狭槽式模具涂布方法、设备和基底的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种用于在基底上制造图案化涂布层的狭槽式模具涂布方法和设备。本公开进一步涉及由这种方法制造的基底。
【背景技术】
[0002]有机涂布层一般作为液体溶液被施加在基底上，例如，用于制造有机发光二极管(Organic Light-Emitting D1de，0LED)或有机太阳能电池(Organic Photovoltage,OPV)器件。对于许多应用例如光敏层和/或发光层的制造，可能需要在基底上提供一个或更多个均匀涂布层，即，具有均匀的层厚度。一种用于制造均匀涂布层的技术可以被称为“狭槽式模具涂布”。这种技术一般包括提供布置在基底表面上方的狭槽式模具涂布头。上述狭槽式模具涂布头包括形成了狭缝的流出开口，狭缝沿狭缝方向布置在上述基底表面上方。例如由涂布流体供应部供给的涂布流体通过上述流出开口流到上述基底表面上。上述流出开口与基底表面之间的相对运动被沿着涂布方向进行控制。上述涂布方向一般为横向，即，具有垂直于上述狭缝方向的分量。用这种方式，均匀的层就可以沿上述狭缝的宽度方向制造在上述基底表面上。
[0003]除具有均匀的涂布层之外，可能需要在上述基底表面上提供涂布的图案，例如，其中图案化的涂布包括在上述基底表面上的被未涂布区域分隔开的涂布区域。例如，对于光敏层和/或发光层的制造，可能需要在基底上提供分隔开的活性区域，例如用于构建光电池的阵列。用来提供图案化涂布层的很多不同的方法是已知的，例如印刷或压印技术，诸如喷墨印刷、旋转丝网印刷、凹版印刷、胶版印刷、柔版印刷。可惜的是，在实践中这些工艺并不总是能提供需要的涂布层的均匀性和/或对于大规模生产的适用性，例如，在卷对卷(roll-to-roll)制程中。使用可与狭槽式模具涂布工艺相结合的图案形成技术可能因此是有利的。
[0004]使用狭槽式模具涂布制造图案化的涂布的第一选择可能是被称为“原位构图”(in-situ patterning)或“活动构图”(active patterning)，其中上述狭槽式模具涂布头被活动地使用，来将涂层选择性地施加在基底的特定区域上。在一个实例中，上述涂布流体从狭槽式模具涂布头到基底表面之上的间歇性传输是被控制的，例如通过开关在上述狭槽式模具涂布头和涂布流体供应部之间的阀门，和/或通过选择性地将上述狭槽式模具涂布头从基底移开。通过这种方式，被涂布的区域可以被设为具有横向于上述涂布方向的边界。可惜的是，上述供应部的间歇性开关和/或上述涂布头的移开及重新施用被发现可能导致边缘效应，其中涂层不再是均匀的，例如，由于涂布材料在涂布头上的累积。
[0005]比如，US7041336和US5536313描述了边缘效应的问题，并对喷嘴提出了适应性改进，以在流动被中断时更好地控制流出喷嘴的流量。US6475282提出了通过监测被导引到上述表面和远离上述表面的挤出材料的量以使得流动状况能够精确控制，来克服上述导致边缘异常的问题。不利的是，这些解决方案可能会造成复杂化的喷嘴设计。此外上述流量的适应性改进可能不会解决特殊的边缘效应，例如，由附着在上述涂布头末端的过量的涂布流体引起的边缘效应和/或由上述涂布头在基底上的提升和落下引起的边缘效应。
[0006]替代活动构图，在狭槽式模具涂布工艺中制造图案化的涂布的第二选择可能是被称为“预构图”，其中上述基底的表面能量被根据特定的图案通过预处理而局部地改变。有利的是，上述涂布流体可以以跟无图案化的狭槽式模具涂布相同的方式被涂布在上述基底上，即，上述狭槽式模具涂布头不需要任何的适应性改进，例如复杂化的喷嘴设计或用来替代上述涂布头的装置。相反，由于在上述基底上的预构图，上述涂布流体可以自动地不浸渍(dewet)具有相对低表面能量的区域，例如疏水的或疏液的部分，并前往具有相对高表面能量的附近的区域，比如亲水的或亲液的部分。以这种方式，需要的图案可以通过自组装被创建出来。例如，US2008/0075837描述了在卷对卷(roll-to-roll)制程中在柔性基底上创建疏液的或亲液的表面图案。可惜的是，预构图技术也可能会受到“边缘效应”的影响，其中涂层不再均匀，例如由从上述低能量区域到高能量区域的边缘所累积的涂层引起的边缘效应。
[0007]仍然可选择地，在狭槽式模具涂布工艺中制造图案化的涂布的第三选择可能是被称为“后期构图”(post-patterning)，其中被均勾涂布的涂层在沉积之后可以被选择性地去除。例如，涂布层的选定的部分可以通过擦拭、重新溶解或激光烧蚀来去除，从而形成需要的图案。然而，擦拭和重新溶解可能也会受到边缘效应的影响，其中涂层不再均匀。另外，尽管激光烧蚀可能适于避免这些效应中的某一些，但这种技术对于大规模生产可能不是经济可行的，例如由于速度上的限制。
[0008]对于用来制造有着具有涂布层厚度改善的均匀度的涂布区域的图案化涂层的方法和设备，仍有对综合性的及经济可行的上述方法和设备的需求。
【发明内容】
[0009]在第一方面，提供了一种用于在基底上制造图案化涂布层的狭槽式模具涂布方法，上述方法包括:提供包括基底表面的基底；提供包括流出开口的狭槽式模具涂布头，使用时，涂布流体从上述流出开口流出，其中上述流出开口形成狭缝，使用时，上述狭缝沿狭缝方向布置在上述基底表面上方；控制上述流出开口和上述基底表面之间沿横向于上述狭缝方向的涂布方向的相对运动；控制上述涂布流体从上述狭槽式模具涂布头到基底表面上的间歇性传输，以通过上述间歇性传输在上述基底表面上提供被未涂布区域分隔开的涂布区域；其中上述基底表面包括具有高表面能量区域和低表面能量区域的预图案化层；其中涂布流体在上述基底表面上的接触角在高表面能量区域中比在低表面能量区域中小；其中低表面能量区域与高表面能量区域之间的边界沿上述狭缝方向布置；并且其中上述方法还包括将间歇性传输与流出开口在上述低表面能量区域与高表面能量区域之间的边界上方的经过同步化，其中当上述流出开口经过高表面能量区域上方时传输被启用，并且其中当上述流出开口经过低表面能量区域上方时传输被禁用。
[0010]应当理解的是，本公开提供了一种使用了狭槽式模具涂布头的原位构图(in-situpatterning)与基底表面能量的预构图的有利组合。令人惊讶的是，发现通过这种组合，前述的出现在原位构图(in-situ patterning)和预构图中的不均勾边缘的不利因素可以被缓解。在不受理论限制的情况下，这可以被理解如下。一方面，因为涂层可以被上述涂布头涂布在预施加的图案的边缘附近，上述涂布流体可以在相对较小的表面区域范围内回缩。这会减小预构图技术的例如由回缩的材料的累积造成的边缘效应。另一方面，由于受预构图区域的边缘周围的表面能量差异的驱动，间歇性涂布的涂层可以被重新分布，由间歇涂布工艺导致的边缘可以被变平整而不会流动超过上述边缘。结果是，这种技术的组合可以改善涂布层在边缘的均匀性，且提供了一种在基底上更为均匀的图案化的涂层。上述技术例如在卷对卷(roll-to-roll)制程中可以作为基于溶液的沉积工艺被应用，使得其对于大规模生产是经济可行的，例如相比于印刷工艺。进一步的优点可以包括关于原位构图(in-situ patterning)改善的边缘分辨率和对于大面积涂布相比于预制图改善的适用性。
[0011]此外，发现当上述狭槽式模具涂布头到具有低表面能量的区域时，虽然涂布流体沉积贴近上述基底，上述涂布流体趋向于粘附到上述涂布头，而不是沉积在上述基底上。上述预构图由此可以便于在图案的所需的边缘切断涂布流体的沉积。另一方面，当上述狭槽式模具涂布头到具有高表面能量的区域时，涂布流体可能趋向于粘附到上述基底的高能量表面，而不是到涂布头。这可以便于涂布流体在图案的所需的边缘的继续涂布。因此，上述涂布头相对于基底的移开和重新施用的时间安排变得没有那么关键了。
[0012]在第二方面，提供了一种用于在基底上制造图案化涂布层的狭槽式模具涂布设备，上述设备包括:基底运载部，该基底运载部布置成提供包括基底表面的基底；包括流出开口的狭槽式模具涂布头，使用时，涂布流体从上述流出开口流出，其中上述流出开口形成狭缝，使用时，上述狭缝沿狭缝方向布置在上述基底表面上方；以及控制器，该控制器布置成控制上述流出开口和上述基底表面之间沿横向于上述狭缝方向的涂布方向的相对运动；其中上述控制器进一步布置成控制上述涂布流体从上述狭槽式模具涂布头到基底表面上的间歇性传输，以通过上述间歇性传输在上述基底表面上提供被未涂布区域分隔开的涂布区域；其中使用时上述基底表面包括具有高表面能量区域和低表面能量区域的预图案化层；其中涂布流体在上述基底表面上的接触角在高表面能量区域中比在低表面能量区域中小；其中低表面能量区域与高表面能量区域之间的边界沿上述狭缝方向布置；并且其中上述设备进一步包括同步器，该同步器布置成相对于所述流出开口确定低表面能量区域与高表面能量区域之间的边界，其中上述同步器操作性地连接到上述控制器以将间歇性传输与流出开口在低表面能量区域与高表面能量区域之间的边界上方的的经过同步化，其中当上述流出开口经过高表面能量区域上方时传输被启用，并且其中当上述流出开口经过低表面能量区域上方时传输被禁用。
[0013]根据第二方面的上述狭槽式模具涂布设备可以提供与根据第一方面的上述方法相似的优点。
[0014]在第三方面，提供了一种包括图案化图布层的基底，图案化图布层能够通过将涂布流体从狭槽式模具涂布头间歇性地传输到基底表面获得；上述狭槽式模具涂布头包括流出开口，使用时，涂布流体从上述流出开口流出，其中上述流出开口形成狭缝，使用时，上述狭缝沿狭缝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区域和低表面能量区域的预图案化层；其中涂布流体在上述基底表面上的接触角在高表面能量区域中比在低表面能量区域中小；其中低表面能量区域与高表面能量区域之间的边界沿上述狭缝方向布置；上述图案化涂布层的涂布区域覆盖上述高表面能量区域；上述图案化涂布层的未涂布区域形成在将涂布区域间隔开的低表面能量区域处。<