CN107107101A - 涂覆系统和涂覆方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种涂覆系统(1)，包括涂覆室(20)，在所述涂覆室(20)中布置有用于向基底(S)提供有机涂层的涂覆设备(10)。所述涂覆设备(10)包括用于沉积用于所述有机涂层的无溶剂的可固化液体有机前体的涂覆装置(12)和用于通过将能量供应至所述液体有机前体使沉积在所述基底(S)上的所述液体有机前体固化的固化单元(14)。所述涂覆系统还包括涂覆时将所述涂覆室内的压力保持在低于1毫巴下的真空泵(30)。供应设施(152，152’)用于将所述可固化液体有机前体从储器可控地供应至所述涂覆装置(12)。所述供应设施(152，152’)具有用于接收来自所述储器的可固化液体有机前体的入口(1510)。所述储器的底部(150B)的位置布置在所述入口(1510)上方的高度(H1)处。所述涂覆系统具有第一操作模式，其中将待供应至所述涂覆设备的可固化液体有机前体暴露于具有第一压力值等于或低于室压力值的压力的真空；以及具有接着所述第一操作模式的第二操作模式，其中所述供应设施(152，152’)将所述可固化液体有机前体供应至所述涂覆装置(12)。

Description

涂覆系统和涂覆方法
背景技术
技术领域
本发明涉及涂覆系统。
本发明还涉及涂覆方法。
相关技术
对于许多产品，需要提供具有多个相互不同性质的涂层的经涂覆的基底。由于他们相互不同的性质，所以需要相互不同的涂覆技术。然而，期望这些涂覆技术随后可以以连续的方式施用，即，在后续涂覆步骤之间不需要基底的中间储存。
在此方面，参考WO2011028119A1，其描述了利用有机层和第一无机层涂覆柔性基底的设备。所述设备包括第一室和第二室以及位于第一室与第二室之间的气氛隔离槽(atmosphere decoupling slot)。沉积设施布置在第一室中用于沉积有机层并且气相沉积设施布置在第二室中用于将至少第一无机层沉积在提供有至少第一有机层的基底上。柔性基底沿着第一室中的印刷设施并且经由气氛隔离槽沿着第二室中的气相沉积设施来引导。将第一室中的压力保持在1毫巴至10毫巴的范围内，例如5毫巴。需要提供用于沉积有机涂层的沉积设施，其在低于此范围的压力下可操作，这样的沉积设施可更容易地与用于施加无机涂层的沉积设施整合，例如通过降低对气氛隔离槽的要求，或甚至允许气氛隔离槽被简单的槽取代或甚至允许用于无有机涂层和用于有机涂层的沉积设施二者均布置在共同室中。
发明内容
本发明的目的是提供具有适合于沉积有机涂层的涂覆设备的涂覆系统，该涂覆系统可以更容易地用至少另一个适合于沉积无机层的涂覆设备来扩展。
本发明的另一个目的是提供包括适合于沉积有机层的涂覆步骤的涂覆方法，该涂覆方法可以更容易地扩展有适合于沉积无机层的至少另一涂覆步骤来。
根据第一所述目的，提供如权利要求1所述的涂覆系统。
根据第二所述目的，提供如权利要求14所述的涂覆方法。
在根据本发明的涂覆系统和涂覆方法中，将涂覆室内的压力保持在低于1毫巴的水平。这使得可以在相同的涂覆室中至少布置适合于沉积无机层的另一涂覆设备。这使得在连续沉积过程中沉积多个层(包括无机层和有机层二者)成为可能。直到现在，鉴于预期的复杂化，例如由缺乏气氛背压引起的缺乏对待沉积的有机物质流动的控制，在低压力下沉积有机层被认为是不可行的。还认为即使可以在低于上述1毫巴水平的压力下提供合适沉积方法，但是由于有机物质引起的抽空环境的污染，所以沉积方法将仍然不允许与无机涂层的沉积过程的容易整合。本发明人认为这些复杂化可以使用适当的措施来避免，如下文更详细地进一步公开。
作为第一要求，可固化液体有机前体用于制备有机涂层，即不含溶剂的液体有机物质。特别地可光聚合的物质适用于此目的。可选择地使用可热聚合的物质，但是不太合适，因为他们可能倾向于无意地在没有充分冷却的涂覆设备的部件中固化。此外，优选可光聚合的物质，即包括包含至少一种可自由基固化的化合物和自由基光引发剂的可光固化组合物的可固化有机物质，因为他们具有固化时间为几乎瞬间的优点。
可光固化的组合物包含一种或更多种可自由基聚合的化合物。可自由基聚合的化合物优选为烯键式不饱和的，并且特别地优选选自具有至少末端烯键式不饱和键的化合物(单官能化合物或多官能化合物)，更优选其两种或更多种。更具体地，可适合地选自辐射固化产业中广泛已知的那些，包括具有单体、预聚物(即二聚体、三聚体和低聚物)、其混合物和其共聚物的化学结构的那些。这种可光固化的组合物的具体示例可在WO2012057615中发现。
待沉积的可固化液体有机前体的黏度优选在1mPa.s至100mPa.s的范围内，优选在1mPa.s至50mPa.s的范围内。
根据第一方面的涂覆设备包括用于可固化液体有机前体的储器。涂覆系统具有第一操作模式，其中储器中的可固化液体有机前体暴露于具有压力值等于或低于室中压力值，优选其中施加有机涂层的室的压力值的至少1/10小的压力的真空。因此在第一操作模式期间，储器中的压力应优选至少小于0.1毫巴，因为涂覆室中的压力保持在低于1毫巴的值。然而，储器中的压力在第一操作模式期间优选为高于约0.001毫巴以避免在此操作模式中可固化液体有机前体的大量蒸发。在第一操作模式中气体从可固化液体有机前体中逸出。在任何溶剂或溶解的气体存在于液体前体，例如以允许在预备阶段处理其的情况下，这些溶剂或气体也在第一操作模式中被去除，至少达到他们不会使涂覆过程复杂化的程度。在接着第一操作模式的第二操作模式期间，可向储器中的可固化液体有机前体施加压力，例如100毫巴或更高的压力。如果此压力由气体例如由N2施加，则压力不应超过约300毫巴的值以将由可固化液体有机前体对加压气体的吸收保持在最温和的水平。或者，压力可以由固体加压方式例如活塞来施加，在此情况下可以施加更高的压力。更高的压力也可以由不倾向于与可固化液体有机前体混合的加压液体来施加。
如果涂覆系统包括用于可固化液体有机前体的单个储器，第一操作模式在其中可固化液体有机前体沉积在基底上的操作模式之前，并且第二操作模式与其中发生沉积的操作模式同时进行。
然而，如果涂覆系统包括多于一个的储器，储器的第一操作模式和第二操作模式不必与其中发生沉积的操作模式同步。例如，第二储器可在用于对其中可固化液体有机前体脱气的第一操作模式中，同时第一涂覆储器递送用于涂覆装置的可固化液体有机前体。
本发明允许使得有机层和无机层二者的后续沉积的辊对辊(roll to roll)工艺，不需要待涂覆基底的中间储存。基底的运输速度可以为例如约0m/分钟、5m/分钟至50m/分钟。有机材料的层厚度可以例如在1μm至50μm厚度的范围内。
附图说明
参照附图更详细地描述这些和其他方面。其中：
图1示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第一实施方案，
图2示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第二实施方案，
图3A示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第三实施方案的部分，
图3B示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第四实施方案的部分，
图3C示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第五实施方案的部分，
图3D示出了图3C的部分的细节，
图4A和图4B示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第六实施方案的部分的各自操作状态，
图5示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第七实施方案的部分，
图6部分地示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第八实施方案，
图7示意性示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第九实施方案，
图7A更加详细地示出了所述第九实施方案的部分，
图8示意性示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第十实施方案，
图8A更加详细地示出了所述第十实施方案的部分，
图9部分地示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第十一实施方案，
图10示意性示出了根据本发明的第二方面的涂覆方法的实施方案，
图11部分地示出了根据本发明的第一方面的涂覆系统的第十二实施方案。
具体实施方式
除非另外说明，否则各附图中相同的附图标记表示相同的元件。
除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)与本发明所属领域的普通技术人员在阅读说明书和附图的上下文时所通常理解的含义相同。进一步理解的是，除非在本文中明确界定，否则例如在常用的字典中定义那些的术语应解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，并且不被理解为理想化的或过于形式化的意义。在一些情况下，可以省略公知的装置和方法的详细描述以免使本发明系统和方法的描述难以理解。用于描述具体实施方案的术语不旨在限制本发明。如本文中所使用的，除非上下文另有明确指出，否则单数形式“一”、“一种”和“该/所述”旨在也包括复数形式。术语“和/或”包括相关列出项中的一项或更多项的任何组合和所有组合。还应理解，术语“包括”和/或“包含”列举所述特征的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征。通过引用将本文所提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献的全部内容并入。在存在冲突的情况下，应以本说明书(包括定义)为准。
如本文中所使用的术语“基底”具有其在材料科学中作为包括在其上进行加工(在此情况下，为层沉积)的表面的物体的通常含义。就此而论，例如，柔性电子器件的生产，基底通常包括箔。术语“箔”是指包括一个或更多个材料层的片材。箔是柔性的使得其可以用于辊对辊(R2R)的制造方法。为了此目的，如果箔可以在50cm或更小例如12cm的曲率半径下被卷或被弯曲而不损失其基本功能，例如电子功能，则可被认为是柔性的。或者，如果箔具有小于500Pa.m3的抗弯刚度，则在结合中可被认为是柔性的。适合作为箔或作为箔层的材料为例如聚合物，如PET、PEN或PI。或者，金属可以用于此目的，例如铝、钢或铜。根据所需的强度和柔性，箔的厚度可以例如在1微米至1mm的范围内。
如本文中所使用的术语“涂覆”用于表示施加材料层的方法。术语“涂层”表示覆盖基底或中间层的部分的材料层。典型的如本文所述的涂层在于，它们可以最初施加为为流体或液体以允许沉积之后涂层例如由表面能的差异所驱动的一定程度的自组装或重新定位。在涂层实现期望的图案化之后，涂层可以例如通过固化和/或干燥而硬化。
在下文中，参照其中示出本发明的实施方案的附图来更加全面地描述本发明。然而，本发明可以实施为许多不同的形式并且不应解释为限于本文所阐述的实施方案。当然，提供这些实施方案使得本公开内容详尽和完整，并且将向本领域的技术人员充分转达本发明的范围。示例性实施方案的描述旨在结合附图读知，所述附图被认为是整个书面描述的一部分。在附图中，为了清楚起见，可能放大系统、组件、层和区域的尺寸和相对尺寸。参照作为本发明的可行理想化的实施方案和中间结构的示意图的截面图来描述实施方案。
在描述中，关系术语及其派生词应当被解释为指代如随后描述的或如所讨论的图中所示的取向。这些关系术语是为了方便描述并且除非另外说明，否则不要求以特定的取向来构造或操作系统。将进一步理解的是，当元件或层被称为在另一元件或层“上”，“连接至”或“耦接至”另一元件或层时，该元件或层可以直接在其他元件或层上、直接连接或直接耦接至其他元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。相对地，当元件被称为“直接”在另一元件或层“上”，“直接连接至”或“直接耦接至”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。还应理解：当方法的具体步骤被称为在另一步骤之后时，该步骤可以直接接着所述另一步骤或在执行所述特定步骤之前可以执行一个或更多个中间步骤。
图1示意性地示出了涂覆系统1，其包括用于沉积有机材料涂层的涂覆设备，例如布置在由壁21界定的涂覆室20中的槽模涂覆设备10。槽模涂覆设备10包括涂覆装置12以将可固化液体有机前体涂覆在基底S上。如图3A中更加详细地示出，在此实施方案中，涂覆装置12包括沉积槽120，可固化液体有机前体C通过该沉积槽120沉积在基底S上。槽模涂覆设备还包括运输设施，所述运输设施在此包括用于沿着涂覆装置12运输基底S的运输辊141。涂覆系统1包括用于抽空涂覆室20的真空泵30。在涂覆系统1的操作模式中，真空泵将涂覆室内部的压力保持在低于1毫巴的水平。
在所示实施方案中，涂覆系统1包括布置在涂覆室20中适合于沉积无机材料的另外的涂覆设备40。运输设施将来自进料辊142的基底S经由涂覆设备10和另外的涂覆设备40运输到存储辊143。除了运输辊141之外，运输设施还可以包括(参见例如图3C和图6)用于将来自进料辊142的基底S朝向运输辊141引导的引导辊145；用于将来自涂覆设备10的基底S引导至另外的涂覆设备40的引导辊146。另外的涂覆设备40例如是溅射涂覆装置或气相沉积装置，例如化学气相沉积装置、物理气相沉积装置。当有机涂覆设备10在低于1毫巴的压力下操作时，另外的涂覆设备40可以适当地运行。
为了清楚起见，涂覆系统仅仅用一个涂覆设备10和一个另外的涂覆设备40示出。实际上，涂覆系统可以包括更大数量的布置在涂覆室20中的涂覆设备。例如，涂覆系统可以包括一系列由气相沉积设备交替的槽模涂覆设备，并且运输设施可以经由这些涂覆设备运输基底以提供包含彼此交替的无机层和有机层堆叠的基底。
在所示的实施方案中，运输设施以例如大于0.5m/分钟(例如1m/分钟)的速度运输基底S。
如图1所示，涂覆设备包括用于可固化液体有机前体C的储器150。涂覆系统具有第一操作模式，其中储器150中的可固化液体有机前体暴露于0.001毫巴至1毫巴的范围内，特别地0.005毫巴至1毫巴的范围内，例如0.01毫巴、0.1毫巴或1毫巴的真空。在数小时期间例如5小时至10小时期间保持该压力。在该操作模式中，溶解在可固化液体有机前体中的气体被排出。该过程可通过(例如用储器中的叶片)搅拌可固化液体有机前体来加速。或者，可固化液体有机前体可通过外部泵送系统循环，优选地通过将可固化液体有机前体从储器的底部150B泵送返回到储器的顶部来循环。随后，在第二操作模式中，将至少100毫巴的压力施加至储器中的可固化液体有机前体。在示出的实施方案中，这通过经由加压气体供应157供应加压气体来实现，加压气体优选为惰性气体，例如N2或稀有气体。为了减轻加压气体被可固化液体有机前体吸收，压力优选低于300毫巴，例如约200毫巴。如图1中的虚线所示，也可以应用其他方式施加压力，例如活塞153。此外或替代地，可固化液体有机前体可在朝向涂覆装置12的管道中通过重力(即通过将储器150布置在足够的高度处)来加压。
在图1的实施方案中，储器150中的压力和涂覆室20中的压力分别通过单独的真空泵158和30控制。
图2示出了一个替代实施方案，其中涂覆系统包括用于可控地将涂覆室20与储器连接的可控阀159。可控阀159在第一操作模式期间保持打开并且在第二操作模式期间保持关闭。因此在第一操作模式中，可固化液体有机前体C和涂覆室二者上方的气氛均通过真空泵30抽空至0.001毫巴至1毫巴的范围内，特别地在0.005毫巴至1毫巴的范围内，例如0.1毫巴的上述压力。在关闭可控阀159之后，可固化液体有机前体C上的气氛压力和涂覆室中的气氛压力独立地分别由加压气体供应157和真空泵30控制。
在图1和图2的实施方案中，供应设施包括泵152。泵152被布置成在第一操作模式期间将可固化液体有机前体C从储器150泵送至涂覆装置12，并且被布置成在第二操作模式期间以相反的方向泵送可固化液体有机前体。当由抽空室20中的涂覆装置递送时，这允许更好地控制可固化液体有机前体的流动。可提供多种其他措施以进一步改善此流动控制，例如如图3A至图3D和图4A、图4B所示。
作为第一实例，图3A示出了一个实施方案，其中用于供给可固化液体有机前体C的沉积开口120布置在可固化液体有机前体沉积在基底S上的位置下方的位置处。特别地，在图3A中可以观察到沿着运输基底S的外表面1411的涂覆辊141的旋转轴1412布置在涂覆装置12的面向涂覆辊141的沉积槽120的上方。此外，用于可固化液体有机前体C的通道具有向上朝向沉积槽120的斜度θ。
图3B示出了第二实施例，其中涂覆装置12还包括布置在沉积槽120的相互相反侧上的第一压力室121和第一压力室122。在泵的第二操作模式期间，这些压力室在沉积槽120的方向上喷射气体流。从而压力在沉积槽的环境中局部增加，从而在可固化液体有机前体C上施加背压以防止沉积头的进一步流出。图3B示出了可固化液体有机前体从较低位置处沉积是不必要的。然而，图3B和图3A的措施可以通过用图3B中所示的涂覆装置12代替图3A布置中的涂覆装置12来组合。
图3C和图3D又示出了另一布置。其中图3D示出了图3C的涂覆装置12的细节。在这种布置中，沉积槽120的边界123的表面能相对于可固化液体有机前体低。边界可以施加为单独的边缘，但这不是必要的。特别地，表面能为至多20mN/m。作为一个实例，沉积槽120的边界123可通过如聚四氟乙烯(PTFE)的材料或用其涂覆的金属来形成以实现相对低的表面能。作为另一实例，可以施加表面能为17mN/m的氟-辛基-三氯-硅烷(FOTS)的SAM层。图3D的沉积槽120还可以施加在图3A或图3B的布置中，或具有图3B的涂覆装置12的图3A的布置中。
图4A、4B示出了特别适合于使用的涂覆装置12的另一实例。在这个实施方案中，涂覆装置12(此处是槽模涂覆设备的涂覆装置12)包括在相互相反侧处界定沉积槽120的第一部件124和第二部件125。第一部件124和第二部件125相对于彼此是可移位的并且其中提供用于控制可固化液体有机前体的流动的替代或附加手段。图4A示出了涂覆装置12的第一状态，其中第一部件124和第二部件125彼此压靠以关闭沉积槽120。图4B示出了涂覆装置12的第一状态，其中第一部件124和第二部件125彼此移位以打开沉积槽120。在所示的实施方案中，作为选择，界定沉积槽120的第二部件125的表面设置有如参照图3C和图3D所述的边界123。可选地具有边界123的图4A、图4B的头还可应用在图3A或图3B的布置中，或具有图3B的涂覆装置12的图3A的布置中。
在图5所示的实施方案中，涂覆设备包括将涂覆装置12定位在相对于所述基底S的可控距离D处的定位单元。定位单元被布置成在第一定位模式中将涂覆装置12定位在相对于基底的第一距离处并且在第二定位模式中将涂覆装置12定位在相对于所述基底S的第二距离处，第一距离小于第二距离。
在具有可逆泵152的布置中，第一定位模式至少基本上与泵的第一操作模式同时进行，并且第二定位模式至少基本上与泵的第二操作模式同时进行。
在图5的设备中，附图标记65表示基底载体65，例如以用于运载基底S的涂覆辊141的形式，如图1、2或3A中更加详细地示出。
在这个实施方案中，所述设备包括至少具有通过至少一个电动机52、56相对于彼此相互可移动的头侧单元50和支撑侧单元55的涂覆装置。
头侧单元50包括至少一个电动机的平移器(translator)部件52和槽模涂覆装置12。所述槽模涂覆装置12包括出流开口，使用中，从该出流开口流出可固化液体有机前体。出流开口形成狭缝，使用中该狭缝沿狭缝方向y布置在基底表面S上方。
至少支撑侧单元55包括至少一个电动机的定子部件56。
设备包括用于测量涂覆装置12的出流开口与基底表面之间沿横向于狭缝方向y的平移方向x的距离D的传感器设施70。传感器设施70提供表示距离D的测量值的感测信号。替代地，传感器设施可以测量到基底载体65的表面的距离。在此情况下，到基底表面的距离可以通过从测得的距离减去基底的厚度来确定。
提供控制器80，其被布置用于根据表示距离D的期望值的输入信号Ds和感测信号Ds控制至少一个电动机52、56，以便将槽模涂覆装置12定位在具有期望值的距离处。
第一部件50与第二部件55之间的相对移动通过轴承53例如空气轴承或弹性轴承来促进。第二部件55与支撑物60之间的相对移动通过另外的轴承58例如空气轴承或弹性轴承来促进。
至少支撑侧单元55的质量至少等于至少头侧单元50的质量，并且至少支撑侧单元55被有柔性地耦接至支撑物60。耦接的弹簧常数K1例如选自在100N/m至100,000N/m的范围内，优选1000N/m至50,000N/m的范围内。为了比较，电动机的平移器部件52与涂覆装置12之间的机械耦接的弹簧常数K2通常具有基本上更高的值，例如约10E8N/m至10E10N/m。此外，基底载体65与支撑物60之间的机械耦接的弹簧常数K3具有基本上更高的值，例如约10E6N/m至10E8N/m。
作为示例，包括定子56和附加质量57的支撑侧单元55的质量m1为约250kg。电动机的平移器52各自和涂覆装置12各自的质量为25kg。因此，支撑侧单元55的质量比头侧单元50的质量高5倍。基底载体65的质量为100kg。用作支撑物60的地板(floor)的重量估计为10,000kg重。
通常地，如果支撑物侧单元55的质量较大，则耦接K1采用更高的刚度。刚度K1除以支撑物侧单元的质量的比例例如在10s-2至100s-2的范围内，在该情况下为40s-2。
在如图1所示的实施方案中，附加质量57紧密耦接至电动机的定子部件56。然而，替代地，定子部件56可以被设计成自身具有相对大的质量，从而消除分离质量。
控制器80具有用于基于距离的给定值Ds与测量值Dm之间的差异e产生第一控制信号Se的反馈控制部PID。控制器80还具有用于基于给定值Ds产生预测控制信号Sp的前馈控制部FF。通过相加单元(add unit)AD1由反馈控制部PID和前馈控制部FF的信号Se、Sp获得的总和信号St用于控制电动机。控制器还可以具有用于基于系统的观察行为改进精确性和响应时间的适配部。
图6示出了涂覆系统1的一个实施方案，其中另外的涂覆设备40为气相沉积设备。在所示的实施方案中，另外的涂覆设备40包括等离子体清洁单元41和蒸发装置42。设置引导辊146用于将基底S从涂覆设备10引导至另外的涂覆设备40。运输设施还包括用于将另外的涂覆设备40内的基底运输至存储辊143的滚筒144。当涂覆设备10在低于1毫巴的压力下操作时，另外的涂覆设备40可以适当地运行。
图7示意性地示出了用于涂覆基底S以获得经涂覆的基底S1的涂覆系统。为了清楚起见，仅仅示出了用于施加有机涂层的涂覆设备的部分。还为了清楚起见，另外的涂覆设备未在图7中示出。图7更详细地示出了用于向涂覆装置12供应可固化液体有机前体C的供应布置。
在所示的实施方案中，供应布置包括用于存储一定体积的可固化液体有机前体C的储器150。在正常操作期间，阀171是打开状态，并且允许可固化液体有机前体C流向泵单元152，其一个实施方案在图7A中更详细地示出。在所示的实施方案中，除了泵1501之外，泵单元152可包括过滤器、流量计1502、控制阀1504以及用于控制控制阀和泵1501的控制器1500，以实现可固化液体有机前体C的期望流量。储器150布置成其底部在泵单元152的入口上方的距离Vc处，从而使得不管储器150中的低的压力，可固化液体有机前体C朝向泵单元152流动。泵单元152经由在该操作模式中还处于打开状态的可控阀156将可固化液体有机前体C泵送至涂覆装置12。提供再循环路径，其将多余的可固化液体有机前体C从泵单元152经由针状阀174和可控阀175再循环返回至储器150。由于这个再循环，来自储器底部的可固化液体有机前体C被持续的朝向储器的上部引导，在该处可固化液体有机前体C中的剩余气体可容易地逸出。在这个操作模式中，其中将可固化液体有机前体C泵送至涂覆装置12，阀176、177、178保持关闭。在不同的操作模式中，阀176、176打开，同时阀171和175保持关闭，从而允许另外的储器180中所容纳的清洁液体通过泵单元152循环并且如果有必要也朝向并通过涂覆装置12。为了在正常操作之前待进行的脱气目的，打开阀178以使储器150中的可固化液体有机前体表面上方的气氛抽空。在脱气期间，泵单元152可用于经由再循环路径使可固化液体有机前体循环，从而加速脱气过程。作为替代，可固化液体有机前体C可例如通过布置在储器150内部的旋转叶片而内部循环。为了维修，图7的布置的多种部件可通过可拆卸的耦接元件181、182、183、184迅速地分离。
泵1501可以是齿轮泵、偏心盘泵或适用于真空应用的其他类型的连续流动泵。在所示出的实施方案中，泵单元152中所使用的泵1501是齿轮泵。此类型的泵适合于提供高度规律的流动。然而，由于齿轮泵中齿轮之间的摩擦，产生热。由于经脱气的可固化液体有机前体中缺乏氧抑制，可固化液体有机前体容易倾向于在这些环境下固化，结果泵被堵塞。为了避免这个，将需要直接冷却泵或将冷却状态的可固化液体有机前体递送至泵来冷却泵。
图7A更详细地示出了泵单元152。如本文所示，泵单元152包括在操作中控制具有控制信号S1501的控制泵1501的控制器1500。泵1501接收经由入口1510进入泵单元152的可固化液体有机前体C，并且经由流量计1502和流动控制阀1504将可固化液体有机前体C泵送至在此经由上述具体说明的元件172、181和156耦接至涂覆装置12的主要出口。流量计1502提供表示到控制器的流动大小的流动大小信号S1502。在所示的实施方案中，流量计1502是科里奥利(Coriolis)流量计，其优点在于其以较少接触的方式测量流量。这有助于维修和清洁。控制器1500例如PID控制器使用信号S1502以向流量控制阀1504提供控制信号S1504，从而使可固化液体有机前体C以接近预定值的流量流向涂覆装置12。如图7A中所示，泵单元152具有次级出口1514，其允许多余的可固化液体有机前体经由针状阀174和阀175流动返回至储器150。
如图7A进一步所示，控制器1500由具有控制信号S1500的主控制器200控制。主控制器200还可接收来自控制器1500的输出信号O1500。主控制器200还可以控制涂覆系统的多种其他部件，例如主控制器200可以通过各控制信号S156、S171、S175、S176、S177和S178控制阀156、171、175、176、177和178，如图7A示意性所示。
所述系统的一个替代实施方案在图8中示出，其具有用于将可固化液体有机前体C供给至涂覆装置12的供给单元152’(在图8A中更加详细地示出)。与图7的实施方案中的泵单元152相反，供给单元152’不包括泵。相反，在此实施方案中，加压气体供应157通过惰性气体例如N2或稀有气体向固化液体有机前体C上施加压力。根据涂覆室20中的压力，气体压力可以在0.01巴至0.3巴的范围内，例如0.2巴。由于施加至可固化液体有机前体的压力和轻微的高度差，可以将可固化液体有机前体以由组件1500、1502、1504控制的足够流量供应至涂覆装置12。
图8所示的布置与图7中的布置的不同还在于设置单独的循环泵155用于将可固化液体有机前体C从储器150的底部循环至储器的上部(在存在于储器中的可固化液体有机前体C的表面)。循环泵155可以是蠕动或偏心盘泵或适于真空应用的其他类型的泵。在此情况下，再循环泵155是蠕动泵。已经发现，这种类型的泵不倾向于由于其中可固化液体有机前体的无意固化而堵塞，即使其未被专门冷却也是如此。此外，在这个实施方案中，提供了旁路，其经由可控阀190耦接至容纳在涂覆室20中的储器191。一旦系统启动，一些气泡可存在于可固化液体有机前体C中。在此阶段，旁路可用于允许可固化液体有机前体C流至槽191，从而避免其流至涂覆装置12并且将导致不可靠涂覆过程。
如在图7、图7A的实施方案中，控制器1500又由主控制器200控制，主控制器200还通过各自的控制信号S155、S157、S30、S156、S178和S190控制系统的多种其他组件，例如蠕动泵155、加压气体供应157、真空泵30以及阀156、178和190。
图9示出了另一个布置的一些方面。其中储器150设置在供应设施152’上方的高度H1处，供应设施152’又布置在涂覆装置上方的第二高度H2处。第一高度和第二高度的总和H1+H2应足够大以便经由导管194以足够的流量(通过供给单元152’控制)向涂覆装置12提供可固化液体有机前体的供应，不需要对可固化液体有机前体进行加压的附加措施。总和H1+H2为例如至少3m。供应单元152’可类似于例如如图8A所示的供应单元152’。此处设置泵送单元1501以经由导管192将可固化液体有机前体C从另外的储器154经由导管193泵送至储器150。储器150布置在泵1501上方的高度H1(小于H1+H2的总和，例如1m)处以允许重力促使涂覆流体C流至泵1501。如图9所示，设置溢流导管195用于使可固化液体有机前体从储器150流动返回至另外的储器154。该溢流导管195为双重目的。首先，因此储器150中的可固化液体有机体C的流体水平保持在恒定水平。从而供应单元152’的入口1510处的流体压力也保持恒定，促进控制可固化液体有机前体至涂覆装置12的恒定流动。其次，可固化液体有机前体C经由导管192、泵1501、导管193、储器150和溢出导管195从另外的储器154的底部再循环返回至另外的储器154的顶部。如上所述，此提供可固化液体有机前体C的改进的脱气。应注意，在这个实施方案中，泵1501不需要提供可固化液体有机前体的恒定流动，只要其将可固化液体有机前体递送至储器150的平均大小超过待被供应至涂覆装置12的流量即可。因此，甚至提供清楚的脉动流动的蠕动泵也将满足。
作为溢流导管195的替代，可使用反馈电路，其根据储器150中的可固化液体有机前体的水平来控制泵1501的操作以便将水平保持在基本恒定的高度。
图10示意性地示出了根据本发明的第二方面的方法。示例性方法包括第一步骤S1，其中可固化液体有机前体(C)暴露于具有第一压力，例如0.001毫巴至1毫巴的范围内，例如0.1毫巴的压力的真空。第一压力可通过专用真空泵例如泵158(如图1所示)来保持。替代地，可使用共享真空泵，其也用于抽空和/或保持抽空的沉积室，例如图2或图8中的真空泵30。在此第一步骤S1中，对可固化液体有机前体进行脱气。在此第一步骤S1期间，可固化液体有机前体可例如通过将可固化液体有机前体在其中对可固化液体有机前体进行脱气的储器中搅拌来循环。替代地，可固化液体有机前体可通过以下步骤在储器中循环：将来自所述储器中的较低水平的一定体积的所述可固化液体有机前体的液体有机前体泵送至所述储器的所述体积的表面水平，同时将所述可固化液体有机前体的所述体积的表面水平暴露于具有第一压力的真空。这例如如图7所示。其中泵送单元152使可固化液体有机前体在储器150中循环。同样，在图8的实施方案中，泵155使可固化液体有机前体在储器150中循环。在该实施方案中，泵1501使可固化液体有机前体在另外的储器154中循环。在一个实施方案中，约1升至10升体积的可固化液体有机前体在几小时内脱气。从而可固化液体有机前体通过以约10ml/分钟至200ml/分钟的流量泵送其来循环。由于步骤S1，对可固化液体有机前体进行脱气，并且可能已存在于可固化液体有机前体中的任何溶剂和/或溶解的气体也被去除至少到其不会使室20中的涂覆工艺复杂化的程度。
在所述第一步骤S1之后，在第二步骤S2中，将经脱气的可固化液体有机前体供应至涂覆设备10的涂覆装置12(例如沉积槽或印刷头)，其布置在抽空室20中，即具有低于1毫巴，例如约0.15毫巴的压力。第一步骤S1期间储器150或154中的压力小于或等于第二步骤S2期间室20中的压力。更具体地，储器150中步骤S1期间的脱气压力比室20中步骤S2期间的压力的1/10更小，此处1/15。在所述第一步骤S1之后，具有可固化液体有机前体的储器内部的压力会增加，但压力优选保持在相对低的水平，例如低于300毫巴以避免气体再次被吸收在可固化液体有机前体中。可固化液体有机前体通过泵单元152或供应单元152’可控地供应至涂覆装置12，其入口在储器的底部150B的下方例如1m的距离H1处。可固化液体有机前体朝向涂覆装置12的流动可仅通过重力来引导且由供应单元152’进一步控制，如图9所示。在此情况下，其中仅仅使用重力来引起流动，距离H1+H2应该相对大，例如3m或更大。替代地，压力可例如通过由加压气体供应157插入的惰性气体施加在储器中的可固化液体有机前体，如图1、2和8所示。当以此方式施加压力时，储器中的可固化液体有机前体的表面可被板153’覆盖(如图2所示)以防止加压气体吸收在液体中。替代地，压力可通过活塞153施加，如图1所示。当通过加压气体或通过活塞施加附加的压力时，储器150的底部150B的高度可以是适度的，条件是其超过泵152或供应单元152’的入口的高度，例如约1m。如果设置泵152，则不必要施加压力，但储器150的底部150B的高度仍然应该超过泵152的入口的高度，例如1m。因此，如果泵未被充分冷却，则应该考虑的是：经脱气的可固化液体有机前体可不注意地在泵中固化。泵单元152或供应单元152’提供经脱气的可固化液体有机前体至涂覆装置的受控流动，例如以1ml/分钟至100ml/分钟的流量，取决于基底的运输速度、基底的尺寸和其上有机涂层的所需厚度。作为实例，基底的宽度为约50cm，其运输速度为1ml/分钟且流量为10ml/分钟，从而实现涂层厚度为约20微米。
在第三步骤S3中，其实际上与第二步骤S2同时进行，涂覆装置12将经脱气的无溶剂液体有机前体沉积在基底S上，基底S同时沿着涂覆装置朝向固化站14运输。
在第四步骤S4中，沉积在基底上的无溶剂液体有机前体通过用固化站14供应能量至可固化液体有机前体来固化，从而获得基底S上的有机涂层。根据沉积的可固化液体有机前体的类型，固化可通过加热可固化液体有机前体或通过用光子辐射照射可固化液体有机前体来实现。在本实施方案中，可固化液体有机前体通过约40mJ/cm2的固化剂量的365nm波长的UV辐射来光聚合(自由基聚合，例如使用丙烯酸基团)。由于根据第二方面的方法是辊对辊方法，应理解，实际上使可固化液体有机前体固化沉积的步骤S4与使可固化液体有机前体沉积在基底S的新鲜部分的步骤S3同时进行。
在将有机涂层施加在基底上之后或之前，无机涂层可例如用气相沉积设备40施加作为第五步骤S5，如图6所示以及参考图6所述。在图6的实施方案中，气相沉积设备40被布置成“下游”以使其将无机涂层施加在有机涂层的顶部。替代地或另外地，用于施加无机涂层的另外的涂覆设备可相对于涂覆设备施加布置在上游，从而提供其上提供有机涂层的无机涂层。实际上，任意数量的用于施加有机涂层的设备10的类型的涂覆设备以及用于施加无机涂层的设备40的类型的设备可按顺序布置，其中运输系统沿着这些多种涂覆设备运输基底。当沉积步骤以辊对辊工艺进行时，沉积有机涂层的步骤S2、S3、S4以及用于无机涂层的步骤S5均同时进行。由于涂覆设备类型的设备10在低压力下操作，所以其可与用于沉积无机涂层的涂覆设备容易地组合。实际上，用于分开这两种类型的涂覆设备的较不严格的要求是必要的。实际上，通过具有用于穿过基底的信箱状开口的简单壁分开这些设备是足够的。
注意，步骤S1还可以与其他步骤S2、S3、S4和S5同时进行，条件是用于提供有机涂层的涂覆设备包括用于可固化液体有机前体的附加供应。这在图11中示意性地示出。在第一时间段期间，储器1550经由打开阀1750和供应单元152’将经脱气的可固化液体有机前体提供至涂覆装置12。在此第一时间段期间，第二阀1760关闭，并且储器1560填充有可固化液体有机前体，其随后在第一时间段的剩余时间期间脱气。在第一时间段结束时，储器1560经由打开阀1760和供给单元152’将经脱气的可固化液体有机前体提供至涂覆装置12，同时储器1550填充有可固化液体有机前体，其随后进行脱气。可重复此过程以提供经脱气的可固化液体有机前体至涂覆装置12的连续供应。

Claims (13)

1.一种涂覆系统(1)，包括涂覆室(20)，在所述涂覆室(20)中布置有用于向基底(S)提供有机涂层的涂覆设备(10)，所述涂覆设备(10)包括用于沉积用于所述有机涂层的无溶剂的液体可光聚合的有机前体的涂覆装置(12)和用于通过将能量供应至所述有机前体使沉积在所述基底(S)上的所述有机前体固化的固化单元(14)，所述涂覆系统还包括用于在所述涂覆系统的操作模式中将所述涂覆室内的压力保持在小于1毫巴的室压力值下的真空泵(30)、用于沿着所述涂覆设备运输所述基底的运输设施(141)、用于所述液体可光聚合的有机前体的储器(150)以及用于将所述液体可光聚合的有机前体从所述储器可控地供应至所述涂覆装置的供应设施(152，152’)，所述供应设施(152，152’)具有用于接收来自所述储器的液体可光聚合的有机前体的入口(1510)，其中所述储器的底部(150B)位置布置在所述入口(1510)上方的高度(H1)处，所述涂覆系统具有第一操作模式，其中将待供应至所述涂覆设备的液体可光聚合的有机前体暴露于具有等于或低于室压力值的第一压力值的压力的真空；以及具有接着所述第一操作模式的第二操作模式，其中所述供应设施(152，152’)将所述液体可光聚合的有机前体供应至所述涂覆装置，所述涂覆包括在所述涂覆室中用于向所述基底提供无机涂层的另外的涂覆设备(40)，其中所述运输设施(141)还将所述基底从所述涂覆设备(30)运输至所述另外的涂覆设备(40)或从所述另外的涂覆设备(40)运输至所述涂覆设备(30)。
2.涂覆系统(1)，其中所述第一压力的值在0.001毫巴至0.1毫巴的范围内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的涂覆系统，还包括加压气体供应(157)，其中将所述加压气体供应布置成在所述储器(150)内以100毫巴至300毫巴范围内的压力用惰性气体施加气体压力。
4.根据前述权利要求中任一项所述的涂覆系统，包括另外的储器(154)、泵(1501)，所述泵(1501)被设置成将所述液体可光聚合的有机前体(C)从所述另外的储器(154)泵送至所述储器(150)，其中所述供应设施(152’)布置在所述涂覆装置(12)上方的第二高度(H2)处，其中所述另外的储器(154)的底部(154B)布置在所述泵(1501)的入口(1520)上方的第三高度(H3)处，其中所述第三高度(H3)小于所述第一高度(H1)和所述第二高度(H2)的总和。
5.根据权利要求4所述的涂覆系统，包括用于允许液体可光聚合的有机前体从所述储器(150)流动返回至所述另外的储器(154)的溢流导管(195)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的涂覆系统，其中所述涂覆装置(12)包括沉积槽(120)以及布置在所述沉积槽(120)的相互相反侧上的第一压力室和第二压力室(121，122)，所述第一压力室和第二压力室(121，122)被设置成在所述第二操作模式中在所述沉积槽的方向上喷射气体流。
7.根据前述权利要求中任一项所述的涂覆系统，其中沉积头包括沉积槽(120)，所述沉积头的限定所述沉积槽的表面区域(123)具有相对于所述液体可光聚合的有机前体低的表面能。
8.根据权利要求7所述的涂覆系统，其中所述表面能为至多20mN/m。
9.根据前述权利要求中任一项所述的涂覆系统，其中所述涂覆装置(12)包括第一部件和第二部件(124，125)，所述第一部件和第二部件(124，125)在相互相反侧限定沉积槽(120)并且相对于彼此是可移动的以控制所述液体可光聚合的有机前体的流动，其中所述涂覆设备被布置成通过用所述移动控制所述流动来间歇地操作。
10.根据前述权利要求中任一项所述的涂覆系统，其中所述涂覆设备包括将所述涂覆装置(12)定位在相对于所述基底(S)的可控距离处的定位单元，所述定位单元被布置成将所述涂覆装置(12)在第一定位模式中定位在相对于所述基底(S)的第一距离处和在第二定位模式中定位在相对于所述基底(S)的第二距离处，所述第一距离小于所述第二距离。
11.根据前述权利要求中任一项所述的涂覆系统，其中所述涂覆系统包括附加的真空泵(158)，所述真空泵(158)用于在所述第一操作模式中提供真空，所述储器中的所述液体可光聚合的有机前体待暴露于所述真空。
12.一种涂覆基底(S)的方法，所述方法包括以下步骤：
-将液体可光聚合的有机前体暴露于具有第一压力的真空，
-将液体可光聚合的有机前体供应至布置在抽空室中的涂覆设备的涂覆装置，当所述液体可光聚合的有机前体被供应至所述涂覆装置时，所述液体可光聚合的有机前体基本上不含溶剂和溶解的气体，
-使无溶剂的液体可光聚合的有机前体沉积在所述基底上，同时沿着所述涂覆装置在所述涂覆室中运输所述基底，
-通过将能量供应至所述液体可光聚合的有机前体使沉积在所述基底上的所述液体可光聚合有机前体固化，从而在所述基底上获得有机涂层，
-在将所述有机涂层施加在所述基底上之后和/或之前，用布置在所述抽空室中的另外的涂覆设备施加无机涂层，
其中所述抽空室中的室压力小于1毫巴，其中所述第一压力等于或低于所述室压力。
13.根据权利要求12所述的涂覆基底的方法，包括使液体可光聚合的有机前体通过以下过程在储器中循环：将来自一定体积的所述液体可光聚合的有机前体的在所述储器中较低水平处的有机前体泵送至所述储器中的所述体积的表面水平，同时将所述体积的所述液体可光聚合的有机前体的所述表面水平暴露于具有所述第一压力的所述真空。
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