PL219027B1 - Sposób likwidowania, za pomocą wiązki promieniowania laserowego, wad znajdujących się wewnątrz urządzenia warstwowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób likwidowania, za pomocą wiązki promieniowania laserowego, wad znajdujących się wewnątrz urządzenia warstwowego, a zwłaszcza sposób likwidowania wad punktowych, które pojawiają się w urządzeniu elektrochemicznym, zwłaszcza systemie sterowalnym elektrycznie typu szyby i o właściwościach optycznych i/lub energetycznych zmiennych, urządzeniu fotowoltaicznym albo w urządzeniu elektroluminescencyjnym.

Przedmiotem wynalazku jest zwłaszcza sposób likwidowania wad, które ujawniają się na zaawansowanym etapie produkcji urządzenia, zwłaszcza etapie, gdy wartość handlowa urządzenia jest zwiększona.

Pomimo starań podejmowanych przy produkcji tych urządzeń (praca w czystych pomieszczeniach, impulsowe zasilanie katod dla nakładania warstw, pionowa linia nakładania, podkłady dobrej jakości), zdarza się, że pojawiają się wady powierzchni zwykle zwane „pinholes. Te „pinholes mają wiele przyczyn. Mogą to być pyły ze środowiska, które nie zostały zatrzymane i/lub wyeliminowane przez człony filtrujące atmosferę miejsca obróbki albo także pozostałości pochodzące z urządzeń przed nakładaniem różnych warstw tworzących systemy aktywne (elektrochromowy, fotowoltaiczny, elektroluminescencyjny...), zwłaszcza na poziomie elektrod, albo także zła jakość podkładu. Te wady powodują powstawanie braku, ponieważ mogą spowodować zwarcia elektrod trwale uszkadzające funkcjonalność szyb.

Uwzględniając straty finansowe jakie może spowodować wybrakowanie urządzenia zawierającego ograniczoną liczbę wad, szuka się możliwości wyeliminowania tych wad, zwłaszcza na zaawansowanym etapie procesu produkcji.

Po wzrokowym wykryciu tej wady, która ma postać aureoli, pierwszą techniką zmierzającą do wyeliminowania wad powierzchni stanowi sposób ablacji materiału tworzącego warstwę na poziomie aureoli, za pomocą urządzenia skrobiącego typu frezu albo równoważnego.

Ta pierwsza technika umożliwia skuteczne wyeliminowanie wady ale ablacja może być wykonywana tylko wówczas gdy aktywne warstwy systemu są jeszcze dostępne, to znaczy dla szyby przedniej warstwowej przed etapem nakładania przekładki uwarstwienia i montażem podkładów, co ogranicza zakres zastosowania tej techniki (nie nadaje się ona do zastosowania, gdy podkład i system aktywny są całkowicie zmontowane, warstwy systemu aktywnego są niedostępne).

Znana jest druga technika ablacji warstw systemu aktywnego, która wykorzystuje promieniowanie laserowe. Ta druga technika jest klasyczna w dziedzinie formowania marginesów warstw i umożliwia, dzięki promieniowaniu lasera, wyeliminowanie na obwodzie podkładu szklanego na przykład warstw ze srebrem dla uniknięcie zjawiska korozji zespołu systemu aktywnego, albo dla ograniczenia zjawiska prądu upływu dla system aktywnego typu elektrochromowego albo fotowoltaicznego.

Ta druga technika jest bardzo skuteczna dla wyeliminowania częściowo albo całkowicie warstwy tworzącej system aktywny (materiał warstwy jest całkowicie albo częściowo niszczony przez laser).

Ponadto, technika formowania marginesów jest sposobem ograniczonym tylko do ablacji warstw znajdujących się na obwodzie podkładu, to znaczy w miejscu, z którego usunięcie zniszczonego materiału jest łatwe. Jest zrozumiałe, że nie jest możliwe operowanie poprzez uwarstwiony podkład. Jest rzeczywiście konieczne, aby materiał zniszczony przez promieniowanie lasera nie został uwięziony pomiędzy dwoma podkładami tworzącymi uwarstwienie.

Wynalazcy odkryli w sposób całkowicie nieoczekiwany, że wprowadzając adaptację warunków zastosowania promieniowania laserowego jest możliwe stosowanie tego typu promieniowania dla niszczenia warstw systemu aktywnego, nawet gdy nie znajdują się one na obwodzie uwarstwionego podkładu.

Sposób likwidowania wad jest szczególnie pożądany w przypadku szyb zwanych „inteligentnymi”, które są zdolne do dostosowania się do potrzeb użytkowników.

W tym co dotyczy szyb „inteligentnych”, może chodzić o sterowanie przechodzeniem światła słonecznego poprzez szyby zamontowane na zewnątrz w budynkach albo w pojazdach typu samochodu, pociągu albo samolotu. Celem jest ograniczenie nadmiernego ogrzewania wnętrza kabin/pomieszczeń, ale jedynie w przypadku silnego nasłonecznienia.

Może także chodzić o sterowanie stopnia widoczności poprzez szyby, zwłaszcza dla ich zaciemnienia, aby uczynić je rozpraszającymi, a nawet całkowicie uniemożliwić widzenie przez nie, gdy jest to pożądane. To może dotyczyć szyb montowanych jako wewnętrzne ścianki działowe w lokalach,

PL 219 027 B1 pociągach samolotach albo montowanych jako szyby boczne samochodu. To dotyczy także lusterek stosowanych jako lusterka wsteczne, dla uniknięcie chwilowego olśnienia kierowcy, albo płyty sygnalizacyjnej, aby komunikaty pojawiały się gdy jest to konieczne, albo w sposób przerywany dla lepszego przyciągnięcia uwagi. Szyby, które można dowolnie uczynić rozpraszającymi mogą być użyte w razie potrzeby jako ekrany projekcyjne.

Istnieją różne systemy sterowalne elektrycznie umożliwiające taki rodzaj modyfikacji wyglądu/właściwości termicznych.

Dla modulowania przepuszczalności świetlnej albo absorpcji świetlnej szyby, istnieją systemy zwane z wymuszaniem, jak te opisane w patentach US-5 239 406 i EP-612 826.

Dla modulowania przepuszczalności świetlnej i/lub przepuszczalności termicznej szyby, istnieją także systemy zwane elektrochromowymi. Zawierają one na ogół dwie warstwy materiału elektrochromowego rozdzielone przez warstwę elektrolitu i obramowane przez dwie warstwy elektroprzewodzące. Każda z warstw materiału elektrochromowego może dołączać odwracalnie kationy i elektrony, przy czym modyfikacja stopnia utlenienia w wyniku tych dołączeń/odłączeń prowadzi do modyfikacji ich właściwości optycznych i/lub termicznych.

Istnieją także systemy zwane „zaworami optycznymi. Chodzi o folie zawierające osnowę polimerową na ogół usieciowaną, w której są rozproszone mikro-kropelki zawierające cząstki, które mogą się rozmieszczać zależnie od uprzywilejowanego kierunku pod działaniem pola magnetycznego albo elektrycznym. Znany jest z patentu W093/09460 zawór optyczny zawierający osnowę z poliorganokrzemowodoru i cząstki typu polijodku, który przechwytuje dużo mniej światła gdy folia jest pod napięciem.

Można także przytaczać systemy zwane elektroluminescencyjnymi, które w sposób znany, zawierają na ogół co najmniej cienką warstwę materiału elektroluminescencyjnego organicznego albo nieorganicznego umieszczoną pomiędzy dwoma odpowiednimi elektrodami.

Systemy elektroluminescencyjne klasyfikuje się w kilku następujących kategoriach, którymi są typ organiczny, zazwyczaj zwany OLED co jest skrótem od „Organic Light Emitting Diode”, albo PLED co jest skrótem od „Polimer Light Emitting Diode” albo typu nieorganicznego i w tym przypadku zazwyczaj zwany systemem TFEL co jest skrótem od „Thin Film Elektroluminescent”.

Wynalazek może również znajdować zastosowanie dla „inteligentnych” systemów należących do rodziny systemów fotowoltaicznych (które przekształcają energię świetlną na energię elektryczną). Przykład zestawu fotowoltaicznych warstw funkcjonalnych jest na przykład typu Mo/CIS:Ga/CdS/ZnO, albo typu Al/a-Si/ZnO:Al.

Sposób likwidowania, za pomocą wiązki promieniowania laserowego, wad znajdujących się wewnątrz urządzenia warstwowego utworzonego z co najmniej pierwszego podkładu i co najmniej drugiego podkładu, przy czym to urządzenie warstwowe zawiera pomiędzy pierwszym i drugim podkładem co najmniej jeden „inteligentny system aktywny według wynalazku charakteryzuje się tym, że najpierw lokalizuje się co najmniej jedną wadę znajdującą się wewnątrz systemu aktywnego, a następnie odgranicza się tę wadę za pomocą wiązki laserowej, prowadząc tę wiązkę laserową po linii zamkniętej, wewnątrz której znajduje się wada, przy czym izoluje się elektrycznie obszar obwodowy wady w stosunku do systemu aktywnego zawierającego tę wadę.

Korzystnie wadę odgranicza się za pomocą ciągłej wiązki laserowej.

Korzystnie wadę odgranicza się za pomocą wielu impulsów laserowych.

Korzystnie lokalizuje się wadę na drodze optycznej albo w sposób ręczny (przy udziale człowieka), albo w sposób automatyczny za pomocą oprogramowania do obróbki obrazu.

Korzystnie lokalizuje sie wadę za pomocą co najmniej jednego pierwszego impulsu wiązki laserowej.

Korzystnie podczas lokalizowania wady ustawia się wiązkę laserową w funkcji odstępu pomiędzy pierwszymi impulsami i wadą.

Korzystnie lokalizuje się wadę przy wykorzystaniu zmniejszonej mocy wiązki laserowej.

Korzystnie przemieszcza się wiązkę laserową w przybliżeniu po obwodzie wady.

Korzystnie stosuje się taką długość fali wiązki laserowej, aby wiązka była z jednej strony pochłaniana przez warstwy tworzące system aktywny i z drugiej strony przepuszczana poprzez podkład.

Korzystnie likwiduje sie wadę poprzez drugi podkład.

Dzięki tym działaniom jest możliwe reperowanie urządzeń zawierających systemy aktywne, albo w zawansowanym etapie produkcji aby nadać im początkową wartość handlową, albo po wyprodukowaniu w trakcie reperacji na przykład w trakcie operacji konserwacji.

PL 219 027 B1

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładach wykonania na załączonym rysunku, na którym:

- fig. 1 przedstawia wadę, która ma być wyeliminowana przez sposób według wynalazku

- fig. 2 jest podobna do fig. 1 ale po wyeliminowaniu wady.

Wynalazek ma zastosowanie do szyb w szerokim sensie: podkłady nośne są na ogół sztywne i przezroczyste, typu szkła albo polimeru takiego jak poliwęglan albo polimetakrylan metylu (PMMA). Wynalazek zawiera jednak podkłady, które są elastyczne albo pół-elastyczne, na bazie polimeru.

Te podkłady są zestawiane w taki sposób, aby kształtować urządzenie warstwowe za pomocą jednej albo kilku folii z polimeru termoplastycznego typu EVA (etylenowinyloacetan), PVB (poliwinylobutyral), PU (poliuretan), przedzielonych folią łączącą co najmniej jeden pierwszy podkład z co najmniej jednym drugim podkładem.

Można także uniknąć wykonywanej na gorąco, ewentualnie pod ciśnieniem, operacji łączenia warstw, zastępując konwencjonalną termoplastyczną folię łączącą przez dwustronną folię klejącą, samonośną albo nie, która jest dostępna w handlu i której zaletą jest to, że jest bardzo cienka.

Pomiędzy pierwszym i drugim podkładem, wprowadza się co najmniej jeden „inteligentny” system aktywny, taki jak przedstawiono powyżej, jak również warstwy elektroprzewodzące, które tworzą anody, katody, i bardziej ogólnie elektrody, przy czym te warstwy elektroprzewodzące są dostosowane dla łączenia, za pośrednictwem doprowadzeń prądu, ze źródłem prądu i/lub napięcia elektrycznego w taki sposób aby załączać/wyłączać system aktywny.

Dla zwięzłości, określa się terminem „zestaw aktywny” albo „zestaw aktywny elektrycznie” warstwę aktywną albo warstwy aktywne systemu, to znaczy zespół warstw systemu oprócz warstw należących do elektrod. Na przykład, dla systemu elektrochromowego, jest zasadnicze utworzenie warstwy materiału elektrochromowego anodowego, warstwy elektrolitu i warstwy materiału elektrochromowego katodowego, przy czym każda z tych warstw powinna być utworzona z pojedynczej warstwy albo wielu nałożonych warstw, realizujących tę samą funkcję.

Na ogół, każda elektroda zawiera warstwę przewodzącą elektrycznie albo kilka nałożonych warstw przewodzących elektrycznie, które będą traktowane w dalszym ciągu jako warstwa pojedyncza. Dla prawidłowego zasilania elektrycznego warstwy przewodzącej elektrycznie, są na ogół potrzebne dwa doprowadzenia prądu, umieszczone wzdłuż dwóch przeciwnych boków warstwy, gdy ma ona kształt prostokątny, kwadratowy albo podobny kształt geometryczny typu równoległoboku.

Przykładem warstwy przewodzącej elektrycznie jest warstwa na bazie domieszkowanego tlenku metalu, zwłaszcza tlenku indu domieszkowanego cyną zwanego ITO albo tlenku cyny domieszkowanego fluorem SnO2:F, ewentualnie nakładana na wstępną warstwę typu tlenek, oksywęglik albo oksyazotek krzemu. Można ponadto wprowadzić warstwę o funkcji optycznej i/lub o funkcji bariery przeciwalkalicznej gdy podkład jest ze szkła.

Tytułem przykładu, doprowadzenia prądu do elektrod mogą być w postaci drutu przewodzącego (albo kilku połączonych drutów przewodzących). Te druty mogą być z miedzi, z wolframu albo z wolframu z grafitem. Mogą one mieć średnicę od 10 do 600 μm. Ten typ drutu wystarczy rzeczywiście do zasilania elektrycznego elektrod w sposób zadowalający i są one bardzo dyskretne: może okazać się niepotrzebne ich maskowanie podczas montażu urządzenia.

Konfiguracja doprowadzeń prądu jest bardzo łatwa do dostosowania. Opisano systemy aktywne w przybliżeniu prostokątne, ale mogą one mieć wiele różnych form geometrycznych, odpowiadających zwłaszcza formie geometrycznej ich podkładu nośnego: koło, kwadrat, półkole, owal, każdy wielobok, romb, trapez, kwadrat, każdy równoległobok... i w przypadku tych różnych figur, doprowadzenia prądu nie są już konieczne dla każdej elektrody do zasilania par doprowadzeń prądu. Może także chodzić, na przykład, o doprowadzenia prądu, które otaczają cały obwód warstwy przewodzącej (lub które biegną co najmniej wzdłuż znacznej części obwodu), co może być zrealizowane, gdy doprowadzenie prądu jest prostym drutem przewodzącym. Może także chodzić o punktowe doprowadzenia prądu, zwłaszcza gdy urządzenie ma małe wymiary.

Można zastosować jeden albo kilka podkładów ze szkła zabarwionego w masie. Korzystnie, gdy chodzi o szyby warstwowe, szkło zabarwione w masie jest szkłem przeznaczonym do umieszczenia od strony wnętrza lokalu albo kabiny, szkło zewnętrzne jest przezroczyste. Szkło zabarwione umożliwia regulowanie poziomu przepuszczalności świetlnej szyby. Umieszczone od strony wewnętrznej ogranicza ono, przez absorpcję, ogrzewanie. Szkło albo szkła może (mogą) także być wypukłe, co zachodzi zwłaszcza w przypadku zastosowania jako elektrochromowego dachu samochodu.

PL 219 027 B1

Szyba może spełniać także dodatkowe funkcje: może na przykład zawierać pokrycie odbijające promieniowanie podczerwone. Może także zawierać pokrycie hydrofilowe, anty-refleksyjne, hydrofobowe, lub pokrycie fotokatalityczne o właściwościach zapobiegania zanieczyszczeniom zawierające tlenek tytanu pod postacią anatazu.

Taki podkład warstwowy jest podatny, pomimo wielkich starań podejmowanych przy produkcji, na posiadanie pewnych wad („pinholes”) które eliminuje sposób według wynalazku.

Te wady wyglądu są pokazane na fig. 1 i mają postać widocznej odbarwionej aureoli, której charakterystyczne wymiary mogą być zawarte w przedziale od około 0.2 mm do około 10 cm. Ta widoczna, odbarwiona aureola jest charakterystyczna dla wady „inteligentnych systemów aktywnych typu elektrochromowego. Ten obszar odbarwiony nie reprezentuje rzeczywistej wielkości samej wady, jest on tylko konsekwencją fizyczną obecności wady. Ta widoczna wada konkretyzuje się przez obecność prądu upływu, który może być mierzony. Praktycznie, wada albo „pinhole” ma rzeczywisty rozmiar rzędu 20 do 50 pm, ale jej obecność w systemie aktywnym tworzy zjawisko studni potencjału wokół tej wady, a jej oddziaływanie ma postać odbarwienia ułożonego w przybliżeniu centrycznie wokół tej wady, na znacznie większym obszarze który może osiągnąć 2 do 100 mm jak wspomniano powyżej.

Po umiejscowieniu tej wady wzrokowo przez użytkownika, ewentualnie z urządzeniem powiększającym optycznie (kamera, aparat optyczny), albo w sposób automatyczny, za pomocą połączenia pomiędzy aparatem optycznym i oprogramowaniem do obróbki optycznej, podkład uwarstwiony jest umieszczany naprzeciw lasera.

W praktyce, długość fali wiązki laserowej jest dostosowana w taki sposób, aby wiązka mogła z jednej strony przenikać bez pochłaniania przez podkład i z drugiej strony być pochłaniana przez materiały tworzące warstwy składowe systemu aktywnego.

Dla przykładu pokazanego na fig. 1, system aktywny jest typu elektrochromowego i wybrana długość fali jest około 1.06 pm, a stosowany laser jest typu YAG impulsowy.

Można także stosować laser typu ciągłego. Jaki nie byłby rodzaj użytego lasera (impulsowy, ciągły), ogranicza się wadę za pomocą wiązki.

Wykonuje się więc umiejscowienie wady za pomocą ciągu impulsów lasera o zmniejszonej mocy i ujawnia się ewentualnie przesunięcie pomiędzy celem a wadą. Podczas usuwania wady, scala się miarę tego przesunięcia.

Samo usuwanie polega na opisaniu w przybliżeniu koła wokół wady w taki sposób, aby izolować elektrycznie rzeczywisty obszar wady i minimalizować w ten sposób oddziaływanie wzrokowe tej wady. Warstwy tworzące zestaw systemu aktywnego niszczy się, skupiając wiązkę laserową na wadzie (uwzględniając wartość przesunięcia), opisując koło wokół tej ostatniej, działając przy tym wiązką impulsową.

Tytułem przykładu, dla usunięcia wady pokazanej na fig. 1, parametry wiązki laserowej są następujące (30% mocy maksymalnej, 50 kHz, koło o promieniu 0,5 mm, szerokość wiązki 80 pm, prędkość przemieszczania wiązki 5 m/s).

Można weryfikować jakość laserowej eliminacji wady przez pomiar prądu upływu, który jest spowodowany obecnością wady. Rzeczywiście, istnieje zależność proporcjonalna pomiędzy powierzchnią wady (dla systemu aktywnego, chodzi o aureolę nie kolorową) i wartością natężenia prądu upływu. Za pomocą sposobu według wynalazku, natężenie prądu upływu będzie więc dzielone przez współczynnik rzędu 10 wewnątrz zakresu tej szyby.

Warunki działania lasera dopasowuje się w zależności od typu zestawu tworzącego system aktywny.

Ponadto, jest możliwe usuwanie wady podkładu szklanego zarówno od strony powierzchni 1 (skierowanej na zewnątrz) albo powierzchni 4 (skierowanej do wewnątrz). Jednakże, może być bardziej praktyczne w konfiguracji asymetrycznej (warstwy przeciwsłoneczne, szkła barwione, itp.) wybranie tej strony, która zapewni mniejszą widoczność wady i najlepszą jakość warstwy aktywnej.

Claims (5)

1. Sposób likwidowania za pomocą wiązki promieniowania laserowego, wad znajdujących się wewnątrz urządzenia warstwowego utworzonego z co najmniej pierwszego podkładu i co najmniej drugiego podkładu, przy czym to urządzenie warstwowe zawiera pomiędzy pierwszym i drugim pod6

PL 219 027 B1 kładem co najmniej jeden „inteligentny” system aktywny, znamienny tym, że najpierw lokalizuje się co najmniej jedną wadę znajdującą się wewnątrz systemu aktywnego, a następnie odgranicza się tę wadę za pomocą wiązki laserowej, prowadząc tę wiązkę laserową po linii zamkniętej, wewnątrz której znajduje się wada, przy czym izoluje się elektrycznie obszar obwodowy wady w stosunku do systemu aktywnego zawierającego tę wadę.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wadę odgranicza się za pomocą ciągłej wiązki laserowej.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wadę odgranicza się za pomocą wielu impulsów laserowych.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że lokalizuje się wadę na drodze optycznej albo w sposób ręczny (przy udziale człowieka), albo w sposób automatyczny za pomocą oprogramowania do obróbki obrazu.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że lokalizuje sie wadę za pomocą co najmniej jednego pierwszego impulsu wiązki laserowej.