DE60035078T2

DE60035078T2 - Herstellungsverfahren eines Donorelements für Übertragung durch Wärme

Info

Publication number: DE60035078T2
Application number: DE60035078T
Authority: DE
Inventors: Martin B. Saint Paul WOLK; Fred B. Saint Paul McCormick; Paul F. Saint Paul Baude
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: DE60003281T2; EP1144197A1; US6582876B2; HK1042675B; DE60003281D1; US6410201B2; US20020015907A1; HK1042675A1; WO2000041893A1; WO2000041893A8; US20010000744A1; US6291116B1; DE60027483D1; US20020197554A1; DE60035078D1; EP1144197B1; US6291126B2; DE60027483T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Donorelements für Übertragung durch Wärme.
Zahlreiche elektronische und optische Miniaturvorrichtungen werden mithilfe von Schichten aus unterschiedlichen Materialien, die übereinander gestapelt sind, gebildet. Diese Schichten sind häufig mit einer Struktur versehen, um die Vorrichtungen zu produzieren. Zu Beispielen für derartige Vorrichtungen gehören optische Anzeigen, in denen jedes Pixel in einer strukturierten Anordnung ausgebildet ist, Konstruktionen aus Lichtwellenleitern für Telekommunikationsvorrichtungen und Metall-Isoliermaterial-Metall-Stapel für Vorrichtungen auf Halbleiterbasis.
Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung solcher Vorrichtungen umfasst die Ausbildung einer oder mehrerer Schichten auf einem Rezeptorsubstrat mit gleichzeitiger oder sequenzieller Strukturierung der Schichten unter Ausbildung der Vorrichtungen. In vielen Fällen sind mehrere Abscheide- und Strukturierschritte erforderlich, um die endgültige Vorrichtungskonstruktion herzustellen. Die Herstellung von optischen Anzeigen kann beispielsweise die getrennte Bildung von roten, grünen und blauen Pixeln erfordern. Zwar können einige Pixelschichten dieser Art gemeinsam abgeschieden werden, wenigstens einige Schichten müssen jedoch getrennt gebildet und häufig getrennt strukturiert werden. Die Strukturierung von Schichten wird häufig mithilfe von fotolithografischen Techniken durchgeführt, zu denen beispielsweise das Abdecken einer Schicht mit einer Photoresist-Schicht, das Strukturieren der Photoresist-Schicht mithilfe einer Maske, das Entfernen eines Teils der Photoresist-Schicht zur Freilegung der darunter liegenden Schicht entsprechend der Struktur und das Ätzen der freigelegten Schicht gehören.
In einigen Anwendungen kann es schwierig oder unpraktisch sein, Vorrichtungen mithilfe der herkömmlichen fotolithografischen Strukturierung herzustellen. Beispielsweise kann die Anzahl der Strukturierschritte für die praktische Darstellung der Vorrichtungen zu groß sein. Darüber hinaus können Nassverarbeitungsschritte beim herkömmlichen fotolithografischen Strukturieren die Integrität, die Eigenschaften der Grenzflächen und/oder die elektrischen und optischen Eigenschaften der zuvor abgeschiedenen Schichten negativ beeinflussen. Es ist denkbar, dass zahlreiche potenziell vorteilhafte Vorrichtungskonstruktionen, -designs, -entwürfe und -materialien aufgrund der Begrenzungen der herkömmlichen fotolithografischen Strukturierung unpraktisch sind. Es besteht ein Bedarf an neuen Verfahren zur Bildung dieser Vorrichtungen mit einer geringeren Anzahl Verarbeitungsschritte, insbesondere Nassverarbeitungsschritte. In wenigstens einigen Fällen kann dies die Konstruktion von Vorrichtungen mit höherer Zuverlässigkeit und Komplexität ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale der Ansprüche angegeben.
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Donorelemente für Übertragung durch Wärme und Strukturierungsverfahren unter Verwendung von Donorelementen für Übertragung durch Wärme. Die erfindungsgemäßen Donoren und Verfahren eignen sich insbesondere zum Strukturieren von lösungsbeschichteten Materialien auf demselben Substrat, auf dem sich auch gegenüber dem Lösemittel empfindliche Materialien befinden. Dies kann insbesondere bei der Konstruktion von organischen Elektrolumineszenzanzeigen und -vorrichtungen sowie Komponenten für organische Elektrolumineszenzanzeigen und -vorrichtungen nützlich sein.
Ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung umfasst den Schritt der Übertragung durch Wärme einer Leuchtpolymerschicht und einer Kleinmolekülschicht von einem oder mehreren Donorelementen für Übertragung durch Wärme auf einen Rezeptor, sodass die Leuchtpolymerschicht und die Kleinmolekülschicht zwischen einer Anode und einer Kathode des Rezeptors abgeschieden werden.
Ein Donorelement für Übertragung durch Wärme für die Verwendung bei der Herstellung von organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen enthält, in der folgenden Reihenfolge, ein Substrat, eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht, eine Zwischenschicht und eine Wärmeübertragungsschicht, welche, in der folgenden Reihenfolge, eine Ablöseschicht, eine Kathodenschicht, eine Leuchtpolymerschicht, eine Löchertransportschicht für Kleinmoleküle und eine Anodenschicht aufweist.
Ein Verfahren zur Strukturierung eines ersten Materials und eines zweiten Materials auf einem Rezeptor umfasst die selektive Wärmeübertragung des ersten Materials proximal zum zweiten Material auf den Rezeptor von einem ersten Donorelement, wobei das erste Material auf dem Donorelement durch Lösungsbeschichten mithilfe eines Lösemittels ausgebildet wird, wobei das zweite Material mit dem zum Beschichten des ersten Materials verwendeten Lösemittels nicht verträglich ist, wobei das erste und/oder das zweite Material ein organisches Elektrolumineszenzmaterial, ein organischer Leiter oder ein organischer Halbleiter ist.
Ein Verfahren zum Strukturieren von Materialien umfasst die Bildung eines Donorelements, das ein Substrat und eine Mehr-Komponenten-Wärmeübertragungsschicht aufweist, wobei die Wärmeübertragungsschicht mindestens eine erste Schicht, die ein lösungsbeschichtetes Material enthält, und eine zweite Schicht, die ein gegenüber dem Lösemittel empfindliches Material enthält, aufweist, wobei das gegenüber dem Lösemittel empfindliche Material nicht mit dem zum Beschichten des lösungsbeschichteten Materials verwendeten Lösemittels verträglich ist, wobei die erste Schicht zwischen der zweiten Schicht und dem Donorsubstrat abgeschieden wird. Anschließend wird die Wärmeübertragungsschicht des Donors proximal zum Rezeptor angeordnet und die Mehr-Komponenten-Übertragungsschicht selektiv durch Wärme vom Donorelement zum Rezeptor übertragen. Das lösungsbeschichtete Material und/oder das gegenüber dem Lösemittel empfindliche Material ist ein organisches Elektrolumineszenzmaterial, ein organischer Leiter oder ein organischer Halbleiter.
Ein Verfahren zum Strukturieren von Materialien umfasst die Schritte einer Übertragung durch Wärme ausgewählter Abschnitte einer ersten Übertragungsschicht von einem ersten Donorelement auf einen Rezeptor, wobei die erste Übertragungsschicht ein erstes Material enthält, wobei das erste Material aus einem Lösemittel auf den ersten Donor beschichtet wird, und einer Übertragung durch Wärme ausgewählter Abschnitte einer zweiten Übertragungsschicht von einem zweiten Donorelement auf den Rezeptor, wobei die zweite Übertragungsschicht ein zweites Material enthält, wobei das zweite Material mit dem Lösemittel unverträglich ist. Das lösungsbeschichtete Material und/oder das zweite Material ist ein organisches Elektrolumineszenzmaterial, ein organischer Leiter oder ein organischer Halbleiter.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Donorelements für Übertragung durch Wärme bereit, wobei das Verfahren das Bilden eines Donorelements umfasst, das ein Donorsubstrat und eine Übertragungsschicht aufweist, wobei die Übertragungsschicht durch a) Lösungsbeschichten eines ersten Materials unter Verwendung eines Lösemittels, b) Trocknen des ersten Materials, um das Lösemittel im Wesentlichen zu entfernen, und c) Abscheiden eines zweiten Mate rials, sodass das erste Material zwischen dem Donorsubstrat und dem zweiten Material angeordnet ist, wobei das zweite Material mit dem Lösemittel, das zum Beschichten des ersten Materials verwendet wird, unverträglich ist, gebildet wird.
Eine organische Elektrolumineszenzanzeige enthält eine erste organische Elektrolumineszenzvorrichtung, die auf einem Anzeigesubstrat angeordnet ist, wobei die erste organische Elektrolumineszenzvorrichtung eine Emitterschicht aufweist, die eine Leuchtpolymerschicht darstellt, und eine zweite organische Elektrolumineszenzvorrichtung, die auf dem Anzeigesubstrat angeordnet ist, wobei die zweite organische Elektrolumineszenzvorrichtung eine Emitterschicht aufweist, die ein organisches Kleinmolekülmaterial darstellt.
Eine organische Elektrolumineszenzanzeige enthält eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, die auf einem Anzeigesubstrat angeordnet ist, wobei die organische Elektrolumineszenzvorrichtung, in der folgenden Reihenfolge vom Substrat ausgesehen, eine erste Elektrode, eine Ladungstransportschicht für Kleinmoleküle, eine Polymeremitterschicht und eine zweite Elektrode enthält.
Die vorstehende Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung dient nicht der Beschreibung jeder offenbarten Ausführungsform oder jeder Durchführung der vorliegenden Erfindung. Die Figuren und die nachfolgende ausführliche Beschreibung stellen eine ausführlichere beispielhafte Erklärung dieser Ausführungsformen dar.
Es ist offensichtlich, dass durch die Angabe einer Reihenfolge in der vorliegenden Schrift (z. B. die Reihenfolge von durchzuführenden Schritten, die Reihenfolge von Schichten auf einem Substrat usw.) nicht beabsichtigt ist, Zwischenstufen zwischen den genannten Posten auszuschließen, solange die Posten in der ange gebenen Reihenfolge erscheinen.
Die Erfindung ist unter Berücksichtigung der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
1A einen schematischen Querschnitt eines Beispiels für ein erfindungsgemäßes Element für Übertragung durch Wärme;
1B einen schematischen Querschnitt eines zweiten Beispiels für ein erfindungsgemäßes Element für Übertragung durch Wärme;
1C einen schematischen Querschnitt eines dritten Beispiels für ein erfindungsgemäßes Element für Übertragung durch Wärme;
1D einen schematischen Querschnitt eines vierten Beispiels für ein erfindungsgemäßes Element für Übertragung durch Wärme;
2A einen schematischen Querschnitt eines ersten Beispiels für eine erfindungsgemäße Übertragungsschicht zur Verwendung auf einem beliebigen Element für Übertragung durch Wärme aus 1A bis 1D;
2B einen schematischen Querschnitt eines zweiten Beispiels für eine erfindungsgemäße Übertragungsschicht zur Verwendung auf einem beliebigen Element für Übertragung durch Wärme aus 1A bis 1D;
2C einen schematischen Querschnitt eines dritten Beispiels für eine erfindungsgemäße Übertragungsschicht zur Verwendung auf einem beliebigen Element für Übertragung durch Wärme aus 1A bis 1D;
2D einen schematischen Querschnitt eines vierten Beispiels für eine erfindungsgemäße Übertragungsschicht zur Verwendung auf einem beliebigen Element für Übertragung durch Wärme aus 1A bis 1D;
2E einen schematischen Querschnitt eines fünften Beispiels für eine erfindungsgemäße Übertragungsschicht zur Verwendung auf einem beliebigen Element für Übertragung durch Wärme aus 1A bis 1D;
3A einen schematischen Querschnitt eines Beispiels für eine erfindungsgemäße Übertragungsschicht zur Verwendung beim Bilden einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung;
3B einen schematischen Querschnitt eines zweiten Beispiels für eine erfindungsgemäße Übertragungsschicht zur Verwendung beim Bilden einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung;
4A bis 4C schematische Ansichten, die Schritte eines Beispiels für ein Verfahren zum Bilden einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung veranschaulichen;
5A bis 5B schematische Ansichten, die Schritte eines Beispiels für ein Verfahren zum Bilden einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung veranschaulichen; und
6 eine partielle Draufsicht auf eine Anzeigevorrichtung, die gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
Die Erfindung eignet sich für verschiedene Modifikationen und andere Formen, in den Zeichnungen sind allerdings spezifische Details davon beispielhaft dargestellt und nachstehend ausführlich beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass nicht beabsichtigt ist, die Erfindung durch bestimmte hier beschriebene Ausfüh rungsformen zu begrenzen. Im Gegenteil, die Erfindung soll alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen umfassen, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen.
Die vorliegende Erfindung ist bei der Bildung oder der partiellen Bildung von Vorrichtungen und anderen Gegenständen unter Verwendung von Wärmeübertragungsverfahren und Donorelementen für Übertragung durch Wärme zum Bilden der Vorrichtungen und anderer Gegenstände anwendbar. Als ein bestimmtes Beispiel kann ein Element für Übertragung durch Wärme zur wenigstens partiellen Herstellung einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung (OEL) oder einer Anordnung solcher Vorrichtungen und von Bestandteilen zur Verwendung in OEL-Anzeigen verwendet werden. Dies kann beispielsweise durch die Wärmeübertragung einer Einzel- oder Mehr-Komponenten-Übertragungseinheit eines Elements für Übertragung durch Wärme erreicht werden. Es ist offensichtlich, dass Einzelschicht- und Mehrschicht-Übertragungen zur Bildung anderer Vorrichtungen und Gegenstände verwendet werden können. Ein besseres Verständnis der verschiedenen Aspekte der Erfindung ergibt sich aus einer Darlegung der nachstehend bereitgestellten Beispiele, die vorliegende Erfindung wird dadurch aber nicht eingeschränkt.
Materialien können mithilfe von selektiver Wärmeübertragung der Materialien von einem oder mehreren Elementen für Übertragung durch Wärme auf Substraten strukturiert angeordnet werden. Ein Element für Übertragung durch Wärme kann durch Aussetzen eines ausgewählten Abschnitts des Elements für Übertragung durch Wärme an direkte Wärme erwärmt werden. Wärme kann unter Verwendung eines Elements (z. B. eines Widerstandsheizelements), durch Umwandlung von Strahlung (z. B. eines Lichtstrahls) in Wärme und/oder Anlegen von elektrischem Strom an eine Schicht des Elementes zu Übertragung durch Wärme zur Erzeugung von Wärme erzeugt werden. In vielen Fällen ist die Wärmeübertragung unter Verwendung von Licht von beispielsweise einer Leuchte oder einem Laser aufgrund der Genauigkeit und Präzision, die häufig damit erreichbar ist, vorteilhaft. Die Größe und Form der überführten Struktur (z. B. einer Linie, eines Kreises, eines Quadrats oder einer anderen Form) kann beispielsweise durch die Wahl der Größe des Lichtstrahls, des Belichtungsmusters des Lichtstrahls, der Dauer des direkten Kontakts zwischen Strahl und Element für Übertragung durch Wärme und der Materialien des Elementes für Übertragung durch Wärme gesteuert werden.
Ein Element für Übertragung durch Wärme kann eine Übertragungsschicht enthalten, die zur Bildung verschiedener Elemente und Vorrichtungen, oder Teilen davon, verwendet werden kann. Zu beispielhaften Materialien und Übertragungsschichten gehören diejenigen, die zur Bildung von Elementen, Vorrichtungen und Teilen davon verwendbar sind, die in elektronischen Anzeigen nützlich sind. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Beispiele konzentrieren sich in erster Linie auf OEL-Vorrichtungen und Anzeigen, die Übertragung von Materialien von Elementen für Übertragung durch Wärme kann aber auch zur wenigstens partiellen Bildung von elektronischen Schaltkreisen, Widerständen, Kondensatoren, Dioden, Gleichrichtern, Elektrolumineszenzleuchten, Speicherelementen, Feldeffekttransistoren, bipolaren Transistoren, Unijunction-Transistoren, MOS-Transistoren, Metall-Isolator-Halbleitertransistoren, organischen Transistoren, ladungsgekoppelten Vorrichtungen, Isolator-Metall-Isolator-Schichtsystemen, Schichtsystemen aus organischem Leiter-Metall-organischem Leiter, integrierten Schaltkreisen, Fotodetektoren, Lasern, Linsen, Lichtwellenleitern, Gittern, holografischen Elementen, Filtern (z. B. Add/drop-Filtern, Gain-Flattening-Filtern, Kantenfiltern und dergleichen), Spiegeln, Verteilern, Kopplern, Kombinatorern, Modulatoren, Sensoren (z. B. Dämpfungssensoren, Phasenmodulationssensoren, interferometrischen Sensoren und dergleichen), Laserresonatoren, piezoelektrischen Vorrichtungen, ferroelektrischen Vorrichtungen, Dünnfilmbatterien oder Kombinationen davon verwendet werden; beispielsweise für die Kombination aus Feldeffekttransistoren und organischen Elektrolumineszenzleuchten als eine aktive Matrixanordnung für eine optische Anzeige. Andere Gegenstände können durch Übertragen einer Mehr-Komponenten-Übertragungseinheit und/oder einer Einzelschicht gebildet werden.
Die Wärmeübertragung unter Verwendung von Licht kann häufig eine bessere Genauigkeit und Qualitätssteuerung bei sehr kleinen Vorrichtungen, wie kleinen optischen und elektronischen Vorrichtungen, einschließlich beispielsweise Transistoren und anderer Komponenten von integrierten Schaltkreisen, sowie Komponenten zur Verwendung in einer Anzeige, wie Elektrolumineszenzleuchten und Steuerschaltkreisen, bereitstellen. Ferner kann die Wärmeübertragung unter Verwendung von Licht wenigstens in einigen Fällen eine bessere Lagegenauigkeit bereitstellen, wenn mehrere Vorrichtungen über eine Fläche, die im Vergleich zur Größe der Vorrichtung groß ist, gebildet werden. Beispielsweise können Komponenten für eine Anzeige, die viele Pixel aufweist, unter Verwendung dieses Verfahrens gebildet werden.
In einigen Fällen können mehrere Elemente für Übertragung durch Wärme zur Bildung einer Vorrichtung oder eines anderen Gegenstands oder zur Bildung benachbarter Vorrichtungen, anderer Gegenständen oder Teilen davon verwendet werden. Die mehreren Elemente für Übertragung durch Wärme können Elemente für Übertragung durch Wärme mit Mehr-Komponenten-Übertragungseinheiten und Elemente für Übertragung durch Wärme enthalten, die eine einzige Schicht übertragen. Beispielsweise kann eine Vorrichtung oder ein anderer Gegenstand unter Verwendung eines oder mehrerer Elemente für Übertragung durch Wärme mit Mehr-Komponenten-Übertragungseinheiten und/oder eines oder mehrerer Elemente für Übertragung durch Wärme gebildet werden, die jeweils zur Übertragung einer einzigen Schicht oder einer mehrschichtigen Einheit verwendet werden können.
Die Wärmeübertragung einer oder mehrerer Schichten zur Bildung einer Vorrichtung oder einer Anordnung von Vorrichtungen kann auch beispielsweise zur Reduzierung oder Eliminierung von Nassverarbeitungsschritten in Verfahren, wie fotolithografischer Strukturierung, nützlich sein, die zur Bildung zahlreicher elektronischer und optischer Vorrichtungen verwendet werden. Die Wärmeübertragung zum Strukturieren von Schichten von Donorelementen kann auch zum Entkoppeln von Schichtaufbringungsschritten und Strukturierungsschritten nützlich sein, beispielsweise wenn eine solche Kopplung die Art der Schichtstrukturen oder die Art der strukturierbaren Nachbarstrukturen begrenzen kann. Bei herkömmlichen strukturierten Verfahren, wie Fotolithografie, Strahldruck, Siebdruck und verschiedenen Techniken auf Maskenbasis, werden Schichten in der Regel direkt auf das Substrat, auf dem die Strukturierung stattfindet, aufgebracht. Die Strukturierung kann gleichzeitig mit dem Beschichten (wie bei Strahldruck, Siebdruck und einigen Verfahren auf Maskenbasis) oder nach dem Beschichten mittels Ätzen oder einer anderen Entfernungstechnik durchgeführt werden. Eine Schwierigkeit bei derartigen herkömmlichen Ansätzen besteht darin, dass die zum Beschichten von Materialien verwendeten Lösemittel und/oder die zum Strukturieren von Materialien verwendeten Ätzverfahren bereits aufgebrachte oder strukturierte Schichten oder Materialien beschädigen, auflösen, durchdringen und/oder unwirksam machen können.
In der vorliegenden Erfindung können Materialien unter Bildung der Übertragungsschichten der Donorelemente auf Donorelemente für Übertragung durch Wärme aufgebracht werden. Die Materialien für die Übertragungsschicht können anschließend mittels selektiver Wärmeübertragung vom Donor auf einen Rezeptor strukturiert übertragen werden. Das Aufbringen auf einen Donor mit anschließender Strukturierung mittels selektiver Übertragung stellt ein Entkoppeln der Schichtaufbringungsschritte und Strukturierungsschritte dar. Ein Vorteil beim Entkoppeln der Schichtaufbringungsschritte und Strukturierungsschritte besteht darin, dass Materialien strukturiert über oder neben anderen Materialien aufgebracht werden können, deren Strukturierung unter Verwendung herkömmlicher Strukturierverfahren, wenn überhaupt möglich, schwierig ist. In erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise eine lösungsbeschichtete Schicht über einem gegenüber dem Lösemittel empfindlichen Material strukturiert aufgebracht werden, welches in Gegenwart des Lösemittels gelöst, angegriffen, durch Drohungen und/oder für den vorgesehenen Zweck unwirksam gemacht worden wäre, wenn die lösungsbeschichtete Schicht direkt auf das gegenüber dem Lösemittel empfindliche Material aufgebracht worden wäre.
Eine Übertragungsschicht eines Donorelements kann durch Lösungsbeschichten eines ersten Materials auf den Donor, geeignetes Trocknen der Beschichtung und anschließendes Abscheiden einer zweiten Schicht, die ein Material enthält, das gegenüber dem zum Beschichten des ersten Materials verwendeten Lösemittels empfindlich sein kann, hergestellt werden. Schäden auf der zweiten Schicht können durch das Abdampfen oder das anderweitige Entfernen eines großen oder des größten Teils des Lösemittels vor dem Aufbringen der zweiten Schicht auf ein Minimum beschränkt oder ganz verhindert werden. Nach der Wärmeübertragung dieser Mehr-Komponenten-Übertragungsschicht vom Donorelement auf einen Rezeptor wird die zweite Schicht zwischen dem Rezeptor und dem lösungsbeschichteten ersten Material angeordnet. Die Wärmeübertragung von Mehrschichteinheiten führt zu einer umgekehrten Reihenfolge der übertragenen Schichten auf dem Rezeptor im Vergleich zur Reihenfolge auf dem Donorelement. Das ist der Grund, weswegen gegenüber Lösemittel empfindliche Schichten unter lösungsbeschichteten Schichten strukturiert aufgebracht werden können. Darüber hinaus müssen die Schichten nicht gemeinsam als eine Mehrschichteinheit übertragen werden. Das bzw. die gegenüber Lösemittel empfindliche(n) Material(ien) können mithilfe jedes geeigneten Verfahrens strukturiert aufgebracht werden, einschließlich Wärmeübertragung von einem Donor, gefolgt von einem weiteren Wärmeübertragungsschritt unter Verwendung eines anderen Donors zu Übertragung des bzw. der lösungsbeschichteten Materials/ien. Dasselbe gilt für die strukturierte Wärmeübertragung von lösungsbeschichteten Materialien neben, aber nicht zwangsläufig in Berührung mit Materialien oder Schichten auf einem Rezeptor, die mit dem Lösemittel unverträglich sein können. Wie nachstehend ausführlich besprochen, stellt die Bildung von OEL-Vorrichtungen ein besonders geeignetes Beispiel dar.
Vor dem Hintergrund dieser allgemeinen Konzepte der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beispielhafte Donorelemente, Wärmeübertragungsverfahren und Vorrichtungen, die mittels Wärmeübertragungsverfahren hergestellt wurden, beschrieben.
Ein Beispiel für ein geeignetes Element für Übertragung durch Wärme 100 ist in 1A dargestellt. Das Element für Übertragung durch Wärme 100 enthält ein Donorsubstrat 102, eine fakultative Grundierungsschicht 104, eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht (LTHC-Schicht) 106, eine fakultative Zwischenschicht 108, eine fakultative Ablöseschicht 112 und eine Übertragungsschicht 110. Gerichtetes Licht von einer Leuchtquelle, wie einem Laser oder einer Leuchte, kann zum Bestrahlen des Elements für Übertragung durch Wärme 100 entsprechend eines Musters verwendet werden. Die LTHC-Schicht 106 enthält einen Strahlungsabsorber, der Lichtenergie in Wärmeenergie umwandelt. Die Umwandlung von Lichtenergie in Wärmeenergie führt zu einer Übertragung eines Teils der Übertragungsschicht 110 auf einen Rezeptor (nicht dargestellt).
Ein anderes Beispiel für ein Element für Übertragung durch Wärme 120 enthält, wie in 1B dargestellt, ein Donorsubstrat 122, eine LTHC-Schicht 124, eine Zwischenschicht 126 und eine Übertragungsschicht 128. Ein anderes geeignetes Element für Übertragung durch Wärme 140 enthält, wie in 1C dargestellt, ein Donorsubstrat 142, eine LTHC-Schicht 144 und eine Übertragungsschicht 146. Noch ein weiteres Beispiel für ein Element für Übertragung durch Wärme 160 enthält, wie in 1D dargestellt, ein Donorsubstrat 162 und eine Übertragungsschicht 164, wobei ein fakultativer Strahlungsabsorber zur Umwandlung von Lichtenergie in Wärmeenergie im Donorsubstrat 162 und/oder der Übertragungsschicht 164 angeordnet ist. Als Alternative kann das Element für Übertragung durch Wärme 160 ohne Strahlungsabsorber zur Wärmeumwandlung der Übertragungsschicht 164 unter Verwendung eines Heizelements, wie eines Widerstandsheizelements, verwendet werden, das mit dem Element für Übertragung durch Wärme in Kontakt ist, um das Element für Übertragung durch Wärme selektiv zu erwärmen und die Übertragungsschicht gemäß einer Struktur zu übertragen. Ein Element für Übertragung durch Wärme 160 ohne Strahlungsabsorber kann gegebenenfalls eine Ablöseschicht, eine Zwischenschicht und/oder andere im Fachgebiet verwendete Schichten (z. B. eine Beschichtung, die ein Kleben des Widerstandsheizelements verhindert) enthalten.
In der vorliegenden Erfindung kann eine Vielfalt von strahlenden Quellen zur Wärmeübertragung unter Verwendung von Strahlung (z. B. Licht) verwendet werden: Bei analogen Techniken (z. B. Belichtung durch eine Maske) sind Hochleistungs-Lichtquellen (z. B. Xenon-Blitzleuchten und Laser) nützlich. Für digitale Abbildungstechniken sind im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereich betriebene Laser besonders nützlich. Zu geeigneten Lasern gehören beispielsweise hochleistungsfähige (≥ 100 mW) Einmoden-Laserdioden, fasergekoppelte Laserdioden und Diodenpumpen-Feststofflaser (z. B. Nd:YAG und Nd:YLF). Die Verweilzeiten bei der Laserbelichtung können beispielsweise im Bereich von ungefähr 0,1 bis 100 Mikrosekunden liegen und der Laserteilchenfluss kann beispielsweise im Bereich von ungefähr 0,01 bis ungefähr 1 J/cm² liegen.
Ist (z. B. bei Anwendungen mit hochauflösender Vollfarbenanzeige) eine hohe Genauigkeit bei der Leuchtfleckplatzierung über große Substratflächen erforderlich, ist ein Laser als Strahlungsquelle besonders nützlich. Laserquellen sind mit sowohl großen starren Substraten, als auch mit 1 m × 1 m × 1,1 mm Glas und Endlos- oder bogenförmigen Foliensubstraten, wie 100-μm-Polyimidbögen, kompatibel.
Bei vereinfachten Donorfolienkonstruktionen ohne LTHC-Schicht und Strahlungsabsorber können beispielsweise Widerstands-Thermodruckköpfe oder -anordnungen verwendet werden. Dies kann bei kleineren Substratgrößen (z. B. weniger als ungefähr 30 cm in einer beliebigen Abmessung) oder bei größeren Strukturen, wie denjenigen, die für alphanumerische Segmentanzeigen erforderlich sind, besonders nützlich sein.
Während der Abbildung wird das Element für Übertragung durch Wärme in der Regel in engsten Kontakt mit einem Rezeptor gebracht. In wenigstens einigen Fällen wird zur Erhaltung des engsten Kontakts zwischen dem Element für Übertragung durch Wärme und dem Rezeptor Druck oder Vakuum angelegt. Dann wird eine Strahlungsquelle zum Erwärmen der LTHC-Schicht (und/oder einer bzw. mehrerer anderen einen Strahlungsabsorber enthaltenden Schicht(en)) auf abbildende Weise (z. B. digital oder durch analoge Belichtung durch eine Maske) verwendet, um die abbildende Übertragung der Übertragungsschicht von dem Element für Übertragung durch Wärme zu dem Rezeptor entsprechend einer Struktur durchzuführen.
Als Alternative kann ein Heizelement, wie ein Widerstandsheizelement, zum Übertragen der Mehr-Komponenten-Übertragungseinheit verwendet werden. Das Element für Übertragung durch Wärme wird selektiv mit dem Heizelement in Berührung gebracht, was die Wärmeübertragung eines Teils der Übertragungsschicht entsprechend einer Struktur verursacht. In einer anderen Ausführungsform kann das Element für Übertragung durch Wärme eine Schicht enthalten, die einen an die Schicht angelegten elektrischen Strom in Wärme umwandelt.
In der Regel wird die Übertragungsschicht ohne Übertragung einer der anderen Schichten des Elements für Übertragung durch Wärme, wie der fakultativen Zwischenschicht und der LTHC-Schicht, auf den Rezeptor übertragen. Die Gegenwart der fakultativen Zwischenschicht kann die Übertragung der LTHC-Schicht auf den Rezeptor verhindern oder reduzieren und/oder die Verzerrung des übertragenen Teils der Übertragungsschicht reduzieren. Die Haftung der Zwischenschicht an der LTHC-Schicht ist unter Abbildungsbedingungen vorzugsweise größer als die Haftung der Zwischenschicht an der Übertragungsschicht. In einigen Fällen kann eine reflektierende oder eine absorbierende Zwischenschicht verwendet werden, um das Niveau der durch die Zwischenschicht übertragenen Abbildungsstrahlung zu dämpfen und jegliche Beschädigung des übertragenen Teils der Übertragungsschicht, die sich aus der Wechselwirkung der übertragenen Strahlung mit der Übertragungsschicht und/oder dem Rezeptor resultieren kann, zu verringern. Dies ist bei der Verringerung von Wärmeschäden besonders nützlich, die dann auftreten können, wenn der Rezeptor gegenüber der Abbildungsstrahlung hochgradig absorbierend ist.
Es können große Elemente für Übertragung durch Wärme verwendet werden, einschließlich Elemente für Übertragung durch Wärme, die Längen- und Breitenabmessungen von einem Meter und mehr aufweisen. Während des Betriebs kann ein Laser in einem Raster oder auf andere Weise über das große Element für Übertragung durch Wärme bewegt werden, wobei der Laser selektiv betrieben wird, um Teile des Elements für Übertragung durch wärme entsprechend einer gewünschten Struktur zu bestrahlen. Als Alternative kann der Laser stationär sein und das Element für Übertragung durch Wärme unterhalb des Lasers bewegt werden.
Donorsubstrate für Übertragung durch Wärme können Polymerfolien sein. Eine geeignete Art Polymerfolie ist eine Polyesterfolie, beispielsweise Polyethylenterephthalat- oder Polyethylennaphthalatfolie. Es können jedoch auch andere Folien mit ausreichenden optischen Eigenschaften (wenn für das Erwärmen und die Übertragung Licht verwendet wird), einschließlich hoher Lichtübertragung bei einer bestimmten Wellenlänge, und ausreichender mechanischer und thermischer Festigkeit für die fragliche Anwendung verwendet werden. Das Donorsubstrat ist in wenigstens einigen Fällen flach, sodass einheitliche Beschichtungen darauf ausgebildet werden können. Das Donorsubstrat ist auch in der Regel aus Materialien ausgewählt, die trotz Erwärmen der LTHC-Schicht stabil bleiben. Die typische Dicke des Donorsubstrats liegt im Bereich von 0,025 bis 0,15 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,1 mm, dickere oder dünnere Donorsubstrate können jedoch auch verwendet werden.
In der Regel werden die Materialien, die zur Bildung des Donorsubstrats und der LTHC-Schicht verwendet werden, derart gewählt, dass die Haftung zwischen der LTHC-Schicht und dem Donorsubstrat verbessert wird. Um die Gleichmäßigkeit beim Aufbringen der nachfolgenden Schichten zu erhöhen und auch um die Grenzflächen- Bindungsfestigkeit zwischen der LTHC-Schicht und dem Donorsubstrat zu stärken, kann eine fakultative Grundierungsschicht verwendet werden. Ein Beispiel für ein geeignetes Substrat mit Grundierungsschicht ist von Teijin Ltd. (Produktnr. HPE100, Osaka, Japan) erhältlich.
Für die durch Strahlung induzierte Wärmeübertragung wird in der Regel eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht (LTHC-Schicht) in das Element für Übertragung durch Wärme eingefügt, um die Energie von Licht, das von einer Leuchtquelle in das Element für Übertragung durch Wärme abgestrahlt wird, zu koppeln. Die LTHC-Schicht enthält vorzugsweise einen Strahlungsabsorber, der einfallende Strahlung (z. B. Laserlicht) absorbiert und mindestens einen Teil der einfallenden Strahlung in Wärme umwandelt, um die Übertragung der Übertragungsschicht vom Element für Übertragung durch Wärme zum Rezeptor zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen liegt keine getrennte LTHC-Schicht vor und stattdessen ist der Strahlungsabsorber in einer anderen Schicht des Elements für Übertragung durch Wärme, wie dem Donorsubstrat oder der Übertragungsschicht, angeordnet. In anderen Ausführungsformen enthält das Element für Übertragung durch Wärme eine LTHC-Schicht und enthält ebenfalls (einen) zusätzliche(n) Strahlungsabsorber, der bzw. die in einer oder mehreren der anderen Schichten des Elements für Übertragung durch Wärme, wie beispielsweise dem Donorsubstrat oder der Übertragungsschicht, angeordnet sind. In noch weiteren Ausführungsformen enthält das Element für Übertragung durch Wärme keine LTHC-Schicht oder keinen Strahlungsabsorber und die Übertragungsschicht wird unter Verwendung eines Heizelements, das mit dem Element für Übertragung durch Wärme in Berührung ist, übertragen.
Der Strahlungsabsorber in der LTHC-Schicht (oder in anderen Schichten) absorbiert Licht in der Regel im infraroten, sichtbaren und/oder ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Der Strahlungsabsorber ist in der Regel gegenüber der gewählten Abbildungsstrahlung hochgradig absorbierend und bietet eine optische Dichte bei der Wellenlänge der Abbildungsstrahlung im Bereich von 0,2 bis 3 und vorzugsweise von 0,5 bis 2. Zu geeigneten strahlungsabsorbierenden Materialien können beispielsweise Farbstoffe (z. B. Farbstoffe für sichtbares Licht, Ultraviolett-Farbstoffe, Infrarot-Farbstoffe, Fluoreszenzfarbstoffe und Strahlung polarisierende Farbstoffe), Pigmente, Metalle, Metallverbindungen, Metallfolien und andere geeignete Absorptionsmaterialien gehören. Zu Beispielen für geeignete Strahlungsabsorber können Carbon Black, Metalloxide und Metallsulfide gehören. Ein Beispiel für eine geeignete LTHC-Schicht kann ein Pigment enthalten, wie Carbon Black, und ein Bindemittel, wie ein organisches Polymer. Eine andere geeignete LTHC-Schicht kann Metall oder Metall/Metalloxid enthalten, das als dünne Folie ausgebildet ist, beispielsweise schwarzes Aluminium (d. h. teilweise oxidiertes Aluminium mit schwarzem Aussehen). Metallische und Metallverbindungsfolien können mithilfe von Techniken, wie beispielsweise Sputtern und Aufdampfen, ausgebildet werden. Teilchenfömige Beschichtungen können unter Verwendung eines Bindemittels und jeder geeigneten trockenen oder nassen Beschichtungstechnik ausgebildet werden.
Strahlungsabsorbermaterial kann gleichmäßig in der gesamten LTHC-Schicht angeordnet oder nicht homogen verteilt sein. Nicht homogene LTHC-Schichten können beispielsweise, wie in der gleichzeitig übertragenen US-A-6,228,555 mit dem Titel "Thermal Mass Transfer Donor Elements" zur Steuerung des Temperaturprofils in Donorelementen verwendet werden. Dies kann zu Elementen für Übertragung durch Wärme führen, die eine höhere Übertragungsempfindlichkeit (z. B. bessere Wiedergabetreue der Soll-Übertragungsmuster gegenüber dem Ist-Übertragungsmuster) aufweisen.
Farbstoffe, die zur Verwendung als Strahlungsabsorber in einer LTHC-Schicht geeignet sind, können in Teilchenform, in einem Bindematerial gelöst oder wenigstens teilweise in einem Bindematerial dispergiert vorliegen. Bei Verwendung von dispergierten teilchenförmigen Strahlungsabsorbern kann die Teilchengröße, wenigstens in einigen Fällen, 10 μm oder weniger betragen und kann ungefähr 1 μm oder weniger betragen. Zu geeigneten Farbstoffen gehören Farbstoffe mit Absorption im IR-Bereich des Spektrums. Beispiele für derartige Farbstoffe können in Matsuoka, M., "Infrared Absorbing Materials", Plenum Press, New York, 1990; Matsuoka, M., Absorption Spectra of Dyes for Diode Lasers, Bunshin Publishing Co., Tokyo, 1990, US-Patent Nr. 4,722,583 ; 4,833,124 ; 4,912,083 ; 4,942,141 ; 4,948,776 ; 4,948,778 ; 4,950,639 ; 4,940,640 ; 4,952,552 ; 5,023,229 ; 5,024,990 ; 5,156,938 ; 5,286,604 ; 5,340,699 ; 5,351,617 ; 5,360,694 ; und 5,401,607 ; EP-Patent Nr. 321,923 und 568,993 ; und Beilo, K.A. et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1993, 452-454 (1993), gefunden werden. IR-Absorber, die von Glendale Protective Technologies, Inc., Lakeland, Fla., unter der Bezeichnung CYASORB IR-99, IR-126 und IR-165 vermarktet werden, können ebenfalls verwendet werden. Ein bestimmter Farbstoff kann auf der Grundlage von Faktoren gewählt werden, wie Löslichkeit in und Verträglichkeit mit einem bestimmten Bindemittel und/oder Beschichtungslösemittel sowie dem Wellenlängenbereich der Absorption.
Pigmentmaterialien können ebenfalls als Strahlungsabsorber in der LTHC-Schicht verwendet werden. Zu Beispielen für geeignete Pigmente gehören Carbon Black und Grafit sowie Phthalcyanine, Nickeldithiolene und andere Pigmente, die in US-Patent Nr. 5,166,024 und 5,351,617 beschrieben sind. Darüber hinaus können schwarze Azopigmente auf der Basis von Kupfer- oder Chromkomplexen von beispielsweise Pyrazolon-Gelb, Dianisidin-Rot und Nickel-Azo-Gelb nützlich sein. Auch anorganische Pigmente sind verwendbar, einschließlich beispielsweise Oxide und Sulfide von Metallen, wie Aluminium, Wismut, Zinn, Indium, Zink, Titan, Chrom, Molybdän, Wolfram, Cobalt, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zirkon, Eisen, Blei und Tellur. Metallboride, -carbide, -nitride, -carbonitride, Oxide mit Bronzestruktur und Oxide, die strukturell mit der Bronzefamilie verwandt sind (z. B. WO_2,9), können ebenso verwendet werden.
Es können Strahlungsabsorber aus Metall verwendet werden, entweder in Form von Teilchen, wie beispielsweise in US-Patent Nr. 4,252,671 beschrieben, oder als Folien, wie in US-Patent Nr. 5,256,506 offenbart. Zu geeigneten Metallen gehören beispielsweise Aluminium, Wismut, Zinn, Indium, Tellur und Zink.
Wie angeführt, kann ein teilchenförmiger Strahlungsabsorber in einem Bindemittel angeordnet sein. Der prozentuale Gewichtsanteil des Strahlungsabsorbers in der Beschichtung, wobei das Lösemittel bei der Ermittlung des prozentualen Gewichtsanteils unberücksichtigt bleibt, beträgt im Allgemeinen, je nachdem, welche(r) Strahlungsabsorber und welche(s) Bindemittel in der LTHC-Schicht verwendet werden, 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 3 Gew.-% bis 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%.
Zu geeigneten Bindemitteln zur Verwendung in der LTHC-Schicht gehören Film bildende Polymere, wie beispielsweise Phenolharze (z. B. Novolak und Resolharze), Polyvinylbutyralharze, Polyvinylacetate, Polyvinylacetale, Polyvinylidenchloride, Polyacrylate, Celluloseether und -ester, Nitrocellulosen und Polycarbonate. Zu geeigneten Bindemitteln können auch Monomere, Oligomere oder Polymere gehören, die polymerisiert oder vernetzt wurden oder werden können. In einigen Ausführungsformen wird das Bindemittel hauptsächlich unter Verwendung einer Beschichtung aus vernetzbaren Monomeren und/oder Oligomeren mit einem fakultativen Polymer gebildet. Wird ein Polymer im Bindemittel verwendet, enthält das Bindemittel 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 45 Gew.-% Polymer (wobei das Lösemittel bei der Ermittlung der Gew.-% nicht berücksichtigt wird).
Nach dem Aufbringen auf das Donorsubstrat können die Monomere, Oligomere und Polymere unter Bildung der LTHC-Schicht vernetzt werden. Wenn das Vernetzen der LTHC-Schicht zu gering ist, kann die LTHC-Schicht in einigen Fällen durch die Wärme beschädigt werden und/oder die Übertragung eines Teils der LTHC-Schicht zusammen mit der Übertragungsschicht auf den Rezeptor zulassen.
Der Einschluss eines thermoplastischen Harzes (z. B. eines Polymers) kann wenigstens in einigen Fällen die Leistung (z. B. Übertragungseigenschaften und/oder Auftragbarkeit) der LTHC-Schicht verbessern. Es wird angenommen, dass ein thermoplastisches Harz die Haftung der LTHC-Schicht auf dem Donorsubstrat verbessern kann. In einer Ausführungsform enthält das Bindemittel 25 bis 50 Gew.-% (wobei das Lösemittel bei der Ermittlung der Gew.-% nicht berücksichtigt wird) thermoplastisches Harz, und vorzugsweise 30 bis 45 Gew.-% thermoplastisches Harz, geringere Mengen an thermoplastischem Harz (z. B. 1 bis 15 Gew.-%) können jedoch ebenfalls verwendet werden. Das thermoplastische Harz wird in der Regel derart gewählt, dass es mit den anderen Materialien des Bindemittels verträglich ist (d. h. eine einphasige Kombination bildet). Zur Angabe der Verträglichkeit kann ein Löslichkeitsparameter verwendet werden, Polymer Handbook, J. Brandrup, Herausgeber, S. VII 519-557 (1989). In wenigstens einigen Ausführungsformen wird für das Bindemittel ein thermoplastisches Harz gewählt, das einen Löslichkeitsparameter im Bereich von 9 bis 13 (cal/cm³)^1/2 (9 bis 13 (4,1868 J/cm³)^1/2), vorzugsweise 9,5 bis 12 (cal/cm³)^1/2 (9,5 bis 12 (4,1868 J/cm³)^1/2) aufweist. Zu Beispielen für geeignete thermoplastische Harze gehören Polyacryle, Styrol-Acryl-Polymere und -Harze und Polyvinylbutyral.
Zur Erleichterung des Beschichtungsverfahrens können herkömmliche Beschichtungshilfsmittel, wie Tenside und Dispergiermittel zugegeben werden. Die LTHC-Schicht kann unter Verwendung einer Vielfalt von aus dem Stand der Technik bekannten Beschichtungsverfahren auf das Donorsubstrat aufgebracht werden. Eine polymere oder organische LTHC-Schicht wird wenigstens in einigen Fällen mit einer Dicke von 0,05 μm bis 20 μm, vorzugsweise 0,5 μm bis 10 μm und am meisten bevorzugt 1 μm bis 7 μm aufgebracht. Eine anorganische LTHC-Schicht wird wenigstens in einigen Fällen mit einer Dicke im Bereich von 0,001 bis 10 μm und vorzugsweise 0,002 bis 1 μm aufgebracht.
Zwischen der LTHC-Schicht und der Übertragungsschicht der Elemente für Übertragung durch Wärme kann eine fakultative Zwischenschicht angeordnet sein, die eine Beschädigung und Verunreinigung des übertragenen Teils der Übertragungsschicht auf ein Minimum beschränkt und die auch eine Verzerrung des übertragenen Teils der Übertragungsschicht reduzieren kann. Die Zwischenschicht kann auch die Haftung der Übertragungsschicht an dem Rest des Elements für Übertragung durch Wärme beeinflussen. In der Regel hat die Zwischenschicht eine hohe Wärmebeständigkeit. Die Zwischenschicht wird unter den Abbildungsbedingungen vorzugsweise nicht verzogen oder chemisch zersetzt, insbesondere nicht in einem Ausmaß, der das übertragene Bild funktionsunfähig macht. Die Zwischenschicht bleibt während des Übertragungsverfahrens in der Regel mit der LTHC-Schicht in Kontakt und wird im Wesentlichen nicht mit der Übertragungsschicht übertragen.
Zu geeigneten Zwischenschichten gehören beispielsweise Polymerfolien, Metallschichten (z. B. aus der Gasphase abgeschiedene Metallschichten), anorganische Schichten (z. B. als Sol-Gel abgeschiedene Schichten und aus der Gasphase abgeschiedene Schichten anorganischer Oxide (z. B. Siliciumdioxid, Titandioxid und andere Metalloxide)) und organische/anorganische Verbundschichten. Zu organischen Materialien, die als Zwischenschichtmaterialien geeignet sind, gehören sowohl duroplastische als auch thermoplastische Materialien. Zu geeigneten duroplastischen Materialien gehören Harze, die durch Wärme, Strahlung oder chemische Behandlung vernetzbar sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf vernetzte oder vernetzbare Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyester, Epoxide und Polyurethane. Die duroplastischen Materialien können beispielsweise als thermoplastische Vorläufer auf die LTHC-Schicht aufgebracht und anschließend unter Ausbildung einer vernetzten Zwischenschicht vernetzt werden.
Zu geeigneten thermoplastischen Materialien gehören beispielsweise Polyacrylate, Polymethacrylate, Polystyrole, Polyurethane, Polysulfone, Polyesters und Polyimide. Diese thermoplastischen organischen Materialien können mithilfe von herkömmlichen Beschichtungstechniken (beispielsweise Lösungsbeschichten, Sprühbeschichten oder Extrusionsbeschichten) aufgebracht werden. Die Glasübergangstemperatur (T_g) der zur Verwendung in der Zwischenschicht geeigneten thermoplastischen Materialien beträgt 25 °C oder mehr, vorzugsweise 50 °C oder mehr, mehr bevorzugt 100 °C oder mehr und am meisten bevorzugt 150 °C oder mehr. Die Zwischenschicht kann bei den Wellenlängen der Abbildungsstrahlung entweder durchlässig, absorbierend, reflektierend oder eine beliebige Kombination davon sein.
Zu anorganischen Materialien, die als Zwischenschichtmaterialien geeignet sind, gehören beispielsweise Metalle, Metalloxide, Metallsulfide und anorganische Kohlenstoffbeschichtungen, einschließlich solcher Materialien, die bei den Wellenlängen der Abbildungs strahlung hochgradig durchlässig oder reflektierend sind. Diese Materialien können mittels herkömmlicher Techniken (z. B. Sputtern im Vakuum, Aufdampfen im Vakuum oder Plasmastrahlabscheidung) auf die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufgetragen werden.
Die Zwischenschicht kann eine Reihe von Vorteilen bereitstellen. Die Zwischenschicht kann eine Barriere gegen die Übertragung von Materialien aus der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht sein. Sie kann auch die Temperatur, die in der Übertragungsschicht erreicht wird, verändern, sodass wärmeinstabile Materialien übertragen werden können. Die Gegenwart einer Zwischenschicht kann auch zu einem besseren Formgedächtnis des übertragenen Materials führen.
Die Zwischenschicht kann Zusätze enthalten, einschließlich beispielsweise Fotoinitiatoren, Tenside, Pigmente, Weichmacher und Beschichtungshilfsmittel. Die Dicke der Zwischenschicht kann von Faktoren, wie beispielsweise dem Material der Zwischenschicht, dem Material der LTHC-Schicht, dem Material der Übertragungsschicht, der Wellenlänge der Abbildungsstrahlung und der Dauer der Belichtung des Elements für Übertragung durch Wärme durch die Abbildungsstrahlung abhängen. Bei polymeren Zwischenschichten liegt die Dicke der Zwischenschicht üblicherweise im Bereich von 0,05 μm bis 10 μm, vorzugsweise von etwa 0,1 μm bis 4 μm, mehr bevorzugt 0,5 bis 3 μm und am meisten bevorzugt 0,8 bis 2 μm. Bei anorganischen Zwischenschichten (z. B. Zwischenschichten aus Metall oder Metallverbindungen) liegt die Dicke der Zwischenschicht üblicherweise im Bereich von 0,005 μm bis 10 μm, vorzugsweise von etwa 0,01 μm bis 3 μm und mehr bevorzugt von etwa 0,02 bis 1 μm.
Die Elemente für Übertragung durch Wärme können eine fakultative Ablöseschicht enthalten. Die fakultative Ablöseschicht erleichtert in der Regel das Ablösen der Übertragungsschicht vom Rest des Elements für Über tragung durch Wärme (z. B. der Zwischenschicht und/oder der LTHC-Schicht) nach dem Erwärmen des Elements für Übertragung durch Wärme, beispielsweise durch eine Leuchtquelle oder ein Heizelement. In wenigstens einigen Fällen ermöglicht die Ablöseschicht eine gewisse Haftung der Übertragungsschicht am Rest des Elements für Übertragung durch Wärme vor der Einwirkung von Wärme. Zu geeigneten Ablöseschichten gehören beispielsweise leitfähige und nicht leitfähige thermoplastische Polymere, leitfähige und nicht leitfähige verstärkte Polymere und/oder leitfähige und nicht leitfähige Dispersionen. Zu Beispielen für geeignete Polymere gehören Acrylpolymere, Polyaniline, Polythiophene, Poly(phenylenvinylene), Polyacetylene und andere leitfähige organische Materialien, wie diejenigen, die in Handbook of Conductive Molecules and Polymers, Band 1-4, H. S. Nalwa, Herausgeber, John Wiley and Sons, Chichester (1997), aufgeführt sind. Zu Beispielen für geeignete leitfähige Dispersionen gehören Tinten, die Carbon Black, Grafit, hochfeines teilchenförmiges Indium-Zinn-Oxid, hochfeines Antimonzinnoxid und im Handel erhältliche Materialien von Unternehmen, wie Nanophase Technologies Corporation (Gurr Ridge, IL) und Metech (Elverson, PA). Zu anderen geeigneten Materialien für die Ablöseschicht gehören sublimierbare Isoliermaterialien und sublimierbare Halbleitermaterialien (wie Phthalcyanine), einschließlich beispielsweise der Materialien, die in US-Patent Nr. 5,747,217 beschrieben sind.
Die Ablöseschicht kann Teil der Übertragungsschicht oder eine getrennte Schicht sein. Die gesamte oder ein Teil der Ablöseschicht kann mit der Übertragungsschicht übertragen werden. Alternativ kann die meiste oder im Wesentlichen die gesamte Ablöseschicht bei der Übertragung der Übertragungsschicht auf dem Donorsubstrat verbleiben. In einigen Fällen, beispielsweise bei einer Ablöseschicht, die ein sublimierbares Material enthält, kann ein Teil der Ablöseschicht während des Über tragungsverfahrens abgeführt werden.
Die Übertragungsschichten der erfindungsgemäßen Elemente für Übertragung durch Wärme können eine oder mehrere Schichten für die Übertragung auf einen Rezeptor enthalten. Diese eine oder mehreren Schichten können unter Verwendung organischer, anorganischer, organometallischer und anderer Materialien gebildet werden. Die Übertragungsschicht wird zwar als eine oder mehrere diskrete Schichten aufweisende Schicht beschrieben und veranschaulicht, es ist jedoch offensichtlich, dass wenigstens in einigen Fällen, in denen mehr als eine Schicht verwendet wird, ein Grenzflächenbereich auftreten kann, der mindestens einen Teil jeder Schicht enthält. Dies kann beispielsweise dann auftreten, wenn es vor, während oder nach der Übertragung der Übertragungsschicht zu einem Mischen der Schichten oder zu einer Diffusion von Material zwischen den Schichten kommt. In anderen Fällen können einzelne Schichten vor, während oder nach der Übertragung der Übertragungsschicht vollständig oder teilweise vermischt werden. In jedem Fall werden diese Strukturen derart beschrieben, als ob sie mehr als eine unabhängige Schicht aufweisen, insbesondere dann, wenn verschiedene Funktionen der Vorrichtung von den verschiedenen Bereichen übernommen werden.
Ein Vorteil bei der Verwendung einer Mehr-Komponenten-Übertragungseinheit, insbesondere dann, wenn sich die Schichten nicht vermischen, besteht darin, dass die wichtigen Grenzflächeneigenschaften der Schichten einer Mehr-Komponenten-Übertragungseinheit bei der Herstellung der Elemente für Übertragung durch Wärme erzeugt werden und vorzugsweise während der Übertragung erhalten bleiben.
Ein Beispiel einer Übertragungsschicht enthält eine Ein- oder Mehr-Komponenten-Übertragungseinheit, die zur Bildung wenigstens eines Teils einer mehrschichtigen Vorrichtung, wie einer OEL-Vorrichtung, oder einer anderen Vorrichtung, die in Verbindung mit OEL-Vorrichtungen verwendet wird, auf einem Rezeptor verwendet wird. In einigen Fällen kann die Übertragungsschicht alle die Schichten enthalten, die zur Bildung einer betriebsfähigen Vorrichtung erforderlich sind. In anderen Fällen kann die Übertragungsschicht weniger als alle die Schichten enthalten, die zur Bildung einer betriebsfähigen Vorrichtung erforderlich sind, wobei die anderen Schichten mittels Übertragung von einem oder mehreren anderen Donorelementen oder mittels eines anderen geeigneten Übertragungs- oder Strukturierverfahrens gebildet werden. In noch anderen Fällen können eine oder mehrere Schichten einer Vorrichtung auf dem Rezeptor bereitgestellt werden, wobei die restliche(n) Schicht(en) in der Übertragungsschicht eines oder mehrere Donorelemente enthalten sind. Als Alternative können eine oder mehrere zusätzliche Schichten einer Vorrichtung nach der Strukturierung der Übertragungsschicht auf den Rezeptor übertragen werden. In einigen Fällen wird die Übertragungsschicht zur Bildung einer einzigen Schicht einer Vorrichtung verwendet.
In einer Ausführungsform enthält eine beispielhafte Übertragungsschicht eine Mehr-Komponenten-Übertragungseinheit, die imstande ist, mindestens zwei Schichten einer mehrschichtigen Vorrichtung zu bilden. Diese zwei Schichten der mehrschichtigen Vorrichtung entsprechen häufig zwei Schichten der Übertragungsschicht. In diesem Beispiel kann eine der Schichten, die durch die Übertragung von der Mehr-Komponenten-Übertragungseinheit gebildet wird, eine aktive Schicht sein (d. h. eine Schicht, die als eine leitfähige, halbleitende, Elektronen sperrende, Löcher sperrende, Licht erzeugende (z. B. lumineszierende, Licht emittierende, fluoreszierende oder phosphoreszierende), Elektronen erzeugende oder Löcher erzeugende Schicht dient). Eine zweite Schicht, die durch Übertragung von der Mehr- Komponenten-Übertragungseinheit gebildet wird, kann eine andere aktive Schicht oder eine funktionale Schicht sein (d. h. eine Schicht, die als isolierende, leitfähige, halbleitende, Elektronen sperrende, Löcher sperrende, Licht erzeugende, Elektronen erzeugende, Löcher erzeugende, Licht absorbierende, reflektierende, beugende, Phasen verzögernde, streuende, verstreuende oder zerstreuende Schicht der Vorrichtung dient). Die zweite Schicht kann auch eine nicht funktionale Schicht sein (d. h. eine Schicht, die beim Betrieb der Vorrichtung keine Funktion erfüllt, aber beispielsweise bereitgestellt wird, um die Übertragung und/oder die Haftung der Übertragungseinheit am Rezeptorsubstrat während der Strukturierung zu erleichtern). Die Mehr-Komponenten-Übertragungseinheit kann auch zur Bildung zusätzlicher aktiver Schichten, funktionaler Schichten und/oder nicht funktionaler Schichten verwendet werden.
Die Übertragungsschicht kann eine Klebstoffschicht enthalten, die an einer Außenfläche der Übertragungsschicht angeordnet ist, um die Haftung auf dem Rezeptor zu erleichtern. Die Klebstoffschicht kann eine funktionale Schicht sein, beispielsweise wenn die Klebstoffschicht Strom zwischen dem Rezeptor und den anderen Schichten der Übertragungsschicht leitet, oder eine nicht funktionale Schicht, beispielsweise wenn die Klebstoffschicht die Übertragungsschicht nur am Rezeptor festhält. Die Klebstoffschicht kann unter Verwendung von thermoplastischen Polymeren gebildet werden, einschließlich leitfähiger und nicht leitfähiger thermoplastischer Polymere, leitfähiger und nicht leitfähiger verstärkter Polymere und/oder leitfähiger und nicht leitfähiger Dispersionen. Zu Beispielen für geeignete Polymere gehören Acrylpolymere, Polyaniline, Polythiophene, Poly(phenylenvinylene), Polyacetylene und andere leitfähige organische Materialien, wie diejenigen, die in Handbook of Conductive Molecules and Polymers, Band 1-4, H. S. Nalwa, Herausgeber, John Wiley and Sons, Chichester (1997), aufgeführt sind. Zu Beispielen für geeignete leitfähige Dispersionen gehören Tinten, die Carbon Black, Grafit, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, hochfeines teilchenförmiges Indium-Zinn-Oxid, hochfeines Antimonzinnoxid und im Handel erhältliche Materialien von Unternehmen, wie Nanophase Technologies Corporation (Gurr Ridge, IL) und Metech (Elverson, PA). Leitfähige Klebstoffschichten können auch aufgedampfte oder im Vakuum abgeschiedene organische Leiter, wie N,N'-Bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidin (auch als NPB bekannt), enthalten.
Die Übertragungsschicht kann auch eine Ablöseschicht enthalten, die auf der Oberfläche der Übertragungsschicht angeordnet ist, die mit dem Rest des Elements für Übertragung durch Wärme in Kontakt ist. Wie vorstehend beschrieben, kann diese Ablöseschicht teilweise oder vollständig mit dem Rest der Übertragungsschicht übertragen werden oder im Wesentlichen die gesamte Ablöseschicht kann auf dem Element für Übertragung durch Wärme verbleiben oder die Ablöseschicht kann bei der Übertragung der Übertragungsschicht ganz oder teilweise abgeführt werden. Geeignete Ablöseschichten sind vorstehend beschrieben.
Die Übertragungsschicht kann zwar mit diskreten Schichten ausgebildet werden, es ist jedoch offensichtlich, dass die Übertragungsschicht in wenigstens einigen Ausführungsformen Schichten enthalten kann, die mehrere Komponenten und/oder mehrere Verwendungen in der Vorrichtung haben. Es ist ebenfalls offensichtlich, dass zwei oder mehr diskrete Schichten in wenigstens einigen Ausführungsformen während der Übertragung miteinander verschmolzen oder anderweitig vermischt oder kombiniert werden können. Auf jeden Fall werden diese Schichten, obwohl vermischt oder kombiniert, als einzelne Schichten betrachtet.
Ein Beispiel einer Übertragungsschicht 170, das in 2A dargestellt ist, enthält eine leitfähige Metall- oder Metallverbindungsschicht 172 und eine leitfähige Polymerschicht 174. Die Übertragungsschicht 170 kann so angeordnet sein, dass entweder die Schicht 172 oder die Schicht 174 die Außenschicht des Donors ist (d. h. die Schicht, die bei der Übertragung mit dem Rezeptor (nicht dargestellt) in Kontakt ist). Die leitfähige Polymerschicht 174 kann, wenn die leitfähige Polymerschicht 174 die Außenschicht ist, wenigstens zum Teil auch als Klebstoffschicht dienen, um die Übertragung auf den Rezeptor oder auf Elemente oder Schichten, die zuvor auf dem Rezeptor ausgebildet worden waren, zu erleichtern.
Ein zweites Beispiel für eine Übertragungsschicht 180, die in 2B dargestellt ist, enthält eine Ablöseschicht 182, gefolgt von einer leitfähigen Metall- oder Metallverbindungsschicht 184 und dann einer leitfähigen oder nicht leitfähigen Polymerschicht 186 für den Kontakt mit einem Rezeptor (nicht dargestellt). In anderen Ausführungsformen ist die Reihenfolge der Schichten 184 und 186 umgekehrt, sodass die Schicht 184 die Außenschicht darstellt.
Ein drittes Beispiel für eine Übertragungsschicht 190, die in 2C dargestellt ist, enthält eine leitfähige anorganische Schicht 191 (beispielsweise aufgedampftes Indium-Zinn-Oxid), eine leitfähige oder nicht leitfähige Polymerschicht 192 und eine fakultative Ablöseschicht (nicht dargestellt). Die Außenschicht kann entweder Schicht 191 oder Schicht 192 sein.
Ein viertes Beispiel für eine Übertragungsschicht 195, die in 2D dargestellt ist, besteht aus einem mehrschichtigen Metallstapel 196 alternierender Metalle 197, 198, wie Gold-Aluminium-Gold, und einer leitfähigen oder nicht leitfähigen Polymerschicht 199 für den Kontakt mit einem Rezeptor.
Ein fünftes Beispiel für eine Übertragungsschicht 175, die in 2E dargestellt ist, enthält eine lösungsbeschichtete Schicht 176 und eine benachbarte Schicht 177, die gegenüber dem Lösemittel, das zum Aufbringen von Schicht 176 verwendet wurde, empfindlich ist. Die Schicht 177 kann auf der lösungsbeschichteten Schicht 176 aufgebracht werden, nachdem die lösungsbeschichtete Schicht 176 auf das Donorelement aufgebracht und vorzugsweise getrocknet wurde, um das Lösemittel im Wesentlichen zu entfernen. Die Übertragungsschicht 175 kann zusätzliche Schichten (nicht dargestellt) enthalten, die über der Schicht 177, unter der Schicht 176 oder zwischen den Schichten 176 und 177 angeordnet sind, einschließlich einer Ablöse- und einer Klebstoffschicht. Wenn die Übertragungsschicht 175 auf einen Rezeptor (nicht dargestellt) übertragen wird, ist die Schicht 177 zwischen dem Rezeptor und der lösungsbeschichteten Schicht 176 angeordnet.
Die Übertragung eines oder mehrerer Einzel- oder Mehr-Komponenten-Übertragungseinheiten zur Bildung mindestens eines Teils einer OEL-Vorrichtung (organische Elektrolumineszenz) stellt ein besonders anschauliches, nicht einschränkendes Beispiel der Bildung einer aktiven Vorrichtung unter Verwendung eines Elements für Übertragung durch Wärme dar. In wenigstens einigen Fällen enthält eine OEL-Vorrichtung eine dünne Schicht, oder Schichten, eines oder mehrerer geeigneter organischer Materialien, die zwischen einer Kathode und einer Anode übereinander angeordnet sind. Von der Kathode aus werden Elektronen in die organische(n) Schicht(en) injiziert und von der Anode aus werden Löcher in die organische(n) Schicht(en) injiziert. Bei der Migration der injizierten Ladungen zur Elektrode mit der entgegengesetzten Ladung können sich diese unter Bildung von Elektron-Loch-Paaren vereinigen, die in der Regel als Exzitone bezeichnet werden. Diese Exzitone, oder im Anregungszustand befindlichen Spezies, können beim Abfall in den Grundzustand Energie in Form von Licht emittieren (siehe beispielsweise T. Tsutsui, MRS Bulletin, 22, 39-45 (1997)).
Zu anschaulichen Beispielen für OEL-Vorrichtungen gehören Vorrichtungen mit molekular dispergierten Polymeren, in denen Ladungsträger- und/oder -emitterspezies in einer Polymermatrix dispergiert sind (siehe J. Kido "Organic Electroluminescent devices Based an Polymeric Materials", Trends in Polymer Science, 2, 350-355 (1994)), Vorrichtungen mit konjugierten Polymeren, in denen Schichten aus Polymeren, wie Polyphenylenvinylen, als Ladungsträger- und -emitterspezies dienen (siehe J. J. M. Halls et al., Thin Solid Films, 276, 13-20 (1996)), Vorrichtungen mit aufgedampften Kleinmolekülheterostrukturen (siehe US-Patent Nr. 5,061,569 und C. H. Chen et al., "Recent Developments in Molecular Organic Electroluminescent Materials", Macromolecular Symposia, 125, 1-48 (1997)), Licht emittierende elektrochemische Zellen (siehe Q. Pei et al., J. Amer. Chem. Soc., 118, 3922-3929 (1996)) und vertikal gestapelte organische Leuchtdioden, die Licht mit mehreren Wellenlängen aussenden können (siehe US-Patent Nr. 5,707,745 und Z. Shen et al., Science, 276, 2009-2011 (1997)).
Der Begriff "Kleinmolekül" bezieht sich im Sinne der Erfindung auf ein nicht polymeres organisches, anorganisches oder organometallisches Molekül und der Begriff "organisches Kleinmolekül" bezieht sich auf ein nicht polymeres organisches oder organometallisches Molekül. In OEL-Vorrichtungen können Kleinmolekülmaterialien als Emitterschichten, als Ladungstransportschichten, als Dotierstoff in Emitterschichten (z. B. zur Steuerung der emittierten Farbe) oder Ladungstransportschichten und dergleichen verwendet werden.
Ein geeignetes Beispiel für eine Übertragungsschicht 200 zur Bildung einer OEL-Vorrichtung ist in 3A dargestellt. Die Übertragungsschicht 200 enthält eine Anode 202, eine fakultative Löchertransport schicht 204, ein Elektronentransport/Emitterschicht 206 und eine Kathode 208. Eine getrennte Elektronentransportschicht (nicht dargestellt) kann zwischen der Emitterschicht 206 und der Kathode 208 enthalten sein. Zwischen der Emitterschicht und der Anode kann auch eine getrennte Elektronensperrschicht (nicht dargestellt) enthalten sein und eine getrennte Löchersperrschicht (nicht dargestellt) kann zwischen der Emitterschicht und der Kathode enthalten sein. Als Alternative kann entweder die Kathode oder die Anode getrennt auf einem Rezeptor (z. B. als eine leitfähige Beschichtung auf dem Rezeptor oder als strukturierte leitfähige Streifen oder Flächen auf dem Rezeptor) und nicht in der Übertragungsschicht vorgesehen sein. Dies ist in 3B anhand einer anodenlosen Übertragungsschicht 200' dargestellt, wobei Bezugsziffern mit Apostroph zur Bezeichnung von Schichten verwendet werden, die auch in der Übertragungsschicht 200 vorhanden sind.
Die Übertragungsschicht 200 kann auch eine oder mehrere Schichten, wie eine Ablöseschicht 210 und/oder eine Klebstoffschicht 212 enthalten, um die Übertragung der Übertragungsschicht auf den Rezeptor zu vereinfachen. Jede dieser beiden Schichten kann leitfähige Polymere aufweisen, um die elektrische Verbindung mit einer leitfähigen Schicht oder Struktur auf dem Rezeptor oder mit einer oder mehreren leitfähigen Schichten, die anschließend auf der Übertragungsschicht gebildet werden, zu erleichtern. Es ist offensichtlich, dass die Positionen der Ablöseschicht und der Klebstoffschicht in Bezug auf die anderen Schichten der Übertragungsschicht umgekehrt werden können, sodass die Übertragungsschicht 200 derart übertragen werden kann, dass entweder die Anode oder die Kathode proximal zu der Rezeptorfläche angeordnet ist.
Bei vielen Anwendungen, wie Anzeigeanwendungen, ist es bevorzugt, dass die Kathode und/oder die Anode für das von der Elektrolumineszenzvorrichtung ausgesendete Licht durchlässig ist. Dies ist von der Ausrichtung der Vorrichtung (d. h., ob die Anode oder die Kathode näher am Rezeptorsubstrat ist) sowie von der Richtung der Lichtemission (d. h., durch das Rezeptorsubstrat oder weg vom Rezeptorsubstrat) abhängig.
Die Anode 202 und die Kathode 208 sind in der Regel unter Verwendung von leitfähigen Materialien, wie Metallen, Legierungen, metallischen Verbindungen, Metalloxiden, leitfähigen Keramiken, leitfähigen Dispersionen und leitfähigen Polymeren, gebildet, einschließlich beispielsweise Gold, Platin, Palladium, Aluminium, Titan, Titannitrid, Indium-Zinn-Oxid (ITO), Fluorzinnoxid (FTO) und Polyanilin. Die Anode 202 und die Kathode 208 können Einzelschichten aus leitfähigem Material sein oder sie können mehrere Schichten enthalten. Eine Anode oder eine Kathode kann beispielsweise eine Schicht aus Aluminium oder eine Schicht aus Gold, eine Schicht aus Aluminium und eine Schicht aus Lithiumfluorid oder eine Metallschicht und eine leitfähige organische Schicht enthalten. Es kann besonders nützlich sein, eine zweischichtige Kathode (oder Anode) bereitzustellen, die aus einer leitfähigen organischen Schicht (mit einer Dicke von z. B. 0,1 bis 5 μm) und einer dünnen Metall- oder Metallverbindungsschicht (z. B. 10 bis 100 nm (100 bis 1000 Ångström)) besteht. Eine derartige zweischichtige Elektrodenkonstruktion kann eine größere Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit oder Sauerstoff aufweisen, was die darunter liegenden, gegenüber Feuchtigkeit oder Sauerstoff empfindlichen Schichten einer Vorrichtung (z. B. die organischen Licht emittierenden Schichten) beschädigen kann. Eine derartige Beschädigung kann auftreten, wenn die dünne Metallschicht winzige Löcher aufweist, die durch die leitfähige organische Schicht abgedeckt und abgedichtet werden. Durch Reißen oder Brechen der dünnen Metallschicht kann eine Beschädigung und/oder ein Versagen der Vorrichtung verursacht werden. Die zusätzliche Verwendung einer leitfähigen organischen Schicht kann die Metallschicht gegenüber Brechen widerstandsfähiger machen oder kann als eine Diffusionsbarriere gegenüber korrosiven Stoffen und als eine leitfähige Brücke im Falle eines Bruchs dienen.
Die Löchertransportschicht 204 erleichtert die Injektion von Löchern in die Vorrichtung und deren Migration zur Kathode 208. Die Löchertransportschicht 204 kann ferner als eine Barriere für den Weg von Elektronen zur Anode 202 dienen. Die Löchertransportschicht 204 kann beispielsweise ein Diaminderivat enthalten, wie N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin (auch als TPD bekannt) oder andere lochleitfähige Materialien, wie NPB. Im Allgemeinen kann die Löchertransportschicht organische Kleinmolekülmaterialien, leitfähige Polymere, eine mit einem organischen Kleinmolekül dotierte Polymermatrix und andere geeignete organische oder anorganische leitfähige oder halbleitende Materialien enthalten.
Die Elektronentransport/Emitterschicht 206 erleichtert die Injektion von Elektronen und deren Migration zur Anode 202. Die Elektronentransport/Emitterschicht 206 kann ferner als eine Barriere für den Weg von Löchern zur Kathode 208 dienen. Die Elektronentransport/Emitterschicht 206 wird häufig aus einer Metallchelatverbindung, wie beispielsweise Tris(8-hydroxychinolin)aluminium (ALQ) gebildet. Emitterschichten (und/oder Elektronentransportschichten) können auch Licht emittierende Polymere, wie Poly(phenylenvinylene) (PPV), Poly-para-phenylene (PPP) und Polyfluorene (PF); organische Kleinmolekülmaterialien, für die ALQ ein Beispiel ist; mit einem organischen Kleinmolekül dotierte Polymer und andere geeignete Materialien enthalten.
Die Grenzfläche zwischen Löchertransportschicht 204 und Elektronentransport/Emitterschicht 206 bildet eine Barriere für den Weg von Löchern und Elektronen und schafft somit eine Loch/Elektron-Wiedervereinigungszone und stellt eine wirksame organische Elektrolumineszenzvorrichtung bereit. Wenn das Emittermaterial ALQ ist, sendet die OEL-Vorrichtung blaugrünes Licht aus. Die Aussendung von Licht mit unterschiedlicher Farbe kann durch die Verwendung von verschiedenen Emittern und Dotierstoffen in der Elektronentransport/Emitterschicht 206 erreicht werden (siehe C. H. Chen et al., "Recent Developments in Molecular Organic Electroluminescent Materials", Macromolecular Symposia, 125, 1-48 (1997)).
Andere Konstruktionen für mehrschichtige OEL-Vorrichtungen können unter Verwendung von anderen Übertragungsschichten übertragen werden. Die Löchertransportschicht 204 in 3A könnte beispielsweise auch eine Emitterschicht sein und/oder die Löchertransportschicht 204 und die Elektronentransport/Emitterschicht 206 könnten zu einer Schicht vereinigt sein. Ferner könnte zwischen den Schichten 204 und 206 in 3A eine getrennte Emitterschicht angeordnet sein.
Die Strukturierung von OEL-Materialien und Schichten zur Bildung von OEL-Vorrichtungen stellt ein besonders geeignetes Beispiel für die Veranschaulichung einiger der Schwierigkeiten herkömmlicher Strukturiertechniken und die Überwindung dieser Schwierigkeiten gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Bei herkömmlichen Strukturiertechniken können einige Materialien oder Schichten vorhanden sein, die aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Angriffen, Eindringen oder Auflösen nach Einwirken von Lösemitteln oder Ätzmitteln, die zum Beschichten oder Strukturieren anderer Schichten des Anzeigesubstrats verwendet werden, nicht verwendet werden können. Somit kann es Vorrichtungen und/oder Anzeigekonstruktionen geben, die sich nicht mit herkömmlichen Techniken herstellen lassen, da eine lö sungsbeschichtete Schicht über oder neben einer gegenüber dem Lösemittel empfindlichen Schicht aufgebracht würde oder da ein Ätzmittel zur Strukturierung von Schichten über oder neben anderen Schichten verwendet würde, die gegenüber dem Ätzmittel empfindlich sind. Bei der Bildung einer OEL-Vorrichtung, die eine Anode auf einem Substrat, eine Kleinmolekül-Löchertransportschicht auf der Anode, eine Licht emittierende Polymeremitterschicht auf der Löchertransportschicht und eine Kathode auf der Emitterschicht enthält, kann beispielsweise das Lösemittel, das zum Aufbringen des Licht emittierenden Polymers verwendet wird, bei herkömmlichen Verarbeitungstechniken die Löchertransportschicht beschädigen. Dieselben Begrenzungen können für die herkömmliche Strukturierung von benachbarten OEL-Vorrichtungen gelten, von denen die eine eine Leuchtpolymer-Emitterschicht und die andere eine organische Kleinmolekül-Emitterschicht enthält. Diese Begrenzungen können unter Verwendung der erfindungsgemäßen thermischen Strukturierverfahren überwunden werden. Die Überwindung dieser Begrenzungen ermöglicht ein breiteres Spektrum möglicher Vorrichtungskonstruktionen und Materialalternativen und diese können wiederum dazu verwendet werden, OEL-Vorrichtungen und -Anzeigen zu erreichen, die Eigenschaften, wie Helligkeit, Haltbarkeit, Farbreinheit, Wirkungsgrad usw., zeigen, die ansonsten nicht möglich wären. Somit stellt die vorliegende Erfindung neue OEL-Vorrichtungen und -Anzeigekonstruktionen (sowie neue Strukturierverfahren und neue Donorelemente für Übertragung durch Wärme) bereit.
Mithilfe von Wärmeübertragung von einem oder mehreren Donorelementen können Stapel unterschiedlicher Arten von OEL-Materialien und/oder organischer Ladungstransportschichten sowie anderer Vorrichtungsschichten gebildet werden. Beispielsweise kann ein Donorelement hergestellt werden, das eine Übertragungsschicht aufweist, die eine lösungsbeschichtete Schicht (z. B. ein Leuchtpolymer, ein leitfähiges Polymer usw.) und eine aufgedampfte oder im Vakuum abgeschiedene Schicht (z. B. eine organische Kleinmolekül-Emitter- oder -Ladungstransportschicht usw.) enthält. Die lösungsbeschichtete Schicht kann jedes geeignete Material sein, wie dotierte oder nicht dotierte Leuchtpolymere, andere lösungsbeschichtbare leitfähige, halbleitende oder isolierende Materialien, die als Lichtemitter dienen können, Ladungsträger (Elektronen- oder Löchertransport), Ladungsisolatoren (Elektronen- oder Löchersperren), Farbfilter, Pufferschichten und dergleichen. Die aufgedampfte Schicht kann jedes geeignete Material sein, einschließlich organischer Kleinmolekül-Lichtemitter und/oder -Ladungsträger, andere aufgedampfte leitfähige oder halbleitende organische oder anorganische Materialien, Isoliermaterialien und dergleichen. Eine beispielhafte Ausführungsform ist eine, wobei die aufgedampfte Schicht als Teil der Übertragungsschicht eines Donorelements für Übertragung durch Wärme über der lösungsbeschichteten Schicht aufgebracht wird, sodass die aufgedampfte Schicht beim Übertragen auf einen Rezeptor zwischen dem lösungsbeschichteten Material und dem Rezeptor angeordnet ist. Dies ist dann besonders nützlich, wenn das aufgedampfte Material nicht mit dem Lösemittel des lösungsbeschichteten Materials verträglich ist. Als Alternative können andere und/oder unverträgliche Schichten oder Schichtstapel durch Wärme von getrennten Donorelementen unter Bildung von Mehr-Komponenten-Vorrichtungen oder -Strukturen auf einen Rezeptor übertragen werden. Ein lösungsbeschichtetes Material kann beispielsweise über oder neben einem bereits strukturierten Material aufgebracht werden, das nicht mit dem Lösemittel verträglich ist.
Im Allgemeinen können Mehr-Komponenten-Übertragungsschichten von Donorelementen für Übertragung durch Wärme durch Aufbringen einzelner Schichten gemäß den folgenden Richtlinien gebildet werden: Aufgedampfte organische Kleinmoleküle oder anorganische Folien könne auf jedem beliebigen anderen Schichttyp abgeschieden werden; in Lösemittel lösliche Kleinmoleküle oder Polymere können auf Metallfolien oder jedem beliebigen in dem Lösemittel der Beschichtung unlöslichen Material abgeschieden werden; in Wasser lösliche Kleinmoleküle oder Polymere können auf Metallfolien oder jedem beliebigen in dem wässrigen Lösemittel unlöslichen Material abgeschieden werden. Diese Übertragungsschichten können durch selektive Wärmeübertragung auf Rezeptoren strukturiert werden, einschließlich Rezeptoren, die Schichten aufweisen, die mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens bereits strukturiert oder darauf abgeschieden sind. Jeder Schichttyp, der mittels thermischer Massenübertragung von einem Donorelement übertragen werden kann, kann ebenfalls über oder neben jeder anderen mittels thermischer Massenübertragung übertragenen Schicht übertragen werden.
Wie besprochen können OEL-Vorrichtungen durch selektive Wärmeübertragung von einem oder mehreren Donorelementen gebildet werden. Es können auch mehrere Vorrichtungen unter Bildung einer Pixelanzeige auf einen Rezeptor übertragen werden. Beispielswiese kann eine optische Anzeige gebildet werden, wie sie in 4A bis 4C dargestellt ist. Grüne OEL-Vorrichtungen 302 können beispielsweise auf das Rezeptorsubstrat 300 übertragen werden, wie in 4A dargestellt. Anschließend können blaue OEL-Vorrichtungen 304 und dann rote OEL-Vorrichtungen 306 übertragen werden, wie in 4B und 4C dargestellt. Jede der grünen, blauen und roten OEL-Vorrichtungen 302, 304, 306 wird getrennt unter Verwendung von grünen, blauen bzw. roten Elementen für Übertragung durch Wärme übertragen. Als Alternative könnten rote, grüne und blaue Elemente für Übertragung durch Wärme unter Schaffung einer mehrfarbigen Stapel-OLED-Vorrichtung der Art, wie sie in US-Patent Nr. 5,707,745 offenbart ist, übertragen werden. Ein weiteres Verfahren zum Bilden einer Vollfarbenvorrichtung umfasst das Abscheiden von Säulen aus Löchertransport-Schichtmaterial und anschließendem Abscheiden von Mehr-Komponenten-Übertragungseinheiten mit roter, grüner und blauer Elektronentransport/Emitterschicht entweder parallel oder rechtwinklig zu dem Löchertransportmaterial. Noch ein weiteres Verfahren zum Bilden einer Vollfarbenanzeige umfasst das Abscheiden von roten, grünen und blauen Farbfiltern (entweder herkömmliche durchlässige Filter, Fluoreszenzfilter oder Phosphore) und das anschließende Abscheiden von Mehr-Komponenten-Übertragungseinheiten, die Emittern von weißem oder blauem Licht entsprechen.
Noch ein weiteres Verfahren zum Bilden von mehrfarbigen aus Pixeln aufgebauten OEL-Anzeigen ist das strukturierte Aufbringen von roten, grünen und blauen Emittern (beispielsweise) von drei getrennten Donoren, wonach in einem getrennten Schritt alle Kathoden (und gegebenenfalls Elektronentransportschichten) von einem einzigen Donorelement strukturiert aufgebracht werden. Auf diese Weise wird jede OEL-Vorrichtung über mindestens zwei Wärmeübertragungen strukturiert, wobei mit der ersten der Emitterteil (und gegebenenfalls eine Klebstoffschicht, eine Pufferschicht, eine Anode, eine Löcherinjektionsschicht, eine Löchertransportschicht, eine Elektronensperrschicht und dergleichen) strukturiert aufgebracht wird und mit der zweiten der Kathodenteil (und gegebenenfalls eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Löchersperrschicht und dergleichen) strukturiert aufgebracht wird. Ein Vorteil beim Verteilen der Vorrichtungsschichten auf zwei oder mehr Donorelemente (z. B. einen Emitterdonor und einen Kathodendonor) besteht darin, dass dieselben Donorelemente zum Strukturieren des Emitterteils von OEL-Vorrichtungen für Anzeigekonstruktionen mit entweder passiver Matrix oder aktiver Matrix verwendet werden können. Im Allgemeinen enthalten Anzeigen mit aktiver Matrix eine gemeinsame Kathode, die über allen Vorrichtungen abgeschieden wird. Für diese Kon struktion ist die Wärmeübertragung eines Emitterstapels, der eine Kathode enthält, nicht unbedingt erforderlich und es kann wünschenswert sein, einen Übertragungsstapel ohne Kathode zu haben. Bei Anzeigen mit passiver Matrix können Donoren ohne Kathode zur Übertragung jedes der Emitterteile verwendet werden (ein anderer Donor für jede Farbe, wenn Mehrfarbigkeit erwünscht ist), wobei die Strukturierung der Kathoden jeder Vorrichtung anschließend mit demselben getrennten Donorelement erfolgt. So können verschiedene Emitterdonoren für verschiedene Anzeigekonstruktionen verwendet werden, wobei immer derselbe oder ein ähnlicher Typ Kathodendonor verwendet wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass OEL-Vorrichtungen beispielsweise unter Bildung von benachbarten Vorrichtungen mit verschiedenen und ansonsten unverträglichen Emittermaterialien gemäß den beschriebenen Verfahren übertragen und strukturiert werden können. Rotes Licht emittierende organische Kleinmolekülvorrichtungen (die z. B. eine aktive aufgedampfte Kleinmolekülschicht verwenden) können beispielsweise auf demselben Rezeptor wie blaues Licht emittierende Leuchtpolymervorrichtungen (die z. B. eine aktive lösungsbeschichtete Leuchtpolymerschicht verwenden) strukturiert aufgebracht werden. Dies bietet Flexibilität bei der Wahl der Licht emittierenden Materialien (und anderer Schichtmaterialien der Vorrichtung) auf der Grundlage der Funktionalität (z. B. Helligkeit, Wirkungsgrad, Haltbarkeit, Leitfähigkeit, physikalische Eigenschaften nach dem Strukturieren (z. B. Biegsamkeit usw.)) anstatt der Verträglichkeit mit den bestimmten Beschichtungs- und/oder Strukturiertechniken, die für die anderen Materialien in derselben Vorrichtung oder benachbarten Vorrichtungen verwendet werden. Die Möglichkeit, unterschiedliche Arten von Emittermaterialien für unterschiedliche Farbvorrichtungen einer OEL-Anzeige zu wählen, kann größere Flexibilität bei der Wahl komplementärer Vorrichtungs eigenschaften bieten. Die Möglichkeit, unterschiedliche Emittertypen zu verwenden, kann auch dann Bedeutung erlangen, wenn das für eine OEL-Vorrichtung bevorzugte Emittermaterial nicht mit dem bevorzugten Emittermaterial einer anderen OEL-Vorrichtung kompatibel ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 veranschaulicht dieses Beispiel auch andere Vorteile der Verwendung von Elementen für Übertragung durch Wärme bei der Strukturierung von mehreren unterschiedlichen Vorrichtungen auf einem Rezeptor. Beispielsweise kann die Anzahl an Verarbeitungsschritten im Vergleich zu herkömmlichen Fotolithografieverfahren gesenkt werden, da viele der Schichten jeder OEL-Vorrichtung gleichzeitig übertragen werden können anstatt mehrere Ätz- und Maskierschritte zu verwenden. Außerdem können mehrere Vorrichtungen und Muster unter Verwendung derselben Abbildungshardware geschaffen werden. Bei jeder der verschiedenen Vorrichtungen 302, 304, 306 muss nur das Element für Übertragung durch Wärme ausgetauscht werden.
Das Rezeptorsubstrat kann jeder Gegenstand sein, der für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, durchsichtiger Folien, Black-Matrix-Anzeigen, passiver und aktiver Teile von elektronischen Anzeigen (z. B. Elektroden, Dünnfilmtransistoren, organischer Transistoren usw.), Metalle, Halbleiter, Glas, verschiedener Papierarten und Kunststoffe. Zu nicht einschränkenden Beispielen für Rezeptorsubstrate, die in der vorliegenden Erfindung anwendbar sind, gehören eloxiertes Aluminium und andere Metalle, Kunststofffolien (z. B. Polyethylenterephthalat, Polypropylen), mit Indium-Zinn-Oxid beschichtete Kunststofffolien, Glas, mit Indium-Zinn-Oxid beschichtetes Glas, flexible Schaltkreise, Platinen, Silizium oder andere Halbleiter und eine Vielfalt von verschiedenen Papierarten (z. B. beschwert oder nicht beschwert, kalandriert oder beschichtet). Für OEL-Anzeigen hängt der verwendete Rezeptortyp oft davon ab, ob die Anzeige eine Top-Emission-Anzeige ist (Vorrichtungen sind zwischen dem Betrachter und dem Rezeptorsubstrat angeordnet) oder eine Bottom-Emission-Anzeige ist (Rezeptorsubstrat ist zwischen dem Betrachter und den Vorrichtungen angeordnet). Für eine Top-Emission-Anzeige muss der Rezeptor nicht durchlässig sein. Für eine Bottom-Emission-Anzeige ist typisch ein durchlässiges Rezeptorsubstrat erwünscht.
Verschiedene Schichten (z. B. eine Klebstoffschicht) können auf das Rezeptorsubstrat aufgebracht werden, um die Übertragung der Übertragungsschicht auf das Rezeptorsubstrat zu erleichtern. Andere Schichten können auf das Rezeptorsubstrat aufgebracht werden, um einen Teil einer mehrschichtigen Vorrichtung zu erzeugen. Zum Beispiel kann eine OEL-Vorrichtung oder eine andere elektronische Vorrichtung unter Verwendung eines Rezeptorsubstrats hergestellt werden, das eine Metall- und/oder leitfähige organische Anode oder Kathode hat, die vor einer Übertragung der Übertragungsschicht vom Element für Übertragung durch Wärme auf dem Rezeptorsubstrat erzeugt worden ist. Die Anode oder Kathode kann zum Beispiel durch Abscheiden einer oder mehrerer leitfähiger Schichten auf dem Rezeptorsubstrat und Strukturierung der Schicht in eine oder mehrere Anoden oder Kathoden unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens, zum Beispiel fotolithografischer Techniken oder der hierin gelehrten Wärmeübertragungsverfahren, hergestellt werden.
Ein besonders nützliches Rezeptorsubstrat zum Strukturieren von mehrschichtigen Vorrichtungen ist dasjenige, das eine gemeinsame Elektrode oder eine Anordnung von Elektroden zusammen mit einer Anordnung von isolierenden Barrieren oberhalb der Elektrode(n) hat. Die isolierenden Barrieren können in einer solchen Anordnung bereitgestellt werden, die der vorgesehenen Anordnung der Kanten der mehrschichtigen Vorrichtungen entspricht, um dazu beizutragen, elektrische Kurz schlüsse zwischen der/den Rezeptorelektrode(n) und der zusammen mit oder oben auf einem mehrschichtigen Stapel übertragenen Gegenelektrode zu verhindern. Dies ist besonders in Anzeigen mit passiver Matrix nützlich. Auch in Anzeigekonstruktionen mit aktiver Matrix können die isolierenden Barrieren dazu beitragen, die Transistoren der aktiven Matrix von der gemeinsamen Elektrode zu isolieren, die allgemein vorgesehen ist. Dies kann dazu beitragen, Leckströme und parasitäre Kapazitäten zu verhindern, die den Wirkungsgrad der Vorrichtung verringern können.
Zum Beispiel zeigt 5A eine Querschnittansicht eines Rezeptors 500, der ein Substrat 501, eine darauf angeordnete gemeinsame Elektrode 502 und einen auf der Elektrode 502 angeordneten Satz paralleler isolierender Streifen 504 aufweist. 5A zeigt auch ein Donorelement 510, das eine Mehr-Komponenten-Übertragungsschicht 505 hat, die mindestens zwei Schichten, eine Elektrodenschicht 508 und eine Emitterschicht 506, aufweist. Die Übertragungsschicht 505 soll als parallele Linien auf den Rezeptor 500 übertragen werden, sodass die Emitterschicht 506 Licht emittieren kann, wenn ein elektrisches Feld zwischen der Rezeptorelektrode 501 und der Vorrichtungselektrode 508 angelegt wird. Aus praktischen Gründen (und größtenteils aufgrund der Dünne der Schichten 506 und 508) könnte es möglich sein, dass Teile der Elektrodenschicht 508 nach der Übertragung an den Kanten der übertragenen Linien mit Teilen des Rezeptors im Kontakt sind. Falls dies geschehen würde, könnte die Emittervorrichtung aufgrund eines oder mehrerer elektrischen Kurzschlüsse funktionsuntüchtig gemacht werden. Die isolierenden Barrieren 504 können somit auf dem Rezeptor (durch thermische Übertragung oder andere geeignete Mittel) strukturiert werden, um Bereiche zu bedecken, wo die Kanten der Übertragungsschichten nach der Übertragung angeordnet sein werden. Wenn somit die Schicht 508 die Schicht 506 an den Kanten der übertragenen Linien überdeckt, wie in 5B gezeigt ist, wird die Schicht 508 mit der isolierenden Schicht 504 im Kontakt sein und die gesamte Vorrichtung wird nicht aufgrund des Kontakts mit der darunter liegenden Elektrode 502 an den Kanten kurzschließen. Isolierende Barrieren können sowohl für Anzeigen mit passiver Matrix als auch für Anzeigen mit aktiver Matrix verwendet werden.
Ein anderes für die Strukturierung von OEL-Vorrichtungen nützliches Rezeptorsubstrat ist dasjenige, das Elektrodenpads zum Anschließen der Kathode der Vorrichtung an das elektronische Ansteuerungssystem aufweist. Zum Beispiel zeigt 6 einen Rezeptor 600 für eine Anzeige mit passiver Matrix, der in parallelen Linien angeordnete Anoden 612a, 612b, 612c usw. und mehrere Kontaktpads 602a, 602b, 602c, 602d usw. zum Anschluss an die Kathoden der Vorrichtung enthält. Parallele Linien können dann von einem oder mehreren Donorelementen aus übertragen werden, um mehrschichtige Stapel 610a, 610b, 610c, 610d usw. herzustellen, um die OEL-Vorrichtungen fertigzustellen. Eine OEL-Vorrichtung befindet sich jeweils da, wo sich eine Anodenlinie und eine Linie des mehrschichtigen Stapels kreuzen. An den Kreuzungsabschnitten ist eine Emitterschicht (eine fakultative Elektronen- und Löchertransport/Emitterschicht sowie andere Schichten) zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnet. Jede Linie 610 endet an einem Ende neben einem Elektrodenpad 602. Das Leitermaterial kann dann in und um Bereiche 604a, 604b, 604c, 604d usw. abgeschieden werden, um die Kathoden mit den Elektrodenpads zu verbinden, die wiederum mit der Ansteuerungselektronik verbunden werden können. Leitermaterial kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens, einschließlich Fotolithografie und Aufdampfen auf Maskenbasis, in den Bereichen 604 abgeschieden werden. Alternativ kann Leitermaterial, wie ein organischer Leiter, durch Wärmeübertragung von einem Donorelement aus selektiv in die Bereiche 604 übertragen werden. Wie oben beschrieben, kann eine Wärmeübertragung von einem Donorelement aus verwendet werden, um Nassätzschritte zu eliminieren, die für fotolithografische oder Maskenverfahren erforderlich sind. Durch Wärme übertragene organische leitfähige Schichten können auch verwendet werden, um die Enden der mehrschichtigen Stapel zu verkapseln, was die Licht emittierenden Schichten vor korrodierenden Stoffen schützt. Zwar zeigt 6 die Situation für eine Anzeige mit passiver Matrix, das Konzept der Übertragung eines organischen Leiters durch Wärme zum Verbinden der Vorrichtung mit einem Elektrodenpad ist gleichermaßen auf Anzeigen mit aktiver Matrix anwendbar.
Beispiele
In den folgenden Beispielen wurden alle im Vakuum abgeschiedenen Materialien thermisch verdampft und bei Raumtemperatur abgeschieden. Abscheidungsgeschwindigkeit und -dicke jeder im Vakuum abgeschiedenen Schicht wurde mit einer Quarzkristall-Mikrowaage (Leybold Inficon Inc., East Syracuse, NY) überwacht. Der Hintergrunddruck (Kammerdruck vor der Abscheidung) betrug ungefähr 1 × 10^–5 Torr (1,3 × 10^–3 Pa).
Das Laserübertragungssystem umfasste einen CW Nd:YAG-Laser, einen akusto-optischen Modulator, parallel richtende und strahlausweitende Optiken, einen optischen Isolator, ein lineares Galvanometer und eine f-Theta-Abtastlinse. Der ND:YAG-Laser wurde im Modus TEM 00 betrieben und erzeugte eine Gesamtleistung von 7,5 Watt. Das Abtasten wurde mit einem hochpräzisen linearen Galvanometer (Cambridge Technology Inc., Cambridge, MA) ausgeführt. Der Laser wurde auf einen Gaußschen Fleck mit einem gemessenen Durchmesser zwischen 100 μm und 140 μm am Intensitätsniveau 1/e² fokussiert. Der Fleck wurde unter Verwendung einer f-Theta-Abtastlinse über die Abtastbreite konstant gehalten. Der Laserfleck tastete die Bildfläche mit einer Ge schwindigkeit von ungefähr 5 Meter/Sekunde ab. Die f-Theta-Abtastlinse hielt die Abtastgeschwindigkeit gleichmäßig innerhalb von 0,1 und die Fleckgröße innerhalb von ±3 μm konstant.
Beispiel 1: Herstellung eines Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements

Eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aus Carbon Black wurde durch Aufbringen der folgenden LTHC-Beschichtungslösung gemäß Tabelle 1 mit einem Laborbeschichter von Yasui Seiki, Modell CAG-150 (Yasui Seiki Co., Bloomington, IN) unter Verwendung einer Mikrogravurwalze mit 381 Spiralzellen pro laufenden Zentimeter (150 Spiralzellen pro laufenden Inch) auf ein 0,1 mm dickes PET-Substrat hergestellt. Tabelle 1 LTHC-Beschichtungslösung

Bestandteil	Gew.-Teile
Raven^TM 760 Ultra, Carbon-Black-Pigment (erhältlich von Columbian Chemicals, Atlanta, GA)	3,39
Butvar^TM B-98 (Polyvinylbutyral-Harz, erhältlich von Monsanto, St. Louis, MO)	0,61
Joncryl^TM 67 (Acrylharz, erhältlich von S.C. Johnson & Son, Racine, WI)	1,81
Elvacite^TM 2669 (Acrylharz, erhältlich von ICI Acrylics, Wilmington, DE)	9,42
Disperbyk^TM 161 (Dispergierhilfsstoff, erhältlich von Byk Chemie, Wallingford, CT)	0,3
FC-430^TM (fluorchemisches Tensid, erhältlich von 3M, St. Paul, MN)	0,012
Ebecryl^TM 629 (Epoxid-Novolac-Acrylat, erhältlich von UCB Radcure, N. Augusta, SC)	14,13
Irgacure^TM 369 (Fotohärtungsmittel, erhältlich von Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY)	0,95
Irgacure^TM 184 (Fotohärtungsmittel, erhältlich von Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY)	0,14
Propylenglycolmethyletheracetat	16,78
1-Methoxy-2-propanol	9,8
Methylethylketon	42,66

Die Schicht wurde bei 40 °C in der Fertigungslinie getrocknet und mit 6,1 m/min (0,1017 ms^–1) unter Verwendung eines mit H-Kolben ausgestatteten UV-Aushärtungssystems von Fusion Systems Modell I600 (400 W/in) (Fusion UV Systems, Inc., Gaithersburg, MD) mit UV-Licht ausgehärtet. Die getrocknete Schicht hatte eine Dicke von ungefähr 3 μm.

Auf die Carbon-Black-Schicht der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht wurde mittels Rotationstiefdruck eine Zwischenschicht-Beschichtungslösung gemäß Tabelle 2 unter Verwendung des Laborbeschichter von Yasui Seiki, Modell CAG-150 (Yasui Seiki Co., Bloomington, IN) aufgebracht. Diese Schicht wurde in der Fertigungslinie getrocknet (40 °C) und mit 6,1 m/min unter Verwendung eines mit H-Kolben ausgestatteten UV-Aushärtungssystems von Fusion Systems, Modell I600 (600 W/in) mit UV-Licht ausgehärtet. Die Dicke der resultierenden Zwischenschicht war ungefähr 1,7 μm. Tabelle 2 Zwischenschicht-Beschichtungslösung

Bestandteil	Gew.-Teile
Butvar^TM B-98	0,98
Joncryl^TM 67	2,95
Sartomer^TM SR351^TM (Trimethylolpropantriacrylat, erhältlich von Sartomer Co., Exton, PA)	15,75
Irgacure^TM 369	1,38
Irgacure^TM 184	0,2
1-Methoxy-2-propanol	31,5
Methylethylketon	47,24

Beispiel 2: Herstellung eines anderen Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements

Eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aus Carbon Black wurde durch Aufbringen der folgenden LTHC-Beschichtungslösung gemäß Tabelle 3 mit einem Laborbeschichter von Yasui Seiki, Modell CAG-150 (Yasui Seiki Co., Bloomington, IN) unter Verwendung einer Mikrogravurwalze mit 228,6 Spiralzellen pro laufenden Zentimeter (90 Spiralzellen pro laufenden Inch) auf ein 0,1 mm dickes PET-Substrat hergestellt. Tabelle 3 LTHC-Beschichtungslösung

Bestandteil	Gew.-Teile
Raven^TM 760 Ultra, Carbon-Black-Pigment (erhältlich von Columbian Chemicals, Atlanta, GA)	3,78
Butvar^TM B-98 (Polyvinylbutyral-Harz, erhältlich von Monsanto, St. Louis, MO)	0,67
Joncryl^TM 67 (Acrylharz, erhältlich von S.C. Johnson & Son, Racine, WI)	2,02
Disperbyk^TM 161 (Dispergierhilfsstoff, erhältlich von Byk Chemie, Wallingford, CT)	0,34
FC-430^TM (fluorchemisches Tensid, erhältlich von 3M, St. Paul, MN)	0,01
SR351^TM (Trimethylolpropantriacrylat, erhältlich von Sartomer Co., Exton, PA)	22,74
Duracure^TM 1173 (Fotoinitiator 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanon, erhältlich von Ciba, Hawthorne, NY)	1,48
1-Methoxy-2-propanol	27,59
Methylethylketon	41,38

Diese Schicht wurde in der Fertigungslinie bei 40 °C getrocknet und mit 6,1 m/min (0,1017 ms^–1) unter Verwendung eines mit H-Kolben ausgestatteten UV-Aushärtungssystems von Fusion Systems, Modell I600 (400 W/in) mit UV-Licht ausgehärtet. Die getrocknete Schicht hatte eine Dicke von ungefähr 3 μm.
Auf die Carbon-Black-Schicht der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht wurde mittels Rotationstiefdruck eine Zwischenschicht-Beschichtungslösung gemäß Tabelle 4 unter Verwendung des Laborbeschichter von Yasui Seiki, Modell CAG-150 (Yasui Seiki Co., Bloomington, IN) aufgebracht. Diese Schicht wurde in der Fertigungslinie getrocknet (40 °C) und mit 6,1 m/min (0,1017 ms^–1) unter Verwendung eines mit H-Kolben ausgestatteten UV-Aushärtungssystems von Fusion Systems, Modell I600 (600 W/in) mit UV-Licht ausgehärtet. Die Dicke der resultierenden Zwischenschicht war ungefähr 1,7 μm. Tabelle 4 Zwischenschicht-Beschichtungslösung

Bestandteil Gew.-Teile

Butvar^TM B-98 0,99

Joncryl^TM 67 2,97

SR 351^TM 15,84

Duracure^TM 1173 0,99

1-Methoxy-2-propanol 31,68

Methylethylketon 47,52
Beispiel 3: Löchertransport-Element für Übertragung durch Wärme
Ein Löchertransport-Element für Übertragung durch Wärme wurde unter Verwendung des Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements von Beispiel 1 gebildet. Eine Löchertransport-Beschichtungslösung, die durch Mischen der Komponenten von Tabelle 5 hergestellt wurde, wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs auf die Zwischenschicht aufgebracht. Die Schicht wurde 10 Minuten lang bei 60 °C getrocknet. Tabelle 5 Löchertransport-Beschichtungslösung

Bestandteil Gew.-Teile

N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin 2,5

Polyvinylcarbazol 2,5

Cyctohexanon 97,5

Propylenglycolmethyletheracetat (PGMEA) 97,5
Beispiel 4: OEL-Kleinmolekül-Element für Übertragung durch Wärme
Ein OEL-Kleinmolekül-Element für Übertragung durch Wärme mit einer Mehr-Komponenten-Übertragungsschicht wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 200 Å (20 nm) dicke Schicht Kupferphthalcyanin wurde als halbleitende Ablöseschicht auf die Zwischenschicht abgeschieden. Dann wurde eine 250 Å (25 nm) dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht abgeschieden. Eine 10 Å (1 nm) dicke Schicht Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium abgeschieden. Dann wurde eine 300 Å (30 nm) dicke Schicht Tris(8-hydroxychinolinat)aluminium (ALQ) als eine Elektronentransportschicht abgeschieden. Schließlich wurde eine 200 Å (20 nm) dicke Schicht N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin (TPD) als Löchertransportschicht abgeschieden.
Beispiel 5: Herstellung einer OEL-Kleinmolekül-Vorrichtung
Zur Bildung der Anode der OEL-Vorrichtung wurde ein Rezeptorsubstrat aus einem mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) (spezifischer Widerstand: 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas verwendet. Zuerst wurde das Löchertransport-Element für Übertragung durch Wärme von Beispiel 3 auf den Rezeptor abgebildet. Dem folgte die Abbildung des OEL-Kleinmolekül-Elements für Übertragung durch Wärme von Beispiel 4, um die OEL-Vorrichtung fertigzustellen.
Bei jeder Übertragung wurde die Übertragungsschichtseite des Elements für Übertragung durch Wärme in einer Unterdruckspannvorrichtung in engstem Kontakt mit dem Rezeptor gehalten. Ein Laser wurde auf die Substratseite des thermischen Übertragungselements gerichtet. Die Belichtungen wurden so ausgeführt, dass die zwei Übertragungsschichten mit der korrekten gegenseitigen Ausrichtung übertragen wurden. Dies erzeugte 120 μm breite Linien. Die fertige OEL-Vorrichtung hatte Schichten in der folgenden Reihenfolge (von oben nach unten):
Aluminiumkathode
Lithiumfluorid
ALQ-Elektronentransportschicht/Emitter TPD-Löchertransportschicht (vom OEL-Element für Übertragung durch Wärme)
TPD-Löchertransportschicht (vom Löchertransport-Element für Übertragung durch Wärme)
ITO- und Glasrezeptor
Eine elektrische Verbindung wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potenzial angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares Licht. Der Injektionsstrom wurde als Funktion des angelegten Potenzials (Spannung) überwacht, das kontinuierlich von 0 Volt auf 10-30 Volt erhöht wurde. An einem Punkt wurde ein Durchfluss von 70 μA bei 10 Volt durch eine Vorrichtung von 42 mm × 80 μm gemessen. Dies entspricht einer Stromdichte von ungefähr 2 mA/cm². Die Stromdichte liegt gut im normalen Betriebsbereich von Kleinmolekül-Vorrichtungen, die unter Verwendung herkömmlicher Verfahren direkt an einem Rezeptorsubstrat gefertigt werden.
Beispiel 6: Ein anderes OEL-Kleinmolekül-Element für Übertragung durch Wärme

Ein OEL-Kleinmolekül-Element für Übertragung durch Wärme mit einer Mehr-Komponenten-Übertragungsschicht wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Als erstes wurde eine Grundierungslösung gemäß Tabelle 6 unter Verwendung eines #3-Mayer Stabs aufgebracht. Die Schicht wurde 5 Minuten lang bei 60 °C getrocknet. Tabelle 6 Grundierungslösung

Bestandteil	Gew.-Teile
PVP K-90 (Polyvinylpyrrolidon, International Specialty Products, Wayne, NJ)	2
PVA Gohsenol KL-03 (Polyvinylalkohol, Nippon Gohsei, Osaka, Japan)	2
Elvacite 2776 (Acrylpolymer, ICI Acrylics)	4
DMEA (Dimethylethanolamin, Aldrich)	0,8
2-Butoxyethanol (Aldrich)	0,8
Entionisiertes Wasser	150,4

Eine 200 Å (20 nm) dicke Schicht Kupferphthalcyanin wurde als halbleitende Ablöseschicht auf die Grundierungsschicht abgeschieden. Dann wurde eine 250 Å (25 nm) dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht abgeschieden. Eine 10 Å (1 nm) dicke Schicht Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium abgeschieden. Dann wurde eine 300 Å (30 nm) dicke Schicht ALQ als Elektronentransportschicht abgeschieden. Schließlich wurde eine 200 Å (20 nm) dicke Schicht TPD als Löchertransportschicht abgeschieden.
Beispiel 7: Übertragung von Teilen einer OEL-Kleinmolekül-Übertragungsschicht auf ein biegsames Substrat
Das Rezeptorsubstrat bestand aus einem Stück einer ungefähr 4 Mil (ungefähr 100 μm) dicken PET-Folie (nicht grundiertes HPE100, Teijin Ltd., Osaka, Japan). Zuerst wurde das Löchertransport-Element für Übertragung durch Wärme von Beispiel 3 auf den Rezeptor abgebildet. Dann wurde das OEL-Element für Übertragung durch Wärme von Beispiel 6 auf die Löchertransportschicht abgebildet.
Bei jeder Übertragung wurde die Übertragungsschichtseite des Elements für Übertragung durch Wärme in einer Unterdruckspannvorrichtung in engstem Kontakt mit dem Rezeptor gehalten. Ein Laser wurde auf die Substratseite des thermischen Übertragungselements gerichtet. Die Belichtungen wurden so ausgeführt, dass die zwei Schichten mit der korrekten gegenseitigen Ausrichtung übertragen wurden. Dies erzeugte 120 μm breite Linien. Die fertige Konstruktion hatte Schichten in der folgenden Reihenfolge (von oben nach unten):
Aluminiumkathode
Lithiumfluorid
ALQ-Elektronentransportschicht/Emitter
TPD-Löchertransportschicht (vom OEL-Element für Übertragung durch Wärme)
TPD-Löchertransportschicht (vom Löchertransport-Element für Übertragung durch Wärme)
PET-Rezeptor
Beispiel 8: OEL-Leuchtpolymer-Element für Übertragung durch Wärme
Ein OEL-Kleinmolekül-Element für Übertragung durch Wärme mit einer Mehr-Komponenten-Übertragungsschicht wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å (10 nm) dicke Schicht Kupferphthalcyanin wurde als Ablöseschicht auf die Zwischenschicht abgeschieden. Dann wurde eine 450 (45 nm) dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht abgeschieden. Anschließend wurde eine Leuchtpolymer-Beschichtungslösung durch Zugabe von 2 Gew.-% Poly(9,9-di-n-octylfluoren) (in diesen Beispielen als "PFC8" bezeichnet) in Toluol mit anschließender Verdünnung der Lösung mit MEK, bis eine PFC8-Konzentration von 1 Gew.-% erreicht war, hergestellt. PFC8 ist ein blaues Licht emittierendes Polyfluoren-Material, das die nachstehend gezeigte chemische Struktur hat und das gemäß den im US-Patent Nr. 5,777,070 offenbarten Verfahren synthetisiert werden kann.
Die Beschichtungslösung wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs von Hand auf die Aluminiumschicht aufgebracht und getrocknet, um eine 1000 Å (100 nm) dicke Schicht PFC8 als blaues Licht emittierende Schicht herzustellen. Schließlich wurde eine 500 Å (50 nm) dicke Schicht NPB als Löchertransportschicht abgeschieden.
Beispiel 9: Ein anderes OEL-Leuchtpolymer-Element für Übertragung durch Wärme
Ein OEL-Kleinmolekül-Element für Übertragung durch Wärme mit einer Mehr-Komponenten-Übertragungsschicht wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å (10 nm) dicke Schicht Kupferphthalcyanin wurde als Ablöseschicht auf die Zwischenschicht abgeschieden. Dann wurde eine 450 Å (45 nm) dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht abgeschieden. Anschließend wurde eine Leuchtpolymer-Beschichtungslösung durch Zugabe von 2 Gew.-% eines Copolymers von PFC8 und Benzothiadiazol (in diesen Beispielen wird das Copolymer als "PFC8/BDTZ" bezeichnet) in Toluol mit anschließender Verdünnung der Lösung mit MEK, bis eine Konzentration des PFC8/BTDZ-Copolymers von 1 Gew.-% erreicht war, hergestellt. PFC8/BDTZ ist ein grünes Licht emittierendes Polyfluoren-Copolymer. Die Beschichtungslösung wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs von Hand auf die Aluminiumschicht aufgebracht und getrocknet, um eine 1000 Å (100 nm) dicke Schicht PFC8/BTDZ als grünes Licht emittierende Schicht herzustellen. Schließlich wurde eine 500 Å (50 nm) dicke Schicht NPB als Löchertransportschicht abgeschieden.
Beispiel 10: Herstellung einer OEL-Leuchtpolymer-Vorrichtung
Zur Bildung der Anode der OEL-Vorrichtungen wurde ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand: 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas verwendet. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 U/min (50 s^–1) im Schleuderverfahren mit einer wässrigen Lösung aus 2,5 Gew.-% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann unter Bildung einer Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat bei 80 °C 5 Minuten lang getrocknet.
Eine blaues Licht emittierende Polymer-Vorrichtung wurde gebildet, wenn das Element für Übertragung durch Wärme von Beispiel 8 auf den Rezeptor abgebildet wurde. Die Übertragungsschichtseite des Elements für Übertragung durch Wärme von Beispiel 8 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engstem Kontakt mit dem Rezeptor gehalten. Ein Laser wurde auf die Substratseite des thermischen Übertragungselements gerichtet, wobei eine Dosis von 0,6 J/cm² verwendet wurde. Dies erzeugte 100 μm breite Linien. Die fertige OEL-Vorrichtung hatte Schichten in der folgenden Reihenfolge (von oben nach unten):
Aluminiumkathode
Blaues Licht emittierende PFC8-Polymerschicht
NPB-Löchertransportschicht
Polypyrrol-Pufferschicht (direkt auf den Rezeptor aufgebracht)
ITO- und Glasrezeptor
Eine elektrische Verbindung wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potenzial angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares grünes Licht.
Beispiel 11: Herstellung einer anderen OEL-Leuchtpolymer-Vorrichtung
Zur Bildung der Anode der OEL-Vorrichtungen wurde ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand: 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas verwendet. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 U/min (50 s^–1) im Schleuderverfahren mit einer wässrigen Lösung aus 2,5 Gew.-% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann unter Bildung einer Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat bei 80 °C 5 Minuten lang getrocknet.
Eine grünes Licht emittierende Polymer-Vorrichtung wurde gebildet, wenn das Element für Übertragung durch Wärme von Beispiel 9 auf den Rezeptor abgebildet wurde. Die Übertragungsschichtseite des Elements für Übertragung durch Wärme von Beispiel 9 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engstem Kontakt mit dem Rezeptor gehalten. Ein Laser wurde auf die Substratseite des thermischen Übertragungselements gerichtet, wobei eine Dosis von 0,6 J/cm² verwendet wurde. Dies erzeugte 100 μm breite Linien. Die fertige OEL-Vorrichtung hatte Schichten in der folgenden Reihenfolge (von oben nach unten):
Aluminiumkathode
Grünes Licht emittierende PFC8/BTDZ-Polymerschicht
NPB-Löchertransportschicht
Polypyrrol-Pufferschicht (direkt auf den Rezeptor aufgebracht)
ITO- und Glasrezeptor
Eine elektrische Verbindung wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potenzial angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares blaues Licht.
Die Beispiele 8-11 zeigen, dass OEL-Vorrichtungen, die lösungsbeschichtete Leuchtpolymerschichten aufweisen, die über von im Vakuum abgeschiedenen organischen Kleinmolekülschichten angeordnet sind, auf Substrate strukturiert werden können. Erreicht wurde dies durch das Bilden von Donorelementen, die organisches Kleinmolekül-Material aufwiesen, das auf getrocknete lösungsbeschichtete Leuchtpolymerschichten aufgedampft wurde, und das anschließende selektive Übertragen des Mehr-Komponenten-Übertragungsstapels auf ein Rezeptorsubstrat.
Beispiel 12: Kathodenschicht-Element für Übertragung durch Wärme
Ein Kathodenschicht-Element für Übertragung durch Wärme wurde unter Verwendung des Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements von Beispiel 1 gebildet. Eine 100 Å (10 nm) dicke Schicht Kupferphthalcyanin wurde als Ablöseschicht auf die Zwischenschicht abgeschieden. Dann wurde eine 450 Å (45 nm) dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht abgeschieden. Schließlich wurde eine 500 Å (50 nm) dicke Schicht 3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazol (TAZ-01) als organische Kleinmolekül-Elektronentransport/Haftunterstützungsschicht auf die Aluminiumschicht abgeschieden.
Beispiel 13: Leuchtpolymer-Element für Übertragung durch Wärme
Es wurde ein Leuchtpolymer-Element für Übertragung durch Wärme mit einer Ein-Komponenten-Übertragungsschicht hergestellt. Eine Leuchtpolymer-Beschichtungslösung wurde durch Zugabe von 2 Gew.-% PFC8 in Toluol mit anschließender Verdünnung der Lösung mit MEK, bis eine PFCB-Konzentration von 1 Gew.-% erreicht war, hergestellt. Die Beschichtungslösung wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs von Hand auf die Zwischenschicht eines Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements (hergestellt gemäß Beispiel 1) aufgebracht. Die Schicht wurde unter Bildung einer 1000 Å (100 nm) dicken Polyfluoren-Übertragungsschicht getrocknet.
Beispiel 14: Ein anderes Leuchtpolymer-Element für Übertragung durch Wärme
Es wurde ein Leuchtpolymer-Element für Übertragung durch Wärme mit einer Ein-Komponenten-Übertragungsschicht hergestellt. Eine Leuchtpolymer-Beschichtungslösung wurde durch Zugabe von 2 Gew.-% PFC8/BTDZ in Toluol mit anschließender Verdünnung der Lösung mit MEK, bis eine PFC8/BTDZ-Konzentration von 1 Gew.-% erreicht war, hergestellt. Die Beschichtungslösung wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs von Hand auf die Zwischenschicht eines Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements (hergestellt gemäß Beispiel 1) aufgebracht. Die Schicht wurde unter Bildung einer 1000 Å (100 nm) dicken Polyfluoren-Übertragungsschicht getrocknet.
Beispiel 15: Herstellung einer OEL-Leuchtpolymer-Vorrichtung
Zur Bildung der Anode der OEL-Vorrichtungen wurde ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand: 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas verwendet. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 U/min (50 s^–1) im Schleuderverfahren mit einer wässrigen Lösung aus 2,5 Gew.-% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann unter Bildung einer Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat bei 80 °C 5 Minuten lang getrocknet.
Das Element für Übertragung durch Wärme von Beispiel 13 wurde unter Bildung von 100 μm breiten Linien eines blaues Licht emittierenden Polymermaterials auf der Polypyrrol-Pufferschicht auf den Rezeptor abgebildet. Die Übertragungsschichtseite des Elements für Übertragung durch Wärme von Beispiel 13 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engstem Kontakt mit dem Rezeptor gehalten. Ein Laser wurde auf die Substratseite des thermischen Übertragungselements gerichtet, wobei eine Dosis von 0,6 J/cm² verwendet wurde. Dann wurde das Kathoden-Element für Übertragung durch Wärme von Beispiel 12 unter Bildung von 100 μm breiten Linien über und registerhaltig mit den Linien des vorher übertragenen Leuchtpolymermaterials auf den Rezeptor abgebildet. Die Übertragungsschichtseite des Elements für Übertragung durch Wärme von Beispiel 12 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engstem Kontakt mit dem Rezeptor gehalten. Ein Laser wurde auf die Substratseite des thermischen Übertragungselements gerichtet, wobei eine Dosis von 0,6 J/cm² verwendet wurde.
Die fertige OEL-Vorrichtung hatte Schichten in der folgenden Reihenfolge (von oben nach unten):
Aluminiumkathode
TAZ-01-Elektronentransportschicht
Blaues Licht emittierende PFC8-Polymerschicht
Polypyrrol-Pufferschicht (direkt auf den Rezeptor aufgebracht)
ITO- und Glasrezeptor
Eine elektrische Verbindung wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potenzial angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares blaues Licht.
Beispiel 16: Herstellung einer anderen OEL-Leuchtpolymer-Vorrichtung
Zur Bildung der Anode der OEL-Vorrichtungen wurde ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand: 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas verwendet. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 U/min (50 s^–1) im Schleuderverfahren mit einer wässrigen Lösung aus 2,5 Gew.-% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann unter Bildung einer Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat bei 80 °C 5 Minuten lang getrocknet.
Das Element für Übertragung durch Wärme von Beispiel 14 wurde unter Bildung von 100 μm breiten Linien eines grünes Licht emittierenden Polymermaterials auf der Polypyrrol-Pufferschicht auf den Rezeptor abgebildet. Die Übertragungsschichtseite des Elements für Übertragung durch Wärme von Beispiel 14 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engstem Kontakt mit dem Rezeptor gehalten. Ein Laser wurde auf die Substratseite des thermischen Übertragungselements gerichtet, wobei eine Dosis von 0,6 J/cm² verwendet wurde. Dann wurde das Kathoden-Element für Übertragung durch Wärme von Beispiel 12 unter Bildung von 100 μm breiten Linien über und registerhaltig mit den Linien des vorher übertragenen Leuchtpolymermaterials auf den Rezeptor abgebildet. Die Übertragungsschichtseite des Elements für Übertragung durch Wärme von Beispiel 12 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engstem Kontakt mit dem Rezeptor gehalten. Ein Laser wurde auf die Substratseite des thermischen Übertragungselements gerichtet, wobei eine Dosis von 0,6 J/cm² verwendet wurde.
Die fertige OEL-Vorrichtung hatte Schichten in der folgenden Reihenfolge (von oben nach unten):
Aluminiumkathode
TAZ-01-Elektronentransportschicht
Grünes Licht emittierende PFC8/BTDZ-Polymerschicht
Polypyrrol-Pufferschicht (direkt auf den Rezeptor aufgebracht)
ITO- und Glasrezeptor
Eine elektrische Verbindung wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potenzial angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares grünes Licht.
Die Beispiele 12-16 zeigen, dass bei der Bildung von OEL-Vorrichtungen zur Strukturierung der Kathodenschichten über verschiedenen, vorher strukturierten Emitterschichten das gleiche Kathodendonorelement verwendet werden kann.
Beispiel 17: Herstellung von Kleinmolekül- und Leuchtpolymer-OEL-Vorrichtungen auf demselben Rezeptorsubstrat
Dieses Beispiel zeigt, dass funktionsfähige OEL-Vorrichtungen, die Emitterschichten aus Leuchtpolymer haben, und OEL-Vorrichtungen, die organische Kleinmolekül-Emitterschichten haben, nebeneinander auf Rezeptorsubstraten strukturiert werden können.
Ein Element für Übertragung durch Wärme mit einer Mehr-Komponenten-Übertragungsschicht mit einem Kleinmolekül-Emitter für grünes Licht ("grüner SM-Donor") wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å (10 nm) dicke Schicht Kupferphthalcyanin wurde als Ablöseschicht auf die Zwischenschicht abgeschieden. Dann wurde eine 450 Å (45 nm) dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht abgeschieden. Eine 10 Å (1 nm) dicke Schicht Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium abgeschieden. Dann wurde eine 500 Å (50 nm) dicke Schicht ALQ als Elektronentransportschicht abgeschieden. Schließlich wurde eine 500 Å (50 nm) dicke Schicht NPB als Löchertransportschicht abgeschieden.
Ein Element für Übertragung durch Wärme mit einer Mehr- Komponenten-Übertragungsschicht mit einem Kleinmolekül-Emitter für rotes Licht ("roter SM-Donor") wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å (10 nm) dicke Schicht Kupferphthalcyanin wurde als Ablöseschicht auf die Zwischenschicht abgeschieden. Dann wurde eine 450 Å (45 nm) dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht abgeschieden. Eine 10 Å (1 nm) dicke Schicht Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium abgeschieden. Dann wurde eine 500 Å (50 nm) dicke Schicht ALQ als Elektronentransportschicht abgeschieden. Platinoctaethylporphyrin (PtOEP) wurde als Dotierstoff zusammen mit der ALQ-Schicht aufgedampft. Der PtOEP-Dotierstoff wurde derart aufgebracht, dass in der ALQ-Emitterschicht eine Konzentration des Dotierstoffes von 2 bis 3 Gew.-% erreicht wurde. Schließlich wurde eine 500 Å (50 nm) dicke Schicht NPB als Löchertransportschicht abgeschieden.
Ein Element für Übertragung durch Wärme wurde gemäß Beispiel 8 hergestellt, um ein Donorelement herzustellen, das einen blaues Licht emittierenden Polymeremitter ("blauer LEP-Donor") hat. Ein Element für Übertragung durch Wärme wurde gemäß Beispiel 9 hergestellt, um ein Donorelement herzustellen, das einen grünes Licht emittierenden Polymeremitter ("grüner LEP-Donor") hat.
Zur Bildung der Anode der OEL-Vorrichtungen wurde ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand: 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas verwendet. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 U/min (50 s^–1) im Schleuderverfahren mit einer wässrigen Lösung aus 2,5 Gew.-% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann unter Bildung einer Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat bei 80 °C 5 Minuten lang getrocknet.
Der blaue LEP-Donor wurde unter Bildung einer Reihe von parallelen Linien auf das Rezeptorsubstrat abgebildet. Dann wurde der rote SM-Donor unter Bildung einer Reihe von parallelen Linien auf den gleichen Rezeptor abgebildet, wobei jede Linie zwischen den Linien angeordnet war, die vom blauen LEP-Donor übertragen wurden. Eine elektrische Verbindung wurde an den ITO-Anoden und den Aluminiumkathoden hergestellt. Visuell wahrnehmbares blaues Licht wurde von den Linien emittiert, die vom blauen LEP-Donor strukturiert worden waren, und visuell wahrnehmbares rotes Licht wurde von den Linien emittiert, die vom roten SM-Donor strukturiert worden waren.
Dann wurde der grüne LEP-Donor unter Bildung einer Reihe von parallelen Linien auf das Rezeptorsubstrat abgebildet. Anschließend wurde der grüne SM-Donor unter Bildung einer Reihe von parallelen Linien auf den gleichen Rezeptor abgebildet, wobei jede Linie zwischen den Linien angeordnet war, die vom grünen LEP-Donor übertragen wurden. Eine elektrische Verbindung wurde an den ITO-Anoden und den Aluminiumkathoden hergestellt. Visuell wahrnehmbares grünes Licht wurde von den Linien emittiert, die vom grünen LEP-Donor strukturiert worden waren, und visuell wahrnehmbares grünes Licht wurde von den Linien emittiert, die vom grünen SM-Donor strukturiert worden waren.
Beispiel 18: Herstellung von roten, grünen und blauen OEL-Vorrichtungen auf demselben Rezeptorsubstrat
Dieses Beispiel zeigt, dass funktionsfähige rote, grüne und blaue OEL-Vorrichtungen nebeneinander auf dem gleichen Rezeptorsubstrat strukturiert werden können.
Ein Element für Übertragung durch Wärme mit einer Mehr-Komponenten-Übertragungsschicht mit einem Kleinmolekül-Emitter für blaues Licht ("blauer SM-Donor") wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å (10 nm) dicke Schicht Kupferphthalcyanin wurde als Ablöseschicht auf die Zwischenschicht abgeschieden. Dann wurde eine 450 Å (45 nm) dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht abgeschieden. Eine 10 Å (1 nm) dicke Schicht Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium abgeschieden. Dann wurde eine 500 Å (50 nm) dicke Schicht Bis(2-methyl-8-chinolinat)(para-phenylphenolat)aluminium (BAlq) als eine Elektronentransportschicht/Emitterschicht abgeschieden. Balq wurde wie in US-Patent Nr. 5,141,671 beschrieben synthetisiert. Perylen wurde als Dotierstoff zusammen mit der BAlq-Schicht aufgedampft. Der Perylen-Dotierstoff wurde derart aufgebracht, dass in der BAlq-Emitterschicht eine Konzentration des Dotierstoffes von 2 bis 3 Gew.-% erreicht wurde. Schließlich wurde eine 500 Å (50 nm) dicke Schicht NPB als Löchertransportschicht abgeschieden.
Zur Bildung der Anode der OEL-Vorrichtungen wurde ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand: 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas verwendet. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 U/min (50 s^–1) im Schleuderverfahren mit einer wässrigen Lösung aus 2,5 Gew.-% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann unter Bildung einer Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat bei 80 °C 5 Minuten lang getrocknet.
Der rote SM-Donor von Beispiel 17, der grüne SM-Donor von Beispiel 17 und der blaue SM-Donor von diesem Beispiel wurden nacheinander unter Bildung einer Reihe von parallelen Linien auf das Rezeptorsubstrat abgebildet. Die Linien wurden so strukturiert, dass eine Linie, die von dem einen Donor aus übertragen wurde, zwischen den Linien angeordnet war, die jeweils von den anderen zwei Donoren aus übertragen wurden. Eine elektrische Verbindung wurde an den ITO-Anoden und den Aluminiumkathoden hergestellt. Visuell wahrnehmbares grünes Licht wurde von den Linien emittiert, die vom grünen SM-Donor strukturiert worden waren, visuell wahrnehmbares rotes Licht wurde von den Linien emittiert, die vom roten SM-Donor strukturiert worden waren und visuell wahrnehmbares blaues Licht wurde von den Linien emittiert, die vom blauen SM-Donor strukturiert worden waren.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Donorelements für Übertragung durch Wärme, wobei das Verfahren das Bilden eines Donorelements aufweist, das ein Donorsubstrat und eine Übertragungsschicht (175) aufweist, wobei die Übertragungsschicht (175) gebildet wird durch a) Lösungsbeschichten eines ersten Materials (176) unter Verwendung eines Lösemittels, wobei das erste Material ein Leuchtpolymer aufweist, b) Trocknen des ersten Materials, um das Lösemittel im Wesentlichen zu entfernen, und c) Abscheiden eines zweiten Materials (177), so dass das erste Material zwischen dem Donorsubstrat und dem zweiten Material angeordnet ist, wobei das zweite Material mit dem Lösemittel, das zum Beschichten des ersten Materials verwendet wird, unverträglich ist.
Verfahren zur Herstellung eines Donorelements für Übertragung durch Wärme, wobei das Verfahren das Bilden eines Donorelements aufweist, das ein Donorsubstrat und eine Übertragungsschicht (175) aufweist, wobei die Übertragungsschicht (175) gebildet wird durch a) Lösungsbeschichten eines ersten Materials (176) unter Verwendung eines Lösemittels, b) Trocknen des ersten Materials, um das Lösemittel im Wesentlichen zu entfernen, und c) Abscheiden eines zweiten Materials (177), so dass das erste Material zwischen dem Donorsubstrat und dem zweiten Material angeordnet ist, wobei das zweite Material mit dem Lösemittel, das zum Beschichten des ersten Materials verwendet wird, unverträglich ist, wobei das zweite Material ein organisches Kleinmolekülmaterial aufweist.