电致变色装置制作期间的颗粒去除的制作方法

本申请要求于2014年4月22日提交的名称为：PARTICLE REMOVAL DURING FABRICATION OF ELECTROCHROMIC DEVICES的美国临时专利申请号61/982,427的权益，所述专利申请出于所有目的以引用的方式整体并入本文。

背景技术：

电致变色是其中材料在被置于不同电子状态中时通常通过经受电压变化而展现光学特性的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。电致变色材料可以结合到例如窗户和镜子当中。这类窗户和镜子的颜色、透射率、吸光度和/或反射率可以通过诱导电致变色材料的变化来改变。然而，需要有先进的电致变色技术、设备以及其相关制造和/或使用方法，因为常规的电致变色窗户具有例如高缺陷率和低通用性的缺点。

发明概要

本文公开了一种用于产生电致变色装置的电致变色装置设计和方法。在一些实施方案中，所述方法采用颗粒去除操作，所述颗粒去除操作降低了电子导电层和/或电致变色活性层将接触具有相反极性的层并且在形成缺陷的区域中产生短路的可能性。在一些实施方案中，所述颗粒去除操作不是锂化操作。在一些实施方案中，所述颗粒去除操作在电致变色层或对电极层的沉积期间的中间阶段执行。

本公开的一方面涉及制作电致变色装置的方法，所述方法的特征可以在于：(a)提供具有第一透明电子导电层的衬底，所述第一透明电子导电层包含第一透明电子导电材料；(b)在具有第一透明电子导电层的衬底上形成电致变色堆叠；(c)在电致变色堆叠上形成第二透明电子导电层，第二透明电子导电层包括第二透明电子导电材料，借此第一透明电子导电层和第二透明电子导电层夹住电致变色堆叠；以及(d)执行颗粒去除操作以减少所形成的电致变色装置中的缺陷的数目，其中颗粒去除操作在电致变色层和对电极层两者完全形成之前的任何时间执行。形成堆叠可以包括以下操作：(i)形成包含电致变色材料的电致变色层；以及(ii)形成包含对电极材料的对电极层。

在一些实现方式中，在开始形成电致变色层或对电极层之前执行颗粒去除操作。在其他实现方式中，在形成电致变色层之后但在开始形成对电极层之前执行颗粒去除操作。在其他实现方式中，在形成对电极层之后但在开始形成电致变色层之前执行颗粒去除操作。再者，可以在开始形成电致变色层之后但在完全形成电致变色层之前执行颗粒去除操作。再者，在开始形成对电极层之后但在完全形成对电极层之前执行颗粒去除操作。

在一些实施方案中，颗粒去除操作减少所形成的电致变色装置中的可视短路相关针孔的数目。颗粒去除操作的一些实例包括接触式清洁、辐照、热处理、等离子体处理、与超临界流体接触、声振动以及与流动电离空气接触。

在颗粒去除操作包括接触式清洁的一些实例中，接触式清洁通过静电和/或粘附从部分形成的电致变色装置的表面去除颗粒。例如，接触式清洁可以涉及使部分形成的电致变色装置的表面与一个或多个滚轮、滑条或刷子接触。

在一些情况下，颗粒去除操作涉及对部分形成的电化学装置的表面进行辐照。辐照可以使有待去除的颗粒相对于部分形成的电致变色装置的周围部分发生体积膨胀，以使得这些颗粒被从部分形成的电致变色装置的表面喷射出去。

在某些实施方案中，颗粒去除操作包括使部分形成的电致变色装置的表面与等离子体接触。作为一个实例，等离子体接触使得有待去除的颗粒中的电荷发生累积，并且之后通过向部分形成的电致变色装置的外表面施加电压来将所述颗粒喷射出来。在一些实现方式中，等离子体是氟和/或氧等离子体，所述等离子体从部分形成的电致变色装置的表面蚀刻掉膜，以使得颗粒与膜一起被移走和/或去除。

在某些实施方案中，颗粒去除操作包括对部分形成的电致变色装置进行热处理。热处理可以涉及对有待去除的颗粒进行加热以便于使颗粒在体积上相对于部分形成的电致变色装置的周围部分发生膨胀，并且由此将颗粒从部分形成的电致变色装置的表面喷射出去。在一些实现方式中，热处理包括选自以下各项的加热技术：利用UV光辐照、接近电阻性加热元件以及暴露于热气体。

在另一个实例中，颗粒去除操作包括利用激光辐射从部分形成的电致变色装置的表面移走或烧掉颗粒。在一些情况下，激光辐射被准直成平坦光束，所述平坦光束掠过部分形成的电致变色装置的表面。在一些实例中，激光辐射在部分形成的电致变色装置的表面上进行光栅扫描。

在某些实施方案中，电致变色层的电致变色材料是阴极变色的，而对电极层的对电极材料是阳极变色的。在一些实例中，电致变色层在形成对电极层之前形成。在这类工艺中，阴极变色型电致变色材料可以包括氧化钨，而阳极变色型电致变色材料可以包括镍钨氧化物。在一些实例中，形成电致变色层的方法包括形成含氧化钨的附加层，所述氧化钨具有与包含另一种阴极变色型电致变色材料的氧化钨不同的钨:氧比率。

在一些实现方式中，所述方法另外包括将锂沉积到电致变色堆叠中。在一些情况下，第一透明电子导电材料选自氟化的氧化锡和铟掺杂型氧化锡，而第二透明电子导电材料是铟掺杂型氧化锡。

在一些实现方式中，电致变色堆叠形成在衬底上，同时所述衬底呈垂直取向。在一些实现方式中，电致变色堆叠形成在衬底上，同时所述衬底呈水平取向。

所公开的实施方案的另一个方面涉及用于制作电致变色装置的设备。这种设备可以通过以下特征来表征：(a)一体式沉积系统，所述一体式沉积系统用于在衬底上形成电致变色堆叠，以及(b)控制器，所述控制器包括用于以下各项的指令：(i)使衬底穿过一体式沉积系统，以及(ii)操作颗粒去除装置来在电致变色堆叠完全形成之前从衬底的表面和/或所述电致变色堆叠的表面去除颗粒。一体式沉积系统包括(i)第一沉积站，所述第一沉积站含有第一靶，所述第一靶包含用于在衬底定位在第一沉积站中时将电致变色材料层沉积在衬底上的第一材料；(ii)第二沉积站，所述第二沉积站含有第二靶，所述第二靶包含用于在衬底定位在第二沉积站中时将对电极材料层沉积在衬底上的第二材料；以及(iii)颗粒去除装置，所述颗粒去除装置用于在电致变色堆叠完全形成之前从衬底的表面和/或所述电致变色堆叠的表面去除颗粒。用于使衬底穿过沉积系统的指令含有以下这样的指令：以在衬底上顺序地沉积堆叠的方式使衬底穿过第一沉积站和第二沉积站，所述堆叠包括电致变色材料层和对电极材料层。

在一些设计中，一体式沉积系统还包括(iv)第三沉积站，所述第三沉积站含有第三靶，所述第三靶包含第三材料。第三沉积站被配置来在具有电致变色堆叠的衬底定位在第三沉积站中时将电极层沉积在电致变色堆叠上。电极层可以包括透明电子导电材料。

所述设备可以另外包括衬底固持器，所述衬底固持器被配置来在衬底被定位用于在第一沉积站和第二沉积站中沉积时将所述衬底提供在垂直取向上。在一些情况下，所述设备被配置来在衬底定位在颗粒去除装置上时将所述衬底提供在垂直取向上。

在一些实施方案中，所述设备另外包括衬底固持器，所述衬底固持器被配置来在衬底被定位用于在第一沉积站和第二沉积站中沉积时将所述衬底提供在水平取向上。在一些实现方式中，所述设备进一步被配置来在衬底定位在颗粒去除装置上时将所述衬底提供在水平取向上。

在某些实施方案中，程序指令包括以下这样的指令：操作颗粒去除装置以在电致变色材料层完全形成之前去除颗粒。在其他实施方案中，程序指令包括以下这样的指令：操作颗粒去除装置以在对电极层完全形成之前去除颗粒。

在一些设计中，颗粒去除装置的操作将所制作的电致变色装置中的可视短路相关针孔缺陷的数目减少至不大于约0.005/平方厘米的水平。

下文将参考附图来更详细地描述所公开的实施方案的这些和其他特征以及优点。

附图简述

图1A和图1B描画了电致变色装置的结构和功能。

图2描画了电致变色装置中的颗粒缺陷。

图3A-3D描画了爆脱缺陷的形成和补救的方面。

图4是不含有任何缺点或爆脱缺陷的电致变色装置的扫描电子显微图像。

图5A是用于形成电致变色装置的可以通过引入一个或多个颗粒去除操作来修改的基线工艺的流程图。

图5B和图5C是在装置制作操作顺序中的规定阶段结合颗粒去除操作的工艺的流程图。

图5D是根据其中在第二电致变色层的沉积期间的中间时间点处执行颗粒去除操作的某些实施方案的工艺的流程图。

图5E是根据其中执行两个颗粒去除操作的某些实施方案的工艺的流程图。

图6A和图6B是分别可以用于以垂直和水平配置在衬底上制作电致变色装置的设备的图示。

具体实施方式

本公开涉及用于减少因电致变色装置中的缺陷而产生的困难的方法和设备。某些类型的缺陷会导致整个电致变色装置电极上的短路，所述短路会在电致变色产品中产生特别不美观的瑕疵。虽然在上面制作电致变色装置之前已经努力清洁和去除衬底上的微粒，但是一些颗粒作为制作工艺的一部分来形成，例如在溅射沉积期间，溅射环境中的各种硬体都会形成微粒。在移动穿过溅射环境以及在其间移动期间，寄生颗粒会沉积在衬底上。这对于水平定向的衬底来说尤其如此。呈垂直取向的衬底有助于减少这种沉积，但是仍然有一些颗粒会在制作期间污染衬底。各种公开的实施方案涉及颗粒去除操作在电致变色装置堆叠的制作期间的使用。这个附加操作用于防止在颗粒在制作期间已经从装置堆叠喷射出来的情况下形成短路。下文在图3A-3D的上下文中描述了与颗粒喷射相关联的短路问题。在某些实施方案中，颗粒去除操作在完全形成电致变色层和对电极层两者之前的任何时间执行。

电致变色装置–实施例

在转向对颗粒去除技术和结合这类技术的工艺的更为详细的描述之前，将呈现电致变色装置结构和制作的实施例。图1A和图1B是电致变色装置100的示意性截面图，其示出这类装置的常见结构图案。电致变色装置100包括衬底102、导电层(CL)104、电致变色层(EC)106、任选的离子导电(电阻性)层(IC)108、对电极层(CE)110以及另一个导电层(CL)112。元件104、106、108、110和112被统称为电致变色堆叠114。可操作来将电势施加在整个电致变色堆叠112上的电压源116实现了电致变色装置从例如漂白状态(指代图1A)到着色状态(指代图1B)的转变。

层的次序相对于衬底而言可以是反向的。也就是说，所述层可以是呈以下次序：衬底、导电层、对电极层、离子导电层、电致变色材料层以及导电层。对电极层可以包括为或不为电致变色的材料。如果电致变色层和对电极层两者均采用电致变色材料，那么它们其中一个应为阴极变色材料，而另一个应为阳极变色材料。例如，电致变色层可以采用阴极变色材料，而对电极层可以采用阳极变色材料。在电致变色层是氧化钨，而对电极层是镍钨氧化物时也是这种情况。

导电层通常包括透明导电材料，诸如金属氧化物、合金氧化物及其掺杂型式，并且通常被称为“TCO”层，因为它们由透明导电氧化物制成。然而，一般而言，透明层可以由可与装置堆叠相容的任何透明的导电材料制成。一些玻璃衬底具备薄的透明的导电氧化物层(有时被称为“TEC”)，诸如氟化的氧化锡。

仅出于说明性目的呈现了装置100，以便于促进对本文描述的实施方案的上下文的理解。本文描述的方法和设备用于识别和减少电致变色装置中的缺陷，而不管电致变色装置的结构布置如何。

在正常操作期间，电致变色装置诸如装置100在漂白状态与着色状态之间可逆地循环。如图1A所描画，在漂白状态下，电势施加在电致变色堆叠114的整个电极(透明导电层104和112)上以使堆叠中可用的离子(例如，锂离子)主要驻留在对电极110内。如果电致变色层106含有阴极变色材料，那么装置处于漂白状态。在某些电致变色装置中，当加载有可用离子时，对电极层110可以被视作为是离子存储层。

参考图1B，当电致变色堆叠上的电势反转时，离子传输穿过离子导电层108到达电致变色层106并且使得材料进入着色状态。再次，这假设电致变色装置中的任选地可逆的材料是阴极变色型电致变色材料。在某些实施方案中，对电极材料中离子的耗尽会引起所述对电极材料同样如所描画般着色。换言之，对电极材料是阳极变色型电致变色材料。因此，层106和110组合来协同地减少透射穿过所述堆叠的光的量。当向装置100施加反向电压时，离子从电致变色层106行进穿过离子导电层108而回到对电极层110中。因此，装置发生漂白。

以下美国专利申请中呈现了电致变色装置的一些相关实例，每个专利申请以引用的方式整体并入：于2009年12月22日提交的美国专利申请号12/645,111；于2010年4月30日提交的美国专利申请号12/772,055；于2009年12月22日提交的美国专利申请号12/645,159；于2010年6月11日提交的美国专利申请号12/814,279；于2012年5月2日提交的美国专利申请号13/462,725；以及于2013年2月8号提交的美国专利申请号13/763,505。

电致变色装置，诸如针对图1A和图1B描述的那些用于例如电致变色窗户中。例如，衬底102可以是在上面制作电致变色装置的建筑玻璃。建筑玻璃是用作建筑材料的玻璃。建筑玻璃典型地用在商业建筑物中，但是也可以用在居住建筑物中，并且典型地将室内环境与室外环境分隔开来，但是不是必需的。在某些实施方案中，建筑玻璃是至少20英寸乘以20英寸，并且可以是更大的，例如，大到约72英寸乘以120英寸。

由于越来越大的衬底用于电致变色窗户，因此希望最小化电致变色装置中的缺陷，因为电致变色窗户的性能和视觉品质不然会大打折扣。本文描述的实施方案可以降低电致变色窗户的缺陷率。

在一些实施方案中，电致变色玻璃一体化到绝缘玻璃单元(IGU)中。绝缘玻璃单元包括组装成一个单元的多个玻璃窗格，其意图通常是最大化由所述单元形成的空间中含有的气体的隔热特性，同时在整个单元中提供清晰的视觉。结合电致变色玻璃的绝缘玻璃单元与本领域中当前已知的绝缘玻璃单元类似，只是用于将电致变色玻璃连接至电压源的电端子除外。

电致变色装置的缺陷率

如本文所使用，术语“缺陷”指代电致变色装置的缺陷点或区域。典型地，缺陷是电短路或针孔。另外，缺陷可以被表征为是可视的或不可视的。一般而言，电致变色装置中的缺陷以及有时缺陷周围的区域不会响应于外加电势而改变光学状态(例如，着色)，所述外加电势足以引起电致变色装置的非缺陷区域着色或以其他方式改变光学状态。缺陷往往会显示为电致变色窗户或其他装置中的可视觉辨别的异常。这类缺陷在本文中被称为“可视”缺陷。其他缺陷太小，以至于在正常使用时观察者在视觉上无法察觉到它们(例如，当装置在白昼时间期间处于着色状态时，这类缺陷不会产生可察觉的光点或“针孔”)。

短路是跨越离子导电层的局部电子导电路径(例如，两个透明导电层之间的电子导电路径)。典型地，引起可视短路的缺陷会具有大约数十微米，有时更小的物理尺寸，这从视觉角度来看是相对较小的缺陷。然而，这些相对较小的缺陷会在着色的电致变色窗户中产生视觉异常，即例如直径约为1厘米，有时更大的“光晕”。可以通过隔离缺陷，例如通过经由激光划线在缺陷周围画线或不在其周围画线直接通过消融材料来显著减少光晕。例如，在短路缺陷周围消融圆形、椭圆形、三角形、矩形或其他形状的周边，从而将所述短路缺陷与运行装置的其余部分电隔离。界限的直径可以是仅数十、一百或至多几百微米。通过在缺陷周围画线，以及因此将缺陷电隔离，当窗户着色并且窗户另一侧上存在足够的光时，可视短路对于肉眼来说看上去将只像小的光点。在不利用界限直接消融时，电短路缺陷曾经驻留的区域中不再存在EC装置材料。相反，装置中会存在一个孔洞，并且在所述孔洞的底部上会有例如浮法玻璃或扩散阻挡层或下部透明电极材料或其混合物。由于这些材料都是透明的，光可以穿过所述装置中的孔洞的底部。取决于周围画线的缺陷的直径，以及激光束的宽度，周围画线的针孔在界限内同样可能剩余很少乃至不剩余电致变色材料(因为界限典型地会(但不是必需地)制作得尽可能的小)。这类减轻的短路缺陷显示为着色装置上的针形光点，因此这些光点常常被称为“针孔”。通过周围画线或直接消融对电短路进行隔离将是形成来将光晕转换成小得多的视觉缺陷的有意制作的针孔的实例。针孔还可能会作为光学装置中的缺陷的自然结果而产生，例如，在嵌入整个装置中的颗粒爆脱以至于要去除所述装置中整个装置电极上不存在相关联的电短路的一部分的情况下。在任一种情况下，如果可能的话都应避免上述问题。

针孔是电致变色装置的一个或多个层出现缺失或损坏以至于无法展现电致变色的区域。针孔不是电短路，并且如上所述，它们可能是减轻装置中的电短路的结果。在某些实施方案中，针孔具有介于约25微米与约300微米之间、典型地介于约50微米与约150微米之间的缺陷尺寸，因此视觉辨别所述针孔要比光晕困难得多。典型地，为了降低因减轻光晕所致的针孔的可见度，人们会将有意产生的针孔的尺寸限制于约100微米或更小。

在一些情况下，电短路通过以下方式产生：导电颗粒埋入离子导电层和/或埋入整个离子导电层，从而导致对电极层与电致变色层或与它们任一者相关联的透明导电层之间产生电子路径。在上面制作电致变色堆叠的衬底上的颗粒也可能会引起缺陷。当这种颗粒因由所述颗粒赋予的应力而引起层的分层时，这有时被称为“爆脱”。在其他情况下，所述层未适当地附接至衬底并且发生分层，从而中断装置内的离子流和/或电流。下文针对图2和图3A–3D更详细地描述了这些类型的缺陷。如果分层或爆脱缺陷在透明导电层或者相关联的EC或CE层沉积之前发生，那么它们会导致短路。在这类情况下，随后沉积的透明导电层或EC/CE层会直接接触下面的透明导电层或CE/EC层，从而提供直接的电子导电路径。下表中呈现了几个缺陷来源的实例。下表意在提供会导致不同类型的可视的和不可视的缺陷的机制的实例。其并不是穷尽的。存在可能影响EC窗户如何对堆叠内的缺陷作出响应的附加因素。

认为有问题的短路往往是以下这样的情况：在第一电致变色层沉积在衬底上之前、期间或之后不久，颗粒接触部分制作的装置，并且之后直到恰好在沉积第二透明导电层之前、期间或之后都保持原状。如下文更全面地解释，这类短路可能是以下各项的结果：颗粒在进入到电致变色沉积腔室时附接至衬底，或者颗粒在阴极电致变色层诸如氧化钨层的沉积期间发生附接或者颗粒在第一电致变色层沉积之后不久但在沉积任何显著量的下一个电致变色层之前发生附接。如所解释，当衬底进入沉积设备时，所述衬底上面可能提供了或未提供透明导电层。有问题的短路还可能是由在锂化(诸如，在沉积第二电致变色层之后或期间执行的锂化)期间接触部分制作的装置的颗粒引入的。

如上所述，在可视短路的情况下，缺陷看起来就像是具有扩散边界的中心带光区域(当装置处于着色状态时)，以至于所述装置随距离短路的中心的距离而逐渐变暗。如果电致变色装置的区域中聚集了大量电短路(可视或不可视)，那么它们可能会共同地影响所述装置的广泛区域，借此装置在这种区域中无法进行切换。这是因为这类区域中的EC层与CE层之间的电势差无法达到驱使离子穿过离子导电层所需的阈值电平。应理解，泄漏电流可以归因于除了短路类型缺陷之外的来源。这类其他来源包括整个离子导电层上的广泛基础的泄漏以及边缘缺陷，诸如塌边缺陷和划线缺陷。这里要强调的是泄漏仅是由电致变色装置的内部区域中的整个离子导电层上的电短路的多个点引起的。这些短路引起可视缺陷，所述可视缺陷应针对电致变色窗格最小化以在用于电致变色窗户时为可接受的。常规来说，在装置制作之后，例如在将窗格组装成IGU之前，在将IGU安装在建筑幕墙中之前在IGU中或在安装IGU之后使用便携式缺陷减轻设备(例如，如在于2011年9月14日提交的美国专利申请13/610,612以及于2013年4月9日提交的美国专利申请13/859,623中所描述，所述专利申请两者均以引用的方式整体并入本文)来识别和减轻所述视觉缺陷。然而，这些都是耗时的程序并且因此增加了如果可能应当避免的费用。本文描述的实施方案减少电致变色装置的制作期间的颗粒以及因此颗粒相关缺陷，这需要更少的制作后减轻措施。

图2是电致变色装置200的示意性截面图，其中离子导电层中的颗粒205引起了装置中的局部缺陷。在这个实例中，电致变色装置200包括如针对图1A和图1B所描述相同的层。电压源116被配置来如上所述通过到导电层104和112的合适的连接(例如，母线)来向电致变色堆叠114施加电势。

在这个实例中，离子导电层108包括导电颗粒205或引起缺陷的其他人工物。导电颗粒205会导致电致变色层106与对电极层110之间的短路。在这个实例中，颗粒205跨越IC层108的厚度。颗粒205物理地阻碍电致变色层106与对电极层110之间的离子流，并且还会因为其导电性而允许电子在所述层之间局部地穿过，从而导致电致变色层106中的透明区域210以及对电极层110中的透明区域220。透明区域210在层110和106的其余部分处于着色状态时存在。也就是说，如果电致变色装置200处于着色状态，导电颗粒205会使电致变色装置的区域210和220无法进入着色状态。有时，这类可视缺陷区域被称为“星座”或“光晕”，因为它们看起来就像是暗背景上的一系列亮点(或星宿)(装置的其余部分处于着色状态)。人类会自然而然地将他们的注意力转到光晕上并且往往发现它们是让人分心的或不美观的。本文描述的实施方案减少这类可视缺陷。针孔缺陷可能被认为是值得或不值得修复的，因为它们对于大多数观察者来说可能几乎是肉眼不可辨别的。

如上所述，可视短路缺陷还可能是由以下内容引起的：例如，在电致变色装置的制作期间或之后，在堆叠的一个或多个层中发生颗粒爆脱，从而在电致变色堆叠中产生损坏区域。下文更详细地描述了爆脱缺陷。

图3A是电致变色装置300的示意性截面图，其中在沉积电致变色堆叠的其余部分之前导电层104上存在颗粒305或其他碎屑。电致变色装置300包括与电致变色装置100相同的部件。颗粒305导致电致变色堆叠114的层在颗粒305的区域中产生凸起，因为适形层106-110如所描画随后会沉积在颗粒305上(在这个实例中，尚未沉积导电层112，例如TCO)。虽然不希望受限于特定理论，但是认为在嵌入在装置层内的这类颗粒上分层(假定这些层具有相对较薄和适形的性质)会在形成凸起的区域中产生应力。更具体而言，在每个层中，在凸起区域的周边周围，层中例如在晶格状排列中可能会存在缺陷或在更宏观的层面上可能会存在裂缝或空隙。这些缺陷的一个结果可能是例如电致变色层106与对电极层110之间的电短路和/或层108中的离子导电性的丧失。当颗粒变大时，颗粒下方的沉积层尤其是TCO材料的塌边是短路的另一个潜在来源。然而，图3A中并未描画这些缺陷。

参考图3B，由颗粒305引起的缺陷的另一个结果被称为“爆脱”。在这个实例中，在沉积导电层112之前，颗粒305的区域中的导电层104上方的一部分脱落，从而让其带走了电致变色层106、离子导电层108和对电极层110的一部分。“爆脱”是碎片310，所述碎片310包括颗粒305、电致变色层106以及离子导电层108和对电极层110的一部分。当碎片310从材料的层状堆叠爆脱出去时，结果是在沟槽的底部处留下了含导电层104的暴露区域。某些工艺操作被认为容易促成爆脱。例如，材料层的膨胀和收缩可能会因材料层中产生相关联的应力而促成爆脱。认为所述层中的锂插入可以包括层中的应力。图3C描画堆叠300中形成的“较大”规格的颗粒320。这种颗粒跨越多个层(在这个实例中为电致变色层106、离子导电层108和对电极层110)的厚度。虽然层106、108和110的部分形成在颗粒320顶部上，但是它们有效地形成了颗粒自身的一部分。颗粒320在沉积期间突出超过层的顶部，包括突出超过层110。在一些情况下，颗粒320在未应用颗粒喷射促进步骤，诸如锂化的情况下自然而然地爆脱。在其他情况下，颗粒320通过使用有意地应用来去除颗粒的颗粒去除操作来去除。这类操作的实例在下文进行描述并且包括接触式粘附技术、静电方法和热处理或压力处理以及锂化，后者用于向装置供应锂离子并且还在装置层中诱导应力以便于去除颗粒。

在一些情况下，在颗粒320的伸出区域下方产生短路类型缺陷。这种缺陷可以归因于随后以一个接着另一个方式沉积的层的塌边。例如，第一电致变色层106可以在颗粒伸出部下方仅延伸有限距离，同时离子导电层108进一步在伸出部下方延伸一点距离，对电极110又进一步延伸一点距离，并且最终，第二透明导电层更进一步地延伸，以至于所述第二透明导电层的边缘接触下面的第一透明导电层，参见图3C。这种导电层对导电层接触产生了短路类型缺陷。不管颗粒320确切是爆脱还是以其他方式移开，都存在短路。在这类情况下，这种电短路类型缺陷将必须通过激光器来进行周围画线以隔离短路并且由此去除光晕效应而留下针孔缺陷。

参考图3D，在爆脱之后，装置堆叠中存在敞开的沟槽350。一旦沉积导电层112，就会在导电层112接触导电层104的地方形成电短路。这种电短路在电致变色装置300处于着色状态时将会在所述电致变色装置300中留下透明区域，这类似于由上文针对图2描述的短路产生的视觉缺陷的外观。

因衬底、离子导电层和对电极层上的颗粒或碎屑所致的爆脱缺陷还会引起针孔缺陷。另外，如果污染颗粒是足够大的并且没有引起爆脱，那么所述污染颗粒在电致变色装置处于漂白状态时可能是可视的。

如针对图1A、图1B、图2和图3A-3D描述的上文描述假定有一个相异的离子导电(电阻性)层夹在电致变色装置的电致变色层与对电极层之间。所述描述仅意图说明颗粒如何能够产生短路相关缺陷。也就是说，存在其中不存在相异的电阻性的且离子导电的层的电致变色装置，而是电致变色层与对电极层的界面处存在充当离子导电层的界面区域。在以下美国专利申请中描述了具有这种架构的电致变色装置：于2010年4月30日提交的序列号12/772,055、于2010年4月30日提交的序列号12/772,075、于2010年6月11日提交的序列号12/814,277、于2010年6月11日提交的序列号12/814,279以及于2011年6月22日提交的序列号13/166,537，名称分别为“Electrochromic Devices”，各自的发明人为Wang等人，并且每个专利申请以引用的方式整体并入本文。因此，颗粒例如在所述颗粒存在于和/或穿过电致变色层与对电极层之间的界面的情况下同样会在这些装置中引起短路缺陷，和/或如所描述产生爆脱类型缺陷。尽管和常规装置一样不具有相异的IC层，但是这类装置还是容易受到本文描述的其他缺陷类型的影响。

因此，关于电致变色窗户的主要忧虑是以下三种类型的缺陷：(1)可视针孔，(2)可视短路，以及(3)不可视短路。可视针孔将具有至少约100μm的缺陷尺寸，并且在窗户着色时显示为非常小的光点，有时初看起来是不易察觉的，但是在细查之后是可视的。典型地，虽然不是必需的，但是可视短路将具有至少约3微米的缺陷尺寸，从而产生例如直径为约1cm的如所提及有时被称为“光晕”的区域，在所述区域中，电致变色效应被可感觉地减弱。这些光晕区域可以通过以下方式来显著减少：隔离引起可视短路的缺陷，以使得对于肉眼来说，可视短路就只像可视针孔。不可视短路可以通过以下方式来影响电致变色装置的切换性能：对装置的总泄漏电流作出贡献，但是在窗户处于着色状态时并不产生可辨别的光点或光晕。

可视短路在装置变暗时会产生光晕。光晕是装置中以下这样的区域：电致变色堆叠上的电短路引起短路周围的区域将电流排出到所述短路中并且因此短路周围的区域不会变暗，因为这个区域中并未建立必要的电势和离子排列。如所提及，这些区域的直径可以高达约1cm，并且因此呈现出会使电致变色窗户在着色时变得对于观察者来说不美观的问题。这违背了具有可以在着色模式下操作的窗户的目的。

常规来说，电致变色装置制作之后能减轻可视短路缺陷，但是例如在制作到绝缘玻璃单元中之前生产设施中仍然存在可视短路缺陷。例如，单个电致变色窗格通过先应用临时母线后使电致变色装置着色来表征。先识别后减轻视觉缺陷诸如光晕，例如，在所述视觉缺陷周围画线以隔离所述视觉缺陷并且去除光晕效应，这会留下较小的不太容易辨别的针孔缺陷。可替代地或另外，可以在IGU组件上实现缺陷减轻。如上所述，常规来说，至少两个大型专用设备用于对视觉缺陷执行识别和减轻。然而，在装置离开生产设施之后，由于例如电致变色装置中的固有应力(例如，参见上文)和/或正常使用诸如安装期间施加至窗户的应力、内部空间与外部空间之间的压力差、不会使窗玻璃破裂的撞击等等，电致变色装置中会形成缺陷。常规来说，对于已经安装在车辆或建筑物中的电致变色窗户，减轻这类缺陷将不会进行，而是会在现场更换所述单元。这会是非常昂贵的。

如所提及，本文的方法和装置减轻对缺陷的视觉感知。在一个实施方案中，可视针孔缺陷的数目不大于约0.04/平方厘米。在另一个实施方案中，可视针孔缺陷的数目不大于约0.02/平方厘米，并且在更特定的实施方案中，这类缺陷的数目不大于约0.01/平方厘米。在一个实施方案中，当装置着色时可视的短路相关缺陷的数目不大于约0.005/平方厘米。在另一个实施方案中，当装置着色时可视的短路相关缺陷的数目不大于约0.003/平方厘米，并且在更特定的实施方案中，这类缺陷的数目不大于约0.001/平方厘米。在另一实施方案中，当装置着色时可视的短路相关缺陷的数目不大于约0.0005/平方厘米。在一个实施方案中，可视缺陷、针孔和因隔离可视短路相关缺陷产生的短路相关针孔的总数目小于约0.1个缺陷/平方厘米、在另一个实施方案中小于约0.08个缺陷/平方厘米、在另一个实施方案中小于约0.05个缺陷/平方厘米、在另一个实施方案中小于约0.01个缺陷/平方厘米并且在另一个实施方案中小于约0.045个缺陷/平方厘米(小于约450个缺陷/平方米窗户)。在一些情况下，可视缺陷、针孔和因隔离可视短路相关缺陷产生的短路相关针孔的总数目小于约0.005个缺陷/平方厘米。

在一些实施方案中，不可视电短路缺陷的数目导致在±2V偏压下产生小于20μA/cm²的泄漏电流。在一个实施方案中，不可视电短路缺陷的数目导致在±2V偏压下产生小于10μA/cm²的泄漏电流。在一个实施方案中，不可视电短路缺陷的数目导致在±2V偏压下产生小于5μA/cm²的泄漏电流。在一个实施方案中，不可视电短路缺陷的数目导致在±2V偏压下产生小于2μA/cm²的泄漏电流。在一个实施方案中，不可视电短路缺陷的数目导致在±2V偏压下产生小于1μA/cm²的泄漏电流。这些值在电致变色装置的整个面上都适用(即，装置中(装置上的任何地方)不存在缺陷密度大于所述值的区域)。

在一些实施方案中，电致变色装置不具有直径(缺陷的最大横向尺寸)大于约1.6mm的可视缺陷。在另一个实施方案中，所述装置不具有直径大于约0.5mm的可视缺陷，并且在另一个实施方案中，所述装置不具有直径大于约100μm的可视缺陷。

图4是电致变色装置的扫描电子显微图像(SEM)，所述电致变色装置具有设置在衬底上的第一透明导电层(TCO)481、设置在TCO481顶部上的电致变色层483、设置在电致变色层上的离子导电层485、设置在离子导电层上的对电极层487以及第二透明导电层(TCO)489。所示装置的部分不具有任何爆脱缺陷或短路。这是通过采用颗粒去除操作的方法将产生的“干净”结构的实例。

工艺实施例

如所解释，在装置制作工艺的某一时间点执行沉积颗粒去除操作。这典型地是在第一透明导电层与第二透明导电层的形成之间执行。在某些实施方案中，颗粒去除操作恰好是在明显可能产生颗粒喷射的工艺步骤之前执行。在某些实施方案中，颗粒去除操作是在部分制作的装置中可能呈现颗粒的工艺步骤之后不久但在明显可能产生颗粒喷射的工艺步骤之前执行。可能喷射颗粒的工艺步骤的实例是将锂金属引入到装置堆叠中。

装置制作工艺501在图5A中进行描画，并且表示可以修改来包括一个或多个颗粒去除操作的基线工艺。工艺501开始于操作503，其中处理设施或预处理设备接收衬底。如所解释，衬底可以是窗户、镜子等。在一些实现方式中，由衬底供应商提供的衬底含有预形成的透明导电氧化物层。在其他实现方式中，提供不具有透明导电氧化物层的衬底，在此情况下，装置制作工艺包括在衬底上形成透明导电层的单独操作。

继续工艺流程501，操作505涉及为装置制作洗涤或以其他方式准备衬底。这种准备可以包括这类操作，诸如切割玻璃以达到应有的尺寸、研磨玻璃的边缘或其他部分、对其进行洗涤、将其回火、再次对其进行洗涤等。在一些实现方式中，准备操作包括首先切割玻璃衬底以达到应有的尺寸以供最终工艺使用，之后研磨玻璃的边缘，接着进行回火或其他强化操作。在一些情况下，在回火之前和/或之后对衬底进行洗涤。于2012年4月25日提交的美国专利申请号13/456,056中描述了切割、研磨和类似操作，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。在完成预处理操作505之后开始电致变色装置自身的制作。

如果预处理505之后提供的衬底上面不包括透明导电材料的薄层，那么通过形成这种层来开始装置制作。如果所提供的衬底包括这种层，那么可能不需要执行所述操作。不管透明导电材料如何形成，在操作507中，第一电致变色层沉积在所述透明导电材料上。在某些实施方案中，第一电致变色层包括阴极电致变色材料。在其他实施方案中，所述第一电致变色层包括阳极电致变色材料。

在一些情况下，在沉积第一电致变色材料之前对衬底进行加热。第一电致变色材料层典型地通过涉及在真空或其他受控压力下进行物理或化学气相沉积的工艺来沉积。在一个典型的实施方案中，所述工艺涉及溅射含有电致变色层中含有的元素的一个靶。然而，在替代实施方案中，电致变色层在环境压力下通过溶液相反应来沉积。

在一个实现方式中，第一电致变色层含有在两个操作中沉积的阴极变色型电致变色材料，一个操作提供第一化学计量的基底材料的子层，并且另一个操作提供第二化学计量的基底材料的另一个子层。作为一个实例，阴极变色型电致变色材料是氧化钨，其具有标称组成WO_x。第一沉积子层可以具有氧化钨成分，在氧化钨中，x值为约2.7至2.8，并且第二沉积的子层可以具有氧化钨成分，在氧化钨中，x为约2.85至3.5。在一个实例中，第一子层更厚；例如，所述第一子层具有约400nm的厚度，而第二子层具有约100nm的厚度。

在沉积第一电致变色层之后，任选地如过程方框509所指示般锂化部分制作的装置。锂化操作涉及将锂金属或锂离子递送到第一电致变色层中。锂可以通过溅射或其他合适的工艺来提供。于2012年4月20日提交(指定美国)的PCT/US2012/034556以及于2012年6月14日提交(指定美国)的国际申请号PCT/US2012/042514中描述了锂沉积和锂沉积工艺中使用的靶的某些方面，所述申请两者均以引用的方式整体并入本文。

装置制作工艺501中的下一个操作涉及沉积第二电致变色层(上文大体描述的对电极层的实例)。参见方框511。如同第一电致变色层的沉积一样，这个沉积工艺可以使用例如物理或化学气相沉积来完成。如果第一电致变色层含有阴极变色型电致变色材料，那么第二电致变色层可以含有阳极变色型电致变色材料。相反情况同样成立。如果第一电致变色层含有阳极变色型电致变色材料，那么第二电致变色层可以含有阴极变色型电致变色材料。在某些实施方案中，第二电致变色层含有阳极变色型电致变色材料，诸如氧化镍或镍掺杂型氧化钨(有时被称为NiWO)。在一些实例中，在镍钨氧化物充当第二电致变色层的情况下，所述第二电致变色层被形成为具有介于约200与300nm之间的厚度。在一些情况下，仅使用一个电致变色层。离子从非电致变色对电极穿梭到单一电致变色层中并且穿梭离开所述单一电致变色层而到达非电致变色对电极。

在图5A的实例中，并未在第一电致变色层与第二电致变色层之间单独沉积离子导电层。在替代性实施方案中，在这些层之间沉积了离子导电层。合适的离子导电层的实例包括上文在图4的描述中呈现的那些。

在沉积第二电致变色层之后，如操作513中所指示般锂化包括第一电致变色层和第二电致变色层的装置。锂化可以如操作509的上下文中所描述来完成。如所提及，锂化操作可以促进先前嵌入部分制作的电致变色装置堆叠中的颗粒的喷射。虽然图5A的工艺流程中未进行描画，但是颗粒去除操作可以在倾向于在部分制作的装置中呈现颗粒的任何步骤之后和/或促进这类颗粒的喷射的任何步骤之前执行。因此，在某些实施方案中，颗粒去除操作可以在锂化操作509之前或在锂化操作513之前执行。

返回图5A中所描画的工艺流程，在513中锂化装置之后，下一个工艺操作如操作515中所描画沉积第二透明导电氧化物层。此时，已经产生了基本电致变色装置所需的所有结构。在一些实施方案中，存在后续的对所沉积的装置进行的后处理以便于完成所述工艺。参见方框517。合适的后处理的实例包括热和/或化学调节操作。先前以引用的方式并入本文的美国专利号12/645,111中描述了这类操作。

图5B-5E呈现了图5A中所描画的基线工艺的变化。在所有情况下，描画了来自图5A的基本工艺流程，但是还具有在工艺的特定时间点去除颗粒的附加或不同步骤。参见例如图5B中的操作512和图5C中的操作510。在图5B中，在锂化操作513之前以及在沉积第二电致变色层(操作511)之后执行颗粒去除。在图5C(工艺流程523)中，在沉积第一电致变色层507与沉积第二电致变色层(操作511)之间执行颗粒去除。在各种实施方案中，在第一锂化操作之前执行颗粒去除。如所解释，所述工艺不限于这个顺序。颗粒去除操作可以先于可以促进颗粒喷射的其他操作。

在一些情况下，在用于沉积第二电致变色层的两个操作之间的中间时间点执行颗粒去除操作。在其他实施方案中，第一电致变色层被分为两个部分，其中颗粒去除在两个部分之间执行。

在一些实施方案中，第二电致变色层是镍钨氧化物，所述镍钨氧化物作为两个部分进行沉积，其中颗粒去除在其间执行。然而，第二电致变色层的第一部分和第二部分是在不同的工艺条件下沉积的。例如，虽然两个部分都可以通过采用镍和钨靶溅射的物理气相沉积技术来沉积，但是PVD条件是不同的。在一些情况下，第二部分以比第一部分更低的压力和/或更低的氧浓度沉积。在一些情况下，第二电致变色层的第二部分以比第一部分更低的功率沉积。另外，镍与钨的原子比在第二部分中可能更低。在其他情况下，镍与钨的原子比在所述层的两个部分中是相同的。

在一些实例中，镍钨氧化物电致变色层的第一部分(NiWO1)和镍钨氧化物的第二部分(NiWO2)的沉积条件范围如下：

NiWO1

1毫托<压力<50毫托

60％<O2％<100％(体积或摩尔)

0C<沉积温度<150C

NiWO2

1毫托<压力<50毫托

40％<O2％<70％

25C<沉积温度<200C

在其他实例中，用于形成NiWO1和NiWO2中的每一个的工艺条件如下：

NiWO1

5毫托<压力<15毫托(或7-12毫托)

70％<O2％<90％(体积)(或70-80％)

20C<沉积温度<60C

NiWO2

1毫托<压力<10毫托(或3-7毫托)

40％<O2％<60％(或45-55％)

25C<沉积温度<60C

图5D呈现了在相同的电致变色层或对电极层的两个部分的沉积之间的中间过程的一个时间点采用颗粒去除的实施方案的工艺流程525。所述工艺开始于操作531，其中接收具有第一透明导电层的衬底。在某些实施方案中，透明导电层是任选地被TiO₂绝缘层覆盖的氟化的氧化锡层。具有这类特性的玻璃衬底由例如Pilkington of St.Helens,United Kingdom以商品名Eclipse Advantage^TM提供。可以如上所述洗涤和准备操作531中接收的衬底。参见操作533。接着，所述工艺如操作535所指示采用任选的颗粒去除操作。

在执行第一颗粒去除操作之后，基本上可以如参考图5B和/或图5C所描述继续所述工艺。在操作537中沉积第一电致变色层，接着是任选的锂化操作539。此后，任选地原位沉积或形成离子导电层或中间层(例如，第一电致变色材料的高氧含量层)。不管是否沉积这种材料，所述工艺接下来涉及沉积第二电致变色层或其他对电极层的第一部分。参见操作541。之后如操作543所指示通过颗粒去除装置来处理至此制作好的装置。在操作545中形成第二电致变色层或对电极层的第二部分。用于形成这个第二部分的材料可以与用于在操作541中形成第一部分层的材料相同或不同。在形成第二电致变色层的第二部分之后，所述工艺沉积第二透明导电层。参见操作547。此后，如上所述执行任选的后处理。参见操作549。

图5E呈现了形成低缺陷率电致变色装置的工艺流程527。所述工艺如所示开始于方框551，其中接收上面预形成了一个或多个层的衬底。这些层可以包括一个或多个扩散阻挡层，诸如氧化锡和氧化硅层；第一透明导电层，诸如氟化的氧化锡层；以及缺陷减轻绝缘层。在某些实施方案中，缺陷减轻绝缘层可以包括或为氧化钛、氧化锡、氧化硅、硅铝氧化物、氧化钽、镍钨氧化物、各种氮化物、碳化物、碳氧化物、氮氧化物以及任何这些的变型等等。

在接收衬底之后，如方框553所指示可以为装置制作洗涤和以其他方式准备所述衬底。准备可以包括切割、清洁、回火等。此后，如方框555所指示，任选地对衬底表面进行处理以去除颗粒。在任选的颗粒去除之后，如上所述以及如图5E的方框557和561所指示沉积第一电致变色层和第二电致变色层。此后，如方框563所指示执行颗粒去除操作。之后，执行任选的锂化操作。参见方框565。在执行颗粒去除操作和任选的锂化操作之后，如由方框567所指示沉积第二透明导电层。此后，如上所述执行后处理，诸如热调节或热化学调节。参见方框569。出于这个图示的目的，因此完成所述工艺。

可以在电致变色装置制作顺序的各种阶段执行颗粒去除操作。虽然上文描述专注于部分制作的电致变色装置中的去除，但是应理解，同样可以在完全制作好的电致变色装置上执行任何去除技术。

可以在沉积第一TC层之后的任何时间点中断标准装置制作顺序来执行颗粒去除，只要去除操作最终紧接着是绝缘层即EC或CE的沉积或部分沉积即可。而且，多个颗粒去除操作可能是适当的，这取决于实施方案。下文呈现了多个工艺实施例。每一个都是有关以下基本工艺的变型：

基本装置制作工艺

形成第一TC层

形成EC层

形成IC层(任选的)

形成CE层

形成第二TC层

未在单独操作中沉积离子导电层的工艺

选项1

形成第一TC层

颗粒去除

形成EC层

形成CE层

形成第二TC层

选项2

形成第一TC层

形成EC层

颗粒去除

形成CE层

形成第二TC层

选项3

形成第一TC层

形成EC层

形成CE层

颗粒去除

形成第二TC层

选项4

形成第一TC层

形成EC层

颗粒去除

形成CE层

颗粒去除

形成第二TC层

选项5

形成第一TC层

颗粒去除

形成EC层

形成CE层

颗粒去除

形成第二TC层

选项6

形成第一TC层

形成EC层

形成部分CE层

颗粒去除

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项7

形成第一TC层

颗粒去除

形成EC层

形成部分CE层

颗粒去除

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项8

形成第一TC层

形成EC层

颗粒去除

形成部分CE层

颗粒去除

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项9

形成第一TC层

颗粒去除

形成EC层

颗粒去除

形成CE层

形成第二TC层

选项10

形成第一TC层

形成部分EC层

颗粒去除

形成EC层的其余部分

形成CE层

形成第二TC层

选项11

形成第一TC层

形成部分EC层

颗粒去除

形成EC层的其余部分

颗粒去除

形成CE层

形成第二TC层

选项12

形成第一TC层

形成部分EC层

颗粒去除

形成EC层的其余部分

形成部分CE层

颗粒去除

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项13

形成第一TC层

形成部分EC层

颗粒去除

形成EC层的其余部分

颗粒去除

形成部分CE层

颗粒去除

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项14

形成第一TC层

颗粒去除

形成部分EC层

颗粒去除

形成EC层的其余部分

颗粒去除

形成部分CE层

颗粒去除

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

在单独操作中沉积离子导电层的工艺：

选项1

形成第一TC层

颗粒去除

形成EC层

形成IC层

形成CE层

形成第二TC层

选项2

形成第一TC层

形成EC层

颗粒去除

形成IC层

形成CE层

形成第二TC层

选项3

形成第一TC层

形成EC层

形成IC层

颗粒去除

形成CE层

形成第二TC层

选项4

形成第一TC层

形成EC层

形成IC层

形成CE层

颗粒去除

形成第二TC层

选项5

形成第一TC层

形成EC层

颗粒去除

形成IC层

形成CE层

颗粒去除

形成第二TC层

选项6

形成第一TC层

颗粒去除

形成EC层

形成IC层

形成CE层

颗粒去除

形成第二TC层

选项7

形成第一TC层

形成EC层

形成IC层

形成部分CE层

颗粒去除

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项8

形成第一TC层

形成EC层

颗粒去除

形成IC层

形成部分CE层

颗粒去除

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

选项9

形成第一TC层

颗粒去除

形成EC层

形成IC层

形成部分CE层

颗粒去除

形成CE层的其余部分

形成第二TC层

一般而言，取决于实施方案，颗粒去除操作可以插入在沉积第一TC层之后的顺序的任何地方，包括中断CE或EC层的沉积，只要颗粒去除操作不是直接插入在第二TC层的沉积之后即可。

虽然以上选项中的每一个都示出了在对电极层之前沉积电致变色层，但是在任何选项中都可以反转沉积次序。另外，虽然以上实施方案指示所述工艺形成第一TC层，但是情况往往是所描画的实施方案中的第一TC层预先形成在提供给装置制作工艺的衬底上。

在各种实施方案中，颗粒去除操作可以与形成缺陷减轻绝缘层的操作相结合。这类层通常具有基本上大于透明导电层，往往要大几个数量级的电阻率水平。在一些实施方案中，绝缘层具有介于常规离子导电层与透明导电层(例如，铟掺杂型氧化锡)之间中间的电阻率。因此，电阻率应大于约10^-4Ω-cm(逼近铟锡氧化物的电阻率)或大于约10^-6Ω-cm。在一些情况下，所述绝缘层具有基于约10^-4Ω-cm与10¹⁴Ω-cm(逼近电致变色装置的典型的离子导体的电阻率)之间或介于约10^-5Ω-cm与10¹²Ω-cm之间的电阻率。在某些实施方案中，绝缘层中的材料的电阻率是介于约1与5x10¹³Ω-cm之间或介于约10²与10¹²Ω-cm之间或介于约10⁶与5x10¹²Ω-cm之间或介于约10⁷与5x10⁹Ω-cm之间。在一些实施方案中，缺陷减轻绝缘层材料将具有与电致变色层或对电极材料相当(例如，处在一个数量级内)的电阻率。在各种实施方案中，在颗粒去除操作发生之后不久沉积缺陷减轻绝缘层；即，之后沉积装置层的任何其他层或部分。于2013年2月8日提交的美国专利申请号13/763,505中描述了缺陷减轻绝缘层、结合它们的装置和形成结合它们的装置的方法，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。

在各种实施方案中，在电致变色装置的高电阻率层内发生颗粒去除。在传统的五层EC装置(以上基本结构-TC1/EC/IC/CE/TC2)中，颗粒去除可以在(a)沉积了5％IC时或之后，但是(b)沉积了95％IC之前或时；和/或在(c)沉积了5％CE时或之后，但是(d)沉积了95％CE之前或时发生。在某些实施方案中，在沉积电阻性构成材料的一部分(以及甚至是在锂存在下仍保持电阻性的材料)之后但是在沉积电阻性材料的其余部分之前去除颗粒。被去除的颗粒将留下孔洞，可能会延伸到之后将被绝缘材料填充的TC1层。在颗粒去除过程中添加的任何颗粒已经驻留在装置的电阻性组分的第一部分顶部上，并且因此不会造成短路威胁。应注意，氧化钨可能会在锂存在下变得导电。因此，在采用氧化钨作为电致变色材料的某些实施方案中，颗粒去除和绝缘层的沉积在除了氧化钨层之外的一个层中进行。

颗粒去除实施例

各种技术可以用于促进颗粒去除。这些技术当中的一种是“接触式清洁”，即涉及利用接触滚轮、滑条或刷子接触部分制作的电致变色装置的一个层，从而粘住或吸引颗粒并且之后将其从所述装置去除的工艺。典型地，接触式清洁采用静电吸引和/或粘附来吸引去除颗粒。一些接触式清洁产品是可商购的，即销售给接触片清洁和幅材清洁行业。在各种实施方案中，使用滚轮机构。在一些情况下，使用两个滚轮：第一滚轮用于接触装置表面并从其去除颗粒，而第二滚轮用于接触第一滚轮以去除由第一滚轮在其最近的旋转中获取的颗粒。出售用于清洁裸露玻璃的接触式清洁产品的实例由Teknek^TM of Renfrewshire，Scotland，UK和Technica制造。

在一些实现方式中，接触式清洁器与电致变色装置制作系统一体化。典型地，接触式清洁器部署在用于沉积电致变色装置的多个层的系统的真空环境外侧，但并不总是这样。在“切割和涂布”制作工艺流程中，可以使用具有单一尺寸的接触式清洁用户。在其他制作流中，采用具有不同尺寸的接触式清洁器来清洁在具有不同尺寸的玻璃上制作的装置。

另一种类别的颗粒去除技术依赖于颗粒以及有颗粒嵌入在其中的衬底层的热膨胀的差异。当颗粒体积相对于周围层膨胀或收缩时，颗粒可能会喷射出来，尤其是在相对体积变化非常迅速的时候。在一些实施方案中，驱动体积变化的机制是以被颗粒而非周围层选择性吸收的波长辐照衬底，或者反之亦然。在一些实施方案中，驱动相对体积变化的机制是颗粒和周围层的不同的热膨胀系数。

可以按各种方式递送热能。例如，如所提及，颗粒和/或衬底层可以通过辐照来加热。辐照可以按从红外至紫外范围的波长或波长光谱来提供。辐照可以由一个或多个灯、激光器等来提供。在一种方法中，平行激光束穿过部分制作的电致变色装置的表面。例如，光束在装置的宽度上掠过所述装置的表面。光束可以在垂直于或基本上垂直于携带电致变色装置的衬底的行进方向上传播。在另一种方法中，激光束聚焦于装置并且以光栅扫描在表面上移动。

在一些实施方案中，热能通过以下方式提供：通过非辐照机制，诸如在衬底/装置的表面上传递热气体和/或使衬底/装置穿过加热元件诸如滚轮来对衬底加热。在一个实现方式中，加热元件通过电阻性加热来加热。

在颗粒去除的另一种方法中，向部分制作的电致变色装置施加静电力。这可以通过例如使装置与等离子体接触或向含有装置的衬底施加电荷来完成。在一个实施方案中，采用两阶段工艺。在第一阶段中，颗粒通过暴露于等离子体来带电荷。之后，在第二阶段中，具有带电荷的颗粒的衬底接收电荷，从而使带电荷的颗粒喷射出来。例如，使衬底的导电层或部分导电的层进行电接触，并且通过接触向所述装置施加电荷。在一些实现方式中，在通过与等离子体接触来向颗粒施加电荷时，使衬底与具有相同符号的电荷接触。

在另一种方法中，部分制作的电致变色装置暴露于超临界流体，诸如超临界二氧化碳。超临界流体对于使颗粒凸起和去除颗粒而言是相当有效的。流体可以包括超临界溶剂，诸如其中含有一种或多种添加剂的超临界二氧化碳以提高清洁能力或流体的其他特性。可以使用多种方法中的任一种来使超临界流体接触部分制作的电致变色装置。例如，可以将装置浸入超临界流体中或可以使所述装置穿过超临界流体。流体自身可以按静止或流动状态提供。在各种实施方案中，将采用某种对流。例如，超临界流体可以在再循环回路中由泵驱动流过衬底接触腔室。在某些实施方案中，超临界流体被提供为低温气雾。在装置或喷嘴(或喷枪)相对于彼此移动时，流体可以喷雾到所述装置上。

在另一种方法中，颗粒可以通过向部分制作的电致变色装置施加声能来移开和/或去除。声能可以按多个频率中的任一个提供，所述频率包括兆声波、超音速、超声波等。在某些实施方案中，振动源直接联接至衬底。在某些实施方案中，振动源直接联接至与衬底/装置接触的流体。

另一种去除技术涉及任选地利用气刀来进行电离空气吹气。

又另一种技术涉及含有颗粒的装置的层的回蚀刻。回蚀刻可以利用等离子体(例如，含氟或含氧等离子体)通过使用离子铣削等来完成。颗粒可以通过回蚀刻工艺来去除或仅仅移开。在一个实施方案中，在足够的深度执行回蚀刻以去除装置上的任何塌边区域。在后一种情况下，可以在回蚀刻之后应用单独的颗粒去除操作。这种工艺可以包括上述一种或多种其他工艺，诸如向衬底施加电荷、使衬底与超临界流体接触或选择性地对颗粒加热。

当采用锂化作为颗粒去除技术时，锂化可以按各种形式实现。例如，可以有时以单一剂量或以多个剂量向装置的不同层递送锂，如此以至于到达电致变色层和对电极层。在一些实施方案中，在单一操作中递送装置所需的所有锂。例如，可以向对电极层递送锂并且允许所述锂扩散或迁移到所述装置的其余部分中。当在一个操作中提供所有锂时，所述结合在装置上提供最大体积应力，并且可能提供用于经由锂化去除颗粒的最有效的方式。然而，锂化选项并不限于单一剂量。

设备

在某些实施方案中，装置制作操作的一些或全部在真空或其他受控环境条件下执行。例如，流水制作工艺可以涉及使衬底穿过一系列互连腔室或站台，每一个互连腔室或站台与一个特定的工艺操作相关联并且每一个互连腔室或站台与真空系统或其他压力控制系统一体化。在一些实施方案中，一体式沉积系统包括衬底固持器和传送机构，它们可操作来将建筑玻璃或其他衬底在位于多个沉积站的同时固持在垂直或水平取向上。在一些情况下，一体式沉积系统包括用于使衬底在外部环境与一体式沉积系统之间穿过的一个或多个装载互锁室。在另一个实施方案中，多个沉积站包括用于沉积电致变色层、离子导电层和对电极层中的任一个或多个的一个或多个站台。溅射或其他物理气相沉积系统可以用于沉积任一个或多个单独的层，从而构成电致变色装置。溅射系统还可以用于将锂沉积在装置上。一个或多个站台被提供用于颗粒去除。这类站台可以任选地被包括在溅射站的受控环境内。

许多类型的设备可以采用来沉积电致变色材料以及根据本文公开的实施方案的电致变色装置。设备中往往会采用一个或多个控制器来控制制作工艺。本领域普通技术人员将了解到，本文公开的工艺可以采用涉及存储在一个或多个计算机系统和/或控制器中或通过它们传输的数据的各种工艺。某些实施方案涉及用于执行这些操作的设备，包括相关联的计算机和微控制器。出于需要的目的，可以特别构建控制设备，或者所述控制设备可以是通过存储在计算机中的计算机程序和/或数据结构选择性地激活或重配置的通用计算机。本文呈现的工艺并不固有地涉及任何特定计算机或其他设备。在各种实施方案中，控制器执行系统控制软件，包括用于控制处理步骤的定时和顺序、如本文所述的处理条件等等的指令组。

在某些实施方案中，控制器含有或执行用于引导衬底穿过一系列沉积站以用于沉积电致变色堆叠的多个层的指令。控制器尤其可以规定衬底传送的速率和方向、任何站台中的溅射条件(例如，压力、温度、溅射功率和气体流速)以及衬底的预处理和后处理。控制器可以包括用于在沉积之前对衬底抛光和以其他方式对所述衬底进行预处理的特定指令。控制器可以包括用于衬底后处理，诸如热调节或化学调节的特定指令。控制器可以规定颗粒去除装置操作时所处的定时和条件。在一些实施方案中可以采用与控制器相关联的存储器装置上存储的其他计算机程序、脚本或例程。

图6A以透视图并以包括内部的剖视图的更多细节描画一体式沉积系统600的简化表示。在这个实例中，系统600是模块化的，其中入口装载互锁室602和出口装载互锁室604连接至沉积模块606。存在用于加载例如建筑玻璃衬底625的入口端口610(装载互锁室604具有对应的出口端口)。衬底625由衬底固持器(在这个实例中为托板620)支撑，所述衬底固持器沿轨道615行进。在这个实例中，托板620由轨道615通过悬挂来支撑，但是托板620也可以支撑在位于设备600底部附近的轨道顶上或者例如位于设备600的顶部与底部之间的中间位置处的轨道顶上。托板620可以向前和/或向后平移(如由双头箭头所指示)穿过系统600。例如，在锂沉积期间，衬底可以在锂靶630的前侧前后移动，来回多次以便于实现所需锂化。然而，这个功能并不限于锂靶，例如，钨靶可以多次穿过衬底，或者可以经由钨靶前侧的向前/向后运动路径来穿过衬底以沉积例如电致变色层。托板620和衬底625处在基本上垂直的取向上。

靶630(在这种情况下为圆柱形靶)定向成基本上平行于发生沉积的衬底表面并且位于所述衬底表面前侧(为方便起见，此处未描画其他溅射手段)。衬底625在沉积期间可以平移经过靶630和/或靶630可以在衬底625的前侧移动。靶630的移动路径并不限于沿衬底625的路径平移。靶630可以沿轴线在其整个长度上旋转、沿衬底的路径平移(向前和/或向后)、沿垂直于衬底的路径的路径平移、在平行于衬底625的平面中沿圆形路径移动等。靶630不需要是圆柱形的，它可以是平面的或用于沉积具有所需特性的所需层所需的任何形状。另外，每个沉积站中可能存在超过一个靶和/或靶可以在站台之间移动，这取决于所需工艺。本发明的一体式沉积系统的各个站台可以是模块化的，但是一旦连接，就会形成连续系统，其中建立和维持受控周围环境以便于在系统内的各个站台处理衬底。

一体式沉积系统600还具有各种真空泵、进气口、压力传感器以及建立和维持系统内的受控周围环境的类似物。这些部件并未示出，而是本领域普通技术人员应当了解的。系统600的操作由例如计算机系统或其他控制器来控制。这种控制器的用户接口在图6A中由LCD和键盘635表示。

图6B示出图6A所示的设备的变型。虽然图6A中的设备提供了垂直定向的衬底，但是图6B的设备提供呈水平取向的衬底。以水平形式处理大规格玻璃，诸如建筑玻璃(至少约20”x20”)具有某些优点。在沉积期间，可能很难在固定位置上支撑垂直定向的衬底。然而，水平衬底可以从下方完全支撑并且通过重力保持在固定位置上。然而，水平处理会有颗粒累积在衬底上的缺点，这要为下落的颗粒提供大型表面。然而，在设备中一体化有颗粒去除站或装置的情况下，水平处理将变得可行。

图6B示出了被配置来以水平取向处理衬底665的电致变色制作系统650。水平定向的轨道或传送带660在衬底665穿过一体式沉积系统655时支撑所述衬底665。沉积系统655可以含有多个溅射沉积站和任选地颗粒去除站，所述颗粒去除站容纳用于根据本文描述的一种或多种颗粒去除方法来去除颗粒的颗粒去除装置。在其他实施方案中，颗粒去除装置位于一体式沉积系统655外侧。在这类情况下，所述设备可以包括由颗粒去除站分开的两个单独的一体式沉积系统。在第一系统中沉积一个或多个第一层，之后在衬底离开第一系统之后执行颗粒去除。在完成颗粒去除之后，衬底进入第二系统，其中将沉积其余层来完成电致变色装置。采用来形成层的一些或所有站台是如上所述的溅射沉积站。

以下美国专利申请中描述了用于制作电致变色装置的设备的另外的实例，每个专利申请以引用的方式整体并入本文：12/645,111、12/645,159、13/462,725以及12/814,279。

结论

虽然为了便于理解已经以一些细节描述了前述发明，但是所描述的实施方案应被视为是说明性的而非限制性的。本领域普通技术人员将了解，可以在随附权利要求书的范围内实施某些改变和修改。