狹槽式模具涂布方法、設(shè)備和基底的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種用于在基底上制造圖案化涂布層的狹槽式模具涂布方法和設(shè)備。本公開進(jìn)一步涉及由這種方法制造的基底。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)涂布層一般作為液體溶液被施加在基底上，例如，用于制造有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting D1de，0LED)或有機(jī)太陽能電池(Organic Photovoltage,OPV)器件。對(duì)于許多應(yīng)用例如光敏層和/或發(fā)光層的制造，可能需要在基底上提供一個(gè)或更多個(gè)均勻涂布層，即，具有均勻的層厚度。一種用于制造均勻涂布層的技術(shù)可以被稱為“狹槽式模具涂布”。這種技術(shù)一般包括提供布置在基底表面上方的狹槽式模具涂布頭。上述狹槽式模具涂布頭包括形成了狹縫的流出開口，狹縫沿狹縫方向布置在上述基底表面上方。例如由涂布流體供應(yīng)部供給的涂布流體通過上述流出開口流到上述基底表面上。上述流出開口與基底表面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)被沿著涂布方向進(jìn)行控制。上述涂布方向一般為橫向，即，具有垂直于上述狹縫方向的分量。用這種方式，均勻的層就可以沿上述狹縫的寬度方向制造在上述基底表面上。
[0003]除具有均勻的涂布層之外，可能需要在上述基底表面上提供涂布的圖案，例如，其中圖案化的涂布包括在上述基底表面上的被未涂布區(qū)域分隔開的涂布區(qū)域。例如，對(duì)于光敏層和/或發(fā)光層的制造，可能需要在基底上提供分隔開的活性區(qū)域，例如用于構(gòu)建光電池的陣列。用來提供圖案化涂布層的很多不同的方法是已知的，例如印刷或壓印技術(shù)，諸如噴墨印刷、旋轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、膠版印刷、柔版印刷?？上У氖?，在實(shí)踐中這些工藝并不總是能提供需要的涂布層的均勻性和/或?qū)τ诖笠?guī)模生產(chǎn)的適用性，例如，在卷對(duì)卷(roll-to-roll)制程中。使用可與狹槽式模具涂布工藝相結(jié)合的圖案形成技術(shù)可能因此是有利的。
[0004]使用狹槽式模具涂布制造圖案化的涂布的第一選擇可能是被稱為“原位構(gòu)圖”(in-situ patterning)或“活動(dòng)構(gòu)圖”(active patterning)，其中上述狹槽式模具涂布頭被活動(dòng)地使用，來將涂層選擇性地施加在基底的特定區(qū)域上。在一個(gè)實(shí)例中，上述涂布流體從狹槽式模具涂布頭到基底表面之上的間歇性傳輸是被控制的，例如通過開關(guān)在上述狹槽式模具涂布頭和涂布流體供應(yīng)部之間的閥門，和/或通過選擇性地將上述狹槽式模具涂布頭從基底移開。通過這種方式，被涂布的區(qū)域可以被設(shè)為具有橫向于上述涂布方向的邊界?？上У氖?，上述供應(yīng)部的間歇性開關(guān)和/或上述涂布頭的移開及重新施用被發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致邊緣效應(yīng)，其中涂層不再是均勻的，例如，由于涂布材料在涂布頭上的累積。
[0005]比如，US7041336和US5536313描述了邊緣效應(yīng)的問題，并對(duì)噴嘴提出了適應(yīng)性改進(jìn)，以在流動(dòng)被中斷時(shí)更好地控制流出噴嘴的流量。US6475282提出了通過監(jiān)測被導(dǎo)引到上述表面和遠(yuǎn)離上述表面的擠出材料的量以使得流動(dòng)狀況能夠精確控制，來克服上述導(dǎo)致邊緣異常的問題。不利的是，這些解決方案可能會(huì)造成復(fù)雜化的噴嘴設(shè)計(jì)。此外上述流量的適應(yīng)性改進(jìn)可能不會(huì)解決特殊的邊緣效應(yīng)，例如，由附著在上述涂布頭末端的過量的涂布流體引起的邊緣效應(yīng)和/或由上述涂布頭在基底上的提升和落下引起的邊緣效應(yīng)。
[0006]替代活動(dòng)構(gòu)圖，在狹槽式模具涂布工藝中制造圖案化的涂布的第二選擇可能是被稱為“預(yù)構(gòu)圖”，其中上述基底的表面能量被根據(jù)特定的圖案通過預(yù)處理而局部地改變。有利的是，上述涂布流體可以以跟無圖案化的狹槽式模具涂布相同的方式被涂布在上述基底上，即，上述狹槽式模具涂布頭不需要任何的適應(yīng)性改進(jìn)，例如復(fù)雜化的噴嘴設(shè)計(jì)或用來替代上述涂布頭的裝置。相反，由于在上述基底上的預(yù)構(gòu)圖，上述涂布流體可以自動(dòng)地不浸漬(dewet)具有相對(duì)低表面能量的區(qū)域，例如疏水的或疏液的部分，并前往具有相對(duì)高表面能量的附近的區(qū)域，比如親水的或親液的部分。以這種方式，需要的圖案可以通過自組裝被創(chuàng)建出來。例如，US2008/0075837描述了在卷對(duì)卷(roll-to-roll)制程中在柔性基底上創(chuàng)建疏液的或親液的表面圖案?？上У氖牵A(yù)構(gòu)圖技術(shù)也可能會(huì)受到“邊緣效應(yīng)”的影響，其中涂層不再均勻，例如由從上述低能量區(qū)域到高能量區(qū)域的邊緣所累積的涂層引起的邊緣效應(yīng)。
[0007]仍然可選擇地，在狹槽式模具涂布工藝中制造圖案化的涂布的第三選擇可能是被稱為“后期構(gòu)圖”(post-patterning)，其中被均勾涂布的涂層在沉積之后可以被選擇性地去除。例如，涂布層的選定的部分可以通過擦拭、重新溶解或激光燒蝕來去除，從而形成需要的圖案。然而，擦拭和重新溶解可能也會(huì)受到邊緣效應(yīng)的影響，其中涂層不再均勻。另外，盡管激光燒蝕可能適于避免這些效應(yīng)中的某一些，但這種技術(shù)對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)可能不是經(jīng)濟(jì)可行的，例如由于速度上的限制。
[0008]對(duì)于用來制造有著具有涂布層厚度改善的均勻度的涂布區(qū)域的圖案化涂層的方法和設(shè)備，仍有對(duì)綜合性的及經(jīng)濟(jì)可行的上述方法和設(shè)備的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在第一方面，提供了一種用于在基底上制造圖案化涂布層的狹槽式模具涂布方法，上述方法包括:提供包括基底表面的基底；提供包括流出開口的狹槽式模具涂布頭，使用時(shí)，涂布流體從上述流出開口流出，其中上述流出開口形成狹縫，使用時(shí)，上述狹縫沿狹縫方向布置在上述基底表面上方；控制上述流出開口和上述基底表面之間沿橫向于上述狹縫方向的涂布方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；控制上述涂布流體從上述狹槽式模具涂布頭到基底表面上的間歇性傳輸，以通過上述間歇性傳輸在上述基底表面上提供被未涂布區(qū)域分隔開的涂布區(qū)域；其中上述基底表面包括具有高表面能量區(qū)域和低表面能量區(qū)域的預(yù)圖案化層；其中涂布流體在上述基底表面上的接觸角在高表面能量區(qū)域中比在低表面能量區(qū)域中小；其中低表面能量區(qū)域與高表面能量區(qū)域之間的邊界沿上述狹縫方向布置；并且其中上述方法還包括將間歇性傳輸與流出開口在上述低表面能量區(qū)域與高表面能量區(qū)域之間的邊界上方的經(jīng)過同步化，其中當(dāng)上述流出開口經(jīng)過高表面能量區(qū)域上方時(shí)傳輸被啟用，并且其中當(dāng)上述流出開口經(jīng)過低表面能量區(qū)域上方時(shí)傳輸被禁用。
[0010]應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開提供了一種使用了狹槽式模具涂布頭的原位構(gòu)圖(in-situpatterning)與基底表面能量的預(yù)構(gòu)圖的有利組合。令人驚訝的是，發(fā)現(xiàn)通過這種組合，前述的出現(xiàn)在原位構(gòu)圖(in-situ patterning)和預(yù)構(gòu)圖中的不均勾邊緣的不利因素可以被緩解。在不受理論限制的情況下，這可以被理解如下。一方面，因?yàn)橥繉涌梢员簧鲜鐾坎碱^涂布在預(yù)施加的圖案的邊緣附近，上述涂布流體可以在相對(duì)較小的表面區(qū)域范圍內(nèi)回縮。這會(huì)減小預(yù)構(gòu)圖技術(shù)的例如由回縮的材料的累積造成的邊緣效應(yīng)。另一方面，由于受預(yù)構(gòu)圖區(qū)域的邊緣周圍的表面能量差異的驅(qū)動(dòng)，間歇性涂布的涂層可以被重新分布，由間歇涂布工藝導(dǎo)致的邊緣可以被變平整而不會(huì)流動(dòng)超過上述邊緣。結(jié)果是，這種技術(shù)的組合可以改善涂布層在邊緣的均勻性，且提供了一種在基底上更為均勻的圖案化的涂層。上述技術(shù)例如在卷對(duì)卷(roll-to-roll)制程中可以作為基于溶液的沉積工藝被應(yīng)用，使得其對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)是經(jīng)濟(jì)可行的，例如相比于印刷工藝。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)可以包括關(guān)于原位構(gòu)圖(in-situ patterning)改善的邊緣分辨率和對(duì)于大面積涂布相比于預(yù)制圖改善的適用性。
[0011]此外，發(fā)現(xiàn)當(dāng)上述狹槽式模具涂布頭到具有低表面能量的區(qū)域時(shí)，雖然涂布流體沉積貼近上述基底，上述涂布流體趨向于粘附到上述涂布頭，而不是沉積在上述基底上。上述預(yù)構(gòu)圖由此可以便于在圖案的所需的邊緣切斷涂布流體的沉積。另一方面，當(dāng)上述狹槽式模具涂布頭到具有高表面能量的區(qū)域時(shí)，涂布流體可能趨向于粘附到上述基底的高能量表面，而不是到涂布頭。這可以便于涂布流體在圖案的所需的邊緣的繼續(xù)涂布。因此，上述涂布頭相對(duì)于基底的移開和重新施用的時(shí)間安排變得沒有那么關(guān)鍵了。
[0012]在第二方面，提供了一種用于在基底上制造圖案化涂布層的狹槽式模具涂布設(shè)備，上述設(shè)備包括:基底運(yùn)載部，該基底運(yùn)載部布置成提供包括基底表面的基底；包括流出開口的狹槽式模具涂布頭，使用時(shí)，涂布流體從上述流出開口流出，其中上述流出開口形成狹縫，使用時(shí)，上述狹縫沿狹縫方向布置在上述基底表面上方；以及控制器，該控制器布置成控制上述流出開口和上述基底表面之間沿橫向于上述狹縫方向的涂布方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；其中上述控制器進(jìn)一步布置成控制上述涂布流體從上述狹槽式模具涂布頭到基底表面上的間歇性傳輸，以通過上述間歇性傳輸在上述基底表面上提供被未涂布區(qū)域分隔開的涂布區(qū)域；其中使用時(shí)上述基底表面包括具有高表面能量區(qū)域和低表面能量區(qū)域的預(yù)圖案化層；其中涂布流體在上述基底表面上的接觸角在高表面能量區(qū)域中比在低表面能量區(qū)域中?。黄渲械捅砻婺芰繀^(qū)域與高表面能量區(qū)域之間的邊界沿上述狹縫方向布置；并且其中上述設(shè)備進(jìn)一步包括同步器，該同步器布置成相對(duì)于所述流出開口確定低表面能量區(qū)域與高表面能量區(qū)域之間的邊界，其中上述同步器操作性地連接到上述控制器以將間歇性傳輸與流出開口在低表面能量區(qū)域與高表面能量區(qū)域之間的邊界上方的的經(jīng)過同步化，其中當(dāng)上述流出開口經(jīng)過高表面能量區(qū)域上方時(shí)傳輸被啟用，并且其中當(dāng)上述流出開口經(jīng)過低表面能量區(qū)域上方時(shí)傳輸被禁用。
[0013]根據(jù)第二方面的上述狹槽式模具涂布設(shè)備可以提供與根據(jù)第一方面的上述方法相似的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]在第三方面，提供了一種包括圖案化圖布層的基底，圖案化圖布層能夠通過將涂布流體從狹槽式模具涂布頭間歇性地傳輸?shù)交妆砻娅@得；上述狹槽式模具涂布頭包括流出開口，使用時(shí)，涂布流體從上述流出開口流出，其中上述流出開口形成狹縫，使用時(shí)，上述狹縫沿狹縫方向布置在上述基底表面上方；其中上述基底表面包括具有高表面能量區(qū)域和低表面能量區(qū)域的預(yù)圖案化層；其中涂布流體在上述基底表面上的接觸角在高表面能量區(qū)域中比在低表面能量區(qū)域中??；其中低表面能量區(qū)域與高表面能量區(qū)域之間的邊界沿上述狹縫方向布置；上述圖案化涂布層的涂布區(qū)域覆蓋上述高表面能量區(qū)域；上述圖案化涂布層的未涂布區(qū)域形成在將涂布區(qū)域間隔開的低表面能量區(qū)域處。<