(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１）上にパターン形成コーティング層（３）を製造するためのスロットダイコーティング方法であって、当該方法は、
基板表面（１ｓ）を有する前記基板（１）を提供することと、
流出開口（２ａ）であって、使用時に塗布液（３ｆ）を当該流出開口（２ａ）から流出させ、使用時に当該流出開口（２ａ）が前記基板表面（１ｓ）の上でスリット方向（Ｙ）に配置されるスリットを形成する、流出開口（２ａ）を有するスロットダイコーティングヘッド（２）を提供することと、
前記スリット方向（Ｙ）に対して横方向のコーティング方向（Ｘ）に沿った前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との相対運動を制御することと、
前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）上への前記塗布液（３ｆ）の断続的な転送（Ｔ）を制御して、前記断続的な転送（Ｔ）によって、未塗布領域（３ｕ）によって分離された前記基板表面（１ｓ）上の塗布領域（３ｃ）を提供することと、を含み、
前記基板表面（１ｓ）は高表面エネルギー領域（４ｈ）と低表面エネルギー領域（４ｌ）とからなる事前パターン形成層（４）を含み、前記基板表面（１ｓ）上での前記塗布液（３ｆ）の接触角は、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）におけるよりも前記高表面エネルギー領域（４ｈ）において小さく、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と前記高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の境界（４ｈｌ、４ｌｈ）は、前記スリット方向（Ｙ）に沿って配置され、
当該方法は、さらに、
前記断続的な転送（Ｔ）を、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と前記高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の前記境界（４ｈｌ、４ｌｈ）の上を通る前記流出開口（２ａ）の通過と同期させることであって、前記転送は、前記流出開口（２ａ）が高表面エネルギー領域（４ｈ）を通過するときに有効にされ（Ｔ＝１）、前記転送は、前記流出開口（２ａ）が低表面エネルギー領域（４ｌ）を通過するときに無効にされる（Ｔ＝０）、当該同期させること、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記断続的な転送（Ｔ）を同期させることは、
前記転送が中断される（Ｔ＝１から０）位置であって前記コーティング方向（Ｘ）に沿って前記基板表面（１ｓ）上の前記流出開口（２ａ）の位置と、高表面エネルギー領域（４ｈ）から低表面エネルギー領域（４ｌ）への境界（４ｈｌ）との間に第１オフセット（Ｘｈｌ）を設定すること、及び／又は、
前記転送が再開される（Ｔ＝０から１）位置であって前記コーティング方向（Ｘ）に沿って前記基板表面（１ｓ）上の前記流出開口（２ａ）の位置と、低表面エネルギー領域（４ｌ）から高表面エネルギー領域（４ｈ）への境界（４ｌｈ）との間に第２オフセット（Ｘｌｈ）を設定すること、を含む、
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１オフセット及び／又は前記第２オフセット（Ｘｌｈ、Ｘｈｌ）が、前記塗布領域（３ｃ）の層の厚さのばらつきを最小化するように調節される、
ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記転送は、前記流出開口（２ａ）が低表面エネルギー領域（４ｌ）から高表面エネルギー領域（４ｈ）への境界（４ｌｈ）を通過する直前又は通過した直後に再開される（Ｔ＝０から１）ように設定される、
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記転送は、前記流出開口（２ａ）が高表面エネルギー領域（４ｈ）から低表面エネルギー領域（４ｌ）への境界（４ｈｌ）を通過する直前又は通過した直後に中断される（Ｔ＝１から０）ように設定される、
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）上への前記塗布液（３ｆ）の前記断続的な転送（Ｔ）は、
前記転送を中断する（Ｔ＝１から０）ために、前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との距離（Ｚ）を増加させること、及び、
前記転送を再開する（Ｔ＝０から１）ために、前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との距離（Ｚ）を減少させること、
によって制御されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記スロットダイコーティングヘッド（２）は、
重力方向（Ｇ）に対して平面角で９０°より大きい角度（θ）を有する流出方向（３ｘ）に、前記流出開口（２ａ）からの流出を提供するための角度だけ傾けられている、
ことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記事前パターン形成層（４）が、前記コーティング方向（Ｘ）に沿って高表面エネルギー領域（４ｈ）と平行な境界（４ｓ）を有する低表面エネルギー領域（４ｌ）を含み、
１以上のシム（２ｓ）が、前記流出開口（２ａ）を複数のスリット（２ａｓ）に分割するように、前記流出開口（２ａ）に配置され、
前記高表面エネルギー領域（４ｈ）と前記低表面エネルギー領域（４ｌ）との境界（４ｓ）は、前記コーティング方向（Ｘ）と平行であり、
前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）内の前記低表面エネルギー領域（４ｌ）への前記塗布液（３ｆ）の転送（Ｔ）を阻止するため、前記スリット方向（Ｙ）において前記スリット（２ａｓ）の端が前記境界（４ｓ）に対応する位置に前記１以上のシム（２ｓ）が配置されている、
ことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記パターン形成コーティング層は、第１のパターン形成コーティング層（３）を形成し、
第２のパターン形成コーティング層（１３）は、前記第１のパターン形成コーティング層（３）上に塗布され、
前記第２のパターン形成コーティング層（１３）の塗布液（１３ｆ）は、前記基板表面（１ｓ）の前記未塗布領域（３ｕ）におけるよりも前記第１のパターン形成コーティング層（３）の前記塗布領域（３ｃ）において小さい接触角を有する、
ことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
太陽電池アレイを製造する方法であって、
請求項８に記載の前記スロットダイコーティング方法を用いることと、
前記太陽電池アレイを形成するパターン形成された多層スタックを作成するために、複数のパターン形成コーティング層であって、先にコーティングされた層の上部に、それぞれの次のコーティング層を有する複数のパターン形成コーティング層を繰り返し製造することと、を含み、
それぞれの次のコーティング層（２３）の塗布液（２３ｆ）は、前記基板表面（１ｓ）の前記未塗布領域（３ｕ）におけるよりも前記先にコーティングされた層（１３）において小さい接触角を有する、
ことを特徴とする、太陽電池アレイを製造する方法。
【請求項１１】
基板（１）上にパターン形成コーティング層（３）を製造するためのスロットダイコーティング装置（１０）であって、当該装置は、
基板表面（１ｓ）を有する前記基板（１）を提供するために配置された基板キャリア（６）と、
流出開口（２ａ）であって、使用時に塗布液（３ｆ）を当該流出開口（２ａ）から流出させ、使用時に当該流出開口（２ａ）が前記基板表面（１ｓ）の上でスリット方向（Ｙ）に配置されるスリットを形成する、流出開口（２ａ）を有するスロットダイコーティングヘッド（２）と、
前記スリット方向（Ｙ）に対して横方向のコーティング方向（Ｘ）に沿った前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との相対運動を制御するために配置されたコントローラ（５）と、を含み、
前記コントローラ（５）は、さらに、前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）上への前記塗布液（３ｆ）の断続的な転送（Ｔ）を制御して、前記断続的な転送（Ｔ）によって、未塗布領域（３ｕ）によって分離された前記基板表面（１ｓ）上の塗布領域（３ｃ）を提供するために配置され、
使用時に、前記基板表面（１ｓ）は高表面エネルギー領域（４ｈ）と低表面エネルギー領域（４ｌ）とからなる事前パターン形成層（４）を含み、前記基板表面（１ｓ）上での前記塗布液（３ｆ）の接触角は、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）におけるよりも前記高表面エネルギー領域（４ｈ）において小さく、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と前記高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の境界（４ｈｌ、４ｌｈ）は、前記スリット方向（Ｙ）に沿って配置され、
当該装置は、さらに、
前記スロットダイコーティングヘッド（２）に対する前記事前パターン形成層の前記高表面エネルギー領域及び前記低表面エネルギー領域の位置を判別するためのセンサを含むシンクロナイザ（７）を含み、前記シンクロナイザ（７）は、前記断続的な転送（Ｔ）を、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と前記高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の前記境界（４ｈｌ、４ｌｈ）上を通る前記流出開口（２ａ）の通過と同期させるための前記コントローラ（５）に動作可能に接続され、前記転送は、前記流出開口（２ａ）が高表面エネルギー領域（４ｈ）を通過するときに有効にされ（Ｔ＝１）、前記転送は、前記流出開口（２ａ）が低表面エネルギー領域（４ｌ）を通過するときに無効にされる（Ｔ＝０）、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記断続的な転送（Ｔ）を同期させることは、
前記転送が中断される（Ｔ＝１から０）位置であって前記コーティング方向（Ｘ）に沿って前記基板表面（１ｓ）上の前記流出開口（２ａ）の位置と、高表面エネルギー領域（４ｈ）から低表面エネルギー領域（４ｌ）への境界（４ｈｌ）との間に第１オフセット（Ｘｈｌ）を設定すること、及び／又は、
前記転送が再開される（Ｔ＝０から１）位置であって前記コーティング方向（Ｘ）に沿って前記基板表面（１ｓ）上の前記流出開口（２ａ）の位置と、低表面エネルギー領域（４ｌ）から高表面エネルギー領域（４ｈ）への境界（４ｌｈ）との間に第２オフセット（Ｘｌｈ）を設定すること、を含む、
ことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、モータを含み、且つ、前記コントローラ（５）は、前記モータを制御して、
前記転送を中断する（Ｔ＝１から０）ために、前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との距離（Ｚ）を増加させる、及び、
前記転送を再開する（Ｔ＝０から１）ために、前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との距離（Ｚ）を減少させる、
ために配置される、
ことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
１以上のシム（２ｓ）が、前記流出開口（２ａ）を複数のスリット（２ａｓ）に分割するように、前記流出開口（２ａ）に配置され、使用時に、
前記高表面エネルギー領域（４ｈ）と前記低表面エネルギー領域（４ｌ）との境界（４ｓ）は、前記コーティング方向（Ｘ）と平行であり、
前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）内の前記低表面エネルギー領域（４ｌ）への前記塗布液（３ｆ）の転送（Ｔ）を阻止するため、前記スリット方向（Ｙ）において前記スリット（２ａｓ）の端が前記境界（４ｓ）に対応する位置に前記１以上のシム（２ｓ）が配置されている、
ことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板上にパターン形成コーティング層を製造するためのスロットダイコーティング方法及び装置に関する。本開示は、さらに、そのような方法によって製造される基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機コーティング層は、典型的には、例えば、ＯＬＥＤ又はＯＰＶデバイスを製造するための溶液として基板に塗布される。例えば、光活性層及び／又は発光層などの多数の応用のためには、基板上に１又は複数の均一なコーティング層を提供すること、すなわち、均一な層の厚さを有するコーティング層を提供することが望ましい。均一なコーティング層を製造するための１つの方法は、「スロットダイコーティング」と呼ばれる。この方法は、典型的に、基板表面上に配置されるスロットダイコーティングヘッドを提供する。当該スロットダイコーティングヘッドは、基板表面上にスリット方向に配置されたスリットを形成する流出開口を有する。例えば、塗布液供給源によって供給される塗布液は、当該流出開口を通して基板表面上に流出する。当該流出開口と当該基板表面との相対運動は、コーティング方向に沿って制御される。当該コーティング方向は、典型的には、当該スリット方向に対して横向き、すなわち、垂直成分を有する。このように、均一な層が基板表面上に当該スリットの幅に沿って製造される。
【０００３】
均一なコーティング層を有することに加えて、例えば、ここにおいて、未塗布領域によって分離された基板表面上にコーティングされる領域を有するパターン形成コーティングなどの、基板表面上にコーティングのパターン形成を提供することが望ましい。例えば、光活性層及び／又は発光層を製造するために、例えば、光電池のアレイを構成するために、基板上に分離された活性領域を提供することが望ましい。パターン形成コーティング層を提供するための多数の異なる方法、例えば、インクジェット印刷、回転スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷などの印刷又はインプリント技術が知られている。不運にも、実際にはこれらの工程は、常に望ましい当該コーティング層の均一性、及び／又は、例えばロールツーロール（ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ）工程における大規模製造の適性を提供するとは限らない。スロットダイコーティング工程と組み合わされ得るパターン形成技術を用いることは、このように有利になり得る。
【０００４】
スロットダイコーティングを用いてパターン形成コーティングを製造するための第１の選択肢は、「その場パターン形成」（ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）又は「能動パターン形成」（ａｃｔｉｖｅ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）と呼ばれ、ここで、スロットダイコーティングヘッドは、選択的に基板上の特定の領域にコーティングを塗布するために、能動的に用いられる。一例において、断続的な転送は、当該スロットダイコーティングヘッドから基板表面上への塗布液に関して、例えば、スロットダイコーティングヘッドと塗布液供給源との間のバルブを切り替えることにより、及び／又は、選択的に当該スロットダイコーティングヘッドを当該基板から除去することにより、制御される。このように、塗布領域は、コーティング方向に対して横向きの境界を有するように提供されてもよい。不運にも、当該供給源の断続的な切替え及び／又は当該コーティングヘッドの除去及び再接続は、例えば、当該コーティングヘッド上へのコーティング剤の蓄積のために、当該コーティングがもはや均一でなくなるエッジ効果という結果になるかもしれないことが理解される。
【０００５】
例えば、特許文献１及び特許文献２は、エッジ効果を伴う問題について記述し、流出が中断されたときにノズルから出る流量をより良く制御するためのノズルの適用を提案する。特許文献３は、フロー条件の正確な制御を可能とするため、当該表面へ向かい、そして、当該表面から離れるように方向付けられる押出材の量を監視することによって先端異常の問題を克服することを提案する。不利なことに、これらの解決策は複雑なノズルの設計につながるかもしれない。さらに、流量の適応は、例えば、当該コーティングヘッドの先端に付着する過剰な塗布液によって引き起こされるもの、及び／又は、基板上での当該コーティングヘッドの脱着によって引き起こされるものなどの特定のエッジ効果を解決しないかもしれない。
【０００６】
能動パターン形成の代わりに、スロットダイコーティング工程におけるパターン形成コーティングを製造する第２の選択肢は、「事前パターン形成」（ｐｒｅ−ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）と呼ばれ、そこでは、基板の表面エネルギーが特定のパターンに従った前処理によって局所的に変更される。有利なことに、塗布液は、パターン形成されないスロットダイコーティングのための方法、すなわち、スロットダイコーティングヘッドが、例えば、複雑なノズルの設計又は当該コーティングヘッドを移動させる手段などのいかなる適用をも必要としない方法と同様の方法で基板に塗布されてよい。その代わりに、当該基板上の事前パターン形成のため、当該塗布液は自動的に比較的低い表面エネルギーを有する領域、例えば、疎水性又は疎液性の部分をディウェッティングし（ｄｅｗｅｔ）、比較的高い表面エネルギーを有する近傍の領域、例えば、親水性又は親液性の部分に至ってもよい。このように、望ましいパターンが自己集合によって生成される。例えば、特許文献４はロールツーロール工程において柔軟性を有する基板上に疎水性又は疎液性の表面パターンを生成することを説明する。不運にも、事前パターン形成技術もまた、例えば、低エネルギー領域から高エネルギー領域のエッジにコーティングが蓄積することによって引き起こされる、コーティングがもはや均一でない、「エッジ効果」を生ずる可能性を有する。
【０００７】
さらにまた、スロットダイコーティング工程におけるパターン形成コーティングを製造する第３の選択肢は、「事後パターン形成」（ｐｏｓｔ−ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）と呼ばれ、そこでは、均一に塗布されたコーティングが、堆積後に選択的に除去される。例えば、コーティング層の選択部分が、ワイピング、再溶解又はレーザアブレーションの方法により除去され、それによって、望ましいパターンを形成する。しかしながら、ワイピング及び再溶解もまた、当該コーティングがもはや均一でないエッジ効果を生ずる可能性がある。その上、レーザアブレーションはこれらの効果のいくつかを防ぐには適するが、この技術は、例えば速度の制約のため、大規模生産を行うには経済的に実現可能でないかもしれない。
【０００８】
改善されたコーティング層の厚さの均一性を有する塗布領域を備えるパターン形成コーティングを製造するための包括的且つ経済的に実現可能な方法及び装置に帯する要望がまだ存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７０４１３３６号明細書
【特許文献２】米国特許第５５３６３１３号明細書
【特許文献３】米国特許第６４７５２８２号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／００７５８３７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の観点において、基板上にパターン形成コーティング層（パターン形成されたコーティング層）を製造する方法が提供されるが、当該方法は、
基板表面を有する前記基板を提供することと、
流出開口であって、使用時に塗布液を当該流出開口から流出させ、使用時に当該流出開口が前記基板表面の上でスリット方向に配置されるスリットを形成する、流出開口を有するスロットダイコーティングヘッドを提供することと、
前記スリット方向に対して横方向のコーティング方向に沿った前記流出開口と前記基板表面との相対運動を制御することと、
前記スロットダイコーティングヘッドから前記基板表面上への前記塗布液の断続的な転送（ｔｒａｎｓｆｅｒ）を制御して、前記断続的な転送によって、未塗布領域によって分離された前記基板表面上の塗布領域を提供することと、を含み、
ここで、前記基板表面は高表面エネルギー領域と低表面エネルギー領域とからなる事前パターン形成層を含み、前記基板表面上での前記塗布液の接触角は、前記低表面エネルギー領域におけるよりも前記高表面エネルギー領域において小さく、前記低表面エネルギー領域と前記高表面エネルギー領域との間の境界は、前記スリット方向に沿って配置され、
当該方法は、さらに、
前記断続的な転送を、前記低表面エネルギー領域と前記高表面エネルギー領域との間の前記境界の上を通る前記流出開口の通過と同期させることであって、前記転送は、前記流出開口が高表面エネルギー領域を通過するときに有効にされ、前記転送は、前記流出開口が低表面エネルギー領域を通過するときに無効にされる、当該同期させること、を含む。
【００１１】
本開示はスロットダイコーティングヘッドを用いるその場パターン形成と基板表面エネルギーの事前パターン形成の有利な組合せを提供することが理解されるであろう。驚くべきことに、この組合せにより、その場パターン形成と事前パターン形成の両方に存在する前述の不均一なエッジという欠点が、軽減され得ることが見いだされる。理論によって拘束されることないが、これは以下のように理解され得る。一方で、コーティングは事前に塗布されたパターンのエッジに近いコーティングヘッドによって塗布されてもよいため、塗布液は比較的小さい表面領域にわたって収縮する（ｒｅｔｒａｃｔ）。これは、例えば、収縮する材料の蓄積によって引き起こされる、事前パターン形成技術のエッジ効果を低減する。他方、事前パターン形成領域のエッジ周辺の表面エネルギーの差によって駆動される、断続的に塗布されるコーティングは再分配されてもよいため、断続的な塗布工程によって引き起こされるエッジは、当該エッジを超えて流れることなく平らにされる。その結果、これらの技術の組合せがエッジにおけるコーティング層の均一性を改善し、且つ、より均一に基板上にパターン形成されたコーティングが提供される。当該技術は、例えば、印刷工程に比べて大規模製造を経済的に実現可能にする、ロールツーロール工程における溶解ベースの堆積工程として適用されてもよい。さらなる利点は、その場パターン形成における改善されたエッジでの溶解（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）及び事前パターン形成に比して改善された広域塗布のための適合性を含む。
【００１２】
さらに、スロットダイコーティングヘッドが基板に近接して塗布液を堆積させる間に、低い表面エネルギーを有する領域に達すると、当該塗布液は当該基板に堆積されるよりもむしろ当該コーティングヘッドに付着しやすいことが判明した。事前パターン形成はこのように、望ましいパターンのエッジにおいて塗布液の堆積を遮断することを促進する。他方、スロットダイコーティングヘッドが高い表面エネルギーを有する領域に達すると、当該塗布液は当該コーティングヘッドよりもむしろ当該基板の高いエネルギーの表面に付着しやすい。これは、塗布液が望ましいパターンのエッジにおいて塗布の再開を促進する。従って、当該コーティングヘッドの当該基板への離脱・回復のタイミングは、あまり重要ではなくなる。
【００１３】
第２の観点において、基板上にパターン形成コーティング層を製造するためのスロットダイコーティング装置が提供されるが、当該装置は、
基板表面を有する前記基板を提供するために配置された基板キャリアと、
流出開口であって、使用時に塗布液を当該流出開口から流出させ、使用時に当該流出開口が前記基板表面の上でスリット方向に配置されるスリットを形成する、流出開口を有するスロットダイコーティングヘッドと、
前記スリット方向に対して横方向のコーティング方向に沿った前記流出開口と前記基板表面との相対運動を制御するために配置されたコントローラと、を含み、
ここで、前記コントローラは、さらに、前記スロットダイコーティングヘッドから前記基板表面上への前記塗布液の断続的な転送を制御して、前記断続的な転送によって、未塗布領域によって分離された前記基板表面上の塗布領域を提供するために配置され、
使用時に、前記基板表面は高表面エネルギー領域と低表面エネルギー領域とからなる事前パターン形成層を含み、前記基板表面上での前記塗布液の接触角は、前記低表面エネルギー領域におけるよりも前記高表面エネルギー領域において小さく、前記低表面エネルギー領域と前記高表面エネルギー領域との間の境界は、前記スリット方向に沿って配置され、
当該装置は、さらに、
前記流出開口に対する前記低表面エネルギー領域と高表面エネルギー領域との間の前記境界を判別するために配置されたシンクロナイザを含み、前記シンクロナイザは、前記断続的な転送を、前記低表面エネルギー領域と前記高表面エネルギー領域との間の前記境界上を通る前記流出開口の通過と同期させるための前記コントローラに動作可能に接続され、前記転送は、前記流出開口が高表面エネルギー領域を通過するときに有効にされ、前記転送は、前記流出開口が低表面エネルギー領域を通過するときに無効にされる。
【００１４】
第２の観点に係るスロットダイコーティング装置は、第１の観点に係る方法と同様の利点を提供する。
【００１５】
第３の観点において、スロットダイコーティングヘッドから基板表面への塗布液の断続的な転送によって得られるパターン形成コーティング層を有する基板が提供されるが、
前記スロットダイコーティングヘッドは、流出開口であって、使用時に塗布液を当該流出開口から流出させ、使用時に当該流出開口が前記基板表面の上でスリット方向に配置されるスリットを形成する、流出開口を有し、
前記基板表面は、高表面エネルギー領域及び低表面エネルギー領域からなる事前パターン形成層を有し、前記基板表面上での前記塗布液の接触角は、前記低表面エネルギー領域におけるよりも前記高表面エネルギー領域において小さく、前記低表面エネルギー領域と高表面エネルギー領域との間の境界は、前記スリット方向に沿って配置され、
前記パターン形成コーティング層の塗布領域は、前記高表面エネルギー領域を覆い、
前記パターン形成コーティング層の未塗布領域は、前記塗布領域を分離する前記低表面エネルギー領域に形成される。
【００１６】
第３の観点に係る基板は、前記第１の観点に係る方法又は前記第２の観点に係るスロットダイコーティング装置を用いて有利に製造され、同様の利点を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】スロットダイコーティング方法及びスロットダイコーティング装置の部品の説明図である。
【図１Ｂ】スロットダイコーティング方法及びスロットダイコーティング装置の部品の説明図である。
【図２Ａ】２方向にパターン形成を提供する実施形態の説明図である。
【図２Ｂ】２方向にパターン形成を提供する実施形態の説明図である。
【図３Ａ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係る実施形態の説明図である。
【図３Ｂ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係る実施形態の説明図である。
【図３Ｃ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係る実施形態の説明図である。
【図４Ａ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係るまた別の実施形態の説明図である。
【図４Ｂ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係るまた別の実施形態の説明図である。
【図４Ｃ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係るまた別の実施形態の説明図である。
【図５Ａ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係るまた別の実施形態の説明図である。
【図５Ｂ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係るまた別の実施形態の説明図である。
【図５Ｃ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係るまた別の実施形態の説明図である。
【図６Ａ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係るまた別の実施形態の説明図である。
【図６Ｂ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係るまた別の実施形態の説明図である。
【図６Ｃ】基板表面上を移動するスロットダイコーティングヘッドに係るまた別の実施形態の説明図である。
【図７Ａ】エッジの厚さが変化する基板の実施形態の説明図である。
【図７Ｂ】エッジの厚さが変化する基板の実施形態の説明図である。
【図７Ｃ】エッジの厚さが変化する基板の実施形態の説明図である。
【図８Ａ】基板表面の塗布液に関するモデルの説明図である。
【図８Ｂ】基板表面の塗布液に関するモデルの説明図である。
【図８Ｃ】基板表面の塗布液に関するモデルの説明図である。
【図９Ａ】パターン形成コーティング層を有する基板の透視写真である。
【図９Ｂ】パターン形成コーティング層を有する基板の透視写真である。
【図９Ｃ】パターン形成コーティング層を有する基板の透視写真である。
【図１０】パターン形成コーティング層を有する３つの異なる基板の上面図を提供する切断写真である。
【図１１Ａ】複数のパターン形成コーティング層が一基板上に提供されている一実施形態の説明図である。
【図１１Ｂ】複数のパターン形成コーティング層が一基板上に提供されている一実施形態の説明図である。
【図１２】スロットダイコーティング方法及び装置に係る別の実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示に係る装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、観点及び利点は、以下の明細書の記載、付属する請求の範囲及び添付図面からより十分に理解されよう。
【００１９】
他に定義されない限り、ここで用いられる全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、明細書及び図面の文脈において解釈されるように、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同一の意味を有する。広く利用されている辞書において定義されているものなどの用語は、関連する技術分野の文脈におけるそれらの用語の意味と整合的な意味を有するように解釈されるべきであり、ここで明示的にそのように定義されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味において解釈されないことがさらに理解される。いくつかの例においては、本システム及び本方法の説明を曖昧にしないために、既知のデバイス及び方法に関する詳細な説明は除外される。特定の実施形態を記述するために用いられる用語は、その発明を限定することを意図していない。ここで用いられているように、単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その文脈が明らかにそうでない場合を示していない限り、複数形も含むことが意図されている。「及び（且つ）／又は」（ａｎｄ／ｏｒ）という用語は、任意の、そして、関連する列挙された項目の１又は複数の全ての組合せを含む。「有する」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）及び／又は「有している」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という用語は、述べられた特徴が存在することを示すが、１又は複数の他の特徴の存在又は追加を排除しないことがさらに理解される。全ての刊行物、特許出願、特許、及び、ここで言及された他の参照は、それらの全体が参照によって取り込まれる。矛盾する場合には、定義を含む本明細書が統制する。
【００２０】
ここで用いられているように、「基板」という用語は、この場合には層堆積である、加工が施される表面を有する物体としての材料科学における通常の意味を有する。典型的な半導体製造工程においては、基板はシリコンウエハであり得る。フレキシブルエレクトロニクスの生産においては、基板は典型的には箔を含む。「箔」という用語は、１又は複数の材料の層を有するシートをいう。箔は、ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）又はロールツーシート（Ｒ２Ｓ）製造工程において用いられ得るように、柔軟であることが望ましい。このような目的のため、箔が、例えば電子的機能などの本質的機能を失うことなく、曲率半径５０ｃｍ以下、例えば１２ｃｍに巻かれ又は曲げられるならば、箔は、柔軟であるとみなされ得る。その代わりに、又はそれと併せて、箔が５００Ｐａ・ｍ３未満の曲げ剛性を有するならば、箔は、柔軟であるとみなされ得る。
【００２１】
ここで用いられているように、基板キャリアは、基板を搬送し、及び／又は、輸送し得る構造を有する。例えば、Ｒ２Ｒ工程においては、基板キャリアは、当該基板を供給及び移動するために配置され、それによって、当該キャリアは、当該基板表面を、１又は複数の堆積ヘッド、すなわちこの場合では、スロットダイコーティングヘッドを超えて通過させる、１又は複数のロールを有してもよい。基板キャリア及び／又はスロットダイコーティングヘッドは、典型的にはスロットダイコーティング装置に備えられているが、当該スロットダイコーティング装置は、当該コーティングヘッドの流出開口から連続的又は半連続的な塗布液供給の流れを提供するスロットダイコーティングヘッドに当該塗布液を供給するために調整されたさらなる部品、例えば、塗布液供給部又は貯蔵部（ｓｔｏｒａｇｅ）を有する。
【００２２】
ここで用いられているように、「コーティング」という用語は、物質の層を塗布する工程を示すために使われている。「コーティング層」という用語は、基板の一部を覆う物質の層又は中間層を示す。ここで説明されたコーティング層に典型的なことは、これらのコーティング層は、例えば、表面エネルギーの差による駆動などの、堆積後のある程度の自己集合又はコーティングの再配置を可能とするために、当初は流体又は液体として塗布されてもよいという点である。コーティング層が望ましいパターン形成を達成した後は、当該コーティング層は、例えば、硬化及び／又は乾燥によって固くされてもよい。
【００２３】
本発明は付属する図面を参照して、以下でより十分に説明されるが、当該図面において、当該発明の複数の実施形態が示される。この発明は、しかしながら、多数の異なる形態で実施され、ここに記載された実施形態に限定解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が十分且つ完全であるように提供され、この技術分野に属する通常の知識を有する者に本発明の範囲を十分に伝えるであろう。例示的な実施形態の記載は、付属する図面との関係で理解されることが意図されているが、明細書全体の一部であることが考慮されるべきである。図面においては、システム、部品、層及び領域の大きさ及び相対的なサイズは、明確さのために誇張されているかもしれない。実施形態は、相当理想化された実施形態及び本発明の中間構造を用いた概略図である断面図を参照して説明される。
【００２４】
本明細書の記載において、相対語は、それらの派生語と同様に、その時に説明され、又は検討されている図面に示されている態様の方向に言及していることが解釈されるべきである。これらの相対語は、記載の便宜のためにあるのであって、異なることが述べられていない限り、システムは特定の方向に構築され又は運転されることを要しない。ある要素又は層が、別の要素又は層「の上に」（ｏｎ）、「に接続され」（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）、若しくは「に結合され」（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）、と言及されている場合には、直接、当該他の要素又は層の上に、接続され、若しくは結合されても、又は、介在する要素又は層が存在してもよいことがさらに理解される。対照的に、ある要素又は層が、「直接〜上に」（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）、「に直接接続され」（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）、若しくは「に直接結合され」（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）、と言及されている場合には、介在する要素又は層は存在しない。ある方法の特定のステップが別のステップの後であるように言及されている場合には、それは当該別のステップの直後に続いてもよく、又は、当該特定のステップが実行される前に、１又は複数の中間ステップが実行されてもよいことがさらに理解される。同様の数字は、全体を通して同様の要素を参照する。
【００２５】
図１Ａ及び１Ｂは、基板１上にパターン形成コーティング層３を製造するためのスロットダイコーティング方法及びスロットダイコーティング装置１０の部品を説明する。図１Ａは概略断面図を提供するが、図１Ｂは斜視図を提供する。
【００２６】
基板表面１ｓを有する基板１が、基板キャリア６によって提供される。流出開口２ａを有するスロットダイコーティングヘッド２が提供される。流出開口２ａは、基板表面１ｓ上でスリット方向Ｙに配置されるスリットを形成する。使用時に、塗布液３ｆが流出開口２ａから基板表面１ｓ上に流れる。コントローラ５は、当該スリット方向Ｙに対して横向きのコーティング方向Ｘに沿った、すなわち、当該コーティング方向Ｘは当該スリット方向Ｙに対する非平行ベクトル成分を有し、好ましくは垂直である、当該流出開口２ａと当該基板表面１ｓとの相対運動を制御するために配置され、且つ／又は、プログラムされる。当該コントローラ５は、当該スロットダイコーティングヘッド２から当該基板表面１ｓ上への当該塗布液３ｆの断続的な転送Ｔを制御するためにさらに調整され、すなわち、当該塗布液３ｆの流れは、特定の間隔で中断及び再開される。当該断続的な転送Ｔは、当該基板表面１ｓ上に塗布領域３ｃを提供するが、その領域は、未塗布領域３ｕによって分離されている。
【００２７】
基板表面１ｓは、高表面エネルギー領域４ｈ及び低表面エネルギー領域４ｌからなる事前パターン形成層４を有する。これは、当該塗布液３ｆの当該基板表面１ｓ上での接触角が、当該低表面エネルギー領域４ｌにおけるよりも当該高表面エネルギー領域４ｈにおいて小さいことを意味する。当該低表面エネルギー領域４ｌと高表面エネルギー領域４ｈとの境界４ｈｌ、４ｌｈは、当該スリット方向Ｙに沿って配置される。
【００２８】
スロットダイコーティング装置１０は、当該流出開口２ａとの関係で、低表面エネルギー領域４ｌと高表面エネルギー領域４ｈとの境界４ｈｌ、４ｌｈを判別するために配置されたシンクロナイザ７を有する。当該シンクロナイザ７は、当該低表面エネルギー領域４ｌと高表面エネルギー領域４ｈとの境界４ｈｌ、４ｌｈの上を通る当該断続的な転送Ｔを当該流出開口２ａの通過と同期するため、コントローラ５と作動可能に連結されている。当該転送は、当該流出開口２ａが高表面エネルギー領域４ｈ上を通過するときに有効にされ、当該流出開口２ａが低表面エネルギー領域４ｌを通過するときに無効にされる。
【００２９】
一実施形態において、当該シンクロナイザ７は、塗布される当該基板の表面特性を測定するためのセンサ要素を有する。例えば、表面特性は、当該基板の固有の光学的特性、例えば、反射又は透過スペクトルを含んでもよい。当該基板の他の測定可能な表面特性、例えば磁気特性もまた用いられ得る。一実施形態において、当該基板は、触覚パターン、例えばセンサによって測定され得る穴の配列を有する。当該表面特性は、当該堆積ヘッドに対する高／低表面エネルギー領域の当該基板上の位置を判別するために用いられ得る。低表面エネルギー領域及び高表面エネルギー領域の当該表面特性は、当該センサによって直接測定され得、且つ／又は、当該センサは、当該基板に塗布された個々のパターン、及び、低表面エネルギー領域及び高表面エネルギー領域のパターンと一致するか又はそうでなくとも関連する個々のパターンを測定し得るように調整され得る。一実施形態において、当該シンクロナイザは、当該測定された表面特性を比較するための比較器又は比較回路を有する。比較は、相対的、例えば、一つの表面領域を別の表面領域と比較することであってもよく、又は、予め決められた特性、例えば、メモリに記憶された特性との比較でもよい。一実施形態において、当該シンクロナイザは、当該センサからの入力を受信するために調整された同期コントローラ、及び／又は、基板の通過を判別する比較器を有する。一実施形態において、当該シンクロナイザ７は、当該基板領域の測定された特性に応じて、制御信号を当該基板キャリア６及び／又はコーティングバルブ３ｖに送信するために調整されたコントローラ５を有し、且つ／又は、それと通信する。
【００３０】
一実施形態において、当該スロットダイコーティングヘッド２から当該基板表面１ｓ上への当該塗布液３ｆの当該断続的な転送Ｔは、当該転送を中断させるために当該流出開口２ａと当該基板表面１ｓとの距離Ｚを増加させることにより、及び／又は、当該転送を再開させるために当該流出開口２ａと当該基板表面１ｓとの距離Ｚを減少させることにより制御される。例えば、当該装置は、当該スロットダイコーティングヘッド２を移動させるために調整されたモータ（図示せず）及び当該モータを制御するために調整された当該コントローラ５を有してもよい。一例として、他の塗布条件によっては、塗布液の転送は、当該流出開口２ａと当該基板表面１ｓとの距離を約４ｍｍ以上に増加させることで中断されてもよい。転送は、距離を再びこの距離未満に減少させることで再開されてもよい。これに代えて、又は、加えて、一実施形態において、当該スロットダイコーティングヘッド２から当該基板表面１ｓ上への当該塗布液３ｆの当該断続的な転送Ｔは、塗布液供給源３ｓと当該流出開口２ａとの間で塗布液バルブ３ｖを切り替えることにより、制御される。これに代えて、又は、加えて、当該塗布液を供給するために配置されたポンプが切り替えられてもよい。
【００３１】
一観点によると、結果として生ずる基板１は、上述のように、スロットダイコーティングヘッド２から当該基板表面１ｓ上への当該塗布液３ｆの断続的な転送によって得られるパターン形成コーティング層３を有する。当該基板表面１ｓは、高表面エネルギー領域４ｈと低表面エネルギー領域４ｌとからなる事前パターン形成層４を有する。当該基板表面１ｓ上での当該塗布液３ｆの接触角は、当該低表面エネルギー領域４ｌにおけるよりも当該高表面エネルギー領域４ｈにおいて小さい。当該低表面エネルギー領域４ｌと高表面エネルギー領域４ｈとの境界４ｈｌ、４ｌｈは、当該スリット方向Ｙに沿って配置される。パターン形成コーティング層３の塗布領域３ｃは、当該高表面エネルギー領域４ｈをカバーする。パターン形成コーティング層３の未塗布領域３ｕは、当該塗布領域３ｃを分離する当該低表面エネルギー領域４ｌにおいて形成される。
【００３２】
一般に、当該装置１０は、多数の個別部品、例えば、スロットダイコーティングヘッド２、コントローラ５及びシンクロナイザ７を有するように示されているが、これら全てが完全に若しくは部分的に統合され、又は異なるシステムの構成要素に分割されてもよいことが理解される。当該コーティングバルブ１３ｖは、当該スロットダイコーティングヘッド２の外に示されているが、当該バルブはそこに、例えば、当該流出開口２ａの近くに統合されてもよい。さらに、単一のコントローラ５が当該スロットダイコーティングヘッド２、基板キャリア６及びコーティングバルブ３ｖを制御するように示されているが、当該コントローラもまた、部分的に又は完全に独立したシステムの構成要素自体に統合されてもよい。当該統合されたコントローラは、全て又は部分的に、中央コントローラによって調整されてもよく、又は、いくつかのコントローラが自律的に動作してもよい。いくつかのシステムの構成要素は、特定の指示を必要とせず、例えば、当該基板キャリア６はさらなる命令なしに連続的に基板を移動させるように調整されてもよい。
【００３３】
コントローラ５は、本システム及び方法に従った動作、例えば、当該スロットダイコーティングヘッド２、基板キャリア６及びコーティングバルブ１３ｖに制御信号を供給することを実行するように構成された１又は複数のプロセッサを有してもよい。当該プロセッサは本システムに従って動作する専用プロセッサでもよく、又は、本システムに従う多数の機能のうちの一つのみが動作する汎用プロセッサでもよい。当該プロセッサは、プログラムの一部、複数のプログラムセグメントを使用して動作してもよく、又は、専用若しくは多目的の集積回路を使用するハードウェアデバイスであってもよい。専用又は共有プロセッサなどの任意の種類のプロセッサが用いられ得る。プロセッサは、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣ、又は、他のプロセッサ、デジタル光デバイスなどのコントローラ、又は、同様の機能を実行し、且つ、電子技術及びアーキテクチャを利用するアナログ電気回路を含んでもよい。コントローラ５は、当該プロセッサの一部であるか又はこれに動作上結合されたメモリをさらに有してもよい。当該メモリは、データが保持される任意の適切な種類のメモリであり得る。本システム及び方法と共に用いるために適切な、情報を保持し又は転送し得る既知の又は開発される任意の媒体は、メモリとして用いられ得る。当該メモリは、プロセッサが本システム及び方法に従った動作を実行するために、これを構成する当該プロセッサからアクセス可能なユーザ嗜好及び／又は応用データも保持してもよい。
【００３４】
シンクロナイザ７は、当該スロットダイコーティングヘッド２に対する、当該事前パターン形成コーティング層の高／低表面領域の位置を判別するためのセンサを有してもよく、必要に応じて当該基板キャリア６と組み合わせられてもよい。例えば、当該シンクロナイザ７は、当該基板１上のマーカを記録するカメラを有してもよく、それらのマーカは、当該低表面エネルギー領域４ｌ及び高表面エネルギー領域４ｈの位置を示す。その代わりに、又はそれと併せて、当該カメラは、例えば、色又は反射率の差によって、当該低表面エネルギー領域４ｌ及び高表面エネルギー領域４ｈを直接に記録してもよい。カメラの代わりに、又はそれと併せて、当該シンクロナイザは、当該基板に接するメカニカルセンサを有してもよい。例えば、当該基板は、例えば当該基板の側にマーカのスロットを有してもよく、それらのスロットは当該シンクロナイザのはめ歯歯車と一致する。当該はめ歯歯車は、当該基板の相対位置を確定するために当該マーカのスロットと同期して回転してもよい。このようなはめ歯歯車は、他の部品、例えば基板キャリア６の中に統合されてもよい。このようにして、当該シンクロナイザは、当該スロットダイコーティングヘッド２の当該流出開口２ａに対する、当該低表面エネルギー領域４ｌ及び高表面エネルギー領域４ｈの位置を判別する任意の手段を有してもよいことが理解される。当該シンクロナイザ７からのフィードバックを用いることで、当該流出開口２ａが低表面エネルギー領域４ｌと高表面エネルギー領域４ｈとの境界を通過するのと一致させるために、当該コントローラ５は、当該塗布液３ｆの当該基板表面１ｓ上への当該断続的な転送を調節し得る。当該シンクロナイザ７に代えて、又はそれに加えて、メモリが当該事前パターン形成層の当該高い又は低い表面領域の予め決められた位置を保持してもよい。
【００３５】
図２Ａ及び２Ｂは、Ｘ及びＹの２方向のパターン形成を提供する一実施形態を説明する。図２Ａは、この実施形態に係る装置１０及び基板１の斜視図を示し、図２Ｂは、当該基板１の当該事前パターン形成層４の平面図を示す。この実施形態を用いると、例えば長方形の塗布領域３ｃは、未塗布領域３ｕによって、Ｘ及びＹ方向に分離されて形成される。
【００３６】
示されているように、当該事前パターン形成層４は、スリット方向Ｙに境界４ｈｌ、４ｌｈを有する当該低表面エネルギー領域４ｌに加えて、当該コーティング方向Ｘに沿った高表面エネルギー領域４ｈと平行な境界４ｓを有する低表面エネルギー領域４ｌを有する。１以上のシム２ｓ、すなわち、ブロッケード（ｂｌｏｃｋａｄｅ）が、当該流出開口２ａの特定の位置に配置されている。当該シム２ｓは、当該流出開口２ａを複数のスリット２ａｓに分割する。使用時に、当該１以上のシム２ｓが、当該塗布液３ｆが当該スロットダイコーティングヘッド２から当該基板表面１ｓ上へ転送されるのを遮断するために、当該コーティング方向Ｘに沿った高表面エネルギー領域４ｈと平行な境界４ｓを有する当該低表面エネルギー領域４ｌにおいて、境界４ｓと整合している。有利なことに、当該事前パターン形成層４を用いることにより、当該コーティング方向Ｘに沿ったエッジも、より正確な制御がされ得る。例えば、当該パターン形成層３の均一性及び／又は配置の精度が改善され得る。
【００３７】
図３乃至６は、当該断続的な転送Ｔを、高表面エネルギー領域４ｌ及び低表面エネルギー領域４ｌの境界４ｈｌ又は４ｌｈの通過と同期するための実施形態を説明する。当該スロットダイコーティングヘッド２と当該基板表面１ｓとの間の転送が、無効にされた状態（Ｔ＝０）と、当該転送が有効にされた状態（Ｔ＝１）とを交互に切り替えるための時系列が特に示されている。
【００３８】
これらの実施形態において、当該断続的な転送Ｔの同期は、当該コーティング方向Ｘに沿って測定される第１オフセットＸｈｌ及び／又は第２オフセットＸｌｈを設定することを含む。当該第１オフセットＸｈｌは、当該転送が中断される（Ｔ＝１から０）当該基板表面１ｓ上の当該流出開口２ａの位置と、高表面エネルギー領域４ｈから低表面エネルギー領域４ｌへの境界４ｈｌとの距離を示す。当該第２オフセットＸｌｈは、当該転送が再開される（Ｔ＝０から１）当該基板表面１ｓ上の当該流出開口２ａの位置と、低表面エネルギー領域４ｌから高表面エネルギー領域４ｈへの境界４ｌｈとの距離を示す。当該第１オフセットＸｈｌ及び／又は第２オフセットＸｌｈは、正又は負、すなわち、それぞれの境界４ｈｌ及び４ｌｈの前後であり得る。
【００３９】
当該オフセットＸｈｌ及びＸｌｈは、例えば、バルブを開閉し、又は、当該コーティングヘッドと当該基板表面との距離を伸縮するといった、当該塗布液の転送を中断させ又は再開させるために当該コントローラによって信号が供給される、それぞれの境界４ｈｌ、４ｌｈからの特定の距離又は時間として定義されてもよいことが理解される。
【００４０】
一実施形態において、図３に示されるように、当該転送は、当該流出開口２ａが、高表面エネルギー領域４ｈから低表面エネルギー領域４ｌへの境界４ｈｌを通過した直後に中断される（Ｔ＝１から０）ように設定される。別の実施形態において、図５に示されるように、当該転送は、当該流出開口２ａが、高表面エネルギー領域４ｈから低表面エネルギー領域４ｌへの境界４ｈｌを通過する直前に中断される（Ｔ＝１から０）ように設定される。一実施形態において、図４に示されるように、当該転送は、当該流出開口２ａが、低表面エネルギー領域４ｌから高表面エネルギー領域４ｈへの境界４ｌｈを通過した直後に再開される（Ｔ＝０から１）ように設定される。別の実施形態において、図６に示されるように、当該転送は、当該流出開口２ａが、低表面エネルギー領域４ｌから高表面エネルギー領域４ｈへの境界４ｌｈを通過する直前に再開される（Ｔ＝０から１）ように設定される。
【００４１】
図３Ａ乃至３Ｃは、スロットダイコーティングヘッド２が、コーティング方向Ｘに、低表面エネルギー領域４ｌから高表面エネルギー領域４ｈへ境界４ｌｈの上を移動する一実施形態を説明する。この実施形態において、当該塗布液３ｆは、当該基板表面１ｓよりもむしろ当該スロットダイコーティングヘッド２に付着しやすい傾向を有する。これは、例えば、流量、当該コーティングヘッドのノズルの大きさ、当該コーティングヘッドと基板との距離、当該コーティングヘッドと基板との相対速度、層の厚さ、粘度、当該基板上だけでなく当該コーティングヘッド上における当該塗布液の表面エネルギー差の程度などの塗布液の特性といった複数のコーティングパラメータに起因する。このようなコーティングパラメータの典型的な値は、コーティングヘッドと基板との距離が２５から５００μｍ、塗布液の粘度が１から１００ｍＰａ・ｓ、ノズルの断面直径が２５から２５０μｍ、コーティングヘッドと基板との相対速度が毎分３から３０ｍ、ウェットコーティング層の厚さが５から３０μｍである。コーティングパラメータは、例えば、実験的に及び／又はモデル計算によって定められる。
【００４２】
初めに、図３Ａに示されているように、当該スロットダイコーティングヘッド２が当該境界４ｈｌに近づく間、当該スロットダイコーティングヘッド２と当該基板表面１ｓの間で転送が有効にされる（Ｔ＝１）。これにより、当該高表面エネルギー領域４ｈの上部に塗布領域３ｃが形成される。
【００４３】
その後、図３Ｂに示されているように、当該流出開口２ａが、境界４ｈｌを過ぎて当該オフセットＸｈｌに達した点において、当該転送は中断される（Ｔ＝１から０）。この実施形態において、転送は、当該スロットダイコーティングヘッド２と当該基板表面１ｓとの距離Ｚを増加させることにより中断される。有利なことに、当該塗布液３ｆは、当該低表面エネルギー領域４ｌに対しては低い接着性を有し、且つ、当該高表面エネルギー領域４ｈに対しては高い接着性を有するため、当該スロットダイコーティングヘッド２の後方に引きずる少量の塗布液３ｆは、これらの領域４ｈ及び４ｌの間の当該境界４ｈｌにおいて正確に分離（矢印２ｉによって示されている）を開始する可能性が高いことがわかる。たとえ分離が当該境界４ｈｌの前方又は後方で起きたとしても、いずれの場合でも、当該領域４ｈと４ｌとの間の表面エネルギーの差から生じる駆動力は、当該塗布領域３ｃが当該境界４ｈｌまで広がり又は収縮することを促進する。
【００４４】
最後に、図３Ｃに示されているように、当該スロットダイコーティングヘッド２が当該低表面エネルギー領域４ｌ上を移動する間、転送は無効にされる（Ｔ＝０）。当該塗布液３ｆ内で生じる凝集力及び／又は当該スロットダイコーティングヘッド２への接着力のため、過分な塗布液の液滴３ｆｄが、当該流出開口２ａ付近の当該スロットダイコーティングヘッド２の先端に形成される。
【００４５】
図４Ａ乃至４Ｃは、スロットダイコーティングヘッド２が、コーティング方向Ｘに、境界４ｌｈの上を、低表面エネルギー領域４ｌから高表面エネルギー領域４ｈに移動する一実施形態を説明する。
【００４６】
初めに、図４Ａに示されているように、当該スロットダイコーティングヘッド２が当該境界４ｌｈに近づく間、当該スロットダイコーティングヘッド２と当該基板表面１ｓとの間で、転送は無効にされる（Ｔ＝０）。これにより、当該低表面エネルギー領域４ｌの上に、未塗布領域３ｕが形成される。例えば、図３Ａ乃至３Ｃにおいて説明された順序で形成された過分な塗布液の液滴３ｆｄは、当該流出開口２ａ付近の当該スロットダイコーティングヘッド２からぶら下がっている。
【００４７】
その後、図４Ｂに示されているように、当該流出開口２ａが境界４ｌｈを越えて当該オフセットＸｌｈに達した点において、当該転送が再開される（Ｔ＝０から１）。この実施形態において、転送は、当該スロットダイコーティングヘッド２と当該基板表面１ｓとの距離Ｚを減少することによって再開される。
【００４８】
最後に、図４Ｃに示されているように、当該スロットダイコーティングヘッド２が当該高表面エネルギー領域４ｈ上を移動する間、転送は有効にされる（Ｔ＝１）。示されているように、過分な塗布液の液滴３ｆｄは、当該スロットダイコーティングヘッド２が初めて当該基板表面１ｓに接触した位置である当該オフセットＸｌｈにおいて、当該コーティング層のエッジで最初の不均一を形成し得る。有利なことに、この不均一は、矢印３ｒによって示されるように、その後に、当該塗布液３ｆが当該境界４ｌｈに向かって再配置されることによって軽減される傾向がある。
【００４９】
図５Ａ乃至５Ｃは、スロットダイコーティングヘッド２が、コーティング方向Ｘに、境界４ｌｈの上を低表面エネルギー領域４ｌから高表面エネルギー領域４ｈへ移動する一実施形態を説明する。図３Ａ乃至３Ｖに示された実施形態とは反対に、本実施形態においては、当該塗布液３ｆは当該スロットダイコーティングヘッド２よりもむしろ当該基板表面１ｓに付着しやすい傾向を有する。
【００５０】
初めに、図５Ａに示されているように、当該スロットダイコーティングヘッド２が当該境界４ｈｌに近づく間、当該スロットダイコーティングヘッド２と当該基板表面１ｓとの間で、転送は有効にされる（Ｔ＝１）。これにより、当該高表面エネルギー領域４ｈの上部に塗布領域３ｃが形成される。
【００５１】
その後、図５Ｂに示されているように、当該転送は、当該流出開口２ａが、境界４ｈｌを越えて当該オフセットＸｈｌに達した点において、中断される（Ｔ＝１から０）。この実施形態において、転送は、当該スロットダイコーティングヘッド２と当該基板表面との距離Ｚを増加させることにより中断される。この実施形態において、当該塗布液３ｆは、当該高表面エネルギー領域４ｈに対し付着する高い親和性を有し、且つ、当該スロットダイコーティングヘッド２に対しそれより低い親和性を有するため、過分な塗布液の液滴３ｆｄは、当該スロットダイコーティングヘッド２が離れるときに当該基板表面１ｓ上に形成される。転送は、当該境界４ｈｌからオフセットＸｈｌだけずれて中断されたため（Ｔ＝１から０）、当該過分な塗布液の液滴３ｆｄは、当該低表面エネルギー領域４ｌに達するまで、当該高表面エネルギー領域４ｈの残りの領域を満たすように広がり得る。これは、矢印３ｒによって示されている。
【００５２】
最後に、図５Ｃに示されているように、当該スロットダイコーティングヘッド２が当該低表面エネルギー領域４ｌの上を移動する間、転送は無効にされる（Ｔ＝０）。示されているように、当該過分な塗布液の液滴３ｆｄは、このとき、当該高表面エネルギー領域４ｈの残りの領域を満たすように広がり、当該エッジの厚さの均一性が改善される。当該オフセットＸｈｌを当該過分な塗布液の液滴３ｆｄの大きさに調節することにより、例えば、実験又は所与のコーティングパラメータの設定を用いたモデリングにより、結果として生じる塗布領域３ｃの層の厚さのばらつきは、最小化され得ることが理解される。
【００５３】
図６Ａ乃至６Ｃは、スロットダイコーティングヘッド２が、コーティング方向Ｘに、境界４ｌｈの上を、低表面エネルギー領域４ｌから高表面エネルギー領域４ｈまで移動する実施形態を説明する。
【００５４】
初めに、図６Ａに示されているように、転送は、当該スロットダイコーティングヘッド２が当該境界４ｌｈに近づく間、当該スロットダイコーティングヘッド２と当該基板表面１ｓとの間で、無効にされる（Ｔ＝０）。これにより、当該低表面エネルギー領域４ｌの上部に未塗布領域３ｕが形成される。示されているように、この実施形態において、当該塗布液３ｆは、例えば、図５Ａ乃至５Ｃにおいて説明された当該塗布液の分離のため、当該流出開口２ａの中に多少後退させられている。
【００５５】
その後、図６Ｂに示されているように、転送は、当該流出開口２ａが、境界４ｌｈに達する前に当該オフセットＸｌｈに達した点において、再開される（Ｔ＝０から１）。この実施形態において、転送は、当該スロットダイコーティングヘッド２と当該基板表面１ｓとの距離Ｚを減少することによって再開される。当該塗布液３ｆは流出開口２ａの中に後退させられたため、当該塗布液３ｆが当該基板表面１ｓに接触を始める正確な点にいくらかのばらつきがあるかもしれない。有利なことに、当該低表面エネルギー領域４ｌは、ある程度、当該塗布液３ｆが当該基板表面１ｓに付着することを防止する。これにより、当該塗布液３ｆが、当該高表面エネルギー領域４ｈに達するまで、当該スロットダイコーティングヘッド２によって引きずられることが発生し得る。
【００５６】
最後に、図６Ｃに示されているように、当該スロットダイコーティングヘッド２が当該高表面エネルギー領域４ｈ上を移動する間、転送は有効にされる（Ｔ＝１）。示されているように、当該境界３ｆｄの前ですでに流れ始めていた当該塗布液は、当該高表面エネルギー領域４ｈの境界４ｌｈにおいて、基板表面１ｓに付着し始めるかもしれない。当該低表面エネルギー領域４ｌのエッジ上に堆積された任意の塗布液３ｆは、矢印３ｒによって示されているように、まだ当該高表面エネルギー領域４ｈに移動し得る。当該事前パターン形成された基板は、このように、当該コーティング層を指定された高表面エネルギー領域４ｈに配置する精度を改善し得ることが理解される。
【００５７】
図７Ａ乃至７Ｃは、後部エッジ３ｃｕ及び前部エッジ３ｃｕの厚さが変化する基板1の実施形態を説明する。図３乃至６において検討したように、エッジの厚さ及び結果として生じる当該コーティング層３の均一性は、当該オフセットＸｌｈ及びＸｈｌを他のコーティングパラメータとの関係で調節することにより制御され得る。
【００５８】
図７Ａは、当該エッジ３ｕｃ及び３ｃｕが両方とも当該コーティング層３の残部より厚い基板１の一実施形態を示す。当該エッジ３ｕｃは、例えば、図４Ａ乃至４Ｃ又は図６Ａ乃至６Ｃで説明されたような工程における当該境界４ｌｈとの関連で過度に早く転送を再開することから生じ得る。当該エッジ３ｃｕは、例えば、図３Ａ乃至３Ｃ又は図５Ａ乃至５Ｃで説明されたような工程における当該境界４ｈｌとの関連で過度に遅く転送を中断することから生じ得る。
【００５９】
図７Ｂは、当該エッジ３ｕｃ及び３ｃｕが、当該コーティング層３の残部と同じ厚さを有する基板１の一実施形態を示す。これらは、所与のコーティングの設定ための当該オフセットＸｌｈ及びＸｈｌとして望ましい値である。この場合には、当該オフセットＸｌｈに望ましい値は、当該コーティングヘッド（ここでは示されていない）の視点からみて、当該境界４ｌｈの後にある。さらに、当該オフセットＸｈｌにとって望ましい値は、当該コーティングヘッド（ここでは示されていない）の視点からみて、当該境界４ｈｌの後にある。この基板１は、例えば、図３Ａ乃至３Ｃ及び図４Ａ乃至４Ｃにおいて説明されたような製造工程に対応する。
【００６０】
図７Ｃは、当該エッジ３ｕｃ及び３ｃｕが両方とも当該コーティング層３ｃの残部より薄い基板１の一実施形態を示す。当該エッジ３ｕｃは、例えば、図４Ａ乃至４Ｃ又は図６Ａ乃至６Ｃで説明されたような工程における当該境界４ｌｈとの関連で過度に遅く転送を再開することから生じ得る。当該エッジ３ｃｙは、例えば、図３Ａ乃至３Ｃ又は図５Ａ乃至５Ｃで説明されたような工程における当該境界４ｈｌとの関連で過度に早く転送を中断することから生じ得る。
【００６１】
一実施形態において、所与のコーティングパラメータの設定に対して、当該低表面エネルギー領域４ｌと高表面エネルギー領域４ｈとの間のそれぞれの境界４ｌｈ及び４ｈｌに達する直前及び／又は達した直後に、転送をそれぞれ中断及び再開するために、当該オフセットＸｌｈ及びＸｈｌが変更される。当該所与のコーティングパラメータの設定に対して得られた塗布領域３ｃ及び様々なオフセットが、例えば顕微鏡によって調べられ、不均一性が最小のエッジを有する基板に対応するオフセットＸｌｈ及びＸｈｌが選択される。当該オフセットＸｌｈ及びＸｈｌに対するこれらの設定とともに、不均一性が最小のエッジを有するパターン形成層を備える基板のバッチ生産が作り出される。オフセットＸｌｈとＸｈｌの片方又は両方は、負又は正になり得ること、すなわち、当該低表面エネルギー領域４ｌと高表面エネルギー領域４ｈの間にある境界の前又は後であり得ることに注意されたい。オフセットＸｌｈ及びＸｈｌに対する値は必ずしも同じである必要はないが、それらは、当該転送を中断及び再開するときに、当該流出開口付近の流体材料の過不足の間にある相互関係のため、相互に関連し得る。
【００６２】
従って、一実施形態において、当該第１及び／又は第２のオフセットＸｌｈ、Ｘｈｌは、塗布領域（３ｃ）の層の厚さのばらつきを最小化するために調節される。
【００６３】
図８Ａ乃至８Ｃは、高表面エネルギー領域４ｈ及び低表面エネルギー領域４ｌを有する基板表面１ｓ上にある塗布液３ｆのモデルを説明する。
【００６４】
図８Ａは、フィルム厚「ＦＴ」を有する塗布液３ｆの流体層を示す。当該流体層の前部エッジ３ｃｕは、当該低表面エネルギー領域４ｌ、例えば疎水層の上に配置されている。当該高表面エネルギー領域４ｈまで収縮するために、当該流体層のエッジ３ｃｕは、疎水性の距離「ＨＤ」を横切ってもよい。当該流体層のエッジ３ｃｕは、当該低表面エネルギー領域４ｌでの接触角「ＣＡ」を有する。当該基板表面１ｓのより低い表面エネルギーは、典型的に、その上の塗布液３ｆのより大きい接触角「ＣＡ」に対応することに注意されたい。
【００６５】
一実施形態において、当該表面領域上で使用される塗布液の接触角が平面角で９０°より大きい場合、好ましくは平面角で１１０°より大きい場合には、表面領域は、「低表面エネルギー領域」として特徴付けられてもよい。一実施形態において、当該表面領域上で使用される塗布液の接触角が平面角で５０°未満の場合、好ましくは平面角で１０°未満場合には、表面領域は、「高表面エネルギー領域」として特徴付けられてもよい。代わりに、又は、それに加えて、「低表面エネルギー領域」及び「高表面エネルギー領域」は、それぞれの接触角の差、例えば、好ましくは平面角で３０°より大きい差、より好ましくは平面角で６０°より大きい差、最も好ましくは平面角で９０°より大きい差、という観点から定義されてもよい。
【００６６】
一の観点においては、当該基板は、高表面エネルギー領域及び低表面エネルギー領域からなる事前パターン形成層を有する。これは、水性又は非水性の液体からなるパターン形成を可能にするために、それぞれ、疎水性又は疎油性の材料を用いて当該基板表面にパターン形成して、マスクを形成することによって得られる。代わりに、又は、それに加えて、親水性又は親油性の表面パターンが生成されてもよい。事前パターン形成層の製造は、例えば、特許文献４に記載されている。
【００６７】
基板は、任意の適切な材料、例えば、ＰＥＮ、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＩ又はＰＥＩを有する箔、金属箔、例えば、銅、ステンレス鋼又はアルミニウムから作られてもよい。堅い基板、例えばガラスもまた用いられ得る。必要に応じて、防湿層が当該箔に堆積されてもよい。事前パターン形成層は、例えば、自己集合単分子層、疎水性コーティング、プラズマ処理、粗さ処理、フレキソプリンタローラ、グラビアコーティング、オフセット印刷、スクリーン印刷、プラズマ蒸着又は処理、フォトリソグラフィ、マイクロコンタクトプリンティング、インクジェット印刷、又は、レーザ若しくは他のエッチング技術による物質の均一層の選択的除去、光若しくはレーザを用いた光書込み、静電噴射、又は、プラズマ処理若しくはこれらの組合せを用いて、当該基板表面上に堆積されてもよい。例えば、粗さを疎水性と組み合わせて用いる超疎水性パターン形成も塗布液の収縮を改善するために用いられ得る。当該事前パターン形成に用いられる物質は、例えば、１又は複数の疎水性、疎油性の部分を含む化学種、及び、１又は複数の接着性成分を有してもよい。実施例は、フッ素重合体又は水性シリコーン系剥離剤を含む。さらなる実施例は、例えば、自己集合単分子層、及び、プラズマ処理による表面エネルギー改変、例えば、ＣＦ４プラズマ照射によるプラスチックフィルムの疎水化を含む。一実施形態において、当該事前パターン形成層は、当該基板と一体の部分である。代わりに、又は、それに加えて、独立のパターン形成層が塗布されてもよい。当該流体挙動は本質的に当該事前パターン形成層の露出面によって影響を受けるため、当該事前パターン形成層は非常に薄くてよいことが理解されるであろう。
【００６８】
当該塗布液は、当該事前パターン形成に応じて水性でも非水性でもよい。当該塗布組成物は、製造されるデバイス、例えば、発光及び／若しくは光起電デバイスなどの光電子デバイスの使用に応じた特定の性質、例えば、伝導性又はフォトニック特性に対して選択されてもよい。当該塗布液が当該基板上に堆積され、当該低表面エネルギー領域から収縮した後に、当該流体は乾燥され又は硬化されてもよい。一旦、最初の通過で堆積された当該コーティング層が乾燥すれば、例えば、以下で図１１Ａ及び１１Ｂを参照して説明されるように、追加的な層が堆積され得る。
【００６９】
一実施形態において、基板表面は次のようにパターン形成される。低い表面エネルギーは、ＳｉＮ層で仕上げられた防湿層で覆われたプラスチックフィルム上の化学気相成長法によるパーフルオロオクチルトリクロロシラン（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）などのフッ化アルキルトリクロロシランの自己集合単分子層を堆積することで得られる。疎水性の層は、その後、選択的プラズマ処理、例えば、マスクを通したプラズマ印刷又はプラズマ処理によって部分的に除去される。この基板上に、水性ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液又は発光ポリマーのトルエン系溶媒などの塗布液が塗布される。塗布されると、当該塗布液は、例えば、２５°Ｃから２５０°Ｃの間の温度においてオーブンで乾燥される。他の塗布液、例えば、ＵＶ硬化塗布液も用いられ得る。
【００７０】
図８Ｂは、疎水性の距離「ＨＤ」と接触角「ＣＡ」との関数として、当該基板表面上において当該塗布液が異なる挙動を示す領域をグラフ８０１で示す。当該疎水性の距離「ＨＤ」と接触角「ＣＡ」が高い値では、例えば、当該塗布液が長い距離にわたって素早く引っ込められるため、塗布液の液滴が当該低表面エネルギー領域上に残存し得る、領域ＤＲが観測される。当該疎水性の距離「ＨＤ」と接触角「ＣＡ」が低い値では、塗布液の固体フィルムが当該低表面エネルギー領域上に残存し得る、領域「ＳＦ」が観測される。当該疎水性の距離「ＨＤ」及び接触角「ＣＡ」が中間の値では、当該塗布液が当該低表面エネルギー領域を完全にディウェッティングし得る、領域「ＣＤ」が観測される。一実施形態において、疎水性の距離「ＨＤ」は、完全にディウェッティングする領域「ＣＤ」の範囲に収まるように、所与の接触角「ＣＡ」に対して調節される。疎水性の距離は、図３乃至６において説明されたように、例えば、当該オフセットＸｌｈ及びＸｈｌを設定することによって調節され得る。
【００７１】
図８Ｃは、当該フィルムの厚さの対数「ｌｏｇ（ＦＴ）」と接触角「ＣＡ」との関数として、当該基板上において当該塗布液が異なる挙動を示す領域をグラフ８０２で示す。当該フィルムの厚さの対数「ｌｏｇ（ＦＴ）」が高く、且つ、接触角「ＣＡ」が低い値では、塗布液の固体フィルムが当該低表面エネルギー領域上に残存し得る、領域「ＳＦ」が観測される。当該フィルムの厚さの対数「ｌｏｇ（ＦＴ）」が低く、且つ、接触角「ＣＡ」が高い値では、塗布液の液滴が当該低表面エネルギー領域上に残存し得る、領域ＤＲが観測される。当該フィルムの厚さの対数「ｌｏｇ（ＦＴ）」及び接触角「ＣＡ」が中間の値では、当該塗布液が当該低表面エネルギー領域を完全にディウェッティングし得る、領域「ＣＤ」が観測される。一実施形態において、当該塗布液のフィルムの厚さ「ＦＴ」は、完全にディウェッティングする領域「ＣＤ」の範囲に収まるように、所与の接触角「ＣＡ」に対して調節される。
【００７２】
図９Ａ乃至９Ｃは、当該基板に対してコーティング方向Ｘに移動するコーティングヘッド（ここでは図示されていない）を有する異なるスロットダイコーティング工程を用いて製造されたパターン形成コーティング層を有する基板の透視写真を示す。示されているように、当該コーティング層は、未塗布領域３ｕによって分離された塗布領域３ｃを有する。当該写真におけるより暗い領域は、当該コーティング層及び／又は液滴形成の不均一性を示す。
【００７３】
図９Ａは、能動パターン形成のみを用いることによって、すなわち、断続的なコーティング転送工程、例えば、当該基板から周期的に当該コーティングヘッドを除去し、且つ／又は、当該塗布液の流れを中断することによって形成されるパターン形成コーティング層を示す。当該塗布領域３ｃの当該エッジにおいて、より暗い領域があることから、この工程は、それ自体当該塗布領域３ｃの不均一なエッジ３ｕｃにつながり得ることが観察される。
【００７４】
図９Ｂは、事前パターン形成のみを用いることによって、すなわち、継続的に当該塗布液を塗布する前に、当該基板上に高表面エネルギー領域及び低表面エネルギー領域を提供することによって形成されるパターン形成コーティング層を示す。当該基板上の当該塗布領域３ｃの当該エッジにおいて暗い領域があることから、この工程は、それ自体不均一且つ不規則なエッジ３ｕｃ及び３ｃｕにつながり得ることが観察される。「ＤＲ」という参照によって示されているように、当該未塗布領域３ｕにおけるより暗い点によって、塗布液の液滴が残存していることがさらに観察される。これは、図８Ｂ及び８Ｃにおいて説明されたパラメータ領域「ＤＲ」に対応する。
【００７５】
図９Ｃは、本明細書において説明された能動パターン形成と事前パターン形成の両方の組合せを用いることによって形成されるパターン形成コーティング層を示す。これらの技術のこの組合せが、いずれか一方の技術を別個に用いた場合に比べてエッジの均一性を改善したことが観察される。「ＣＤ」という参照によって示されているように、当該未塗布領域３ｕにおける暗い点の減少又は不存在によって、当該未塗布領域３ｃのディウェッティングが、例えば図９Ｂに比べて改善されていることがさらに観察される。これは、図８Ｂ及び８Ｃにおいて説明されたパラメータ領域「ＣＤ」に対応する。
【００７６】
図１０は、パターン形成コーティング層を有する基板の上面図を示す。当該コーティング層は、当該基板に対してコーティング方向Ｘに移動するコーティングヘッド（ここでは図示されていない）を有する異なるスロットダイコーティング工程の組合せを用いて製造された。写真中のより暗い領域は、当該コーティング層及び／又は液滴形成の不均一性を示す。
【００７７】
参照「Ａ」及び「Ｃ」で示されるコーティングされた層間に存在する通路は、参照符号２ｓによって示される一点鎖線で囲まれた領域において、当該スリット方向Ｙにシムを有するスロットダイコーティングヘッドを用いて製造された。当該シムは、当該スロットダイコーティングヘッドの当該流出開口を、例えば図２に示されているように、複数のスリットに分割する。参照「Ｂ」及び「Ｃ」で示される領域は当該シムが当該塗布液の流出を阻止する、当該一点鎖線で囲まれた領域２ｓと一致する低表面エネルギー領域とともに事前パターン形成された。
【００７８】
参照「Ａ」で示される通路は、このように、シムのみで、且つ、事前パターン形成なしに製造される。参照「Ｂ」で示される通路は、事前パターン形成のみで、且つ、シムなしに製造される。そして、参照「Ｃ」で示される通路は、シムと事前パターン形成との組合せを用いて製造される。全ての領域で、当該スリット方向Ｙのパターン形成に加えて、当該コーティング方向Ｘの当該塗布液の転送が断続的に中断された。これにより、塗布領域が、２次元の長方形のパターンとなる。シムコーティング及び事前パターン形成の組合せのために、当該塗布領域間の通路にはより少ない液滴が残存し、且つ、当該エッジがより良く定められることにも注意されたい。例えば、通路「Ａ」のために、当該シムが通過した後、当該エッジ３ｅが逆流したことが理解される。さらに、当該シムが当該基板の上を通過する通路Ｃは、例えば、通路Ｂに比べて、実質的に、液滴３ｄがない。このように、事前パターン形成とシムコーティングの組合せはいずれか一方の技術を個別に用いるよりも有利であり得ることが見いだされた。
【００７９】
図１１Ａ及び１１Ｂは、複数のパターン形成層が基板１上に提供される一実施形態を説明する。図１１Ａは、この実施形態に対するスロットダイコーティング装置１０の断面図を示す。図１１Ｂは、複数の層３、１３、２３、３３を有する結果として生成された基板１の例を示す。
【００８０】
示されているように、当該パターン形成コーティング層は、第１のパターン形成コーティング層３と、当該第１のパターン形成コーティング層１３上に塗布された第２のパターン形成コーティング層１３を形成する。有利なことに、当該第２のパターン形成コーティング層１３の当該塗布液１３ｆは、当該基板表面１ｓの当該未塗布領域３ｕにおけるよりも第１のパターン形成コーティング層３の当該塗布領域３ｃにおいて小さい接触角を有する。当該塗布液１３ｆは、例えば、第１の塗布液供給源及びバルブと同じコーティングヘッド２又は別のコーティングヘッドに接続されていてもよいバルブ１３ｖを通して第２の塗布液供給源１３ｓから供給され得る。このようにして、第１のコーティング層での堆積と同様の利点が達成され得る。有利なことに、当該第２のパターン形成コーティング層１３と当該第１のパターン形成コーティング層３との間の位置合わせが改善され得る。
【００８１】
一実施形態は、先のコーティング層の上にそれぞれ次のコーティング層を有する、パターン形成コーティング層を製造することを繰り返して、パターン形成された複数層のスタックを形成することを含む。図１１Ｂに示されているように、この工程は、当該基板表面１ｓの当該未塗布領域３ｕにおけるよりも、先に塗布領域において、それぞれの次のコーティング層の塗布液が小さい接触角を有する複数のコーティング層３、１３、２３、３３を形成するために繰り返されてもよい。有利なことに、当該スロットダイコーティング方法は、このように、例えば、太陽電池アレイを形成する、パターン形成された多層スタックのアレイを製造するために用いられ得る。一実施形態において、太陽電池又は発光デバイスであって、参照番号３が防湿層を示し、参照番号１３が陽極層を示し、参照番号２３が光活性層又は発光層を示すが、これらは、複数の層からなってもよく、参照番号３３が陰極層を示す、デバイスが形成される。一実施形態において、示されるように、さらなるシール層４０、例えば防湿層が当該パターン形成された多層スタック３、１３、２３、３３を覆うために塗布されてもよく、必要に応じて、当該低表面エネルギー領域４ｌを覆うために広がってもよい。当該シール層は、例えば、有機発光又は光起電層などの水に敏感な有機層の劣化を防止するために機能し得る。
【００８２】
図１２は、当該スロットダイコーティング方法及び装置１０の別の実施形態を示す。当該装置１０は、基板１を輸送するためのトランスポータを有する。示されている実施形態においては、当該トランスポータは、ドラム１１の回りに部分的に付けられた柔軟性のある基板１を扱うためのロール又はドラム１１を有する。当該ドラム１１は、当該基板１をウェブ方向Ｗに移動させるために回転する。これは、当該基板のコーティング方向Ｘにおける基板１に対する当該スロットダイコーティングヘッド２の相対運動と等しい。
【００８３】
一実施形態において、当該スロットダイコーティングヘッド２は、重力方向Ｇに対して平面角で６０°から１２０°の間である角度θを有する流出方向３ｘに、当該流出開口２ａからの流出を提供する角度だけ傾けられている。言い換えると、当該塗布液は、ほぼ水平方向に流れ得る。基板１は、当該流出開口２ａの前で、実質的に、当該流出方向３ｘに対して垂直に移動させられる。塗布液をほぼ水平方向に流出させ、且つ、重力方向を基準に見て、当該コーティングヘッド及び当該基板のいずれもが当該流出開口の下に配置しないようにすることにより、もし制御されない過分な塗布インク又は流体が当該コーティングヘッド又は当該流出開口から落ちても、そのような過分な塗布インク又は流体は下方向に落ちて、すなわち、当該基板又は当該コーティングヘッド上に落ちないという利点を有し得る。このような配置は、コーティングの供給が定期的に中断される本方法及び本システムにおいて特に有利になり得ることが理解される。
【００８４】
必要に応じて、吸引デバイス８は、当該過分な塗布インク又は流体を吸引するために提供され得る。代わりに、又は、それに加えて、当該流出開口２ａの近くに開口部を有する吸引デバイス又は真空チャンバ８は、移動する基板１の当該ウェブ方向Ｗに対して後方に、当該流出のメニスカスを引っ張る機能を有し得る。これは、当該ウェブ方向Ｗに当該流出のメニスカスを引っ張る高速で移動する基板を補償し得る。基板の運動に対して当該流出開口２ａの反対側に吸引を提供することは、このように、より高速な相対運動、例えば、気泡が当該コーティング層の下で捕らえられることを防ぐことを可能にする。
【００８５】
別の又はさらなる実施形態において、当該スロットダイコーティングヘッド２は、重力方向Ｇに対して平面角で９０°より大きい角度θを有する流出方向３ｘに、当該流出開口２ａからの流出を提供する角度だけ傾けられている。言い換えると、当該流出方向３ｘは、上方に傾けられている。上方の流出方向３ｘを有することは、気泡は当該流体供給源において捕らえられ、且つ、当該気泡は当該塗布液よりも軽いため、上方に移動することによって当該流出開口から逃れ得るという利点を有し得る。このことは、本方法及び本システムに従った当該流体供給が断続的に中断されるときに、特に有利となり得ることが理解される。
【００８６】
基板上にコーティング層を提供するための実施例が示されたが、類似の機能及び結果を得る本開示の恩恵を受ける当該分野における通常の知識を有する者による別の方法も想定され得る。検討され、示された本実施形態の様々な要素は、均一なコーティング層を提供するなどの特定の利点をもたらす。当然に、上記実施形態又は工程のうちの任意の一つが、設計及び利点の発見及び一致におけるさらなる改善を提供するために、例えば、スロットダイコーティング、断続的なコーティング、シムコーティング、及び／又は、基板の事前パターン形成の組合せといった、他の実施形態又は工程と組み合わせられることが理解されるべきである。本開示は、太陽電池のアレイの製造に特別な利点を提供し、且つ、一般に、それが基板又は繊維（ｗｅｂ）上に均一なパターン形成層を大規模に生産する任意の応用に適用され得ることが理解される。
【００８７】
最後に、上記の検討は、ただ本システムを説明するためであることが意図されており、付属する請求の範囲をいかなる特定の実施形態又は実施形態の集合に限定するようにも解釈されるべきではない。このように、本システムは、特定の例示的な実施形態を参照した特定の具体的事項において説明されてきたが、多数の変形及び代替的な実施形態が、以下の請求の範囲に記載された本システム及び本方法の範囲から乖離することなく当該技術分野における通常の知識を有する者によって考案され得ることも理解されるべきである。それに応じて、本明細書及び図面は、例示であると理解されるべきであり、且つ、付属する請求の範囲を限定することは意図されていない。
【００８８】
付属する請求の範囲を解釈するに際しては、「有する」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という語は、提示された請求の範囲に列挙されたものを超えて他の要素又は動作が存在することを除外することはない。ある要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という語は、複数のそのような要素を除外することはない。請求の範囲におけるいかなる参照符号もそれらの範囲を限定しない。いくつかの「手段」（ｍｅａｎｓ）は同じ又は異なる事項に代表されてもよく、又は、実装された構造又は機能であってもよい。開示されたデバイス又はその一部は互いに組み合わせられ、又は特に異なることが述べられない限り、さらなる部分に分離されてもよい。単に特定の手段が相互に異なる請求項に記載されているという事実は、これらの手段の組合せが有利に用いられ得ないことを表していない。
（付記）
（付記１）
基板（１）上にパターン形成コーティング層（３）を製造するためのスロットダイコーティング方法であって、当該方法は、
基板表面（１ｓ）を有する前記基板（１）を提供することと、
流出開口（２ａ）であって、使用時に塗布液（３ｆ）を当該流出開口（２ａ）から流出させ、使用時に当該流出開口（２ａ）が前記基板表面（１ｓ）の上でスリット方向（Ｙ）に配置されるスリットを形成する、流出開口（２ａ）を有するスロットダイコーティングヘッド（２）を提供することと、
前記スリット方向（Ｙ）に対して横方向のコーティング方向（Ｘ）に沿った前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との相対運動を制御することと、
前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）上への前記塗布液（３ｆ）の断続的な転送（Ｔ）を制御して、前記断続的な転送（Ｔ）によって、未塗布領域３ｕによって分離された前記基板表面（１ｓ）上の塗布領域（３ｃ）を提供することと、を含み、
前記基板表面（１ｓ）は高表面エネルギー領域（４ｈ）と低表面エネルギー領域（４ｌ）とからなる事前パターン形成層（４）を含み、前記基板表面（１ｓ）上での前記塗布液（３ｆ）の接触角は、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）におけるよりも前記高表面エネルギー領域（４ｈ）において小さく、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と前記高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の境界（４ｈｌ、４ｌｈ）は、前記スリット方向（Ｙ）に沿って配置され、
当該方法は、さらに、
前記断続的な転送（Ｔ）を、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と前記高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の前記境界（４ｈｌ、４ｌｈ）の上を通る前記流出開口（２ａ）の通過と同期させることであって、前記転送は、前記流出開口（２ａ）が高表面エネルギー領域（４ｈ）を通過するときに有効にされ（Ｔ＝１）、前記転送は、前記流出開口（２ａ）が低表面エネルギー領域（４ｌ）を通過するときに無効にされる（Ｔ＝０）、当該同期させること、を含む、
ことを特徴とする方法。
（付記２）
前記断続的な転送（Ｔ）を同期させることは、
前記転送が中断される（Ｔ＝１から０）位置であって前記コーティング方向（Ｘ）に沿って前記基板表面（１ｓ）上の前記流出開口（２ａ）の位置と、高表面エネルギー領域（４ｈ）から低表面エネルギー領域（４ｌ）への境界（４ｈｌ）との間に第１オフセット（Ｘｈｌ）を設定すること、及び／又は、
前記転送が再開される（Ｔ＝０から１）位置であって前記コーティング方向（Ｘ）に沿って前記基板表面（１ｓ）上の前記流出開口（２ａ）の位置と、低表面エネルギー領域（４ｌ）から高表面エネルギー領域（４ｈ）への境界（４ｌｈ）との間に第２オフセット（Ｘｌｈ）を設定すること、を含む、
ことを特徴とする、付記１に記載の方法。
（付記３）
前記第１オフセット及び／又は前記第２オフセット（Ｘｌｈ、Ｘｈｌ）が、前記塗布領域（３ｃ）の層の厚さのばらつきを最小化するように調節される、
ことを特徴とする、付記２に記載の方法。
（付記４）
前記転送は、前記流出開口（２ａ）が低表面エネルギー領域（４ｌ）から高表面エネルギー領域（４ｈ）への境界（４ｌｈ）を通過する直前又は通過した直後に再開される（Ｔ＝０から１）ように設定される、
ことを特徴とする、付記１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
（付記５）
前記転送は、前記流出開口（２ａ）が高表面エネルギー領域（４ｈ）から低表面エネルギー領域（４ｌ）への境界（４ｈｌ）を通過する直前又は通過した直後に中断される（Ｔ＝１から０）ように設定される、
ことを特徴とする、付記１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
（付記６）
前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）上への前記塗布液（３ｆ）の前記断続的な転送（Ｔ）は、
前記転送を中断する（Ｔ＝１から０）ために、前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との距離（Ｚ）を増加させること、及び、
前記転送を再開する（Ｔ＝０から１）ために、前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との距離（Ｚ）を減少させること、
によって制御されることを特徴とする、付記１乃至５のいずれか１つに記載の方法。
（付記７）
前記スロットダイコーティングヘッド（２）は、
重力方向（Ｇ）に対して平面角で９０°より大きい角度（θ）を有する流出方向（３ｘ）に、前記流出開口（２ａ）からの流出を提供するための角度だけ傾けられている、
ことを特徴とする、付記１乃至６のいずれか１つに記載の方法。
（付記８）
前記事前パターン形成層（４）が、前記コーティング方向（Ｘ）に沿って高表面エネルギー領域（４ｈ）と平行な境界（４ｓ）を有する低表面エネルギー領域（４ｌ）を含み、
１以上のシム（２ｓ）が、前記流出開口（２ａ）を複数のスリット（２ａｓ）に分割するように、前記流出開口（２ａ）に配置され、
前記１以上のシム（２ｓ）が、前記コーティング方向（Ｘ）に沿って高表面エネルギー領域４ｈと平行な境界（４ｓ）を有する前記低表面エネルギー領域（４ｌ）において、前記塗布液（３ｆ）が前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）への転送（Ｔ）を阻止するように前記平行な境界（４ｓ）と整合している、
ことを特徴とする、付記１乃至７のいずれか１つに記載の方法。
（付記９）
前記パターン形成コーティング層は、第１のパターン形成コーティング層（３）を形成し、
第２のパターン形成コーティング層（１３）は、前記第１のパターン形成コーティング層（３）上に塗布され、
前記第２のパターン形成コーティング層（１３）の塗布液（１３ｆ）は、前記基板表面（１ｓ）の前記未塗布領域（３ｕ）におけるよりも前記第１のパターン形成コーティング層（３）の前記塗布領域（３ｃ）において小さい接触角を有する、
ことを特徴とする、付記１乃至８のいずれか１つに記載の方法。
（付記１０）
太陽電池アレイを製造する方法であって、
付記８に記載の前記スロットダイコーティング方法を用いることと、
前記太陽電池アレイを形成するパターン形成された多層スタックを作成するために、複数のパターン形成コーティング層であって、先にコーティングされた層の上部に、それぞれの次のコーティング層を有する複数のパターン形成コーティング層を繰り返し製造することと、を含み、
それぞれの次のコーティング層（２３）の塗布液（２３ｆ）は、前記基板表面（１ｓ）の前記未塗布領域（３ｕ）におけるよりも前記先にコーティングされた層（１３）において小さい接触角を有する、
ことを特徴とする、太陽電池アレイを製造する方法。
（付記１１）
基板（１）上にパターン形成コーティング層（３）を製造するためのスロットダイコーティング装置（１０）であって、当該装置は、
基板表面（１ｓ）を有する前記基板（１）を提供するために配置された基板キャリア（６）と、
流出開口（２ａ）であって、使用時に塗布液（３ｆ）を当該流出開口（２ａ）から流出させ、使用時に当該流出開口（２ａ）が前記基板表面（１ｓ）の上でスリット方向（Ｙ）に配置されるスリットを形成する、流出開口（２ａ）を有するスロットダイコーティングヘッド（２）と、
前記スリット方向（Ｙ）に対して横方向のコーティング方向（Ｘ）に沿った前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との相対運動を制御するために配置されたコントローラ（５）と、を含み、
前記コントローラ（５）は、さらに、前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）上への前記塗布液（３ｆ）の断続的な転送（Ｔ）を制御して、前記断続的な転送（Ｔ）によって、未塗布領域（３ｕ）によって分離された前記基板表面（１ｓ）上の塗布領域（３ｃ）を提供するために配置され、
使用時に、前記基板表面（１ｓ）は高表面エネルギー領域（４ｈ）と低表面エネルギー領域（４ｌ）とからなる事前パターン形成層（４）を含み、前記基板表面（１ｓ）上での前記塗布液（３ｆ）の接触角は、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）におけるよりも前記高表面エネルギー領域（４ｈ）において小さく、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と前記高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の境界（４ｈｌ、４ｌｈ）は、前記スリット方向（Ｙ）に沿って配置され、
当該装置は、さらに、
前記流出開口（２ａ）に対する前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の前記境界（４ｈｌ、４ｌｈ）を判別するために配置されたシンクロナイザ（７）を含み、前記シンクロナイザ（７）は、前記断続的な転送（Ｔ）を、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と前記高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の前記境界（４ｈｌ、４ｌｈ）上を通る前記流出開口（２ａ）の通過と同期させるための前記コントローラ（５）に動作可能に接続され、前記転送は、前記流出開口（２ａ）が高表面エネルギー領域（４ｈ）を通過するときに有効にされ（Ｔ＝１）、前記転送は、前記流出開口（２ａ）が低表面エネルギー領域（４ｌ）を通過するときに無効にされる（Ｔ＝０）、
ことを特徴とする装置。
（付記１２）
前記断続的な転送（Ｔ）を同期させることは、
前記転送が中断される（Ｔ＝１から０）位置であって前記コーティング方向（Ｘ）に沿って前記基板表面（１ｓ）上の前記流出開口（２ａ）の位置と、高表面エネルギー領域（４ｈ）から低表面エネルギー領域（４ｌ）への境界（４ｈｌ）との間に第１オフセット（Ｘｈｌ）を設定すること、及び／又は、
前記転送が再開される（Ｔ＝０から１）位置であって前記コーティング方向（Ｘ）に沿って前記基板表面（１ｓ）上の前記流出開口（２ａ）の位置と、低表面エネルギー領域（４ｌ）から高表面エネルギー領域（４ｈ）への境界（４ｌｈ）との間に第２オフセット（Ｘｌｈ）を設定すること、を含む、
ことを特徴とする、付記１１に記載の装置。
（付記１３）
前記装置は、モータを含み、且つ、前記コントローラ（５）は、前記モータを制御して、
前記転送を中断する（Ｔ＝１から０）ために、前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との距離（Ｚ）を増加させる、及び、
前記転送を再開する（Ｔ＝０から１）ために、前記流出開口（２ａ）と前記基板表面（１ｓ）との距離（Ｚ）を減少させる、
ために配置される、
ことを特徴とする、付記１１又は１２に記載の装置。
（付記１４）
１以上のシム（２ｓ）が、前記流出開口（２ａ）を複数のスリットに分割するように、前記流出開口（２ａ）に配置され、使用時に、
前記１以上のシム（２ｓ）が、前記コーティング方向（Ｘ）に沿って平行な境界（４ｓ）を有する前記低表面エネルギー領域（４ｌ）において、前記塗布液（３ｆ）が前記スロットダイコーティングヘッド（２）から前記基板表面（１ｓ）への転送（Ｔ）を阻止するように前記平行な境界（４ｓ）と整合している、
ことを特徴とする、付記１１又は１２に記載の装置。
（付記１５）
スロットダイコーティングヘッド（２）から基板表面（１ｓ）への塗布液（３ｆ）の断続的な転送によって得られるパターン形成コーティング層（３）を有する基板（１）であって、
前記スロットダイコーティングヘッド（２）は、流出開口（２ａ）であって、使用時に塗布液（３ｆ）を当該流出開口（２ａ）から流出させ、使用時に当該流出開口（２ａ）が前記基板表面（１ｓ）の上でスリット方向（Ｙ）に配置されるスリットを形成する、流出開口（２ａ）を有し、
前記基板表面（１ｓ）は、高表面エネルギー領域（４ｈ）及び低表面エネルギー領域（４ｌ）からなる事前パターン形成層（４）を有し、前記基板表面（１ｓ）上での前記塗布液（３ｆ）の接触角は、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）におけるよりも前記高表面エネルギー領域（４ｈ）において小さく、前記低表面エネルギー領域（４ｌ）と高表面エネルギー領域（４ｈ）との間の境界（４ｈｌ、４ｌｈ）は、前記スリット方向（Ｙ）に沿って配置され、
前記パターン形成コーティング層（３）の塗布領域（３ｃ）は、前記高表面エネルギー領域（４ｈ）を覆い、
前記パターン形成コーティング層（３）の未塗布領域（３ｕ）は、前記塗布領域（３ｃ）を分離する前記低表面エネルギー領域（４ｌ）に形成される、
ことを特徴とする基板（１）。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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