电活性装置和制造电活性装置的方法

本申请是申请日为2014年12月3日，申请号为201480066044.2，发明名称为“电活性装置和制造电活性装置的方法”的申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及电活性装置的改进，并且更具体地涉及固态无机薄膜装置的改进。

背景技术

本公开涉及的电活性装置的一个示例是电致变色装置(“EC装置”)。电致变色材料和装置已被开发为用于建筑物和车窗中的光和热管理的被动涂层材料的替换物。与被动涂层材料相比，电活性装置采用的材料能够在响应于所施加的电位而电化氧化和还原之后可逆地改变其光学特性。光学调制是补偿在电化学材料晶格中的离子的电子和电荷同时嵌入和提取的结果。

EC装置具有可以通过其调制透光度的复合结构。图1以横截面示出典型的五层固态电致变色装置，其具有以下五个叠加层：在氧化或还原时在吸收或反射中产生变化的电致变色电极层(“EC”)14；功能上替代电解质的离子导体层(“IC”)13，其允许离子通过同时阻挡电子流；当装置处于漂白或空白(clear)状态时用作用于离子的存储层的反电极层(“CE”)12；以及用于向电致变色装置施加电势的两个透明导电层(“TCL”)11和15。一般地，在基板16上相继地施加上述层中的每一层。这种装置一般遭受固有的和缺陷导致的电子泄露(在电致变色叠置层之间)和电子击穿。

一般地，电力通过总线分配至电致变色装置。图2以横截面示出图1的电致变色装置，其电力由两个导电元件供应，比如总线18和19。为了防止总线在一起短路，总线相互电气地隔离。通常地，这通过划线TCL11和15来完成。如图2所示，第一(下部)TCL15在点P1处被划线，使得下部TCL15成为不连续(即，物理上独立)层，并且由此防止总线跨过下部TCL15而短路。划线在点P1处的宽度一般在25微米左右或更宽，同时长度基于所形成的具体装置的宽度而变化。类似地，第二(上部)TCL11在点P3处划线，使得上部TCL11也是不连续的，并且由此防止总线跨过上部TCL11一起短路。与P1划线的尺寸类似，P3划线一般在25微米左右或更宽，同时长度基于所形成的具体装置的宽度而变化。

为了使固态电致变色装置正确地运行，需要阻止电流在电致变色装置的总线之间直接通过，但通过所要求的电致变色机构。通过电活性层泄漏或穿过电活性层的任何电子流可以形成短路并且防止离子流通过电致变色装置。这样，由于固有的或缺陷引起的电子泄露的泄漏电流导致在包括降低的动态范围、非均匀着色、降低的离子电导度、变慢的转换速率以及增大的功率消耗的装置性能中的折衷。

仅增加离子导体层的厚度可以导致泄漏电流的减小，但其代价为光学性能退化、层沉淀时间和成本增大以及转换速率减小。同样地，向叠层增加介电层可以减少泄漏电流，但以类似的缺陷和可能的减产为代价。一般地，产量可被认为每次基板或其他工件在沉积腔与大气之间循环而减小，反之亦然。这是因为来自涂层工艺的在薄膜沉积中不可避免地存在的灰尘和碎屑在净化、通风和/或抽气(pumpdown)期间向周围‘吹送’，并且降落在活性层上，导致薄膜结构中的缺陷。理论上，全部层可以在一个单个的连续处理步骤中沉积，即在一个涂层器中沉积。但是，沉积另外的介电层可能需要在涂层器之间输送工件以沉积附加层，并且然后将工件向回输送以继续开始上述EC叠层的制作。可能涉及排出和再进入沉积系统的工件和/或工件的另外的处理的上述输送将显著地增加生产时间，增加装置向微粒及其他杂质的暴露，并且大大地增加了对装置损坏(例如，擦伤、误操作等等)的风险。因此，希望减少通过电致变色装置的电子泄露的量，而不需要厚的离子导体层或另外的介电层，以免性能的上述折衷。

上述挑战不排除电致变色装置。如果导电层被划线成防止导电层的短路，则具有夹持在顶部导电层与底部导电层之间的一个或更多个功能电活性层的任何电活性装置可能存在类似的问题。例如，对下部导体层以及可选择地电活性装置的一个或更多个电活性层进行划线(例如，具有导体/绝缘体/荧光体/绝缘体/导体结构的场致发光装置、具有导体/电子传输层/发光层/空穴传输层/导体结构的有机发光二极管(OLED)或具有导体/电子供体/P-N节/电子受体/导体结构的光电装置等等)将产生沿着划线边缘(例如，在P1划线的上缘的5微米内)的微刺、裂缝、分层、熔化点和/或其他缺点的风险或可能。换句话说，上述问题是划线的导电和电活性层的熔化和分层特征的结果，而与这些层结合到什么电活性装置内无关。

因此，所希望的是在尽可能保持高产量的同时减少电致变色装置的透明导电层的部分之间的电子泄露量(例如，在切割处理期间执行尽可能少的划线步骤)。更一般地，所希望的是减少任何电活性装置中的上、下(即相对的)导电层之间的电子泄露量，在电活性装置的生产期间执行的划线可能引起来自划线层的熔化或分层的电子泄露，以及仍然在生产期间保持尽可能高的产量。

发明内容

本公开的一个方面提供一种电活性装置，其包括第一导电层、第二导电层以及夹持在第一导电层和第二导电层之间的一个或更多个电活性层。例如，该装置可以包括第一电极和第二电极，第一电极是电致变色电极层和反电极层之一，第二电极是电致变色电极层和反电极层中的另一者。电活性(例如，电致变色装置、场致发光器件、电池、光致变色装置、热变色装置、悬浮微粒装置、液晶显示装置、光伏装置和发光二极管等等)装置还可以包括用于在第一电极与第二电极之间传导离子的离子导体层以及第一导电层和第二导电层，第一电极和第二电极以及离子导体层夹持在第一导电层与第二导电层之间。

装置的一个或更多个相邻层可以包括导电层的第一部分与第二部分之间的物理间隔。物理间隔可以分别限定第一部分和第二部分中的每一个的锥形侧壁。电活性装置的剩余层可以形成在物理间隔上的一个或更多个相邻层上。在本公开的一些示例中，一个或更多个相邻层可以包括第一导电层和第二导电层之一，电活性装置的剩余层可以包括第一导电层和第二导电层中的另一者。在一些示例中，一个或更多个相邻层可以包括电活性层中的至少一层。在一些示例中，剩余层可以包括全部电活性层，使得每个电活性层形成在物理间隔之上。

在根据本公开的电致变色装置的一些示例中，一个或更多个相邻层还可以包括第一电极层和第二电极层之一，电活性装置的剩余层可以包括第一电极层和第二电极层中的另一者以及离子导体层。在一些另外的示例中，一个或更多个相邻层还可以包括第一电极层和第二电极层之一以及离子导体层，电活性装置的剩余层可以包括第一电极层和第二电极层中的另一者。在仍然另外的示例中，电活性装置的剩余层可以包括离子导体层以及第一电极层和第二电极层两者。

在一些示例中，一个或更多个相邻层的厚度可以是电活性(例如电致变色等等)装置的在划线相邻层与第一导电层和第二导电层中的另一者(即，在P1处未划线的导电层，如下所限定的)之间的剩余层的厚度的至少大约两倍。在另外的示例中，一个或更多个相邻层的厚度可以是电活性(例如电致变色等等)装置的在划线相邻层与第一导电层和第二导电层中的另一者(即，在P1处未划线的导电层，如下所限定的)之间的剩余层的厚度的至少大约三倍。

在一些示例中，第一电极和第二电极之一可以直接形成在具有物理间隔的导电层之上。第一部分与第二部分之间的物理间隔可以通过上述电极至少部分地填充。

在一些示例中，具有物理间隔的导电层沿着锥形侧壁不具有熔化点。在一些另外的示例中，电活性(例如电致变色等等)装置可以包括基板，具有物理间隔的导电层可以在沿着相应的锥形侧壁不具有分层的情况下直接接触基板。

在一些示例中，锥形侧壁中的每一个可以具有基本线性轮廓。在其他示例中，锥形侧壁中的每一个可以具有基本高斯轮廓。在进一步的示例中，锥形侧壁中的每一个(即相对于基板)相对于基板的平面的倾度可以为大约45度或更小，使得每个侧壁不具有阴影。在一些另外的示例中，电活性装置还可以包括多个电活性层的第二部分与第三部分之间的物理间隔。物理间隔可以限定第二部分和第三部分中的每一个的相应的锥形侧壁。

本公开的另一个方面提供一种用于制造电活性(例如电致变色等等)装置的方法。该方法可以包括提供基板并且在基板的表面上形成电活性(例如电致变色等等)装置的一个或更多个相邻层。该方法还可以包括朝向基板定位激光器或其他划线器具。在一些示例中，激光器或其他划线器具可被定位成入射至在其上形成一个或更多个相邻层的基板的侧面(即膜侧)。在一些示例中，激光器可以具有大约100皮秒或更短的脉宽。该方法还可以包括去除一个或更多个相邻层的一部分，以及在一个或更多个相邻层的物理间隔上形成装置的一个或更多个剩余层。

在一些示例中，利用激光器或其他划线器具从基板去除一个或更多个相邻层的一部分还可以涉及在一个或更多个相邻层的第一部分与第二部分之间形成物理间隔，该物理间隔限定第一部分和第二部分中的每一个的相应的锥形侧壁。

在一些示例中，激光器的脉宽可以甚至短于100皮秒。例如，脉宽可以为大约10皮秒或更短。进一步地例如，激光器的脉宽可以为大约6皮秒。

在一些示例中，激光器的波长可以在大约340nm与大约1070nm之间。在另外的示例中，波长可以在大约515nm与大约532nm之间。

本公开的再一个方面提供一种用于制造电活性(例如电致变色等等)装置的系统。该系统可以包括用于包含在其上形成装置的基板的壳体，用于将电致变色装置的一个或更多个层沉积到基板上的沉积系统，安装在壳体中的激光器或其他划线器具，用于使激光束或其他划线器具相对于基板运动的定位装置，以及用于收集通过将光束聚焦在基板的表面上产生的颗粒材料或蒸汽的收集系统。在一些示例中，激光器或其他划线器具可被安装和定位成入射至基板的膜侧。在一些示例中，安装和定位的激光器可以具有100皮秒或更短的脉宽。

在本公开的一些示例中，电致变色装置的一个或更多个相邻层可以形成在基板上，可以去除这些层的一部分，装置的一个或更多个剩余层可以形成在一个或更多个相邻层上，而无须从壳体去除基板。在另外的示例中，可以在不从壳体去除基板的情况下形成在制作的第一阶段期间形成的电活性(例如电致变色等等)装置的每一层。在一些另外的示例中，包括划线步骤的上述步骤中的每一步均可以在壳体内在单个连续真空步骤中执行。

附图说明

图1是典型的电致变色装置的示意性截面图。

图2是典型的电致变色装置的另一个示意性截面图。

图3是根据本公开的实施例的电致变色装置的示意性截面图。

图4A-4C分别是示出根据本公开的每个实施例的电致变色装置的一部分的特写的示意性截面图。

图5是根据本公开的实施例的电致变色装置的另一个示意性截面图。

图6是描绘根据实施例的用于形成电致变色装置的方法的流程图。

图7是描绘根据实施例的用于形成电致变色装置的方法的另一个流程图。

图8是根据实施例的用于形成电致变色装置的系统的框图。

图9A-9C分别是根据实施例的电活性装置的示意性截面图。

具体实施方式

本公开提供一种在上部导电层与下部导电层之间具有减少的电子泄露量的电活性层状结构。该结构能够通过保持尽可能高产量的生产方法获得。通过提供具有大约100皮秒左右或更短脉宽的恰当地调整的激光器来实现上述目的。在一些实施例中，脉宽可以为大约50皮秒或更短。在另外的实施例中，脉宽可以为大约10皮秒或更短。在仍然另外的实施例中，脉宽可以是大约6皮秒。已经令人惊讶地并且意外地发现利用具有大约100皮秒左右或更短脉宽的激光器对电活性结构的下层或各层进行划线在划线处理期间优化了穿过层状结构的热扩散量。大约100皮秒或更短的脉宽已被发现足够长以从基板去除或烧蚀下层(例如，在电致变色装置的情况下，下部导电层、电致变色层和离子导电层)的一部分，然而足够短以避免由于在划线期间产生的热而沿着划线边缘使下层与基板分层。通过防止沿着划线边缘分层，该结构更不趋向于破裂，这反过来使得结构的下部导电层更不倾向于由于这种破裂而暴露于上部导电层。由于上部导电层与下部导电层之间的电子泄露通常由上部导电层与下部导电层的暴露部分的耦合引起，因此防止下部导电层的暴露还反过来减少两个导电层之间的电子泄露的量或可能性。

此外，大约100皮秒左右或更短的脉宽已被发现防止产生熔化点，熔化点是在划线处理期间未从电活性结构去除的加热材料的不平隆起或凹痕。这些熔化点由于在划线期间产生的热的过量漫射而沿着划线边缘形成(例如，熔化点的至少一部分定位在划线边缘的上缘的5微米或更小范围内)。通过使用具有更短脉宽的激光器，更少的不希望的热穿过结构扩散，由此避免沿着划线边缘产生熔化点。因此，划线的下部层保持相对光滑的轮廓(与具有熔化点的层相比)。这接着允许沉积在这些下部层的顶部上的其他层也具有相对光滑的轮廓，允许更好地覆盖下部导电层，并且因此使得上部导电层与下部导电层之间沿着划线边缘的针孔接触或电气短路的可能性最小化。

本公开的目的进一步通过将激光器定位成入射至电活性结构形成其上的基板的膜或堆叠侧(以下为了简便称之为“膜”侧)来实现，与入射至基板侧(即，基板的与电活性结构相对的侧面)相反。从与基板的膜侧相反地定位的激光器发出的激光束必须穿透基板和任何其他中间层以便对形成在膜侧上的材料进行划线。在这种情况下，光束易于被气泡或固体夹杂物阻挡、散射或散焦，这在普通等级浮法玻璃中是常见的，比如通常用于建筑物的窗户中的玻璃。对光束的阻挡可以产生材料的未划线部分，在下部导电层的情况下，材料的未划线部分可能导致层的隔离部分之间的传导桥接(即，短路)。相反地，从定位成入射至基板的膜侧的激光器发出的激光束不易发生这种阻挡，并且因此更不易于在下部导电层中留下传导桥接。

此外，已经发现将具有变化的能量轮廓的激光器定位成入射至基板的膜侧能够实现对上部导电层与下部导电层之间的膜层的良好的梯级覆盖。已发现与基板的膜侧相对地发出的激光束形成沿着划线边缘具有类似陡崖轮廓的划线侧壁，使得下部导电层由于通过另外的膜层的不良的梯级覆盖而易于暴露。下部导电层的暴露接着可以引起上部导电层与下部导电层之间的短路。相比而言，入射至膜侧发出的激光束已被惊讶地发现形成具有锥形轮廓的划线侧壁。锥形划线边缘能够实现更好的梯级覆盖，使得没有下部导电层的部分保持暴露，这反过来意味着上部导电层与下部导电层之间的短路的更小可能性。

因此，利用具有大约100皮秒或更短脉宽的激光器，和/或将激光器定位成入射至基板的膜侧，使得上部导电层与下部导电层之间的破坏、针孔接触或其他暴露原因显著减少。组合地，将具有大约100皮秒或更短脉宽的激光器定位成入射至基板的膜侧能够引起这些缺陷的更加显著减少，并且已被示出实质上完全消除了导电层之间的短路，与具有通过具有1ns脉宽并且与基板的膜侧相对地定位的激光器划线的导电层的装置相比，带来更好的操作(例如，电致变色装置中着色)和提高的能量效率。

虽然上述改进较宽范围地适用于许多划线薄膜电活性叠层(例如电致变色装置、电池、光致变色装置、热变色装置、悬浮微粒装置、液晶显示装置、光伏电池、发光二极管等等)，但是无论相应的导电层和电活性层的相对厚度如何，本公开中说明的实施方式在将相对薄的层沉积在相对厚的划线层的顶部上时是特别有利的。例如，利用电致变色装置的电活性层作为示例性示例，如果装置的划线透明下部导电层比装置的电极层和离子导电层厚，则在对下部透明导电层进行划线期间产生的缺陷(例如分层、微刺、裂缝、熔化点等等)可能不会被形成在顶部上的另一层完全地或平均地覆盖，由此使得下部透明导电层暴露于上部透明导电层，导致装置的电子泄露。虽然该泄漏在装置中是能够容许或补偿至特定的点，但是当划线层为形成在顶部上的未划线层的两倍厚或更大时，上述泄漏变成非常大的问题，并且当划线层是形成在顶部上的未划线层的大约三倍厚时成为甚至更大的问题。这样，本公开的改进对于而不限于具有厚度为形成在划线层的顶部上的未划线层(不包括上部导体层)的大约两倍、三倍或三倍以上的一个或更多个划线层的电活性层状结构是特别有益的。

在电致变色层状结构的情况下，降低在电致变色层状结构中产生短路的风险进一步消除了对在下部导电层之上形成另外的介电层的需要。从层状结构上省略这些另外的介电层的优点在于可以通过仅使基板(或“工件”)单次穿过初始涂层器来执行结构的处理。一般地，为了形成另外的介电层以改进梯级覆盖，工件必须传输到初始涂层器之外到不同的涂层器中，在初始涂层器中形成并划线下部导电层，而在所述不同涂层器中形成介电层，以及然后回到初始涂层器，在此形成剩余的初始层(例如，电致变色电极层、离子导电层等等)。消除另外的介电层减少了工件向外部环境的暴露(通常在传送期间出现)，由此提高了产量并且使处理期间装置的缺陷的风险降至最低(例如擦伤、边缘碎裂、工件表面上的聚集微粒、其他机械损伤)。即使另外的介电层在同一涂层器中沉积，消除另外的介电层也将减少每个工件的处理时间。

图3以截面示出具有改进的膜结构的固态电活性装置30的一部分。为了清楚地说明，图3中描述的电活性装置30是类似于图1和图2中描述的装置的电致变色装置。然而，将意识到的是本文中的教导类似地适用于其他类型的划线电活性装置以及具有不同的叠层或膜结构(例如附加层)的其他电致变色装置。关于图3的电致变色装置30，该装置与图1和图2的装置的类似之处仅在于上述层11-15中的每一层均存在于图3的装置中(如层31-35)。图3的装置与图1和图2中描述的装置的不同之处在于划线在位置P1处的侧壁轮廓不同地成形并且具有不同的性能或特征。例如，尽管划线在图1和图2中的侧壁轮廓是基本垂直或类似陡崖的，而图3中的轮廓是锥形的。对于另外的例子，尽管未在附图中描绘，但是图1和图2的装置的下部导电层沿着划线边缘经历分层和熔化点，而图3的改进的装置不具有分层缺陷或熔化点。

在图3中，下部导电层35形成在基板36上并且包括联接至第一母线38的第一部分和联接至第二母线39的第二部分。第一部分和第二部分在位置P1处通过划线彼此物理地分离。通过电致变色装置的剩余层完全地或部分地覆盖和填充物理间隔，电致变色装置的剩余层包括直接形成在其上的电极层34(其可以是电致变色电极层或反电极层)、离子导体层33、另一个电极层32(其可以是电致变色电极层和反电极层中的另一者)和上部导电层31。由于划线侧壁的锥形轮廓与图1和图2中的装置的划线侧壁相比相对光滑，因此电极层34在下部导电层上提供沿着划线边缘的改进的梯级覆盖。然而，图2中示出的离子导电层13几乎达到下部导电层15的侧壁，图3中的电极层34保持离子导电层33与下部导电层35之间的改进的间隔。此外，电极层32和34以及夹持其间的离子导体层33共同地提供沿着划线边缘在下部导电层31上的改进的梯级覆盖，使得在相应的导电层31与导电层35之间不存在电流泄漏或短路。

在图3的例子中，位置P1处的划线侧壁具有线性锥形轮廓。然而，可以通过调节激光器的空间光束能量轮廓获得其他轮廓(例如，高斯或正态分布曲线形状、基本高斯或其他曲线形状等等)。在一些例子中，每个锥形侧壁可以提供划线层表面与基板表面之间的平滑过渡。例如，每个锥形侧壁可以具有圆形上部边缘。对于进一步的例子，每个锥形侧壁的总斜度相对于基板的平面可以为大约45度。在一些例子中，为了降低阴影的风险，每个锥形侧壁可被形成为使得没有侧壁的部分相对于基板平面具有比45度更陡的斜度。

图4A-4C描绘了可以实现的一些可能的侧壁轮廓。例如，图4A描绘了图3的线性轮廓的放大图。此外例如，图4B描绘了具有弯曲侧壁边缘的基本高斯(弯曲)轮廓。进一步地例如，图4C描绘了具有线性和弯曲特性的轮廓。在一些例子中，光束的能量轮廓可以平滑地变化。

本公开类似地适用于其中多个层而非仅下部导电层被划线的电活性装置。例如，图5以截面示出具有另一种改进的膜结构的另一种固态电致变色装置50的一部分。图5的装置50在一定程度上类似于图3中描绘的固态装置，在于上述层31-35中的每一层再次存在于图5的装置中(作为层51-55)。图5的装置在一定程度上不同于图3中描绘的装置，在于直接靠近下部导电层的电极层和离子导电层已与下部导电层一起被划线。与图3相比，划线在位置P1处的侧壁轮廓是锥形。此外，像在图3中，图5中的装置的划线层中的每一层不具有分层缺陷或熔化点。

在图5中，下部导电层55、第一电极层54和离子导电层53中的每一层均形成在基板56上并且包括联接至第一母线58的第一部分和联接至第二母线59的第二部分。每一层的第一部分和第二部分在位置P1处通过划线彼此物理地分离。通过剩余层完全地或部分地覆盖和填充物理间隔，剩余层包括电极层52(可以是电致变色电极层或反电极层)和上部导电层51。由于划线侧壁的与图1和2中的装置的划线侧壁相比的相对光滑的锥形轮廓，使得电极层52在下部导电层55上提供沿着划线边缘的改善的梯级覆盖，使得在相应的导电层51和55之间不存在电流泄漏或短路。

在图5的示例中，下部导电层、电致变色电极层和离子导体层的厚度大于反电极层的厚度的大约两倍。在本公开的其他示例中，下部导电层、电致变色电极层和离子导体层的厚度可以大于反电极层厚度的大约三倍。在仍然的其他示例中，下部导电层和一个或更多个其他划线相邻层的厚度可以是沉积在划线层之上和上部导电层之下的层的厚度的两倍或更大。在仍然的另外的示例中，下部导电层和一个或更多个其他划线相邻层的厚度可以是沉积在划线层之上和上部导电层之下的层的厚度的三倍或更大。在上述示例中的任一个中，可能特别有利的是利用具有100皮秒脉宽的激光器、入射至基板的膜侧的激光器(或其他划线器具)或两者对装置进行划线。

本公开还提供用于制造具有上述改进的电活性装置的方法。在不脱离本文中的教导的情况下，沉积的层的成分或类型可被改变以便获得所需的结果。

图6提供示出可以形成装置30的方法的流程图600。在程序块602处，提供在其上形成或制造装置的基板或工件。基板可以是如通常用于建造窗户的普通浮法玻璃片、硼硅玻璃或比如用于汽车或飞机应用的其他玻璃方格。基板可被退火、热强化、回火或化学强化。基板还可以包括适用于所制造类型的装置的其他材料，包括许多透明材料，比如金刚石、氧化铝或蓝宝石以及刚性或柔性聚合物。另外，可以采用具有足够光滑以允许镜面反射的表面的不透明材料，在被抛光或涂层时形成电活性膜的反射背景，形成反射电活性装置。这可以包括具有抛光表面的金属和半导体或电介体上的反射金属或介电涂层，比如碳、硅、碳化硅、砷化镓或氧化硼。

在程序块604处，电活性装置的一个或更多个相邻层，包括导电材料层，比如氧化铟锡层，形成在基板的表面上。各层可以沉积成使得每层从装置的第一母线连续地延伸至装置的第二母线。在一些实施例中，各层可以仅为导电层。在其他实施例中，各层还可包括直接形成在导电层之上并且与导电层相邻的电极层。在仍然另外的实施例中，各层可以包括形成在电极层之上的离子导电层。在优选的实施例中，包括导电层的材料经由溅射沉积在透明基板上以形成透明导电层。

在程序块606中，划线器具定位成入射至具有形成在其上的一个或更多个相邻层的基板的侧面。划线器具能够利用几种不同方法之一对各层进行划线，所述方法包括激光划线，涉及例如利用金刚石、红宝石或不锈钢尖端的机械研磨，电子放电加工，或化学蚀刻，或者现有技术中已知的另一种适当的去除处理(“切割”)。划线器具可以安装在沉积(例如涂层)腔中。如果划线器具是激光器，激光器的定位可以涉及将激光器的激光束聚焦在基板的位置P1。

在程序块608处，利用划线器具去除一个或更多个相邻层的一部分。在一些实施例中，各层可以在位置P1处被划线或切割。划线可以垂直于图3的截面图中示出的位置P1延伸基板的整个长度，即，从基板的一端延伸至相对端。划线的线宽可以为大约25微米或更大。在一些实施例中，可以根据共同待审的美国申请序号No.13/950,791的技术围绕位置P1执行具有更大线宽的划线或一个以上的划线，该专利申请的公开内容在此结合到本文中。例如，多个相同的划线可以彼此紧挨着(例如平行)形成在划线层中。这种划线将减小不连续激光线的危险，后者可能导致泄漏(例如，由于局部缺陷)。在一些示例中，每个划线可以通过划线层中的未划线材料分离。在其他示例中，多个划线可以去除每个划线之间的全部材料，由此有效地产生与每个单独的划线相比具有相对较大线宽的单个划线。

在程序块610处，电活性装置的一个或更多个剩余层形成在一个或更多个划线相邻层上。例如，在图3的电致变色装置中，剩余层可以包括电致变色电极层、反电极层、夹持在两个电极层之间的离子导电层以及形成在其他层之上的上部导电层。可以通过溅射、化学气相沉积或本领域已知的其他薄膜制造方法执行这些层的沉积，比如共同待审美国申请序号No.13/950,791中说明的方法。在一些实施例中，附加层可以形成在层状结构中，比如防反射涂层、比如为在美国专利No.5,724,177中说明的那样的光学调谐层、比如为美国专利No.8,004,744中说明的那样的离子传输层，这些专利的公开内容的全部在此结合到本文中。这些层的形成在例如美国专利No.5,699,192、No.5,321,544、No.5,659,417、No.5,370,775和No.5,404,244中进一步说明，这些专利的公开内容整体上通过参引方式结合到本文中。

在一些实施例中，相邻划线层的全部和剩余层中的至少一层经由磁控管溅射沉积法在同一真空处理腔中沉积，以便提高装置制作的可制造性，意味着基板在装置的制造过程中在对初始层进行涂层时仅经历单个阶段，由于减少的处理而可能提高了产量，并且由于很少的工艺步骤还可能提高了吞吐量。此外，在不去除基板的情况下在同一腔中沉积全部初始层使得短路的数目减少。

图7提供了示出可以形成装置30的另一种方法的另一个流程图700。程序块702、704、708和710中说明的步骤分别与流程图600中的说明的步骤602、604、608和610相当，因此在此不再重复。流程图700包括另外的步骤，程序块706，其可以替代流程图600中的步骤606或除步骤606之外地执行。在程序块706处，提供具有大约100皮秒或更短脉宽的激光器。在图7的流程图700中，激光器可被定位成入射至基板的膜侧或与基板的膜侧相对。通过将具有100皮秒或更短脉宽的激光器定位成入射至基板的膜侧，可以一起执行流程图600和700。

一般地，激光器的脉宽可被选择成优化在处理期间热在装置中的耗散，以防止可能引起下部导电层中的分层或熔化点的不希望的热扩散。该脉宽一般为大约100皮秒或更短，但可以根据被划线的材料而变化。一般地，已发现持续1nm或更长的脉宽导致不希望的热扩散，但利用具有更短脉宽的激光器可能是有利的。在一些示例中，激光器的脉宽可以为大约50皮秒或更短。在另外的示例中，脉宽可以为大约10皮秒或更短。在仍然另外的示例中，脉宽可以是大约6皮秒。

激光器的波长可以在从大约340nm至大约1070nm的范围内。更具体地，激光器的波长可被选择成减少束能量被基板的吸收，并且更具体地优化下部导电层与基板之间的吸收率。最佳波长可以根据基板材料和其他层材料而变化。在一些实施例中，下部导电层应吸收来自激光器的高百分比的能量，基板将吸收低百分比的能量。例如，在共同待审美国申请序号No.13/950,791中说明的电致变色装置中，已发现用于电致变色装置的玻璃基板具有相对低的绿光吸收率，玻璃基板上的氧化铟锡具有较高吸收率。此外，已发现具有在大约515nm与大约532nm之间的波长的光在这样的装置中是优选的。在利用不同材料的其他装置中，发出具有不同波长的光的激光器可以是优选的。

图8提供用于形成本公开的电活性装置的系统800的简图。系统800包括用于制作装置的壳体或腔810。腔810可以是本领域已知的用于制作电活性装置的任何标准蒸发腔或涂层器。例如，腔810可以是涂层器，比如用于执行将导电层和/或电活性层涂层到基板上的初始阶段。腔810可以在真空条件或在其他压力条件(例如，标准大气压力)下操作。容置在腔810内的可以是膜沉积系统801、激光器803、定位装置805、基板807和收集系统809，定位装置805用于定位或调节激光器的光束相对于基板的位置。

膜沉积系统801可以是磁控管溅射器、DC溅射器或RF溅射、或者用于在真空条件下将导电和/或绝缘材料的薄膜沉积在基板上的其他设备。如上所述，激光器803在一些例子中可以具有小于大约100皮秒的脉宽。在一些实施例中，定位装置805可以使激光器保持就位和/或将激光器安装在腔内，激光器定向成使其在基板807的表面上发出激光束。在一些示例中，定位装置805可被构造成使得激光束入射至基板807的膜侧。定位装置805还可被构造成使激光器移动或再定向，使得聚焦束在基板807的表面上沿着划线边缘运动。

收集系统809可以是通风口、静电板、变冷表面、导管或用于收集通过将束聚焦在基板的表面上产生的颗粒材料或蒸汽的其他结构。收集系统809还可被构造成过滤这些颗粒材料或蒸汽，和/或将其输送出壳体810。颗粒材料或蒸汽的收集和/或喷射对于防止材料在壳体的净化、通风和/或从抽气期间被向周围‘吹散(blown)’，这反过来可能擦伤或者损坏基板和/或膜结构。

在本公开的一个示例中，可以在不需从壳体去除基板的情况下形成电活性装置。例如，在形成图3的电致变色装置时，基板可以设置在壳体中，一层导电材料可以形成在基板的表面上，可以利用激光器去除导电材料层的一部分，电致变色电极层和反电极层中的至少一者可以形成在导电材料层上，而无需从壳体去除基板。在一些示例中，可以在单个连续的真空步骤中执行这些步骤。

尽管上述实施例中的每一个均示出在位置P1处切割仅通过下部导电层，但是将理解的是利用短脉宽激光器和/或定位成入射至基板的膜侧的激光器的益处可以在通过装置的多个层划线中实现，比如通过下部导电层和相邻的电极层两者，或者还比如通过下部导电层、相邻的电极层以及还通过与电极层相邻的离子导体层。这种划线在例如共同待审的美国申请序号No.13/786,934中说明，该申请的公开内容的全部在此结合到本文中。

如上所述，在划线电致变色装置的情况下，可以在仅穿过导电层911的划线中实现上述益处，因此，电极层和离子导体层912-914分别分离上部导电层915和下部导电层911(910)，或者通过导电层921和一个电极层922分离两者，使得发光层923和另一个传输层924分别分离上部导电层925和下部导电层921(920)，或甚至通过导电层931、一个电极层932和离子导体层933分离两者，使得仅另一个电极层934分别分离上部导电层935和下部导电层931(930)。类似地，在划线的场致发光装置的情况下，可以在仅穿过导电层941的划线中实现上述益处，使得绝缘层和荧光体层942-944分别分离上部导电层945和下部导电层941(940)，或者通过导电层951、一个绝缘层952和荧光体层953分离两者(例如，使得仅另一个绝缘层954分别分离上部导电层955和下部导电层951)(950)。在划线的OLED的情况下，上述益处可以在仅穿过导电层961的划线中实现，使得传输层和发光层962-964分别分离上部导电层965和下部导电层961(960)，或者通过导电层和一个传输层将两者分离，使得发光层和另一个传输层分离上部导电层和下部导电层(未示出)，或甚至通过导电层、一个传输层和发光层分离两者，使得仅另一个传输层分离上部导电层和下部导电层(也未示出)。此外，在划线光电装置的情况下，上述益处可以在仅穿过导电层971的划线中实现，使得受体/供体层和pn节层972-974分别分离上部导电层975和下部导电层971(970)，或者通过导电层981、受体/供体层982之一和pn节层983分离两者，使得仅另一个受体/供体层984分别分离上部导电层985和下部导电层981(980)。为了说明清楚，这些实施例中的每一个在图9A-9C的视图中示出。

此外，在入射至基板的膜侧地执行划线的上述实施例中的每一个中，这种划线被描述为利用激光器执行。然而，将理解的是可以利用其他切割或烧蚀工具/技术实现至少锥形侧壁边缘的益处，比如通过刻蚀、机械研磨或本领域已知的任何其他适当的去除处理(“切割”)。此外，虽然结合容纳激光器的腔说明了上述实施例，将理解的是该腔可以装备有任何其他切割或烧蚀工具，以便获得本公开的锥形侧壁。

另外，尽管每个上述实施例示出了仅两个总线之间的装置结构，但是很清楚上述公开也类似地应用于具有两个以上总线的装置。在这些装置中，每个总线可以通过如上所述形成的结构彼此电气地分离。形成每个结构可以同时或相继地执行，形成在每对总线之间的层可以以如上所述的任何方式划线。

最后，如上所述以及附图中示出的实施例不限于矩形形状的装置。相反地，说明书和附图仅旨在描述装置的截面图，而非旨在以任何方式限制这种装置的形状。例如，装置可以形成为除长方形以外的形状(例如三角形、圆形、弧形结构等等)。对于另外的例子，装置可以三维地成形(例如凸形、凹形等等)。

许多不同的方面和实施例是可能的。以下描述那些方面和实施例中的一些。在阅读该说明书之后，技术人员将理解的是，这些方面和实施例仅是例示而非限制本发明的范围。实施例可以与如下所列项目中的任一项或更多项一致。

项目1.一种电活性装置，包括：

第一导电层和第二导电层，以及夹持在第一导电层和第二导电层之间的一个或更多个电活性层，

其中，电活性装置的一个或更多个相邻层包括位于多个电活性层的第一部分与第二部分之间的物理间隔，物理间隔限定第一部分和第二部分中的每一个的相应的锥形侧壁，一个或更多个相邻层包括第一导电层和第二导电层之一，以及

其中，电活性装置的剩余层形成在物理间隔上的一个或更多个相邻层上，剩余层包括第一导电层和第二导电层中的另一层。

项目2.一种用于制造电活性装置的方法，该方法包括：

提供基板；

在基板的表面上形成电活性装置的一个或更多个相邻层；

将划线器具定位成入射至基板的形成有一个或更多个相邻层的侧面上；

利用划线器具从基板去除电活性装置的一个或更多个相邻层的一部分，由此在一个或更多个相邻层的第一部分与第二部分之间形成物理间隔，物理间隔限定第一部分和第二部分中的每一个的相应的锥形侧壁；以及

在一个或更多个相邻层的物理间隔上形成电活性装置的一个或更多个剩余层。

项目3.如项目1所述的电活性装置或项目2所述的方法，其中，相应的锥形侧壁具有基本线性轮廓或基本高斯轮廓。

项目4.如项目1所述的电活性装置或项目2所述的方法，其中，相应的锥形侧壁相对于基板的平面具有大约45度或更小的倾度，使得每个侧壁不具有阴影。

项目5.一种制造电活性装置的方法，电活性装置包括第一导电层、第二导电层和夹持在第一导电层与第二导电层之间的一个或更多个电活性层，该方法包括：

提供基板；

在基板的表面上形成电活性装置的一个或更多个相邻层，一个或更多个相邻层包括第一导电层和第二导电层之一；

提供具有大约100皮秒或更短脉宽的激光器；

利用激光器从基板去除一个或更多个相邻层的一部分；以及

在一个或更多个相邻层上形成电活性装置的剩余层，剩余层包括第一导电层和第二导电层中的另一者。

项目6.如项目5中所述的方法，其中，激光器定位成入射至基板的其上形成一个或更多个相邻层的侧面。

项目7.如前述项目中的任一项所述的电活性装置或方法，其中，一个或更多个相邻层还包括至少一个电活性层。

项目8.如前述项目中的任一项所述的电活性装置或方法，其中，所述剩余层包括电活性装置的电活性层中的每一层。

项目9.如前述项目中的任一项所述的电活性装置或方法，其中，电活性装置是电致变色装置。

项目10.如项目9所述的电活性装置或方法，其中，一个或更多个电活性层包括：

包括电致变色电极层和反电极层之一的第一电极；

包括电致变色电极层和反电极层中的另一者的第二电极；以及

用于在第一电极与第二电极之间传导离子的离子导体层。

项目11.如前述项目中的任一项所述的电活性装置或方法，其中，一个或更多个相邻层的厚度是电活性装置的一个或更多个剩余层的电活性层的厚度的至少大约两倍或三倍。

项目12.如项目1至4和7至11中的任一项所述的电活性装置或方法，其中，物理间隔沿着相应的锥形侧壁不具有熔化点。

项目13.如项目1至4和7至12中的任一项所述的电活性装置或方法，其中，包括物理间隔的导电层在不沿着相应的锥形侧壁分层的情况下直接接触基板。

项目14.如项目1至4和7至13中的任一项所述的电活性装置或方法，还包括多个电活性层的第二部分与第三部分之间的物理间隔，第二部分与第三部分之间的物理间隔限定第二部分和第三部分中的每一个的相应的锥形侧壁。

项目15.一种用于制造电致变色装置的系统，该系统包括：

用于包含在其上形成电致变色装置的基板的壳体；

构造成将电致变色装置的一个或更多个层沉积到基板上的沉积系统；

安装在壳体中的激光器，该激光器定位成在基板的表面上产生光束，其中：

激光器具有100皮秒或更短的脉宽并且定位成在基板上产生光束；或

该层入射至在其上形成电致变色装置的基板的侧面；

用于使光束相对基板运动的定位装置；以及

用于收集通过将光束聚焦在基板的表面上产生的颗粒材料或蒸汽的收集系统。

项目16.一种电活性装置，包括：

第一导电层和第二导电层，以及夹持在第一导电层和第二导电层之间的一个或更多个电活性层，

其中，电活性装置的一个或更多个相邻层包括位于多个电活性层的第一部分与第二部分之间的物理间隔，物理间隔限定第一部分和第二部分中的每一个的相应的锥形侧壁，一个或更多个相邻层包括第一导电层和第二导电层之一，以及

其中，电活性装置的剩余层形成在物理间隔上的一个或更多个相邻层上，剩余层包括第一导电层和第二导电层中的另一层。

项目17.如项目16所述的电活性装置，其中，一个或更多个相邻层还包括至少一个电活性层。

项目18.如项目16所述的电活性装置，其中，剩余层包括电活性装置的电活性层中的每一层。

项目19.如项目16所述的电活性装置，其中，电活性装置是电致变色装置、场致发光器件、电池、光致变色装置、热变色装置、悬浮微粒装置、液晶显示装置、光伏装置和发光二极管之一。

项目20.如项目16所述的电活性装置，其中，电活性装置是电致变色装置，以及其中，一个或更多个电活性层包括：

包括电致变色电极层和反电极层之一的第一电极；

包括电致变色电极层和反电极层中的另一者的第二电极；以及

用于在第一电极与第二电极之间传导离子的离子导体层。

项目21.如项目20所述的电活性装置，其中，一个或更多个相邻层还包括第一电极和第二电极之一，以及其中，剩余层还包括离子导体层和第一电极和第二电极中的另一者。

项目22.如项目20所述的电活性装置，其中，一个或更多个相邻层还包括离子导体层、第一电极和第二电极之一以及离子导体层，以及其中，剩余层还包括第一电极和第二电极中的另一者。

项目23.如项目20所述的电活性装置，其中，剩余层还包括离子导体层以及第一电极和第二电极中的每一个。

项目24.如项目16所述的电活性装置，其中，一个或更多个相邻层的厚度是电活性装置的一个或更多个剩余层的电活性层的厚度的至少大约两倍。

项目25.如项目16所述的电活性装置，其中，一个或更多个相邻层的厚度是电活性装置的一个或更多个剩余层的电活性层的厚度的至少大约三倍。

项目26.如项目16所述的电活性装置，其中，物理间隔沿着锥形侧壁不具有熔化点。

项目27.如项目16所述的电活性装置，还包括基板，其中，包括物理间隔的导电层在不沿着锥形侧壁分层的情况下直接接触基板。

项目28.如项目16所述的电活性装置，其中，锥形侧壁中的每一个相对于基板的平面的倾度为大约45度或更小，使得每个侧壁不具有阴影。

项目29.如项目16所述的电活性装置，还包括多个电活性层的第二部分与第三部分之间的物理间隔，第二部分与第三部分之间的物理间隔限定第二部分和第三部分中的每一个的相应的锥形侧壁。

项目30.一种用于制造电活性装置的方法，所述方法包括：

提供基板；

在基板的表面上形成电活性装置的一个或更多个相邻层；

将划线器具定位成入射至基板的其上形成有一个或更多个相邻层的侧面；

利用划线器具从基板去除电活性装置的一个或更多个相邻层的一部分，由此在一个或更多个相邻层的第一部分与第二部分之间形成物理间隔，物理间隔限定第一部分和第二部分中的每一个的相应的锥形侧壁；以及

在一个或更多个相邻层的物理间隔上形成电活性装置的一个或更多个剩余层。

项目31.如项目30中所述的方法，其中，由锥形侧壁之间的物理间隔限定的相应的锥形侧壁形成有基本线性轮廓。

项目32.如项目30中所述的方法，其中，由锥形侧壁之间的物理间隔限定的相应的锥形侧壁形成有基本高斯轮廓。

项目33.如项目30中所述的方法，其中，由锥形侧壁之间的物理间隔限定的相应的锥形侧壁相对于基板的平面形成有大约45度或更小的倾度，使得每个侧壁不具有阴影。

项目34.如项目30中所述的方法，其中，通过该方法形成的电活性装置是电致变色装置。

项目35.一种制造电活性装置的方法，电活性装置包括第一导电层、第二导电层和夹持在第一导电层与第二导电层之间的一个或更多个电活性层，该方法包括：

提供基板；

在基板的表面上形成电活性装置的一个或更多个相邻层，一个或更多个相邻层包括第一导电层和第二导电层之一；

提供具有大约100皮秒或更短脉宽的激光器；

利用激光器从基板去除一个或更多个相邻层的一部分；以及

在一个或更多个相邻层上形成电活性装置的剩余层，剩余层包括第一导电层和第二导电层中的另一者。

项目36.如项目35所述的方法，其中，一个或更多个相邻层还包括至少一个电活性层。

项目37.如项目35所述的方法，其中，剩余层还包括夹持在第一导电层与第二导电层之间的一个或更多个电活性层中的全部。

项目38.如项目35所述的方法，其中，激光器的脉宽为大约10皮秒或更短。

项目39.如项目38所述的方法，其中，激光器的脉宽为大约6皮秒。

项目40.如项目35所述的方法，其中，激光器具有在大约515nm与大约532nm之间的操作波长。

项目41.如项目35所述的方法，其中，通过该方法形成的电活性装置是电致变色装置。

项目42.如项目41所述的方法，其中，激光器定位成入射至基板的其上形成一个或更多个相邻层的侧面。

项目43.一种用于制造电致变色装置的系统，该系统包括：

用于包含其上形成电致变色装置的基板的壳体；

构造成将电致变色装置的一个或更多个层沉积到基板上的沉积系统；

在壳体中安装成入射至在其上形成电致变色装置的基板的侧面的激光器，激光器定位成在基板的表面上生产光束；

用于使光束相对基板运动的定位装置；以及

用于收集通过将光束聚焦在基板的表面上产生的颗粒材料或蒸汽的收集系统。

项目44.一种用于制造项目43的系统中的电致变色装置的方法，该方法包括：

在壳体中提供基板，而不从壳体去除基板：

在基板的表面上形成电致变色装置的一个或更多个相邻层；

利用激光器去除一个或更多个相邻层的一部分；以及

在一个或更多个相邻层上形成电致变色装置的一个或更多个剩余层。

项目45.一种用于制造电致变色装置的系统，该系统包括：

用于包含在其上形成电致变色装置的基板的壳体；

构造成将电致变色装置的一个或更多个层沉积到基板上的沉积系统；

安装在壳体中的激光器，激光器具有100皮秒或更短的脉宽并且定位成在基板上产生光束；

用于使光束相对基板运动的定位装置；以及

用于收集通过将光束聚焦在基板的表面上产生的颗粒材料或蒸汽的收集系统。

项目46.一种用于制造项目45的系统中的电致变色装置的方法，该方法包括：

在壳体中提供基板，而不从壳体去除基板：

在基板的表面上形成电致变色装置的一个或更多个相邻层；

利用激光器去除一个或更多个相邻层的一部分；以及

在一个或更多个相邻层上形成电致变色装置的一个或更多个剩余层。

注意到，并非需要在概述或示例中的如上所述的全部活动，可能不需要特定活动的一部分，可能除这些说明的之外执行一个或更多个另外的活动。更进一步地，列出活动的顺序并不一定为其执行的顺序。

如上已关于具体实施例说明了有益效果、其他优点和问题的解决方案。但是，有益效果、优点、问题的解决方案以及可以使得任何有益效果、优点或解决方案出现或变得更加明确的任何特征并非被解释为任何或全部权利要求的关键特征、必需的特征或必要的特征。

尽管已参照具体实施例对本文的构思进行了说明，但是可以理解的是，这些实施例仅例示了本发明的原理并且不限制本发明。因此可以理解的是，在不脱离由随附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可以对示例性实施例做出各种变型并且可以设计其他布置。