(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光に対して少なくとも部分的に透明である第１の基材と、
前記第１の基材上に配設された導電層と、
前記導電層上のアブレートされた面と、
を備え、
前記アブレートされた面は、前記導電層をレーザーアブレーションにかけることによって形成され、
前記アブレートされた面は、周期構造を有し、
前記周期構造は、少なくとも１つの方向に少なくとも約４，５００ｎｍ〜多くても約８５０，０００ｎｍの周期を有し、
前記周期構造は、約２５ｎｍ未満の山から谷までの寸法を有する、生成物。
【請求項２】
前記周期構造が、約１５ｎｍ未満の山から谷までの寸法を有する、請求項１に記載の生成物。
【請求項３】
前記周期構造が、レーザーアブレーション工程方向に少なくとも約４，５００ｎｍ〜多くても約８５０，０００ｎｍの周期を有する、請求項１または２に記載の生成物。
【請求項４】
前記周期構造が、レーザーアブレーションオフセット方向に少なくとも約４，５００ｎｍ〜多くても約８５０，０００ｎｍの周期を有する、請求項１乃至３のいずれかに記載の生成物。
【請求項５】
前記基材が、ガラスを備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の生成物。
【請求項６】
前記周期構造と接触する材料を更に備え、前記材料が１より大きい屈折率を有し、前記材料の前記屈折率と前記導電層の屈折率との差が、０．５未満である、請求項１乃至５のいずれかに記載の生成物。
【請求項７】
生成物であって、可視光に対して少なくとも部分的に透明である第１の基材と、前記第１の基材上に配設された導電層と、前記導電層上のアブレートされた面と、を有し、前記アブレートされた面は、前記導電層をレーザーアブレーションにかけることによって形成され、前記アブレートされた面は、周期構造を有し、前記周期構造は、少なくとも１つの方向に少なくとも約４，５００ｎｍ〜多くても約８５０，０００ｎｍの周期を有し、前記周期構造は、約２５ｎｍ未満の山から谷までの寸法を有する、生成物と、
前記第１の基材に対向する第２の面を有する第２の基材であって、前記第１および第２の基材が前記第１の基材と前記第２の基材との間に空洞を形成する、第２の基材と、
前記空洞内に配設されたエレクトロクロミック流体と、
を備え、
前記アブレートされた面および前記第２の面のうちの少なくとも１つが、前記空洞に隣接し、少なくとも１つの導電層が前記空洞に隣接している、エレクトロクロミック素子。
【請求項８】
前記エレクトロクロミック素子が、車両バックミラー組立体の一部である、請求項７に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項９】
前記エレクトロクロミック流体が、１より大きい屈折率を有する、請求項７または８に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１０】
前記導電層が、酸化インジウム錫を含む、請求項７乃至９のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１１】
前記導電層の一部上に配設されたコーティング層を更に備える、請求項７乃至１０のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１２】
前記コーティング層が、第１のクロム層、第１のルテニウム層、第２のクロム層、および第２のルテニウム層を有する、多層構造を備える、請求項１１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１３】
前記山から谷までの寸法が、約１５ｎｍ未満である、請求項７乃至９のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１５年６月１９日に出願された、米国仮特許出願第６２／１８２１０５号の優先権を主張する。
［技術分野］
【０００２】
本開示は、概してレーザーアブレーション工程およびそれによって製造された生成物に関する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の１つの実施形態は生成物に関する。当該生成物は、可視光に対して少なくとも部分的に透明である第１の基材、当該第１の基材上に配設される導電層、および当該導電層上のアブレートされた面を含む。アブレートされた面は、導電層をレーザーアブレーションにかけることによって形成され、アブレートされた面は周期構造を備える。当該周期構造は、最小約４，５００ｎｍから最大約８５０，０００ｎｍまでの少なくとも１つの方向の周期を有し、当該周期構造は、約２５ｎｍ未満の山から谷までの寸法を有する。当該周期構造は、約１５ｎｍ未満の山から谷までの寸法を有し得る。当該周期構造は、最小約４，５００ｎｍ〜最大約８５０，０００ｎｍのレーザーアブレーション工程方向に周期を有し得る。当該周期構造は、最小約４，５００ｎｍ〜最大約８５０，０００ｎｍのレーザーアブレーションオフセット方向の周期を有し得る。生成物は、約５未満の回折激しさ（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｓｅｖｅｒｉｔｙ）を有し得る。基材は、ガラスを含み得る。生成物は、当該周期構造と接触する材料をさらに含み得て、当該材料は、１より大きい屈折率を有し、当該材料の屈折率と当該導電層の屈折率との間の誤差は、０．５未満である。
【０００４】
本発明の別の実施形態は、エレクトロクロミック素子に関する。当該エレクトロクロミック素子は、可視光に対して少なくとも部分的に透明である第１の基材、当該第１の基材上に配設される導電層、および当該導電層上のアブレートされた面、を含む生成物を含む。アブレートされた面は、導電層をレーザーアブレーションにかけることによって形成され、アブレートされた面は周期構造を備え、当該周期構造は最小約４，５００ｎｍ〜最大約８５０，０００ｎｍの少なくとも１つの方向の周期を有し、当該周期構造は約２５ｎｍ未満の山から谷までの寸法を有する。当該エレクトロクロミック素子は、第１の基材に対向する第２の面を有する第２の基材を含み、第１および第２の基材は、第１の基材と第２の基材との間の空洞を形成する。当該エレクトロクロミック素子は、当該空洞内に配設されるエレクトロクロミック流体を含む。アブレートされた面および第２の面のうちの少なくとも１つは空洞に隣接し、少なくとも１つの導電層は空洞に隣接する。エレクトロクロミック素子は、車両バックミラー組立体の一部であり得る。エレクトロクロミック流体は、１より大きい屈折率を有し得る。導電層は、酸化インジウム錫を含み得る。エレクトロクロミック素子は、導電層の一部上に配設されたコーティング層をさらに含み得る。コーティング層は、第１のクロム層、第１のルテニウム層、第２のクロム層、および第２のルテニウム層を備える、多層構造を含み得る。エレクトロクロミック素子は、約５未満である回折激しさを有し得て、山から谷までの寸法は約１５ｎｍ未満である。回折激しさは、約２．５未満であり得る。
【０００５】
本発明の別の実施形態は生成物に関する。当該生成物は、可視光に対して少なくとも部分的に透明であり第１の基材、当該第１の基材上に配設された導電層、および当該導電層上のアブレートされた面を含み得る。アブレートされた面は、導電層をレーザーアブレーションにかけることによって形成され、アブレートされた面は周期構造を備え、生成物は約５未満の回折激しさを有する。生成物は約２．５未満の回折激しさを有してもよい。生成物は約１．５未満の回折激しさを有してもよい。周期構造は約２５ｎｍ未満の山から谷までの寸法を有し得る。周期構造は、最小約４，５００ｎｍ〜最大約８５０，０００ｎｍの少なくとも１つの方向の周期を有し得る。生成物は、導電層の一部上に配設されたコーティング層をさらに含む。生成物は当該周期構造に接触する材料を含み得て、当該材料は１より大きい屈折率を有する。
【０００６】
本発明の別の実施形態は、エレクトロクロミック素子に関する。当該エレクトロクロミック素子は、可視光に対して少なくとも部分的に透明である第１の基材、第１の基材上に配設された導電層、および導電層上のアブレートされた面を含む、生成物を含む。アブレートされた面は導電層をレーザーアブレーションにかけることによって形成され、アブレートされた面は周期構造を備え、生成物は５未満の回折激しさを有する。エレクトロクロミック素子は、第１の基材に対向する第２の面を有する第２の基材を含む、第１および第２の基材は、第１の基材と第２の基材との間の空洞を形成する。エレクトロクロミック素子は、空洞内に配設されたエレクトロクロミック流体を含む。アブレートされた面および第２の面のうちの少なくとも１つは空洞に隣接し、少なくとも１つの導電層は空洞に隣接する。エレクトロクロミック素子は、車両バックミラー組立体の一部であり得る。エレクトロクロミック流体は、１より大きい屈折率を有し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
例示的な実施形態が、同様の記号は同様の要素を示す添付図面とともに、以下に説明される。
【０００８】
【図１】第２の面のレーザーアブレーション工程の一実施形態の側面断面図である。
【０００９】
【図２】図１の工程の上面図である。
【００１０】
【図３Ａ】レーザーアブレートされたコーティング層の工程端の断面図である。
【００１１】
【図３Ｂ】材料追加工程におけるマスキングによって形成されたコーティングの端の断面図である。
【００１２】
【図４Ａ】レーザーアブレートされたコーティング層の工程端の上面図である。
【００１３】
【図４Ｂ】材料追加工程におけるマスキングによって形成されたコーティングの端の上面図である。
【００１４】
【図５】代替的な工程経路を示す、図１の工程の上面図である。
【００１５】
【図６】図５のアブレートされた加工部材から形成された構成要素である。
【００１６】
【図７Ａ】加工部材が追加材料層を含む、第２の面のレーザーアブレーション工程の一実施形態の側面断面図である。
【００１７】
【図７Ｂ】追加材料層が複数の副層を含む、第２の面のレーザーアブレーション工程を受けている、加工部材の一実施形態の側面断面図である。
【００１８】
【図８】マスキングされたレーザーアブレーション工程の一実施形態の側面断面図である。
【００１９】
【図９Ａ】ピコ秒レーザーによって形成された、レーザーアブレートされた端の顕微鏡写真である。
【００２０】
【図９Ｂ】ナノ秒レーザーによって形成された、レーザーアブレートされた端の顕微鏡写真である。
【００２１】
【図１０】異なるビームウエスト径およびレイリー長を有する、２つの異なるレーザービームを示す。
【００２２】
【図１１】階高に応じたアブレーション経路幅のプロットである。
【００２３】
【図１２】ピッチ、走査速度、および階高に応じた導電層の厚みにおける、変化の等高線図を含む。
【００２４】
【図１３】ピッチ、走査速度、および階高に応じた導電層に起因する、ヘイズ（曇り度）における変化の等高線図を含む。
【００２５】
【図１４】レーザーアブレーションによって形成された周期構造の特徴の山から谷までの寸法に応じた、回折激しさのプロットである。
【００２６】
【図１５】湿潤でない場合の回折激しさに応じた、湿潤の場合の周期構造の回折激しさのプロットである。
【００２７】
【図１６】特定のデータ点が強調された、図１４のプロットである。
【００２８】
【図１７】多数の異なる条件下で組み立てられた多数の例に対して、回折激しさを示す図表である。
【００２９】
【図１８】図１７の例Ａ７の白色干渉法（ＷＬＩ：ｗｈｉｔｅ−ｌｉｇｈｔ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）画像である。
【００３０】
【図１９】図１７の例Ａ７Ｍの白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００３１】
【図２０】図１７の例Ｂ７の白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００３２】
【図２１】図１７の例Ｂ７Ｍの白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００３３】
【図２２】図１７の例Ｃ７の白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００３４】
【図２３】図１７の例Ｃ７Ｍの白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００３５】
【図２４】図１７の例Ｄ７の白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００３６】
【図２５】図１７の例Ｄ７Ｍの白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００３７】
【図２６】図１７の例Ｅ７の白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００３８】
【図２７】図１７の例Ｆ７の白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００３９】
【図２８】図１７の例Ｇ７の白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００４０】
【図２９】図１７の例Ｈ７の白色干渉法（ＷＬＩ）画像である。
【００４１】
【図３０】回折激しさ測定システムの概略図である。
【００４２】
【図３１】多重ＬＥＤ光源によって作られた光スペクトルである。
【００４３】
【図３２】回折激しさ測定システムの、分析領域、除外区域、および回折色帯の概略図である。
【００４４】
【図３３】回折激しさ測定システムからの、中心輝点５００のオーバーレイ、除外区域５１０、分析領域５２０、および色回折帯５３０による回折作用のカメラ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
レーザーアブレーション工程は概して、加工部材にレーザービームを向けることによって、加工部材の面の材料の選択的な除去を含む。レーザービームは、当該ビームが所望の面に衝突する画定されたレーザースポットに、制御されたエネルギー量を送達するように構成される。この制御された量のエネルギーは、除去のために加工部材から分離させるために、レーザースポットの面材料を液化、気化、または他の方法で迅速に膨張させるように選択される。レーザーアブレーションは、コーティングされた基材から１つまたは複数のコーティングの少なくとも一部分を取り除くのに、またはさもなければ、加工部材面を作り直すのに、使用されることができる。
【００４６】
レーザーアブレーション工程は、光がアブレートされた面の上で輝くかまたは透過する場合に望ましくない回折パターンを作る、加工部材上のアーチファクトを製造し得る。回折作用は、アブレートされた面上に形成される、周期配列を有するアーチファクトによって引き起こされる。いくつかの場合において、回折作用は、存在し得るが、不都合ではない激しさを示す。問題となる回折作用は、５よりも大きい回折激しさ（ｓｅｖｅｒｉｔｙ）を表すとして定義される。回折激しさが定量的に測定される方法は、以下に詳述される。いくつかの実施形態において、レーザーアブレートされた加工部材は、約２．５未満または約１．５未満などの、約５未満の回折激しさを示すことが望ましい。
【００４７】
アーチファクトは、当該アーチファクトが約４，５００ｎｍ〜約８５０，０００ｎｍの範囲に周期を有する場合、回折作用を生産し得る。アーチファクトは、それぞれの列内の周期間隔があり、且つ、隣接した列間に周期間隔があるように、列に整列され得る。列は、アーチファクトが走査方向にレーザースポットの重なりによって形成される状態で、アブレーション工程の走査または工程経路方向に延在し得る。隣接する列におけるアーチファクトは、一直線に整列されてもよく、またはされなくてもよい。列間の距離は、レーザーアブレーション工程における走査ラインのオフセットまたはピッチによって画定され得る。いくつかの実施形態において、列内の走査または工程方向におけるアーチファクトの周期は、約４５，０００ｎｍであり得て、ラインオフセット方向における列間の周期は、約８５，０００ｎｍであり得る。
【００４８】
レーザーアブレーション工程による作られるアーチファクトの高さは、回折激しさにも影響を及ぼし得る。アーチファクトの高さは、「山から谷までの」距離とも呼ばれ得て、加工部材が延在する主面に垂直またはほぼ垂直に延在する。５未満の回折激しさを作る山から谷までの距離は、アーチファクトを含む面に隣接した媒体によって影響を受ける。隣接した媒体が空気であるいくつかの実施形態において、約５未満の回折激しさは、約１０ｎｍ未満または約７．５ｎｍ未満などの、約１５ｎｍ未満の山から谷までの距離によって作られ得る。隣接した媒体が１より大きい屈折率を有する他の実施形態においては、５未満の回折激しさは、約１８ｎｍ未満または約１３ｎｍ未満などの、約２５ｎｍ未満の山から谷までの距離によって作られ得る。１より大きい屈折率を有する隣接媒体は、アブレートされた加工部材がエレクトロクロミック素子において含まれる場合には、エレクトロクロミック材料などの任意の適切な材料であってもよい。
【００４９】
図１は、加工部材１０上で実行される時の、レーザーアブレーション工程の一例の側面断面図である。加工部材１０は、基材１２およびコーティング層１４を含む、コーティングされた基材である。図示された工程は、加工部材１０の第１または衝突側１８に対向する加工部材１０の第２の側１６にコーティング層１４が配置された、第２の面のアブレーション工程である。レーザービーム１００が、レーザー源１０２によって提供され、加工部材に向かって伝播する。この例において、レーザービーム１００は、基材１２の第２の面２０で、またはその近くで、焦平面で構成され、当該第２の面での直径または幅ｗなどの特徴サイズでレーザースポット１０４を画定するために、ｘ−ｙ基準面とほぼ平行である。他の例において、焦平面は、０ｍｍ超〜最大５０ｍｍの量だけ、第２の面２０から離間されることができる。基材１２は、ビームが第２の面２０まで基材の厚みを通過するように、レーザービーム１００のレーザー光の特定の波長に対して少なくとも部分的に透明であり、コーティング層１４の材料は、レーザービームのエネルギーの少なくともいくつかを吸収し、その結果、基材から分離される。
【００５０】
図１の例で、取り除かれたコーティング層材料２２は、固体粒子状に示されている。加工部材１０は、重力が取り除かれた材料２２を加工部材１０から離れさせるように、図示のように向けられることができる。任意選択的に、真空源１０６が、取り除かれた材料２２を加工部材１０から離れるように導くことを手助けするように提供される。取り除かれた材料２２は、初めに基材１２から分離される場合、蒸気または液体の状態であり得る。図示された構成は、いくつかの第１の面のアブレーション工程で問題含みである可能性のある、取り除かれた材料２２が加工部材１０上に再堆積することを防ぐのに有効である。材料は、破砕工程を用いて取り除かれてもよい。
【００５１】
レーザースポット１０４より大きい加工部材１０の領域から材料を取り除くために、レーザービーム１００及び／または加工部材１０は、複数の隣接かつ／または重なったレーザースポット位置で材料を取り除くように互いに対して移動されてもよい。例えば、所望量の材料が第１のレーザースポット位置で取り除かれた後、加工部材１０及び／またはレーザービーム１００は、さらなる材料の除去のために、第２のレーザースポット位置を画定するように移動してもよい。それぞれの位置での対応する材料の除去を伴う、複数の隣接または重なったレーザースポット位置への連続した移動は、意図されたアブレーション領域２６が仮想線において示される、図２の工程の上面図に示されるように、材料が取り除かれた加工部材１０のアブレートされた領域２４を画定する。図１及び図２において、レーザービーム１００は、加工部材１０に対して即座の工程方向Ａに動く。レーザービーム１００または加工部材１０のうちの１つまたは両方は、この相対移動を実現するように動かされてもよい。１つの例において、レーザービーム１００は、意図されたアブレーション領域２６内で正負のｘ方向に前後に移動または走査し、レーザービーム及び／または加工部材１０は、コーティング層１４が意図された領域全体内で取り除かれるまで、レーザービームが意図されたアブレーション領域の端２８に到達する度に、ｙ方向に索引付けられる。
【００５２】
高周波パルス状レーザーが、隣接したレーザースポット位置間の間隔を決定するために、工程方向における加工部材１０及び／またはレーザービーム１００の特定速度での移動と連動して使用されてもよい。非限定的な例において、４００ｋＨｚのパルス周波数と工程方向における２０ｍ／ｓの加工部材に対する移動速度で動作するレーザービームが、工程方向における５０μｍごとのレーザースポット位置をもたらすだろう。したがって、レーザースポット位置は、工程方向において測定されるレーザービーム１００の断面寸法が、隣接するレーザースポット位置間の間隔より大きい場合、重なる。単一パルスまたはパルスバーストは、パルス持続時間がパルス間の時間よりほぼ１桁または２桁以上小さく、それぞれのレーザースポット位置で送達され得る。レーザースポット位置の間の間隔は、隣接するスポット位置が少なくとも部分的に重なるように、特に非長方形ビーム断面で隣接する位置間の材料の除去を確実にするために、選択され得る。いくつかの実施形態において、アーチファクト及び／またはその配列は、１つまたは複数の周期構造と呼ばれるかまたは見なされる。
【００５３】
図示された工程は、コーティングされた部分およびコーティングされていない部分を有する生成物を形成するために、材料追加工程の代用として有用である。材料追加工程（例えば、塗装、メッキ、蒸着、スパッタリングなど）は、典型的には、コーティング材料が所望のコーティングされない部分で沈着されることを防ぐことによってコーティングされる部分とコーティングされない部分との間で境界を画定することを助ける、いくつかのマスキング形態の使用を必要とする。このような工程において、物理マスクが、基材の所望のコーティングされない部分でコーティング材料を物理的にブロックするために、コーティング材料源と基材との間に置かれてもよいし、または、レジストコーティング材料が、所望のコーティングされない部分の上に最初にコーティングされ得（所望のコーティングされる部分をマスキングする間）、続いて、コーティング材料がレジストコーティング層上を含む基材上に沈着された後、取り除かれ得る。
【００５４】
上述のレーザーアブレーション工程においては、加工部材１０は、所望のコーティングされる部分およびコーティングされない部分の両方（例えば、基材面の全体）で、コーティング層１４が提供され得て、当該コーティング層は、コーティングされない部分（すなわち、意図されたアブレーション領域２６）を形成するために選択的に取り除かれ得る。レーザーアブレーション工程は、基材の一部分のみをコーティングするのが望ましい材料追加工程において必須である、追加の工具および工程段階の必要性を縮小または削除することができる。意図されたアブレーション領域２６（すなわち、生成物のコーティングされていない部分）のサイズ及び／または形状は、マスクなどの新しい物理的構成要素を掃除または製造する必要なしに、レーザーシステムの比較的簡単な再プログラミングを通して変えられることができるので、レーザーアブレーション工程はより柔軟でもある。
【００５５】
さらに、コーティング層１４の新しく形成された端が、材料追加工程において沈着されたコーティングの対応する端よりも、さらに良好に画定されてもよい。この現象は、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂに模式的に示される。図３Ａは、図２のコーティング層の処理端３０の断面図であり、図３Ｂは、マスキングの材料追加工程において適用されるコーティング層の端３０’の断面図である。図３Ａに示されるように、処理端３０は、実質的に垂直またはほぼ垂直である下層面２０に対して角度θで形成されることができる。図３Ｂに示されるマスキングおよびコーティング沈着によって製造されたコーティング層は、マスクからの幾分のシャドーイング効果が原因で、非常に大きい特性長Ｌ’に亘ってコーティング層の全厚から徐々に先細になり、基材との非常に低い平均角度θ’を形成する、端３０’を有する。レーザーアブレーション工程は、３０度〜９０度、または３０度〜１２０度、の範囲における端３０と基板面２０との間の角度θを作ることができる。いくつかの用途において、この範囲の高い端上の角度θは、７０度〜９０度の範囲などが、好まれ得る。
【００５６】
全厚からゼロ厚まで先細になる特性長Ｌは、レーザーアブレーション工程におけるレーザースポットのサイズ及び／またはコーティングの厚みに関連し得る。いくつかの実施形態において、特性長Ｌは、レーザースポットの直径または幅の２分の１以下である。したがって、２００μｍ直径のレーザースポットに対して、特性長Ｌは１００μｍ以下であり得る。いくつかの例では、特性長Ｌは、レーザースポットの直径または幅の４分の１以下、すなわち２００μｍのレーザースポットで５０μｍ以下である。特性長Ｌは、１００ｎｍのコーティング層が２００ｎｍ以下の長さにわたって１００ｎｍから０まで先細になる処理端３０を有し得るように、コーティング層１４の呼称厚（名目厚）の２倍以下であってよい。他の例において、特性長Ｌは、コーティング層の呼称厚の１０倍まであってもよい。他の実施形態において、特性長Ｌは、コーティング層１４の呼称厚以下であるか、または、コーティング層の呼称厚の０．０１〜０．９９倍などの、コーティング層の呼称厚の分数（一部）のみである。θがほぼ９０度である実施形態において、例えば、特性長Ｌは、コーティング層の呼称厚の約０．０１〜約０．１０倍の範囲にあってもよい。他の実施形態において、特性長Ｌは、コーティング層の呼称厚の約０．０１〜約１．０倍の範囲にあってもよい。
【００５７】
図４Ａは、図３Ａの模式上面図であり、マイクロスケールでアブレートされた端３０の形状を示す。端３０は、直径ｗ（半径ｗ／２のみが図４Ａに示される）を持つ丸いまたは円形のレーザービーム断面でレーザースポット位置を部分的に重ねることに起因する、スカロップ状形状で特徴付けられる。図示されるように、端３０は、レーザースポットサイズのスケールに近いサイズスケールで見られる場合、完全に一直線ではない。もっとも、図示された端３０の形状は、たとえ完全に一直線または滑らかではなくても、一様であり得る。例えば、レーザーアブレーション工程は、レーザーパルスが一定周波数で加工部材に送信される状態で、レーザービームおよび加工部材が一定相対速度で動くように構成される場合、処理端３０は、図示されるように、工程方向において山から山および谷から谷の等しい間隔Ｄを伴う周期的形状を有する。工程方向を横切る方向で測定された、山から谷までの距離すなわち深さｄは、増加する工程運動または速度で増加し得て、増加するレーザーパルス周波数で減少し得て、その両方が、隣接するレーザースポット位置に関連した重なりの総量に関連する。１つの例において、レーザースポット位置間の距離Ｄがレーザービームの直径ｗの約３分の１の場合（Ｄ＝ｗ／３）、スカロップの深さｄは、レーザービームの直径ｗの約２〜５％であり得る。レーザービームの直径の４分の１（Ｄ＝ｗ／４）などの、より小さい距離Ｄは、レーザービームの直径ｗの約２％などの、より小さい深さｄをもたらす。レーザービームの直径の２分の１（Ｄ＝ｗ／２）などの、より大きい距離Ｄは、レーザービームの直径の約６〜８％などの、より大きい深さｄをもたらす。
【００５８】
端３０は、図示されたマイクロスケール上で完全に滑らかまたは直線状でなくてもよいが、処理端の周期的一様性は、肉眼で知覚される場合、滑らかな外観の提供を助ける。図４Ｂに示されるように、マスク製造された端３０’も、マイクロスケール上で完全に滑らかではないが、端に沿った非一様性は、たとえ平均の山から谷までの深さｄがレーザーアブレーション工程で製造された深さと同じであっても、滑らかでない端として知覚され得る、マクロな外観をもたらす。
【００５９】
図５は、レーザーアブレーション工程が、当該周縁内の残余部分がアブレートされる前に意図されたアブレーション領域２６の周縁に沿って実行される実施形態を示す。工程経路に沿った加工部材１０に対するレーザービームの速度は、周縁で一様な端を達成するために、意図されたアブレーション領域２６の周縁に沿った、即時的な（その時々の）移動方向で一定であり得る。全体の工程経路の一部が意図されたアブレーション領域２６の周縁の形状に従うようにアブレーション工程を実行することは、特に図２及び図５にあるような曲線状端を有する非長方形のアブレーション領域に関して、滑らかな外観を有するアブレーション領域の周縁の処理端を提供すると同時に、指標軸の１つにおいてより少ない重なりの利用を可能にすることによって、より大きなレーザービーム断面およびより短い工程時間の使用を容易にする。あるいは、アブレーション領域の周縁は、コーティング層が取り除かれる領域の最終部分であることができる。
【００６０】
図５の例において、意図されたアブレーション領域２６は、当該意図されたアブレーション領域の端または周縁に沿った第１の領域２５と、当該意図されたアブレーション領域の残余を含む第２の領域３５と、を含む。１つまたは複数の工程パラメータは、第２の領域３５と第１の領域２５とにおいて異なってもよい。この例において、第１の領域２５は、意図されたアブレーション領域の周縁に沿って配置され、アブレートされた端３０をもたらす。第１の領域２５の幅は、その領域で使用されたレーザースポットのサイズ以上であってもよい。第１の領域と第２の領域とにおいて異なってもよい工程パラメータの例は、数例を挙げると、スポットサイズｗ、スポットからスポットへの距離Ｄ、レーザーパルス周波数、加工部材に対する工程経路に沿ったレーザースポット移動の速度、およびそれぞれのレーザースポットでのパルスまたはパルスバーストの持続時間を含む。いくつかの例において、第１の領域２５は、必ずしも意図されたアブレーション領域２６の最外周縁にはない。第１の領域２５は、例えば内側周縁であってもよく、及び／または、意図されたアブレーション領域２６の外側周縁内の視覚特徴に沿って配置されてもよい。
【００６１】
工程パラメータは、第１の領域２５での結果として生じるアブレートされた端３０が、工程中のアブレートされた端１３０とは異なる特徴を有するように、選択されてもよい。図４Ａに関して、例えば、意図されたアブレーション領域２６の周縁で結果として生じるアブレートされた端３０に沿った山から谷までの深さｄは、第２の領域３５内の工程中のアブレートされた端１３０の山から谷までの深さｄより小さくてもよい。工程中のアブレートされた端１３０は、一時的に存在するだけのアブレートされた端として画定される（その後、アブレーション工程の期間中または工程後に取り除かれる）。アブレートされた端３０が最終生成物の可視特徴である場合、別領域と比較して１つの領域のより小さな山から谷までの深さｄを有する端３０を形成することは、工程中の端が一時的に存在するだけのために端の可視性が重要でない加工部材の一部に沿ってより高い工程速度を維持する一方で、スカロップ状形状の端の可視性を低減させることを可能にする。第１の領域２５において、第２の領域３５におけるよりも、例えば、レーザースポットは小さくてもよく、スポットからスポットまでの距離Ｄは小さくてもよく、レーザーパルス周波数は高くてもよく、及び／または、工程経路に沿ったレーザースポット速度は小さくてもよい。深さｄは約２５０ミクロンより小さいことが好ましく、約１００ミクロンより小さいのはより好ましく、約５０ミクロンより小さいのが最も好ましい。これら及び／または他の工程パラメータは、第１と第２との領域２５、３５間で変えられてもよく、その結果、工程中の端１３０に沿った当該距離Ｄより小さい、山から山または谷から谷の距離Ｄを有するアブレートされた端３０を付加的または代替的にもたらす。
【００６２】
工程は、もちろん、加工部材の任意の特定領域の全コーティング層を取り除くことに限定されない。レーザーアブレーション工程は、例えば、装飾パターン、機能性パターン、及び／または証印を形成するためにコーティング材料を選択的に取り除くために、使用されることができる。所望のパターンまたは証印は、アブレーション工程後に基材上に残っているコーティング層の一部から形成されることができるか、または、アブレートされた領域それ自身から形成されることができる。第２の面アブレーションは、少なくとも部分的に透明な基材のため、装飾特徴または証印が最終生成物の第１の側を通して視認されることができるという付加的利点を有する。アブレートされた加工部材は、基材によって損害および環境から保護されるように、残るコーティング層が組立体の内部に向かって面するように組み立てられることができる。
【００６３】
図６は、アブレートされた加工部材から形成されることができる、構成要素３２の１つの例を示す。構成要素３２は、アブレートされた加工部材の囲繞部から、切断、擦痕（ひっかき）、あるいは分離することによって、図５の加工部材１０の内部からとられる。１つの実施形態において、一連のレーザー誘起ダメージチャネルが、アブレートされた加工部材から構成要素３２の除去を促進するために、所望の分離ラインに沿って基材に形成されることができる。レーザー誘起ダメージチャネルの例および基材にそれらを形成するための工程は、米国特許第８，８４２，３５８号においてＢａｒｅｍａｎらによってより詳細に説明されている。構成要素３２の端３４は、分離ラインに沿って形成される。この例において、端３４は、アブレーション工程中に形成されたアブレートされた領域２４の周囲を囲み、残りのコーティング層の処理端３０と概して平行である。このようにして形成された構成要素３２は、基材の透明性を略有するウィンドウ３６と、コーティング層材料の光学的かつ他の物理的特性を有するボーダー３８と、を含む。
【００６４】
ボーダー３８、および要するに元の加工部材のコーティング層は、ほとんどあらゆる材料（例えば、金属、プラスチック及び／またはセラミック）から形成され得て、概して基材より低い透明度であってもよい。クロムまたはクロム含有材料などの特定の金属材料は、多機能であり得て、潜在的な装飾外観に加えて、反射性、不透明性、導電性を提供する。いくつかの実施形態において、アブレーション工程に設けられるようなコーティング層は、それ自身が多層コーティングである。例えば、コーティング層は、アブレーション工程においてレーザー光の反射を最小化する、基材と直接接触している反射層および当該反射層上の光吸収層を含み得る。他の実施形態において、そのうちのいくつかは以下にさらに詳細に説明されるが、加工部材は基材とコーティング層との間に追加層を含み得る。追加層は、任意の適切な材料であり得る。いくつかの実施形態において、追加層は、少なくとも部分的に透明であり得て、基材の透明度と実質的に類似する透明度を有し得る。追加層は、電気を通し得て、いくつかの実施形態において、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）から形成されてもよい。いくつかの実施形態において、追加層は誘電体層であってもよい。いくつかの実施形態において、追加層は、多層スタック構造の一部としての多数積層を含み得る。多層スタック構造は、ＴＣＯ材料、誘電体材料、絶縁体材料、金属材料、または半導体材料の１つまたは複数の層を含み得る。追加層中の含有物のための材料の選択は、屈折率、所望の反射率を得るための層の厚みまたは順序付け、透過率、及び／または、アブレートされた領域、アブレートされない領域、またはその両方における色、によって影響され得る。以下の説明において、追加層は、導電層とも呼ばれ得るが、本明細書において説明された他の追加層材料は、導電層の代わりに使用され得ることが、理解される。コーティング層は、ＴＣＯまたは誘電体層から選択的にアブレートされることができる。コーティング層は、金属材料、金属酸化物、金属窒化物、または反射性および不透明性の両方を提供する他の適切な材料のうちの１つまたは複数を備える、１つまたは複数の反射層を含み得る。１つの実施形態において、加工部材は、ガラス／ＩＴＯ／Ｃｒ／Ｒｕ／Ｃｒ／Ｒｕ材料スタックを形成するための、クロム（Ｃｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、Ｃｒ、およびＲｕの連続し隣接した層を含むコーティング層とともに、ガラス基材、ガラス基材上の酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を含む。
【００６５】
１つの実施形態において、材料がレーザーアブレートされたコーティング層を有する構成要素３２または同様の構成要素は、車両バックミラー組立体の構成要素などのミラー構成要素である。構成要素３２のボーダー３８は、このようなミラー用の別フレームの必要性を排除するのに役立ち得て、また、電気伝導率、電気絶縁率、反射率を提供し、かつ／または電気接続または他のミラー組立体構成要素を隠すなどの、他の機能にも役立ち得る。１つの特定の例において、構成要素３２は、エレクトロクロミック媒体が当該構成要素３２の後側（すなわち、図１の元加工部材１０の第２の側１６）と第２の類似形状の構成要素との間に形成された空洞にカプセル封止される、エレクトロクロミックミラー組立体の前面片である。エレクトロクロミックミラー組立体のいくつかの例は、上に参照された米国特許第８，８４２，３５８号およびそこで参照された文書のいくつかにおいても示されている。他の非ミラーエレクトロクロミックデバイスも、非エレクトロクロミック組立体と同様に、アブレートされた加工部材から形成され得る。
【００６６】
エレクトロクロミックデバイスなどの、レーザーアブレートされた加工部材の少なくとも一部を使用し得るいくつかのデバイスは、電極層などの１つまたは複数の導電層を必要とし得る。エレクトロクロミックデバイスにおいて、例えば、電極は、デバイス内のエレクトロクロミック媒体を作動させることが望まれる所ではどこでも、エレクトロクロミック媒体の両側に含まれ得る。したがって、構成要素３２は、元の加工部材のアブレートされた部分２４に対応して、ウィンドウ３６の少なくとも一部に沿って導電層も含む。導電層は、ＴＣＯ、または、ＩＴＯなどの他の適切な導電材料から形成され得る。１つの実施形態において、導電層はウィンドウ３６全体の上に横たわる。
【００６７】
図７Ａに示されるように、上述の第２の面のレーザーアブレーション工程は、ＴＣＯ材料または他の少なくとも部分的に透明な導電層と互換性がある。材料は、レーザーアブレーション工程において使用されるレーザーの波長に対して少なくとも部分的に透明である。図示された工程における加工部材１０は、基材１２とコーティング層１４との間の加工部材の第２の側１６において、導電層４０を含む。導電層４０は、この例において、コーティング層１４が取り除かれる第２の面２０を提供する。図示された工程は、導電層の反対側から材料を取り除くために、金属層またはＴＣＯ層などの導電層４０を通してレーザービーム１００が伝播するレーザーアブレーション工程の例を表している。他の実施形態において、導電層は、アブレーション工程後に、加工部材の第２の側の上に配設され得る。この選択肢は、選択された加工部材上でのみ導電層の適用を可能にする。レーザーの波長は、導電層による吸収を最小化するために選択され得る。１つの非限定的な例において、５３２ｎｍの波長を有するレーザーが、導電層の吸収または損害を最小化するために、ＩＴＯ導電層４０で使用される。他の実施形態において、１０６０ｎｍでのＩＲレーザーなどの他の波長が使用されることができる。
【００６８】
図７Ｂに示されるように、コーティング層１４は単層または多層であり得る。多層におけるそれぞれの層の機能は、異なる物理的、化学的または光学的機能を実行するために選択され得る。例えば、図７Ｂを参照すると、コーティング層１４は、複数の副層に分割され得る。いくつかの実施形態において、導電層４０に隣接する副層１４Ａは、ＣｒまたはＴｉを含む層などの、付着促進層であり得る。第２の副層１４Ｂは反射層であり得る。反射層は、銀−金合金クロム、ルテニウム、ステンレス鋼、シリコン、チタン、ニッケル、モリブデン、クロム−モリブデン−ニッケル合金、ニッケルクロム、ニッケル系合金、インコネル、インジウム、パラジウム、オスミウム、コバルト、カドミウム、ニオブ、真鍮、ブロンズ、タングステン、レニウム、イリジウム、アルミニウム、アルミニウム合金、スカンジウム、イットリウム、ジルコニウム、バナジウム、マンガン、鉄、亜鉛、スズ、鉛、ビスマス、アンチモン、ロジウム、タンタル、銅、金、白金、任意の他の白金族金属、その組成が主として前述の材料である合金、および、それらの組合せを含み得る。第３の副層１４Ｃは不透明層であり得る。不透明層は、けい化ニッケル、クロム、ニッケル、チタン、モネル、コバルト、プラチナ、インジウム、バナジウム、ステンレス鋼、アルミニウムチタン合金、ニオブ、ルテニウム、モリブデンタンタル合金、アルミニウムシリコン合金、ニッケルクロムモリブデン合金、モリブデンレニウム合金、モリブデン、タングステン、タンタル、レニウム、その組成が主として前述の材料である合金、および、それらの組合せを含み得る。不透明層は、酸化物、窒化物などの、実部および虚部の屈折率が比較的大きな材料を含み得る。第４の副層１４Ｄは電気的安定層であり得る。電気的安定層１４Ｃは、イリジウム、オスミウム、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、およびそれらの合金または混合物などの、白金族金属を含み得る。さらに、層１４は、任意の副層が、スタックの要件を満たすために、それら自身の中にさらなる副層を備えるように、さらに細分化され得る。
【００６９】
レーザー波長と加工部材中の材料によるエネルギー吸収との間の関係は、透明材料を通してレーザーアブレーションを実行する、少なくとも１つの驚くべき結果を強調する。ガラスおよびＩＴＯなどの特定の基材及び／またはコーティングは、可視的に透明であるが、それらは、それらを通して通過する各レーザーパルスのエネルギーの少なくとも一部を吸収し得ることが、確認されている。材料選択および工程パラメータは、適切に選択及び／または調整されなければならない。例えば、異なるガラス構成は、異なる吸収スペクトルを有し得る。１つのガラス構成は、レーザー波長においてまたはその近くで吸収ピークを持つ痕跡元素を含み得て、その結果、それを通過する光のいくらかの割合が吸収され得るが、別のガラス構成は、本質的にすべての入射光を伝導し得る。同じことがコーティング層の材料にも当てはまる。基材１２及び／または任意選択のコーティング層４０によるレーザーエネルギーの吸収は、外側のコーティング層１４が基材および任意選択のコーティング層に損害を与ることなしに取り除かれることができない、閾値レベルによって特徴付けられ得る。この閾値を超えると、レーザーエネルギーのこのような大部分が、加工部材を通過する間に吸収され、基材及び／またはコーティング層４０の吸収を考慮しながらコーティング層１４を取り除くのに十分なレベルまでレーザーパルスエネルギーを増加させることは、基材及び／またはコーティング層４０に対する損害閾値も超える。
【００７０】
レーザービームは、材料層が当該レーザービームの波長で非ゼロ吸収を有する場合、そこを通過する材料層の１つまたは複数の特性を選択的に変えるのに使用されることができることも、確認されている。例えば、ＩＴＯの層または他のＴＣＯなどの導電層４０を通して実行される第２の面のレーザーアブレーション工程の間中、層４０の１つまたは複数の次の特徴：面粗度、電気抵抗、仕事関数、キャリア移動度及び／または濃度、は変えられ得る。さらに、特定の特徴は、層厚内の異なる量によって変えられ得て、また、層厚は材料層のスタック全体内のレーザーエネルギー配分を変えるまたは制御するのに使用されることができる。これらの変化のいくつかは、導電層４０がアブレートされた加工部材から形成されたエレクトロクロミックデバイスの電極層である場合など、最終生成物挙動に対する変化の中に顕在化され得る。
【００７１】
１つの例において、追加層４０の面粗度は、アブレートされたコーティング層１４が適用される前に測定された追加層４０の面粗度に対して、加工部材のアブレートされた領域で増加される。増加した面粗度は、最終用途に応じて、正または負の効果を有し得る。例えば、増加した粗度は、いくつかの用途において増加した面領域に対応し得（すなわち、より多くの面がＥＣデバイスのエレクトロクロミック（ＥＣ）媒体に接触する）、または、他の用途においてより良い面濡れまたは面付着に対応し得る。面粗度が十分高い場合、減少した透明度（すなわち、より多い光の散乱）が透明基材上に生じる可能性がある。これは、用途に応じて、有利または不利益となる可能性がある。取り除かれていないコーティング層を通したレーザーアブレーションの実行は、したがって、取り除かれなかったコーティング層の面特徴を変える型破りな手法を代表する。
【００７２】
追加層４０が導電性である場合、レーザービームは、層の電気抵抗を変え得る。そのメカニズムは完全には理解されていないが、電気抵抗は両方向に影響され得る。いくつかの例では、十分大きな量のレーザーエネルギーが導電層４０によって吸収される場合、電気抵抗は、おそらく層内の何らかの損害または故障が原因で、増加する可能性がある。他の例において、導電層内のより少ない量のエネルギー吸収は、より低い電気抵抗をもたらす可能性がある。
【００７３】
特定の実施形態において、それを通過するレーザービームによって影響される導電層４０の別の特性は、導電層の仕事関数である。この変化した特性は、アブレートされた加工部材から作られた機能するエレクトロクロミックデバイスにおいて、それ自身を明らかにすることが示されており、加工部材のアブレートされた領域は、同じ加工部材のアブレートされていない領域よりも、高率または低率で暗くなる。
【００７４】
キャリア濃度及び／またはキャリア移動度などの導電層の特定の半導体特性も、アブレーション工程の間中、レーザービームによって変えられ得る。例えば、これらの材料特性は、導電層の一部の取り除きによってか、レーザービームへの露光によって面特性を優先的に修正することによってのいずれかで、アブレートされた面で選択的に変えられ得る。
【００７５】
追加材料層４０におけるこれらおよび他の変化に制御可能に影響を与える１つの方法は、層の厚みを介する。例えば、それを通して通過するレーザー光の一部を吸収する追加材料層の増加した厚みは、層４０において吸収されるエネルギーの全量を増加させ、レーザーが層４０上で有する効果を増大させ得る。層４０の厚みは、特性の１つまたは複数の変化の一様性にも影響を与え得る。例えば、特性変化は、層４０のある厚みの部分で、別の厚みの部分よりも、大きくなり得て、また、厚みの増加は、特性勾配を増加させ得る。別の例において、追加層４０の厚みは、加工部材の他の層におけるレーザーエネルギーの配分に影響を与えるために使用されることができる。例えば、自己集束効果は層４０内で起こり得て、また、層の厚みは、電場が材料の多層内に集中される場合、影響を与え得る。
【００７６】
上述のレーザーアブレーション工程は、材料追加コーティング工程に典型的なマスキングの必要性なしで、コーティングされた部分およびコーティングされていない部分を持つ処理された加工部材を提供することができるが、マスキングは、レーザーアブレーション工程において有利に使用されることができる。マスキングを用いるレーザーアブレーションは、マスキングされたコーティング工程において形成される特徴よりも鋭い特徴を形成することができ、いくつかの場合には、レーザーアブレーションのみによって形成された特徴よりも鋭い。例えば、所望の特有な特徴サイズがレーザービームの断面サイズより小さい場合、マスキングされたアブレーションは、マスキングされたコーティング工程に関連した否定的効果なしに、このような特徴を得るために使用されることができる。
【００７７】
マスキングされたレーザーアブレーション工程の１つの例が、図８に示されている。この例において、マスク４２は、加工部材の第１の側１８で提供される。マスク４２は、オープンつまり光透過部分およびソリッドつまり光フィルタ部分を含む。工程方向Ａにおいて加工部材１０に対して移動している間、レーザービーム１００がマスク４２のソリッド部分に遭遇する場合、ビームは、マスクのソリッド部分によって選択的にブロックされる。証印などの特徴４４は、その結果、コーティング層のアブレートされていない部分の形状において、マスク４２のソリッド部の真正面に形成される。マスク４２のソリッド部は、完全に不透明または遮光である必要はない。第２の面２０でのアブレーションを防ぐのに十分な量まで、レーザービームを減衰させるだけで十分である。実際、マスキングされたアブレーション工程は、アブレーション工程の特定の局面の最適化を促進し、その結果、光の小部分のみが基材を透過することを防ぐことは、特徴４４を形成するのに必要であり得る。
【００７８】
例えば、レーザーアブレーション工程を最適化する１つの方法は、レーザーが加工部材１０に沿ってラスタ化される速度とともに、レーザービーム１００の横断サイズおよび関連したレーザースポット１０４を最大化することによって（レーザー光学の選択を介する）、コーティング層１４の除去率を最大化することである。当該最適化は、第２の面２０における流束によって制限され、当該面におけるビーム半径の平方につれて減少する。閾値スポットサイズを超えると、エネルギー流束は、コーティング層に対するアブレーション閾値を下回り、性能の純損失をもたらす。したがって、工程サイクル時間を縮小するには、レーザースポットサイズおよびラスタ速度をちょうどアブレーション閾値を超えるまで設定することが有用である。大きなスポットサイズは、全体のコーティング除去率を改善するが、マスキングがない場合は、証印が形成されることができるサイズスケールを制限し得る。例えば、もし２００ミクロン直径のレーザースポットサイズが、コーティング層を速やかに取り除くために使用されると、５０または１００ミクロンスケールの滑らかかつ／または繊細な特徴は、スポットの全体サイズおよびその円形形状の両方のために、証印の部分であっても他の特徴であっても、形成されることはできない。非円形ビーム（例えば、長方形）を使用することは、上述のスカロップ状の処理端の除去に役立つことができ、隣接するレーザースポット位置によって必要な重複の量を縮小する。しかし、レーザースポットより小さな特徴の形成は、成形ビームを使ってさえ、問題がある。いくつかの工程は、より大きな最適化されたビームを使用してコーティング層材料のバルクを取り除く一方で、第２のより小さなビームを使用して小さな特徴を形成する。
【００７９】
マスキングされたレーザーアブレーション工程は、第２のレーザービームおよび関連した第２の工程経路の必要性を除去し、単一の最適化されたビームを使用することができる、より速い工程をもたらす。いくつかの例において、マスキングされたアブレーションは、意図されたアブレーション領域の全体にわたって変わらない工程パラメータの１つの組でアブレーション工程を達成するために、上述のような意図されたアブレーション領域の第１および第２の領域において使用される異なる工程パラメータの代わりとして、使用されることができる。レーザーアブレーション工程において使用されるように、マスク４２は、他の工程の利点を提供する。例えば、時としてマスキングされたコーティング工程における例があるような、レーザーアブレーション工程においてマスク４２上に沈着したコーティング材料はない。同様に、マスクは、マスキングされたコーティング工程と互換性がない材料から形成されてもよい。例えば、いくつかのコーティング工程は、高温で、かつ／または、化学的に活性または反応性の材料で、実行される。このような工程で使用されるマスクは、過酷な条件に耐えなければならないが、レーザーアブレーション工程で使用されるマスク４２は、高温または反応性の環境にさらされない。マスク４２は、レーザービーム１００に遭遇するのみである。さらに、マスク４２は、レーザービーム１００の焦平面から離れて配置され得て、その結果、ビームのエネルギーによる影響が少ないかまたは比較的影響を受けなくてもよい。
【００８０】
マスキングされたアブレーション工程の別の利点は、上述の導電層などの、他のコーティング層の改善された一貫性及び／または性能である。例えば、マスキングされたアブレーションが、工程時間を短縮させなくても、また、マスキングされない工程に対してアブレートされた端の全体の外観を改善させなくても、最終生成物の性能は改善され得る。導電性コーティングが適用される前に、レーザーアブレーション工程が実行される例において、マスキングされたレーザーアブレーションから生じる本質的に滑らかなアブレートされた端は、アブレートされた領域とアブレートされていない領域との間の境界で、それに相応した滑らかな移行を促進する。スカロップ状のアブレートされた端は、スカロップの頂点で、重なっている導電性コーティング層において応力集中部分及び／または不完全スポットをもたらし得る一方、例えば、導電性コーティングは、マスキングされた工程から生じるアブレートされた端上に適用される場合、より少ない不完全性及び／または応力集中部分で、より一貫性があり滑らかであり得る。マスキングされた工程のこのおよび他の利点は、第１の面のアブレーション工程及び／または不透明な基材でさえ、実現され得る。
【００８１】
１つの実施形態において、マスク４２は、加工部材１０の第１の側１８上の適所に形成される。写真平板法（フォトリソグラフィー）は、マスク４２を所望のパターンに形成することができる１つの工程である。しかし、写真平板法は、高価で時間が掛かる可能性があり、それ自体のマスクを必要とし得る。加工部材の第１の側１８上の適所にマスク４２を形成する別の方法は、印刷を用いる。インクジェット印刷などの印刷技術は、加工部材１０に沿ってマスク材料を選択的に沈着させることによって、マスク４２を形成するのに使用されることができる。印刷によって適所に形成されたマスク４２で、レーザーアブレーションによって形成されることができる特徴４４のサイズスケールは、レーザースポットサイズによるよりも、印刷技術の解像度によって制限される。
【００８２】
いくつかの例において、前述のレーザーアブレーション工程は、測定可能な透過ヘイズを持つアブレートされた領域をもたらす。透過ヘイズは、アブレートされた基材を通過する、一部の光の拡散または散乱から生じ得る。ヘイズの正確な原因は十分に理解されていないが、残余のコーティング層材料及び／またはコーティング材料と下地材料との中間構成要素が原因であり得る。ヘイズは、レーザービームのエネルギーにより直接的に引き起こされたものであれ、下地材料からのコーティング層の分離から生じる力または他の現象により間接的に引き起こされたものであれ、除去面での多少の粗化、損害、または他の材料の変化の一部の原因にもなり得る。平均して、０．０５％以下の透過ヘイズで、加工部材のアブレートされた領域を形成することが可能である。いくつかの例において、ヘイズはより高くてもよく、最大許容可能なヘイズは、加工部材の用途次第であり得る。
【００８３】
レーザーアブレーション工程に関連するヘイズを低減させる１つの方法は、ピコ秒かそれより短い時間スケールでレーザービームのパルスを送達するレーザーシステムの使用を通してである。ピコ秒レーザーは、約０．５〜約５００ピコ秒（ｐｓ）の範囲の持続時間を持つレーザーパルスにおいて、コーティング材料除去に必要なエネルギーを送達するように構成される。数十ピコ秒のパルス持続時間は、１〜５０ｐｓまたは５０ｐｓ以下などが好まれ得る。市販のピコ秒レーザーは、数例を挙げると、２０ｐｓ未満、１０ｐｓ未満、５ｐｓ未満、または１ｐｓ未満のパルス持続時間を提供することができる。約０．５〜５００フェムト秒（ｆｓ）の範囲のパルス持続時間を有するフェムト秒レーザーは、ナノ秒レーザー（０．５〜５００ｎｓパルス持続時間）と比較した場合、ピコ秒レーザーと同じ利点のいくつかを提供することができる。
【００８４】
図９Ａ及び図９Ｂは、レーザーアブレーションによって形成された金属コーティング層１４の処理端の顕微鏡写真である。ピコ秒レーザーは図９Ａにおける基材１２からコーティング層１４を取り除くのに使用され、ナノ秒レーザーは図９Ｂにおける基材からコーティング層を取り除くのに使用された。ピコ秒レーザーでアブレートされた加工部材のアブレートされた領域でのヘイズの量は、ナノ秒レーザーでアブレートされた加工部材のヘイズの量より明白に少ない。通常、熱影響部は、ピコ秒レーザーでより小さい。ピコ秒レーザーに関連した少量のヘイズに加えて、処理端の一様な（すなわち、周期的）形状は、おそらくピコ秒層で処理している期間中に形成される溶融コーティング材料が少ないのが原因で、ナノ秒レーザーによるよりも顕著である。図９Ｂのナノ秒レーザー処理端は、当該端から離れて延在し、残っているコーティング層の中の外見上分かる微小亀裂を有する。当該微小亀裂は、平均して約１０〜１５ミクロンの長さで、約５〜１５ミクロンごとに処理端に沿って間隔を空けている。
【００８５】
さらに図７Ａを参照すると、加工部材１０からコーティング層１４材料を取り除くアブレーション工程の期間中、レーザービームが導電層を貫通する場合、実験が導電層４０への変化を定量するために行われてきた。以下に記述されるこれらの実験において、導電層４０は、１．６ｍｍの厚みを有するソーダ石灰フロートガラスの基材１２上に沈着したＩＴＯである。ＩＴＯの厚みは、制御変数につれて加工部材毎にばらつきがあった。コーティング層１４は、ＩＴＯ上に沈着されたクロムであり、およそ０．４％の可視光透過率に至るに十分な、およそ５０ｎｍなどの厚みを有する。レーザーアブレーションは、ピコ秒レーザーを使用して実行された。
【００８６】
上記のように、アブレーション工程の結果は、レーザースポットサイズ、パルスエネルギー、パルス幅（すなわち、パルス持続時間）、およびレーザー波長を含む、いくつかのパラメータに依存する。それぞれの層、および特にコーティング層１４は、その値でまたそれを超える値で層の物理的除去が結合（すなわち、分子間、分子内、接着剤など）破壊のために発生することになる、吸収エネルギー閾値を有する。加工部材１０におけるそれぞれの材料の吸光度、および、その結果として加工部材の厚み内のそれぞれの位置で吸収されるエネルギー量は、レーザー光の波長の関数である。
【００８７】
吸光度は、レーザー光の局所的強度にも依存する。この依存はしばしば無視されることができるが、ピコ秒、フェムト秒、および特定のナノ秒のレーザーなどの、超短パルスレーザーによって送達される比較的高いピークパルス電力は、この強度依存を関連あるものにし、時には支配的にする。したがって、パルス幅（すなわち、パルス持続時間）は、特に超短パルスレーザーを使用する工程において、関連のある工程パラメータである。パルス幅は、アブレーション工程期間中のコーティング層によるエネルギー吸収の動特性にも影響を与える。例えば、比較的長いパルスは、レーザースポットに隣接したその外部のコーティング層材料において熱放散を引き起こし得て、かつ、レーザースポット内に達した温度を低減する効果を有する可能性があり、かつ／または、レーザースポットの外側のコーティング層材料に損害あるいは影響を与える効果を有する可能性がある。アブレーション工程中に吸収された熱のせいで影響を受けるレーザースポットの外側の材料は、コーティング層の熱影響部（ＨＡＺ：ｈｅａｔ−ａｆｆｅｃｔｅｄ  ｚｏｎｅ）を画定する。通常、より小さなレーザーパルス幅はより小さなＨＡＺを引き起こす。アブレートされた材料は、吸収された熱を自身に取り込み、取り除かれていないコーティング層材料においてＨＡＺのサイズを潜在的に縮小する手助けをする。
【００８８】
回折作用の源となる基層の面パターニングの量を制御する、レーザー工程の主な特徴は、工程中のレーザー光の最大強度である。次の説明は、レーザー工程の当該特徴に強い影響を与える、様々な用語に関する。パルスエネルギーＥは、方程式（１）を用いて、レーザーの平均電力Ｐおよび放電頻度Ｒから計算されることができる。ピーク電力ＰPeakは、パルスエネルギーＥおよびパルス幅Δｔの関数である。ピーク電力ＰPeakは、状況に応じて、パルス期間中の平均電力またはパルス期間中の瞬間最大電力のいずれに対しても共通の名前である。パルス幅が正確な形状ではなくても知られていれば、ピーク電力は、方程式（２）に示されるように、パルス幅で割ったパルスエネルギーによって近似され得る。パルスの正確な形状が知られていれば、最大瞬間電力は適宜に計算され得る。
0006745822.tif 000002
（１）
0006745822.tif 000003
（２）
【００８９】
スポットサイズｗ（図１）は、面２０で画定かつ決定され、そこからコーティング材料１４が取り除かれることになり、レーザースポットで単位領域あたりの電力すなわち電力密度を計算するために使用されることができる。代替的に、パルスエネルギーは時として平均またはピーク電力の代わりに直接的に使用されるので、スポットサイズは、レーザースポットで、パルスごとの単位領域あたりの工程面上のエネルギー入射、すなわちエネルギー密度、を計算するのにも使用されることができる。レーザービームの横断面プロファイルが知られていなければ、電力密度またはエネルギー密度はスポット領域で割ったピーク電力（またはパルスエネルギー）で近似され得る。横断面プロファイルが知られていれば、電力密度（またはエネルギー密度）は、適宜にスポット領域にわたって計算され得る。
【００９０】
ガウスビームは、レーザービームの横断面プロファイルがガウス関数によって記述されることができる、レーザービームの一般型である。ガウス曲線形は、「正規分布曲線形」として一般に知られ、中央にピークを持ち、当該ピークの両側に特定の形状で減衰する末尾を持つ。ガウス関数は、ピークからゼロに近づくが決してゼロに到達せず、しかしレーザービームは、その外側でエネルギーが無視できる、いくらかの実用的な直径を有するだろう。ガウスビームの有効直径を測定するいくつかの一般的な方法は、半値全幅、１／ｅ2幅、およびＤ４σ幅である。
【００９１】
レーザービームの直径は、集束レンズまたは他の適切な光学要素を通って伝播するにつれて変化し、集束ビームはレンズを越えて空気を通って直径が変化する。ビームは、１つまたは複数の集束レンズの組によって決定されるように、空間のある位置で最小幅（またはウエスト）を有するだろう。ウエストの位置および幅は、少数の方程式を使用することによって計算されることができる。伝播方向に集束光学レンズを越えた任意の距離でのビームウエスト径（最小半径、ｗ0）は、入光ビーム径Ｄ１、レンズの焦点距離、およびレーザー光の波長λから、方程式（３）を使用して計算され得る。
0006745822.tif 000004
（３）
【００９２】
明白なように、ビームのウエスト径ｗ0は、入光ビームの直径Ｄ１が増加するにつれて、減少する。ウエスト近くのビーム径の挙動は、方程式（４）から計算されることができ、ここで、ｚは光伝播の方向に沿った距離で、ｚRはレイリー長である。レイリー長は、それにわたってビームがｗ0より大きく、その√２倍より小さいままである距離（ビームのウエストの両側で）として定義される。レイリー長は、方程式（５）に示されるように、計算されることができる。
0006745822.tif 000005
（４）
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（５）
【００９３】
レイリー長は、時として「焦点の深さ」の半分と呼ばれ、それにわたってビーム幅が大きくは変化しない距離として一般に考えられている。主にウエスト径ｗ0に応じて、レイリー長は、例えばミクロンからマイルまで、大きく変化することができる。結局、ウエスト径は、レンズの焦点距離および入光ビーム径によって決定されるので、レイリー長はそれらのパラメータの関数でもある。
【００９４】
図１０は、互いの上に重ねられた、２つの異なるレーザービーム１００’、１００”であり、焦点レンズは、図面の左側にあると見なされ、レーザー光は図面に対して左から右に伝播する。レーザービームの１つ１００’は、他のレーザービーム１００”のビームウエストｗ0”より大きなビームウエストｗ0’を有する。図１０は、それぞれのビーム１００’、１００”のビームウエストおよびそれぞれのレイリー長ｚR’、ｚR”で画定される焦平面１１０を示す。ビーム１００”は、他が等しいのにもかかわらず、より小さなウエストｗ0”を有するので、対応するレイリー長ｚR”’はかなり小さい。この例において、より小さなウエストｗ0”は、同じ集束レンズを使用して達成され得るが、入光ビームの直径Ｄ１を増加させる。
【００９５】
金属であるコーティング層１４およびＩＴＯである導電層４０を有する、図７Ａにおけるような、ＩＴＯからの金属アブレーション工程の特殊な場合において、上記の方程式は、特定のパラメータを計算するのに使用されることができる。１つの例において、平均電力３５Ｗ、波長５３２ｎｍ、放電頻度４００ｋＨｚ、およびパルス幅１５ｐｓを有するレーザーが、８７．５μＪのパルスエネルギーおよび約５．８ＭＷのピーク電力を生じさせる。ここでピーク電力はパルス幅全体の平均値を使用して計算される。レーザースポットに均等に分配されたエネルギーを持つ約２００μｍのレーザースポットサイズに対して、平均電力密度は約０．１１ＭＷ／ｃｍ2である。この電力密度または強度は、全時間にわたって平均化されている。電力密度がパルス期間中に（ついて）計算される場合、ピーク電力密度は、１．８５×１０4ＭＷ／ｃｍ2となる。
【００９６】
図１０の例において、ビーム１００’のウエストｗ0’は、ビーム１００”のウエストｗ0”より５倍大きい要因である。ｗ0’＝２００μｍおよびｗ0”＝４０μｍである、特殊な説明的な例において、それぞれのレイリー長は、５３２ｎｍのレーザー波長で、ｚR’＝５９ｍｍおよびｚR”＝２．３ｍｍである。この例は、例えば、焦点距離または入光ビーム径を変えることによって影響され得る、ウエスト径の変化が、レイリー長または焦点深さの大きな変化をどのようにもたらし得るか、を明らかにする。ウエスト径が大きくなるほど、レイリー長は大きくなる。
【００９７】
ウエスト径ｗ0より大きい工程スポットサイズｗを伴う焦点の外で作用する場合、それにわたってビーム径が所望の工程スポットサイズに近い範囲は、ウエストから離れたそれぞれのビーム径の異なる増加率を示す図１０を見て分かるように、増えるウエスト径につれて増加する。
【００９８】
以下に説明される例において、スポットサイズは、焦平面１１０、すなわち上述のようにウエストにおけるビーム１００の最狭部、に対する加工部材の高さｈ（図７Ａを参照）を変えることによって、変化させられる。ステージ高さあるいは単に高さｈは、集束レンズまたは最終光学要素に対する、加工部材、およびそれ故に意図されたアブレーション面２０、の相対位置を変えるのに便利な方法として参照される。これらの例において、５５０ｆθレンズが、レンズから焦平面まで測定された約５４０ｍｍの焦点距離をもたらすのに使用された。最初の作動距離、すなわち、レンズと加工部材との間の距離は、焦平面が最終光学要素と加工部材との間の伝播方向に沿って配置されるように、ｈ＝６３１ｍｍであった。制御された変数は、ＩＴＯ（層４０）の厚み、高さｈ、工程経路の方向Ａにおけるレーザービームの走査またはスイープ速度、およびピッチｐであった。ピッチは、工程経路を横切って測定された、走査ライン間の距離である。
【００９９】
高さｈが、ビームウエストすなわち焦平面が加工部材およびアブレートされる面２０により接近するように減少する時、レーザースポットサイズｗは減少し、レーザースポットでのエネルギー密度は増加する。逆に、高さｈが、ビームウエストすなわち焦平面が加工部材およびアブレートされる面２０から離れるように増加する時、レーザースポットサイズｗは増加し、レーザースポットでのエネルギー密度は減少する。エネルギー密度がアブレーション閾値以上である限り、コーティング層１４は、図７Ａの導電層４０からであれ、基材１２からであれ、あるいは誘電体層などの他の中間層からであれ、取り除かれるだろう。
【０１００】
したがって、ビームに過剰エネルギーが存在すれば、すなわち、レーザースポットでのエネルギー密度が特定の高さｈでアブレーション閾値より高ければ、結果として生じるレーザーアブレーションスポットサイズは、通常は周縁に近いレーザースポットのある部分がアブレーション閾値を下回るまで、高さｈが増加するにつれて増大するだろう。高さがこの値を超えて増大すると、レーザーアブレーションスポットサイズは減少する。基材及び／または任意の中間層（例えば、ＴＣＯまたは誘電体層）のいくつかの特徴に損害または変更を与える可能性は、レーザースポットのエネルギー密度がその最大値（すなわちビームウエスト）近くの場合のように、高さｈが減少するにつれて増大する。高さｈは、任意であり、ビームの焦平面とレーザースポットの平面との間の距離を測定し、変化させ、監視し、または制御するのに便利な方法として、本明細書において使用されている。
【０１０１】
図１１は、そこからコーティング層が工程経路に沿って取り除かれた領域の幅を測定することによって決定されるような、高さの関数としての有効アブレーション経路幅のプロットである。幅測定は、顕微鏡を使用して、工程経路方向を横切ってとられる。コーティング層の処理端は、実際には完全に平行でなくてもよいので、アブレーション経路に沿った最大および最小幅が測定された。最大、最小および平均の経路幅が図１１に描画されている。最狭の経路は、焦点（５０ｍｍのステージ高さ）の近くに対応するが、より広いアブレーション幅は、両方向に焦点から離れる距離（ｍｍにおいて）に対応する。焦点での最大幅は約１７０μｍであるが、約１３０ｍｍのステージ高さ（焦点を超えて８０ｍｍ）での最大幅は約２１０ミクロンに達した。１３０ｍｍのステージ高さを超えると、アブレーション経路幅は、レーザースポットのエネルギー密度が減少しレーザースポットの周縁の周りでアブレーション閾値を下回るにつれて、減少する。物理的ステージ高さ、高さｈ、および焦平面とレーザースポットとの間の距離は、すべて異なる値であってもよいが、これらの変数のうちの１つの変化は、他の変数における同じ変化量と等しい。
【０１０２】
レーザースポットのエネルギー密度の関数としてコーティング層がそこから取り除かれる、材料の特性に関する想定外の影響が、発見されている。例えば、中間層４０（例えば、ＩＴＯ）の厚みは、他の共通性質の品質測定基準（ｍｅｔｒｉｃｓ）に対して無視できる変化をともなって、変えられることができる。図１２は、走査速度、ステージ高さおよびピッチの関数として、ＩＴＯの厚みの変化を示す。それぞれのサブグラフは、２つの異なる工程変数の関数として、ＩＴＯの厚みの変化をナノメートルで示す等高線図である。これらのプロットは、ＩＴＯの厚みが、レーザーアブレーション工程の変数に対する変化につれて、明らかに変化することができることを示唆する。ＩＴＯの厚みの最大変化は、低い高さ、遅い走査速度、および小さいピッチ値において起こる。ＩＴＯの厚みは、減少したｈ（焦点により近い）、減少した走査速度、および減少したピッチで、その元のコーティングの厚みから概して減少する。これらの条件は、エネルギー密度を最大化し、隣接するレーザースポットの最大重なりをもたらす。プロットは、完全なＩＴＯの厚みがいくつかの設定で持続されることも示す。厚みの変化は、結果として０〜１５ｎｍの範囲内で制御可能である。様々な実施形態において、厚みの変化は、約１５ｎｍより小、約１０ｎｍより小、約５ｎｍより小、約２．５ｎｍより小である。ＩＴＯまたは他の導電層が電極として使用される場合などの、いくつかの用途において、厚みのより小さな変化は、層の電気抵抗を最小化するのに好適であり得る。他の用途において、増大した電気抵抗が望ましくあり得て、または、特定の一様または非一様な層の厚みが他の理由で望ましくあり得る。
【０１０３】
ＩＴＯの厚みの変化は、ＩＴＯの劣化に対応していない。図１３は、同じ変数の関数としてヘイズの変化を示す。残余の金属コーティング層を持つ試料は、ヘイズ測定から除外された。例えば、大ピッチおよび低スポットエネルギーで、場合によっては、いくつかの残余の金属コーティング層が残存した。ヘイズの変化は無視できるほど小さく、いくつかの目立たない残余金属を存在させそうな条件に対応していると考えられる。したがって、ＩＴＯの厚みの変化は、ヘイズに悪影響を及ぼすことなく、比較的大部分が制御されることができる。
【０１０４】
いくつかの用途において、ＩＴＯの厚みの変化は問題ではないが、他の用途において、それは重大な光学上の結果を有する可能性がある。大きなダイナミックレンジ及び／または速いスイッチ速度が望まれる、エレクトロクロミックミラーの場合において、例えば、ＩＴＯの除去は、問題となる可能性がある。ミラーの暗化速度は、ＩＴＯのシート抵抗によって影響を受け、その結果、いくつかのＩＴＯの除去はシート抵抗を増加させ、ミラーの暗化を遅らせる。他の場合において、暗状態の反射率は、半波長の厚みが好まれるＩＴＯの光学的厚みの関数である。コーティング層１４が取り除かれる前の最初の厚みが半波長ならば、結果としての光学的厚みはより小さくなり、したがって、暗状態の反射率を増加させるだろう。
【０１０５】
ＩＴＯ上の層のシステムの色が臨界の場合、課題はさらに度を増す。例えば、ＩＴＯの上部のクロムいわゆるガンマスタック（Ｃｒ／Ｒｕ／Ｃｒ／Ｒｕ）の反射されたｂ*は、ＩＴＯの厚みに直接的に関連する。中立ｂ*値は、半波長厚みの約８０％で達成される。このような場合において、ＩＴＯの全厚みがアブレートされていないコーティング層に残っている場合において、ＩＴＯは厚すぎてミラーの外観に影響を与えるので、最初のＩＴＯの厚みは、アブレーションによる潜在的損失に適応するように増加させることはできない。リングすなわちアブレートされていない領域（図６のボーダー３８を参照）での導電層（例えば、ＴＣＯまたはＩＴＯ）とアブレートされた領域での導電層との間の厚みの差は、約１３％未満が好ましく、より好ましくは約８％未満で、最も好ましいのは約５％未満であり、そのパーセントは、アブレートされていない領域での厚みで割った差である。
【０１０６】
本明細書において説明された技術を使用して達成されるアブレートされた領域は、ヘイズまたは厚みの変化などの多くの品質測定基準において、アブレートされていない面と機能的に見分けがつかないことが、示されている。吸収またはバルク抵抗などの他の測定基準は、少量で異なり得るが、適切なアブレーション条件の下では、エレクトロクロミック（ＥＣ）デバイスの機能に著しく影響を与えるほどは異ならない。しかしながら、一般的な品質測定基準への損害なしに、上述されたレーザーアブレーションのいくつかの利益が実現され得る一方で、光がアブレートされた面を照らすか通過するときに現れる回折または屈折パターンなどの、特定の新しい想定外の問題が発見されている。この問題およびいくつかの解決策が、それぞれ、２０１４年７月２９日、２０１４年１０月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／０３０，４９８号、米国仮特許出願第６２／０６８，１４０号に説明されている。これらの出願は、それらの全体が当該参照によりここに組み込まれる。
【０１０７】
ＥＣミラーなどの電気光学デバイスの場合、この回折問題は、デバイスが暗化状態にあって点光源が映される時に、最も著しく観察される。場合によっては、明るくて暗化されていない状態においてもこの影響が観察される可能性がある。望ましくない影響は、点光源の領域の周りで目立つ、一連の着色ラインまたはアーチファクトの出現である。これは、この条件がデバイスの動作原理機能であるので、自動車用途におけるバックミラーに特に関連がある。
【０１０８】
その影響の激しさ（ｓｅｖｅｒｉｔｙ）を定量化する方法は、当該影響の順位付けおよび改善（すなわち、出現または視認性の縮小）を可能にするように発展されてきた。ある場合には、回折作用はまったく現れず、これが望ましい場合がある。他の場合には、その影響は現れ得るが、不都合なほどの激しさは持たない。照明条件および環境要因は、その影響が現実世界の状況で目立つかどうか、および不都合があるかどうか、の一因となる可能性がある。
【０１０９】
回折作用が存在しないか、または定められた許容限度内であることを確実にするために、研究室の装置が、研究ツールまたは品質管理デバイスとしての使用のために開発された。当該デバイスは、発光端を有する光ファイバなどの点光源を含む。選択された角度で評価されるように、光が面に投射される。カラーカメラが、当該面に対して余角に配置され、結果を撮像する。当該カメラによって検出された光は、基準色に分けられる。次に、ソフトウェアアルゴリズムが、画像を分析し、映された画像を散り囲み分析面積を画定することのできる楕円を決定する。当該面積は、回折作用の激しさに対応し得て、より激しい回折作用がより大きな面積を有する。当該面積が分析され、黄色い光が、画像から取り去られる。次に、赤、青および緑の強度が合計され、分析面積に正規化される。このことは、回折激しさ（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｓｅｖｅｒｉｔｙ）とも呼ばれ得る、回折の激しさにとっての定量的測定基準を与え、回折激しさについてのより高い値が、より激しく、顕著な、かつ／または視認可能な回折作用を示し、より低い値が、それほど激しくなく顕著でもなく、かつ／またはそれほど視認可能ではないことを示す。
【０１１０】
一組の標準条件下で得られる回折激しさ値が、許容閾値を特定するのに使用され得るように、回折激しさ値は、特定の観察者または観察者グループによる主観的な不都合さ、光のタイプ、視角、観察者とアブレートされた面と光源との間の相対および絶対距離、及び／または、その他の変数に対応付けられ得る。または、実験的な目的で、回折作用の激しさにおける変化を評価するために、回折激しさ値が以下のように使用され得る。
【０１１１】
この技法を使用してもたらされる数は、色々な回折激しさレベルを有する様々な試料を選択するために使用された。試料は、閾値を決定するために、研究室および運転状態の両方で検査され、主観的にランク付けされた。観察者の年齢、車両タイプおよび走行経路のすべてが、ランク付けに影響を及ぼした。上に説明された特定の計器からの回折激しさ定格は、約５未満、好ましくは約２．５未満、最も好ましくは約１．５未満である必要がある。最も厳しい照明条件下での効果の可視性は、約０．７〜１．０の回折激しさにおいて始まる。
【０１１２】
様々な回析激しさ値を生み出すために、一連の試料が、バラツキのあるアブレーション状況で作成された。次に、効果をもたらすが標準品質測定基準では分からない何かが変わっていくことを判断するために、試料は、一連の面科学特性付け方法を受けた。２組の試料が準備された。第１の組では、クロム層がガラスからアブレートされ、続いて、アブレートされた面の半分全体にＩＴＯが施された。第２の組では、クロム層が、ＩＴＯコートのガラス基材の半分全体に施されてから、アブレートされた。
【０１１３】
表Ｉは、第１の組（ガラスからの金属のアブレーション）に対する電気光学特性を載せている。表は、３つのセクションに分割されている。第１のセクションは、アブレーションと続くＩＴＯコーティング後の特性を載せ、第２のセクションは、ＩＴＯコーティングの適用なしのガラス基材についてのアブレーション後の特性を載せ、第３のセクションは、第１のセクションと第２のセクションの間のヘイズにおける違いを載せている。表の各セクションは、試験Ａ７〜Ｄ７の特性を載せている。４つの試験間で、走査速度およびピッチは一定に保たれたが、高さは９０〜１５０ｍｍの範囲で試験ごとに変わり、すなわち、４つの試験間で６０ｍｍの範囲内でアブレートされた面に対して焦点面が移動された。表Ｉにおいて報告されたデータには、走査速度（ｍ／ｓ）、ピッチ（μｍ）、高さ（ｍｍ）、透過率（％）、反射率（％）、吸収度（％）透過ヘイズ（％）、ＩＴＯシート抵抗（オーム）、バルク抵抗率（μΩ−ｃｍ）、面粗度（ｎｍ）、面粗度を除いたＩＴＯ厚さ（ｎｍ）、面粗度を含む総ＩＴＯ厚さ（ｎｍ）、およびＩＴＯの屈折率が含まれる。
【表１】
0006745822.tif 000007
【０１１４】
表Ｉは、ガラスがアブレーション後に高品質となり、アブレートされたガラスへのＩＴＯの添加が異常である特性をもたらさない、という観察に対応している。これらの実験の際の焦点用の高さは、作業高さをわずかに変えることになる前述された他の実験の高さとは異なり、おおよそ９０ｍｍであった。相対高さは、表に載せられた高さから計算され得る。
【０１１５】
下の表ＩＩは、第２の組（ＩＴＯからの金属のアブレーション）に対する電気光学特性を載せている。表は、３つのセクションに分割される。一番上のセクションは、アブレーション後のＩＴＯ面の特性を載せ、中間セクションは、アブレートされていないＩＴＯ面の特性を載せ、一番下のセクションは、一番上のセクションと中間セクションとの間のいくつかの特性における違いを載せている。表の各セクションは、試験Ｅ７〜Ｈ７の特性を載せている。４つの試験間で、走査速度およびピッチが一定に保たれたが、高さは９０〜１５０ｍｍの範囲で試験ごとに変わった。
【表２】
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【０１１６】
一般に、表ＩＩは、ＩＴＯがアブレーション後に高品質となり、載せられた特性の多くが比較的変わらずにいる、という観察に対応している。それから金属層がアブレートされたＩＴＯの可視光アブレーションは、アブレーションを受けなかったＩＴＯの可視光アブレーションよりも約０．６％高い。ＩＴＯ厚さは、レーザーアブレーション工程がより低い高さ、すなわち、焦点により近く、レーザースポットにおけるエネルギー密度がより高い状態、に移動するにつれてかなり下がる。ある場合、アブレーション後のＩＴＯは、わずかにより粗くなり、バルク抵抗は、非アブレートのＩＴＯよりもわずかに高い。
【０１１７】
表Ｉ及び表ＩＩに報告された粗さ値は、偏光解析法を使用して決定された。上に指摘されたように、載せられた値および違いは、重要とは考えられない。エリプソメータは、光の波長よりも小さな小規模の特徴を調べる。本明細書に指摘されるように、回析効果は、より長い長さスケールの特徴を必要とする。エリプソメータは、これらのより長い長さスケールにわたって平均をとり、より大きなアーチファクトにそれほど影響を受けない。
【０１１８】
回折作用は、一定の周期性の特徴が面上にあることを必要とする。周期は、おおよそ、走査または加工経路方向（図１における方向Ａ）に４５、０００ｎｍで、ラインオフセット方向（すなわち、ピッチ）に８５、０００ｎｍである。このような周期性は、走査方向における同じサイズの連続したレーザースポット間の重なりの均一性によって、かつ／または走査ラインのオフセット（ピッチ）によって、引き起こされ得る。回折作用に対する一般的な要件は、周期が、約４、５００ｎｍ〜８５０、０００ｎｍであることである。自動車バックミラー用途では、ミラー、運転者、および光源間の相対距離が、効果の可視性に影響する可能性があり、これらの制限を幾分変え得る。
【０１１９】
特徴において様々な並べ替えがあり得るが、最低限必要なのは、特徴がそれに対する何らかの構造を有することである。表Ｉ及び表ＩＩにおける値をもたらすのに使用された実験用試料が、光回折作用とアブレートされた面上にある構造との間の関係を数量化するために、白光干渉法（ＷＬＩ）を使用して、さらに分析された。ＷＬＩは、より広い範囲を調べ、回折作用を生み出す構造の周期性を明らかにした。表ＩＩＩは、いくつかの追加データとともに、ＷＬＩ分析の結果を示す。図１８〜２９は、表ＩＩＩのそれぞれ載せられた試料タイプＡ７〜Ｈ７Ｍに関連したＷＬＩ画像である。山から谷までの値は、ナノメートルの単位であり、厚さ方向（図１８〜２９においては鉛直方向）で測定されている。
【０１２０】
上に説明されたカメライメージング技法を使用して、回折作用が測定された。１つの意図された用途では（すなわち、自動車エレクトロクロミック（ＥＣ）バックミラー）、アブレートされた面がガラスを通して見えることから、空気を出口媒体とする第２の面としてのアブレートされた面を有するガラスの厚さを通してとられた測定値と比較できる向きで、効果が測定された。これらの測定値は、「回折激しさ空気」として表ＩＩＩに載せられている。回折作用はまた、空気より高い屈折率、この場合おおよそ１．４４、の屈折率を有する液体で濡らされる間に、比較可能な向きで測定され、表ＩＩＩに「回折激しさ湿潤」として報告された。基材の大規模な非平坦性の影響を最小限に抑えるために、周期的特徴の山から谷までの高さが、局所範囲でＷＬＩを使用して測定された。
【表３】
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【０１２１】
表ＩＩＩの下半分では、Ｅ７Ｍ、Ｆ７Ｍ、Ｇ７ＭおよびＨ７Ｍの試料は、金属がＩＴＯからアブレートされなかった比較対照群である。これらの試料は、ＩＴＯが存在する場合では、コーティング自体が、約０．３６５の平均の回折激しさ測定値と、約３．２の平均の山から谷までの距離と、を有することを示す。これらの値は、粗度がランダムであることから周期性または構造がないので、これらの条件に対する基準ノイズレベルと見なされ得る。
【０１２２】
回折激しさ測定値と山から谷までの距離との間の全体的な関係が、図１４に示されている。そこでは、表ＩＩＩからの３つの異なる場合、ガラスからの金属のアブレーション、ＩＴＯ保護膜を有するガラスからの金属のオブレーション、およびＩＴＯからの金属のアブレーション、が組み合わされている。回折作用の強度を変えるのに、材料および隣接媒体の色々な屈折率が組み合わされることになることが留意されるべきである。空気を隣接媒体とする場合に、約５よりも低い回折激しさ数を実現するためには、山からの谷までの距離は、約１５ｎｍより短い、好ましくは約１０ｎｍより短い、より好ましくは約７．５ｎｍより短い必要がある。
【０１２３】
隣接媒体は、回折作用の強度においてかなりの役割を果たす。図１５は、空気を隣接媒体とする場合の回折激しさ測定値と、１．４４の屈折率を有する液体を隣接媒体とする場合の回折激しさ測定値と、の間の関係を示す。この例において、湿潤状態の回折激しさ値は、空気の場合の回折激しさ値の、おおよそ２０％である。
【０１２４】
屈折率の役割は、図１６においてさらに強調されている。ＩＴＯがアブレートされたガラス面全体に蒸着された試料は、三角データ点で表されている。この場合、ＩＴＯは、より高い屈折率を有し、回折激しさ測定値は、山から谷までの測定基準に対して比較的大きい。
【０１２５】
図１７は、隣接媒体の屈折率の役割をさらに探る。図１７におけるデータは、回折作用を引き起こす結果としての特徴を有するアブレートされた面を様々な屈折率を有する液体が濡らしているガラスを通してとられた、表Ｉ及び表ＩＩにおける試料に対する回折激しさ測定値についてである。ＩＴＯのみ、Ｅ７Ｍ、Ｆ７Ｍ、Ｇ７Ｍ、およびＨ７Ｍの試料は、それらが回折作用を引き起こす周期構造を有していないことから、含まれない。図１７は、隣接媒体と周期的損傷を有する面との間の屈折率の差の減少が、回折作用を低減することを示す。上の表ＩＩに示されるように、ＩＴＯの屈折率は、約１．８５である。１よりも大きく、また１よりも周期的損傷を有する面の屈折率に近い屈折率を有する隣接媒体は、空気を隣接媒体とする場合と比較されたときに視認可能な回折作用が認められる前に、より大きな山から谷までの特徴寸法を可能にする。湿っている場合、山から谷までは、約２５ｎｍより短いことが好ましく、約１８ｎｍよりも短くことがより好ましく、約１３ｎｍより短いことが最も好ましい。周期的損傷を有する面と隣接媒体との間の屈折率の差は、０．３５よりも小さい、または０．２よりも小さいなど、０．５よりも小さくあり得る。
【０１２６】
例示的な回析激しさ測定システム４００が、図３０に描写されている。システム４００は、光源４１０、光ファイバケーブル４１２、およびカメラ４３０を含む。光源４１０は、光ファイバケーブル４１２によって伝送され、次に光ファイバケーブル４１２の末端から試料４２０に向けられる光を生み出す。光ファイバケーブル４１２の末端からの光４１４は、角度４２２で試料４２０に衝突し、この場合、角度４２２は、試料の平面から測定される。カメラ４３０は、試料４２０によってもたらされる回折パターンを形成する光４２４を捕捉するように位置付けられる。システムは、測定が行われる場合、暗い部屋に配置され、迷光によってもたらされる誤差が最小に抑えられるようにする。
【０１２７】
光が試料に衝突する角度４２２は、試料の平面から測定すると３５°であった。光ファイバケーブル４１２の末端は、試料４２０から１７インチ（４３．１８ｃｍ）の距離に位置付けられた。光ファイバケーブル４１２の末端が試料４２０に近すぎる場合、カメラ４３０は、試料上のちょうど所望の輝点よりもむしろ、照明コーンからのより明るい背景ノイズを捕捉し得る。試料４２０上の照明面積は、おおよそ１８０ｃｍ2であった。当該照明面積は、照明がカメラ４３０によって測定される画像強度にほとんどまたは全く寄与しないほど大きいように選択される。カメラ４３０は、光が試料に衝突する角度４２２に相当する角度で、試料から１７インチ（４３．１８ｃｍ）の距離に位置付けられた。カメラは、ｆ１．８の開口部、５０ｍｍのフジノンレンズ、モデル＃ＨＦ５０ＳＡ−１のＢａｓｌｅｒモデルＡＣ２５００−１４ＵＣであった。次に、カメラの焦点面が光ファイバケーブル４１２の末端と同じ位置にあるように、レンズの焦点が調整された。
【０１２８】
光源４１０は、任意の適切な光源であり得る。いくつかの実施形態において、光源は、マルチＬＥＤ源であり得る。例示的な回折激しさ測定システム４００では、光源は、図３１に示されるような光スペクトルをもたらすオーシャンオプティクスｂｌｕＬｏｏｐであった。
【０１２９】
カメラは、静止露光を採用した。２つの極限間で積分時間が選択された。積分時間は、赤、緑または青の色のいずれも飽和されないほど短く、また積分時間は、回折色が測定値のノイズレベルより上に感じられるほど長かった。２つの積分時間間の差が、作業積分時間を定義した。積分時間は、適切な回析測定のために、これらの２つの値間の中間に設定され得る。例示的な回折激しさ測定システム４００では、露光時間は、おおよそ５０ミリ秒に設定された。適切なホワイトバランスを実現するために、カメラがスペクトラロンプラークに対して較正された。赤、緑及び青のゲインが、必要に応じてスペクトラロンプラークの適切な色に対して調整された。較正工程は、当業者によく知られている。
【０１３０】
カメラ画像分析の概略表現が、図３２に示されている。画像は、２つの領域、排他ゾーン５１０と分析面積５２０と、に分解される。各領域の直径は、画像の中央における輝く光源のサイズに基づく。中央の輝点の直径が測定され、排他ゾーン５１０は、中央の輝点直径の２倍である直径を有する。分析面積５２０は、中央の輝点直径の６倍である直径を有する。図３２に示されるように、排他ゾーン５１０および分析面積５２０は、中央の輝点と同心である。分析画像は、排他ゾーン５１０と分析面積５２０境界との間の「ドーナツ」領域に配置された中央の輝点の両側の垂直な色回析帯５３０に対して評価される。図３３は、中央の輝点５００、排他ゾーン５１０、分析面積５２０、および色回折帯５３０の重なりの場合の回折作用のカメラ画像を示す。
【０１３１】
次に、色回折帯５３０は、基本的に赤、青または緑の光から成る領域について調べられた。これらの領域は、回折帯５３０を画定する。これらの色のそれぞれに対して面積が計算され、次に合計された。次に、回析効果に関連した単位なしの回折激しさ値を得るために、回析帯５３０の総面積が総分析面積で割られる。
【０１３２】
回析効果の大きさが増減するにつれ、赤、青、および緑のゾーンの面積が比例的に変わる。効果の大きさが変動するにつれて、回折ゾーン数が増加し得るか、または、ゾーンの幅および長さが変わり得る。回折激しさ測定システムは、回折作用の激しさが変動し得る色々な態様を捕捉するための手段を提供する。回折激しさ測定システムが面積比を利用することから、それは、積分時間に対して比較的鈍感である。例えば、結果として生じた回折激しさ値は、作業積分時間のおおよそ±２５％の変化の場合、約±５％のみ変わり得る。
【０１３３】
以上の説明は、本発明の１つまたは複数の好ましい例示的な実施形態であることが理解されるべきである。本発明は、本明細書において開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、以下の特許請求の範囲によってのみ定義される。さらに、以上の説明に含まれる記述は、特定の実施形態に関するもので、用語またはフレーズが上に明示的に定義される場合を除き、本発明の範囲や特許請求の範囲において使用される用語の定義における限定と解釈されるべきではない。当業者には、様々な他の実施形態や開示された実施形態への様々な変更や修正が明らかになるであろう。すべてのこのような他の実施形態、変更、および修正は、添付の特許請求の範囲内にあると意図される。
【０１３４】
本明細書および特許請求の範囲において使用される際、「ｆｏｒ  ｅｘａｍｐｌｅ（例えば）」、「ｆｏｒ  ｉｎｓｔａｎｃｅ（例えば）」、および「ｓｕｃｈ  ａｓ（など）」という用語、また「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、「ｈａｖｉｎｇ（有する）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、およびそれらの他の動詞形態の動詞は、１つまたは複数の構成要素または他の項目のリストとともに使用される場合、リストがその他を排除すると解釈されるべきでないということを意味して、それぞれ、オープンエンド式として解釈されるべきである。他の用語は、それらが異なる解釈を要求する文脈において使用されない限り、それらの最も広い妥当な意味を使用して解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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