本申請案要求2014年10月3日提交的美國臨時(shí)專利申請第62/059,351號的權(quán)益,該申請的全部公開內(nèi)容以引用方式并入本文中以用于任何和所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開大體上涉及激光燒蝕過程和由該過程制備的產(chǎn)品。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在第一方面,提供了一種方法,該方法包括:提供工件,該工件包括基底、設(shè)置在基底的第一表面上的涂布層、以及設(shè)置在基底的第二表面上的掩模;以及將激光束導(dǎo)向至工件,使得在激光束撞擊涂布層之前激光束從第二表面穿過基底傳輸至第一表面,從而從工件移除涂布層的一部分?;椎牡谝槐砻婧突椎牡诙砻媸腔椎南鄬Φ谋砻?,并且掩模選擇性地防止從工件的部分移除涂布層。該方法還可包括將掩模設(shè)置在基底的第二表面上。設(shè)置掩??砂ü饪踢^程或印刷過程。備選地,設(shè)置掩??砂▽㈩A(yù)成形的掩模放置在基底的第二表面上。移除涂布層的部分可以產(chǎn)生已從其移除涂布層的工件的部分,工件的該部分具有小于由激光束產(chǎn)生的激光光斑的特征尺寸。鄰近已從其移除涂布層的工件的部分的涂布層的邊緣可具有特征長度L,特征長度L是其中涂布層的厚度從標(biāo)稱涂布層厚度t漸縮至零厚度的涂布層的邊緣的部分的長度,并且L為100μm或更小。備選地,L可以是50μm或更小,例如200nm或更小。鄰近已從其移除涂布層的工件的部分的涂布層的邊緣可具有均一的形狀。鄰近已從其移除涂布層的工件的部分的涂布層的邊緣可具有圓齒形輪廓。圓齒的深度可以在激光束的直徑的1%和20%之間。圓齒的深度可以小于100μm。激光束可以由脈沖持續(xù)時(shí)間在0.5至500皮秒的范圍內(nèi)的激光器產(chǎn)生。工件也可包括設(shè)置在基底和涂布層之間的導(dǎo)電層,并且導(dǎo)電層未被激光束移除。導(dǎo)電層可包括透明導(dǎo)電氧化物,例如銦錫氧化物。涂布層可包括金屬材料,例如鉻。涂布層可包括多個層。鄰近已從其移除涂布層的工件的部分的涂布層的邊緣與第一基底表面可以形成在30°至90°的范圍內(nèi)的平均角度。從其移除涂布層的工件的部分可以顯示具有0.25%或更小的透射霧度(transmission haze),例如0.05%或更小。
在第二方面,提供了一種方法,該方法包括:提供工件,該工件包括基底和設(shè)置在基底的第一表面上的涂布層;以及通過將激光束導(dǎo)向至工件,使得在激光束撞擊涂布層之前激光束穿過基底,從而從工件移除涂布層的一部分。激光束由脈沖持續(xù)時(shí)間在0.5至500飛秒的范圍內(nèi)的激光器產(chǎn)生。工件也可包括設(shè)置在基底的第二表面上的掩模,其中基底的第一表面和基底的第二表面是基底的相對的表面。掩??梢赃x擇性地防止從工件的部分移除涂布層。
在第三方面,提供了一種產(chǎn)品,該產(chǎn)品包括:基底;涂布層,其設(shè)置在基底的第一表面上;以及基底的第一表面的一部分,其基本上不含涂布層。鄰近基本上不含涂布層的基底的第一表面的部分的涂布層的邊緣與第一基底表面形成在30°至120°的范圍內(nèi)的平均角度,鄰近基本上不含涂布層的基底的第一表面的部分的涂布層的邊緣具有特征長度L,特征長度L是其中涂布層的厚度從標(biāo)稱涂布層厚度t漸縮至零厚度的涂布層的邊緣的部分的長度,并且L為100μm或更小。特征長度L可以是50μm或更小,例如200nm或更小。該產(chǎn)品也可包括導(dǎo)電層,該導(dǎo)電層設(shè)置在基底和涂布層之間以及基本上不含涂布層的基底的第一表面的部分上。涂布層可包括金屬材料?;旧喜缓坎紝拥幕椎牡谝槐砻娴牟糠挚梢猿尸F(xiàn)具有0.25%或更小的透射霧度,例如0.05%或更小。鄰近基本上不含涂布層的基底的第一表面的部分的涂布層的邊緣可具有圓齒形輪廓。圓齒的深度可以小于100μm,例如小于50μm。該產(chǎn)品也可包括:第一電極層;第二電極層;和電致變色層。電致變色層設(shè)置在第一電極層和第二電極層之間,并且第一電極層設(shè)置在不含涂布層的基底的第一表面的部分上。
在第四方面,提供了包括第三方面的產(chǎn)品的車輛后視鏡組件。
附圖說明
下面將結(jié)合附圖描述示例性實(shí)施例,在附圖中,相同的標(biāo)號表示相同的元件。
圖1是第二表面激光燒蝕過程的實(shí)施例的側(cè)剖視圖。
圖2是圖1的過程的俯視圖。
圖3(a)是激光燒蝕的涂布層的經(jīng)處理的邊緣的剖視圖。
圖3(b)是在材料添加過程中通過掩模而形成的涂層的邊緣的剖視圖。
圖4(a)是激光燒蝕的涂布層的經(jīng)處理的邊緣的俯視圖。
圖4(b)是在材料添加過程中通過掩模而形成的涂層的邊緣的俯視圖。
圖5是圖1的過程的俯視圖,示出了備選的過程路徑。
圖6是由圖5的經(jīng)燒蝕的工件形成的部件。
圖7是第二表面激光燒蝕過程的實(shí)施例的側(cè)剖視圖,其中工件包括附加的材料層。
圖8是掩模的激光燒蝕過程的實(shí)施例的側(cè)剖視圖。
圖9(a)是由皮秒激光器形成的激光燒蝕邊緣的顯微照片。
圖9(b)是由納秒激光器形成的激光燒蝕邊緣的顯微照片。
具體實(shí)施方式
在下文中描述了各種實(shí)施例。應(yīng)注意,具體實(shí)施例并不意圖作為窮盡性的描述或?qū)Ρ疚恼撌龅母鼜V方面的限制。結(jié)合具體實(shí)施例所描述的一個方面不一定限于那一個實(shí)施例,并且可以利用任何其它實(shí)施例來實(shí)踐。
如本文中所用,“約”將為所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所理解并且在一定程度上將取決于其使用情況而變化。如果使用所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員不清楚的術(shù)語,那么考慮到其使用的情況,“約”將意味著達(dá)到特定術(shù)語的正或負(fù)10%。
除非本文中另外指出或明顯與內(nèi)容相矛盾,否則在描述要素的情況下(尤其在以下權(quán)利要求書的情況下)使用術(shù)語“一(a/an)”和“所述”以及類似指示物應(yīng)理解為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)。除非本文另外指示,否則本文中的值的范圍的敘述僅打算充當(dāng)個別提及屬于所述范圍內(nèi)的每個獨(dú)立值的速記方法,并且每個獨(dú)立值并入本說明書中,如同在本文中個別地?cái)⑹鲆话?。除非本文中另有說明或另外明顯與內(nèi)容相矛盾,否則本文中所述的所有方法都可以任何合適的順序進(jìn)行。除非另有說明,否則本文中提供的任何和所有實(shí)例或例示性語言(例如“如”)的使用僅意圖更好地說明實(shí)施例并且不對權(quán)利要求書的范圍造成限制。在說明書中無任何語言應(yīng)解釋為表示任何未要求的元素是必不可少的。
激光燒蝕過程通常包括通過將激光束導(dǎo)向至工件而在工件的表面選擇性地移除材料。激光束被構(gòu)造成在激光束撞擊所需表面的地方限定的激光光斑處遞送受控量的能量。該受控量的能量經(jīng)選擇以液化、汽化或以其它方式使表面材料在激光光斑處快速膨脹,以使其從工件分離以便移除。激光燒蝕可用來例如從帶涂層的基底移除一個或多個涂層的至少一部分,或以其它方式使工件表面再成形。
本申請公開了一種方法,該方法通過在激光束撞擊到涂層材料之前使激光束穿過基底而從基底的第一表面激光燒蝕涂布層。該方法包括:提供工件,該工件包括基底、設(shè)置在基底的第一表面上的涂布層、以及設(shè)置在基底的第二表面上的掩模;以及將激光束導(dǎo)向至工件,使得在激光束撞擊涂布層之前激光束從第二表面穿過基底傳輸至第一表面,從而從工件移除涂布層的一部分。基底的第一表面和基底的第二表面是基底的相對的表面,并且掩模選擇性地防止從工件的這些部分移除涂布層。
根據(jù)另一個實(shí)施例,一種方法包括:提供工件,該工件包括基底和設(shè)置在基底的第一表面上的涂布層;以及將激光束導(dǎo)向至工件,使得在激光束撞擊涂布層之前激光束穿過基底,從而從工件移除涂布層的一部分。激光束由脈沖持續(xù)時(shí)間在0.5至500飛秒的范圍內(nèi)的激光器產(chǎn)生。
根據(jù)另一個實(shí)施例,一種產(chǎn)品包括:基底,其具有設(shè)置在基底的第一表面上的涂布層;以及基底的第一表面的一部分,其基本上不含涂布層。鄰近基本上不含涂布層的基底的第一表面的部分的涂布層的邊緣與第一基底表面形成在30°至120°的范圍內(nèi)的平均角度。鄰近基本上不含涂布層的基底的第一表面的部分的涂布層的邊緣具有特征長度L,特征長度L是其中涂布層的厚度從標(biāo)稱涂布層厚度t漸縮至零厚度的涂布層的邊緣的部分的長度,并且L為100μm或更小。一種車輛后視鏡組件可包括該產(chǎn)品。
轉(zhuǎn)到示出各種實(shí)施例的附圖,圖1是在工件10上執(zhí)行的激光燒蝕過程的實(shí)例的側(cè)剖視圖。工件10為帶涂層的基底,其包括基底12和涂布層14。所示過程為第二表面燒蝕過程,其中,涂布層14位于與工件的第一或撞擊側(cè)18相對的工件10的第二側(cè)16。激光束100由激光源102提供并且朝工件傳播。在該實(shí)例中,激光束100被構(gòu)造為具有在基底12的第二表面20處或附近的焦平面,該焦平面大體上平行于x-y基準(zhǔn)平面以在第二表面處限定激光光斑104。在其它實(shí)例中,焦平面可與第二表面20間隔開大于0mm直至約50mm的量。基底12至少部分地透射激光束100的特定波長的激光,以使得光束穿過基底的厚度傳輸至第二表面20,在第二表面處,涂布層14的材料吸收激光束的能量中的至少一些,并且因此與基底分離。
在圖1的實(shí)例中,移除的涂布層材料22示出為固體顆粒的形式。工件10可被定向?yàn)槿鐖D所示,以使得重力造成被移除的材料22遠(yuǎn)離工件10下落。任選地,提供真空源106,以幫助引導(dǎo)被移除的材料22遠(yuǎn)離工件10。當(dāng)從基底12初始分離時(shí),被移除的材料22可以是蒸氣或液體形式。圖示布置可用于防止被移除的材料22重新沉積到工件10上,這對于某些第一表面燒蝕過程可能有問題。材料也可以經(jīng)由散裂過程移除。
為了從大于激光光斑104的工件10的區(qū)域移除材料,激光束100和/或工件10可以相對于彼此移動,以在多個相鄰的和/或重疊的激光光斑位置處移除材料。例如,在所需量的材料被從第一激光光斑位置移除之后,工件10和/或激光束100可以移動以限定第二激光光斑位置,從而進(jìn)一步移除材料。向多個相鄰或重疊的激光光斑位置的繼續(xù)移動以及在每個位置處的對應(yīng)的材料移除限定已從其移除材料的工件10的燒蝕區(qū)域24,如在圖2中的過程的俯視圖中所示,其中預(yù)期燒蝕區(qū)域26以虛線示出。在圖1和圖2中,激光束100正在瞬間過程方向A上相對于工件10移動。激光束100或工件10中的一者或兩者可以被移動以實(shí)現(xiàn)該相對移動。在一個實(shí)例中,激光束100在正負(fù)x方向上在預(yù)期燒蝕區(qū)域26內(nèi)來回移動或掃描,并且每當(dāng)激光束到達(dá)預(yù)期燒蝕區(qū)域的邊緣28時(shí)激光束和/或工件10在y方向上被轉(zhuǎn)位,直到在整個預(yù)期區(qū)域內(nèi)的涂布層14被移除。
高頻脈沖激光可以結(jié)合工件10和/或激光束100在過程方向上在特定速率下的移動使用,以確定相鄰的激光光斑位置之間的間距。在一個非限制性實(shí)例中,在過程方向上相對于工件以20m/s的速率移動的情況下以400kHz的脈沖頻率操作激光束將導(dǎo)致在過程方向上每隔50μm一處的激光光斑位置。因此,當(dāng)在過程方向上測量的激光束100的橫截面尺寸大于相鄰的激光光斑位置之間的間距時(shí),激光光斑位置重疊??梢栽诿總€激光光斑位置處遞送單個脈沖或脈沖群,其中脈沖持續(xù)時(shí)間通常比脈沖之間的時(shí)間小一個或多個數(shù)量級。在激光光斑位置之間的間距可以被選擇成使得相鄰光斑位置至少部分地重疊,以確保在相鄰位置之間的材料移除,特別是對于非矩形的光束橫截面來說。
圖示過程可用作材料添加過程的備選方案,以形成具有帶涂層和不帶涂層部分的產(chǎn)品。材料添加過程(例如,油漆、電鍍、氣相沉積、濺射等)通常需要使用某種形式的掩模,以有助于通過防止涂層材料沉積在所需的不帶涂層部分而限定在帶涂層部分和不帶涂層部分之間的邊界。在這樣的過程中,可以在涂層材料源和基底之間放置物理掩模以在基底的(多個)所需的不帶涂層部分處物理阻隔涂層材料,或者可以將防涂布材料首先涂布在所需的不帶涂層部分上(同時(shí)遮蓋所需的帶涂層部分),隨后在涂層材料被沉積在基底上(包括沉積在防涂布材料上)之后移除。
在上述激光燒蝕過程中,工件10可在所需的帶涂層部分和不帶涂層部分兩者(例如,整個基底表面)處設(shè)有涂布層14,并且涂布層可被選擇性地移除以形成不帶涂層部分(即,預(yù)期燒蝕區(qū)域26)。激光燒蝕過程可減少或消除對額外的加工和過程步驟的需求,所述額外的加工和過程步驟是在希望僅涂布基底的一部分的材料添加過程中所需的。激光燒蝕過程還是更靈活的,因?yàn)轭A(yù)期燒蝕區(qū)域26(即,產(chǎn)品的不帶涂層部分)的尺寸和/或形狀可通過激光系統(tǒng)的相對簡單的再編程改變,而不需要清潔或制備諸如掩模的新物理部件。
此外,涂布層14的新形成的邊緣可以比材料添加過程中沉積的涂層的對應(yīng)邊緣更好地限定。此現(xiàn)象在圖3和4中示意性地示出。圖3(a)是圖2的涂布層的經(jīng)處理的邊緣30的剖視圖,圖3(b)是在材料添加過程中利用掩模施加的涂布層的邊緣30’的剖視圖。如圖3(a)所示,經(jīng)處理的邊緣30可與下面的表面20形成角度θ,該表面為基本上垂直或幾乎垂直的。圖3(b)中所示通過掩模和涂層沉積制備的涂布層具有邊緣30’,該邊緣在大得多的特征長度L上從涂布層的全厚度逐漸漸縮,并且與基底形成小得多的平均角度θ,這部分地歸因于掩模的遮蔽效應(yīng)。激光燒蝕過程可在邊緣30和基底表面20之間產(chǎn)生在從30度至90度或從30度至120度的范圍內(nèi)的角度θ。在一些應(yīng)用中,在此范圍的較高端的角度θ可以是優(yōu)選的,例如從70度至90度的范圍。
從全厚度至零厚度的錐形的特征長度L可與激光燒蝕過程中的激光光斑尺寸和/或涂層厚度相關(guān)。在一些實(shí)施例中,特征長度L小于或等于激光光斑的直徑或?qū)挾鹊亩种弧R虼?,對于直?00μm的激光光斑來說,特征長度L可以為100μm或更小。在一些情況下,特征長度L小于或等于激光光斑的直徑或?qū)挾鹊乃姆种花C即,對于200μm的激光光斑來說,50μm或更小。特征長度L可以小于或等于涂布層14的標(biāo)稱厚度的兩倍,使得100nm的涂布層可具有在200nm或更小的長度上從100nm漸縮至零的經(jīng)處理的邊緣30。在其它實(shí)例中,特征長度L可以高達(dá)涂布層的標(biāo)稱厚度的10倍。在其它實(shí)施例中,特征長度L小于或等于涂布層14的標(biāo)稱厚度,或者涂布層的標(biāo)稱厚度的僅一部分,例如,涂布層的標(biāo)稱厚度的從0.01至0.99倍。在其中θ接近例如90度的實(shí)施例中,特征長度L可以在涂布層的標(biāo)稱厚度的從約0.01至約0.10倍的范圍內(nèi)。在其它實(shí)施例中,特征長度L可以在涂布層的標(biāo)稱厚度的從約0.01至約1.0倍的范圍內(nèi)。特征長度L可以是100μm或更小,例如,75μm或更小、50μm或更小、25μm或更小、10μm或更小、1μm或更小、500nm或更小或200nm或更小。
圖4(a)是圖3(a)的示意性俯視圖,示出了微尺度的經(jīng)燒蝕的邊緣30的形狀。邊緣30的特征在于圓齒的形狀,該形狀部分地由重疊具有圓形或環(huán)形激光束橫截面的激光光斑位置而產(chǎn)生。如圖所示,當(dāng)以接近激光光斑尺寸的尺度觀察時(shí),邊緣30不是筆直的。然而,圖示邊緣30的形狀可以是均一的,即使不是筆直或平滑的。例如,當(dāng)激光燒蝕過程被構(gòu)造成使得激光束和工件在激光脈沖以恒定的頻率遞送至工件的情況下以恒定的相對速度移動時(shí),經(jīng)處理的邊緣30具有周期性形狀,該形狀具有在過程方向上相等的峰到峰和谷到谷間距D,如圖所示。在橫向于過程方向的方向上測量的峰到谷距離d可以隨著過程運(yùn)動或速度增加而增加,并且隨著激光脈沖頻率增加而減小,這兩者都和與相鄰激光光斑位置相關(guān)聯(lián)的重疊量有關(guān)。在一個實(shí)例中,在激光光斑位置之間的距離D為激光束的直徑的約三分之一的情況下,圓齒的深度d可以是激光束的直徑的約2-5%。更小的距離D(例如,激光束的直徑的四分之一)導(dǎo)致更小的深度d(例如,激光束的直徑的約2%)。更大的距離D(例如,激光束的直徑的二分之一)導(dǎo)致更大的深度d(例如,激光束的直徑的約6-8%)。深度d可以是激光束的直徑的約1-20%,例如,激光束的直徑的2-8%。定量地說,深度d可以為100μm或更小,例如,75μm或更小、50μm或更小、25μm或更小、10μm或更小、1μm或更小、500nm或更小、或200nm或更小。
雖然邊緣30在圖示微尺度下可能不是完全平滑或線性的,但經(jīng)處理的邊緣的周期性均勻度有助于在由裸眼感知時(shí)提供平滑的外觀。如圖4(b)所示,具有掩模的材料添加過程制備的邊緣30’在微尺度上也不是完全平滑的。圖4(b)所示沿著邊緣30’的不均勻性導(dǎo)致可能感知為不平滑邊緣的宏觀視覺外觀,即使平均峰到谷深度d與利用激光燒蝕過程產(chǎn)生的相同。
圖5示出了其中在周邊內(nèi)的剩余部分被燒蝕之前激光燒蝕過程沿著預(yù)期燒蝕區(qū)域26的周邊執(zhí)行的實(shí)施例。激光束沿著過程路徑的相對于工件10的速度在沿著預(yù)期燒蝕區(qū)域26的周邊的瞬時(shí)移動方向上可以是恒定的,以在周邊處實(shí)現(xiàn)均勻的邊緣。通過允許在轉(zhuǎn)位軸線之一上使用較少的重疊,同時(shí)也在具有平滑外觀的燒蝕區(qū)域的周邊處提供經(jīng)處理的邊緣,特別是對于諸如圖2和5中那樣具有曲線邊緣的非矩形燒蝕區(qū)域來說,執(zhí)行燒蝕過程使得整個過程路徑的一部分遵循預(yù)期燒蝕區(qū)域26的周邊的形狀有利于使用較大的激光束橫截面和較短的過程時(shí)間。備選地,燒蝕區(qū)域的周邊可以是從其移除涂布層的區(qū)域的最后部分。
該過程當(dāng)然不限于在工件的任何特定區(qū)域移除整個涂布層。激光燒蝕過程可用來選擇性地移除涂層材料以形成例如裝飾性圖案、功能性圖案和/或標(biāo)記。所需的圖案或標(biāo)記可由在燒蝕過程之后保留在基底上的涂布層的部分形成,或者它們可由經(jīng)燒蝕的區(qū)域自身形成。第二表面燒蝕的額外的優(yōu)點(diǎn)在于:由于至少部分地透明的基底,可透過最終產(chǎn)品的第一側(cè)看到裝飾性特征或標(biāo)記。經(jīng)燒蝕的工件可與面朝組件內(nèi)部的剩余涂布層組合,使得它被基底保護(hù)以防止受損和受到環(huán)境影響。
圖6示出了可由經(jīng)燒蝕的工件形成的部件32的一個實(shí)例。通過切割、刻劃或以其它方式將其與經(jīng)燒蝕的工件的周圍部分分離,從圖5的工件10的內(nèi)部獲得部件32。在一個實(shí)施例中,可沿著所需的分割線在基底中形成一系列激光導(dǎo)致的通道,以有利于從經(jīng)燒蝕的工件移除部件32。激光導(dǎo)致的通道和用于在基底中形成它們的過程的實(shí)例由Bareman等人在美國專利第8,842,358號中更詳細(xì)地描述。部件32的邊緣34沿著分割線形成。在該實(shí)例中,邊緣34外接在燒蝕過程期間形成的經(jīng)燒蝕的區(qū)域24,并且與剩余的涂布層的經(jīng)處理的邊緣30大體上平行。由此形成的部件32包括具有基底的透明性的窗口36和具有涂布層材料的光學(xué)和其它物理性質(zhì)的邊界38。
邊界38和事實(shí)上原始工件的涂布層可以由幾乎任何材料(例如,金屬、塑料和/或陶瓷)形成,并且通??梢员然赘煌该?。諸如鉻或含鉻材料的某些金屬材料可以是多功能的,以提供反射性、不透明性、傳導(dǎo)性以及潛在的裝飾性方面。在一些實(shí)施例中,為燒蝕過程提供的涂布層本身是多層涂層。例如,涂布層可包括與基底直接接觸的反射層和在反射層上方的光吸收層,以使燒蝕過程中的激光反射最小化。
在一個實(shí)施例中,部件32或具有已從其激光燒蝕掉材料的涂布層的類似部件為反射鏡部件,例如,車輛后視鏡組件的部件。部件32的邊界38可以用來消除對此類反射鏡的單獨(dú)框架的需求,并且也可以起到其它作用,例如,提供導(dǎo)電性、電絕緣性、反射性和/或隱藏電連接件或其它反射鏡組件部件。在一個特定實(shí)例中,部件32是電致變色反射鏡組件的前部件,其中電致變色介質(zhì)被封裝在形成于部件32的背面(即,圖1的原始工件10的第二側(cè)16)和第二類似形狀的部件之間的腔體中。電致變色反射鏡組件的一些實(shí)例也在上文引用的美國專利8,842,358中和本文引用的一些文獻(xiàn)中提供。其它非反射鏡電致變色裝置(例如,電致變色光窗或透鏡)也可以由經(jīng)燒蝕的工件形成,就像非電致變色組件那樣。
可以采用經(jīng)激光燒蝕的工件的至少一部分的一些裝置(例如電致變色裝置)可能需要諸如電極層的一個或多個導(dǎo)電層。例如,在電致變色裝置中,可以將電極包括在電致變色介質(zhì)的相對側(cè)上希望激活裝置中的電致變色介質(zhì)的任何地方。因此,部件32也可包括沿著窗口36的至少一部分的導(dǎo)電層,該部分對應(yīng)于原始工件的經(jīng)燒蝕部分24。導(dǎo)電層可以由透明導(dǎo)電氧化物(TCO)或諸如銦錫氧化物(ITO)的其它合適的導(dǎo)電材料形成。在一個實(shí)施例中,導(dǎo)電層覆蓋整個窗口36。
如圖7所示,上述第二表面激光燒蝕過程與TCO材料或其它至少部分地透明的導(dǎo)電層相容。在圖示過程中的工件10包括在基底12和涂布層14之間的工件的第二側(cè)16處的導(dǎo)電層40。導(dǎo)電層40提供第二表面20,在該實(shí)例中,涂布層14被從第二表面移除。圖示過程代表其中激光束100傳播通過諸如金屬層的導(dǎo)電層以從導(dǎo)電層的相對側(cè)移除材料的激光燒蝕過程的實(shí)例。在其它實(shí)施例中,導(dǎo)電層可以在燒蝕過程之后設(shè)置在工件的第二側(cè)上。該備選方案允許僅在所選工件上施加導(dǎo)電層。激光波長可以選擇成使導(dǎo)電層的吸收最小化。在一個非限制性實(shí)例中,具有532nm的波長的激光被用于ITO導(dǎo)電層,以便最小化對導(dǎo)電層的損傷。
雖然上述激光燒蝕過程可提供具有帶涂層部分和不帶涂層部分的經(jīng)處理的工件而不需要材料添加涂布過程中典型的掩模,掩模可被有利地用于激光燒蝕過程中。掩模激光燒蝕可形成比在掩模材料添加涂布過程中所形成的更鋒利的特征,并且在一些情況下比僅由激光燒蝕所形成的特征更鋒利。例如,當(dāng)所需的特征性特征尺寸小于激光束的橫截面尺寸時(shí),掩模燒蝕可用來獲得這樣的特征,而不存在與掩模材料添加涂布過程相關(guān)聯(lián)的負(fù)面效應(yīng)。
掩模激光燒蝕過程的一個實(shí)例在圖8中示出。在該實(shí)例中,掩模42設(shè)置在工件的第一側(cè)18處。掩模42包括開放或者說是透光的部分和實(shí)心或者說是濾光的部分。當(dāng)激光束100在相對于工件10在過程方向A上移動的同時(shí)遇到掩模42的實(shí)心部分時(shí),激光束被掩模的實(shí)心部分選擇性地阻擋。由此形成與掩模42的實(shí)心部分正對的諸如標(biāo)記的特征44,該特征呈涂布層的未燒蝕部分的形式。掩模42的實(shí)心部分不必是完全不透明或阻光的。它只需要將激光束衰減足以防止在第二表面20處燒蝕的一個量即可。事實(shí)上,帶掩模的燒蝕過程有利于優(yōu)化燒蝕過程的某些方面,使得防止光的僅一小部分被透射通過基底可能是形成特征44所需要的。
例如,優(yōu)化激光燒蝕過程的一種方式是通過使激光束100和相關(guān)聯(lián)的激光光斑104的橫截面尺寸(例如,通過選擇激光光學(xué)器件)以及激光器沿著工件10掃描的速度最大化而最大化涂布層14的移除速率。這種優(yōu)化受限于在第二表面20處的通量作為在該表面處的光束半徑的平方減小。在閾值光斑尺寸以上,能量通量下降至涂布層的燒蝕閾值以下,這導(dǎo)致性能的凈損失。因此,有用的是將激光光斑尺寸和掃描速度構(gòu)造成僅高于燒蝕閾值以減少過程循環(huán)時(shí)間。較大的光斑尺寸提高了總的涂層移除速率,但它可能限制在沒有掩模的情況下可形成的標(biāo)記的尺度。例如,如果使用直徑200微米的激光光斑尺寸來快速移除涂布層,則由于光斑的總體尺寸和其圓形形狀這兩者而不能形成50或100微米尺度的平滑和/或精細(xì)的特征,而不論它是標(biāo)記的一部分或其它特征。采用非圓形光束(例如,矩形)可有助于消除經(jīng)處理的邊緣的上述圓齒形狀并減小相鄰激光光斑位置所需的重疊量。但麻煩的是形成小于激光光斑的特征,甚至對于成形光束來說。一些過程采用第二較小的光束來形成小的特征,同時(shí)使用較大的經(jīng)優(yōu)化的光束來移除大塊的涂布層材料。
掩模激光燒蝕過程消除了對第二激光束和相關(guān)聯(lián)的第二過程路徑的需求,從而導(dǎo)致可使用單一經(jīng)優(yōu)化光束的快得多的過程。當(dāng)在激光燒蝕過程中使用時(shí),掩模42提供其它過程優(yōu)點(diǎn)。例如,不像掩模涂布過程中有時(shí)發(fā)生的那樣,在激光燒蝕過程中不存在沉積在掩模42上的涂層材料。另外,掩??梢杂膳c掩模涂布過程不相容的材料形成。例如,一些涂布過程在高溫下和/或利用化學(xué)活性或反應(yīng)性材料進(jìn)行。此類過程中使用的掩模必須經(jīng)受這些惡劣的條件,而在激光燒蝕過程中使用的掩模42則不暴露于高溫或反應(yīng)性環(huán)境。掩模42僅遭遇激光束100。此外,掩模42位于遠(yuǎn)離激光束100的焦平面處,并且因此受到光束能量的影響較少或相對不受影響。
在一個實(shí)施例中,掩模42在工件10的第一側(cè)18上就地形成。光刻法是可形成所需圖案的掩模42的一種工藝。但光刻法可能是昂貴、耗時(shí)的,并且可能需要其專用的掩模。在工件的第一側(cè)18上就地形成掩模42的另一種方法是通過印刷。諸如噴墨印刷的印刷技術(shù)可用來通過沿著工件10選擇性地沉積掩模材料而形成掩模42。對于通過印刷就地形成的掩模42來說,可通過激光燒蝕形成的特征44的尺度受限于印刷技術(shù)的分辨率而不是激光光斑尺寸。備選地,可以將預(yù)成形的掩模放置在工件的第一側(cè)18上方。預(yù)成形的掩??梢酝ㄟ^諸如夾具的合適裝置在工件上方保持在位。預(yù)成形的掩??梢允强芍貜?fù)使用的,使得它可以用于多個工件的激光燒蝕。
在一些情況下,上述激光燒蝕過程導(dǎo)致具有可量測的透射霧度的經(jīng)燒蝕的區(qū)域。透射霧度可能是穿過經(jīng)燒蝕的基底的一些光的漫射或散射所引起。雖然霧度的確切原因未被完全理解,但它可能歸因于殘余的涂布層材料和/或涂層材料與下面的材料的中間化合物。霧度也可能部分地歸因于在移除表面處的某些粗糙化、損壞或其它材料變化,而不論是由激光束的能量直接造成,還是由涂布層與下面的材料的分離所導(dǎo)致的力或其它現(xiàn)象間接造成。工件的經(jīng)燒蝕的區(qū)域可具有平均0.25%或更小的透射霧度,例如,0.2%或更小、0.15%或更小、或0.1%或更小。能夠形成具有平均0.05%或更小的透射霧度的工件的經(jīng)燒蝕的區(qū)域。在一些情況下,霧度可能更高,并且最大可允許霧度可能取決于工件的預(yù)期用途。
減小與激光燒蝕過程相關(guān)聯(lián)的霧度的一種方式是通過使用以皮秒或更短的時(shí)間尺度遞送激光束的脈沖的激光系統(tǒng)。皮秒激光器被構(gòu)造成在持續(xù)時(shí)間在從約0.5至約500皮秒(ps)的范圍內(nèi)的激光脈沖中遞送移除涂層材料所需的能量。幾十皮秒的脈沖持續(xù)時(shí)間可能是優(yōu)選的,例如,1-50ps或50ps或更小。市售的皮秒激光器可提供小于20ps、小于10ps、小于5ps、或小于1ps等的脈沖持續(xù)時(shí)間。當(dāng)與納米激光器(0.5至500ns的脈沖持續(xù)時(shí)間)相比時(shí),具有在從約0.5至約500飛秒(fs)的范圍內(nèi)的脈沖持續(xù)時(shí)間的飛秒激光器可提供一些與皮秒激光器相同的優(yōu)點(diǎn)。
圖9(a)和9(b)是由激光燒蝕形成的金屬涂布層14的經(jīng)處理的邊緣的顯微照片。在圖9(a)中使用皮秒激光器從基底12移除涂布層14,而在圖9(b)中使用納秒激光器從基底移除涂布層。在皮秒激光器燒蝕過的工件的經(jīng)燒蝕的區(qū)域處的霧度的量視覺上少于納秒激光器燒蝕過的工件的量。一般來講,皮秒激光器的熱影響區(qū)較小。除了與皮秒激光器相關(guān)聯(lián)的較少量的霧度之外,經(jīng)處理的邊緣的均一的(即,規(guī)則性的)形狀比納秒激光器更明顯,這可能是由于在處理期間形成較少的熔融涂層材料。圖9(b)的納秒激光器處理過的邊緣還具有延伸遠(yuǎn)離邊緣且進(jìn)入剩余的涂布層中的明顯的微裂紋。微裂紋平均長度為約10-15微米,并且沿著經(jīng)處理的邊緣間隔開約5-15微米。
本發(fā)明的另一個方面是一種方法,該方法包括將激光束導(dǎo)向至工件的第一側(cè)以從該工件的相對的第二側(cè)移除材料的步驟。工件可包括至少部分地透射激光束的基底和包括被移除材料的涂布層。工件也可包括未被激光束移除的導(dǎo)電層。該方法也可包括提供掩模以選擇性地防止從工件的第二側(cè)移除材料的步驟。該方法也可包括在工件的第一側(cè)提供印刷的掩模的步驟。該方法也可包括形成激光燒蝕的特征的步驟,該特征具有小于由激光束限定的激光光斑的特征尺寸。該方法可以產(chǎn)生由激光束從其移除材料的涂布層的經(jīng)處理的邊緣,該邊緣在小于標(biāo)稱厚度的兩倍的距離上從標(biāo)稱涂布層厚度漸縮至零厚度。該方法可以產(chǎn)生由激光束從其移除材料的涂布層的經(jīng)處理的邊緣,該邊緣與下面的基底表面形成在從30至90度的范圍內(nèi)的平均角度。該方法可以產(chǎn)生具有均一的形狀的由激光束從其移除材料的涂布層的經(jīng)處理的邊緣。該方法也可包括在移除預(yù)期燒蝕區(qū)域內(nèi)的其它材料之前沿著預(yù)期燒蝕區(qū)域的周邊移除材料的步驟。激光束可以由皮秒脈沖激光提供。當(dāng)作為工件的一部分時(shí),被移除材料可以是金屬和反射性的。
本發(fā)明的另一個方面是包括根據(jù)上述方法制備的工件的至少一部分的產(chǎn)品。該產(chǎn)品可包括通過將工件分離成多于一個部分而由工件形成的部件。該產(chǎn)品可包括車輛后視鏡組件。該產(chǎn)品也可包括位于電極層之間的電致變色介質(zhì),其中所述電極層中的至少一個位于工件上。該產(chǎn)品也可包括提供第二表面的導(dǎo)電層。該產(chǎn)品的激光處理邊緣可以不是圓齒形邊緣。該產(chǎn)品也可包括激光燒蝕的特征,該特征具有小于由燒蝕激光束限定的激光光斑的特征尺寸。經(jīng)處理的邊緣可以在小于標(biāo)稱厚度的兩倍的距離上從標(biāo)稱涂布層厚度漸縮至零厚度。經(jīng)處理的邊緣可以與下面的基底表面形成在從30至120度的范圍內(nèi)的平均角度。經(jīng)處理的邊緣可以具有均一的形狀。涂布層材料可以是金屬和反射性的。該產(chǎn)品也可包括位于電極層之間的電致變色介質(zhì),其中所述電極層中的至少一個沿著基底的激光燒蝕部分定位。
本發(fā)明的另一個方面是一種產(chǎn)品,該產(chǎn)品包括:基底,其為至少部分地透明的;和在基底的一部分上的涂布層,該涂布層具有限定在基底的帶涂層部分和第二表面激光燒蝕部分之間的激光處理邊緣。該產(chǎn)品的涂布層透光性比基底材料差。該產(chǎn)品也可包括提供第二表面的導(dǎo)電層。該產(chǎn)品的激光處理邊緣可以不是圓齒形的邊緣。該產(chǎn)品也可包括激光燒蝕的特征,該特征具有小于由燒蝕激光束限定的激光光斑的特征尺寸。經(jīng)處理的邊緣可以在小于標(biāo)稱厚度的兩倍的距離上從標(biāo)稱涂布層厚度漸縮至零厚度。經(jīng)處理的邊緣可以與下面的基底表面形成在從30至120度的范圍內(nèi)的平均角度。經(jīng)處理的邊緣可以具有均一的形狀。涂布層材料可以是金屬和反射性的。該產(chǎn)品也可包括位于電極層之間的電致變色介質(zhì),其中所述電極層中的至少一個沿著基底的激光燒蝕部分定位。
本發(fā)明的另一個方面是包括上述產(chǎn)品的車輛后視鏡組件。
雖然已經(jīng)說明并且描述了某些實(shí)施例,但應(yīng)理解,可以根據(jù)一般技術(shù)人員在不脫離如以下權(quán)利要求書中所限定的其較寬方面的技術(shù)的情況下在其中進(jìn)行改變和修改。
可以在沒有任何要素或限制存在的情況下適當(dāng)?shù)貙?shí)踐本文中說明性地描述的實(shí)施例,不用在本文中具體公開。因此,舉例來說,應(yīng)廣泛地且非限制性地閱讀術(shù)語“包含(comprising)”、“包括(including)”、“具有(having)”、“含有(containing)”等。另外,在本文中使用的術(shù)語和表達(dá)已用作描述而非限制的術(shù)語,并且在這類術(shù)語及表達(dá)的使用中不意欲排除所展示和描述的任何等效特征或其部分,但應(yīng)認(rèn)識到在如所要求的技術(shù)范圍內(nèi)各種修改是可能的。另外,短語“基本上由……構(gòu)成”將理解為包含那些具體列舉的要素和那些并未顯著影響所要求的技術(shù)的基本和新穎特征的額外要素。短語“由……組成”不包括任何未指定的要素。
本發(fā)明不限于本申請案中所描述的具體實(shí)施例。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見,可以在不脫離其精神和范圍的情況下進(jìn)行許多修改和變化。除本文中所列舉的那些之外,所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)前文描述應(yīng)清楚還有在本發(fā)明范圍內(nèi)的功能上等效的方法和組合物。這類修改和變化也意在屬于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求書的術(shù)語以及權(quán)利要求書所授權(quán)的等效物的完整范圍來限制。應(yīng)理解本發(fā)明不限于具體方法、試劑、化合物組成物或生物系統(tǒng),這些當(dāng)然可以改變。還應(yīng)了解,本文中所用的術(shù)語僅僅是為了描述具體實(shí)施例,并且不打算作為限制。
此外,當(dāng)根據(jù)馬庫什組(Markush groups)描述本發(fā)明的特征或方面時(shí),所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到本發(fā)明也由此根據(jù)馬庫什組中成員的任何個別成員或子組描述。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解,出于任何和所有目的,特別是就提供書面說明來說,本文所公開的所有范圍還涵蓋其任何和所有可能的子范圍和子范圍組合。任何列舉的范圍可以因充分說明而易于識別,并且能夠?qū)⑼粋€范圍分解為至少相同的兩份、三份、四份、五份、十份等。作為非限制性實(shí)例,本文中論述的每個范圍可易于分解為下部三分之一、中間三分之一和上部三分之一等。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)理解,所有語言,例如“高達(dá)”、“至少”、“超過”、“低于”等都包括所列舉的數(shù)字并且指可以隨后如上文所論述而分解為子范圍的范圍。最后,所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解,范圍包括每個個別成員。
本說明書中所提到的所有公開案、專利申請案、頒布專利案以及其它文獻(xiàn)都以引用的方式并入本文中,如同特定地且單獨(dú)地指示每個個別公開案、專利申請案、頒布專利案或其它文獻(xiàn)以全文引用的方式并入本文中。以引用的方式并入的文字中所含有的定義在達(dá)到以下程度時(shí)被排除:其與本發(fā)明中的定義相抵觸。
其它實(shí)施例闡述于以下權(quán)利要求書中。