厚度可以在约0.25μm与约1μm之间。具有渐缩轮廓的边缘部分800的宽度可以在约0.25μm与约1000μm之间，在另一个实施方案中宽度在约0.5μm与约100μm之间，在另一个实施方案中宽度在约1μm与约10μm之间。如相对于图4a和图4b所描述的，边缘渐缩部可在对下部导体进行抛光之前或之后形成于下部导体层中。
再次参考图8a还有图8b，在设备制造之后(如向下指向箭头所指示)，所得的如上所述的电致变色设备具有围绕三侧的一个或多个材料层和顶部导体层的重叠部分。上部层的部分805与边缘部分800重叠。由于边缘部分800的倾斜性质，据信部分805中的上覆设备层不再经历否则在突变边缘部分低于所述上覆设备层时遇到的应力水平。部分805逐渐过渡到部分810，所述部分810位于玻璃衬底上(或扩散阻挡层(未示出)上，部分810与图4c中的部分445相似)。在此实例中，尽管根据本文描述的制造方法在第一tco的三侧上制造边缘渐缩部800，但可沿着在边缘去除之后剩余的tco周边的任何部分(包括tco沿着衬底边缘的边缘部分，即，未通过边缘去除移除的部分)完成边缘渐缩部800。在一个实施方案中，边缘渐缩仅围绕tco的由边缘去除形成的周边边缘执行。在一个实施方案中，边缘渐缩仅沿着tco的周边边缘的通过边缘去除形成的那部分以及设备与bpe相对的一侧执行。
尽管图8a将下部导体层描绘为渐缩的，但不需要是这样的情况。边缘渐缩可例如在一个或多个其他层已经沉积在下部导体层上之后完成，只要总体结果是降低随后沉积的层的应力即可。一个实施方案是具有位于最上层下方的一个或多个层的电致变色设备，所述一个或多个层在其周边边缘的至少某个部分上具有边缘渐缩部。一个实施方案是具有位于最上层下方的一个或多个层的电致变色设备，所述一个或多个层在其周边边缘的至少某个部分上具有应力缓和拓扑。应力缓和拓扑可包括边缘渐缩、边缘圆化、阶梯化和/或斜切。
一个实施方案是制造光学设备的方法，所述方法包括：在下伏材料层上制造上覆层之前使下伏材料层的一个或多个边缘渐缩。在一个实施方案中，下伏材料层是下部导体层。在一个实施方案中，使下部导体层的一个或多个边缘渐缩包括激光烧蚀。在一个实施方案中，使激光离焦，以便在渐缩的边缘部分中形成平滑外形。在一个实施方案中，在边缘渐缩之前对下部导体层进行抛光。在一个实施方案中，在边缘渐缩之后对下部导体层进行抛光。
如所描述的，根据设计公差、材料选择等，可能需要一个或多个激光隔离划片。图4g描绘三个设备440a、440b和440c的顶视图，其中每一个都是如图4b和图4c中描绘的设备440的变型。设备440a类似于设备440，但包括l2划片(参见上文)，所述l2划片隔离ec设备的沿着与具有母线的侧正交的侧的第一部分。设备440b类似于设备440，但包括l3划片，所述l3划片隔离设备的位于第一(下部)导体层上的母线与设备的有效区之间的第二部分并且使所述第二部分失效。设备440c类似于设备440，但包括l2划片和l3划片两者。尽管参考设备440a、440b和440c对图4g中的划片线变型进行描述，但这些变型可用于本文描述的实施方案的光学设备和薄片中的任一种。例如，一个实施方案是与设备440c相似的设备，但其中边缘去除并不跨越三个侧，而是仅跨越将母线支承在顶部tco上的侧(或者长度足以容纳母线的部分)。在此实施方案中，由于在与母线正交的两侧(如所描绘的440c的右侧和左侧)上没有边缘去除部分，l2划片可更靠近这些边缘，以便最大化可视区域。根据设备材料、工艺条件、制造之后发现的异常缺陷等，可添加这些划片中的一个或多个以确保电极的适当电气隔离并且因此确保设备功能。这些设备中的任一个可具有在这些划片中的一个或全部之前或之后施加的蒸气阻挡层。如果在之后施加，那么蒸气阻挡层大致是不导电的；否则当填充激光划片沟槽时将使设备的电极短路。上述边缘渐缩可消除对此类划片的需要。
再次回顾图7，图7的右侧包括横截面z-z’的详细部分，其示出bpe形成有时遇到的问题。确切地，在母线垫暴露区域(在此图中，母线2驻留在其上)的激光烧蚀期间，激光可能不会烧蚀掉顶层或者可能不会一致地烧蚀下部导体层(在这种情况下为第一tco)。因此，在区域705中在母线与下部导体层之间的适当电气连接可能存在棘手的问题。这些问题参考图9a和图9b得到更详细的描述。
参考图9a，电致变色设备900的横截面具有顶部透明导体层905、设备叠堆910和下部透明导体层915。母线920、例如银墨母线位于下部导体层915的bpe上。图9a的下部部分中详细地示出层915的bpe部分的问题。根据设备材料、激光设置、设备状态等，bpe可能不具有一致的厚度。在此实例中，激光烧蚀是不均匀的，留下其中导体层915被完全移除的区域930以及其中层915有剩余的区域925。区域930由于切断下部tco中的电气连接性而阻止到设备叠堆的电传导。区域930通常跨越bpe的某一部分(如果不是所有部分)，并且因此可能是一个问题。图9b示出可能发生的另一个问题。如果激光未足够深地烧蚀、在此实例中穿过设备叠堆，那么下部导体915与母线920之间可能存在较差的电气连接性。在此实例中，在其中设备叠堆在bpe期间被激光穿透的区域935中在母线920与导体层915之间存在电气连接性，但是在区域940处在母线920与导体层915之间剩余设备叠堆的大面积部分。因此，如图9a所示，激光可能烧蚀得太深，并且如图9b所示，激光在bpe的整个区域之上可能未充分地烧蚀。这可能例如由于激光烧蚀期间的设备内和设备间两种膜吸收漂移而发生。本文所述的方法通过例如在bpe制造期间沿着单独的划片线施加变化的激光烧蚀水平来克服这些问题。这相对于图10a-10f进行更详细的描述。
图10a描绘电致变色设备1000的横截面部分。下部tco在沿着一侧的区域1005中被烧蚀以形成bpe435。在此实例中，三个区域1005中的每一个利用离焦激光进行烧蚀，使得横截面是如图所示的凹面的。在此实例中，划片线中的每一条在相同激光注量水平下制成。另外，不使用激光烧蚀的重叠，使得相邻的烧蚀线之间留有tco材料的凸起区(在这种情况下为脊)。这是使用沿着多个单独划片使用变化的激光烧蚀水平来激光烧蚀上覆材料、下至下伏导体层的一个实例。基本上存在三个用于达到可变烧蚀深度的“旋钮”：脉冲持续时间、注量水平以及激光光斑和/或图案(通过单独光斑的定位形成的线、形状)的重叠。在某些实施方案中，使用100％重叠，例如，单个光斑位置上的多个光斑或者跨同一区域的多条线。本文用于达到变化的烧蚀深度的实施方案使用这些中的任一个或其任何组合。
一个实施方案是制造bpe的方法，所述方法包括：在bpe的制造期间，沿着多条单独划片线使用变化的激光烧蚀水平来激光烧蚀上覆材料、下至下伏tco层。在一个实施方案中，多条划片线中的单独划片线中的每一条使用相同注量水平下的准顶帽进行划片。除线之外，可使用其他图案，只要存在变化的烧蚀深度即可。例如，可在具有或不具有相邻光斑的重叠的情况下以棋盘式图案施加激光光斑，其中单独光斑施加不同脉冲时间以达到变化的烧蚀深度。在某些实施方案中，多条划片线中的至少两条单独划片线是针对每条划片线使用不同注量水平来划出的。以下更详细地描述此类实施方案。
图10b描绘一个实施方案的电致变色设备1010的横截面部分。电致变色设备1010具有bpe435，所述bpe435通过沿着设备的一个边缘、沿着多条激光烧蚀线1015、1020和1025使用变化的烧蚀深度对下部tco进行激光烧蚀而形成。在此实例中，这些线是通过使激光光斑沿着每条线重叠来形成，但是其中每条线使用单独光斑的不同重叠百分比。在此实例中，还存在线的重叠；然而在一些实施方案中，一条或多条线之间不存在重叠。图10c示出由三条线1015、1020和1025形成的bpe435(本文描述的任何设备可具有如相对于图10a-10f描述的bpe)的顶视图。这些线各自相对于其他线具有到tco中的变化的烧蚀深度，但在任何给定线内具有大致相同的烧蚀深度。通过使用变化的烧蚀深度，例如，使用激光光斑的不同的注量水平、光斑或线中的重叠、脉冲持续时间及其组合，bpe具有多个深度轮廓，并且解决与在激光烧蚀期间膜吸收的变化相关联的问题。也就是说，如果激光未足够深地烧蚀，或者过深地烧蚀，那么仍存在足够量的暴露tco以便沿着设备边缘与母线形成良好电气接触并且因此在设备的操作期间获得良好的性能和显色前沿。在此实例中，tco随着激光从每条线移动到下一条线而逐步地更深地烧蚀，使得bpe在外边缘处逐步地变薄并且在接近设备叠堆的最内部表面处变厚。图10b描绘的bpe示出线之间的稍微倾斜的过渡，其指示激光烧蚀路径部分地重叠。最终的bpe是如图所示的三阶梯式构造。通过使用变化的烧蚀深度，确保了母线与bpe之间的良好电气接触，因为即使存在吸收变化，烧蚀线中的至少一条也将完全穿透至下部tco。
在一个实施方案中，激光烧蚀用于沿着ec设备的边缘、沿着每条线以不同烧蚀深度从至少两条线移除材料。在一个实施方案中，烧蚀深度选自下部tco的至少上部10％、下部tco的至少上部25％、下部tco的至少上部50％和下部tco的至少上部75％。
图10d描绘一个实施方案的电致变色设备1030的横截面部分。参考图10d，即使底部tco上方的材料在吸收上与计算值不同，例如，激光烧蚀由于某种原因所造成的吸收损失而无法像所计算那样深地挖掘到叠堆中，由于存在处于不同深度处的多条线，bpe工艺也是成功的，即，实现了与母线920的良好电气连接性。在图10d所描绘的实例中，激光并未像所计算那样深地烧蚀，例如，线1015具有一些剩余的ec叠堆材料，所述ec叠堆材料将妨碍bpe与母线之间的电气接触。但是，线1020和1025确实向下穿透到tco，并且因此母线920与下部tco形成良好的电气接触。图10e描绘一个实施方案的电致变色设备1040的横截面部分。图10e描绘激光穿透得比所计算更深的场景，例如，当材料层的吸收漂移到比预期增大更多的状态时。在此实例中，线1025所具有的tco厚度不足以适当地导电，但剩余的线1015和1020允许与母线920的良好电气连接。
图10f描绘一个实施方案的电致变色设备1050的横截面部分。图10f显示：激光线的变化的深度在从bpe的内部部分移动到bpe的外部部分时不需要是从更小深度到更大深度。在此实例中，激光烧蚀深度被配置成使得bpe在最远离ec设备处更厚并且在最靠近设备边缘处最薄。此图案在例如期望绝对确信在bpe上制造母线的地方与设备叠堆之间没有叠堆材料时可具有优点。通过在邻近ec设备的线(1015)上更深地穿透到tco，这一点得以实现。在一个实施方案中，激光被配置来沿着多条划片线中的每一条逐步地更多地移除下伏导体层，每条划片线的烧蚀区域与先前划片线的烧蚀区域至少部分地重叠，并且多条划片线通过在最接近设备叠堆处最多地移除下伏导体层并且在最远离设备叠堆处最少地移除下伏导体层来制造。在一个实施方案中，激光被配置来沿着多条划片线中的每一条逐步地更多地移除下伏导体层，所述至少两条划片线的烧蚀区域与烧蚀区域至少部分地重叠，并且多条划片线通过在最接近设备叠堆处最少地移除下伏导体层并且在最远离设备叠堆处最多地移除下伏导体层来制造。
尽管用于改变烧蚀深度的激光烧蚀光斑、线或图案的变化的注量和/或重叠和/或脉冲持续时间是参考bpe制造来描述，但它还可用于形成如本文描述的边缘渐缩部。这些方法也不限制于这些实施方案，例如，它们也可用于产生隔离沟槽，例如，在以不同深度烧蚀两条或更多条线以确保ec设备的一个区段与另一个区段的适当电气(以及任选地离子)隔离的情况下。在一个实施方案中，制造l3划片，其中两条或更多条划片线被用于制造l3划片并且至少两条划片线各自具有不同烧蚀深度、具有或不具有线的重叠。
上述制造方法就矩形光学设备(例如，矩形ec设备)进行描述。这不是必须的，因为所述方法还适用于其他规则或不规则形状。另外，重叠的设备层以及bpe和其他特征的布置可根据需要沿着设备的一侧或多侧。为了更加全面地描述实施方案的范围，以下关于其他形状和配置更详细地描述这些特征。如相对于图4a和图4b所描述的，以下描述的制造还可包括其他特征，诸如对下部透明导体层、边缘渐缩部、多深度烧蚀bpe等的抛光。未给出对这些特征的描述以便避免重复，但是一个实施方案是具有相对于图4a和图4b描述的特征中的一个或多个的以下描述的设备配置中的任一个。
图4d是描绘根据实施方案的与相对于图4b中的矩形衬底所描述相似但是在圆形衬底上进行的制造步骤的示意性顶视图。衬底还可以是椭圆形的。于是，如先前描述的，移除第一宽度a，参见405。在衬底之上施加一个或多个材料层和第二导体层(以及任选地蒸气阻挡层)，参见410。从衬底的整个周边移除第二宽度b，参见415(140a与140相似)。如本文所描述地制造bpe435a，参见420。参见425，施加母线以制成设备440d(因此，例如，根据以上描述的方法，邻近光学设备的与第一导电层的至少一个暴露部分相对的一侧将至少一个第二母线施加到第二导电层)。
图4e是描绘一个实施方案的除了施加成角度母线之外与相对于图4b中的矩形衬底所描述相似的制造的示意性顶视图。于是，如先前描述的，移除第一宽度a，参见405，在此实例中，从两个正交侧移除第一宽度a(下部tco的所得边缘中的一个或两个可具有边缘渐缩部)。在衬底之上施加一个或多个材料层和第二导体层(以及任选地蒸气阻挡层)，参见410。从衬底的整个周边移除第二宽度b，参见415。如本文所描述地制造bpe435b；参见420，在此实例中，沿着与宽度a被移除的侧相对的正交侧制造bpe435b。参见425，施加母线以制成设备440e(因此，例如，根据以上描述的方法，邻近光学设备的与第一导电层的至少一个暴露部分相对的一侧将至少一个第二母线施加到第二导电层)。成角度母线在2012年4月20日提交并且标题为“angledbusbar”的美国专利申请序列号13/452,032中有描述，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。成角度母线具有减小设备的切换速度和其中的局部电流“热斑”以及更加一致的过渡的优点。
无论设备的形状如何，它都可集成到绝缘玻璃单元中。优选地，设备被配置在igu内部，以便保护设备免于水分和周围环境。图4f描绘igu制造，其中光学设备(例如，电致变色设备)被密封在igu内。igu460包括第一大致透明衬底445、间隔物450和第二大致透明衬底455。衬底445具有在其上制造的电致变色设备(母线被示出为衬底445上的深色竖线)。当三个部件组合时，即在间隔物450夹在衬底445与455之间并且与衬底445和455配准的情况下，形成了igu460。igu具有由衬底的面限定的相关联内部空间，所述面跟在衬底与间隔物的内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于水分和周围环境。这通常称为igu的主密封件。次密封件包括围绕间隔物以及在玻璃的窗格之间施加的粘合密封剂(所述间隔物具有比衬底小的长度和宽度，以便从外边缘到间隔物在玻璃衬底之间留有一些空间；此空间填充有密封剂以形成次密封件)。在某些实施方案中，第一导电层的任何暴露区域被配置成位于igu的主密封件内。在一个实施方案中，任何母线也被配置成位于igu的主密封件内。在一个实施方案中，第二导体层的不在第一导体层之上的区域也被配置成位于igu的主密封件内。常规电致变色igu将母线配置在间隔物外部(在次密封件中)或者配置在间隔物内部(在igu的内部体积中)、在igu的可视区域中(有时一个在次密封件中，另一个在可视区域中)。常规电致变色igu还将ec设备边缘配置成延伸到衬底边缘或者将其配置在间隔物内部(在igu的内部体积内)。发明人已经发现，有利的是将母线、激光划片等配置在间隔物下方，以便使它们远离可视区域，并且例如以便腾出次密封件，使得其中的电气部件不妨碍上述特征。此类igu配置在2012年4月25日提交的标题为“electrochromicwindowfabricationmethods”的美国专利申请序列号13/456,056中有描述，所述专利申请以引用方式整体并入本文。配合到次密封件中的控制器在2011年3月16日提交的标题为“onboardcontrollersformultistatewindows”的美国专利号8,213,074中有描述，所述专利以引用的方式整体并入本文。本文描述的方法包括：将第一导体层的任何暴露区域、设备的边缘或者一个或多个材料层的重叠区以及第二导体层密封在igu的主密封件中。在具有或不具有蒸气阻挡层(诸如氧化硅、氧化硅铝、氮氧化硅等)的情况下，这种密封方案提供优越的防潮性以保护电致变色设备，同时最大化可视区域。
在某些实施方案中，使用大面积浮法玻璃衬底执行本文描述的制造方法，其中在单个整体衬底上制造多个ec薄片、然后将衬底切成单独ec薄片。类似地，“先涂覆后切割”方法在2010年11月8日提交并且标题为“electrochromicwindowfabricationmethods”的美国专利号8,164,818中有描述，所述专利以引用的方式整体并入本文。在一些实施方案中，这些制造原理适用于本文相对于例如图4a-4g描述的方法。
图4h和图4i描绘根据实施方案的与相对于图4a所描述类似但是在如应用于先涂覆后切割方法的大面积衬底上实行的ec薄片制造工艺流程。这些制造方法可用于制成例如如本文描述的具有不同形状的ec薄片，但是在此实例中，描述了矩形ec薄片。在此实例中，衬底430(例如，如相对于图4a描述的，涂覆有透明导电氧化层)是大面积衬底，诸如浮法玻璃，例如，5英尺乘10英尺或者更大的玻璃片材。与如相对于图4a描述的操作405相似地，执行为第一宽度a的边缘去除。还可执行边缘渐缩和/或抛光。在此实例中，由于将在大衬底上制造多个ec设备(在此实例中，为12个设备)，第一宽度a可具有一个或多个分量。在此实例中，宽度a存在两个分量a1和a2。首先，存在沿着衬底的竖直(如图所示)边缘的宽度a1。由于存在相邻ec设备，宽度a1以为宽度a1的两倍的涂层移除反映出。换句话说，当单独设备从本体片材上被切割时，相邻设备之间沿着竖直(如图所示)维度的切口将其中涂层被移除的区域二等分。因此，这些区域中的“边缘去除”导致玻璃边缘在玻璃被切割之后最终将存在的情况(参见例如图4i)。第二，沿着水平维度使用第二a—宽度分量a2。应注意，在某些实施方案中，宽度a1围绕衬底的整个周边使用；然而，在此实例中，提供更大宽度以容纳将在顶部透明导体层上制造的母线(例如，参见图4c的母线1)。在此实例中，宽度a2在衬底的顶部边缘和底部边缘两者处以及相邻ec设备之间是相同的。这是因为所述制造与相对于图4b所描述的制造相似，即，其中沿着每个ec设备的透明导体区域的边缘底部将设备从衬底切下(参见图4g)。
接着，在操作410中，在整个衬底表面之上(例如除去夹具可将玻璃保持在载体中的任何区域)沉积ec设备的剩余层。可在操作410之前清洁衬底，以例如移除来自边缘去除的污染物。还可在tco区域中的每一个上执行边缘渐缩。ec设备的剩余层将透明导体的隔离区封装在衬底上，因为所述剩余层包围透明导体的这些区域(除了抵靠衬底或介入离子阻挡层驻留的背面之外)。在一个实施方案中，在周围环境控制的全pvd法中执行操作410，在所述全pvd法中，衬底不会离开镀膜装置或破坏真空，直到所有层被沉积为止。
在操作415中，在比第一宽度a窄的第二宽度b处执行边缘去除。在此实例中，第二宽度b是一致的。在相邻设备之间，第二宽度b加倍以导致在两个设备之间沿着线均匀地切割衬底，使得最终设备围绕它们具有一致的边缘去除，以便于在由每个ec设备制造igu时间隔物密封到玻璃。如图4h所示，此第二边缘去除将衬底上的单独ec薄片隔离。在某些实施方案中，第二宽度b可远小于容纳用于igu制造的间隔物所需的宽度。也就是说，ec薄片可层压到另一个衬底，并且因此仅在宽度b处进行的小边缘去除是必须的，或者在一些实施方案中，不必在第二宽度b处进行边缘去除。
参考图4i，操作420包括制造bpe435，其中移除ec设备层的一部分以暴露邻近衬底的下部导体层。在此实例中，沿着每个ec设备的底部(如图所示)移除所述部分。接着，在操作425期间，向每个设备添加母线。在某些实施方案中，在施加母线之前将ec薄片从衬底切下。衬底现在具有已完成的ec设备。接着，切割衬底，即操作470，以产生多个ec薄片440，在此实例中为12个薄片。这彻底背离常规先涂覆后切割方法，这里，在所述常规先涂覆后切割方法中，可在大面积版式玻璃片材上制造全功能ec设备(包括母线)。在某些实施方案中，在切割大版式片材之前测试单独ec薄片并且任选地减轻任何缺陷。
先涂覆后切割方法允许高生产量制造，因为可在单个大面积衬底上制造多个ec设备，并且可在将大版式玻璃片材切割成单独薄片之前进行测试并减轻缺陷。在一个实施方案中，在切割大版式片材之前将大版式玻璃窗格跟与每个ec设备配准的单独加强窗格层压在一起。母线可以在或可以不在层压之前附接；例如，配对薄片可与允许顶部tco和底部tco的一些暴露部分用于随后的母线附接的区域共同延伸。在另一个实例中，配对薄片是与ec设备或整个大版式片材共同延伸的薄的柔性材料，诸如以下描述的薄的柔性玻璃。薄柔性配对薄片(和层压粘合剂，如果这些区域中存在的话)被烧蚀、下至第一导体层和第二导体层，使得母线可附接到它们，如本文所描述。在又一个实施方案中，薄的柔性配对薄片(无论是与整个大版式片材还是与单独ec设备共同延伸)配置有孔口，所述孔口在层压期间与顶部导体层和bpe配准。母线在与配对薄片层压在一起之前或之后被附接，因为孔口允许任一操作顺序。层压和母线附接可在切割大片材之前或之后分开地执行。
在某些实施方案中，当层压时，可在层压之前施加母线墨，其中将墨施加到bpe和上部tco，然后在层压时将墨从这些区域之间压出，例如压出到配对薄片中的孔口或者继续围绕层压件的边缘，以允许在位于层压区域外部的一点处进行引线附接。在另一个实施方案中，将扁平的箔带施加到顶部导体和bpe，所述箔带延伸超过层压区，使得可在层压之后将导线焊接到带。在这些实施方案中，切割必须先于层压，除非例如层压配对薄片并不覆盖大版式衬底的整个表面(例如，如相对于本文的卷到卷实施方案所描述)。
层压或未层压的薄片440可集成到igu中，例如如图4f所描绘。在一个实施方案中，将单独ec薄片集成到igu中、然后将igu的ec薄片中的一个或多个与如本文或美国专利号8,164,818中描述的加强窗格(配对薄片)层压在一起。在其他实施方案中，例如如本文描述的，层压可包括柔性衬底，例如，igu的上述层压(其中配对薄片是柔性衬底)或者例如ec薄片直接到柔性衬底的层压。相对于图4j描述其他此类实施方案。
图4j描绘形成电致变色设备的层压件的卷到卷处理475，其中层压使用柔性配对薄片。将衬底476馈送到层压线中，在此实例中，所述层压线包括输送器477。衬底476可以是集成有至少一个ec薄片的igu，或者衬底476可以是整体ec设备(例如，如本文描述的)或者衬底476可以是其上制造有多个ec薄片的大版式衬底。在此实例中，将薄且柔性的衬底478(在这种情况下为玻璃衬底)从卷馈送到层压线中。在一个实施方案中，将一个或多个卷并行地施加到包括多个ec设备的大版式玻璃片材，例如如相对于图4i所描述。例如，将三卷分开且平行的柔性衬底馈送到层压线中，所述层压线纵向或横向地层压大版式玻璃衬底，使得三列或三排ec设备(参见图4i，上部部分)各自与柔性衬底层压在一起。因此，使用卷到卷处理，可将大版式玻璃片材与柔性配对薄片材料层压在一起并且切割成单独ec薄片。可在每排被层压时或者在整个片材被层压之后切割大版式玻璃片材。在某些实施方案中，利用卷到卷处理层压单独ec薄片或者包含单独ec薄片的igu。以下描述卷到卷处理的更多细节。
示例性柔性衬底包括薄且耐久的玻璃材料，诸如可从纽约州康宁的康宁有限公司商购得的
如如例相对于图4a-4e描述的，ec设备可具有两个母线，每个透明导电层一个。然而，本文的方法还包括：制造具有针对每个透明导电层的多于一个母线、确切地在第一导体层和第二导体层中的每一个的相对侧上的母线的设备。在制造否则由于片材电阻并且具有大面积设备而将需要更长切换时间的更大ec设备时，这可能是尤其重要的。
图5a描述根据实施方案的用于制造光学设备的工艺流程500的各方面，所述光学设备具有在第一导体层和第二导体层中的每一个上的相对母线。出于例示的目的，图5b包括描绘相对于图5a描述的工艺流程在涉及矩形电致变色设备的制造时的顶视图。图5c示出相对于图5b描述的电致变色薄片的横截面。
参考图5a和图5b，工艺流程500从在衬底的周边处从两个相对侧移除第一导电层的第一宽度a开始，参见505。如上所述，这可包括或不包括移除扩散阻挡层。描绘出具有第一导体层的衬底530。在步骤505之后，衬底(或扩散阻挡层)的两个相对边缘部分得以暴露。可如相对于图4a和图4b所描述地执行边缘渐缩和抛光步骤。将设备的一个或多个材料层和第二导体层(以及任选地防潮层)施加到衬底，参见510。从衬底的整个周边移除第二宽度b，参见515。在此实例中，制造出两个bpe435，参见520。因此，根据上述方法，第一导电层的至少一个暴露部分包括沿着光学设备的在505中未从其移除第一宽度的相对侧的长度制造的一对暴露部分。参见525，施加母线以制成设备540(因此例如，根据上述方法，将至少一个第二母线施加到第二导体层包括施加一对第二母线，所述一对第二母线中的每一个在第二导电层的相对长度上并且位于在505中其中第一导电层被移除的区域之上)。图5b指示设备540的横截面c-c'和d-d'。图5c中更详细地示出设备540在c-c'和d-d'处的剖视图的绘图。
图5c示出设备540的横截面c-c'和d-d'。在此实例中，在移除宽度a和宽度b时移除扩散阻挡层。确切地，周边区域140不含第一导体层和扩散阻挡层；尽管在一个实施方案中，扩散阻挡层到衬底的在一个或多个侧上围绕周边的边缘保持完整。在另一个实施方案中，扩散阻挡层与一个或多个材料层和第二导体层共同延伸(因此，宽度a被制造成处于到扩散阻挡层的深度处，并且宽度b被制造到足以移除扩散阻挡层的深度)。在此实例中，仅在功能设备的相对侧上存在一个或多个材料层的重叠部分545。母线1在这些重叠部分中的两者上制造在第二tco上。在一个实施方案中，蒸气阻挡层被制造成与第二导体层共同延伸。在此实施方案中，蒸气阻挡层的两个部分被移除以便暴露第二导体层以用于母线1。这些暴露部分与区域435、即用于母线2的bpe相似。
图5d描绘与矩形设备540相似的电致变色设备540a。母线550在第一导体层上并且母线555在第二导体层上。因此，bpe435被制造在圆形区域的相对侧上并且相似相对母线被施加到第二导体层。
图5e描绘电致变色设备540b，在此实例中为三角形设备。在此实例中，区域140b与先前描述的设备中的区域140和140a相似。设备540b具有一个成角度母线570和一个线性母线580。在此实例中，成角度母线570在第二导体层的不在第一导体层之上的区565上，并且线性母线580在bpe435上。三角形光学设备不限于此特定配置，例如，bpe可沿着两个正交侧并且具有成角度母线，并且线性母线可在第二导体层上。关键在于本文描述的方法可用于制造几乎任何形状的光学设备。另外，可使用各种掩蔽步骤来制造如本文描述的设备，尽管掩蔽增加了额外的步骤。其他实施方案包括光学设备。
一个实施方案是一种光学设备，其包括：(i)第一导体层，所述第一导体层位于衬底上，所述第一导体层包括小于衬底面积的面积，所述第一导体层由衬底的大致不含第一导体层的周边区域包围；(ii)一个或多个材料层，所述一个或多个材料层包含至少一种光学可切换材料，所述一个或多个材料层被配置成位于衬底的周边区域内并且与第一导体层共同延伸，但第一导体层的至少一个暴露区域除外，所述第一导体层的至少一个暴露区域不含一个或多个材料层；以及(iii)第二导体层，所述第二导体层位于一个或多个材料层上，所述第二导体层是透明的并且与一个或多个材料层共同延伸，其中所述一个或多个材料层和所述第二导体层悬于第一导体层之上，但第一导体层的至少一个暴露区域除外。在一个实施方案中，光学设备还包括与第二导体层共同延伸的蒸气阻挡层。衬底与第一导体层之间可存在扩散阻挡层。衬底的周边区域可包括离子扩散阻挡层。在一个实施方案中，至少一种光学可切换材料是电致变色材料。在一个实施方案中，衬底和第一导体层也是透明的。在一个实施方案中，第一导体层的至少一个暴露区域包括邻近衬底的周边区域的条带。所述设备可包括在条带区域之上和之内的第一母线。所述设备还可包括在第二导体层上的第二母线，所述第二母线被配置成位于第二导电层的不覆盖第一导电层的部分上或者设置在所述部分上，所述部分邻近周边区域并且与第一母线相对。在一个实施方案中，第一导体层和第二导体层以及一个或多个材料层是全固态且无机的。在一个实施方案中，衬底是回火的或未回火的浮法玻璃，并且第一导电层包含氧化锡，例如氟化氧化锡。在一个实施方案中，衬底在igu中与第二衬底配准。在一个实施方案中，第一导电层的任何另外暴露区域被配置成位于igu的主密封件内，母线也可被配置成位于igu的主密封件内并且位于第二导体层的不覆盖第一导体层的区域内。光学设备可以是矩形的、圆形的、椭圆形的、三角形的等。
在某些实施方案中，使用在每个导体层上的相对母线。在一个实施方案中，第一导体层的至少一个暴露区域包括一对条带，第一导体层的相对侧上的这一对条带中的每个条带邻近透明衬底的周边区域。根据设备的形状，条带可以是例如线性的或弯曲的。条带可包括第一对母线，所述第一对母线中的每一个位于所述一对条带中的每个条带之上和之内。还可包括在第二导体层上的第二对母线，所述第二对母线中的每一个被配置成位于第二导电层的不覆盖第一导电层的两个部分中的每一个上或者设置在所述两个部分中的每一个上，所述两个部分中的每一个邻近周边区域并且在第二导电层的相对侧上。
本文描述的光学设备的第一导体层和第二导体层以及一个或多个材料层可以是全固态且无机的。在一个实施方案中，衬底是回火的或未回火的浮法玻璃，并且第一导电层包含氧化锡，例如氟化氧化锡。衬底在igu中可以与或可以不与另外的ec设备配准。如所描述的，母线、任何激光划片、设备边缘和/或第一导体层的暴露部分可密封在igu的主密封件内。双ec设备的igu在2010年8月5日提交并且标题为“multi-paneelectrochromicwindows”的美国专利申请序列号12/851,514(现为美国专利号8,270,059)中有描述，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。一个实施方案是如所述申请中描述的多窗格窗，其具有如本文描述的一个或多个ec设备。一个实施方案是本文描述的任何光学设备，其不包括激光隔离划片。一个实施方案是本文描述的任何光学设备，其不包括光学设备的无效部分。
如以上相对于图4h和图4i描述的，一些实施方案包括先涂覆后切割制造。图5f和图5g描绘所公开实施方案的与相对于图5a所描述类似并且在如应用于先涂覆后切割方法的大面积衬底上执行的工艺流程。这是制造在每个透明导电层上具有两个相对母线的ec设备的实例。以上描述的层压实施方案也适用于以下描述的先涂覆后切割实施方案。
参考图5f，大面积衬底530上具有透明导电层(如有点图案所指示)。在操作505期间，在第一宽度a处执行边缘去除。将是相邻ec设备的ec设备之间的边缘去除被制成为a的两倍，使得每个ec设备具有相等的边缘去除宽度a。在操作510中，施加剩余ec设备层。接着，参见515，在比宽度a窄的宽度b处执行边缘去除。在此实例中，隔离的ec设备前体与图5b描述的在操作515之后的那些相似。
参考图5g，操作520产生母线垫暴露区435，在此实例中，每个ec设备两个。操作525包括施加母线，透明导体层中的每一个两个。在操作570中，切割大面积衬底以产生(在此实例中)12个ec设备540。如以上相对于图4h-4j描述的，这些ec设备可集成到igu中，或者例如使用薄的柔性衬底直接层压。
如上所述，薄的柔性衬底可用作用于ec薄片(例如，如本文所描述地制造的ec薄片)的加强窗格(配对薄片)。在某些实施方案中，薄的柔性衬底用作用于ec薄片制造工艺的衬底。例如，一个实施方案包括本文描述的在如本文描述的薄的柔性衬底(例如，
图6a描绘柔性衬底上的电致变色设备的卷到卷制造600和任选的与刚性衬底的层压。图6a是图表类型工艺流程与包括对装置和设备特征的功能描述的框图的融合。用于执行所描述制造的实际装置可在任何取向上，但是在一个实施方案中，柔性衬底优选地是竖直的。在另一个实施方案中，衬底是竖直的并且工艺操作以“自顶向下”型式执行，其中衬底从第一高度被馈送到线中、向下通过制造工艺并且在低于第一高度的第二高度处结束。在此实例中，薄的柔性衬底478a(如上所述)包括透明导电氧化物层。此衬底的实例是可与ito涂层一起从纽约州康宁的康宁有限公司商购得的的willowglasstm。图6a中的粗虚线箭头指示柔性衬底穿过各种模块的运动方向。
首先，将柔性衬底馈送到边缘去除模块605。在此模块中，从透明导体层执行第一宽度(如本文所描述)的边缘去除。可任选地将由第一边缘去除产生的任何污染物从衬底清除掉(图6a未描绘)。另外，根据本文例如相对于图4a和图4b描述的实施方案，可对透明导电层进行边缘渐缩和/或抛光工艺(未描绘)。接着，薄的柔性衬底进入涂布机610，在涂布机610中，在此实例中使用真空集成的全pvd溅射装置沉积ec设备的剩余层。此类装置在2011年5月11日提交的标题为“fabricationoflowdefectivityelectrochromicdevices”的美国专利号8,243,357中有描述，所述专利以引用的方式整体并入本文。在柔性衬底涂布有ec设备之后，在此实例中在模块615中执行第二边缘去除(如本文所描述)。边缘去除之后可任选地是边缘渐缩(未示出)。接着是bpe制造620，之后是施加母线，参见625。任选地，可将柔性衬底与配对薄片层压在一起，参见630，例如如相对于图4j所描述。配对薄片可与衬底一样是柔性的，或者是刚性衬底，诸如退火玻璃或聚合物衬底。在此实例中，将柔性衬底与退火玻璃层压在一起。然后切割柔性衬底以匹配它所层压(如所描绘)到的刚性衬底、从而产生层压的ec设备640，或者作为整体的柔性ec设备(未示出)。在后一实施方案中，柔性ec设备可在从本体材料切割之前或之后涂布有蒸气阻挡层和/或封装层。
根据柔性衬底的宽度，可存在当柔性衬底经过模块/工艺流程605-635时沿着柔性衬底的宽度制造的一个或多个ec设备。例如，如果柔性衬底与如本文描述的大面积浮法玻璃衬底一样宽，那么与大面积衬底的层压将产生对应的大面积层压件。可从大面积层压件切下单独ec薄片层压件，例如如上所述。
在一些实施方案中，柔性ec设备层压件是所希望的。在一个实施方案中，将支承多个ec设备的柔性衬底本身与另一个柔性衬底层压在一起。图6b描绘柔性玻璃衬底上的电致变色设备的制造650和随后的与柔性衬底的层压。在此实例中，将上面有透明导体层的柔性衬底478a(如上所述)馈送通过如相对于图6a描述的制造线过程605-625。然后，通过适当地应用层压粘合剂和滚筒630来将上面有多个ec设备的柔性衬底与另一个柔性衬底(在此实例中，为如上所述的衬底478)层压在一起。通过例如激光来切割新形成的层压件，参见635，以形成单独的柔性ec层压件。665，所述ec层压件665例如可沿着输送器477传递以进行进一步处理。如上所述，柔性衬底“配对薄片”可图案化成具有孔口以容纳母线，或者在切割成单独的层压的ec薄片之前或之后被烧蚀以揭露tco和在层压之后添加的母线(过程625)。
母线垫暴露(bpe)操作
在激光烧蚀操作、诸如本文描述的bpe和led工艺中所使用的那些中，可使用矩形(例如，正方形)、圆形、梯形或者其他形状的激光光斑来从衬底移除材料。通常，使激光焦点移动以在设备的表面之上在不同位置处生成激光烧蚀光斑，从而形成激光划片线。在一些情况下，所形成划片线之间存在一定程度的总体一致重叠。尽管划片线总体呈线性形式，但在例如具有弯曲边缘的衬底的情况下，弯曲划片线可以是有用的。
在使用激光烧蚀的某些bpe工艺中，可通过使用激光图案来沿着电致变色薄片的局部外周(例如，边缘或其部分)移除材料，以暴露下部导体层的用于施加母线的部分，来制造bpe垫。在一些情况下，使用重叠的激光图案。在其他情况下，激光图案可不重叠。
每个激光图案由通常彼此平行或几乎平行的多条单独划片线/曲线(例如，2、3、4、5、6、7、8等)组成。例如，图10a示出具有三条(3)划片线的激光图案。作为另一个实例，激光图案可具有四条(4)划片线。在一个实例中，激光图案覆盖一起跨越为16mm的宽度的5条线的区块。激光图案中的激光划片线通常平行于或垂直于设备的局部外周。当在非矩形衬底上使用矩形激光图案时，可能不能有效地移除弯曲边缘上或者以与其他边缘成非直角地定向的边缘上的材料。在这些情况下，圆形或其他形状的图案可能是更有效的。在某些方面，bpe工艺包括通过从薄片的衬底侧和/或膜侧施加激光(例如，1030nm波长的激光)执行的激光烧蚀操作。在一种情况下，激光图案覆盖一起跨越为16mm的宽度的5条线的区块。
当实现激光图案时，各种元素是相关的。首先，可在激光工具与扫描器之间进行区分。扫描器通常是激光工具的一部分。扫描器可根据向扫描器提供的图案来照射并引导激光束烧蚀光斑。扫描器本身并不知道其在给定时间相对于工件的位置。通常使用编程代码来提供引导激光工具使扫描器相对于工件定位的指令。在各种实施方案中，此代码用于在已经执行图案之后重新定位扫描器并且引导扫描器着手下一图案，从而确保扫描器在工件的正确部分处执行下一图案。扫描器接收限定一个或多个图案的指令(通常呈编程代码的形式)，扫描器将使用所述一个或多个图案来根据所述一个或多个图案照射并引导激光束。激光工具接收详述使扫描器相对于工件定位在何处的指令。这些指令可包含有关各种过程/部件的定时和定位的信息。
本文中已经相对于图4a或图5a描述了包括bpe工艺的制造电致变色设备的方法的一些实例。包括预处理下部透明导体层的bpe工艺的其他实例可见于标题为“pretreatmentoftransparentconductiveoxide(tco)thinfilmsforimprovedelectricalcontact”的pct国际申请号pct/us2014/042178中，所述申请以引用的方式整体并入本文。
在本文描述的某些bpe工艺中，bpe垫在电致变色薄片离开涂布机之后、在下部透明导体层和电致变色设备叠堆沉积在衬底上的情况下形成在电致变色薄片上。在一些情况下，bpe工艺在单个激光烧蚀操作中完成，其中下部透明导体层和电致变色设备叠堆在bpe工艺之前未改变。在一些情况下，这些bpe工艺难以在不移动和/或不损坏下部透明导体层的情况下一致地移动电致变色设备叠堆。已经相对于图9a和图9b描述了可由电致变色设备叠堆的不一致移除导致的棘手问题。
本文描述的某些bpe工艺通过使用不同激光烧蚀注量水平形成处于不同深度处的划片线来克服这些问题中的一些。通过调节注量水平，bpe垫包括暴露而不损耗下部透明导体层的区域。例如，本文描述的某些bpe工艺限定多个注量水平以移除局部“击穿”区或区域处的材料，所述局部“击穿”区域或区穿透上覆材料并到达下部透明导体层和/或到达其中。上文已经参考图10a-10f描述了此类bpe工艺的一些实例。在例如图10f中，下部透明导体层在中心击穿区域中的区域已经被移除，也就是说，区域1015和1020是激光穿透到达下部透明导体层中的区域，而在区域1025中，激光穿透基本上到达下部透明导体层的上表面。在某些方面，制造bpe垫的方法包括：改变穿过上覆于下部透明导体层的一个或多个材料层的激光穿透深度，其中穿透到达下部透明导体层的表面并且到达下部透明导体层中，其中到达下部透明导体层中的穿透在下部透明导体层的厚度的约5％与约50％之间。在一个实施方案中，到达下部透明导体层中的穿透在下部透明导体层的厚度的约5％与约25％之间。在另一个实施方案中，到达下部透明导体层中的穿透在下部透明导体层的约5％与约10％之间。
图11a-11c还描绘根据实施方案的使用具有多个注量水平的单个激光烧蚀操作来移除材料、穿过电致变色设备叠堆并且在局部击穿区域处穿透到下部透明导体层的bpe工艺。图11a包括描绘根据实施方案的具有bpe垫的电致变色薄片(为简单起见未示出电致变色设备涂层的剩余部分和电致变色薄片的衬底)的平面图和穿过bpe垫的横截面a-a’的绘图。图11b-11c描绘穿过根据实施方案的具有击穿区域的电致变色薄片的横截面。
回顾图11a，图示示出具有三条竖直(在此图示的取向上)激光划片线1091的bpe垫的平面图。划片线1091中的每一条使用激光光斑制成，在这种情况下，所述激光光斑由彼此相邻施加以形成每条划片线1091的四个正方形光斑(由虚线标示)示出。左边的两条划片线1091在高功率(高注量水平)下烧蚀并且右边的划片线1091在低功率(低注量水平)下烧蚀。bpe垫还包括一系列击穿区2030。也就是说，击穿区域是其中激光功率足以烧蚀到下部透明导体或tco的表面之下但未必穿过下部tco的区。这些击穿区域有助于确保施加到bpe的母线将至少在击穿区域中与下部tco具有良好电接触。
为了清楚，上覆于下部tco的ec叠堆包括一个或多个不同材料层。一般来说，这些上覆层比下部tco更具电绝缘性，尽管上覆层可以是导电的。例如，按设计，离子导体材料层几乎完全电绝缘。尽管ec和ce材料层是导电的，但由于制成它们的材料的性质，它们总体上比下部tco更具电绝缘性。在某些实现方式中，ec设备叠堆被制造成具有一个或多个缺陷减轻绝缘层(dmil)，如2013年2月8日提交的美国专利申请序列号13/763,505中所描述，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。总体上，上覆于下部tco的这些层在本文中称为“绝缘层”，尽管它们可以是导电的、只是没有tco那么导电。bpe工艺的总体目标是移除这些上覆绝缘层，以便在一个或多个区域中暴露下部tco以便于施加母线。上覆于下部tco的所有各种层具有与下伏tco不同的激光吸收特性和其他物理性质。这些差异可使消除上覆绝缘层成为问题；尤其是对于层与下部tco相邻时的选择性移除。此外，由于这些上覆层比tco更具电绝缘性，所以如果不充分被移除(即，在tco未被充分暴露的情况下)，那么施加到tco的母线将不具有足够的电连通以向tco并且因此向整个ec叠堆供应电压。本文描述的方法通过制造允许下部tco与施加到下部tco的母线之间的良好电连通的bpe垫来克服这些困难。然后“击穿”总体上是说击穿下部tco上的一个或多个上覆层，即，ec、ce、ic和/或任何dmil。在某些情况下，tio2用作与下部tco相邻的dmil。这个dmil可能特别难以从下部tco、例如从氟化氧化锡材料层选择性移除。
图11b是电致变色薄片穿过图11a所示的bpe垫的击穿区域2030的横截面处的视图。电致变色薄片包括大致透明衬底2020、下部透明导体层2022和电致变色叠堆2024，所述下部透明导体层2022和电致变色叠堆2024全都设置在衬底2020之上。在一个方面，dmil可存在于下部透明导体层2022与电致变色叠堆2024之间的界面处。
在示出的实例中，多个注量水平用于从这个横截面的层烧蚀材料。与用于跨到击穿区域2030的任一侧的阶梯式下降部分2031部分地移除电致变色叠堆2024相比，更高注量水平的激光烧蚀用于在击穿区域2030处穿透到下部透明导体层2022中。击穿区域2030被示出为具有击穿宽度wpt和击穿深度dpt。如图11a描绘的，例如，用于移除电致变色叠堆的激光光斑是正方形的，而击穿区域是椭圆形的。这可通过改变所施加的激光注量来实现，例如通过在一个功率下施加正方形激光注量、然后将所施加的激光注量调谐到椭圆形形状以供应更多能量(例如，在具有相同量的所供应功率的更小区域中)。
图11c示出图11b在已经跨击穿区域2030施加母线2026(例如，填墨充母线)以接触下部透明导体层2022之后的横截面。尽管未示出，但单个激光烧蚀操作还可移除可能已经沉积在电致变色设备叠堆之上的其他层，诸如上部导体层(未示出)或电致变色设备叠堆2024与下部透明导体层2022之间的dmil。另外，尽管未在图11b-11c中描绘，但隔离沟槽可用于隔离与母线2026接触的ec叠堆材料，以便避免短路和/或邻近母线的不一致显色。
在一些情况下，使用单步骤激光烧蚀操作来形成击穿区域的bpe工艺可能难以维持击穿区域的一致深度和/或难以维持跨bpe垫的下部透明导体层的厚度(不损耗)。例如，这些bpe工艺可烧蚀出厚度从一条划片线到另一条划片线和/或从bpe垫的前端到后端改变的击穿区域。在击穿深度“过高”的位置中，下部透明导体层可显著损耗，使得对母线存在高接触电阻。在击穿区域深度“过低”的位置中，对下部透明导体层可能存在不足够的暴露，例如，材料可能仍保留在下部透明导体层之上，从而防止接触。仍然保留的材料可以是dmil和/或ec叠堆中存在的层中的一些。击穿区域深度“过低”还可能由于可供用于母线与下部透明导体层接触的表面积减小而导致更高接触电阻。
跨击穿区域的深度变化可能是一个或多个问题的结果。例如，下部tco和/或下部tco与ec叠堆之间的dmil和/或ec叠堆的厚度和/或光学特性(例如，吸收性)的不一致性。作为另一个实例，图案的开始和停止以及图案中的激光注量水平的斜变梯度可改变深度。击穿区域深度上的这些变化可对电致变色薄片的性能造成显著影响。例如，不一致击穿区域可导致在着色状态之间转变时的不一致显色前沿，或最终着色状态下的不一致着色。另外，如果dmil存在于下部tco的顶部，那么在着色状态之间转变时的显色前沿的不一致性以及最终状态下的着色水平的不一致性往往会减轻，这是由于dmil具有高得多的电阻率、从而可帮助在显色开始之前跨下部导体层扩散电荷。dmil的部分移除导致与ec层的等效厚度相比更高的接触电阻。
减轻
本文描述的某些方法可克服在bpe处理中可能发生的一个或多个问题。这些方法包括：i)机械和激光混合工艺，ii)两激光操作击穿工艺，iii)沉积前下部透明导体层移除工艺，以及iv)涉及在下部透明导体层上沉积牺牲层的工艺。这些方法可降低电致变色设备叠堆在邻近bpe垫的ec薄片的外周处的厚度和光学特性的变化。这可导致着色循环期间的更加一致的显色。
bpe工艺i—机械和激光混合工艺
在一种途径中，bpe工艺是包括机械研磨操作和激光烧蚀操作两者的混合工艺。在机械研磨操作中，机械研磨机诸如磨轮移除材料、下至或几乎下至下部透明导体层或下部透明导体层上方的层(诸如dmil)。由机械研磨机移除的材料可包括例如以下各项中的一项或多项：电致变色(ec)设备叠堆、上部透明导体层、电致变色设备叠堆与下部透明导体层之间的子层(例如，dmil)以及扩散阻挡层。机械研磨机在bpe垫区域之上经过一遍或多遍以移除材料。机械研磨机在一些情况下是手动控制的(手持式)设备或者在其他情况下是自动化设备。机械研磨机包括由例如碳化硅、粗网格、来自
机械研磨操作允许更好地控制下部透明导体层的厚度和光学特性的一致性。在一个方面，所选择的下部透明导体层或者下部透明导体层之上的dmil的材料所具有的硬度特性大于上覆材料，使得机械研磨选择性地向下移除至所述层。可针对下部透明导体层或dmil选择以获得其更高硬度特性的材料的一些实例包括sio2、sinx、sioxny、tio2、tinx、tioxny、alox等。
机械研磨操作为下部透明导体(在具有或不具有dmil的情况下)的区域提供一致的厚度和光学特性。细微地调谐随后的激光烧蚀操作以在击穿区域处移除材料，从而穿透到下部透明导体层中的一致深度。通过机械研磨操作减少或消除了ec叠堆特性(例如，吸收、厚度等)的变化对bpe垫深度的影响。因此，这种混合bpe工艺中的机械研磨操作和激光烧蚀操作的这种组合可改进下部透明导体层的暴露而不损耗下部透明导体层。另外，机械过程可具体地针对移除相对于下部透明导体层具有低光学选择性的ec叠堆和/或任何dmil。如本文使用的，光学选择性总体是指材料之间的将导致激光束与这些材料的不同相互作用的吸收特性的差异。例如，如果两种材料具有非常不同的吸收特性，那么基于这些材料的不同吸收特性，激光束在移除这些材料方面具有光学选择性。
图12a-12c是示出根据实施方案的包括(第一步骤)机械研磨操作和(第二步骤)激光烧蚀操作的混合bpe工艺的实例的示意图。图12a是正在经历bpe工艺的第一步骤的电致变色薄片1200的顶视图的示意图，所述第一步骤是移除ec叠堆材料2120、下至或几乎下至下部透明导体层2100或者下至下部透明导体层2100之上的dmil(未示出)的机械研磨操作。在此实例中，机械研磨机包括由例如碳化硅、粗网格、来自3m的等级7制成的磨轮2111。在机械研磨操作期间，磨轮2111在其沿着bpe垫的长度平移单遍时在所示方向上旋转。在其他实例中，可使用多遍。可使用气刀和/或真空系统来在机械研磨过程形成微粒时移除所述微粒。在一些实施方案中，在机械研磨过程之后执行清洁操作。
图12b和图12c是示出混合bpe工艺的第二步骤、即激光烧蚀操作的示意图，所述激光烧蚀操作可从衬底侧或层沉积(膜)侧执行，分别如图12b和图12c所示。每个绘图包括电致变色薄片正被烧蚀的剖视图。电致变色薄片包括衬底2100以及设置在衬底2100上的下部透明导体层2110和电致变色叠堆2120。在一个方面，dmil(未示出)可存在于下部透明导体层2110与电致变色叠堆2120之间的界面处。
图12b和图12c所示的电致变色薄片先前已经经历机械研磨操作以移除如“阶梯1”所描绘深度的材料、下至下部透明导体层2110。在其他情况下，“阶梯1”可几乎下至下部透明导体层2110。在所示的激光烧蚀操作中，来自激光头2210的激光辐射2200用于在穿透到下部透明导体层2110的击穿区域2280处烧蚀如“阶梯2”所描绘深度的材料。在图12b中，激光辐射2200从衬底侧施加。在图12c中，激光辐射2200从沉积层侧施加。从衬底侧开始，接收/吸收激光能量的第一层是下部导体层2110，与从沉积层侧的任何施加相比，这可导致下部导体层2110的更大量损耗以及对所移除的下部导体层2110的总深度的更差控制。在从沉积层侧(在一些情况下也称为“膜”侧)施加时，因为在下部导体层2110之上移除材料，所以可更加容易地控制从下部导体层2110移除的材料的深度。
在一个方面，bpe混合工艺的激光烧蚀操作使用多个激光光斑(圆形、矩形等)从下部透明导体层烧蚀材料。每个激光光斑移除材料以形成穿透到下部透明导体层的击穿区域。作为整体，这些激光光斑沿着ec薄片的外周施加以移除材料，从而沿着bpe垫的长度形成击穿区域。在一个实例中，以沿着ec薄片的外周的一条或多条划片线/曲线的形式施加激光光斑。激光光斑是间隔的、连续的或重叠的。在从击穿区域移除材料之后，母线垫材料(例如，墨)可填充这些区域以沿着bpe垫形成母线。击穿区域(确切地为给定激光光斑内穿透到下部tco的区域的％)可在1％与99％之间，或者更确切地在5％至95％之间或者更确切地在10％至90％之间。在击穿区域的一些实例中，剩余下部tco的厚度是原始厚度的0.1％至99.9％或者1％至99％。在一个实例中，剩余下部tco的厚度是原始厚度的5％至95％。
图12d是根据实施方案的电致变色薄片2290的平面图的绘图，其示出在混合bpe工艺的激光烧蚀操作中用于移除材料以形成bpe垫的两行间隔开的正方形形状的激光光斑2292。图12e示出在激光烧蚀操作之后图12d的电致变色薄片2290穿过击穿区域2294的剖视图x-x’。击穿区域2294沿着电致变色薄片2290的长度形成bpe垫。在此示出的实例中，图12d所示的两行正方形形状的激光光斑2292用于在穿透到下部透明导体层的击穿区域2294中移除材料。先前的机械研磨机操作沿着两个条带2293移除材料并且下至或几乎下至下部导体层2296。在激光烧蚀操作之后的操作中，母线的材料(例如，墨)可被填充到击穿区域中以沿着bpe垫形成母线，从而通过击穿区域2294提供与下部透明导体层的接触。
一种制造光学设备的方法整合这种混合bpe工艺的机械研磨操作和激光烧蚀操作。例如，一种制造光学设备的方法包括参考图4a描述的步骤400、401、405、407、408、409、410、415和425，并且还在步骤415之后并且在步骤425之前包括混合bpe工艺的机械研磨操作和激光烧蚀操作。作为另一个实例，一种制造光学设备的方法包括参考图5a描述的步骤500、505、510、515和525，并且还在步骤515之后并且在步骤525之前包括混合bpe工艺的机械研磨操作和激光烧蚀操作。作为另一个实例，一种制造光学设备的方法包括参考图6a描述的步骤605、610、615、625、630和635，并且还在步骤615之后并且在步骤625之前包括混合bpe工艺的机械研磨操作和激光烧蚀操作。
bpe工艺ii—两激光操作击穿工艺
在另一种途径中，bpe工艺在两个分开的激光烧蚀操作中从下部透明导体层的击穿区域移除材料。第一激光烧蚀操作移除材料、下至或几乎下至下部透明导体层。在一种情况下，可使用1030nm的激光。第二激光烧蚀操作在穿透到下部透明导体层的击穿区域中移除材料。例如，可在局部击穿区域(例如，谷)处施加激光光斑以烧蚀下部透明导体层的材料。在一个方面，使用1064/532小光斑激光来烧蚀材料、穿透到下部透明导体层。在一些情况下，由于第一激光烧蚀操作提供下部透明导体层的大致一致的厚度和光学特性，第二激光烧蚀操作可跨bpe垫的不同区域在击穿区域中移除材料至一致深度。在这种bpe工艺的第二激光烧蚀操作中，在一些情况下可从膜侧施加激光辐射或者在其他情况下可从衬底侧施加激光辐射。图16是根据实施方案的针对膜侧烧蚀对比针对玻璃侧烧蚀在bpe工艺之后所剩余的下部tco的百分比的曲线图。
图13a是根据实施方案的电致变色薄片在两激光操作击穿工艺中的第一激光烧蚀操作之后的剖视图。电致变色薄片包括衬底2302以及设置在衬底2302之上的下部透明导体层2304和电致变色叠堆2308。在示出的实例中，第一激光烧蚀操作移除如“阶梯1”所描绘深度的材料、下至或几乎下至下部透明导体层2304。
图13b是图13a所示的电致变色薄片在两激光操作击穿工艺的第二激光烧蚀操作之后的剖视图的绘图。在这个第二激光烧蚀操作中，移除另外的材料，如“阶梯2”所描绘，到达下部透明导体层2304中。尽管未示出，但在随后的操作中可跨击穿区域2300施加母线以接触下部透明导体层2304。
制造光学设备的改进方法整合这种两激光操作击穿bpe工艺。例如，一种制造光学设备的方法包括参考图4a描述的步骤400、401、405、407、408、409、410、415和425，并且还在步骤415之后并且在步骤425之前包括这种bpe工艺的两个激光操作。作为另一个实例，一种制造光学设备的方法包括参考图5a描述的步骤500、505、510、515和525，并且在步骤515之后并且在步骤525之前还包括这种bpe的两个激光操作。作为另一个实例，一种制造光学设备的方法包括参考图6a描述的步骤605、610、615、625、630和635，并且还在步骤615之后并且在步骤625之前包括这种bpe工艺的两个激光操作。
bpe工艺iii—沉积前下部透明导体层移除工艺
在另一种途径中，bpe工艺包括在沉积电致变色叠堆之前部分地移除下部透明导体层的第一(沉积前)激光烧蚀操作。在预定义位置处的区处从下部透明导体层移除材料并且将包括dmil(如果存在的话)的完全移除。可通过从衬底侧或者从膜侧施加的激光来移除材料。在另一个方面，在这个第一沉积前操作中可通过机械研磨或者其他机械材料移除工艺来移除材料。
在沉积前激光烧蚀操作之后，将电致变色叠堆和或其他材料层沉积在衬底之上。在这种bpe工艺的第二(后处理)操作中，移除沉积在衬底之上的电致变色叠堆和任何其他材料。第二后处理操作可在激光烧蚀操作或机械研磨操作中执行。这个第二(后处理)操作在预定义位置处移除预定义深度的材料，在所述预定义位置处，下部透明导体层在第一(沉积前)激光烧蚀操作中被移除。在其中这个后处理操作是激光烧蚀操作的实施方案中，通常从衬底侧施加激光辐射。
图14a和图14b是示出根据实施方案的沉积前下部透明导体层移除bpe工艺的第一(沉积前)激光烧蚀操作的实例的示意图。bpe工艺的第一(沉积前)激光烧蚀操作可从衬底侧或层沉积(膜)侧执行，分别如图14a和图14b所示。在图14a和图14b中，示出在第一(沉积前)激光烧蚀操作之后的包括衬底2400和下部透明导体层2410的电致变色薄片。dmil可存在于下部透明导体层2410的顶部。第一激光烧蚀操作在已经沉积电致变色叠堆之前发生。如图所示，如“阶梯1”所描绘深度的材料已经在已经在衬底2400上沉积电致变色叠堆之前的第一激光烧蚀操作中从下部透明导体层2410移除。为了移除材料，来自激光头2452的激光辐射2450从衬底侧或者从沉积层侧被施加，分别如图14a和图14b所描绘。在图14a中，激光辐射2450从衬底侧施加。在图14b中，激光辐射2450从膜侧施加。图14a示出由所施加的激光辐射2450在单个预定义位置处从击穿区/区域2420移除材料。在示出的实例中，预定义位置在击穿区域2420的中心附近或在所述中心处。
图14c包括根据实施方案的图14a和图14b的沉积前下部透明导体层移除bpe工艺的第二(后处理)操作的两个示意图。在这个第二(后处理)操作中，沉积电致变色设备叠堆2520并且执行第二激光烧蚀操作。顶部绘图描绘在已经沉积电致变色设备叠堆2520之后并且在第二激光烧蚀操作之前的电致变色薄片。底部绘图描绘第二(后处理)激光烧蚀操作之后的电致变色薄片。两个绘图的比较结果示出：在第二激光烧蚀操作中，材料被移除到下部透明导体层2210中的如“阶梯2”所描绘的深度。在这个第二(后处理)激光烧蚀操作中，来自激光头2492的激光辐射2490通常从衬底侧被施加，如图14c所描绘。
制造光学设备的改进方法将这种改进的bpe工艺与沉积前下部透明导体层移除整合起来。例如，一种制造光学设备的方法包括参考图4a描述的步骤400、401、405、407、408、409、410、415和425，并且还在410之前的步骤处包括第一(沉积前)激光烧蚀操作。所述方法还在步骤415之后并且在步骤425之前包括第二(后处理)激光烧蚀操作。作为另一个实例，一种制造光学设备的方法包括参考图5a描述的步骤500、505、510、515和525，并且还在510之前的步骤处包括第一(沉积前)激光烧蚀操作。所述方法还在步骤515之后并且在步骤525之前包括第二(后处理)激光烧蚀操作。作为另一个实例，一种制造光学设备的方法包括参考图6a描述的步骤605、610、615、625、630和635，并且还在610之前的步骤处包括第一(沉积前)激光烧蚀操作。所述方法还在步骤615之后并且在步骤625之前包括第二(后处理)激光烧蚀操作。
bpe工艺iv—在下部透明导体层表面上沉积牺牲层
在另一种途径中，bpe工艺在沉积光学设备的材料层期间在光学设备的下部透明导体层上沉积牺牲子层。通常，至少在其中将形成bpe垫的区域之上沉积牺牲子层。如果dmil存在于下部透明导体层上，那么牺牲子层可在沉积dmil之前或之后沉积。
通常，牺牲子层和上覆层被选择成使得它们的相对吸收特性使得能够利用激光烧蚀选择性移除子层和上覆层。也就是说，牺牲子层总体上具有比下伏层高的吸收特性。在激光烧蚀期间，牺牲子层可比下伏下部透明导体层更容易吸收激光能量，这允许选择性移除(或基本上移除)牺牲子层连同设置在其上的任何材料层。可替代地，牺牲子层可导致局部加热，从而导致移除所述区中的所有材料。可替代地，牺牲子层可蒸发(例如，烧蚀)并移除其顶部的所有层。当牺牲子层可置于下部透明导体层与dmil(如果存在的话)之间时，这是尤其有效的。在bpe工艺的激光烧蚀操作期间，通过选择性烧蚀吸收特性相对较高的子层来移除下至牺牲子层的材料，以暴露下伏下部透明导体层。图15a是根据实施方案的电致变色薄片在bpe工艺中在已经沉积电致变色叠堆之前和之后的剖视图的两个绘图，bpe工艺利用下部透明导体层表面上的牺牲层沉积。电致变色薄片包括衬底2550、下部透明导体层2552、牺牲子层2554和电致变色设备叠堆2556。在这种bpe工艺中，在下部透明导体层之上沉将牺牲子层2554并且在牺牲子层2554之上沉积电致变色叠堆2556。顶部绘图示出电致变色薄片在已经沉积牺牲子层2554之后的剖视图。底部绘图示出电致变色薄片在已经沉积电致变色叠堆2556之后的剖视图。作为所描绘bpe工艺的第一操作，在电致变色设备叠堆2556之前沉积牺牲子层2554。在一些方面，dmil存在于下部透明导体层2552与牺牲子层2554之间或者存在于牺牲子层2554与ec叠堆2256之间。
图15b包括描绘在图15a所示的电致变色薄片上进行的bpe工艺的激光烧蚀(第二)操作的两个绘图，bpe工艺利用下部透明导体层表面上的牺牲层沉积。两个绘图分别是电致变色薄片的平面图和剖视图。
如平面图所示，牺牲子层2554在与薄片的边缘相距的距离d处被烧蚀并且烧蚀具有宽度w。如剖面图描绘的底部绘图所示，来自激光头2583的激光辐射2580从衬底侧被引导。牺牲层2554吸收激光能量、从而烧蚀牺牲层2554，并且来自上方的ec叠堆2556的材料连同牺牲层2554一起被移除。由于牺牲子层2554的吸收特性相对于下部透明导体层2552的吸收特性更高，牺牲子层2554吸收更多激光能量并且将连同牺牲子层2554之上的任何材料一起被烧蚀以形成bpe垫的击穿区。在此实例中，像这样(例如，从所描绘的沟槽朝向衬底边缘右移)的若干遍将移除上覆于下部tco的层以形成bpe垫。
制造光学设备的改进方法将这种改进的bpe工艺与沉积前下部透明导体层移除整合起来。例如，一种制造光学设备的方法包括相对于图4a描述的步骤400、401、405、407、408、409、410、415和425，并且还在步骤410之前的步骤处包括这种bpe工艺的在下部透明导体层上沉积牺牲子层，并且在步骤415之后且在步骤425之前的步骤处包括这种bpe工艺的激光烧蚀步骤。作为另一个实例，一种制造光学设备的方法包括相对于图5a描述的步骤500、505、510、515和525，并且还在步骤510之前的步骤处包括这种bpe工艺的在下部透明导体层上沉积牺牲子层，并且在步骤515之后且在步骤525之前的步骤处包括这种bpe工艺的激光烧蚀步骤。作为另一个实例，一种制造光学设备的方法包括相对于图6a描述的步骤605、610、615、625、630和635，并且还在步骤610之前的步骤处包括这种bpe工艺的在下部透明导体层上沉积牺牲子层，并且在步骤615之后且在步骤625之前的步骤处包括这种bpe工艺的激光烧蚀步骤。
尽管已经以某种详细程度描述前述实施方案以促进理解，但应将所描述实施方案认为是说明性的而非限制性的。对于本领域的普通技术人员将明显的是，可在上述说明和所附权利要求书的范围内实践某些改变和修改。
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