(57)【要約】  基板(1)上にパターンコーティング層(3)を製造するためのスロットダイコーティング装置は、基板キャリア(6)、コーティングデバイス、センサ機構(70)およびコントローラ(80)を備える。基板キャリア(6)は、基板(1)を提供するために支持体の上に配置される。コーティングデバイスは、モーター(52,56)によって互いに対して相互に移動可能なヘッド側ユニットおよび支持側ユニット(50,55;52)を備える。ヘッド側ユニットは、トランスレータ部(52)およびスロットダイコーティングヘッド(2)を備える。支持側ユニット(55)は、モーターのステータ部(56)を備える。コントローラ(80)は、モーター(52)を制御してスロットダイコーティングヘッドを所望の距離(Ds)に配置する。支持側ユニット(55)は、ヘッド側ユニット(50)の質量と少なくとも等しい質量を有し、支持側ユニット(55)は、支持体(60)に柔軟に連結される。
2016530089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１）上にパターンコーティング層（３）を製造するためのスロットダイコーティング装置であって、前記装置は、
支持体の上に配置された基板キャリア（６）であって、基板表面（１ｓ）を備える前記基板（１）を提供するよう構成された基板キャリア（６）と、
少なくとも１つのモーター（５２，５６；５６Ａ）によって互いに対して相互に移動可能な少なくともヘッド側ユニット（５０）および支持側ユニット（５５）を備えるコーティングデバイスであって、前記ヘッド側ユニットは、前記少なくとも１つのモーターのトランスレータ部（５２）およびスロットダイコーティングヘッド（２）を備え、前記スロットダイコーティングヘッド（２）は、コーティング流体（３ｆ）が流れ出る流出開口部（２ａ）を備え、前記流出開口部（２ａ）は、使用時には、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し、前記少なくとも支持側ユニット（５５；５５Ａ）は、前記少なくとも１つのモーターのステータ部（５６；５６Ａ）を備える、コーティングデバイスと、
前記スリット方向（ｙ）に対して横方向の移動方向（ｘ）における前記流出開口部（２ａ）および前記基板キャリアの表面または前記基板表面の間の距離（Ｄ）を測定し、前記距離（Ｄ）の測定値を示す検出信号（Ｄｍ）を提供するためのセンサ機構（７０）と、
前記スロットダイコーティングヘッドを所望の値（Ｄｓ）を有する距離に配置するために、前記距離の所望の値（Ｄｓ）を示す入力信号（Ｄｓ）に従って前記少なくとも１つのモーター（５２，５６；５６Ａ）を制御するコントローラ（８０）と、
を備え、
前記少なくとも支持側ユニット（５５）は、前記少なくともヘッド側ユニット（５０）の質量と少なくとも等しい質量を有し、かつ前記少なくとも支持側ユニット（５５）は、前記支持体（６０）に柔軟に連結されている、スロットダイコーティング装置。
【請求項２】
前記移動方向（ｘ）が水平面内にあるように構成された請求項１に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項３】
第２モーターのステータ部（５６Ｂ）を備える少なくともさらなる支持側ユニット（５５Ｂ）を備え、前記少なくとも支持側ユニット（５５Ａ）および前記少なくともさらなる支持側ユニット（５５Ｂ）は共に、前記少なくともヘッド側ユニット（５０）の質量と少なくとも等しい質量を有し、かつ前記少なくともさらなる支持側ユニットは、前記支持体に柔軟に連結され、前記ヘッド側ユニット（５０）は、前記第２モーターのトランスレータ部（５２Ｂ）および中央ステージ（５４）をさらに備え、該中央ステージには第１端部において前記コーティングヘッド（２）が取り付けられるとともに、第１および前記第２モーターのトランスレータ部（５２Ａ，５２Ｂ）が各側部に配置されている、請求項１に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項４】
各前記支持側ユニット（５５Ａ）および前記さらなる支持側ユニット（５５Ｂ）の柔軟な連結が、前記移動方向に対して横方向の平面内に配置されたそれぞれの第１板バネ（５８Ａ１，５８Ｂ１）および第２板バネ（５８Ａ２，５８Ｂ２）を含み、前記支持側ユニットおよび前記さらなる支持側ユニットは、それぞれの第１および第２板バネによってそれぞれの端部で前記支持体に連結されている、請求項３に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項５】
前記支持側ユニットおよび前記さらなる支持側ユニットにはそれぞれダンパー板（５９Ａ１）が設けられ、該ダンパー板は、前記支持体（６０）に取り付けられたレール（６４Ａ１）内でスライドするように配置されている、請求項４に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項６】
前記中央ステージ（５４）が、前記移動方向（ｘ）に対して横方向の平面内に配置された１または複数の板バネ（５３Ａ，５３Ｂ）を介して第１端部において前記支持体（６０）に連結されている、請求項３に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項７】
前記中央ステージ（５４）は、前記スリット方向（ｙ）および前記移動方向（ｘ）に対して横の方向（ｚ）に延在する棒（５３Ｃ）によって第２端部において前記支持体（６０）に連結され、前記棒（５３Ｃ）の延在方向に対して横の方向に前記第２端部が移動することができる、請求項６に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項８】
前記支持体（６０）に堅く連結されたブロック部材（６２）をさらに備え、該ブロック部材は、前記中央ステージ（５４）の開口部（５４４）を通るあそびを有して前記移動方向（ｘ）に対して横の方向（ｚ）に突出している、請求項３に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項９】
前記コントローラが前記少なくとも支持側ユニットの動きを能動的に減衰させる減衰機構を備える、請求項１に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項１０】
前記減衰機構が、前記ヘッド側ユニット（５０）が移動している間は非活性化される、請求項９に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項１１】
前記減衰機構が前記支持側ユニット（５５Ａ）の位置を制御するための個別の制御ユニット（Ａ２Ａ，７３Ａ，６１Ａ）を含む、スロットダイコーティング装置。
【請求項１２】
コーティング流体の供給を制御するためのさらなるコントローラを備え、前記さらなるコントローラは、前記少なくとも１つのモーター（５２，５６；５６Ａ）を制御するための前記コントローラ（８０）に同期する、請求項１に記載のスロットダイコーティング装置。
【請求項１３】
基板（１）上にパターンコーティング層（３）を製造する方法であって、前記方法は、
基板表面（１ｓ）を備える基板（１）を設けるステップと、
少なくとも１つのモーターによって互いに対して相互に移動可能な少なくともヘッド側ユニットおよび支持側ユニット（５０，５５，５５Ａ）を備えるコーティングデバイスを設けるステップであって、前記ヘッド側ユニットは、前記少なくとも１つのモーターのトランスレータ部（５２Ａ）およびスロットダイコーティングヘッド（２）を備え、前記スロットダイコーティングヘッド（２）は、流出開口部（２ａ）を備え、該流出開口部（２ａ）から使用時にコーティング流体（３ｆ）が流れ、前記流出開口部（２ａ）は、使用時には前記基板表面（１ｓ）の上でスリット方向（ｙ）に配置されるスリットを形成し、前記少なくとも支持側ユニット（５５，５５Ａ）は、前記少なくとも１つのモーターのステータ部（５６）を備える、コーティングデバイスを設けるステップと、
前記スリット方向（ｙ）に対して横方向の移動方向（ｘ）における前記流出開口部（２ａ）および基板キャリアの表面または前記基板表面（１ｓ）の間の距離（Ｄ）を測定し、前記距離（Ｄ）の測定値を示す検出信号（Ｄｍ，ＤｍＡ）を提供するためのセンサ機構（７０，７１Ａ）を設けるステップと、
前記スロットダイコーティングヘッド（２）を所望の値を有する距離に配置するために、前記距離（Ｄ）の所望の値（Ｄｓ，ＤｓＡ）を示す入力信号に従って前記少なくとも１つのモーター（５０）を制御するよう構成されたコントローラ（８０）を設けるステップと、
を備え、
前記少なくとも支持側ユニット（５５，５５Ａ）は、前記少なくともヘッド側ユニット（５０）の質量と少なくとも等しい質量を有し、かつ前記少なくとも支持側ユニットは、支持体（６０）に柔軟に連結されている、基板（１）上にパターンコーティング層（３）を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板にパターン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および装置に関する。有機コーティング層は、例えばＯＬＥＤまたはＯＰＶデバイスの製造のために、通常溶液として基板に適用される。例えば光活性層および／または発光層の製造などの多くの用途のために、基板上に１は複数の一様な、すなわち一様な層厚を有するコーティング層を設けることが望まれている。一様なコーティング層の製造のための１つの技術は、「スロットダイコーティング」と呼ばれる。この技術は、通常基板表面上に配置されたスロットダイコーティングヘッドを設けるステップを備える。スロットダイコーティングヘッドは、スリットを形成する流出開口部を備え、基板表面の上にスリット方向が構成されている。例えばコーティング流体供給部から供給されるコーティング流体は、流出開口部を通り基板表面上へ流れる。流出開口部および基板表面の相対移動は、コーティング方向に沿って制御される。コーティング方向は、通常スリット方向に対して横である、すなわち垂直成分を有する。このように、一様な層は、基板表面上にスリットの幅に沿って製造され得る。
【背景技術】
【０００２】
さらに一様なコーティング層とするために、基板表面上にコーティングのパターンを設けることが望まれ、例えばパターンコーティングは、非コーティング領域によって分離された基板表面上のコーティング領域を備える。例えば、光活性層および／または発光層の製造のために、例えば光素子の配列を形成するために、基板上の分離された活性領域を設けることが望まれる。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、または刷り込み技術などによってパターンコーティング層を設ける多くの異なる方法が知られている。しかし、実際にはこれらの工程は、常に所望のコーティング層の均一性を提供せず、および／または例えばロールツーロール工程における大きいものの製造に適していない。したがって、スロットダイコーティング工程と組み合わせることができるパターン技術を使用することが好都合である。
【０００３】
スロットダイコーティングによるパターンコーティングの製造のための第１のオプションは、「その場でのパターニング」または「活性パターニング」と呼ばれ、スロットダイコーティングヘッドが基板の特定の領域にコーティングを選択的に塗布するために積極的に使用される。一例において、例えばスロットダイコーティングヘッドおよびコーティング流体供給部の間の弁を切り替えることにより、および／またはスロットダイコーティングヘッドを基板から選択的に除去することにより、スロットダイコーティングヘッドから基板表面へのコーティング流体の間欠的な移送が制御される。このようにコーティング領域が、コーティング方向に対して横の境界を有して設けられる。しかし、供給の間欠の切替および／またはコーティングヘッドの除去および再塗布は、例えばコーティングヘッドにコーティング材料が堆積することによりコーティングがもはや均一ではないというエッジ効果を生じることが分かっている。例えば、特許文献１および特許文献２は、エッジ効果による問題を記載しており、流れが中断される場合にノズルを出る流速をより良く制御するためのノズルへの適合を提案している。不都合なことに、これは、複雑なノズル設計をもたらす場合がある。
【０００４】
均一な後コーティングエッジのみならず前コーティングエッジを有することができる代替方法は、コーティングヘッドおよび基板の間の距離の動的制御である。その点で、コーティングヘッドは、形成されるパターンの前端においてコーティング工程を開始するために基板に近い第１位置に移動される。パターンの後端でコーティング工程を中断するために、コーティングヘッドは、基板からさらに離れる第２位置に向かって移動される。基板をコーティングする液体の特性に応じて、第１位置が５〜２５０ミクロンの範囲内で通常選択される。前端および後端の間のコーティング工程において、コーティングヘッドは、第１位置の近くに保持されるべきである（例えば約１ミクロンの公差で）。さらに、コーティングヘッドの位置決めは、比較的高速で実行されるべきである。例えば、コーティングヘッドは、２５ｍｓ以内に４ｍｍの距離を移動すべきである。実際には、これらの仕様の組み合わせは、実現が難しいことが分かっている。コーティングヘッドの速い動きは、コーティング装置の振動の原因となる傾向があり、これは、コーティングヘッドおよび基板の間の距離の比較的大きい時間変化を生じる。結果として、これは塗布されるコーティングの非均一性を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、改善されたスロットダイコーティング装置を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、改善されたスロットダイコーティング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様によると、スロットダイコーティング装置は、請求項１に記載されたように提供される。
【０００９】
本発明の第２態様によると、スロットダイコーティング方法は、請求項１３に記載されたように提供される。
【００１０】
本発明によるスロットダイコーティング方法および装置においては、少なくとも支持側ユニットは、少なくともヘッド側ユニットの質量と少なくとも等しい質量を有し、かつ少なくとも支持側ユニットは、支持体に柔軟に連結される。
【００１１】
装置が２つ以上の支持側ユニットおよび／または２つ以上のヘッド側ユニットを有する場合、支持側ユニットの全質量は、支持側ユニットの全質量と少なくとも等しい。
【００１２】
このように、基板キャリアを含む環境の振動を実質的に軽減しながら、基板に近い活性位置および基板から離れた非活性位置の間でコーティングヘッドを迅速に動かすことが可能となる。コーティングヘッドおよび基板キャリアの間の距離は、また正確かつ迅速に制御され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１態様によるスロットダイコーティング装置の第１実施形態を示す。
【図２】本発明の第１態様によるスロットダイコーティング装置の第２実施形態を示す。
【図３Ａ】本発明の第１態様によるスロットダイコーティング装置の第３実施形態の上面図を示す。
【図３Ｂ】本発明の第１態様によるスロットダイコーティング装置の第３実施形態の正面図を示す。
【図３Ｃ】本発明の第１態様によるスロットダイコーティング装置の第３実施形態の分解組立図を示す。
【図３Ｄ】本発明の第１態様によるスロットダイコーティング装置の第３実施形態の斜視図を示す。
【図４】本発明の第１態様によるスロットダイコーティング装置の様々な実施形態において使用されるより詳細な部分を示す。
【図５】本発明の第１態様によるスロットダイコーティング装置の第３実施形態において使用される制御システムをより詳細に示す。
【図６】図５の制御システムの一部をより詳細に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
様々な図面における同様の参照符号は、特に明記しない限り同様の要素を示す。
【００１５】
別段定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）説明および図面との関連で理解される本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。さらに一般に使用される辞書で定義されるような用語は、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されない限り、理想化された、または過度に形式的な意味に解釈されるべきではないことが理解されるだろう。いくつかの例において、本発明のシステムおよび方法の説明を不明りょうにしないように、周知の装置および方法の詳細な説明は、省略される場合がある。特定の実施形態を説明するために使用される専門用語は、本発明の限定を意図するものではない。本明細書で使用される、単数形「a」、「an」および「the」は、特に明記しない限り複数形を含むものと意図される。用語「および／または」は、１または複数の関連するリスト項目の任意の、および全ての組み合わせを含む。用語「comprise（備える）」および／または「comprising（備える）」は、記載された特徴の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴の追加を排除するものではないことがさらに理解されるだろう。本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、その全体が参考として援用される。矛盾する場合、定義を含む本明細書が優先される。
【００１６】
本明細書で使用する場合、用語「基板」は、加工、この場合層堆積が行われた表面を備える物体として、材料科学における通常の意味を持つ。典型的な半導体製造工程において、基板は、シリコンウェハーとすることができる。フレキシブル電子機器の製造において、基板は、典型的にはフォイルを含む。用語「フォイル」は、材料の１または複数の層を備えるシートを指す。好ましくは、フォイルは、柔軟であり、ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）またはロールツーシート（Ｒ２Ｓ）製造工程において使用することができる。このような目的のために、必須の機能、例えば電子機能が失われずに５０ｃｍまたはそれ以下、例えば１２ｃｍの曲率半径で屈曲または曲がることができる場合に、フォイルは柔軟であると考えられる。あるいは、またはこれに併せて、５００Ｐａ・ｍ３より小さい曲げ剛性を有する場合に、フォイルは柔軟であると考えられる。
【００１７】
本明細書で使用される基板キャリアは、基板を支持および／または搬送することが可能な構造を備える。例えば、Ｒ２Ｒ工程においては、基板キャリアは、基板を供給および移動し、それにより１または複数の蒸着ヘッド、すなわち本明細書においてはスロットダイコーティングヘッドを基板表面が通過するよう構成された１または複数のロールを備えることができる。基板キャリアおよび／また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、該装置は、さらなる部品、例えばコーティング流体をスロットダイコーティングヘッドに供給するよう構成されたコーティング流体供給部または貯蔵部を備え、コーティングヘッドの流出開口部からの連続的、または半連続的なコーティング流体の流れを提供する。
【００１８】
本明細書で使用される用語「コーティング」は、材料の層を塗布する工程を示すために使用される。用語「コーティング層」は、基板または中間層の一部をカバーする材料の層を示す。本明細書で記載されるコーティング層の典型は、例えば表面エネルギーの差によって動く蒸着後のコーティングの自己組立または再配置をある程度許容するように、流体または液体として初期に適用されてもよい。コーティング層が所望のパターニングを達成した後、コーティング層は、例えば硬化および／または乾燥によって硬くなる。
【００１９】
本発明は、本発明の実施形態が示されている添付図面を参照して以下に詳細に説明される。しかし、本発明は、多くの異なる形で実現することができ、本明細書で説明された実施形態に限定されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全になるように提供され、当業者に対して本発明の範囲を明確に伝えるものである。例示的な実施形態の説明は、明細書全体の一部と見なされるべきである添付図面と関連して読まれることを意図されている。図面において、システム、構成要素、層、および領域の大きさおよび相対的な大きさは、明確にするために誇張される場合がある。実施形態は、場合によっては本発明の理想的な実施形態および中間構造の概略図である断面図を参照して説明される。
【００２０】
本記載において、相対的な用語および派生用語は、議論中の図面に説明、または示されるような方向を指すものとして解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、特に明記しない限り、システムが特定の向きに構成、または操作されるものとして解釈される必要はない。要素または層が、他方の要素または層の（に）「on（上にある）」、「connected to（接続される）」または「coupled to（連結される）」と言及される場合、他の要素または層の上に直接ある、直接接続、または直接連結されているか、または間の要素または層が存在し得ることがさらに理解されるだろう。対照的に、要素が別の要素または層の（に）「直接上にある」「直接接続される」または「直接連結される」と言及される場合、間の要素または層は存在しない。方法の特定のステップが別のステップの後であると言及される場合、前記他のステップに直接続くこともできるし、特定のステップを実行する前に１または複数の中間ステップを実行することもできることがさらに理解されるだろう。
【００２１】
図１は、基板にパターン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を図式的に示す。装置は、支持体６０の上に配置された基板キャリア６を備える。図４により詳細に示される基板キャリア６は、基板表面１ｓを備える基板１を提供するために構成されている。
【００２２】
装置は、少なくとも１つのモーター５２，５６によって互いに対して相互移動可能な少なくともヘッド側ユニットおよび支持側ユニット５０，５５を有するコーティングデバイスを備える。
【００２３】
ヘッド側ユニット５０は、少なくとも１つのモーターのトランスレータ部５２およびスロットダイコーティングヘッド２を備える。図４においてより詳細に示すように、スロットダイコーティングヘッド２は、流出開口部２ａを備え、使用時には、その流出開口部２ａからコーティング流体３ｆが流れる。流出開口部２ａは、スリットを形成し、使用時には、基板表面１ｓ上にスリット方向ｙを構成する。
【００２４】
少なくとも支持側ユニット５５は、少なくとも１つのモーターのステータ部５６を備える。
【００２５】
装置は、スリット方向ｙに対して横向きの移動方向ｘにおける流出開口部２ａおよび基板表面の間の距離Ｄを測定するためのセンサ機構７０を備える。センサ機構７０は、距離Ｄの測定値を示す検出信号を提供する。あるいは、センサ機構は、基板キャリア６の表面までの距離を測定することができる。その場合、基板表面までの距離は、測定距離から基板の厚みを引くことによって測定することができる。
【００２６】
所望の値を有する距離にスロットダイコーティングヘッド２を配置するために、前記距離Ｄの所望の値を示す入力信号Ｄｓおよび前記検出信号Ｄｓに従って少なくとも１つのモーター５２，５６を制御するよう構成されたコントローラ８０が設けられる。
【００２７】
第１部５０および第２部５５の間の相対移動は、軸受５３、例えば空気軸受または弾性軸受によって容易になる。第２部５５および支持体６０の間の相対移動は、さらなる軸受５８、例えば空気軸受または弾性軸受によって容易になる。
【００２８】
少なくとも支持側ユニット５５は、少なくともヘッド側ユニット５０の質量に少なくとも等しい質量を有し、かつ少なくとも支持側ユニット５５は、支持体６０に柔軟に連結されている。連結部のバネ定数Ｋ１は、例えば１００〜１００，０００Ｎ／ｍ、好ましくは、１０００〜５０，０００Ｎ／ｍの範囲で選択される。比較のために、モーターのトランスレータ部５２およびコーティングヘッド２間の機械的な連結部のバネ定数Ｋ２は、典型的には、実質的に高い値、例えば１０Ｅ８〜１０Ｅ１０Ｎ／ｍのオーダーである。また基板キャリア６および支持体６０間の機械的な連結部のバネ定数Ｋ３は、実質的に高い値、例えば１０Ｅ６〜１０Ｅ８Ｎ／ｍのオーダーである。
【００２９】
一例として、支持側ユニット５５は、ステータ５６を含み、付加質量体５７は、約２５０ｋｇである。モーターのトランスレータ５２およびコーティングヘッド２の質量は、それぞれ２５ｋｇである。したがって、支持側ユニット５５の質量は、ヘッド側ユニット５０の質量の５倍である。基板キャリア６の質量は、１００ｋｇである。支持体６０として機能する床の重量は、１０，０００ｋｇと見積もられる。
【００３０】
典型的には、支持側ユニット５５の質量が大きい場合、連結部Ｋ１により高い剛性が使用される。剛性Ｋ１を支持側ユニットの質量で割った比率は、例えば１０−１００ｓ−２の範囲であり、この場合４０ｓ−２である。
【００３１】
図１に示す実施形態において、付加質量体５７は、モーターのステータ部５６にしっかり連結されている。しかし、別の方法としては、ステータ部５６は、それ自体が比較的大きい質量を有するように設計されることができ、個別の質量が不要となる。
【００３２】
コントローラ８０は、規定値Ｄｓおよび距離の測定値Ｄｍの差ｅに基づいて第１制御信号Ｓｅを生成するためのフィードバック制御部ＰＩＤを有する。差は、比較器Ｃ１によって計算される。コントローラ８０はまた、規定値Ｄｓに基づいて予測制御信号Ｓｐを生成するためのフィードフォワード制御部ＦＦを有する。フィードバック制御部ＰＩＤおよびフィードフォワード制御部ＦＦの信号Ｓｅ，Ｓｐから可算ユニットＡＤ１によって得られる和信号Ｓｔは、モーターの制御に使用される。コントローラはさらに、システムの観察された挙動に基づいて精度および応答時間を改善するための適合部を有することができる。
【００３３】
図２は、リニアモーター５２，５６が基板キャリア６の反対のコーティングヘッド２側において移動方向ｘに配置された実施形態を図式的に示している。コーティングヘッド２は、板バネによって形成された軸受５３Ａ，５３Ｂによって対称的に懸架されている。
【００３４】
図３Ａ〜図３Ｄは、本発明によるコーティング装置のさらなる実施形態の上面図、正面図、分解組立図および、斜視図をそれぞれ示している。これらの図において、図１で使用された符号に対応する参照符号は、対応する部品を示す。図１の支持側ユニット５５の部品に対応するこの図の支持側ユニット５５Ａの部品は、添え字「Ａ」が参照符号に付加されている。例えば、支持側ユニットの一部を形成しているモーターのステータ部５６は、５６Ａと示される。また他の重複部品は、添え字ＡまたはＢと共に示される。
【００３５】
実施形態において、ヘッド側ユニット５０は、細長い中央ステージ５４を含み、該ステージの第１端部にコーティングヘッド２が取り付けられている。ヘッド側ユニット５０は、第１モーターのトランスレータ部５２Ａに加えて、第２モーターのトランスレータ部５２Ｂをさらに含む。トランスレータ部５２Ａ，５２は、中央ステージ５４のそれぞれの側部に配置されている。
【００３６】
ここに示されるさらなる支持側ユニット５５Ｂは、第２モーターのステータ部５６Ｂおよび付加質量体５７Ａ，５７Ｂ（図３Ｃに最も良く見える）を備える。さらなる支持側ユニット５５Ｂおよび支持側ユニット５５Ａは共に、ヘッド側ユニット５０の質量と少なくとも等しい質量を有する。
【００３７】
示される実施形態において、支持側ユニット５５Ａの柔軟な連結は、移動方向ｘに対して横方向の平面内に配置された第１および第２板バネ５８Ａ１，５８Ａ２を含む。それによって支持側ユニット５５Ａは、第１および第２端部において支持体６０に連結されている。同様に、さらなる支持側ユニット５５Ｂの柔軟な連結は、移動方向ｘに対して横方向の平面内に配置された第１および第２板バネ５８Ｂ１，５８Ｂ２を含む。それによってさらなる支持側ユニット５５Ｂは、第１および第２端部において支持体６０に連結されている。板バネ５８Ａ１，５８Ａ２，５８Ｂ１，５８Ｂ２によって、支持側ユニット５５Ａ，５５Ｂはｘ方向に移動するが他の方向への回転および移動が妨げられる。板バネはまた支持体６０および支持側ユニット５５Ａ，５５Ｂ間の機械的な連結部におけるバネ定数Ｋ１を決定することができる。しかし、別の方法としては、支持体６０および支持側ユニット５５Ａ，５５Ｂ間の機械的な連結部は、それぞれの追加的なモーターによってより小さい部品、またはより大きい部品として決定される。これは、連結を動的に制御することを可能とする。
【００３８】
図３Ｃにおいて明らかなように、支持側ユニット５５Ａには、ダンパー板（例えば５９Ａ１参照）が設けられ、該ダンパー板は、レール（例えば支持体６０に取り付けられた６４Ａ１参照）にスライドするように配置される。支持側ユニット５５Ａの移動が所定値を越えようとする場合、その動きは、支持体に取り付けられたストロークリミッタ６６Ａによって止められる。さらなる支持側ユニット５５Ｂは、ストロークリミッタと協同するダンパー板がスライドするように配置された同一の構造を有する。
【００３９】
細長い中央ステージ５４は、その第１端部において１または複数の板バネ５３Ａ，５３Ｂによって支持体６０に連結される。板バネ５３Ａ，５３Ｂは、移動方向ｘに対して横方向の平面内に配置される。
【００４０】
中央ステージ５４の支持体６０との連結は、移動方向ｘに沿った所望の範囲内で中央ステージが自由に移動することを許容するのに対して、他の方向ｙ，ｚへの移動は妨げられる。この連結はまた、移動方向ｘおよびスリット方向ｙを通り延在する平面内の中央ステージ５４の回転Ｒｚを許容する。このように、第１および第２モーター５２Ａ，５６Ａ；５２Ｂ，５６Ｂの駆動信号を制御することによってコーティングヘッドの向きを調整することができる。
【００４１】
細長い中央ステージ５４の第２端部において、前記スリット方向ｙおよび前記移動方向ｘに対して横方向に延在する棒５３Ｃによって支持体にさらに連結されている。中央ステージ５４の回転Ｒｚを妨げないように棒５３Ｃによってその第２端部において中央ステージ５４を支持する。
【００４２】
ここに示すスロットダイコーティング装置は、支持体６０にしっかり連結されたブロック部材６２をさらに備える。ブロック部材６２は、移動方向ｘに対して横方向のｚ方向に突出し、中央ステージ５４の開口部５４４を通るあそびを有する。これは、強いフェールセーフ対策を提供する。制御装置８０が機能しない、または誤った入力信号が制御装置８０に入力される場合でも、過度の移動による損傷を防ぐことができる。
【００４３】
図４は、本発明による装置の一部をより詳細に示している。特に、基板キャリアの一部を形成するドラム６１の前に配置されたスロットダイコーティングヘッド２が示されている。動作中、ドラム６１によって基板キャリア６は、基板１をウェブ方向Ｗに移送する。ここで明らかなように、スロットダイコーティングヘッド２は、流出開口部２ａを備える。流出開口部２ａは、スリットを形成し、スリットは、使用時に基板表面１ｓの上でスリット方向ｙに配置される。使用の際に、コーティング流体は、流出開口部２ａから流れて基板表面１ｓ上に層３ｃを形成する。
【００４４】
一実施形態において、スロットダイコーティングヘッド２は、斜めに傾けられ、重力方向Ｇに対して平面角度６０〜１２０度の間の角度θを有する流出方向３ｘに流出開口部２ａからの流出を提供する。言い換えれば、コーティング流体は、水平方向に近い方向で流れることができる。基板１は、流出開口部２ａの前で流出方向３ｘに対して実質的に垂直に動く。水平方向に近いコーティング流体の流れによって、コーティングヘッドも重力方向で見て流出開口部の下の基板も、非制御の余分なコーティングインク／流体がコーティングヘッドまたは流出開口部から落ちてくる場合に、このような余分なコーティングインク／流体が下へ落ちる、すなわち基板またはコーティングヘッドではない場所に落ちるという利点を有していない。このような配置は、コーティング供給が定期的に中断される当該方法およびシステムにおいて特に好都合であることが理解されるだろう。
【００４５】
コーティング工程を開始および停止するためにコーティングヘッド２が移動する方向は、方向が共通する成分を有している限りは３ｘ方向に一致させる必要はない。例えば、移動方向が水平面においてｘ方向に構成されるのに対して、流出方向が移動方向に対して平面角度−４５〜＋４５度の範囲の角度に構成される。水平面における移動方向は、重力が移動方向におけるコーティングヘッドの位置に対して影響を及ぼさないか、ほとんど影響を及ぼさないという利点を有する。基板表面の法線ベクトルは、前記移動方向ｘに沿って向くことができるが、ヘッドのｘ方向の移動がヘッドおよび表面の間の距離の変化をもたらすように表面の法線が少なくともその方向の成分を有する場合十分である。
【００４６】
余分なコーティングインク／流体を吸引するために、吸引装置８を任意に設けることができる。あるいは、または追加的に、流出開口部２ａの近くに開口部を有する吸引装置または真空チャンバ８が流出メニスカスを移動する基板１のウェブ方向Ｗに対して後へ引っ張る機能を有することができる。これは、流出メニスカスをウェブ方向Ｗに引っ張る高速で移動する基板を補うことができる。したがって基板の動きに対して流出開口部２ａの反対側において吸引することは、高速の相対移動を許容することができ、例えば防止気泡がコーティング層の下に捕捉されることを防ぐことができる。
【００４７】
別の、またはさらなる実施形態において、スロットダイコーティングヘッド２は、斜めに傾けられ、重力方向Ｇに対する平面角度９０度より大きい角度θを有する流出方向３ｘにおける流出開口部２ａからの流出を提供する。言い換えれば、流出方向３ｘは上に傾けられる。上向きの流出方向３ｘを有することは、流体供給部に捕捉され、コーティング流体より軽い気泡が上に動くことによって流出開口部から逃がれることができるという利点を有することができる。これは、当該方法およびシステムによって流体供給が断続的に中断される場合特に有用であることが理解されるだろう。
【００４８】
図５は、本発明のスロットダイコーティング装置の実施形態、例えば図３Ａ〜図３Ｄに示す実施形態におけるより詳細な制御システムの一部を図式的に示す。明瞭にするために、装置の一側の制御システムの一部のみが示されている。図１に対応する部品または信号は、添え字Ａを有する。装置の他側は、典型的には同様に制御されるため、ここでは図示していない。
【００４９】
制御システムは、所望の制御パターンを受け取る制御入力を備える。制御パターンは、時間に応じたコーティングヘッドの所望の位置ＤｓＡの仕様を含むことができる。制御システムはさらに、制御システムが所望のパターンによる装置の制御を開始するための外部トリガー信号Ｃｎｔｒｌを受け取るための入力を有する。典型的には、制御システムの両方の部品は、同じ制御パターンおよび同じトリガー信号を受け取る。
【００５０】
制御システム８０Ａは、静電容量型距離センサなどの第１距離センサ７１Ａを備え、コーティングヘッド２および基板１の間の距離を検知し、この距離を示す表示信号ＤｍＡを提供する。センサ７１Ａは、Ａ／Ｄコンバーターを介して制御システム８０Ａに連結される。あるいは、距離センサは、検知された距離を示すデジタル出力信号を生成するために使用することができる。この場合、Ａ／Ｄコンバーターは不必要である。制御システムはまた、モーターのステータおよびトランスレータ間の変位を検出するリニアエンコーダ７２Ａに連結される。３相Ｄ／Ａコンバーター３ＤＡを介して、制御システムは、駆動信号ＳｍＡでモーターを動かす３相駆動ユニットＡ１Ａを制御する。
【００５１】
示された実施形態において、スロットダイコーティング装置は、支持側ユニット５５Ａの動きを減衰させるアクティブ減衰システムをさらに含む。能動減衰システムは、ドライバＡ２Ａの駆動信号Ｓｍ２Ａによって動かされるさらなるリニアモーター６１Ａを含み、該ドライバは、支持体６０に対する支持側ユニット５５Ａの位置を測定し、それに応じて検出信号Ｄｍ２Ａを提供するホールセンサ７３Ａに連結された負のフィードバック入力を有する。示された実施形態において、減衰システムＡ２Ａ，６１Ａ，７３Ａは、コーティングヘッド２がコーティングされる基板１に対して安定した位置に保持される時間間隔で作動される。
【００５２】
基板にコーティングされるパターンに応じて、コーティングヘッドの動きは、共振により発生する装置部品の励起を生じる場合がある。これは、コーティングされるパターン、またはコーティングが実行される速度、または移動プロファイルを適切に選択することにより避けられるが、場合によってはコーティング工程に対して制限を課すことになる。
【００５３】
減衰システムは、このような励起を相殺する。減衰は受動的に提供されるが、能動減衰システムは、環境に対して調整されることが可能である、例えば特定のパターンに対して速度および精度を最適化する減衰戦略を適用することができるという利点を有する。
【００５４】
実施形態において、例えば減衰機構は、ヘッド側ユニットを移動する間非活性化される。
【００５５】
いくつかの用途に対しては、例えば提供されるパターンが基板の移動方向において短距離だけ中断される場合は、所望のコーティングパターンを得るためにコーティングヘッドを単に動かすことで十分である。この場合、コーティング流体の流れは、中断される必要がない。コーティング層の中断を形成するようコーティングヘッドが基板表面から離れるように動かされる場合にはこれで十分である。
【００５６】
実施形態においては、スロットダイコーティング装置は、コーティング流体の供給を制御するためのさらなるコントローラを備える。これによって、長い非コーティング部分を得るためにコーティング流体の流れが中断される。さらなるコントローラは、好ましくは、モーターを制御するためのコントローラ８０Ａに同期される。使用されるコーティング流体、基板表面の表面エネルギー、および他の条件、例えば基板の移動速度に応じて、コーティング流体の供給のための制御信号は、遅れやモーターのための制御信号を導くか、またはそれに一致することができる。例えば、コーティング流体の供給は、コーティングヘッドが基板に近い所望の位置に到達する時点より前の第１時間から後の第２の所定の時間の間の時間間隔において選択された時点で作動させることができる。同様に、コーティング流体の供給は、コーティングヘッドが基板から離れる所望の位置に到達する前の第１時間から後の第２の所定時間の間の時間間隔において選択された時点で非活性化させることができる。
【００５７】
図６は、図５の制御システムの一部をより詳細に示す。図６に示すように、当該実施形態におけるコントローラ８０Ａは、第１制御モジュール８２Ａおよび第２制御モジュール８４Ａを含む。第１制御モジュール８２Ａは、比較器８１Ａによって提供されたエラー信号に応じて第１制御信号を生成する。第２制御モジュール８４Ａは、リニアエンコーダ信号ＬｍＡを第１制御信号と比較する第２比較器８３Ａから受信されたエラー信号に応じてモーターを制御するための駆動信号を生成する。第２制御モジュール８４Ａは、モーター５２Ａ，５６Ａの非線形応答特性を補う。第１制御モジュール８２Ａは、モーター５２Ａ，５６Ａおよび制御部８３Ａ，８４Ａの組み合わせＣの線形化された特性を用いて、迅速かつ正確なコーティングヘッドの位置制御を提供するよう最適化されている。
【００５８】
例示的な実施形態は、基板上にコーティング層を提供するために示されたが、また同様の機能および結果を達成するための本開示の利益を有する当業者によって別の方法を想定することができるだろう。上述のような実施形態の様々な要素は、均質なコーティング層を提供するなど、特定の利点を提供するものである。もちろん、設計および利点の発見と整合におけさらなる改善を提供するために任意の１つの上記実施形態または工程を１または複数の他の実施形態または工程と組み合わせることができる理解されるべきである。それは、例えばスロットダイコーティング、間欠コーティング、シムコーティング、切欠きダイコーティングおよび／または基板のプレパターンの組み合わせである。本開示が太陽電池アレイの製造に対して特定の利点を提供し、および一般的に基板またはウェブ上の均一なパターン層の大規模製造の任意の用途に適用できることを理解されたい。
【００５９】
最後に、上記の議論は、本システムの単なる例示であることが意図されており、添付の特許請求の範囲をいずれかの特定の実施形態または実施形態のグループに限定するものとして解釈されるべきではない。 したがって、本発明のシステムは、その特定の例示的な実施形態を参照して特に詳細に説明されたが、それはまた、以下の特許請求の範囲に記載の本発明のシステムおよび方法の範囲から逸脱することなく、多数の修正及び代替の実施形態が当業者によって考案され得ることが理解されるべきである。 従って、明細書及び図面は、例示的にみなされるべきであり、添付の特許請求の範囲を限定するものではない。添付の特許請求の範囲の解釈においては、「comprising（備える）」という単語は所与の請求項に記載されたもの以外の要素又は行為の存在を排除するものではないことを理解すべきである。要素に先行する単語「a」または「an」は、そのような要素の複数の存在を排除するものではない。請求項における如何なる参照符号は、特許請求の範囲を限定するものではない。複数の「手段」は、同一または異なるアイテム（複数可）、または実装された構造または機能によって表される。開示された装置又はその一部は、特に明記しない限り共に組み合わせることができるか、または更なる部分に分離することができる。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単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１  基板
２  コーティングヘッド
２ａ  流出開口部
３  パターンコーティング層
３ｆ  コーティング流体
６  基板キャリア
５０  ヘッド側ユニット
５５  支持側ユニット
５２  トランスレータ部
５６  ステータ部
５３Ｃ  棒
５３Ａ，５３Ｂ  板バネ
５４ 中央ステージ
５７ 付加質量体
５８Ａ１，５８Ａ２  第１および第２板バネ
６０  支持体
６１  ドラム
７０  センサ機構
８０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2016530089.tif 000006
【図３Ｃ】
2016530089.tif 000007
【図３Ｄ】
2016530089.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2016530089.tif 000012
2016530089.tif 000013
2016530089.tif 000014