JP2020512189A - スロットダイコーティング装置及びスロットダイコーティング方法 - Google Patents

Abstract

基材（１）の基材表面（１ｓ）上にパターン化されたコーティング層（３）を製造するためのスロットダイコーティング装置は、スロットダイコーティングヘッド（２）と、制御式のコーティング流体供給システム（７）と、基材（１）を支持するための基材支持体（６）とを備える。スロットダイコーティングヘッド（２）は、コーティング流体供給システムからコーティング流体を受け入れるための入口（２１）と、入口に連通可能に結合され且つスリット方向を有するスリット状流出開口部（２２）とを備える。制御式のコーティング流体供給システム（７）は、基材表面上に堆積するためにスリット状流出開口部（２２）からのコーティング流体の流れを提供する第１モード（Ｍ１）で、及び基材表面へのスリット状流出開口部（２２）からのコーティング流体の堆積が中断される（２１）第２モード（Ｍ２）で交互に動作する。コーティングヘッド（２）は、入口（２１）からスリット状流出開口部（２２）まで延びる内部コーティング流体軌道を有する。下流方向に順に、コーティング流体軌道は、前記スリット方向にわたって流体の流れを分配する横方向分配部分（２３）と、下流方向を横切って延びる収集チャネル（２４）と、流れ抵抗出力部分（２５）とを備える。第１モード（Ｍ１）から第２モード（Ｍ２）に移行すると、コーティング流体供給システム（７）は、収集チャネル（２４）に連通可能に結合されたスロットダイコーティングヘッド（２）の少なくとも１つの出口（２６）からコーティング流体を吸引する。

Description

発明の背景
発明の分野
本発明は、スロットダイコーティング装置に関する。

本発明はさらに、スロットダイコーティング方法に関する。

関連技術
通常、有機コーティング層は、例えばＯＬＥＤ又はＰＶデバイスを製造するために、液体溶液として基材に塗布される。多くの用途に関して、例えば光活性層及び／又は発光層の製造に関して、基材上に１つ又は複数の均一なコーティング層、すなわち均一な層厚を有するコーティング層を提供することが望ましいことがある。均一なコーティング層を製造するための１つの技術は、「スロットダイコーティング」と呼ばれることがある。この技術は通常、基材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提供することを含む。スロットダイコーティングヘッドは、基材表面上で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部を含む。コーティング流体、例えばコーティング流体供給源によって供給されるコーティング流体は、流出開口部を通って基材表面上に流れる。流出開口部と基材表面との間の相対運動は、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、スリット方向を横切る、つまりスリット方向に対して垂直な成分を有する。このようにして、スリットの幅に沿って基材表面に均一な層を製造することができる。

均一なコーティング層を有することに加えて、基材表面上にコーティングのパターン化を提供することが望ましい場合があり、ここで例えば、パターン化されたコーティングは、コーティングされていない領域によって分離された基材表面上のコーティングされた領域を含む。例えば、光活性層及び／又は発光層の製造に関して、例えばフォトセルのアレイを構築するために、基材上に分離された活性領域を提供することが望ましいことがある。

特開２００９−２８６０５号公報から、スロットダイコーティングヘッドから基材表面への間欠転写コーティング流体を提供するスロットダイコーティング装置が知られている。そのために、コーティング装置のスロットダイコーティングヘッドは、液体供給ポンプに結合された入口と、間欠排出機構に結合された出口とを備えたマニホルドを有する。後者は、循環ラインを開閉するための第１及び第２の弁を備える。第１の弁は、出口の下流に直接配置され、第２の弁は、第１の弁に対して下流に配置される。間欠排出機構は、第１の弁と第２の弁との間の循環ラインの一部に連通可能に結合された吸引ポンプをさらに備える。

動作中、スロットダイコーティング装置は第１の動作モードを有し、この際、第１の弁は閉じられ、その結果、コーティング流体は、基材上に堆積するためにコーティングヘッドの流出開口部に流れる。スロットダイコーティング装置は第２の動作モードを有し、この際、第１の弁が開かれ第２の弁が閉じ、この間吸引ポンプはマニホルドからコーティング液をポンプ送給する。結果として、流出開口部からのコーティング流体の流れが中断される。装置が第１の動作モードに戻り、第１の弁が閉じ、第２の弁が開いた状態で、吸引ポンプは、第２のモードの間にポンプ送給された液体を、開いた第２の弁を介してリザーバに戻す。

残念ながら、コーティングヘッドの供給及び／又は除去及び再塗布の間欠的な切替えは、例えばコーティングヘッドにコーティング材料が蓄積するため、コーティングがもはや均一ではないエッジ効果をもたらし得ることが判明している。これは、特に、比較的低い粘度、例えば１〜１０ｍＰａ．ｓの範囲の粘度を有するコーティング液に当てはまる。典型的には、このような低粘度の液体をスロットダイコーティングする場合、コーティングヘッドの流出開口部とコーティングされる基材の表面との間に相当量の液体が存在し得る。例えば、ある量のコーティング液が、コーティング液が基材上に堆積される厚さを実質的に超える厚さで流出開口部に存在し得る。

発明の概要
本発明の目的は、コーティングされた層のその縁部近くのより均一な厚さを可能にするスロットダイコーティング装置及びスロットダイコーティング方法を提供することである。

それによれば、基材の基材表面上にパターン化されたコーティング層を製造するためのコーティング装置が提供される。この装置は、スロットダイコーティングヘッドと、コーティング流体供給システムと、コーティング流体供給システムを制御するための制御装置と、基材を支持するための基材支持体とを備える。スロットダイコーティングヘッドは、コーティング流体供給システムからコーティング流体を受け入れるための入口と、入口に連通可能に結合され且つスリット方向を有するスリット状流出開口部とを備える。使用中、制御装置は、コーティング流体供給システムを、基材表面上に堆積するためにスリット状流出開口部からのコーティング流体の流れを提供する第１モードで、及び基材表面へのコーティング流体の堆積が中断される第２モードで交互に動作させる。コーティングヘッドは、入口からスリット状の流出開口部まで延びる内部コーティング流体軌道を有する。下流方向に順に、コーティング流体軌道は、スリット方向に流体の流れを分配する横方向分配部分と、下流方向を横切って延びる収集チャネルと、流れ抵抗出力部分とを備える。第１モードから第２モードに移行すると、制御装置は、コーティング流体供給システムに、収集チャネルに連通可能に結合されたスロットダイコーティングヘッドの少なくとも１つの出口からコーティング流体を吸引させる。この移行段階において、内部コーティング流体軌道中の上記の後続要素の組み合わせにより、制御され均一に分散されたコーティング流体のスロットダイコーティングヘッドへのリフローが提供され、それにより、スリット状流出開口部（２２）の外側の余分なコーティング流体が、流れ抵抗出力部分を介して、収集チャネル（２４）を介して前記少なくとも１つの出口に流される。コーティング流体供給システムを制御するための制御装置は、例えば、専用ハードウェアとして、適切にプログラムされた汎用プロセッサとして、又は専用及びプログラム可能な要素の組み合わせとして、さまざまな実装のいずれかで提供され得る。制御装置は、装置の他のユニット、例えば、コーティングヘッドの位置、基材搬送速度、及び品質維持を制御するようにさらに構成されてもよい。

別の態様によれば、スロットダイコーティングヘッドと基材を支持するための基材支持体とを使用して、基材の基材表面上にパターン化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が提供される。この方法は、第１モードと第２モードで交互に動作することを含む。第１モードでは、コーティング流体がコーティングヘッドの入口に供給され、横方向分配部分内で横方向に分配される。続いて、コーティング流体は、基材上に堆積するために、流れ抵抗出力部分を介して流出開口部に流れる。第２モードＭ２では、コーティング流体の堆積が中断される。特に、第１モードに続く第２モードＭ２の移行段階において、吸引が少なくとも１つの出口に適用される。これにより、スリット状流出開口部の外側の余分なコーティング流体が、横方向に均一に分散された状態で、流れ抵抗出力部分を介して、収集チャネルを介して少なくとも１つの出口に流される。

実施形態において、流れ抵抗出力部分は、横方向分配部分の流れ抵抗の０．０５倍から１倍の範囲、好ましくは０．１５から０．４５の範囲の流れ抵抗を有し得る。

図面の簡単な説明
これら及び他の態様は図面を参照してより詳細に記載される。

スロットダイコーティング装置を概略的に示し、図１のＩＡ−ＩＡによる断面をさらに示す。 スロットダイコーティング装置を概略的に示し、図１Ａのスロットダイコーティング装置の代替実施形態の態様を示す。 図１の装置の間欠動作の態様を示す。 図１の装置の間欠動作の態様を示す。 図１の装置の間欠動作の態様を示す。 第１モードにおけるコーティングヘッドの代表的な状態を示す。 第１モードから第２モードへの移行におけるコーティングヘッドの代表的な状態を示す。 第２モードにおけるコーティングヘッドの代表的な状態を示す。 コーティング流体供給システムを備えたスロットダイコーティング装置の実施形態をより詳細に示す。 コーティング流体供給システムを備えたスロットダイコーティング装置の別の実施形態をより詳細に示す。 コーティング流体供給システムで使用するための吸引ポンプの例をより詳細に示す。 スロットダイコーティング装置の代替実施形態を示す。 図７の装置の動作を示す。 スロットダイコーティング装置の実施形態の詳細を示す。 スロットダイコーティング装置のさらなる実施形態を示す。 スロットダイコーティング装置のさらなる実施形態を示す。 スロットダイコーティング装置のさらなる実施形態を示す。 スロットダイコーティング装置のさらに別の実施形態を示す。

実施形態の詳細な記載
様々な図面における同様の参照記号は、特に明記しない限り同様の要素を示す。

図１は、基材１の基材表面１ｓ上にパターン化されたコーティング層３を製造するためのスロットダイコーティング装置を概略的に示している。図１Ａは、図１のＩＡ−ＩＡによる断面をさらに示す。

装置は、スロットダイコーティングヘッド２と、コーティング流体供給システム７と、コーティング流体供給システムを制御するための制御装置９と、基材１を支持するための基材支持体６とを備える。一実施形態では、基材支持体６は、基材の固定担体を提供し得、コーティングヘッドは、図１Ａに示されるように速度ｖ_ｈｅａｄで変位され得る。他の実施形態では、基材支持体６が基材１を、例えば図１Ａに示されるような速度ｖ_{ｓｕｂｓｔｒ}で連続的に又は個別のステップで移動し得る。他の実施形態では、コーティングヘッド２と基材１の両方を、例えば相互に直交する方向に移動させることができる。例えば、基材支持体は、図１Ａに示される方向で基材１の連続的な移動を提供し得、及び、図１Ａのｖ_{ｓｕｂｓｔｒ}に対応する方向にコーティングヘッドの前で基材がその全長にわたって移動されるたびに、コーティングヘッドは、図１に示される方向ｙに個別のステップで変位され得る。基材支持体６は、例えば、直線的に移動する基材を支持する平坦な表面を有してもよいが、コーティングヘッド２の前で基材を並進運動させる回転運動を提供してもよい。

スロットダイコーティングヘッド２は、コーティング流体供給システム７からコーティング流体を受け取るための入口２１と、入口に連通可能に結合され、スリット方向ｙを有するスリット状流出開口部２２とを備える。使用中、制御装置９は、コーティング流体供給システム７を第１モードＭ１と第２モードＭ２で交互に作動させる制御信号Ｃ_７を適用する。第１モードＭ１では、基材表面１ｓ上に堆積するために、スリット状流出開口部２２からのコーティング流体の流れＶｏｕｔを提供する。第２モードＭ２では、スリット状流出開口部２２からのコーティング流体の流れが遮断される２１。コーティングヘッド２は、入口２１からスリット状流出開口部２２まで延びる内部コーティング流体軌道を有する。コーティング流体軌道は、下流に向かって順に、横方向分配部分２３、収集チャネル２４、及び流れ抵抗出力部分２５を備える。

動作中、横方向分配部分２３は、スリット方向ｙにわたって流体の流れを分配する。図示の実施形態では、横方向分配部分２３は、横方向分配チャネル２３ａと、横方向分配チャネル２３ａの流れ抵抗と比較して比較的高い流れ抵抗を有する分配ギャップ２３ｂとを備える。

軌道部分の単位Ｐａ．ｓ．ｍ^−３での流れ抵抗Ｒは、ポアズイユ方程式に基づいた次の近似によって近似することができる：

式中、ηは単位Ｐａ．ｓでの流体の動粘度であり、Ｌ_ｓｔは単位ｍでの流れ方向の軌道の長さであり、Ｗ及びｈは単位ｍでの軌道部分の幅高さである。

図示の実施形態では、分配ギャップ２３ｂは長さｌ_２３ｂ及び高さｈ_２３ｂを有する。分配ギャップの流れ抵抗は、比率長さｌ_２３ｂ／ｈ_２３ｂにほぼ比例する。例として、分配ギャップは、２５から５００ミクロンの高さｈ_２３ｂ及び１０から５０ｍｍの長さｌ_２３ｂを有し、この際、比率は５０から５００の範囲にある。この比率が実質的に５０未満である場合、例えば流れが横方向に不十分に分配される可能性があるよりも１０未満である場合、及び比率が実質的に５００を超える場合、例えば不必要に高い供給負荷が横方向の分配の比較的軽微な追加の改善においてもたらされる可能性があるよりも１０００を超える。

図１Ｂは、図１と同じ眺めに従う代替実施形態を示し、ここで、横方向分配部分２３は、分配ブランチ２３ｉのツリー状構造として提供される。

横方向分配部分２３の下流に、下流方向を横断する方向に延びる収集チャネル２４が提供される。収集チャネル２４は、１つ又は複数の出口に連通可能に結合されている。図１に示す実施形態では、単一の出口２６が設けられており、その出口は次に吸引チャネル２７を介してコーティング流体供給システム７の入口７２に連通可能に結合されている。収集チャネル２４は、流れ抵抗出力部分２５を介して、スリット状の流出開口部２２に連通可能に結合されている。流れ抵抗出力部分２５は、横方向分配部分２３の流れ抵抗の０．０５倍から１倍の範囲の流れ抵抗を有する。横方向分配部分の流れ抵抗と比較して流れ抵抗出力部分の比較的低い流れ抵抗により、スリット状流出開口部からの過剰なコーティング流体の効率的な吸引が可能になる一方、流れ抵抗出力部分の流れ抵抗は、スリットの長さ方向に均一な分配を提供するのに十分高い値を有する。

制御装置９は、第１モードＭ１から第２モードＭ２への移行時に、コーティング流体供給システム７にスロットダイコーティングヘッド２の出口２６からコーティング流体を吸引させるように構成される。コーティング流体のこの吸引は、コーティング流体供給システム７の出口７１からのコーティング流体の供給を補償するために、第２モードＭ２中に進行し得る。或いは、この吸引は、第２モードＭ２の持続時間よりも短い吸引時間間隔中に実行され得、その結果、吸引時間間隔中に過剰量の流体が流出開口部２２及び場合によっては流れ抵抗出力部分２５の一部から吸引される一方、第２モードの残りの間にコーティング流体の供給Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}が、流出開口部２２におけるコーティング流体のビードの新たな形成を提供し、これは場合によっては流れ抵抗出力部分２５の補充によって先行される。

例として、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、一連の動作状態Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１を示す。ここで、図２Ａは、供給されたコーティング流体の流れ（実線）及び吸引された流体の流れ（破線）を概略的に示している。図２Ｂは、コーティング流体の流出を示し、図２Ｃは、出力スリット２２で形成されたコーティング流体のビード中のコーティング流体の量Ｑを示す。図示の実施形態では、コーティング流体供給システム７は、コーティングヘッド２の入口２１へのコーティング流体の一定の流れＶ_{ｓｕｐｐｌｙ}を提供する。時間間隔ｔ０からｔ１において、コーティング流体供給システム７は第１モードＭ１で動作し、Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}に等しいスリット状流出開口部２２からのコーティング流体の流れＶｏｕｔを提供する。この第１モードＭ１における、例えば時点ｔａにおけるコーティングヘッド２の状態が、図３Ａに示されている。この時間間隔において、静止状態が優勢であるため、コーティング流体の実質的に一定の量Ｑ_Ｍ１がビード内に存在し、この際、供給されたコーティング流体の流れは、基材の表面１ｓで運び去られるコーティングされたコーティング流体の量に等しい。

典型的な例では、コーティングヘッドと基材間の距離は２５〜５００μｍの範囲、コーティング流体の粘度は１〜１００ｍＰａ．ｓ、ノズル断面直径は２５〜３５０μｍ、コーティングヘッドと基材間の相対速度は３〜３０メートル／分、ウェットコーティング層の厚さは５〜１００μｍ、例えば１０〜５０μｍであり得る。コーティングパラメータは、例えば実験的及び／又はモデル計算によって決定されてもよい。

図２Ａに示されるように、コーティング流体供給システム７は、時間間隔ｔ１からｔ２の間、第２モードＭ２で動作する。第１モードＭ１から第２モードＭ２に移行すると、コーティング流体供給システム７は、時間間隔ｔ１〜ｔ１ａの間、流量Ｖ_ｓｕｃｋでスロットダイコーティングヘッド２の出口２６からコーティング流体を吸引する。この移行中のコーティングヘッド２の状態が図３Ｂに示されている。図示の例では、流量Ｖ_ｓｕｃｋはＶ_{ｓｕｐｐｌｙ}を超え、その結果、流れＶｏｕｔは時間間隔ｔ１〜ｔ１ａの間に負の値Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}−Ｖ_ｓｕｃｋをとる。これにより、コーティング流体の量Ｑはこの例ではＱ_Ｍ１から０に減少するが、残りｔ１ａからｔ２の間、量Ｑは再びＱ_Ｍ１に増加し、時点ｔ２で第１モードＭ１でのさらなる動作を可能にする。特に、流れ抵抗出力部分２５は、横方向分配部分２３の流れ抵抗の０．０５倍から１倍の範囲の流れ抵抗を有するので、コーティング流体の内向きの流れがスリット２２の長さにわたって均等に分配されることが達成される。これにより、先の第１モードで堆積されたコーティングに均一な境界が得られる。流れ抵抗出力部分２５の流れ抵抗が、横方向分配部分２３の流れ抵抗の０．０５倍よりも実質的に低い場合、例えば０．０１倍小さい場合、コーティング流体が吸引される出口２６（図１を参照）から離れる方向の収集チャネル２４内の強い圧力勾配により、内向きの流れの不均一な分配が容易に生じ得る。結果として、出口の近くでコーティング流体は、出口からより離れた位置よりも実質的に速い速度で内側に吸い込まれるだろう。流れ抵抗出力部分２５の流れ抵抗が、横方向分配部分２３の流れ抵抗の１倍よりも実質的に大きい場合、例えば横方向分配部分２３の流れ抵抗よりも大きい場合、例えばコーティング流体がそこに含まれるガスの結果としてある程度まで圧縮可能であるという事実により、入口からの流入の増加によって補償され得るため、コーティング流体の吸引はあまり効果的ではないだろう。また、ほとんどのポンプは出力で圧力が低下すると増加した流れを送達する傾向があるため、供給ポンプの圧力依存動作により流れの変動が発生する可能性がある。さらなる結果として、吸引機構の起動／停止がコーティングヘッドの入力２１で圧力変動を引き起こし、その結果、流出Ｖ_ｏｕｔが第１モード動作中に同じく変動する場合があり得る。

この例では、量Ｑは０まで減少するが、量が０とＱ_Ｍ１との間の値まで減少する実施形態も考えられる。また、量Ｑが負の値まで減少する実施形態も考えられ、これはまた流れ抵抗出力部分２５が（部分的に）排出されることを意味する。

上記のように、残りのｔ１ａからｔ２の間、例えば、図３Ｃの時点ｔｃについて示されるように、量Ｑは再びＱ_Ｍ１まで増加し、時点ｔ２で第１モードＭ１でのさらなる動作を可能にする。

図４は、コーティング流体供給システム７を備えたスロットダイコーティング装置の実施形態をより詳細に示している。図示の実施形態では、コーティング流体供給システム７は、リザーバ７３からコーティング流体を供給する制御可能な供給ポンプ７４を備えている。制御可能な供給ポンプ７４は、制御信号Ｃ７４により制御装置９により制御可能である。それにより制御装置は、比較的長い時間間隔ｔ１〜ｔ２の間、第２モードＭ２を維持する必要がある場合、制御可能な供給ポンプ７４を停止し得る。

この実施形態のコーティング流体供給システム７は、離散した量のコーティング流体を吸引するための吸引ポンプ７５をさらに備える。したがって、吸引ポンプ７５を、例えば制御信号Ｃ_７５ａにより起動するたびに、吸引ポンプ７５は、出口２６から所定量のコーティング流体を吸引する。図示の実施形態では、吸引ポンプ７５は、離散した量の流体をリザーバ７３に排出するように設けられている。そのため、それぞれの制御信号Ｃ_７６、Ｃ_７７によって制御装置９によって制御される弁７６、７７が設けられる。別の実施形態では、弁７６、７７は自律的に動作し得る。例えば、弁７６は、圧力差Ｐ１−Ｐ２が閾値を超えると自動的に開く一方向弁として配置されてもよい。このようにして、モードＭ１での動作中にコーティング流体が戻りチャネル２７を介して流出するのが防止される一方、モードＭ１からモードＭ２への移行時にコーティング流体の流れが可能になる。第２の弁は一方向弁として設けることもできるが、その閾値は任意に低くすることができる。

図５は、コーティング流体供給システム７が三方弁７８を備える代替実施形態を示す。三方弁７８は、制御信号Ｃ_７８を用いて制御装置９によって制御可能である。モードＭ１での動作中、制御装置９は弁７８を制御して、供給ポンプ７４によって提供されるコーティング流体の流れをコーティングヘッド２の入口２１に向ける。モードＭ２のより長い持続時間が望まれる場合、制御装置９は、流れをこの例ではリザーバ７３に戻すようにバイパスするように信号Ｃ_７８によって弁７８を制御し得る。図示の実施形態では、制御装置９は、制御信号Ｃ_７４で供給ポンプ７４を制御し、及び制御信号Ｃ_７８で三方弁７８を制御するように構成されている。第２モードのさらに長い持続時間が望まれる場合、制御装置９は供給ポンプ７４のスイッチを切ることができ、中程度の持続時間の場合、制御装置９は三方弁７８がコーティング流体の流れをバイパスしてリザーバ７３に戻すことを可能にし得る。また、装置の起動時に、制御装置９は、供給ポンプが安定した流量でコーティング流体を送達するまで、三方弁７８がコーティング流体の流れをリザーバ７３へ戻すようにバイパスすることを可能にし得る。

図６は、コーティング装置、例えば上記の図１、４又は５のコーティング装置で使用するための吸引ポンプ７５の例を示す。図示の実施形態では、吸引ポンプ７５は、吸引チャネル２７と連通するチャンバ７５１内に膜７５２を有する膜ポンプである。膜７５２は、制御信号Ｃ_７５ａによって制御装置９により制御されるアクチュエータ７５３にバー７５４により機械的に結合される。アクチュエータは、例えば、圧電アクチュエータ、電磁アクチュエータ又は空気圧アクチュエータであり得る。反対側には、ストッパ７５５が設けられる。図示の実施形態では、ストッパ７５５は、制御装置９からの制御信号Ｃ_７５ｂによって決定される制御可能な位置を有する。或いは、ストッパ７５５は、手動で位置付けられてもよい。或いは、又はさらに、アクチュエータによって及ぼされる力に対抗するバネが提供されてもよく、膜を中立位置に迅速に戻すことを実現してもよい。また別の実施形態では、膜７５２は固定位置で停止されてもよい。

一実施形態において、例えば図７の実施形態において、制御装置９は、吸引ポンプ７５によって吸引される流体の動的に制御可能な量を制御する制御モジュール９３を含む。制御モジュール９３は、堆積層の境界の検出された境界特性に応じて量を制御し得る。このために、制御モジュールは、堆積層３を監視するカメラシステム９１から画像データＳ９１を受信する。検出された境界の境界特性は、例えば、基材の搬送方向における厚さ勾配及び／又はスリット方向ｙにおける厚さ勾配であり得る。

図示の実施形態では、制御装置は、吸引されたコーティング流体の量を自動的に調整するために、ストッパ７５５の位置を制御する。

図７は、本発明のコーティング装置の代替実施形態を示す。図示の実施形態では、装置は、基材１の表面１ｓに対してスロットダイコーティングヘッド２を動的に位置決めする位置決めアクチュエータ８を備える。制御装置９は、コーティングヘッド２の流出開口部が、第１モードの間、基材１の表面１ｓに対して第１の距離にあり、第２モードの間、基材１の表面１ｓに対して第１の距離よりも大きい第２の距離にあるようにコーティングヘッド２を位置決めするように位置決めアクチュエータ８を制御するように構成される。これは図８に概略的に示されている。第１モードＭ１では、流出開口部２２と基材の表面１ｓとの間の距離ｄは、距離ｄ_Ｍ１、例えば１００ミクロンの距離に維持される。第２モードＭ２の間、距離はｄ_Ｍ１よりも高い値を有するｄ_Ｍ２に維持される。それにより、堆積コーティング層部分のより明確な境界を得ることができる。ｄ_Ｍ２の距離は、第２モードＭ２が及ぶ時間間隔全体の間じゅう維持される必要はない。特に、図８に示されるように、第１モードＭ１に続く第２モードＭ２の移行段階中、制御装置は、コーティングヘッド２の流出開口部が、基材の表面１ｓに対して、第１の距離ｄ_Ｍ１よりも小さい第３の距離ｄ_Ｍ１２にある状態にコーティングヘッド２を位置決めする。それにより、流出開口部２２の前のビードからのコーティング流体のさらにより均一な吸引が達成される。図示の実施形態では、コーティングヘッド２は、ｔ１からｔ１ａまでの移行期に表面１ｓの方向に移動し、続いてその遠隔位置に移動し、時点ｔ２で距離ｄ_Ｍ１の位置に戻ることが分かる。図示の実施形態では、制御装置９は、距離モニタ９２からフィードバック信号Ｓ９２を受信する。

横方向分配部分２３と流れ抵抗出力部分２５との流れ抵抗の比は、第１モードでの動作中にこれらの部分で生じる圧力降下の比ΔＰ_１／ΔＰ_２としても表すことができる。これは図９に概略的に示されている。

図１Ａに示すコーティングヘッドの例示的な実施形態を次の表で示す。ここで、第１及び第２の列は、それぞれ、分配ギャップ２３ｂの高さを単位ミクロンで、及び分配ギャップ２３ｂの長さを単位ｍｍで明記する。第３及び第４の列は、それぞれ、流れ抵抗出力部分２５の高さを単位ミクロンで、及び流れ抵抗出力部分２５の長さを単位ｍｍで明記する。第５及び第６の列は、それぞれ、分配ギャップ２３ｂ及び流れ抵抗出力部分２５にわたる圧力降下を単位Ｐａでそれぞれ表す。最後の列は、これらの圧力降下の比を明記する。この実施形態では、流量は１０ｍｌ／分に設定され、コーティング流体の粘度は１ｍＰａ．ｓである。

比較のために、流体供給システムの残りの部分の圧力降下は大幅により低い。例えば、入口２１に向かう供給ラインの圧力降下はわずか４ｍＰａであり、すなわち、その大きさは、コーティングヘッド２の部分２３ｂ、２５の圧力降下よりも少なくとも３桁小さい。同様に、分配チャネル２３ａ及び収集チャネル２４の圧力降下は大幅により低く、例えば、それぞれ部分２３ａ、２５の圧力降下よりも少なくとも２桁低い。

図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、代替実施形態を示す。ここで図１０Ｂは、図１０ＡのＸＢによる上面図を示し、隠された要素は破線で示されている。図１０Ｃは、図１０ＢのＸＣ−ＸＣによる断面を示す。図１０Ａ、１０Ｂの実施形態では、複数の出口２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが設けられており、各出口は、スリット方向ｙに沿って互いに異なる位置で収集チャネル２４に連通可能に結合されている。反対側の端部で、出口２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄは、コーティング流体供給システム７に結合された排出チャネル２７に連通可能に結合されている。

図１１は、代替実施形態を示す。ここで堆積スロット２２には、スリット方向にパターン化された堆積層３を提供するためのシム２２ａ、…、２２ｃが設けられている。

基材上にコーティング層を提供するための例示的な実施形態を示したが、同様の機能及び結果を達成するために本開示の利益を有する当業者によって代替の方法も想定され得る。考察され示された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提供する。当然のことながら、上記の実施形態又はプロセスのいずれか１つを１つ又は複数の他の実施形態又はプロセスと組み合わせて、設計及び利点の発見及びマッチングにおいて、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、及び／又は基材の事前パターニングの組み合わせにおいて、さらなる改善を提供できることは理解されよう。本開示は、太陽電池アレイの製造に特定の利点を提供し、また一般に基材又はウェブ上の均一なパターン層の大規模生産のあらゆる用途に適用できることが理解される。

最後に、上記の考察は、本システムを単に例示することを意図しており、添付の特許請求の範囲を特定の実施形態又は実施形態のグループに限定するものと解釈されるべきではない。したがって、本システムをその特定の例示的な実施形態を参照して特に詳細に記載してきたが、以下の特許請求の範囲に記載されている本システム及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実施形態が当業者によって考案され得ることも理解されたい。したがって、本明細書及び図面は、例示的な方法で考慮されるべきであり、添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。

添付のクレームを解釈する際、以下のことを理解されたい：「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語は、所与のクレームに記載されたもの以外の他の要素又は行為の存在を排除しない；要素に先行する単語「ａ」又は「ａｎ」は、複数のそのような要素の存在を排除しない；クレーム内の参照符号はその範囲を制限しない；いくつかの「手段」は、同じ又は異なるアイテム或いは実装された構造又は機能によって表され得る；開示されたデバイス又はその部分のいずれも、特に明記しない限り、一緒に組み合わせることができる、又はさらなる部分に分離することができる。特定の対策が相互に異なるクレームに記載されているという単なる事実は、これらの対策の組み合わせを有利に使用できないことを示すものではない。

Claims (14)

1. 基材（１）の基材表面（１ｓ）上にパターン化されたコーティング層（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、スロットダイコーティングヘッド（２）と、コーティング流体供給システム（７）と、前記コーティング流体供給システムを制御するための制御装置（９）と、前記基材（１）を支持するための基材支持体（６）とを備え、
   前記スロットダイコーティングヘッド（２）は、前記コーティング流体供給システムからコーティング流体を受け入れるための入口（２１）と、前記入口に連通可能に結合され且つスリット方向を有するスリット状流出開口部（２２）とを備え、使用中、前記制御装置（９）は、前記コーティング流体供給システム（７）を、前記基材表面上に堆積するために前記スリット状流出開口部（２２）からのコーティング流体の流れを提供する第１モード（Ｍ１）で、及び前記スリット状流出開口部（２２）からのコーティング流体の前記基材表面への堆積が中断される（２１）第２モード（Ｍ２）で交互に動作させ、前記コーティングヘッド（２）は、前記入口（２１）から前記スリット状流出開口部（２２）まで延びる内部コーティング流体軌道を有し、前記コーティング流体軌道は、下流方向に順に、前記スリット方向にわたって流体の流れを分配する横方向分配部分（２３）と、前記下流方向を横切って延びる収集チャネル（２４）と、流れ抵抗出力部分（２５）とを備え、
   前記第１モード（Ｍ１）から前記第２モード（Ｍ２）に移行すると、前記制御装置は、前記コーティング流体供給システム（７）に、前記収集チャネル（２４）に連通可能に結合された前記スロットダイコーティングヘッド（２）の少なくとも１つの出口（２６；２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）からコーティング流体を吸引させ、それにより、前記スリット状流出開口部（２２）の外側の余分なコーティング流体が、前記流れ抵抗出力部分を介して、前記収集チャネル（２４）を介して前記少なくとも１つの出口に流される、
   スロットダイコーティング装置。
2. 前記コーティング流体供給システム（７）が、離散した量の流体を吸引するための吸引ポンプ（７５）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。
3. 前記吸引ポンプ（７５）が前記離散した量の流体を排出するために設けられる、請求項２に記載のスロットダイコーティング装置。
4. 前記コーティング流体供給システム（７）が制御可能な供給ポンプ（７４）を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスロットダイコーティング装置。
5. 前記コーティング流体供給システム（７）が三方弁（７８）を備え、前記三方弁（７８）は、供給ポンプ（７４）によって提供されたコーティング流体の流れを制御可能に方向付けて、前記コーティングヘッド（２）の前記入口に向ける、又は前記流れをバイパスさせる、請求項１又は２に記載のスロットダイコーティング装置。
6. 前記吸引ポンプが膜ポンプである、請求項３に記載のスロットダイコーティング装置。
7. 前記吸引ポンプが、前記コーティング流体供給システムが前記第１モードの間に前記コーティングヘッドの前記入口にコーティング流体を供給する流量を上回る流量で前記出口からコーティング流体を吸引するように構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のスロットダイコーティング装置。
8. 前記基材（１）の前記表面（１ｓ）に対して前記スロットダイコーティングヘッド（２）を動的に位置付ける位置決めアクチュエータ（８）を備え、前記制御装置は、前記位置決めアクチュエータ（８）を制御して、前記コーティングヘッド（２）を、前記第１モードの間、その流出開口部が前記基材（１）の前記表面（１ｓ）に対して第１の距離にあり、前記第２モードの間、前記基材（１）の前記表面（１ｓ）に対して前記第１の距離よりも大きい第２の距離にある状態で位置付けるようにさらに提供される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスロットダイコーティング装置。
9. 前記制御装置が、前記第１モードから前記第２モードへ移行する間、前記コーティングヘッド（２）を、その流出開口部が、前記基材（１）の前記表面（１ｓ）に対して、前記第１の距離よりも小さい第３の距離にある状態で位置付けるように提供される、請求項８に記載のスロットダイコーティング装置。
10. 前記少なくとも１つの出口（２６ａ）が、前記スリット方向に沿って相互に異なる位置で前記収集チャネル（２４）に連通可能に結合された複数の出口（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）の１つである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のスロットダイコーティング装置。
11. 前記流出開口部（２２）に、コーティング流体の流れを局所的に遮断する１つ又は複数のシム（２２ａ、．．．、２２ｃ）が設けられる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のスロットダイコーティング装置。
12. 前記コーティング流体供給システム（７）が、動的に制御可能な量の流体を吸引するための吸引ポンプ（７５）を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスロットダイコーティング装置。
13. 前記制御装置（９）が、堆積された層の検出された境界特性に少なくとも依存して、前記吸引ポンプ（７５）によって吸引される前記動的に制御可能な量の流体を制御するための制御モジュールを含む、請求項１２に記載のスロットダイコーティング装置。
14. スロットダイコーティングヘッド（２）と、基材（１）を支持するための基材支持体（６）とを使用して、基材（１）の基材表面（１ｓ）上にパターン化されたコーティング層（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、前記スロットダイコーティングヘッド（２）が、コーティング流体を受け入れるための入口（２１）と、前記入口に連通可能に結合され且つスリット方向を有するスリット状流出開口部（２２）とを備え、前記コーティングヘッド（２）は、前記入口（２１）から前記流出開口部（２２）まで延びる内部コーティング流体軌道を有し、前記コーティング流体軌道は、下流方向に順に、横方向分配部分（２３）と、前記下流方向を横切って延びる収集チャネル（２４）と、流れ抵抗出力部分（２５）とを備え、前記スロットダイコーティングヘッド（２）は、前記収集チャネル（２４）に連通可能に結合された少なくとも１つの出口（２６；２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）をさらに備え、
    前記方法は、第１モード（Ｍ１）と第２モード（Ｍ２）で交互に（９）動作することを含み、前記第１モードでは、コーティング流体は前記入口に供給され、前記コーティング流体は前記横方向分配部分（２３）内で横方向に分配され、前記基材上に堆積するために前記流れ抵抗出力部分を介して前記流出開口部に流れ、第２モード（Ｍ２）では、前記基材表面へのコーティング流体の堆積が中断され（２１）、前記第１モード（Ｍ１）から前記第２モード（Ｍ２）へ移行すると、吸引が前記少なくとも１つの出口に適用され、これにより、前記スリット状流出開口部（２２）の外側の余分なコーティング流体が、前記流れ抵抗出力部分を介して、前記収集チャネル（２４）を介して前記少なくとも１つの出口に流される、
    スロットダイコーティング方法。