(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリマー薄膜に一体連結されるかまたは互いから離間されるマイクロスケールのパターニングされた構造体を連続的に製造する方法を提供する。【解決手段】液状薄膜を正確に制御された隙間（またはニップ）領域内へ薄膜を移動させるコンベヤ表面（ローラまたはベルト）上に配置し、隙間領域に電界を生成し、液体に電気流体力学（ＥＨＤ）パターニング変形を受けさせ、これにより、液状薄膜の複数の部分がマイクロスケールのパターニングされた形状を有するパターニングされた液体特徴を形成する。隙間領域の内側または隙間領域から出て直ぐパターニングされた液体を固化（例えば、ポリマー薄膜の場合は架橋）する。ポリマー内に配置されたナノ構造体（例えば、ナノチューブまたはナノワイヤ）は、ＥＨＤパターニングプロセスの間、垂直配向する。ディジタル式パターニング制御によりセグメント化された電極やパターニングされた電荷が使用される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロスケールのパターニングされた構造体を連続的に製造する方法であって、
第１の表面上に液状薄膜を配置するステップと、
前記液状薄膜が前記第１の表面とこれに対向する第２の表面との間に画定された隙間領域を通過するように前記第１の表面を移動させるステップと、
前記液状薄膜が前記隙間領域を通過している間、前記液状薄膜が電気流体力学的（ＥＨＤ）パターニング変形を受けるように前記隙間領域内に電界を生成するステップであって、これによって、前記液状薄膜の複数の部分がマイクロスケールのパターニングされた形状を有する複数のパターニングされた液体特徴を形成する、ステップと、
前記複数のパターニングされた液体特徴を固化するステップであって、前記複数のパターニングされた液体特徴の各々が前記マイクロスケールのパターニングされた形状を有する対応する固体のマイクロスケールのパターニングされた構造体を形成する、ステップと、
を含む方法。
【請求項２】
複数の分離したマイクロスケールのパターニングされた粒子を生成する方法であって、
第１の表面上へ液状薄膜を配置するステップと、
前記液状薄膜が前記第１の表面とこれに対向する第２の表面との間に画定された隙間領域を通過するように前記第１の表面を移動させるステップと、
前記液状薄膜が前記隙間領域を通過している間、前記液状薄膜が電気流体力学的（ＥＨＤ）パターニング変形を受けるように前記隙間領域内に電界を生成するステップであって、前記ＥＨＤパターニング変形によって前記液状薄膜が複数の個別の液体島に分裂される、ステップと、
前記複数の個別の液体島の各々が対応する固体のマイクロスケールのパターニングされた粒子を形成するように前記複数の個別の液体島を固化するステップと、
を含む方法。
【請求項３】
複数のマイクロスケールのパターニングされた構造体を連続的に製造するための方法であって、
第１の移動表面と第２の移動表面の少なくとも一面上に可変電荷パターンを生成するステップであって、前記可変電荷パターンが前記第１の移動表面と第２の移動表面との間に画定された隙間領域内に電界を生成し、前記電界が、前記第１の移動表面に配置された液状薄膜が前記隙間領域を通過している間、前記液状薄膜が電気流体力学的（ＥＨＤ）パターニング変形を受けるのに十分な強度を有し、これによって、前記液状薄膜の複数の部分がマイクロスケールのパターニングされた形状を有する複数のパターニングされた液体特徴を形成する、ステップと、
前記複数のパターニングされた液体特徴の各々が前記マイクロスケールのパターニングされた形状を有する対応する固体のマイクロスケールのパターニングされた構造体を形成するように前記複数のパターニングされた液体特徴を固化するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロスケールのパターン構造体に関し、より詳細には、マイクロスケールのパターン構造体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的関連量として、数μから数ｃｍのスケールで３次元パターニングが施されたポリマー薄膜を製造する方法に対するニーズが高まっている。このようなパターニングされたポリマー薄膜は、例えば、光学的用途（反射防止コーティングおよびフィルタ）や湿潤調整型用途（疎水性および親水性用途）に有用である。
【０００３】
現在、数百ナノメートルからミクロンにおよぶトポロジー（位相幾何学）が施されたパターニングされた薄膜を製造する数多くの技術、例えば、ローリングマスクリソグラフィ（開発はＲｏｌｉｔｈ（ローリス）社（プレザントン、カリフォルニア州、米国）、ナノインプリントリソグラフィ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔｓ（モルキュラーインプリント）社、オースティン、テキサス州、米国およびＯｂｄｕｃａｔ（オブデュキャット）社、ルンド、スウェーデン）、ホログラフィックリソグラフィ（ＴｅｌＡｚｔｅｃ  ＬＬＣ（テルアズテック  エルエルシー）社、バーリントン、マサチューセッツ州、米国）、および液相成膜（「サメ肌コータ」、フラウンホーファー研究所、ミュンヘン、ドイツ）が提供されている。これらの方法はすべてフォトレジスト膜中で構造体を作成するマスターベース方法を使用しており、フォトレジスト膜は、その後、ガラス中、または、紫外線を用いてエンボス加工されかつ硬化され得るポリマー薄膜中、のいずれかにおいて動的に構造体を生成するために使用される。これらの技術はいずれも、大規模フォーマットや動的およびディジタル方式において任意に可変パターンを作成するためには使えないという問題があった。
【０００４】
電気流体力学的（ＥＨＤ）パターニングは最近開発された技術であって、液体に印加される力と液体の表面張力のバランスを介してポリマー液状薄膜の表面を形付けることによって、テンプレート上に形成されたマイクロまたはナノ構造体をポリマー薄膜へ電気的に転写することを含む。表面不安定性は、ファンデルワールス力および熱力によって駆動され得るが、これらの力が存在している場合、表面不安定性は、典型的には、外力によって支配される。界面を横切って圧力勾配を発生させるすべての（例えば、電気的または熱的）外力によってこのような表面不安定が生じる。本発明は、不安定性の長さスケールをはるかに下回る高さ／厚さを有するポリマー薄膜に適用されるＥＨＤパターニング技術に注目して、ポリマー薄膜の動力学を潤滑理論によって完全に説明し、新生パターンを最速で成長する表面張力波（毛管波）モードによって駆動する。このようなポリマー薄膜ＥＨＤパターニングを生成するための時間スケールは、液状ポリマーの誘電率、粘度、高さ／厚さや表面張力、印加される電圧（電界）、および電界を生成するために使用される電極または電荷間の距離に左右され、新生パターンの長さスケールは、表面張力、およびポリマー膜の内側に印加される電圧や電界に左右される。これらのパターンは、電界が一定している場合、膜特徴に固有の長さスケールで発生しうるかまたは電界が空間的に変動する場合、強制的に具体的な構造に形成される。ＥＨＤパターニング用の複製の高さは、電界がテンプレートのスペーサの高さに反応し易いため、これまでの技術では、ナノスケールに制限されてきた。さらに、従来のＥＨＤパターニング技術は、商業的に有用な量の膜を製造することができないので、商業的な発展が期待できない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、改良された電気流体力学的（ＥＨＤ）薄膜パターニング技術をインプリメントし実行可能かつ経済的な製造技術を提供することによって、ポリマー薄膜に一体連結されるかまたは互いから離間されるマイクロスケールのパターニングされた構造体を連続的に製造する方法に関する。この方法は、隙間（またはニップ）領域の両側に互いから相対的に大きな距離をとって離間される対向表面を有する２つの湾曲したコンベヤ（例えば、２つのローラまたは２本のベルト）を利用する。ポリマー、ポリマー前駆体、または別の適切な材料を含む液状薄膜は、好適な塗膜メカニズムによって１つのコンベヤ表面（例えば、「下部」ローラまたはベルト）へ塗膜されるかまたは配置されることによって、その後、液状薄膜は隙間領域内へ搬送され、２つのコンベヤ表面同士の間で最小の隙間距離が設定され、このような隙間が上部膜表面と対向するコンベヤ表面との間に設けられる。液状薄膜が隙間領域を通過する際、液状薄膜は２つのコンベヤ間で生成された電界を帯びるが、その際、電界強度と液状薄膜特徴（例えば、粘度、誘電率）は、液状薄膜がＥＨＤパターニングを受けるように設定される（すなわち、液状ポリマーの複数の部分が上部コンベヤへ向けて引っ張られることによって、下部コンベヤから空気または別の流体が充填された小隙間内へ延在するパターニングされたマイクロスケールの液状ポリマー特徴を形成する）。ポリマー薄膜が（例えば、隙間領域の内側または隙間領域から出て直ぐの外側で）ＥＨＤパターニングを受けている間、同ポリマー薄膜を架橋（硬化）するために適切な硬化メカニズム（例えば、ＵＶレーザまたは熱処理）が利用され、これによって、液状のマイクロスケールのポリマー特徴が硬化（固化）されて、電界により液状ポリマー中で生成された略同じパターン形状を有するマイクロスケールのパターニングされた構造体を形成する。その後、固体のマイクロスケールのパターニングされた構造体に隣り合って配設される任意のポリマー薄膜材料は下部コンベヤから外される。よって、本発明は、多種多様な商業的用途に利用可能なディジタル式のマイクロスケールのポリマー構造体を連続製造するための低コストで生産効率の高い方法を提供する。
【０００６】
本発明の具体的な実施形態によれば、ポリマー薄膜はマイクロスケールの構造体内で縦方向に配向されるナノ構造体（例えば、ナノワイヤまたはナノチューブ）を含む。具体的には、ナノ構造体は、薄膜形成期間の初期（例えば、ランダムな）配向を有するが、印加される電界とこの電界から生じるマイクロスケール特徴のＥＨＤパターニング形成に対応する流体力学的な力に反応して、下層のコンベヤ表面に対してほぼ垂直な配向でマイクロスケールのパターニングされた構造体内で整列を開始する。この属性は、特殊ナノ構造体（例えば、フレキシブルエレクトロニクスの相互接続またはセンサアレイの製造のためのカーボンナノチューブ）を含む装置の大規模生産にむけて、本発明を極めて価値あるものにする。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、例えば、薬物送達（ドラッグデリバリ）に於いて増加する特異性にあわせて微小な大きさの粒子を作成する際に、使用することができるディスクリートな（個別の）マイクロスケールのパターニングされた構造体を製造する。このプロセスはポリマー薄膜形成を含み、よって、薄膜が完全に特徴別に形成され、印加された電界がマイクロスケール特徴の垂直な成長を生じるにつれて（すなわち、不十分な液状ポリマーが支柱状のマイクロスケール特徴を取り囲み、その後、この特徴が相互からの分離を開始するにつれて）、個別の液状ポリマー「アイランド（島）」へ分かれる。その後の硬化は個別の特徴をフリーズ（固化）して下部コンベヤ表面へ離間配置になって配置された複数の固体マイクロスケールのパターニングされた構造体を形成する。その後、このマイクロスケールのパターニングされた構造体は分離メカニズムを用いてコンベヤ表面から外されて目標の材料内へ組み込まれる。
【０００８】
一実施形態において、上下コンベヤは、正確なニップ距離を画定するためにニップ（隙間）システムによって位置決めされる平行な円筒形上下部ローラによってインプリメントされる。ＵＶ硬化ポリマー薄膜は、スロットコータ（塗工機）を用いて下部ローラに塗膜され、ニップ領域内でＥＨＤパターニングによってマイクロスケール特徴が設定された後、硬化はＵＶレーザ光によって行われる。このロールツーロール製造方法は、既存のスロットコータシステムや精密ローラを用いて高生産量を実現し、製造コストを最小限に抑えることができる。
【０００９】
別の実施形態によれば、２つのコンベヤは、対向する水平配置されたベルトセクション同士の間に細長い隙間領域を画定するように配置されたベルトによってインプリメントされる。熱硬化性またはＵＶ硬化性ポリマーは隙間領域の上流に塗布され、硬化は加熱ブロックまたは透明なベルト材料を透過したＵＶ光によって実行される。具体的な実施形態において、正確なベルト位置決めは、Ｔ字形リブが各ベルトの下方に延出しベルト支持構造体内に形成された対応溝内に摺動可能に受容される「さねはぎ継ぎ」型配置を使用して、達成される。このベルトツーベルトの製造方法は、ロールツーロールの手法よりも長いパターン設定期間および高い生産率を可能にする。
【００１０】
別の実施形態によれば、パターンを作成しコントロールすることにおいて最大のフレキシビリティを達成するために、本発明は、パターニングプロセスのディジタル式コントロールを容易にする動的電荷生成装置を利用する。本発明の１つの具体的な実施形態によれば、動的電荷生成装置は、連続的な表面移動型電極構造体（例えば、上部ローラまたはベルト）上に配置されるセグメント化された電極のアレイを含み、各電極は個別にアドレス指定可能である（すなわち、各セグメント化された電極は対応するアドレッシングラインによって個別にアクセスされる）。他の実施形態において、電荷パターンは、光―電気プロセスを介して、（例えば、スコロトロンによって）移動型電極構造体の絶縁体または誘電体表面上に直接蒸着されるかまたは作成される。これにより、電極間距離のＥＨＤパターンの感度を削減するという利点をもたらし、薄膜パターンの空間的変調が可能となり、連続的ＥＨＤパターニングアプローチに対して薄膜パターンの時間的変動が可能となる。これらのディジタル式パターニングスキームによって、オブジェクトを横切って放射されるさまざまな波長の電磁放射との任意の相互作用によるコーティングの作成、または、受動ポンプとして作用する空間的に変化する湿潤特性が付与された表面の作成が可能となる。
【００１１】
本発明の以上述べた特徴および他の特徴、態様、ならびに利点は、以下の図面の説明、添付クレームおよび添付図面を参照することにより一層明確に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の簡略化された実施形態によるマイクロスケールのパターニングされた構造体を生成する方法を示す側断面斜視図である。
【図２】ナノ構造体を含むポリマー薄膜を示す拡大側断面図である。
【図３】本発明の具体的な実施形態による図２のナノ構造体を含むマイクロスケールのパターニングされた特徴の形成を示す拡大側断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）および（Ｅ）は、本発明の別の具体的な実施形態による個別のマイクロスケールのパターニングされた特徴の形成を示す拡大側断面図である。
【図５】本発明の実施形態によるマイクロスケールのパターニングされた構造体を製造するためのロールツーロール型の方法を示す側面斜視図である。
【図６】本発明の別の実施形態によるマイクロスケールのパターニングされた構造体を製造するためのベルトツーベルト型の方法を示す側断面図である。
【図７】図６に示したシステムの一部を示す側断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による分離電極を用いてマイクロスケールのパターニングされた構造体を製造するための方法を概略的に示す側断面図である。
【図９】図８の構成の一部を概略的に示す斜視図である。
【図１０】本発明の別の実施形態による印加電荷パターン電極を用いてマイクロスケールのパターニングされた構造体を製造するための方法を概略的に示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、さまざまな商業目的のためにマイクロスケールのパターニングされた構造体を製造するための方法の改良点に関する。以下の説明は、特定の用途およびその要件に関連して提供されるように、当業者が、本発明を作成し使用することを可能にすべく提示されている。本明細書では、「上」、「下」、「上流」、「下流」などの方向指示用語は、説明目的のために相対的な位置を提供するにすぎず、絶対的な基準枠を指定することを意図するものではない。さらに、「Ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（一体連結）」という表現は、単一構造の２つの部分の間の連結関係を説明するために本明細書では使用されており、例えば、接着剤、ファスナ、クリップ、または可動ジョイントによって接合される２つの別個の構造体を示す（「Ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ（一体的）」という修飾語なしの）用語「ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（接続）」または「ｃｏｕｐｌｅｄ（連結）」とは区別される。好ましい実施形態に対してさまざまな変更を加えることが可能であることは当業者にとって明らかであり、本明細書中に定義されている発明の一般的な原理が他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本発明は、本明細書中に図解し説明した具体的な実施形態に限定されることを意図していない。しかしながら、本明細書中に開示されている発明の原理や新規の特性に見合う広い範囲を逸脱すべきではない。
【００１４】
本発明は、ＥＨＤパターニング条件を作り出すために構成される例示的な方法を説明する。当業者は、以下に記載されるパラメータが具体的な実験的観察に根差していることを認識することから、本発明は、これらのパラメータに限定されない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態によるディジタル式マイクロスケールのパターニングされた（ポリマー）特徴を薄膜上に連続的に製造する方法のためのシステム１００を例示している。システム１００は一般に、下部（第１）コンベヤ１１０、上部（第２）コンベヤ１２０、これらに対応するコンベヤ駆動メカニズム１３０−１、１３０−２、薄膜形成装置１４０、（低電圧源１５０−１および高電圧源１５０−２で示される）電界発生器、および任意の硬化メカニズム１６０を含む。
【００１６】
コンベヤ１１０および１２０は、狭い隙間領域を介して液状ポリマー薄膜を漸進（移動）させることが可能な湾曲した面を提供する（例えば、ローラやベルトなどの）任意の搬送装置によってインプリメントされる。具体的には、下部コンベヤ１１０は、対応する第１の湾曲（例えば、円形または楕円形の）経路に沿って移動するように担持され制約されている下部（第１）コンベヤ表面１１１を有しており、第２のコンベヤ１２０は、対応する第２の湾曲経路に沿って移動するように担持され制約されている上部（第２）コンベヤ表面１２１を有している。コンベヤ１１０および１２０に対応する湾曲経路は、例えば、コンベヤ表面１１１および１２１が隙間領域１０１における最短距離Ｇだけ互いから離間され、隙間領域１０１から「上流」の場所で相対的に大なる第１の距離Ｄ１だけ互いから離間され、隙間領域１０１から「下流」の場所で相対的に大なる第２の距離Ｄ２だけ互いから離間されるように配置される。ここで、距離Ｄ１およびＤ２は隙間の最短距離Ｇよりはるかに大である。後述される目的のために、下部コンベヤ１１０と上部コンベヤ１２０は共に、動作中に隙間領域１０１を横切る電位を維持する導電性または誘電体の材料を含む。一実施形態において、下部コンベヤ１１０は導電性金属またはポリマーを含むかまたはインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの導電性の透明材料が必要に応じて塗布される。上部ローラ１２０も（後述される）電極パターンを含むかまたは導電性金属またはポリマーを含む。
【００１７】
本発明の一態様によれば、下部コンベヤ１１０と上部コンベヤ１２０は各々、面１１１と１２１が隙間領域１０１を介して同じ速度で移動するように下部駆動部材１３０−１と上部駆動部材１３０−２（例えば、モータおよび／またはベルト）によって駆動される。具体的には、表面１１１と１２１は、下部表面１１１の各（第１）の表面領域１１１−１が上部表面１２１の対応する（第２の）表面領域１２１−１とほぼ同時に隙間領域１０１を通過するように、各々の経路に沿って移動する。
【００１８】
図１の左側を参照するに、薄膜形成装置１４０は、隙間領域１０１から上流のある地点において下部コンベヤ表面１１１上に硬化性の液状ポリマー薄膜１４１Ｌを配置するために適切な塗膜装置かまたは他のメカニズムであり、よって、薄膜１４１Ｌは、その後、下部コンベヤ１１０の正常な動きによって隙間領域１０１内へ搬送される。例えば、装置１４０は、液状ポリマー（例えば、ポリスチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、またはＯｒｍｏＳｔａｍｐ（オルモスタンプ（登録商標））ＵＶ硬化ポリマー）からなる薄膜（第１）部分１４１−１を下部コンベヤ表面１１１の表面領域１１１−１上へ蒸着させ、この後の下部コンベヤ表面１１１の動きによって部分１４１−１が隙間領域１０１内へ移動する。一実施形態において、薄膜形成装置１４０は、（１〜１００μの範囲で（コンベヤ表面１１１から薄膜１４１の上部表面１４２まで測定された）厚さ（高さ）Ｔを有する薄膜１４１Ｌを確実に作成するスロットコータによってインプリメントされる。他の実施形態において、数ミクロン厚さの薄膜を確実に生成する他の塗膜装置（例えば、スロットダイ塗膜システム、スライド式塗膜システム、またはカーテン式塗膜システム）が使用される。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、低電圧源１５０−１および高電圧源１５０−２は、例えば、低電圧Ｖ１および高電圧Ｖ２（例えば、各々、０Ｖと１００Ｖ）をコンベヤ１１０および１２０上に配置された導電性材料へ印加することによって、下部コンベヤ１１０と上部コンベヤ１２０の間に電界Ｆを生成する。電界Ｆの強度は、図示目的のためだけに、図１では「＋」および「−」で表されている電圧Ｖ１およびＶ２によって生成される相対的に低い電荷と相対的に高い電荷との間の相対的な距離で判断される（例えば、電荷の一方が０Ｖであっても電荷の極性が逆であってもかまわない）。すなわち、コンベヤ表面１１１および１２１が追従する湾曲経路によって、電界Ｆは（隙間の最短距離Ｇによって）隙間領域１０１内で最高（最強）であるが、コンベヤ表面１１１と１２１の間の対応する空間距離に応じて、隙間領域１０１の片側で低下する（弱くなる）。本発明の一態様によれば、電圧Ｖ１およびＶ２は、液状薄膜１４１が隙間領域１０１へ入ってこれを通過する際、電界Ｆがポリマー液状薄膜１４１ＬにＥＨＤパターニング（変形）を受けさせることにより、パターニングされた液状ポリマー特徴１４３をポリマー液状薄膜１４１Ｌ内に形成することができるように、選択される。具体的には、ＥＨＤパターニングによって、隆起したリッジや柱状の形態のパターニングされた液状ポリマー特徴１４３は、薄膜部１４１を囲む部分から引き出された液状ポリマーによって形成され、よって、各パターニングされた液状ポリマー特徴１４３はコンベヤ表面１１１から上方に延びて隙間領域１０１内へ（すなわち、上部コンベヤ１２０へ向かって）延出する。電界Ｆの強度をコントロールして、かつ適切なポリマー特徴（例えば、粘度）を利用して、パターニングされた液状ポリマー特徴１４３は隙間領域１０１内にマイクロスケールのパターニングされた形状を展開する（すなわち、各パターニングされた液状ポリマー特徴１４３の幅と高さは約１〜１００μである）。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、ＥＨＤパターニングされた液状ポリマー特徴１４３とこれを囲む任意のポリマー材料はポリマー薄膜材料が電界Ｆを通って外へ出る前に硬化される。図１の右側を参照するに、硬化メカニズム１６０は各パターニングされた液状ポリマー特徴１４３とこれを囲むポリマー材料を固化するように作用し（すなわち、液状ポリマー特徴１４３が隙間領域１０１の内側に位置しているときまたは隙間領域１０１を出た直後は依然として電界Ｆを帯びている）、よって、固化されたポリマー薄膜１４１Ｓから延出する固体のマイクロスケールのパターニングされた構造体１４５を形成する。その際、各マイクロスケールのパターニングされた構造体１４５はその前駆体の液状ポリマー特徴１４３とほぼ同じマイクロスケールのパターニングされた形状を有している。各実施例において使用される具体的な硬化メカニズム１６０は、薄膜１４１Ｌを形成するポリマー材料の種類によって決定される（例えば、ＵＶ硬化性ポリマーを使用する場合、硬化メカニズム１６０は、例えば、隙間領域１０１内に配置された薄膜１４１Ｌの複数の部分へＵＶレーザ光線１６１を方向付けるＵＶ硬化システムによってインプリメントされる）。他の実施形態では、使用されるポリマーの種類に応じて、硬化メカニズム１６０は、例えば、可視光硬化システムまたは集中的熱硬化システムによってインプリメントされる。
【００２１】
図１の右下部分を参照するに、硬化プロセスの後（すなわち、隙間領域１０１から下流へ）、固化されたポリマー薄膜１４１Ｓはさらなる処理を施すために下部コンベヤ１１０から外される。この際、マイクロスケールのパターニングされた構造体１４５が、固化されたポリマー薄膜１４１Ｓから間隔をとって配設されかつ上方に延出したままであることに注目されたい。
【００２２】
図２および図３は、本発明の改良されたＥＨＤパターニング方法の独特な属性を示している。すなわち、「ロード（積層）された」ポリマー薄膜がマイクロスケールのポリマー構造体の形成中に固有に整列したナノ構造体を含むことによって多種多様な貴重な商業的用途にむけた製造が容易になる。
【００２３】
図２は、ナノ構造体１４８（例えば、カーボンナノチューブまたはＧａＡｓ（ガリウムヒ素）ナノワイヤ）を含む液状ポリマー薄膜部分１４１Ｌ〜１Ａを示す部分断面図である。この場合、ポリマー／ナノ構造体の薄膜形成装置１４０Ａ（例えば、変更されたポリマー／ナノ構造体材料を蒸着させるために最適化された上述の塗膜システムの内の１つ）は図１について上記した方法と同様の方法を用いて下部コンベヤ１１０上に厚さＴを有する液状ポリマー薄膜部分１４１Ｌ〜１Ａを形成する。ナノ構造体１４８は、蒸着時において、液状ポリマー薄膜部分１４１Ｌ〜１Ａ内の初期配向（例えば、ランダムまたは非ランダムな配向）で分散されていることに注目されたい。
【００２４】
図３は、図１に関して上述した方法と同様のやり方で下部コンベヤ１１０と上部コンベヤ１２０の間の隙間領域１０１内に配置されたときの液状ポリマー薄膜部１４１Ｌ〜１Ａを示している。上述したように、電圧源１５０Ａ−１と１５０Ａ−２によって生成された電界ＦによってＥＨＤパターニング変形が生じ、よって、液状ポリマー材料は、（破線の矢印で示すように）内方および外方へフローして液状ポリマー薄膜部分１４１Ｌ−１Ａから上部コンベヤ１２０へ向かって延在するパターニングされた液状ポリマー特徴１４３を形成する。さらに、ナノ構造体１４８が電界（例えば、カーボンナノチューブ）に対して反応性である場合、ナノ構造体１４８は電界Ｆ内で整列し、パターン形成によって生じた流体力学的な力と結合して、ほぼ垂直な配向（すなわち、下部コンベヤ１１０の表面１１１に対して略垂直な配向）を作る。
【００２５】
ここまで、本発明は、マイクロスケールのパターニングされた構造体同士間の間隔が、例えば、図１に示したように、マイクロスケールのパターニングされた構造体が一体的に連結されたポリマー薄膜材料によって定着されるポリマー薄膜の作製について説明してきた。このような一体型ポリマー薄膜は上述したような数多くの商業的用途を有すると考えられるものの、個別（分離型）のマイクロスケールのパターニングされた構造体は他の商業的用途（例えば、医学）において有用である。
【００２６】
図４（Ａ）〜（Ｅ）への薬物送達における増大した特異性をもつ粒子を作成するために分離した（個別の）マイクロスケールの構造体を生成する本発明の別の実施形態によるシステム１００Ｂを概略的に示す断面図である。
【００２７】
図４（Ａ）は、下部コンベヤ１１０Ｂの表面１１１Ｂ上の初期期間（ｔ０）におけるポリマー薄膜部１４１Ｂ１（ｔ０）を示している。以上の実施形態におけるように、ポリマー薄膜部１４１Ｂ１（ｔ０）はスロットコータや他の薄膜形成装置１４０Ｂ（図示しない）によって形成されるが、表面１１１Ｂは相対的に大きな距離Ｄ１だけ上部コンベヤ１２０Ｂの表面１２１Ｂから間隔をとって配設される。本発明の実施形態に於いて、以下に説明するように、ポリマー薄膜を個別の島（アイランド）に分割させるために、ポリマー薄膜部１４１Ｂ１（ｔ０）を形成するポリマー材料は相対的に低い粘度を有しており、および／または、ポリマー薄膜部１４１Ｂ１（ｔ０）の膜厚Ｔ１は以上説明した実施形態において使用された膜厚より意図的に小さくされる。
【００２８】
図４（Ｂ）は、表面１１１Ｂが相対的に短い距離Ｄ１１によって表面１２１Ｂから離間される、隙間領域から直ぐ上流の位置へ下部コンベヤ１１０Ｂによって移動された後の時間ｔ０に続く時間周期（ｔ１）におけるポリマー薄膜部１４１Ｂ１（ｔ１）を示している。この時点で、電源１５０Ｂ−１および１５０Ｂ−２によって生成された印加された電界Ｆ（ｔ１）はポリマー薄膜部１４１Ｂ１（ｔ１）のＥＨＤパターニングを生じさせ始め、よって、液状ポリマーの内方および外方のフローによって液状のマイクロスケールのパターニングされた特徴１４３Ｂ（ｔ１）が生成される。時間ｔ１において、その大きさが小なることに起因して、十分な液状ポリマー材料が、パターニングされた特徴１４３Ｂ（ｔ１）の周りを囲み、（非常に薄膜であるが）連続的なウェブ状の部分１４１Ｂ１１を維持することに注目されたい。
【００２９】
図４（Ｃ）は、パターニングされた特徴１４３Ｂ１（ｔ２）が隙間領域１０１Ｂ内に配置されたとき（すなわち、最小の間隙距離Ｇがコンベヤ１１０Ｂとコンベヤ１２０Ｂを互いから離間させるところで）時間ｔ１の後の期間（ｔ２）におけるポリマー薄膜部１４１Ｂ１（ｔ２）を示している。粘度が低くおよび／またはポリマー薄膜の膜厚が小さいため、電界Ｆ（ｔ２）の強度は、パターニングされた液状ポリマー特徴１４３Ｂ（ｔ２）を、第１の表面１１１Ｂ上の互いに隣接しているポリマー特徴（図示せず）から離間させる。すなわち、パターニングされた特徴１４３Ｂ１（ｔ２）の縦方向の成長を促すためのさらなる囲繞流体をまったく利用できないので、ウェブ状の部分１４１Ｂ１１が、互いに隣接する特徴から離間することによって、パターニングされた特徴１４３Ｂ１（ｔ２）を形成する液体は、液状ポリマーの個別の「島（アイランド）」を有する。具体的には、ポリマー薄膜の間隔および膜厚は、各パターニングされた特徴（個別の島）１４３Ｂ１（ｔ２）内へ引き込まれる液状ポリマーの体積が、特徴が垂直（Ｚ）方向（すなわち、表面１１１Ｂに対して垂直）に成長するにつれて、パターンの負の空間の液体の体積に等しくなるようにコントロールされる。よって、ＥＨＤパターニングプロセスはパターンと同じ大きさスケールの小粒子を生成する。
【００３０】
図４（Ｄ）はパターニングされた特徴１４３Ｂ１（ｔ３）が隙間領域の直ぐ下流に配置されている場合（すなわち、コンベヤ１１０Ｂおよび１２０Ｂが最短隙間距離にほぼ等しいかまたは僅かに大なる距離Ｄ２１によって互いから離間された場所）の時間ｔ２の直後の期間（ｔ３）のポリマー薄膜部１４１Ｂ１（ｔ３）を示している。この時点のパターニングされた特徴１４３Ｂ１（ｔ３）において、硬化エネルギ１６１Ｂ（例えば、ＵＶレーザ光）は個別の特徴１４３Ｂ１（ｔ３）を「フリーズ」（固化）して、固体マイクロスケールのパターニングされた粒子（構造体）１４５Ｂを形成する。この硬化プロセスは、隙間領域を通過する際、すべての個別の特徴の上で実行され、よって、コンベヤ表面１１１Ｂ上の互いに離間された構成において配置された複数の固体のマイクロスケールのパターニングされた粒子を生成することに注目されたい。
【００３１】
図４（Ｅ）は、期間ｔ３の後に続くマイクロスケールのパターニングされた粒子１４５Ｂを示している。本発明の一実施形態によれば、分離装置１７０Ｂ（例えば、ナイフエッジ）はコンベヤ表面１１１Ｂからマイクロスケールのパターニングされた構造体１４５Ｂを分離するように作用する。
【００３２】
図５は、本発明の具体的な実施形態によるシステム１００Ｃを示す斜視図である。上述した一般化したコンベヤは平行な下部および上部ローラ（コンベヤ）１１０Ｃおよび１２０Ｃによってインプリメントされ、一般化した薄膜形成装置はスロットコータ１４０Ｃによってインプリメントされ、一般化した硬化装置はＵＶ光源１６０によってインプリメントされる。これらの具体的な装置は上記の一般化した方法に一致している製造方法を実行するようにコントロールされる。
【００３３】
図５の下部を参照するに、下部ローラ１１０Ｃは、電界回路における接地として作用するように低電圧源１５０Ｃ−１に動作可能に連結されている。電界を生成するために、下部ローラ１１０Ｃの外周部は、導電性金属または導電性ポリマーのいずれかで構成され、あるいは、外部表面１１１Ｃは、必要に応じて、導電性および／またはＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）などの透明性材料で塗膜される。
【００３４】
トップローラ１２０Ｃは、印加電界回路を生成するために１つ以上の高電圧信号を供給する高電圧源１５０Ｃ−２に動作可能に連結されている。一実施形態において、トップローラ１２０Ｃの外部表面１２１Ｃは、ローラ表面１２１Ｃの全体にわたって電気的にアクティブである連続的導電層を含む。（以下にさらに詳細に説明する）他の実施形態において、トップローラ１２０Ｃは電極パターンまたは電荷パターンが塗布された誘電体材料を含む。
【００３５】
下部ローラ１１０Ｃと上部ローラ１２０Ｃは、表面１１１Ｃの各領域が、表面１２１Ｃの対応する領域とほぼ同時にニップ型の隙間領域１０１Ｃを通過するように、従来技術に於いて公知の技術を使用して１つ以上のモータ１３０Ｃ−１および１３０Ｃ−２によって駆動される（すなわち、ローラ１１０Ｃおよび１２０Ｃはマッチング（一致）速度で駆動される）。下部ローラ１１０Ｃと上部ローラ１２０Ｃは、これらがニップ（隙間）領域１０１Ｃにおいて一定の最短距離Ｇだけ互いから離間された状態のままであるように支持構造体（やはり図示せず）によって維持される。公知の技術を用いて最短距離Ｇの調整を容易にするためにローラ１１０Ｃおよび１２０Ｃの軸線同士の間で動作可能に連結された従来の高精度のニップシステム１８０Ｃによってローラ距離寸法調整が高レベルに保証される。
【００３６】
スロットコータ１４０Ｃは液状ポリマー薄膜１４１Ｃを下部ローラ１１０Ｃの円筒形のローラ表面１１１Ｃに直接、塗膜（蒸着）するか、または、該表面１１１Ｃに配置された支持ウェブ（図示せず）に塗膜（蒸着）する。この機能を実行することが可能なスロットコータは従来技術において良く知られている。ポリマー膜１４１Ｃがニップ領域１０１Ｃに入ると、以下に説明したように、上部ローラ１２０Ｃ上に配置された電極パターンを複製するか、または、上記したようにポリマーシステムの固有の不安定性に基づいてパターンを設定する。
【００３７】
ローラ１１０Ｃと１２０Ｃの間でニップ（隙間）領域１０１Ｃの近傍で硬化を容易にするためには、定着時間が迅速なことから、ＵＶ（紫外線）硬化性ポリマーが使用される。「定着」メカニズムは、ニップ型の隙間領域１０１Ｃに隣り合う場所へ向けてビーム１６１Ｃを方向付ける（例えば、紫外線硬化システム、可視光硬化システム、および集中的熱硬化システムの１つである）システム１６０Ｃによってインプリメントされる。具体的には、ニップ領域１０１Ｃを通過した後、ビーム１６１Ｃは、ポリマーが架橋され、印加電界によって液状ポリマーへ押し付けられた固体のマイクロスケールパターン形状になるべく硬化するように用いられる。この硬化機能を果たすことができるＵＶレーザシステムは従来技術に於いて良く知られている。他の実施形態において、硬化システムは、ローラ１１０Ｃおよび１２０Ｃのいずれか一つの内部に配置され、透明なローラ材料を通って、隙間領域１０１Ｃ内へ向けられる。その後、固化したポリマー膜（図示せず）は、下部ローラ１１０Ｃから外され、必要となりうるさらに工程を受けるために下流へ移動する。
【００３８】
システム１００Ｃの生産量は、２つの要因：［ローラ１１０Ｃおよび１２０Ｃの幅Ｗ］と［ローラ１１０Ｃおよび１２０Ｃの回転速度Δθ］によって制限される。ローラの幅Ｗは、必要とされる寸法公差を外れることなく、ローラ１１０Ｃおよび１２０Ｃを製造する物理的能力と設置する物理的能力の両方によって制限される。これらの寸法公差は典型的なスロット塗膜システムの寸法公差に類似しており、３．５ｍに対して０．５μの寸法公差を維持することが妥当なところとされる。２μの寸法公差で８μの特徴を実現しようとすると、迅速なＵＶ硬化時間で毎秒１．３ｍの最大出力という結果につながる。幅は大きくすることができ、膜パターンの機械の寸法公差に対する感度は、以下により詳細に説明する多数の電極アドレッシングスキームによって印加電圧を変えることによって調整可能となる。
【００３９】
図６は、本発明の別の実施形態によるシステム１００Ｄを概略的に示す側断面図である。システム１００Ｄは、下部ベルト表面１１１Ｄと上部ベルト表面１２１Ｄの互いに対向する平面領域間の細長い隙間領域１０１Ｄを画定するように位置決めされた下部ベルト状コンベヤ１１０Ｄと上部ベルト状コンベヤ１２０Ｄによって形成されるベルトツーベルト配置によって特徴付けられる。薄膜蒸着装置（例えば、スロットコータ）１４０Ｄは隙間領域１０１Ｄに入る前に下部ベルト表面１１１Ｄ上に液状ポリマー薄膜１４１Ｄを形成するように配置され、電圧源（図示せず）は、上記したように、ベルト上に形成された導電性材料に接続されて、細長い隙間領域１０１Ｄの内側に所望される電界を生成する。
【００４０】
システム１００Ｄのベルトツーベルトの配置は参照番号１００Ｃを付したロールツーロールの配置と類似しているが、ロールツーロール配置の小なるニップ型の隙間領域に代えて、システム１００Ｄはマイクロスケールのパターン特徴を形成するためにもっと長い時間を費やすことを可能にする大規模な隙間領域を提供する。この配置は、熱硬化を容易にすることにより（例えば、細長い隙間領域１０１Ｄに隣り合って配設されたベルト材料の内部表面に沿って配置された熱硬化システム（ヒータブロック）１６０Ｄにより）熱硬化性ポリマーの使用を容易にする。熱硬化を促進するために、ベルトは、例えば、ＩＲ（赤外線）光を細長い隙間領域１０１Ｄに導入するための熱伝導性材料や透明な材料を用いて形成される。
【００４１】
図６に示したベルトツーベルト工程に必要とされる厳密な寸法公差を維持するために、ベルト状コンベヤ１１０Ｄおよび１２０Ｄはアライメント（整合）ブロックを介して互いに近接して保持される必要がある。これは相当な量の張力かまたは図７に示した構成（装置）を用いてブロックを摺動的に出入りする連動部分によって達成することができる。
【００４２】
図７は、具体的な実施形態による連動装置を示す斜視断面図であり、この構成により、下部のベルト状コンベヤ１１０Ｄが基礎となるヒータブロック（または他の支持構造）１６０Ｄの上部表面に対して正確な平面配向で維持される。示されているように、下部のベルト状コンベヤ１１０Ｄは、前述したプロセスのいずれか一つによりコンベヤ表面１１１Ｄ上にパターニングされた液状特徴１４３Ｄを形成するように、ヒータブロック１６０Ｄの平面状上部表面１６１Ｄ上を摺動する担体ベルト部１１２Ｄを含む。搬送ベルト部１１２Ｄの全幅にわたって平面をなす上部表面１６１Ｄに相対して正確なＺ軸位置決めを維持するために、ヒータブロック１６０Ｄが下部のベルト状コンベヤ１１０Ｄの移動方向Ｘに延びる細長いＴ字溝１６３Ｄを画定するように構成され、下部のベルト状コンベヤ１１０Ｄは上部ベルト部分１１２Ｄの下に延在するＴ字形リブ１１３Ｄを含み、対応する溝内に摺動可能に受容される。上部のベルト状コンベヤ１２０Ｄ（図６）は同様の構成で構築され、よって、ベルトを垂直方向に拘束しかつ厳密な寸法公差を実現可能にする摺動型のサネはぎ継ぎタイプの構成を提供している。
【００４３】
ベルトツーベルトシステム１００Ｄは、より高い生産速度（すなわち、線形ベルト速度）を容易に提供する。ベルトの寸法公差はロール塗布装置の設計と同じ寸法公差制限によって大部分が決定される。３．５ｍ長さに対して０．５μの寸法公差を達成するための一つの可能性のある実現に於いて、精密機械加工を用いることが考えられる。７ｍ×７ｍの面積に対して２μの寸法公差をもつ８ミクロンの特徴を作成するためには、この実現に於いてベルトの合計線形速度は毎秒約１４ｍに制限される。よって、この実現は極めて高い工業関連スループットを可能にする。
【００４４】
細長い隙間領域１０１Ｄによってより長い処理時間が提供されるため、ベルトツーベルトシステム１００Ｄは、硬化装置（すなわち、システム１００Ｄ）を必要としないオペレーションを容易にする。この場合、ポリマー１４１Ｄが加熱され、隙間領域１０１Ｄの上流の表面１１１Ｄに溶融状態で塗膜される。ポリマーの温度はポリマーが上記した方法で印加された電界によってパターニングされるときに溶融状態を維持している程度に高く保たれる。パターンが確立すると、ポリマーは、ポリマーの溶融点温度より低く冷却され、上記した形態の一つを有する固体のマイクロスケールのパターニングされた構造体１４５Ｄを形成することが可能となる。
【００４５】
好ましいアプローチとして、マイクロスケールのパターンを作成しコントロールする上で最大のフレキシビリティを達成するために、前述した（ベルトとローラの両実施形態を含む）さまざまなシステムを変更することによって、ディジタル式パターニングコントロールを含む。ディジタル式パターニングコントロールは、コンベヤ表面の少なくとも一つに動的（可変）電荷パターンを生成することによりＥＨＤパターニング（すなわち、電界生成）を容易にする動的電荷生成メカニズムを用いてインプリメントされ、これにより、電界を画定する電荷パターンが、システムのバラツキを補償するために動的に変更できるようになる。以下の例示的な実施形態に説明するように、このような動的電荷生成はセグメント化された電極または電荷パターニングスキームのいずれかを用いて達成される。
【００４６】
図８（Ａ）は、システム１００Ｅが隙間領域１０１Ｅを介してポリマー薄膜１４１Ｅを搬送するように構築され配置された下部（第１）コンベヤ１１０Ｅと上部（第２）コンベヤ１２０Ｅを含むことを概略的に示す図であり、図中、薄膜１４１Ｅは、適切な装置１５０Ｅによって下部コンベヤ表面１１１Ｅ上に生成され、電界Ｆによってパターニングされて特徴１４３Ｅを形成し、この特徴は、その後、（ＵＶ光１６１Ｅによって）硬化され、上述した方法と同様にして、マイクロスケールの構造体１４５Ｅを形成する。
【００４７】
システム１００Ｅは、コンベヤ１１０Ｅおよび１２０Ｅの少なくとも１つが、各個別の電極が、例えば、生産オペレーションに先だって行われた実験的な測定によって求められた値を有する対応電荷（電圧）を受信するように、動的電圧源（電界生成器）によってディジタルにアドレス指定可能であるセグメント化された電極を含むことを特徴としている。具体的には、上部コンベヤ１２０Ｅは、各個別の上部電極（例えば、電極１２５Ｅ−１〜１２５Ｅ−５）が対応する（例えば、独特な／別のまたは共通の／同じ）電圧値を受信するように、動的な高電圧源（電界生成器）１５０Ｅ−２によって個別にアドレス指定可能なセグメント化された上部電極１２５Ｅを含む。あるいは（またはさらに）、下部コンベヤ１１０Ｅは、各個別の下部電極（例えば、電極１１５Ｅ−１〜１１５Ｅ−５）が対応電圧値を受信するように、動的低電圧源（電界発生器）１５０Ｅ−２によってディジタルにアドレス指定可能なセグメント化された下部電極１１５Ｅを含む。電圧源１５０Ｅ−１および１５０Ｅ−２は対応する電圧値を生成し分配するために公知の技術に基づいて製造された電子回路であり、各セグメント化された電極（または各上部／下部電極ペア）は対応する電界強さを有する電界Ｆの対応部分を生成する。例えば、上部電極１２５Ｅ−１（または上部電極１２５Ｅ−１と下部電極１１５Ｅ−１によって形成されるペア）は、コンベヤ１１０Ｅと１２０Ｅとの間の領域内に電界部分Ｆ１を生成する。同様に、電極１２５Ｅ−２〜１２５Ｅ−５（またはペア１２５Ｅ−２／１１５Ｅ−２、１２５Ｅ−３／１１５Ｅ−３、１２５Ｅ−４／１１５Ｅ−４、および１２５Ｅ−５／１１５Ｅ−５）は各々、電界部分Ｆ２〜Ｆ５を生成する。
【００４８】
図９は、ローラ型上部コンベヤ１２０Ｅ−１を示す斜視図であり、システム１００Ｅにおいて使用される一つのタイプの上部コンベヤ１２０Ｅを表している（すなわち、コンベヤ１２０Ｅはベルト式コンベヤを使用してインプリメントされてもよい）。コンベヤ１２０Ｅ−１によって示されるように、セグメント化された上部電極１２５Ｅは共に回転方向（周方向）に沿って配置され（図８に示す）、これらはまた、円筒軸に沿っても配置されている。図８に関する説明はローラ型コンベヤ１２０Ｅ−１の回転方向に沿って発生している可変帯電パターンを指しているが、本明細書に記載されている可変電荷パターンは円周軸方向に沿っても変化し得ることが理解されよう。すなわち、ローラ型上部コンベヤ１２０Ｅ−１のすべての電極１２５Ｅは、各電極が対応する電荷値を受信するように個別にアドレス指定可能である。
【００４９】
再び図８を参照するに、セグメント化された電極１２５Ｅは、所定の独特な（異なる）または同一の電圧値の各電極への送信を容易にすることによって、ＥＨＤパターニングの間、隙間領域１０１Ｅ内で生成された電界に対するディジタルコントロールを可能にし、よって、システム１００Ｅなどの精密な寸法公差を必要とする大規模システムにおいて必然的に生じる物理的なバラツキに対して（必要であれば）電気的補正を施すことを可能にする。言い換えれば、局所化された電界の値Ｆ１〜Ｆ５における差は、隣り合う電極１２５Ｅ−１〜１２５Ｅ−５または隙間領域１０１Ｅを横切るペア電極（例えば、電極１１５Ｅ−１、１２５Ｅ−１）の電極間距離の変動によって引き起こされ得、これらの差は各電極１２５Ｅ−１〜１２５Ｅ−５へ所定の独特な「ハイ（高）」電圧を送信することによって補うことができる。例えば、各電極１２５Ｅ−１〜１２５Ｅ−５は動的高電圧源１５０Ｅ−２によって個別にアドレス指定され、その値が各電界部分Ｆ１〜Ｆ５が均一な電界強さを有するように設定された対応電圧を受信する。円筒形軸方向に配置された電極１２５Ｅ（例えば、図９に示すように）はまた、動的高電圧源１５０Ｅ−２によって個別にアドレス指定され、その値が各対応電界部分も均一の電界強さを有するように設定された対応電圧を受信することに注目されたい。電極１１５Ｅおよび１２５Ｅをインプリメントするために適切な個別のアドレス指定方式による例示的なセグメント化された電極については、その全体が参照として本明細書中に組み込まれる「“ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＦＯＣＵＳＩＮＧ  ＯＦ  ＢＩＯ−ＡＧＥＮＴＳ  ＡＮＤ  ＭＩＣＲＯＮ−ＳＩＺＥＤ  ＰＡＲＴＩＣＬＥＳ  ＵＳＩＮＧ  ＴＲＡＶＥＬＩＮＧ  ＷＡＶＥ  ＧＲＩＤＳ”（進行波格子を用いたバイオ薬剤と微細サイズの粒子の集中および集束）」と題された共有特許である米国特許第７，１６３，６１１号に開示されている。
【００５０】
他の実施形態において、セグメント化された電極１２５Ｅの少なくとも一部は、必要とされるパターンに応じて「カウンタ（対向）」表面の異なる部分を被覆する修正された（別の）形状（すなわち、線または点電極）を有している。使用可能な線または点電極の例は、（上記で引用した）米国特許第７，１６３，６１１号に開示されている。また、他の電極形状（例えば、六角形または円形）も、例えば、カスタム形状のマイクロスケールの粒子を作るために使用可能である。
【００５１】
本発明の代替実施形態において、所望されるＥＨＤパターンを生成するために電極間の大きさや距離が変えられる。例えば、図８は、各電極ペアが単一の個別のマイクロスケール構造体１４５Ｅを製造することを示しているが、他の実施形態では、複数の特徴および／または構造体を生成するために、各電極の大きさが決定される。電極の形状をコントロールすることにより、固有のλｍａｘに匹敵する長さ尺度が導入され、これにより、２Ｄ平面上のパターン形成寸法を支配するか、または、固有の柱状パターンのための面積を画定する。
【００５２】
本発明の他の代替実施形態において、各セグメント化された電極に伝達される電圧（電荷）は経時的に変化し（すなわち、増減する）、よって、カスタムパターンの成長、および／または、パターニング部分を介した作製によるバラツキの補償を可能にする。これらの電圧は動的に調整することができ、膜内の具体的な品質メトリックを実現したり、プロセス条件変更として調整したりすることで、極めてロバスト（堅牢）なプロセスをもたらすことができる。
【００５３】
図１０は、隙間領域１０１Ｆを通ってポリマー薄膜１４１Ｆを搬送するように構築されかつ配置された下部（第１）コンベヤ１１０Ｆと上部（第２）コンベヤ１２０Ｆを含む別のシステム１００Ｆを概略的に示している。同システムにおいて、薄膜１４１Ｆは、装置１４０Ｆによって蒸着され、電界Ｆによってパターニングされ、特徴１４３Ｆを形成し、この特徴はその後、硬化されて前述した方法と同様にマイクロスケールの構造体１４５Ｆを形成する。システム１００Ｆは、動的電荷生成が上部コンベヤ１２０Ｆの表面１２１Ｆに配置された適切な絶縁体または半導体材料層１２３Ｆ上で形成される良好に画定された電荷パターンを用いて達成される点で、前の実施形態とは異なる。例示的な実施形態において、第１（例えば、正の）の電荷は、隙間領域１０１Ｆの上流にある第１の（例えば、正の）電荷生成装置１５０Ｆ（例えば、スコロトロンなどのプラズマ発生装置）によって層１２３Ｆ上の所定のパターンに選択的に印加され、これによって、第１の電荷はセグメント化された電極のアプローチに関連して上記したやり方と同様に電界Ｆの対応する部分を生成する。本発明の他の実施形態において、相対的に高い電荷が下部コンベヤ１１０Ｆ上の電極に印加され、相対的に低い電荷が上部コンベヤ１２０Ｆ上の電極に印加される。いくつかの実施形態において、電荷パターンはマスク処理、または、必要な大きさの一組のプラズマ発生装置によって実現される。他の実施形態において、レーザプリンタに使用されるものと同様の光受容体膜などの感光材料は、上部コンベヤに配置され、電荷パターンは感光材料に透過した光によって生成され、その場合、レーザ光線が光受容体上に電荷パターンを書き込むために使用される。電荷パターニングアプローチは、その後の作製ステップにおいて異なるＥＨＤパターンが必要とされる用途、または、連続的なパターニングシステム（すなわち、薄膜の各シートまたはセクションが異なるパターンを有する）に利点を提供する。電荷パターニングアプローチは、電荷パターンが（ゼログラフィに類似した）光学電荷生成の場合は特に、１つのステップから次のステップへ移行し易いので、アドレス指定電極において最大の変異性をもたらす。
【００５４】
本発明はいくつかの具体的な実施形態に関して説明してきたが、本発明の進歩的な特徴は、これらすべてが本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、他の実施形態にも適用可能であることが当業者にとって明らかであろう。例えば、さまざまな実施例は、相対的に高い（例えば、正の）電荷が上部コンベヤに印加され、相対的に低い（例えば、負の）電荷が下部コンベヤに印加されるものとして説明しているが、他の実施形態において、例えば、相対的に高い（例えば、正の）電荷を下部コンベヤに印加し、相対的に低い（例えば、負の）電荷を上部コンベヤに印加するなど、印加される電荷を逆に配置しても、相応の電界が生成される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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