WO2007031303A1 - Elektronische schaltung und verfahren zur herstellung einer solchen - Google Patents

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WO2007031303A1
WO2007031303A1 PCT/EP2006/008930 EP2006008930W WO2007031303A1 WO 2007031303 A1 WO2007031303 A1 WO 2007031303A1 EP 2006008930 W EP2006008930 W EP 2006008930W WO 2007031303 A1 WO2007031303 A1 WO 2007031303A1
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layer
substrate
strip
shaped
electronic circuit
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PCT/EP2006/008930
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Andreas Ullmann
Alexander Knobloch
Merlin Welker
Walter Fix
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Polyic Gmbh & Co. Kg
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    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.

Definitions

  • the invention relates to an electronic circuit comprising at least two electronic components on a common flexible substrate, wherein the at least two electronic components each have at least one electrical functional layer of identical functional layer material.
  • the invention further relates to a method for producing an electronic circuit comprising at least two electronic components on a common flexible substrate, wherein the at least two electronic components are each formed with at least one electrical functional layer of identical functional layer material.
  • WO 2004/032257 A2 discloses a method for producing a film, wherein the film comprises at least one component in organic semiconductor technology, in particular one or more field-effect transistors.
  • the structuring of one or more layers of the device takes place by thermal replication or UV replication.
  • a layer applied over a large area, to be replicated is partially completely severed by the replication and a pattern-shaped electrical functional layer is formed.
  • a large-area layer application of the layer to be replicated is not necessary for reasons of space always possible and continues to lead to increased material consumption.
  • a speed of the substrate in the printing direction during printing of at least 0.5 m / min, preferably in the range of 5 to 200 m / min, is selected.
  • the individual electrical functional layers from which the electronic component is constructed must be formed one after the other and positioned one above the other in the correct position and arrangement according to a predetermined layout.
  • Characteristics and short response times of a device required to minimize the layer thicknesses of electrical functional layers.
  • the use of increasingly low-viscosity printing media is required.
  • the object is achieved for the electronic circuit comprising at least two electronic components on a common flexible substrate, wherein the at least two electronic components each have at least one electrical functional layer of identical functional layer material, achieved in that the electrical functional layers of identical functional layer material are formed from layer regions of a strip-shaped layer formed on the substrate.
  • the object is for the method for producing an electronic circuit comprising at least two electronic components on a common flexible substrate, wherein the at least two electronic components are each formed with at least one electrical functional layer of identical functional layer material, achieved in that at least one strip-shaped layer on the Substrate is formed and that the electrical functional layers are formed of identical functional layer material of layer regions of a single strip-shaped layer.
  • a stripe-shaped application of functional layer material on a substrate enables a space-saving and uniformly thick layer application with clean contours.
  • Such a prepared substrate which is provided with at least one strip-shaped layer of functional layer material, is versatile and individually adaptable to the respective desired electronic circuit.
  • the layer formed in strip form on the substrate is formed in a predetermined application direction in a continuous process on the substrate.
  • the layer formed on the substrate in the form of a strip is preferably a printed layer or a layer formed by application of a liquid medium to the substrate.
  • a printing process is used as the continuous process, in particular a printing process from the group of gravure, high-pressure, screen printing or as another process of coating (for example, knife coating, spin coating, spraying or ink jet printing) which applies a liquid medium to the substrate to form the at least one strip-shaped layer.
  • a printing tool is used which is unrolled on the substrate at least in regions.
  • printing tools for example, pressure rollers or flexible rubber tools such as tampons are suitable.
  • a pressure medium or liquid medium having a dynamic viscosity of less than 200 mPas, in particular less than 50 mPas, considered at a temperature of 20 ° C. is preferred.
  • Such low-viscosity media allow the formation of extremely thin electrical functional layers while improving the performance of the electronic device produced therewith.
  • a first electronic component of the at least two electronic components has a first electrical functional layer and a second electronic component of the at least two electronic components has a second electrical functional layer, wherein the first and the second electrical functional layer are formed of identical functional layer material, wherein the first and the second electrical functional layer are arranged on the substrate such that they are arranged one after the other in the application direction or next to one another.
  • the layer formed in strip form on the substrate is a semiconductive or an electrically insulating layer, in particular an organic semiconductive or an organic electrically insulating layer. But also an electrically conductive, optionally organic electrically conductive, strip-shaped layer can be used.
  • organic semiconductor material for example, polythiophene is suitable.
  • organic insulating material among other things, polyvinylphenol has been proven.
  • Inorganic semiconductor or insulating material can be vapor-deposited, sputtered or pastes containing semiconducting or electrically insulating inorganic particles, in particular nanoparticles, can be used.
  • the substrate It is particularly advantageous to form the substrate with a plurality of strip-shaped layers arranged parallel next to one another and formed from different functional layer materials.
  • the components required for the formation of the electronic circuit can be built therefrom.
  • the layer formed on the substrate may be discontinuous and / or subdivided into mutually independent layer regions, at least one through opening being visible over the cross section of the strip formed in strip form on the substrate is formed strip-shaped layer formed on the substrate. It has proven useful if the strip-shaped layer formed on the substrate is subdivided in the application direction and / or perpendicular to the application direction.
  • suitable methods for structuring the at least one strip-shaped layer the use of laser beam, embossing, cutting, grinding or scratching have proven successful.
  • the at least one opening in the strip-shaped layer formed on the substrate is formed as a via, via which an electrical contact between electrical functional layers is formed, which is perpendicular to the substrate plane (xy plane) seen above and below the strip formed on the substrate layer are.
  • a connection in the third dimension (z-plane) between functional layers is made possible.
  • an opening has a width in the range of 1 ⁇ m to 10 mm, preferably of 50 ⁇ m to 2 mm.
  • Such dimensions can be realized, for example, in low or high pressure using the method according to the invention with high accuracy.
  • Such widths ensure sufficient electrical separation of layer areas of a strip-shaped layer and furthermore a sufficient material absorption capacity (for example for receiving printing paste) in the formation of plated-through holes via such an opening.
  • At least one electronic component is designed as a transistor, in particular as a field-effect transistor.
  • the at least two electronic Components are each formed as field effect transistors, wherein the field effect transistors each having a semiconducting electrical functional layer of identical functional layer material, which are formed from layer regions of a strip-shaped on the substrate formed semiconductive layer and wherein the field effect transistors each have an electrically insulating electrical functional layer of identical
  • Functional layer material which are formed from layer regions of a strip-shaped on the substrate formed electrically insulating layer.
  • At least one electronic component is designed as a diode.
  • the at least two electronic components are each formed as diodes, wherein the diodes each have a semiconductive electrical functional layer of identical functional layer material, which are formed from layer regions of a strip-shaped on the substrate formed semiconducting layer.
  • At least one electronic component is designed as an ohmic resistance.
  • the at least two electronic components are each designed as ohmic resistors, wherein the resistors each have a functional layer of identical functional layer material, which are formed from layer regions of a strip-shaped layer formed on the substrate.
  • At least one electronic component is designed as a capacitor.
  • the at least two electronic components are each formed as capacitors, the capacitors each having an electrically insulating functional layer of identical functional layer material, which are formed from layer regions of a strip-shaped formed on the substrate electrically insulating layer.
  • the flexible substrate is formed band-shaped. At least in the formation of the at least one strip-shaped layer, the substrate can be easily transported from roll to roll.
  • the uncoated flexible substrate is wound onto a roll, the substrate is removed from the roll and guided, for example, through a printing press, thereby printed and finally wound up as a printed substrate onto a further roll. This allows the processing of long substrate tapes, wherein the positioning opposite the printing machine must be done only once at the beginning of a new substrate roll.
  • the at least one strip-shaped layer formed on the substrate is arranged parallel to a longitudinal side of the band-shaped substrate, that is, the application direction is arranged parallel to a longitudinal side of the band-shaped substrate.
  • a strip-shaped layer can be continuously formed on the substrate from the beginning of the roll to the end of the roll, thereby increasing the uniformity of the layer (in terms of layer thickness, width and surface roughness).
  • the flexible substrate may be multi-layered. It is particularly preferred if an elongated plastic film, which is optionally multi-layered, is used as the flexible substrate. Suitable are here For example, plastic films made of polyester, polyethylene, polyethylene terephthalate or polyimide. It is useful if a thickness of the flexible substrate in the range of 6 .mu.m to 200 .mu.m, preferably in the range of 12 .mu.m to 50 .mu.m, is selected.
  • Strip-shaped layer preferably 50 microns to 2000 microns.
  • the preferred distance between two adjacent and mutually parallel strip-like layers is 2000 microns to 50,000 microns.
  • the layers formed on the substrate in the form of strips at least in the substrate cross-section are arranged on the substrate in one plane and / or in different planes. As a result, three-dimensional circuits can be generated in a simple manner.
  • each one of the at least two electrical functional layers of the at least two components is formed by a structuring of a, thus shared by the at least two electronic components, strip-shaped layer.
  • a first electronic component of the at least two electronic components has a first electrical functional layer and wherein a second electronic component of the at least two electronic components has a second electrical functional layer, wherein the first and the second electrical functional layer are formed of identical functional layer material in which the first and the second electrical functional layer are arranged on the substrate in such a way that they are arranged successively or next to one another as seen in the application direction.
  • the layer formed on the substrate in the form of a strip is formed with a layer thickness in the range from ln to 300 ⁇ m, in particular in the range from lnm to 300 nm.
  • the at least two electronic components usually furthermore have electrically conductive, in particular organic or metallic, functional layers. These can be formed by means of printing, vapor deposition or sputtering (before or after the formation of strip-like layers) on the uncoated substrate or on an already coated substrate.
  • electrically conductive materials in particular conductive polymers or metals or metal alloys, for example, of vapor-deposited or sputtered gold or silicon, or conductive pastes with gold, silver or conductive inorganic nanoparticles in question.
  • conductive "organic” materials here all types of organic, organometallic and inorganic plastics are considered, which are referred to in English as "plastics".
  • a restriction in the dogmatic sense to organic Material as carbon-containing material is therefore not provided, but it is also intended to the use of, for example, silicones.
  • the term should not be subject to any restriction with regard to the molecular size, in particular to polymeric and / or oligomeric materials, but the use of "small molecules” is also possible.As the electrically conductive organic materials, polyaniline or polypyrrole have proven to be useful.
  • the electronic circuit is an organic circuit.
  • the electronic circuit has components which have only organic electrical functional layers and / or components which have organic and inorganic electrical functional layers.
  • FIGS. 1a to 7b are intended to illustrate the invention by way of example. So shows:
  • FIG. 1a shows a band-shaped substrate with four strip-shaped layers
  • FIG. 1 b shows a cross section through the substrate from FIG. 1 a
  • FIG. 2a shows a strip-shaped substrate with a strip-shaped layer
  • FIG. 2b shows the substrate from FIG. 2a after a laser treatment
  • FIG. 3 a shows a strip-shaped substrate with a strip-shaped layer
  • FIG. 3b shows the substrate from FIG. 3a after a laser treatment
  • 4a shows a belt-shaped substrate with a strip-shaped layer and other electrical
  • FIG. 4b shows a cross section through the substrate from FIG. 4a
  • FIG. 5a shows a band-shaped substrate with a subdivided, strip-shaped layer and further strip-shaped electrical functional layers
  • FIG. 5b shows a longitudinal section through the substrate from FIG. 5a.
  • FIG. 6a shows a band-shaped substrate with a subdivided, strip-shaped layer and a further strip-shaped layer
  • FIG. 6b shows a cross section through the substrate from FIG. 6a
  • Figure 7a shows a detail of an electronic circuit in plan view
  • Figure 7b shows a cross section through the circuit of Figure 7a.
  • FIG. 1a shows a flexible band-shaped substrate 1 made of PET with four strip-shaped layers 2a, 2b, 2c, 2d, which are arranged longitudinally on the band-shaped substrate 1 and parallel to one another.
  • the four strip-shaped layers 2a, 2b, 2c, 2d are printed on the substrate 1 in the gravure printing method, the arrow indicating the direction of printing on the left in FIG. 1a.
  • the four stripe-shaped layers 2a, 2b, 2c, 2d are applied parallel to the printing direction over the entire length of the substrate 1.
  • the strip-shaped layer 2a is organic and electrically conductive
  • the strip-shaped layer 2b is organic and semiconducting
  • the strip-shaped layer 2c is again organic and electrically conductive
  • the strip-shaped layer 2d is formed organic and electrically insulating.
  • the strip-shaped layers 2a, 2b, 2c, 2d are now used either in unchanged form or in a structured form as electrical functional layers for constructing electronic components.
  • the strip-shaped application of the functional layer material by means of a printing medium results in a particularly uniform layer thickness and contour of the later functional layers of the electronic components.
  • FIG. 1 b shows the cross-section A - A 'through the substrate 1 and the four strip-shaped layers 2 a, 2 b, 2 c, 2 d from FIG. 1 a.
  • FIG. 2 a shows a flexible band-shaped substrate 1 with a strip-shaped layer 2 b of organic semiconductive functional layer material, here polythiophene.
  • the strip-shaped layer 2 b is printed longitudinally on the substrate 1, wherein the arrow on the left in the image
  • Layer regions 3a of the strip-shaped layer 2b oriented in the longitudinal direction of the substrate 1 are characterized in which, after formation of the strip-shaped layer 2b, a cut is to take place by means of a laser in order to provide the strip-shaped layer 2b with openings 4a (see FIG. 2b).
  • FIG. 2b now shows the substrate 1 and the strip-shaped layer 2b from FIG. 2a after the laser treatment, wherein the strip-shaped layer 2b has been divided into three strips which are parallel and separated from one another in the longitudinal direction of the substrate 1.
  • the three strip-shaped layers 2b are now used, if appropriate after further structuring, as electrical functional layers for constructing electronic components.
  • the strip-shaped application of the functional layer material by means of a printing medium results in a particularly uniform layer thickness and contour of the later functional layers of the electronic components.
  • FIG. 3a likewise shows a flexible strip-shaped substrate 1 with a strip-shaped layer 2b made of organic semiconductive functional layer material, here polythiophene.
  • the strip-shaped layer 2 b is printed longitudinally on the substrate 1, wherein the arrow on the left in the image Order direction designated.
  • Layer regions 3b oriented in the transverse direction of the substrate 1 are marked in the strip-shaped layer 2b, in which, after formation of the strip-shaped layer 2b, a cut should be made by means of a laser in order to provide the strip-shaped layer 2b with openings 4b (see FIG. 3b).
  • FIG. 3b now shows the substrate 1 and the strip-shaped layer 2b from FIG. 3a after the laser treatment, the strip-shaped layer 2b being divided into three strips which are parallel and separated from one another in the transverse direction of the substrate 1.
  • the three strip-shaped layers 2b are now used, if appropriate after further structuring, as electrical functional layers for constructing electronic components.
  • the strip-shaped application of the functional layer material by means of a printing medium results in a particularly uniform layer thickness and contour of the later functional layers of the electronic components.
  • FIG. 4 a shows a flexible strip-shaped substrate 1 made of PET with a printed, organic semiconducting and strip-shaped layer 2 b, here of polythiophene, and further, electrically conductive functional layers 5 a, 5 b of sputtered gold.
  • the functional layer 5b of gold was formed directly on the substrate 1, the strip-shaped layer 2b printed longitudinally on the strip-shaped substrate 1 and finally the functional layer 5a formed from gold.
  • a unit of electrically conductive functional layers 5a, 5b and arranged therebetween Organic semiconducting layer 2b each forms a diode.
  • a strip-shaped electrically insulating layer could optionally be arranged between the organic semiconductive layer 2 b and the electrically conductive functional layer 5 a
  • Region between the organic semiconductive layer 2b and the electrically conductive functional layer 5b has a via or an opening. Direct contact between the organic semiconductive layer 2b and the electrically conductive functional layer 5a is possible via the via.
  • FIG. 4b shows the cross section B - B 'through the substrate 1 and the layers 5a, 2b, 5b arranged thereon from FIG. 4a in the region of a diode. It can be seen that the electrically conductive functional layers 5a, 5b of gold, which form electrodes here, overlap in the region of the strip-shaped layer 2b. Thus, through each unit consisting of a functional layer 5b, the stripe-shaped layer 2b is placed over the functional layer 5b and over it
  • FIG. 4a two diode units can be seen.
  • the electrodes 5a, 5b still have to be contacted in accordance with conductor tracks in order to realize an interconnection of the components with one another.
  • FIG. 5a shows a flexible strip-shaped substrate 1 with a strip-shaped layer 2d made of electrically insulating functional layer material, here polyvinylphenol.
  • a strip-shaped layer 2 a of electrically conductive functional layer material is formed in regions in the longitudinal direction, here by printing.
  • the strip-shaped layer 2 a of electrically conductive functional layer material is further overprinted with a strip-shaped layer 2 d of electrically insulating functional layer material, which is formed over the entire length of the substrate 1.
  • an opening 4 b is formed perpendicular to the longitudinal direction of the substrate 1.
  • the two strip-shaped layers 2c are simultaneously formed by printing, which are likewise formed from electrically conductive functional layer material.
  • an electrically conductive connection is formed between the strip-shaped layer 2a and the strip layer 2c arranged on the left (see also FIG. 5b). Accordingly, the opening 4b functions as a so-called via, which enables a three-dimensional interconnection of electrical functional layers.
  • FIG. 5b shows the longitudinal section C - C through the substrate 1 from FIG. 5a in order to illustrate the formation of the electrically conductive connection in the region of the via.
  • FIG. 6 a shows a flexible strip-shaped substrate 1 made of PET with a strip-shaped layer 5 a, which is subdivided several times by laser, made of electrically conductive functional layer material, here polyaniline or gold.
  • electrically conductive functional layer material here polyaniline or gold.
  • rectilinearly extending openings 4b and meandering openings 4c were formed and two further strip-shaped layers, once a non-illustrated semiconducting layer 2b and further a layer 2d of electrically insulating functional layer material, here polyvinylphenol, formed above.
  • the Layer regions of the strip-shaped layer 5a before and after a meander-shaped opening 4c, and the strip-shaped layers 2b, 2d arranged above the meander form a separate unit which forms a resistance.
  • the leakage current of the semiconductor causes the resistance.
  • two resistance units can be seen in FIG. 6a.
  • FIG. 6b shows the cross section D - D 'through the substrate 1 from FIG. 6a, the semiconducting layer 2b being visible between the strip-shaped layer 5a and the electrically insulating layer 2d.
  • FIG. 7a shows a detail of an electrical circuit, in this case a ring oscillator circuit, in plan view.
  • electrically conductive functional layers 2 a On a substrate 1 there are electrically conductive functional layers 2 a, which are covered by a thin, fully applied organic semiconductive functional layer 2 b.
  • organic, semiconductive functional layer 2b On the organic, semiconductive functional layer 2b there is an electrically insulating functional layer 2d applied over the entire area and in strips, which has an opening 4b in the region in which the section E-E 'is laid, which was subsequently formed with a laser.
  • electrically insulating layer 2d On the electrically insulating layer 2d is another electrically conductive layer 2c, which is strip-shaped.
  • the electrically conductive layer 2c In the region of the opening in the electrically insulating layer 2d is the electrically conductive layer 2c in each case in contact with the electrically conductive functional layer 2a, after the semiconductive layer 2b is made so thin that an electrical contact or a short circuit between the conductive layers 2a and 2c is formed in the region of this opening.
  • the electrically conductive layer 2 a, the semiconducting layer 2 b, the electrically insulating layer 2 d and the electrically conductive layer 2 c are arranged one above the other and also in the region of the comb structures within the electrically conductive layer 2 a, one is in each case organic Field effect transistor formed.
  • FIGS 1 a to 7 b are merely illustrative of the inventive concept. On this basis, the person skilled in the art will readily be able to find further electronic circuits and application examples for which layers applied in strips to a substrate can be used without departing from the invention. So should the figures Ia to 7b no

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung umfassend mindestens zwei elektronische Bauelemente auf einem gemeinsamen flexiblen Substrat, wobei die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils mindestens eine elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen. Die elektrischen Funktionsschichten sind aus identischem Funktionsschichtmaterial und aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat ausgebildeten Schicht gebildet .

Description

Elektronische Schaltung und Verfahren zur Herstellung einer solchen
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung umfassend mindestens zwei elektronische Bauelemente auf einem gemeinsamen flexiblen Substrat, wobei die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils mindestens eine elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung umfassend mindestens zwei elektronische Bauelemente auf einem gemeinsamen flexiblen Substrat, wobei die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils mit mindestens einer elektrischen Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial ausgebildet werden.
WO 2004/032257 A2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Folie, wobei die Folie mindestens ein Bauelement in organischer Halbleitertechnologie, insbesondere einen oder mehrere Feldeffekt-Transistoren, beinhaltet. Die Strukturierung einer oder mehrerer Schichten des Bauelements erfolgt dabei durch thermisches Replizieren oder UV- Replizieren. Eine großflächig aufgebrachte, zu replizierende Schicht wird dabei partiell durch die Replikation vollständig durchtrennt und eine musterfόrmig strukturierte elektrische Funktionsschicht gebildet. Ein großflächiger Schichtauftrag der zu replizierenden Schicht ist aber aus Platzgründen nicht immer möglich und führt weiterhin zu einem erhöhten Materialverbrauch .
Bereits in der endgültigen Form auf ein Substrat aufgebrachte elektrische Funktionsschichten werden beispielsweise durch Druckverfahren realisiert. Die Anwendung von Druckverfahren bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen ermöglicht deren preisgünstige Massenproduktion mit hohen Prozessgeschwindigkeiten. Vorzugsweise wird eine Geschwindigkeit des Substrats in Druckrichtung beim Bedrucken von mindestens 0,5 m/min, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 200 m/min, gewählt. Um möglichst gleichmäßige elektrische Werte und die Funktionsfähigkeit des elektronischen Bauelements sicherzustellen, müssen die einzelnen elektrischen Funktionsschichten, aus denen das elektronische Bauelement aufgebaut wird, nacheinander gebildet und dabei übereinander in richtiger Lage und Anordnung gemäß einem vorgegebenen Layout positioniert werden.
Weiterhin ist es im Hinblick auf die elektrischen
Eigenschaften und kurze Ansprechzeiten eines Bauelements erforderlich, die Schichtdicken von elektrischen Funktionsschichten zu minimieren. Um dies beispielsweise bei gedruckten elektrischen Funktionsschichten erreichen zu können, ist die Verwendung von immer dünnflüssigeren Druckmedien erforderlich.
Bei den geforderten hohen Prozessgeschwindigkeiten beim Bilden einer elektrischen Funktionsschicht unter Verwendung eines dünnflüssigen Mediums tritt nun einerseits das Problem auf, dass beim lediglich partiellen, also musterförmigen Auftrag einer elektrischen Funktionsschicht unsaubere Kanten für die elektrische Funktionsschicht ausgebildet werden. Die Kante beziehungsweise der Rand der elektrischen Funktionsschicht ist im Bereich der Trennlinie unscharf, da das Druckmedium entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Substrats aufgrund der hohen Prozessgeschwindigkeit über die gewünschte, ideale Begrenzungslinie hinaus gedrückt, gezogen oder geschleudert wird. Das Verschmieren ist umso schlimmer, je niederviskoser das Medium ist . Der Effekt ist allerdings (mikroskopisch) immer vorhanden, d.h. auch bei hochviskosen Druckmedien. Je kritischer die Dimensionen sind, desto stärker schlägt dieser Effekt auch bei hochviskosen Medien durch. Funktionsschichten, die in Druckrichtung ausschmieren, lassen zudem keine genaue Justage von weiteren, darüber anzuordnenden Funktionsschichten zu.
Bei den geforderten hohen Prozessgeschwindigkeiten beim Bilden einer elektrischen Funktionsschicht unter Verwendung eines dünnflüssigen Mediums tritt weiterhin das Problem auf, dass bei einem Auftrag in bereits strukturierter Form, also in der Endform für die jeweilige Funktionsschicht, keine ausreichend gleichmäßige Schichtdicke über die Fläche der jeweiligen Funktionsschicht gebildet werden kann. Besonders tritt der Effekt in Kantennähe der Funktionsschicht auf.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Schaltung und ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden.
Die Aufgabe wird für die elektronische Schaltung umfassend mindestens zwei elektronische Bauelemente auf einem gemeinsamen flexiblen Substrat, wobei die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils mindestens eine elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, dadurch gelöst, dass die elektrischen Funktionsschichten aus identischem Funktionsschichtmaterial aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat ausgebildeten Schicht gebildet sind.
Die Aufgabe wird für das Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung umfassend mindestens zwei elektronische Bauelemente auf einem gemeinsamen flexiblen Substrat, wobei die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils mit mindestens einer elektrischen Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial ausgebildet werden, dadurch gelöst, dass mindestens eine streifenförmige Schicht auf dem Substrat gebildet wird und dass die elektrischen Funktionsschichten aus identischem Funktionsschichtmaterial aus Schichtbereichen einer einzelnen streifenförmigen Schicht gebildet werden.
Ein streifenförmiger Auftrag von Funktionsschichtmaterial auf einem Substrat ermöglicht einen platzsparenden und zugleich gleichmäßig dicken Schichtauftrag mit sauberen Konturen. Ein derartig vorbereitetes Substrat, welches mit mindestens einer streifenförmigen Schicht aus Funktionsschichtmaterial versehen ist, ist vielseitig nutzbar und individuell an die jeweilige gewünschte elektronische Schaltung anpassbar.
Besonders bewährt hat es sich, wenn die streifenförmig auf dem Substrat ausgebildete Schicht in einem kontinuierlichen Prozess auf dem Substrat in einer vorbestimmten Auftragsrichtung gebildet ist. Die streifenförmig auf dem Substrat gebildete Schicht ist vorzugsweise eine gedruckte Schicht oder eine durch Auftrag eines flüssigen Mediums auf dem Substrat gebildete Schicht ist.
Insbesondere wird dabei als kontinuierlicher Prozess ein Druckverfahren verwendet, insbesondere ein Druckverfahren aus der Gruppe Tiefdruck, Hochdruck, Siebdruck oder als kontinuierlicher Prozess ein anderes Beschichtungsverfahren (beispielsweise Rakeln, Schleudern, Sprühen oder Tintenstrahldruck) verwendet, das ein flüssiges Medium zur Bildung der mindestens einen streifenförmigen Schicht auf das Substrat aufbringt. Beim Drucken einer streifenförmigen Schicht entspricht die Auftragsrichtung somit der Druckrichtung. Insbesondere ist es für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, wenn zum Drucken der mindestens einen streifenförmigen Schicht ein Druckwerkzeug eingesetzt wird, welches zumindest bereichsweise auf dem Substrat abgerollt wird. Als Druckwerkzeuge sind hier beispielsweise Druckwalzen oder flexible Gummiwerkzeuge wie Tampons geeignet .
Zur Bildung der mindestens einen streifenförmigen Schicht ist dabei ein Druckmedium oder flüssiges Medium mit einer dynamischen Viskosität kleiner 200 mPas, insbesondere kleiner 50 mPas, betrachtet bei einer Temperatur von 200C, bevorzugt. Derart dünnflüssige Medien ermöglichen die Bildung extrem dünner elektrischer Funktionsschichten bei gleichzeitiger Verbesserung der Leistungsmerkmale des damit erzeugten elektronischen Bauelements.
Es hat sich bewährt, wenn ein erstes elektronisches Bauelement der mindestens zwei elektronischen Bauelemente eine erste elektrische Funktionsschicht aufweist und ein zweites elektronisches Bauelement der mindestens zwei elektronischen Bauelemente eine zweite elektrische Funktionsschicht aufweist, wobei die erste und die zweite elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial gebildet sind, wobei die erste und die zweite elektrische Funktionsschicht so auf dem Substrat angeordnet sind, dass diese in Auftragsrichtung nacheinander oder nebeneinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn die streifenförmig auf dem Substrat gebildete Schicht eine halbleitende oder eine elektrisch isolierende Schicht ist, insbesondere eine organische halbleitende oder eine organische elektrisch isolierende Schicht ist. Aber auch eine elektrisch leitende, gegebenenfalls organische elektrisch leitende, streifenförmige Schicht kann verwendet werden.
Als organisches Halbleitermaterial eignet sich beispielsweise Polythiophen. Als organisches Isolationsmaterial hat sich unter anderem Polyvinylphenol bewährt. Anorganisches Halbleiter- oder Isolationsmaterial kann aufgedampft, gesputtert oder über Pasten enthaltend halbleitende oder elektrisch isolierende anorganische Partikel, insbesondere Nanopartikel , eingesetzt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, das Substrat mit mehreren, parallel nebeneinander angeordneten streifenförmigen Schichten auszubilden, die aus unterschiedlichen Funktionsschichtmaterialien gebildet werden. Durch eine nachfolgende Beschichtung einzelner Bereiche mit weiteren, gegebenenfalls wiederum streifenförmigen, Schichten, können daraus die zur Ausbildung der elektronischen Schaltung benötigten Bauelemente aufgebaut werden.
Zur Ausbildung der einzelnen Bauelemente der elektronischen Schaltung kann es erforderlich werden, dass die streifenförmig auf dem Substrat gebildete Schicht unterbrochen und/oder in voneinander unabhängige Schichtbereiche unterteilt wird, wobei über den Querschnitt der streifenförmig auf dem Substrat gebildeten Schicht gesehen mindestens eine durchgehende Öffnung in der streifenförmig auf dem Substrat gebildeten Schicht ausgebildet wird. Dabei hat es sich bewährt, wenn die streifenförmig auf dem Substrat gebildete Schicht in Auftragsrichtung und/oder senkrecht zur Auftragsrichtung unterteilt wird. Als geeignete Verfahren zur Strukturierung der mindestens einen streifenförmigen Schicht haben sich der Einsatz von Laserstrahl, Prägen, Schneiden, Schleifen oder Kratzen bewährt .
Vorzugsweise wird die mindestens eine Öffnung in der streifenförmig auf dem Substrat gebildeten Schicht als Via ausbildet, über welches ein elektrischer Kontakt zwischen elektrischen Funktionsschichten ausgebildet wird, die senkrecht zur Substratebene (x-y-Ebene) gesehen oberhalb und unterhalb der streifenförmig auf dem Substrat gebildeten Schicht angeordnet sind. Dadurch wird also eine Verbindung in der dritten Dimension (z-Ebene) zwischen Funktionsschichten ermöglicht.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn eine Öffnung eine Breite im Bereich von lμm bis 10 mm, vorzugsweise von 50μm bis 2mm, aufweist. Derartige Dimensionen lassen sich beispielsweise im Tief- oder Hochdruck bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit hoher Genauigkeit realisieren. Solche Breiten gewährleisten eine ausreichende elektrische Trennung von Schichtbereichen einer streifenförmigen Schicht und weiterhin eine ausreichende Materialaufnahmekapazität (beispielsweise zur Aufnahme von Druckpaste) bei der Bildung von Durchkontaktierungen über eine solche Öffnung.
Es hat sich bewährt, wenn mindestens ein elektronisches Bauelement als Transistor, insbesondere als Feldeffekttransistor, ausgebildet ist. Insbesondere hat es sich bewährt, wenn die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils als Feldeffekttransistoren ausgebildet sind, wobei die Feldeffekttransistoren jeweils eine halbleitende elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat ausgebildeten halbleitenden Schicht gebildet sind und wobei die Feldeffekttransistoren jeweils eine elektrisch isolierende elektrische Funktionsschicht aus identischem
Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat ausgebildeten elektrisch isolierenden Schicht gebildet sind.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mindestens ein elektronisches Bauelement als Diode ausgebildet ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils als Dioden ausgebildet sind, wobei die Dioden jeweils eine halbleitende elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat ausgebildeten halbleitenden Schicht gebildet sind.
Bewährt hat sich weiterhin, wenn mindestens ein elektronisches Bauelement als ohmscher Widerstand ausgebildet ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils als ohmsche Widerstände ausgebildet sind, wobei die Widerstände jeweils eine Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat ausgebildeten Schicht gebildet sind.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mindestens ein elektronisches Bauelement als Kondensator ausgebildet ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils als Kondensatoren ausgebildet sind, wobei die Kondensatoren jeweils eine elektrisch isolierende Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat ausgebildeten elektrisch isolierenden Schicht gebildet sind.
Insbesondere für kontinuierliche Prozesse hat es sich günstig erwiesen, wenn das flexible Substrat bandförmig ausgebildet ist. Zumindest bei der Ausbildung der mindestens einen streifenförmigen Schicht kann das Substrat dadurch bequem von Rolle zu Rolle transportiert werden. Dabei wird das unbeschichtete flexible Substrat auf eine Rolle aufgewickelt, das Substrat von der Rolle abgezogen und beispielsweise durch eine Druckmaschine geführt, dabei bedruckt und schließlich als bedrucktes Substrat auf eine weitere Rolle aufgewickelt. Dies ermöglicht die Verarbeitung langer Substratbänder, wobei die Positionierung gegenüber der Druckmaschine nur einmal zu Beginn einer neuen Substratrolle erfolgen muss.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die mindestens eine streifenförmig auf dem Substrat gebildete Schicht parallel zu einer Längsseite des bandförmigen Substrats angeordnet ist, also die Auftragsrichtung parallel zu einer Längsseite des bandförmigen Substrats angeordnet wird. Dadurch kann eine streifenförmige Schicht vom Anfang der Rolle bis zum Ende der Rolle durchgehend auf dem Substrat gebildet werden, wodurch die Gleichmäßigkeit der Schicht (bezüglich Schichtdicke, Breite und Oberflächenrauhigkeit) gesteigert wird.
Das flexible Substrat kann mehrlagig ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn als flexibles Substrat eine langgestreckte Kunststoff-Folie, welche gegebenenfalls mehrschichtig ist, eingesetzt wird. Geeignet sind hierbei beispielsweise Kunststoff-Folien aus Polyester, Polyethylen, Polyethylenterephthalat oder Polyimid. Es sich bewährt, wenn eine Dicke des flexiblen Substrats im Bereich von 6μm bis 200μm, vorzugsweise im Bereich von 12μm bis 50μm, gewählt wird.
Es hat sich bewährt, wenn mindestens zwei, insbesondere zwei bis zwanzig, streifenförmig auf dem Substrat gebildete Schichten parallel zueinander auf dem Substrat angeordnet werden. Dabei beträgt die Breite einer solchen
Streifenförmigen Schicht vorzugsweise 50 μm bis 2000 μm. Der bevorzugte Abstand zwischen zwei benachbart und parallel zueinander angeordneten streifenförmigen Schichten beträgt dabei 2000 μm bis 50000 μm.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die mindestens zwei streifenförmig auf dem Substrat gebildeten Schichten im Substratquerschnitt gesehen in einer Ebene und/oder in unterschiedlichen Ebenen auf dem Substrat angeordnet sind. Dadurch lassen sich dreidimensionale Schaltungen in einfacher Weise erzeugen.
Es ist von Vorteil, wenn die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils mindestens zwei elektrische Funktionsschichten aus unterschiedlichen
Funktionsschichtmaterialien aufweisen, wobei jeweils eine der mindestens zwei elektrischen Funktionsschichten der mindestens zwei Bauelemente durch eine Strukturierung einer, somit von den mindestens zwei elektronischen Bauelementen gemeinsam genutzten, streifenförmigen Schicht gebildet ist. Dadurch ist eine optimale Anordnung von Bauelementen und Ausnutzung von streifenförmigen Schichten gewährleistet. Es hat sich bewährt, dass ein erstes elektronisches Bauelement der mindestens zwei elektronischen Bauelemente eine erste elektrische Funktionsschicht aufweist und wobei ein zweites elektronisches Bauelement der mindestens zwei elektronischen Bauelemente eine zweite elektrische Funktionsschicht aufweist, wobei die erste und die zweite elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial gebildet werden, wobei die erste und die zweite elektrische Funktionsschicht so auf dem Substrat angeordnet werden, dass diese in Auftragsrichtung gesehen nacheinander oder nebeneinander angeordnet sind.
Bevorzugt ist die streifenförmig auf dem Substrat gebildete Schicht mit einer Schichtdicke im Bereich von lnm bis 300μm, insbesondere im Bereich von lnm bis 300nm, ausgebildet.
Die mindestens zwei elektronischen Bauelemente weisen üblicherweise weiterhin elektrisch leitende, insbesondere organische oder metallische, Funktionsschichten auf. Diese können mittels Drucken, Aufdampfen oder Sputtern (vor oder nach der Bildung von streifenförmigen Schichten) auf dem unbeschichteten Substrat bzw. einem bereits beschichteten Substrat gebildet werden.
Dabei kommen elektrisch leitfähige Materialien insbesondere leitfähige Polymere oder Metalle oder Metall -Legierungen, z.B, aus aufgedampftem oder gesputtertem Gold oder Silizium, oder leitfähige Pasten mit Gold-, Silber- oder leitfähigen anorganischen Nanopartikeln in Frage. Als leitfähige „organische" Materialien werden hier alle Arten von organischen, metallorganischen und anorganischen Kunststoffen angesehen, die im Englischen mit „plastics" bezeichnet werden. Eine Beschränkung im dogmatischen Sinn auf organisches Material als Kohlenstoff enthaltendes Material ist demnach nicht vorgesehen, sondern es ist vielmehr auch an den Einsatz von beispielsweise Silikonen gedacht. Weiterhin soll der Begriff keinerlei Beschränkung im Hinblick auf die Molekülgröße, insbesondere auf polymere und/oder oligomere Materialien unterliegen, sondern es ist durchaus auch der Einsatz von „small molecules" möglich. Als elektrisch leitfähige organische Materialien haben sich unter anderem Polyanilin oder Polypyrrol bewährt.
Vorzugsweise ist die elektronische Schaltung eine organische Schaltung. Es hat sich aber ebenso bewährt, wenn die elektronische Schaltung Bauelemente aufweist, welche lediglich organische elektrische Funktionsschichten aufweisen, und/oder Bauelemente aufweist, welche organische und anorganische elektrische Funktionsschichten aufweisen.
Die Figuren Ia bis 7b sollen die Erfindung beispielhaft erläutern. So zeigt:
Figur Ia ein bandförmiges Substrat mit vier streifenförmigen Schichten,
Figur Ib einen Querschnitt durch das Substrat aus Figur Ia,
Figur 2a ein bandförmiges Substrat mit einer streifenförmigen Schicht,
Figur 2b das Substrat aus Figur 2a nach einer Laserbehandlung,
Figur 3a ein bandförmiges Substrat mit einer streifenförmigen Schicht, Figur 3b das Substrat aus Figur 3a nach einer Laserbehandlung,
Figur 4a ein bandförmiges Substrat mit einer streifenförmigen Schicht und weiteren elektrischen
Funktionsschichten,
Figur 4b einen Querschnitt durch das Substrat aus Figur 4a,
Figur 5a ein bandförmiges Substrat mit einer unterteilten, streifenförmigen Schicht und weiteren streifenförmigen elektrischen Funktionsschichten,
Figur 5b einen Längsschnitt durch das Substrat aus Figur 5a.
Figur 6a ein bandförmiges Substrat mit einer unterteilten, streifenförmigen Schicht und einer weiteren streifenförmigen Schicht,
Figur 6b einen Querschnitt durch das Substrat aus Figur 6a,
Figur 7a einen Ausschnitt aus einer elektronischen Schaltung in Draufsicht, und
Figur 7b einen Querschnitt durch die Schaltung aus Figur 7a.
Figur Ia zeigt ein flexibles bandförmiges Substrat 1 aus PET mit vier streifenförmigen Schichten 2a, 2b, 2c, 2d, welche längs auf dem bandförmigen Substrat 1 und parallel zueinander angeordnet sind. Die vier streifenförmigen Schichten 2a, 2b, 2c, 2d sind auf das Substrat 1 im Tiefdruckverfahren aufgedruckt, wobei der Pfeil links in Figur Ia die Druckrichtung angibt. Die vier streifenförmigen Schichten 2a, 2b, 2c, 2d sind parallel zur Druckrichtung über die gesamte Länge des Substrats 1 aufgetragen. Die streifenförmige Schicht 2a ist organisch und elektrisch leitend, die streifenförmige Schicht 2b ist organisch und halbleitend, die streifenförmige Schicht 2c ist wiederum organische und elektrisch leitend und die streifenförmige Schicht 2d ist organisch und elektrisch isolierend ausgebildet. Die streifenförmigen Schichten 2a, 2b, 2c, 2d werden nun entweder in unveränderter Form oder auch in strukturierter Form als elektrische Funktionsschichten zum Aufbau elektronischer Bauelemente verwendet. Es erfolgt ein Auftrag weiterer, gegebenenfalls erneut streifenförmiger, elektrischer Funktionsschichten zum Aufbau von elektronischen Bauelementen auf dem Substrat 1, die zu der gewünschten elektronischen Schaltung verbunden werden. Durch den streifenförmigen Auftrag des Funktionsschichtmaterials mittels eines Druckmediums ergibt sich eine besonders gleichmäßige Schichtdicke und Kontur der späteren Funktionsschichten der elektronischen Bauelemente.
Figur Ib zeigt den Querschnitt A - A' durch das Substrat 1 und die vier streifenförmigen Schichten 2a, 2b, 2c, 2d aus Figur Ia.
Figur 2a zeigt ein flexibles bandförmiges Substrat 1 mit einer streifenförmigen Schicht 2b aus organischem halbleitendem Funktionsschichtmaterial, hier Polythiophen. Die streifenförmige Schicht 2b ist längs auf dem Substrat 1 aufgedruckt, wobei der Pfeil links im Bild die
Auftragsrichtung bezeichnet. Es sind in Längsrichtung des Substrats 1 orientierte Schichtbereiche 3a der streifenförmigen Schicht 2b gekennzeichnet, in welchen nach Bildung der streifenförmigen Schicht 2b ein Schnitt mittels Laser erfolgen soll, um die streifenförmige Schicht 2b mit Öffnungen 4a (siehe Figur 2b) zu versehen.
Figur 2b zeigt nun das Substrat 1 und die streifenförmige Schicht 2b aus Figur 2a nach der Laserbehandlung, wobei die streifenförmige Schicht 2b in drei in Längsrichtung des Substrats 1 parallele und voneinander getrennte Streifen aufgeteilt wurde. Die drei streifenförmigen Schichten 2b werden nun, gegebenenfalls nach einer weiteren Strukturierung, als elektrische Funktionsschichten zum Aufbau elektronischer Bauelemente verwendet. Es erfolgt ein Auftrag weiterer, gegebenenfalls erneut streifenförmiger, elektrischer Funktionsschichten zum Aufbau von elektronischen Bauelementen auf dem Substrat 1, die zu der gewünschten elektronischen Schaltung verbunden werden. Durch den streifenförmigen Auftrag des Funktionsschichtmaterials mittels eines Druckmediums ergibt sich eine besonders gleichmäßige Schichtdicke und Kontur der späteren Funktionsschichten der elektronischen Bauelemente .
Figur 3a zeigt ebenfalls ein flexibles bandförmiges Substrat 1 mit einer streifenförmigen Schicht 2b aus organischem halbleitendem Funktionsschichtmaterial, hier Polythiophen. Die streifenförmige Schicht 2b ist längs auf dem Substrat 1 aufgedruckt, wobei der Pfeil links im Bild die Auftragsrichtung bezeichnet. Es sind in Querrichtung des Substrats 1 orientierte Schichtbereiche 3b in der streifenförmigen Schicht 2b gekennzeichnet, in welchen nach Bildung der streifenförmigen Schicht 2b ein Schnitt mittels Laser erfolgen soll, um die streifenförmige Schicht 2b mit Öffnungen 4b (siehe Figur 3b) zu versehen.
Figur 3b zeigt nun das Substrat 1 und die streifenförmige Schicht 2b aus Figur 3a nach der Laserbehandlung, wobei die streifenförmige Schicht 2b in drei in Querrichtung des Substrats 1 parallele und voneinander getrennte Streifen aufgeteilt wurde. Die drei streifenförmigen Schichten 2b werden nun, gegebenenfalls nach einer weiteren Strukturierung, als elektrische Funktionsschichten zum Aufbau elektronischer Bauelemente verwendet. Es erfolgt ein Auftrag weiterer, gegebenenfalls erneut streifenförmiger, elektrischer Funktionsschichten zum Aufbau von elektronischen Bauelementen auf dem Substrat 1, die zu der gewünschten elektronischen Schaltung verbunden werden. Durch den streifenförmigen Auftrag des Funktionsschichtmaterials mittels eines Druckmediums ergibt sich eine besonders gleichmäßige Schichtdicke und Kontur der späteren Funktionsschichten der elektronischen Bauelemente .
Figur 4a zeigt ein flexibles bandförmiges Substrat 1 aus PET mit einer gedruckten, organischen halbleitenden und streifenförmigen Schicht 2b, hier aus Polythiophen, und weiteren, elektrisch leitenden Funktionsschichten 5a, 5b aus gesputtertem Gold. Dabei wurde die Funktionsschicht 5b aus Gold direkt auf dem Substrat 1 gebildet, die streifenförmige Schicht 2b längs auf dem bandförmigen Substrat 1 orientiert aufgedruckt und schließlich die Funktionsschicht 5a aus Gold gebildet . Eine Einheit aus elektrisch leitenden Funktionsschichten 5a, 5b und dazwischen angeordneter organischer halbleitender Schicht 2b bildet je eine Diode. Hier könnte optional zwischen der organischen halbleitenden Schicht 2b und der elektrisch leitenden Funktionsschicht 5a vollflächig eine - hier nicht gezeigte - streifenförmige elektrisch isolierende Schicht angeordnet sein, welche im
Bereich zwischen der organischen halbleitenden Schicht 2b und der elektrisch leitenden Funktionsschicht 5b ein Via beziehungsweise eine Öffnung aufweist. Über das Via ist ein direkter Kontakt zwischen der organischen halbleitenden Schicht 2b und der elektrisch leitenden Funktionsschicht 5a möglich.
Figur 4b zeigt den Querschnitt B - B' durch das Substrat 1 und die darauf angeordneten Schichten 5a, 2b, 5b aus Figur 4a im Bereich einer Diode. Es ist zu erkennen, dass die elektrisch leitenden Funktionsschichten 5a, 5b aus Gold, die hier Elektroden ausbilden, im Bereich der streifenförmigen Schicht 2b überlappen. Somit wird durch jede Einheit bestehend aus einer Funktionsschicht 5b, der streifenförmigen Schicht 2b über der Funktionsschicht 5b und der darüber angeordneten
Funktionsschicht 5a lokal jeweils eine Diode ausgebildet. In Figur 4a sind dabei zwei Diodeneinheiten zu erkennen. Auf eine Darstellung der Verschaltung der Dioden oder deren Einbindung in eine elektronische Schaltung wurde hier ist aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. So müssen die Elektroden 5a, 5b noch entsprechend mit Leiterbahnen kontaktiert werden, um eine Verschaltung der Bauelemente untereinander zu realisieren.
Figur 5a zeigt ein flexibles bandförmiges Substrat 1 mit einer streifenförmigen Schicht 2d aus elektrisch isolierendem Funktionsschichtmaterial, hier Polyvinylphenol . Auf dem Substrat 1 wird in Längsrichtung bereichsweise eine streifenförmige Schicht 2a aus elektrisch leitendendem Funktionsschichtmaterial ausgebildet, hier durch Drucken. Die streifenförmige Schicht 2a aus elektrisch leitendendem Funktionsschichtmaterial wird weiterhin mit einer streifenförmigen Schicht 2d aus elektrisch isolierendem Funktionsschichtmaterial überdruckt, die über die gesamte Länge des Substrats 1 ausgebildet wird. Nun erfolgt eine
Laserbehandlung der streifenförmigen Schicht 2d aus elektrisch isolierendem Funktionsschichtmaterial, wobei eine Öffnung 4b senkrecht zur Längsrichtung des Substrats 1 gebildet wird. Durch das Bilden der Öffnung 4b wird ein Bereich der streifenförmigen Schicht 2a freigelegt. In einem nächsten Schritt werden gleichzeitig die beiden streifenförmigen Schichten 2c durch Drucken ausgebildet, die ebenfalls aus elektrisch leitendem Funktionsschichtmaterial gebildet werden. Im Bereich der Öffnung 4b wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der streifenförmigen Schicht 2a und der links angeordneten streifenförmigen Schicht 2c ausgebildet (siehe auch Figur 5b) . Die Öffnung 4b fungiert demzufolge als sogenannte Via, die eine dreidimensionale Verschaltung von elektrischen Funktionsschichten ermöglicht.
Figur 5b zeigt den Längsschnitt C - C durch das Substrat 1 aus Figur 5a, um die Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindung im Bereich der Via zu verdeutlichen.
Figur 6a zeigt ein flexibles bandförmiges Substrat 1 aus PET mit einer mehrmals mittels Laser unterteilten, streifenförmigen Schicht 5a aus elektrisch leitendem Funktionsschichtmaterial, hier Polyanilin oder Gold. So wurden geradlinig verlaufende Öffnungen 4b sowie mäanderförmig verlaufende Öffnungen 4c gebildet und zwei weitere streifenförmige Schichten, einmal eine nicht dargestellte halbleitende Schicht 2b und weiterhin eine Schicht 2d aus elektrisch isolierendem Funktionsschichtmaterial, hier Polyvinylphenol , darüber ausgebildet. Dabei bilden jeweils die Schichtbereiche der streifenförmigen Schicht 5a vor und nach einer mäanderförmigen Öffnung 4c sowie die über dem Mäander angeordneten streifenförmigen Schichten 2b, 2d eine separate Einheit, welche einen Widerstand ausbildet. Der Leckstrom des Halbleiters verursacht den Widerstand. In Figur 6a sind somit zwei Widerstandseinheiten zu erkennen. Auf eine Darstellung der Verschaltung der Widerstände oder deren Einbindung in eine elektronische Schaltung wurde hier ist aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. So müssen die Schichtbereiche 5a vor und nach einem Mäander, welche die Elektroden eines Widerstands ausbilden, noch entsprechend mit Leiterbahnen kontaktiert werden, um eine Verschaltung der Bauelemente zu realisieren.
Figur 6b zeigt den Querschnitt D - D' durch das Substrat 1 aus Figur 6a, wobei die halbleitende Schicht 2b zwischen der streifenförmigen Schicht 5a und der elektrisch isolierenden Schicht 2d zu sehen ist.
Figur 7a zeigt einen Ausschnitt aus einer elektrischen Schaltung, hier einer Ringoszillatorschaltung, in der Draufsicht. Auf einem Substrat 1 befinden sich elektrisch leitende Funktionsschichten 2a, welche von einer dünnen vollflächig aufgebrachten organischen, halbleitenden Funktionsschicht 2b bedeckt werden. Auf der organischen, halbleitenden Funktionsschicht 2b befindet sich eine vollflächig und streifenförmig aufgebrachte elektrisch isolierende Funktionsschicht 2d, welche in dem Bereich, in welchem der Schnitt E - E' gelegt ist, eine Öffnung 4b aufweist, die Nachträglich mit einem Laser gebildet wurde. Auf der elektrisch isolierenden Schicht 2d befindet sich eine weitere elektrisch leitende Schicht 2c, welche streifenförmig ausgebildet ist. Im Bereich der Öffnung in der elektrisch isolierenden Schicht 2d steht die elektrisch leitende Schicht 2c jeweils in Kontakt zur elektrisch leitenden Funktionsschicht 2a, nachdem die halbleitende Schicht 2b so dünn ausgebildet ist, dass im Bereich dieser Öffnung ein elektrischer Kontakt beziehungsweise ein Kurzschluss zwischen den leitenden Schichten 2a und 2c ausgebildet wird. In dem Bereich der Schaltung, in dem die elektrisch leitende Schicht 2a, die halbleitende Schicht 2b, die elektrisch isolierende Schicht 2d und die elektrisch leitende Schicht 2c übereinander und zudem im Bereich der Kammstrukturen innerhalb der elektrisch leitenden Schicht 2a angeordnet sind, ist jeweils ein organischer Feldeffekttransistor ausgebildet.
Der Schnitt durch das Substrat 1 und die darauf angeordneten Schichten im Bereich E - E' wird in Figur 7b dargestellt. Hier wird der Schichtaufbau für den Bereich, in welchem sich die Öffnung in der elektrisch isolierenden Schicht 2d befindet, verdeutlicht .
Die Figurendarstellengen Ia bis 7b dienen lediglich zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens. Der Fachmann ist auf dieser Basis ohne weiteres in der Lage weitere elektronische Schaltungen und Anwendungsbeispiele aufzufinden, für die streifenförmig auf einem Substrat aufgebrachte Schichten eingesetzt werden können, ohne dabei die Erfindung zu verlassen. So sollen die Figuren Ia bis 7b keinerlei
Limitierung auf eine bestimmte Anordnung von streifenförmigen Schichten, Bauelementen sowie deren Anzahl und Verschaltung zur Folge haben.

Claims

Patentansprüche
1. Elektronische Schaltung umfassend mindestens zwei elektronische Bauelemente auf einem gemeinsamen flexiblen Substrat (1) , wobei die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils mindestens eine elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elektrischen Funktionsschichten aus identischem Funktionsschichtmaterial aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat (1) ausgebildeten Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) gebildet sind.
2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streifenförmig auf dem Substrat (1) ausgebildete Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) in einem kontinuierlichen Prozess auf dem Substrat (1) in einer bestimmten Auftragsrichtung gebildet ist .
3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein erstes elektronisches Bauelement der mindestens zwei elektronischen Bauelemente eine erste elektrische Funktionsschicht aufweist und dass ein zweites elektronisches Bauelement der mindestens zwei elektronischen Bauelemente eine zweite elektrische Funktionsschicht aufweist, wobei die erste und die zweite elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial gebildet sind, wobei die erste und die zweite elektrische Funktionsschicht so auf dem Substrat (1) angeordnet sind, dass diese in Auftragsrichtung nacheinander oder nebeneinander angeordnet sind.
4. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streifenförmig auf dem Substrat gebildete Schicht (2b, 2d) eine halbleitende oder eine elektrisch isolierende Schicht ist, insbesondere eine organische halbleitende oder eine organische elektrisch isolierende Schicht ist.
5. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildete
Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) eine gedruckte Schicht oder eine durch Auftrag eines flüssigen Mediums auf dem Substrat (1) gebildete Schicht ist.
6. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildete Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) unterbrochen und/oder in voneinander unabhängige Schichtbereiche unterteilt ist, wobei über den Querschnitt der streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildeten Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) gesehen mindestens eine durchgehende Öffnung (4a, 4b, 4c) in der streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildeten Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) ausgebildet ist.
7. Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildete
Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) in Auftragsrichtung und/oder senkrecht zur Auftragsrichtung unterteilt ist .
8. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens eine Öffnung (4a, 4b, 4c) in der streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildeten Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) ein Via ausbildet, über welches ein elektrischer Kontakt zwischen elektrischen Funktionsschichten ausgebildet ist, die senkrecht zur Substratebene gesehen oberhalb und unterhalb der streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildeten Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) angeordnet sind.
9. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Öffnung (4a, 4b, 4c) eine Breite im Bereich von lμm bis 10mm, insbesondere von 50μm bis 2mm, aufweist.
10. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens ein elektronisches Bauelement als Transistor, insbesondere als Feldeffekttransistor, ausgebildet ist.
11. Elektronische Schaltung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils als Feldeffekttransistoren ausgebildet sind, wobei die Feldeffekttransistoren jeweils eine halbleitende elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat (1) ausgebildeten halbleitenden Schicht (2b) gebildet sind und wobei die Feldeffekttransistoren jeweils eine elektrisch isolierende elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat (1) ausgebildeten elektrisch isolierenden Schicht (2d) gebildet sind.
12. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens ein elektronisches Bauelement als Diode ausgebildet ist.
13. Elektronische Schaltung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils als Dioden ausgebildet sind, wobei die Dioden jeweils eine halbleitende elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat (1) ausgebildeten halbleitenden Schicht (2b) gebildet sind.
14. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens ein elektronisches Bauelement als ohmscher Widerstand ausgebildet ist.
15. Elektronische Schaltung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils als ohmsche Widerstände ausgebildet sind, wobei die Widerstände jeweils eine Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat ausgebildeten Schicht (5a) gebildet sind.
16. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens ein elektronisches Bauelement als Kondensator ausgebildet ist.
17. Elektronische Schaltung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils als Kondensatoren ausgebildet sind, wobei die Kondensatoren jeweils eine elektrisch isolierende Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial aufweisen, die aus Schichtbereichen einer streifenförmig auf dem Substrat ausgebildeten elektrisch isolierenden Schicht (2d) gebildet sind.
18. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das flexible Substrat (1) bandförmig ausgebildet ist.
19. Elektronische Schaltung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streifenförmig auf dem Substrat gebildete Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) parallel zu einer Längsseite des bandförmigen Substrats (1) angeordnet ist.
20. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das flexible Substrat (1) mehrlagig ist.
21. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens zwei, insbesondere zwei bis zwanzig, streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildete Schichten (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) auf dem Substrat (1) angeordnet sind.
22. Elektronische Schaltung nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens zwei streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildeten Schichten (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) im Substratquerschnitt gesehen in einer Ebene oder in unterschiedlichen Ebenen auf dem Substrat (1) angeordnet sind.
23. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils mindestens zwei elektrische Funktionsschichten aus unterschiedlichen Funktionsschichtmaterialien aufweisen, wobei jeweils eine der mindestens zwei elektrischen Funktionsschichten der mindestens zwei Bauelemente durch eine Strukturierung einer, somit von den mindestens zwei elektronischen Bauelementen gemeinsam genutzten, streifenförmigen Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) gebildet ist.
24. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streifenförmig auf dem Substrat (1) gebildete Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) mit einer Schichtdicke im Bereich von lnm bis 300μm, insbesondere im Bereich von lnm bis 300nm, ausgebildet ist.
25. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens zwei elektronischen Bauelemente weiterhin elektrisch leitende, insbesondere organische oder metallische, Funktionsschichten aufweisen.
26. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elektronische Schaltung eine organische Schaltung ist.
27. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elektronische Schaltung Bauelemente aufweist, welche lediglich organische elektrische Funktionsschichten aufweisen und/oder Bauelemente aufweist, welche organische und anorganische elektrische Funktionsschichten aufweisen.
28. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung umfassend mindestens zwei elektronische Bauelemente auf einem gemeinsamen flexiblen Substrat (1) , wobei die mindestens zwei elektronischen Bauelemente jeweils mit mindestens einer elektrischen Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial ausgebildet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine streifenförmige Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) auf dem Substrat (1) gebildet wird und dass die elektrischen Funktionsschichten aus identischem
Funktionsschichtmaterial aus Schichtbereichen einer einzelnen streifenförmigen Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) gebildet werden.
29. Verfahren nach Anspruch 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens eine streifenförmige Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) in einem kontinuierlichen Prozess auf dem Substrat (1) in einer vorbestimmten Auftragsrichtung gebildet wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 oder 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein erstes elektronisches Bauelement der mindestens zwei elektronischen Bauelemente eine erste elektrische Funktionsschicht aufweist und wobei ein zweites elektronisches Bauelement der mindestens zwei elektronischen Bauelemente eine zweite elektrische Funktionsschicht aufweist, wobei die erste und die zweite elektrische Funktionsschicht aus identischem Funktionsschichtmaterial gebildet werden, wobei die erste und die zweite elektrische Funktionsschicht so auf dem Substrat (1) angeordnet werden, dass diese in Auftragsrichtung gesehen nacheinander oder nebeneinander angeordnet sind.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das flexible Substrat (1) bandförmig ausgebildet ist und bei der Ausbildung der mindestens einen streifenförmigen Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) von Rolle zu Rolle transportiert wird.
32. Verfahren nach Anspruch 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auftragsrichtung parallel zu einer Längsseite des bandförmigen Substrats (1) angeordnet wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als kontinuierlicher Prozess ein Druckverfahren verwendet wird, insbesondere ein Druckverfahren aus der Gruppe Tiefdruck, Hochdruck, Siebdruck oder dass als kontinuierlicher Prozess ein anderes
Beschichtungsverfahren verwendet wird, das ein flüssiges Medium zur Bildung der mindestens einen streifenförmigen Schicht auf das Substrat aufbringt.
34. Verfahren nach Anspruch 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Bildung der mindestens einen streifenförmigen Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) ein Druckmedium oder flüssiges Medium mit einer dynamischen Viskosität kleiner 200 mPas, insbesondere kleiner 50 mPas, betrachtet bei einer Temperatur von 200C, verwendet wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens eine streifenförmige Schicht (2a, 2b, 2c, 2d, 5a) mittels Laserstrahl, Prägen, Schneiden, Schleifen oder Kratzen strukturiert wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 33, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens zwei elektronischen Bauelemente mit weiteren elektrischen Funktionsschichten ausgebildet werden, die mittels Drucken, Aufdampfen oder Sputtern gebildet werden.
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