(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の機能薄膜層で被覆された基板である対象物をパターニングする方法であって、前記１又は複数の機能薄膜層は第１材料からなる第１層を含み、前記方法は、前記第１材料を溶解できる第１種を担持するスレッドを提供すること、前記スレッドを前記第１層に接触させて、表面効果、ウィッキング効果またはそれらの組み合わせにより溶解した材料が該スレッドによって運び出されて前記第１層の少なくとも一部を除去することを含む、方法。
【請求項２】
前記第１種は、第１溶剤である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１層の第１主面は、第２材料からなる第２層の第１主面の一部または全部に隣接し、前記第１材料は前記第１溶剤に相対的に高い溶解度を有し、前記第２材料は前記第１溶剤に相対的に低い溶解度を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数の種を担持するスレッドを提供すること、前記スレッドを１又は複数の機能薄膜層で被覆された前記基板に接触させて、複数の層を除去することを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１層と接触している間に、スレッドを１又は複数の機能薄膜層で被覆された前記基板に対してその軸方向に移動させることを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記スレッドの、１又は複数の機能薄膜層で被覆された前記基板に対する移動速度は、０ｍ／分から１０００ｍ／分の間である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
１又は複数の機能薄膜層で被覆された前記基板は、前記スレッドと接触している間に前記スレッドと同じ方向に移動させられる、請求項５または請求項６に記載の方法。
【請求項８】
１又は複数の機能薄膜層で被覆された前記基板は、前記スレッドと接触している間に前記スレッドとは反対方向に移動させられる、請求項５または請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第１種は、第１溶剤であり、１又は複数の別のスレッドを提供することであって、前記別のスレッドの各々が前記第１溶剤を担持し、前記または各別のスレッドは平行に間隔のあけられた関係で延在している、前記提供すること、第１層をスレッドおよび別のスレッドに接触させることを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
１又は複数の機能薄膜層で被覆された基板をパターニングする装置であって、前記１又は複数の機能薄膜層は第１材料からなる第１層を含み、前記装置はスレッドとガイドとを備えており、前記ガイドは前記スレッドを案内する手段を備えて、前記スレッドの厚さの少なくとも一部が前記案内する手段から突き出すようになっており、前記装置は、前記スレッドを前記案内する手段に対して移動させる手段と、前記スレッドが前記第１層に接触する前に、前記スレッドに前記第１材料を溶解できる種を付して、表面効果、ウィッキング効果またはそれらの組み合わせにより溶解した材料が該スレッドによって運び出されて前記第１層の少なくとも一部が除去されるようにする手段とを備える、装置。
【請求項１１】
前記移動させる手段は、前記スレッドを長手方向に移動させる移動手段を備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
１又は複数の機能薄膜層で被覆された基板をパターニングする装置であって、前記１又は複数の機能薄膜層は第１材料からなる第１層を含み、前記装置は、第１スレッドと、前記第１スレッドを装着して、該第１層に接触させるための前記第１スレッドの領域を提供する少なくとも２つのガイドと、前記第１スレッドが前記第１層に接触する前に、前記第１スレッドに前記第１材料を溶解できる種を付して、表面効果、ウィッキング効果またはそれらの組み合わせにより溶解した材料が該第１スレッドによって運び出されて前記第１層の少なくとも一部が除去されるようにする手段とを備える、装置。
【請求項１３】
前記基板は材料からなるウェブであり、前記装置は前記ウェブを案内するか、もしくは案内することができるローラをさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ガイドは、前記ウェブが前記ローラの付近に案内されると、前記第１スレッドを前記ウェブに接触させるように動作可能である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
第１および第２のガイドは、前記第１スレッドを長手方向に移動させるローラを備える、請求項１２、１３または１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス、例えば光起電力デバイスなどの対象物をパターニングする方法および装置、並びにそれを構成する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光起電力薄膜モジュールなどの電子デバイスは、光起電力モジュールが形成されるように互いに位置付けられる所定の形状の機能層からなる。これらの機能層は、典型的には電荷キャリヤ抽出層、電磁放射を受けて電気エネルギを出力する光活性層、および電極層である。
【０００３】
光起電力モジュールは、まとめて連結されている多数の個別光起電力セルからなる。これらの個別セルは互いに直列に接続されてもよく、または並列に接続されてもよい。典型的には、セルを直列に電気接続する方が、高い出力電圧を得ることができる。
【０００４】
薄膜光起電力モジュールなどの光起電力モジュールは、モノリシックアレイのセルとして製作することができる。（例えば結晶ソーラーモジュールのために行われることがあるように）個別セルをまとめて配線するのではなく、薄膜モジュールのモノリシック相互接続は、必要な機能層で実質的に被覆される基板を製造し、これら機能層をパターニングして基板上に個別セルのネットワークを製造して実現することができ、または、基板に機能層を所望のパターンで直接印刷して実現することもできる。
【０００５】
当業者には明らかなように、モノリシックモジュールは相対的に製造しやすいことから、個々のウェハのアレイを電気接続するより安価な代替法となっている。しかし、モノリシックアレイを製造するための周知の方法は、最終的な光起電力モジュールの品質に悪影響を与えうる制限がある。
【０００６】
光起電力モジュールの出力変換効率を最大化するためには、通常厚さが有機光起電力セルの光活性層の場合は十から数百ナノメートルの程度、無機薄膜セルの場合にはミクロンの程度の膜厚を高度に均質化し、高解像度のエッジ仕上がり度を確保する必要がある。
【０００７】
グラビア印刷などの印刷技術を用いると、パターニングされた薄膜を１回のプロセス工程で堆積できる。しかし、デバイスのすべての層を印刷技術で堆積できるわけではない。例えば、一部の真空蒸着型透明電極（ＩＴＯ）または高反射金属電極は、印刷技術で堆積させることはできない。高度な均質性と低欠陥密度（ピンホール）に関して最高に質の高い膜は、グラビア印刷などの印刷技術よりも塗布技術によって実現しそうである。成分の一部の限定的な溶解度に起因した溶液の低い固形分含有量のため、必要な厚さの機能層を製作するためには、印刷シリンダのグラビア構造におけるセル容量は相対的に大きくなければならない。セル容量が大きいので、数十マイクロメートルの程度の大きなセルとなり、非グラビアエリアに対するグラビアエリアのエッジ解像度が制限されることを意味する。その結果、マイクロメートルの程度で非常に均一な印刷エッジを形成することはできそうにない。加えて、印刷エリアの厚さはエッジから始まって印刷層の中心に向かって必ず変動する。この変動の長さは材料の流動特性、乾燥条件および基板の表面張力に左右される。最適な膜厚からの偏差は出力変換効率の低下につながり、そのため好ましくない。したがって、大きなエリアを塗布するもしくはその他提供すると、仕上げ対象物の均質度を高めることにつながる。
【０００８】
スロットダイ塗布またはブレード塗布などの塗布技術は、典型的には高度に均一な機能層を提供する。しかし、これらの層はパターニングされないか、または粗い解像度のパターニングを含み、例えば、スロットダイ塗布プロセスで安定したギャップサイズを得るためにはｍｍスケールを必要とする。このため、基板に必要なセルのアレイを製造するには、通常後処理が必要である。
【０００９】
さらに、パターニング工程は、例えば有機太陽電池モジュールに有機層および無機層をパターニングするために有用なレーザースクライビングを含む。レーザースクライビングは１又は複数のレーザを使用して基板の機能層を融除して、所望のパターンを形成する。しかし、典型的には、実際には層の１つまたはいくつかだけを融除するのが望ましい場合でも、レーザは基板上の機能層のすべてを融除する（また、基板を損傷し、またはその他の影響を与えることがある）。
【００１０】
レーザースクライビングによる一定の層のみの選択的なパターニングは可能ではあるが、特に層が薄い場合には、十分に区別できる吸収特性を有する個別層と、それに応じて各層を融除するために異なる波長のレーザの使用に頼る。さらに、レーザは下位のバリア層（例えば、基板と電極との間のＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２の層）を損傷しがちであり、特に複数のレーザ（または、実際には可変レーザも）を要する場合には、装置は比較的高価である。
【００１１】
薄膜から層を除去するために硬化したスチールチップを使用するなどのメカニカルスクライビングも、例えば無機薄膜モジュールおよび有機光起電力モジュールをパターニングするために使用される。しかし、大きな欠点として、下位表面の破壊、有機成分の残存痕（後に被覆された電極層が、部分的に除去された有機層により生じる高い電気界面抵抗を受けることがあるため、電気配線に利用されるエリアでは致命的となる）、並びに後の堆積および封入プロセスで損傷を生じさせる粒子の生成がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、１以上の機能層で被覆される基板をパターニングする方法および手段を提供することによって、これらの問題に対処する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の態様において、本発明は対象物をパターニングする方法であって、該対象物は第１材料からなる第１層を含み、該方法は、第１種、例えば第１材料が溶解できる溶剤を担持するスレッドを提供すること、該スレッドを該第１層に接触させて、該第１層の少なくとも一部を除去することを含む。
【００１４】
本明細書において、「スレッド」という用語は、０．６から１．４、例えば０．７から１．３、例えば０．８から１．２もしくは０．９から１．１、好ましくは１、または上限値と下限値の間の値の自由断面積アスペクト比を有する連続した細長い撓み部材をいう。
【００１５】
第１層と言及するとき、対象物の「第１」層は最上部の層である必要はないことは認識されるであろう。例えば、垂直積層の層では、最上（またはあらゆる後続の）層は、新たに露出した層の一部を除去するために配備されるあらゆる技術および上記の方法によって除去することができる。
【００１６】
この状況において、「連続」という用語は、スレッドが使用時における表面とのスレッドの意図するもしくは実際の接触長さよりも実質的に大きい長さ、例えば、使用時におけるスレッドの表面との接触長さの２、３、４、５もしくは１０倍またはそれ以上の長さを有することを意味する。スレッドの長さは、溶存物質の効率的な除去のために十分きれいな貯蔵器を提供するためには数メートルから数千メートルになりそうである。代わりに、スレッドは連続もしくはエンドレスループを形成することができる。エンドレスループ構成は、例えば下流の槽、削り取り手段または他の洗浄装置によって、スレッドの連続洗浄を必要とするであろう。
【００１７】
スレッドは、１から５００μｍ、例えば１０から２００μｍ、例えば３０から１００μｍの厚さ（例、直径）を有することができる。これ以上に厚い（例、１０ｍｍまで）、薄い、または他の特定の中間の厚さを使用することもできる。
【００１８】
発明者らは、対象物、例えば電子デバイスまたはその前駆体の層にパターンを画定するためにスレッドを使用することにより、そのように製造されるエッジに高度な精度と均一性がもたらされることを発見した。特に、例えば、平状、リボン状またはテープ状の構造に比べてスレッドの解像度は高い。また、スレッドは、例えば平リボン状構造に比べて、単位長さあたり高容量を有し、溶剤を担持し、対象物の表面から第１材料を運び去る、例えば吸い上げる効果的な手段を提供する。これにより、第１材料のクリーンで効果的な除去を提供する。
【００１９】
さらに、スレッドを使用することにより、例えば電子デバイスの前駆体の層に非常に真っ直ぐで非常に狭い溝（例えば、５０μｍから５００μｍの程度）を提供することができ、それによって直列接続されるデバイスの大きなアレイを製造するための効果的な技術を提供する。
【００２０】
スレッドの形状およびそれを表面に当てる、あるいはスレッドの形状またはそれを表面に当てる方法も、以下述べるように他のエッジに対する利点となることができる。
好ましくは、第１層の第１主面は、第２材料からなる第２層の第１主面の一部もしくは全部に隣接し、例えば密接に接触しており、第１材料は該第１溶剤もしくは第１溶剤に相対的に高い溶解度を有し、第２材料は第１溶剤に相対的に低い溶解度を有する。
【００２１】
好ましくは、第１層は正孔収集化合物を含み、第１溶剤は正孔収集化合物を溶媒和するのに適した溶剤または溶剤混合液、例えば、イソプロパノール、エタノールおよび水のうちの少なくとも一つを含む。
【００２２】
好ましくは、第１層は光活性化化合物を含み、第１溶剤は光活性化化合物を溶媒和するのに適した溶剤または溶剤混合液、例えば、キシレンおよびトルエンのうちの少なくとも一つを含む。
【００２３】
好ましくは、第２層は光活性層を含み、第１溶剤は該正孔収集化合物もしくは正孔収集化合物を溶媒和するのに適した溶剤または溶剤混合液、例えば、イソプロパノール、エタノールおよび水のうちの少なくとも一つを含む。
【００２４】
好ましくは、第２層は正孔収集化合物を含み、第１溶剤は該光活性化化合物もしくは光活性化化合物を溶媒和するのに適した溶剤または溶剤混合液、例えば、キシレンおよびトルエンのうちの少なくとも一つを含む。
【００２５】
溶剤は極性があってもまたは極性がなくてもよく、各層の１又は複数の個々の化合物の溶解度の要件に従って選択することができる。溶剤は水などの水素結合溶剤、キシレンまたはトルエンなどの無極性の溶剤、およびアルコール（例、イソプロパノール、エタノール、メタノールおよび同様な他のもの）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン等）、アセテート、エーテル、ハロゲン化アルキル（例、塩化メチレン）などの極性のある溶剤を含むことができる。いくつかの実施形態において、方法は、複数の種、例えば２つの溶剤を担持するスレッドを提供すること、スレッドを対象物に接触させて、複数の層を除去することをさらに含む。
【００２６】
好ましくは、方法は、第１層と接触している間に、スレッドをデバイスまたは前駆体に対して軸方向に移動することを含む。
好ましくは、デバイスまたは前駆体に対するスレッドの移動速度は、０ｍ／分から１０００ｍ／分の間である。
【００２７】
好ましくは、デバイスまたは前駆体は、スレッドと接触している間、スレッドと同じ方向に移動される。
代わりに、デバイスまたは前駆体は、スレッドと接触している間、スレッドと反対方向に移動される。
【００２８】
好ましくは、スレッドは、その自由状態で、例えば実質的に円形、長円形、楕円形、三角形、方形、四角形、矩形、五角形もしくは六角形など規則的な、または不規則な断面形状を有する。
【００２９】
好ましくは、方法は連続した、好ましくは自動的なプロセスの少なくとも一部として行われる。
いくつかの実施形態において、方法は１以上の別のスレッドを提供することであって、前記別のスレッドの各々が第１種を担持し、該または各別のスレッドは平行に間隔のあけられた関係で延在している、該提供すること、第１層をスレッドおよび別のスレッドに接触させることを含む。
【００３０】
別の態様において、本発明は表面をパターニングする装置であって、該装置はスレッドと可動ガイドとを備えており、該可動ガイドは、スレッドの厚さの少なくとも一部が前記手段から突き出すようにスレッドを案内する手段を備えており、該装置は前記案内する手段に対してスレッドを移動させる手段を備える、装置を提供する。
【００３１】
好ましくは、移動させる手段は、スレッドを長手方向に移動させるための移動手段を備える。
別の態様において、本発明は、電子デバイスをパターニングする装置であって、該装置は第１スレッドと、第１スレッドを装着して、対象物に接触させるための第１スレッドの領域を提供する少なくとも２つの可動ガイドとを備える、装置を提供する。
【００３２】
好ましくは、対象物はウェブ状の材料であり、装置はさらにウェブをその辺りに案内する、または案内できるロールを備える。
好ましくは、ガイドは、ウェブがロールの辺りに案内されると、スレッドをウェブに接触させるように動作可能である。
【００３３】
好ましくは、第１および第２の可動ガイドは、第１スレッドを長手方向に移動させるローラを備える。
好ましくは、装置は、スレッドが対象物に接触する前に、スレッドに物質を付す手段を備える。
【００３４】
いくつかの実施形態において、装置は１以上の別のスレッドを備えており、前記別のスレッドの各々が第１種を担持し、該または各別のスレッドは１以上のそれぞれ平行に間隔のあいた位置で層に接触するために平行に間隔のあけられた関係で延在している。
【００３５】
別の態様において、本発明は、別の層に積層されている第１層と第２層とを備える電子デバイスであって、該第１および第２の層はともにそれに形成された溝を有しており、該第１層の溝は該第２層の溝よりも狭く、第２層の溝に囲まれており、該第１層の主面の一部は該第１層の溝の各側で露出している、電子デバイスを提供する。
【００３６】
別の態様において、本発明は、上記説明した電子デバイスのアレイを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】本発明による方法のステップを示す図である。
【図１Ｂ】本発明による方法のステップを示す図である。
【図２】本発明による装置の図である。
【図３Ａ】本発明による方法のステップを示す図である。
【図３Ｂ】本発明による方法のステップを示す図である。
【図４】本発明の方法により形成されるデバイスの図である。
【図５】本発明による装置の第２実施形態の図である。
【図６】本発明による第３装置の図である。
【図７】本発明の方法を使用して形成される対象物を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の第１実施形態を図１Ａ、図１Ｂおよび図２に示している。図１Ａは、第１材料１４（例、正孔収集材料）の層が付される基板１２を含むウェブ１０を示している。
第１材料１４の層の十分に画定された、狭い、十分に解像された部分をウェブ１０から除去するために、スレッド２０が提供される。スレッドは例えば綿またはポリエステルから作られ、第１材料１４を溶媒和することのできる溶剤が染み込んでいる（ｓａｔｕｒａｔｅｄ）（第１材料１４が正孔収集材料の場合、溶剤は、水、イソプロパノールまたはエタノールのうちの一又は複数とすることができる）。
【００３９】
スレッド２０は、その自由な天然または平衡状態で、実質的に円形の断面であり、典型的には１から５００μｍの範囲、例えば２０から１５０μｍの直径を有し、ロール・ツー・ロール展開用にまたは連続ループで提供される場合、約１０から数千ｍの長さを有する。
【００４０】
スレッド２０は第１材料の層の表面と接触し、そこを軸方向に引きずられる。スレッド２０の溶剤はスレッド２０付近の第１材料１４を溶媒和して、そこに溝２１を生成する。
スレッド２０の幅は、狭い通路または溝２１が形成されるようにする。スレッド２０は、それまたはレーザもしくはメカニカルスクライビングに匹敵する、または実際にはそれを凌ぐことができる高解像度を提供するような大きさにすることができる。
【００４１】
ワイピング手順は、以下の３つのステップに分けることができる。
１）スレッドは、スレッドが薄膜に接触している間に、各層を除去する、例えば溶解またはエッチングするのに十分な量の材料、例えば溶剤または液体を提供する。
２）スレッドとウェブとの相対的な速度は、ウェブの表面に直交するスレッドの力と合わさって、接触エリアにせん断力を生じさせる。このせん断力は、いくつかの実施形態において、ワイピング手順を促進するのに役立つ。
３）溶存物質は表面効果、ウィッキング効果またはそれらもしくは他の効果の組み合わせにより、スレッドから運び去る。
【００４２】
スレッドは十分な量の溶剤を提供するために選ばれ（１．）、例えば平リボン状構造に比べてスレッド２０の単位長さあたり高容量は、溶剤に溶解する第１材料１４を（例えば毛管作用もしくはウィッキング作用により）受け入れて、それを基板１２の表面から遠ざけられるために大きな溶剤の貯蔵器および効果的な貯蔵器を提供する。単位長さあたりの容量が相対的に大きいため、スレッドの接触面で確立されるスレッドの単位線形長さあたりに提供される大量の溶剤または他の液体の機会は、平リボン状構造に比べて高まる。以下に述べるように、スレッドの溶剤量または液量は、特定の力をスレッドに加えることによって変更することができる。この効果は、１．）十分な溶剤を提供するため、２．）溶解フェーズ中に溶剤を放出するため、および３．）表面から溶存物質を吸い上げるために利用することができる。
【００４３】
これにより第１材料１４がきれいに効果的に除去され、そのため、溝２１の優れた解像度を提供する。
図２を参照すると、本発明の方法を実施するための第１装置５０が提供されている。ウェブ１０はローラ５２をＡの方向に搬送される。ローラ５２に隣接して稼働ローラ５４が提供されており、その円周に溝（図示せず）を備える。圧力、そのためせん断力は、レバーに取り付けられているばねで調整することができる。溝は第１ボビン５６および第２ボビン５８によって可動ローラ５４の円周に巻かれているスレッド２０を受止して案内するような大きさにされているので、スレッド２０の厚さの一部（例、少なくとも半分、もしくは半分未満）は第１材料１４の層の表面と係合するための溝から突き出している。
【００４４】
第１ボビン５６と可動ローラ５４との間に槽６０が設けられて、スレッド２０に溶剤または他の材料を付する。
使用時、スレッド２０は第１ボビン５６からＢの方向に、化学槽６０を通り、可動ローラ５４を回って、第２ボビン５８に巻き取られる。可動ローラ５４は、スレッド２０がウェブ１０に係合して第１材料の層の少なくとも一部を除去するように、ウェブ１０に向かって移動する。Ｂの方向へのスレッドの移動速度は、最適なパターニング結果を得るために調整することができる。
【００４５】
前述のシステムのより完全なバージョンを図５に示す（参照しやすいように、同様なコンポーネントは同じ識別番号を有する）。
スレッド２０と基板１０との接触圧力を調整できる手段を提供するばね６２が示されている。ばね６２の張力は、レバー６３が回転の中心点６４に対して回転可能なように調整することができる。これは、基板１０とスレッド２０との接触の正確な制御を確実にするために自動で行うことができる。
【００４６】
当然ながら、ローラ５４を垂直面に往復させる手段を提供するなど、スレッドがウェブ１０にかける圧力の制御を確実にするために、装置に他の修正を加えることもできる。
本発明の第２実施形態を図３に示す。図３Ａは、その表面に順次、電極層１４、光活性層１６および透明正孔収集層１８を施した基板１２を含むウェブ１０の一部を示す。
【００４７】
電極層１４は、クロムまたはアルミニウムなどの金属層を含むことができる。電極層１４は、例えば酸化インジウムスズを含む透明層とすることもでき、または効率的な電子注入のためにオーム接触を提供する特定酸化物で被覆された何か他の金属酸化物／金属／金属酸化物層系とすることもできる。当該特定接触は、真空プロセスにより、または溶液からのソルゲルもしくはナノ粒子として堆積されるＴｉＯｘまたはＺｎＯｘ（ドープもしくは真性のいずれか）から形成することもできるであろう。
【００４８】
光活性層は、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）と［６，６］−フェニルＣ６１−酪酸メチルエステルのブレンド（ＰＣＢＭ）など、共役ポリマーとフラーレン誘導体のブレンドとすることができる。この光活性化複合材の主な吸収材であるＰ３ＨＴは、約２．１ｅＶのバンドギャップを有し、約６５０ｎｍまでの波長を吸収する。
【００４９】
代わりに、光活性層は、１つが供与体を呈し、１つが受容体を呈する２つの共役ポリマーのブレンドを含むことができる。
他の適した光活性層は、（ポリ（２−メトキシ−５−（（３´，７´−ジメチルオクチル）オキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）などのｐ−フェニレンビニレン系５共役ポリマー、例えば２，１，３−ベンゾチアジアゾール含有ＰＦ、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル−アルト−４，７−ビス（３−ヘキシルチエン−５−イル）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−２´，”２−ジイル）などのフルオレン系共役ポリマーを含むことができる。
【００５０】
正孔収集層１８は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホン酸塩）（（ＰＥＤＯＴ）−ＰＳＳ）またはポリアニリン−ポリ（スチレンスルホン酸塩）（Ｐａｎｉ）などの正孔収集化合物を含む。代替の正孔収集化合物は、ＭｏＯ３、ＮｉＯまたはＶ２Ｏ５などの金属酸化物を含む。
【００５１】
ウェブ１０の薄塗膜の十分に画定された狭い部分を除去するために、スレッド２０が提供される。スレッドは、例えば綿またはポリエステルから作られ、水、イソプロパノールまたはエタノールなどの溶剤が染み込ませてあり、このスレッドにおいて、光活性層１６は正孔収集層１８に比べて相対的に低い溶解度を有する。
【００５２】
スレッド２０は正孔収集層１８の表面に接触して、そこをその軸方向に引きずられる。スレッド２０の溶剤はスレッド２０付近の正孔収集層１８を溶媒和して、そこに溝２１を生成する。しかし、スレッド２０の溶媒では光活性層１６の溶解度が相対的に低いため、図３Ｂに図示するように、光活性層１６はほとんどもしくは全く除去されず、それによって方法にそのパターニングの優れた特異性をもたらす。
【００５３】
本発明の別の実施形態を図４に示す。上記図３に関連して説明したものと同様なウェブ１０はスレッド２０に接触して、光活性層１６および透明正孔収集層１８の両方を貫通する溝２１を除去した。
【００５４】
これは、パターニング操作中に両方の層の効果的な溶媒和を確保するために、適切な溶剤混合液、例えば、キシレンとイソプロパノールの混合液をスレッド２０に施して達成された。
【００５５】
ウェブ１０に接触しているスレッド２０の圧力分散は、光活性層１６の溝２１のセクション２３を狭くし、透明正孔収集層１８の溝２１のセクション２５を広くする。通常はスレッドの中心の下に最も高い圧力を与え、スレッドの両側もしくは両側に向かって低い圧力を与える圧力分散は、溝２１の両側に階段状もしくは傾斜状の構成を提供することができ、正孔収集層１８と電極層１４との間の短絡の機会を減らし、それによって得られるデバイスのインテグリティを向上させる。
【００５６】
図６は、本発明の装置の別の実施例を提供する。スレッド２０を使用してウェブ１０をパターニングするようになされている図２に図示するものと同様なシステムが示されている。ウェブ１０はローラ２２をＡの方向に搬送される。
【００５７】
その間、ウェブ１０に接触するためにその間にスレッドのセクション３２を残しながら、スレッド２０は、第１ボビン２８から解かれて、第１可動ローラ２４ａを通り、さらに第２可動ローラ２４ｂを通ることができるように、１対の可動ローラ２４ａ、２４ｂに装入された後、最終的に第２ボビン３０に巻き取られる。スレッドは、好ましくは第１速度ｖよりも速い第２速度ｓで、第２方向Ｂに巻き取られる。
【００５８】
化学槽３４は、スレッド２０に溶剤を付すために、第１ボビン２８と第１可動ローラ２４ａとの間に位置付けられる。
使用時、ウェブ１０はローラ２２をＡの方向に速度ｖで通過し、スレッド２０は可動ローラ２４ａ、２４ｂに沿ってＢの方向に速度ｓで進む。溶剤が化学槽３４によってスレッドに導入される。可動ローラ２４ａ、２４ｂは、移動しているスレッドがローラ２２の上を通る地点でウェブ１０に接触するように作動される。
【００５９】
このように、スレッド２０は、１以上の層に、例えば、層１８の溶媒和により正孔収集層１８に溝２１を生成する。
ここで図７を参照すると、光活性層にパターニングされたラインの実施例が示されている。得られた構造のＡＦＭ測定は、十分に画定されたエッジのある９０マイクロメートルの溝幅を示す。
【００６０】
間違いなく、当業者は多くの他の効果的な代替例を思いつくであろう。例えば、上記説明した実施形態は、主にトルエン、キシレン、クロロベンゼンおよびアルコールなどの溶剤を担持するスレッドを使用して、ウェブからの有機種の除去を支援することに関わるが、スレッドの他の機能も考えられる。
【００６１】
アルミニウム、金、銀、クロムおよび銅の電極などの金属電極と、酸化インジウムスズおよびアルミニウムドープ酸化亜鉛などの導電性、例えば透明酸化物電極は、特定の酸性または塩基性溶液を担持するスレッドを利用する上記説明した方法を用いてエッチングすることができる。
【００６２】
オクチル−トリクロロシランを含むハロアルキルシランなど、適した種を担持するスレッドを利用することによって、自己組織化単分子膜を基板の表面に施して、例えばその表面エネルギを改変することができる。
【００６３】
別の実施形態では、スレッドを使用して、基板の表面から層を研磨することができる。当該研磨スレッドは、例えば研磨スラリーで被覆される、および研磨スラリーを担持する、あるいはその一方を行なうことができる。これらは溶剤の代わりに使用することができ、本発明はそのように解釈することができる。腐食液および研磨材を使用することができる。１以上の除去種をスレッドに付することができる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、本プロセスおよび装置、あるいは本プロセスまたは装置は、大きなウェブ状の材料をエッチングするために複数の平行で間隔のあいたスレッドを提供することによって、電子デバイスのアレイを製造するために使用することができる。
【００６５】
本発明は説明した実施形態に限定されることはなく、添付の請求項の精神および範囲内にある当業者には明らかな変更を網羅することは理解されるであろう。
本発明は、ＰＶセルの「標準」および「倒置」構造の両方に適用性を有する。当業者であれば、各種類の構造から１以上の層を除去するのに適した材料を選ぶことができるであろう。
【００６６】
当然ながら、当業者であれば理解するように、図６に図示するシステム２６（または図５もしくは図２に図示するもの）の動作の変更により、異なる仕上げ効果を提供することができる。例えば、スレッド２０の方向Ｂへの移動の速度ｓはウェブ１０の方向Ａへの移動の速度ｖよりも速くして、溶存物質をウェブ１０から運び去るようにするのが好ましい。しかし、速度ｓおよび速度ｖを同じにする、または速度ｓを速度ｖよりも遅くすることも考えられる。他の好適な実施形態では、方向ＡおよびＢはスレッド２０とウェブ１０との間の接触点で反対にすることもできるであろう。ほとんどの実施形態では、逆方向に流れる動きが好ましい。当然ながら、これには槽が接触エリアの上流になるように、槽の位置を移動する必要があろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図５】
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