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WO2024185089A1 - 塗布ヘッド、塗布装置および塗布方法 - Google Patents

塗布ヘッド、塗布装置および塗布方法 Download PDF

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WO2024185089A1
WO2024185089A1 PCT/JP2023/008878 JP2023008878W WO2024185089A1 WO 2024185089 A1 WO2024185089 A1 WO 2024185089A1 JP 2023008878 W JP2023008878 W JP 2023008878W WO 2024185089 A1 WO2024185089 A1 WO 2024185089A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coating
manifold
coating liquid
slit
head
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/008878
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直美 信田
勝之 内藤
俊郎 平岡
智博 戸張
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝エネルギーシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝, 東芝エネルギーシステムズ株式会社 filed Critical 株式会社 東芝
Priority to CN202380061041.9A priority Critical patent/CN119744203A/zh
Priority to PCT/JP2023/008878 priority patent/WO2024185089A1/ja
Priority to JP2025505002A priority patent/JPWO2024185089A1/ja
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/26—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by applying the liquid or other fluent material from an outlet device in contact with, or almost in contact with, the surface

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a coating head, a coating apparatus, and a coating method that can be used for device formation.
  • Organic thin-film solar cells and organic/inorganic hybrid solar cells using organic semiconductors are expected to be low-cost solar cells because inexpensive coating methods can be applied to form the active layer.
  • it is necessary to uniformly coat the coating materials that form the organic active layer and other layers.
  • the film thickness of each layer is about several nm to several hundreds of nm, and it is required to form such very thin layers with good uniformity over a large area.
  • slit coating is known as one of the roll-to-roll (R2R) coating methods that can coat extremely thin layers over a large area at low cost.
  • the coating liquid can be supplied to the substrate from a wide slit, making it easy to obtain a single large-area coating film.
  • the amount of coating liquid discharged is likely to differ in the longitudinal direction of the slit, and it was sometimes difficult to obtain a coating film with a uniform thickness. For this reason, a coating head, coating device, and coating method that can form a more uniform coating film are desired.
  • Embodiments of the present invention provide a coating head, coating device, and coating method that can form a uniform coating film by slit coating.
  • a coating head used for slit coating which ejects a coating liquid from a slit
  • the coating head includes a manifold for temporarily storing a coating liquid therein; a slit for discharging a coating liquid stored in the manifold; a plurality of coating liquid supply ports for introducing coating liquids into the manifold; the manifold has a columnar shape and is disposed inside the coating head and substantially parallel to a longitudinal direction thereof; The coating head has the plurality of coating liquid supply ports disposed on both ends of the manifold in the longitudinal direction.
  • the coating head according to [1] wherein the gap at the longitudinal center of the slit is wider than the gap at the longitudinal ends.
  • the coating head according to any one of [1] to [4], wherein the outer surface of the coating head from which the slit is exposed is flat.
  • a coating device for supplying a coating liquid to a surface of a substrate and forming a coating film by slit coating A coating head; A substrate transport member that transports a substrate; a coating liquid supplying member for supplying the coating liquid to the coating head; Equipped with The coating head includes: a manifold for temporarily storing the coating liquid therein; a slit for discharging a coating liquid stored in the manifold; a plurality of coating liquid supply ports for introducing coating liquids into the manifold; the manifold has a columnar shape and is disposed inside the coating head and substantially parallel to a longitudinal direction thereof; the coating device, wherein the plurality of coating liquid supply ports are disposed on both ends of the manifold in a longitudinal direction.
  • a coating method for applying a coating liquid to a substrate by slit coating using a coating head comprising the steps of:
  • the coating head includes a manifold for temporarily storing the coating liquid therein; a slit for discharging a coating liquid stored in the manifold; a plurality of coating liquid supply ports for introducing coating liquids into the manifold;
  • the manifold has a columnar shape and is disposed inside the coating head and substantially parallel to a longitudinal direction thereof, the plurality of coating liquid supply ports are disposed at both ends of the manifold in a longitudinal direction, a coating method comprising: supplying a coating liquid to the plurality of coating liquid supply ports to perform coating.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a coating state using a coating head according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the application head according to the first embodiment in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the coating head according to the first embodiment in a direction parallel to the longitudinal direction.
  • FIG. 4 is a schematic side view illustrating the coating apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a flow chart illustrating a coating method according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a coating state using a coating head according to the first embodiment.
  • Fig. 2 and Fig. 3 are schematic cross-sectional views in directions perpendicular and parallel to the longitudinal direction of the coating head according to the first embodiment.
  • the coating device 100 has a coating head that ejects coating liquid 102 from a slit 101 in the cross section shown in Figure 2, and has coating liquid supply ports 103 that supply coating liquid from both ends of the coating head in the longitudinal direction.
  • the figure also shows a substrate 104, a coating film 105, a pipe 106 that supplies coating liquid to the coating head, a liquid delivery pump 107 that is a coating liquid supply member, and a coating liquid tank 108.
  • the internal structure of the slit of the coating head 100 includes a manifold 112 in which the coating liquid temporarily stays, and a flow path 111 from the coating liquid supply port 103 to the manifold.
  • the inner surface of the slit 101 can be provided with an uneven structure.
  • the manifold has a columnar shape and is disposed inside the coating head, approximately parallel to its longitudinal direction.
  • the coating liquid 102 collides in the center, causing localized increases in pressure and turbulence.
  • pressure fluctuations and the occurrence of gaps can cause coating variations, but the manifold 112 and the uneven structure on the inner surface of the slit act to mitigate these issues.
  • the coating head according to the first embodiment may have a constant gap in the slit 101.
  • the gap in the longitudinal center of the slit can be made wider than the gap at the longitudinal ends. This makes it easier to suppress local increases in pressure of the coating liquid and the occurrence of turbulence.
  • the coating head 100 has coating liquid supply ports on both sides in the longitudinal direction of the manifold arranged inside the coating head, but can also have a coating liquid supply port that supplies liquid to the center of the manifold 112. This makes it easier to discharge the liquid uniformly from the slits.
  • the outer surface 109 of the slit 101 can be curved as shown in FIG. 2.
  • the outer surface refers to the portion with which the coating liquid can come into contact.
  • the range of the outer surface in which the shape should be considered is 2 to 5 times the slit width. Note that in FIG. 2, the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the coating bar is circular, but the cross-sectional shape is not particularly limited.
  • the coating head according to the first embodiment may have a flat outer surface 109 of the slit 101. Making the outer surface flat increases the shear stress, and when the viscosity of the coating liquid is high, it is easy to obtain a uniform coating film. Even in this case, the range of the outer surface is 2 to 5 times the width of the slit.
  • the coating device 200 has a coating head 100 having a slit 101, a substrate transport member 110 for transporting a substrate 104, and a pump 107 which is a coating liquid supply member for supplying a coating liquid 102 to the coating head 100.
  • a coating film 105 is formed on a substrate 104 by the coating liquid 102.
  • the coating film 105 is solidified, for example by drying, to obtain the desired film (solid film). For example, by moving the substrate 104 along the moving direction (the direction of the arrow in the figure), a coating film 105 with a large area can be formed on the substrate 104.
  • the coating device according to the second embodiment can be equipped with a coating head position adjustment member 113 that controls the position of the coating head. By detecting the position of the coating head before or during coating and controlling the distance between the coating head and the substrate while coating, it is possible to make the thickness of the coating film uniform.
  • the coating device can supply the coating liquid 102 from one liquid delivery pump 107.
  • the piping from one liquid delivery pump is divided into several parts, each of which is connected to the coating head. If the liquid delivery pump 107 is located below the coating head 100, it is easier to remove air that is present in the coating liquid. It is also better to have the coating liquid tank 108 located below the pump 107.
  • the coating device 200 may further include a drying member 114.
  • the drying member 114 is capable of drying the coating liquid 102 applied to the substrate 104.
  • the drying member 114 may include, for example, an air nozzle or a far-infrared lamp.
  • the third embodiment relates to a coating method.
  • coating is performed using, for example, the coating apparatus 200 (or a variation thereof) described in relation to the first embodiment.
  • This method in which a coating liquid is discharged from a coating head having a slit and applied, includes the steps of preparing a coating head that supplies coating liquid from both sides in the longitudinal direction of the coating head (S31), as shown in embodiment 1, detecting and adjusting the distance between the coating head and the substrate (S32), and applying the liquid to the substrate while supplying the liquid from both ends of the coating head in the longitudinal direction of the slit (S33).
  • Figure 4 shows an example of a coating device in which the slit is positioned so that it faces downward.
  • the direction of the slit can be freely selected to face downward, sideways, or upward, but it is preferable to eject the coating liquid upward, as this makes it easier for the air in the coating liquid to escape and also makes it easier to apply uniform pressure to the coating liquid, which tends to result in stable coating.
  • a solar cell can be formed by coating using the coating device 200.
  • the number of pumps is one.
  • a tube connected to one pump is split into two and connected to a coating head.
  • the substrate 104 is a rolled PET film.
  • the width of the PET film is, for example, 330 mm.
  • a light-transmitting electrode having a width of 300 mm is formed on the PET film by a roll-to-roll compatible sputtering device.
  • the sheet resistance of the electrode is, for example, 10 ⁇ / ⁇ .
  • the electrode has, for example, a laminated structure of an ITO film/Ag alloy/ITO film.
  • multiple electrodes are provided.
  • the length of each of the multiple electrodes is, for example, about 10 mm.
  • the distance between the multiple electrodes is, for example, 50 ⁇ m.
  • the coating head 100 described in embodiment 1 is prepared.
  • the width of the slit in the coating head 10 is 0.5 mm at the ends and 1.0 mm at the center.
  • the cross section of the outer surface is arc-shaped.
  • the radius of the arc is 10 mm.
  • the length of the coating head is 300 mm.
  • the material of the coating head is, for example, stainless steel (e.g., SUS303).
  • the relative positional relationship between the application head and the substrate is controlled by a gap ring or actuator.
  • the coating liquid 102 is continuously supplied by the liquid supply pump 107.
  • the movement speed of the substrate 104 is, for example, 5 m/min.
  • the drying member 114 blows heated dry air onto the applied coating liquid 102. A solidified coating film is obtained from the coating liquid.
  • another coating liquid may be further coated.
  • the other coating liquid includes, for example, a semiconductor material.
  • the other coating liquid includes, for example, PTB7 ([poly ⁇ 4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-1t-alt-3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophene-4,6-diyl ⁇ ]) and PC70BM ([6,6]phenyl C71 butyric acid methyl ester).
  • PTB7 is, for example, a p-type semiconductor.
  • PC70BM is, for example, an n-type semiconductor.
  • the other coating liquid further includes, for example, monochlorobenzene.
  • the amount of PTB7 is 8 mg per 1 mL of monochlorobenzene.
  • the amount of PC70BM is 12 mg per 1 mL of monochlorobenzene.
  • Another coating liquid 22A is a dispersion liquid containing an organic semiconductor.
  • the other coating liquid becomes, for example, a semiconductor film for a solar cell.
  • the minimum gap distance between the coating head 100 and the substrate 104 is 300 ⁇ m.
  • the moving speed of the substrate 102 is, for example, 5 m/min. After application, drying is performed by a drying member.
  • organic thin-film solar cells that use organic semiconductors, or organic/inorganic hybrid solar cells.
  • organic semiconductors or organic/inorganic hybrid solar cells.
  • the coating liquid may be applied to the substrate 104 at a position where the substrate is transported vertically. This, for example, applies the effect of gravity to the meniscus, making it easier to obtain a uniform film even at high speeds.
  • Coating head 101 Slit 102
  • Coating liquid 103 Supply port 104
  • Substrate 105 ... Coating film 106
  • Pipe 107
  • Coating liquid supply member 108
  • Coating liquid tank 109
  • Outer surface 110
  • Substrate transport member 111
  • Flow path 112
  • Manifold 113
  • Coating head position member 114
  • Drying member 200

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

実施形態によれば、均一な塗布膜を形成可能な、スリット塗布により塗布膜を形成させるための、塗布ヘッド、塗布装置および塗布方法が提供される。この塗布ヘッドは、　内部に塗布液を一時的に貯留するマニホールドと、　前記マニホールド内に貯留された塗布液を吐出するスリットと、　前記マニホールドに塗布液を導入する複数の塗布液供給口と を具備し、　前記マニホールドは柱状形状を有し、前記塗布ヘッドの内部に、その長手方向に略並行に配置され、　前記マニホールドの長手方向の両端に前記複数の塗布液供給口が配置されたものである。

Description

塗布ヘッド、塗布装置および塗布方法
　本発明の実施形態は、デバイス形成に用いることができる、塗布ヘッド、塗布装置および塗布方法に関するものである。
　有機半導体を用いた有機薄膜太陽電池や有機／無機ハイブリッド太陽電池は、活性層の形成に安価な塗布法を適用できることから、低コストの太陽電池として期待されている。有機薄膜太陽電池や有機／無機ハイブリッド太陽電池を低コストで実現するためには、有機活性層やその他の層を形成する塗布材料を均一に塗布することが求められる。各層の膜厚は数ｎｍから数１００ｎｍ程度であり、そのような非常に薄い層を大面積で均一性よく形成することが求められる。例えば、低コストで大面積に極薄い層を塗布可能なロール・ツー・ロール（Ｒ２Ｒ）塗布法のひとつとしてスリット塗布法が知られている。スリット塗布においては、基材に対して幅の広いスリットから塗布液を供給することができて、単一の大面積の塗布膜を得ることが容易である。しかし、従来のスリット塗布ではスリットの長手方向で塗布液の吐出量に差が生じやすく、均一な膜厚の塗膜を得ることが困難な場合があった。このため、より均一な塗布膜を形成できる、塗布ヘッド、塗布装置および塗布方法が望まれている。
特開２０１３－２１５６４４号公報
　本発明の実施形態は、スリット塗布により、均一な塗布膜を形成できる塗布ヘッド、塗布装置および塗布方法を提供するものである。
　本発明によって提供される実施形態は以下のとおりである。
［１］　
　スリット塗布に用いられる、スリットから塗布液を吐出する塗布ヘッドであって、
　前記塗布ヘッドは、内部に塗布液を一時的に貯留するマニホールドと、
　前記マニホールド内に貯留された塗布液を吐出するスリットと、
　前記マニホールドに塗布液を導入する複数の塗布液供給口と
を具備し、
　前記マニホールドは柱状形状を有し、前記塗布ヘッドの内部に、その長手方向に略並行に配置され、
　前記マニホールドの長手方向の両端に前記複数の塗布液供給口が配置された塗布ヘッド。
［２］　
　前記スリットの長手方向の中央部における間隙が、長手方向の端部における間隙よりも広い、［１］に記載の塗布ヘッド。
［３］　
　前記マニホールドの中央部に塗布液を導入する、さらなる塗布液供給口を具備する、［１］または［２］に記載の塗布ヘッド。
［４］
　前記スリットの内側面に凹凸構造を有する、［１］～［３］のいずれかに記載の塗布ヘッド。
［５］
　前記塗布ヘッドの前記スリットが露出した外側面が曲面である、［１］～［４］のいずれかに記載の塗布ヘッド。
［６］
　前記塗布ヘッドの前記スリットが露出した外側面が平面である、［１］～［４］のいずれかに記載の塗布ヘッド。
［７］
　基材の表面に塗布液を供給し、スリット塗布により塗布膜を形成させるための塗布装置であって、
　塗布ヘッドと、
　基材を搬送する基材搬送部材と、
　前記塗布ヘッドに前記塗布液を供給する塗布液供給部材と、
を具備し、
　前記塗布ヘッドは、
　内部に前記塗布液を一時的に貯留するマニホールドと、
　前記マニホールド内に貯留された塗布液を吐出するスリットと、
　前記マニホールドに塗布液を導入する複数の塗布液供給口と
を具備し、
　前記マニホールドは柱状形状を有し、前記塗布ヘッドの内部に、その長手方向に略並行に配置され、
　前記マニホールドの長手方向の両端に前記複数の塗布液供給口が配置された、塗布装置。
［８］
　塗布ヘッドの位置を制御する、塗布ヘッド位置調整部材をさらに具備する、［７］記載の塗布装置
［９］
　ひとつの塗布液供給部材から前記塗布ヘッドに塗布液を供給する、［７］または［８］に記載の塗布装置。
［１０］
　塗布ヘッドを用いてスリット塗布により基材に塗布液を塗布する塗布方法であって、
　前記塗布ヘッドが
　内部に前記塗布液を一時的に貯留するマニホールドと、
　前記マニホールド内に貯留された塗布液を吐出するスリットと、
　前記マニホールドに塗布液を導入する複数の塗布液供給口と
を具備し、
　前記マニホールドは柱状形状を有し、前記塗布ヘッドの内部に、その長手方向に略並行に配置され、
　前記マニホールドの長手方向の両端に前記複数の塗布液供給口が配置されたものであり、
　前記複数の塗布液供給口に塗布液供給を行って塗布を行う、塗布方法。
［１１］
　前記スリットを上向きに配置して塗布する、［１０］に記載の塗布方法。
図１は、第１実施形態に係る塗布ヘッドを用いた塗布の状態を示す模式図である。 図２は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの長手方向に垂直な方向の模式断面図である。 図３は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの長手方向に水平な方向の模式断面図である。 図４は、第２実施形態に係る塗布装置を例示する模式的側面図である。 図５は、第３実施形態に係る塗布方法を例示するフローチャート図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
　なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
　なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　（第１実施形態）　
　図１は、第１実施形態に係る塗布ヘッドを用い塗布の状態を示す模式図である。また、図２および図３は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの長手方向に垂直および並行な方向の模式断面図である。
　図１の模式図に示すように、第１実施形態に係る塗布装置１００は、図２に示す断面のスリット１０１から塗布液１０２を吐出する塗布ヘッドにおいて、塗布ヘッドの長手方向の両端から塗布液を供給する塗布液供給口１０３を有する。図では基材１０４、塗布膜１０５、塗布液を塗布ヘッドに供給する配管１０６、塗布液供給部材である送液ポンプ１０７、塗布液タンク１０８も示している。
　塗布ヘッドの長手方向の両端から塗布液供給を行うことにより、塗布ヘッドの長手方向の長さが３０ｃｍ以上、さらに１ｍ以上になってもスリットから均一に塗布液を吐出することが容易になる。
　図３に示すように、塗布ヘッド１００のスリット内部構造には。塗布液が一時的に滞留するマニホールド１１２，塗布液供給口１０３からのマニホールドへの流路１１１が配置あれている。また、スリット１０１の内側表面には、凹凸構造を設けることができる。マニホールドは、柱状形状を有し、前記塗布ヘッドの内部に、その長手方向に略並行に配置されている。
　塗布ヘッドの内部に配置されたマニホールドの長手方向の両側から塗布液を供給すると、中央部で塗布液１０２が衝突して圧力が局所的に上がったり、乱流が発生しやくなる。このような圧力変動や欄有の発生は、塗布のばらつきの原因となり得るが、マニホールド１１２や、スリット内側表面に設けられた凹凸構造がこれらを緩和する作用を発揮する。
　第１実施形態に係る塗布ヘッドはスリット１０１の間隙が一定であってもよい。しかし、スリットの長手方向の中央部における間隙が、長手方向の端部における間隙よりも広くすることができる。これにより、塗布液の圧力の局所的上昇や乱流の発生を抑制しやすくなる。
　第１実施形態に係る塗布ヘッド１００は、塗布ヘッドの内部に配置されたマニホールドの長手方向の両側から塗布液供給口を具備するが、さらに、マニホールド１１２の中央部に液供給を行う塗布液供給口をさらに具備することができる。これによりさらにスリットからの均一な液排出がしやすくなる。
　第１実施形態に係る塗布ヘッドはスリット１０１の外側面１０９が図２に示すように曲面とすることができる。ここで、外側面とは、塗布液が接触し得る部分を指している。外側面１０９を曲面にすることによりスリット１０１と基材１０４との距離が変動しても塗布膜厚の変動を小さくできる。形状を考慮すべき外側面の範囲はスリット幅の２～５倍の範囲である。なお、図２においては、塗布バーの長手方向に垂直な断面の形状が円形となっているが、その断面形状は特に限定されない。
　また、第１実施形態に係る塗布ヘッドはスリット１０１の外側面１０９が平面であてもよい。外側面を平面にすることによりズリ応力が高くなり、塗布液の粘度が高い場合には均一な塗布膜を容易に得ることができる。この場合においても、外側面の範囲はスリット幅の２～５倍である。
（第２実施形態）
　図４に示すように、第２実施形態に係る塗布装置２００は、スリット１０１を有する塗布ヘッド１００と、基材１０４を搬送する基材搬送部材１１０、前記塗布ヘッド１００に塗布液１０２を供給する塗布液供給部材であるポンプ１０７を有する。
　図４に示すように、基材１０４に塗布液１０２による塗布膜１０５が形成される。塗布膜１０５を、例えば乾燥させて固体化させることで、目的とする膜（固体膜）が得られる。例えば、基材１０４を移動方向（図中の矢印方向）に沿って移動させることで、基材１０４に大きな面積の塗布膜１０５を形成可能である。
　第２実施形態に係る塗布装置は、塗布ヘッドの位置を制御する、塗布ヘッド位置調整部材１１３を具備することができる。塗布前、または塗布中に塗布ヘッドの位置を検出し、塗布ヘッドと基材との距離を制御しながら塗布をすることで、塗布膜の厚さを均一にすることができる。
　第２実施形態に係る塗布装置は、１台の送液ポンプ１０７から塗布液１０２を供給することができる。１台の送液ポンプからの配管を複数に分けてそれぞれを塗布ヘッドに連結させる。送液ポンプ１０７は塗布ヘッド１００より下にあった方が、塗布液中の存在する空気が抜けやすい。また塗布液タンク１０８はポンプ１０７より下にあった方が良い。
　塗布装置２００は、乾燥部材１１４をさらに具備してもよい。乾燥部材１１４は、基材１０４に塗布された塗布液１０２を乾燥させることが可能である。乾燥部材１１４は、例えば、エアノズルや遠赤外ランプを具備するものであってもよい。
　（第３実施形態）　
　第３実施形態は、塗布方法に係る。実施形態に係る塗布方法においては、例えば、第１実施形態に関して説明した塗布装置２００（およびその変形）を用いて塗布が行われる。
　図５は、第３実施形態に係る塗布方法（Ｓ３０）を例示するフローチャート図である。この塗布方法は、第1の実施形態による塗布ヘッド、または第２の実施形態による塗布装置を用いて、塗布を行うものである。
　この方法は、スリットを有する塗布ヘッドの塗布液を吐出して塗布する方法において、実施形態１で示したような、塗布ヘッドの長手方向の両側から塗布液を供給する塗布ヘッドを準備する工程（Ｓ３１）、塗布ヘッドと基材との距離を検出し、調整する工程（Ｓ３２）、スリットの長手方向の塗布ヘッドの両端から液供給液供給をしながら基材への塗布を行なう工程（Ｓ３３）を有する。
　図４には、スリットが下向きになるように配置された塗布装置の例が示されている。スリットの向きは下向き、横向き、上向きと自由に選択できるが、上向きに塗布液を吐出すると塗布液中の空気が抜けやすく、また塗布液に均一な圧力がかかりやすくなり安定的な塗布ができる傾向にあるので好ましい。
　以下、実施形態に係る塗布装置および塗布方法の具体例について説明する。
　例えば、塗布装置２００による塗布により、太陽電池を形成することができる。１つの例において、ポンプの数は、１である。１つのポンプに接続された管は、２つに分かれて塗布ヘッドに接続される。
　例えば、基材１０４は、ロール状のＰＥＴフィルムである。ＰＥＴフィルムの幅は、例えば、３３０ｍｍである。ＰＥＴフィルム上にロールｔｏロール対応のスパッタ装置により光透過性で、幅が３００ｍｍの電極が作成される。電極のシート抵抗は、例えば、１０Ω／□である。電極は、例えば、ＩＴＯ膜／Ａｇ合金／ＩＴＯ膜の積層構造を有する。例えば、複数の電極が設けられる。複数の電極の１つの長さは、例えば、約１０ｍｍである。複数の電極どうしの間隔は、例えば５０μｍである。
　実施形態１に説明された塗布ヘッド１００を準備する。塗布ヘッド１０のスリットの幅は端が０．５ｍｍで中央部が１．０ｍｍである。外側面の断面は、円弧状である。円弧の半径は、１０ｍｍである。塗布ヘッドの長さは、３００ｍｍである。塗布ヘッドの材料は、例えば、ステンレス（例えばＳＵＳ３０３）である。
　１つの例において、塗布液１０２により、ホール輸送層が形成される。この場合、塗布液１０２は、ＰＥＤＯＴおよびＰＳＳを含む水溶液である。
　例えば、ギャップリングやアクチュエータにより、塗布ヘッドと基材との間の相対的な位置関係が制御される。
　基材を搬送しながら、送液ポンプ１０７により塗布液１０２を連続的に供給する。基材１０４の移動速度は、例えば、５ｍ／ｍｉｎである。乾燥部材１１４により、塗布された塗布液１０２に、加熱した乾燥空気を吹き付ける。塗布液から固体化された塗布膜が得られる。
　実施形態において、上記の塗布の後に、別の塗布液がさらに塗布されてもよい。別の塗布液は、例えば、半導体材料を含む。別の塗布液は、例えば、ＰＴＢ７（［ポリ｛４，８－ビス［（２－エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２－ｂ：４，５－ｂ’］ジチオフェン－２，６－ジイル－１ｔ－ａｌｔ－３－フルオロ－２－［（２－エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４－ｂ］チオフェン－４，６－ジイル｝］）と、ＰＣ７０ＢＭ（［６，６］フェニルＣ７１ブチル酸メチルエスター）と、を含む。ＰＴＢ７は、例えばｐ形半導体である。ＰＣ７０ＢＭは、例えば、ｎ形半導体である。別の塗布液は、例えば、モノクロロベンゼンをさらに含む。１ｍＬのモノクロロベンゼンに対して、ＰＴＢ７の量は８ｍｇである。１ｍＬのモノクロロベンゼンに対して、ＰＣ７０ＢＭの量は１２ｍｇである。別の塗布液２２Ａは、有機半導体を含む分散液である。
　別の塗布液は、例えば、太陽電池の半導体膜となる。別の塗布液の塗布において、塗布ヘッド１００と基材１０４との間の最小間隙距離は、３００μｍである。基材１０２の移動速度は、例えば、５ｍ／ｍｉｎである。塗布後に、乾燥部材により乾燥が行われる。
　例えば、有機半導体を用いた有機薄膜太陽電池、または、有機／無機ハイブリッド太陽電池がある。これらの太陽電池を塗布法により作製することで高性能な太陽電池が作製できる。
　実施形態において、基材１０４が垂直方向に搬送される位置で、塗布液が基材に塗布されてもよい。これにより、例えば、重力の効果がメニスカスに加わり、高速でも均一な膜が得やすくなる。
　実施形態によれば、均一な塗布膜を形成できる塗布装置および塗布方法が提供される。
　以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、塗布装置に含まれる、管、ポンプ、ノズルおよび保持部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
　また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
　その他、本発明の実施の形態として上述した塗布ヘッド、塗布装置および塗布方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての塗布装置および塗布方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
　その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１００…塗布ヘッド
１０１…スリット
１０２…塗布液
１０３…供給口
１０４…基材
１０５…塗布膜
１０６…配管
１０７…塗布液供給部材
１０８…塗布液タンク
１０９…外側面
１１０…基材搬送部材
１１１…流路
１１２…マニホールド
１１３…塗布ヘッド位置部材
１１４…乾燥部材
２００…塗布装置

Claims (11)

  1. 　スリット塗布に用いられる、スリットから塗布液を吐出する塗布ヘッドであって、
    　前記塗布ヘッドは、内部に塗布液を一時的に貯留するマニホールドと、
    　前記マニホールド内に貯留された塗布液を吐出するスリットと、
    　前記マニホールドに塗布液を導入する複数の塗布液供給口と
    を具備し、
    　前記マニホールドは柱状形状を有し、前記塗布ヘッドの内部に、その長手方向に略並行に配置され、
    　前記マニホールドの長手方向の両端に前記複数の塗布液供給口が配置された塗布ヘッド。
  2. 　前記スリットの長手方向の中央部における間隙が、長手方向の端部における間隙よりも広い、請求項１に記載の塗布ヘッド。
  3. 　前記マニホールドの中央部に塗布液を導入する、さらなる塗布液供給口を具備する、請求項１または２に記載の塗布ヘッド。
  4. 　前記スリットの内側面に凹凸構造を有する、請求項１または２に記載の塗布ヘッド。
  5. 　前記塗布ヘッドの前記スリットが露出した外側面が曲面である、請求項１または２に記載の塗布ヘッド。
  6. 　前記塗布ヘッドの前記スリットが露出した外側面が平面である、請求項１または２に記載の塗布ヘッド。
  7. 　基材の表面に塗布液を供給し、スリット塗布により塗布膜を形成させるための塗布装置であって、
    　塗布ヘッドと、
    　基材を搬送する基材搬送部材と、
    　前記塗布ヘッドに前記塗布液を供給する塗布液供給部材と、
    を具備し、
    　前記塗布ヘッドは、
    　内部に前記塗布液を一時的に貯留するマニホールドと、
    　前記マニホールド内に貯留された塗布液を吐出するスリットと、
    　前記マニホールドに塗布液を導入する複数の塗布液供給口と
    を具備し、
    　前記マニホールドは柱状形状を有し、前記塗布ヘッドの内部に、その長手方向に略並行に配置され、
    　前記マニホールドの長手方向の両端に前記複数の塗布液供給口が配置された、塗布装置。
  8. 　塗布ヘッドの位置を制御する、塗布ヘッド位置調整部材をさらに具備する、請求項７に記載の塗布装置
  9. 　ひとつの塗布液供給部材から前記塗布ヘッドに塗布液を供給する、請求項７または８に記載の塗布装置。
  10. 　塗布ヘッドを用いてスリット塗布により基材に塗布液を塗布する塗布方法であって、
    　前記塗布ヘッドが
    　内部に前記塗布液を一時的に貯留するマニホールドと、
    　前記マニホールド内に貯留された塗布液を吐出するスリットと、
    　前記マニホールドに塗布液を導入する複数の塗布液供給口と
    を具備し、
    　前記マニホールドは柱状形状を有し、前記塗布ヘッドの内部に、その長手方向に略並行に配置され、
    　前記マニホールドの長手方向の両端に前記複数の塗布液供給口が配置されたものであり、
    　前記複数の塗布液供給口に塗布液供給を行って塗布を行う、塗布方法。
  11. 　前記スリットを上向きに配置して塗布する、請求項１０に記載の塗布方法。
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