DE60003281T2 - Thermisches Übertragungsverfahren. - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung und Strukturierung von organischen Elektrolumineszenz-Materialien, organischen Leitern und organischen Halbleitern.
  • Hintergrund
  • Viele elektronische und optische Miniaturvorrichtungen werden unter Verwendung von aufeinander gestapelten Schichten aus verschiedenen Materialien hergestellt. Diese Schichten werden oft strukturiert, um die Vorrichtungen zu erzeugen. Beispiele für solche Vorrichtungen umfassen optische Anzeigen, in welchen jedes Pixel in einer regelmäßigen Anordnung hergestellt ist, optische Wellenleiterstrukturen für Telekommunikationsvorrichtungen und Metall-Isolator-Metall-Stapel für Vorrichtungen auf Halbleiterbasis.
  • Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtungen umfaßt die Herstellung einer oder mehrerer Schichten auf einem Rezeptorsubstrat und Strukturierung der Schichten gleichzeitig oder nacheinander, um die Vorrichtung herzustellen. In vielen Fällen sind mehrere Auftragungs- und Strukturierungsschritte erforderlich, um die endgültige Vorrichtungsstruktur fertigzustellen. Beispielsweise kann die Fertigung optischer Anzeigen die separate Herstellung von roten, grünen und blauen Pixeln erfordern. Obwohl einige Schichten gemeinsam für jeden dieser Pixeltypen aufgebracht werden können, müssen mindestens einige Schichten separat erzeugt und oft separat strukturiert werden. Eine Strukturierung dieser Schichten wird oft mittels photolithographischer Verfahren durchgeführt, die beispielsweise Überziehen einer Schicht mit einem Photolack, Strukturieren des Photolacks unter Verwendung einer Maske, Entfernen eines Teils des Photolacks, um gemäß dem Muster die darunterliegende Schicht freizulegen und dann Ätzen der freigelegten Schicht umfassen.
  • In einigen Anwendungen kann es schwierig oder unpraktisch sein, Vorrichtungen unter Verwendung herkömmlicher photolithographischer Strukturierung herzustellen. Beispielsweise kann die Anzahl der Strukturierungsschritte für die praktische Fertigung der Vorrichtung zu groß sein. Zudem können Naßprozeßschritte in der herkömmlichen photolithographischen Strukturierung nachteilig die Integrität, Grenzflächeneigenschaften und/oder elektrische oder optische Eigenschaften der vorher aufgebrachten Schichten beeinflussen. Es ist vorstellbar, daß viele möglicherweise vorteilhafte Vorrichtungskonstruktionen, -ausführungen, -entwürfe und -materialien wegen der Einschränkungen der herkömmlichen photolithographischen Strukturierung unbrauchbar sind. Die US-A-5 756 240 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Farbfilteranordnungen durch Übertragen von Farbstoffmaterial. Die EP-A-0 851 714 offenbart eine Donorfolie und Verfahren zur Herstellung organischer Elektrolumineszenz-Vorrichtungen. Es besteht ein Bedarf für neue Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtungen mit einer verringerten Anzahl von Prozeßschritten, insbesondere Naßprozeßschritten. In mindestens einigen Fällen kann dies die Konstruktion von zuverlässigeren und komplexeren Vorrichtungen erlauben.
  • Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale der Ansprüche gekennzeichnet.
  • Die vorliegende Erfindung stellt neue thermische Übertragungsverfahren zur Strukturierung unter Verwendung von thermischen Donor-Übertragungselementen bereit. Die Donoren und Verfahren der vorliegenden Erfindung eignen sich besonders dafür, mit Lösungsmittel aufgetragene Materialien auf dem gleichen Substrat wie lösungsmittelempfindliche Materialien zu strukturieren. Dies kann bei der Herstellung von organischen Elektrolumineszenz-Anzeigen und -Vorrichtungen sowie von Komponenten für organische Elektrolumineszenz-Anzeigen und -Vorrichtungen besonders nützlich sein.
  • In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Strukturieren eines ersten Materials und eines zweiten Materials auf einem Rezeptor bereit, wobei das Ver fahren selektives thermisches Übertragen des ersten Materials von einem ersten Donorelement aus neben das zweite Material auf dem Rezeptor aufweist, wobei das erste Material auf dem Donorelement durch Lösungsauftragung unter Verwendung eines Lösungsmittels erzeugt ist, wobei das zweite Material mit dem zum Auftragen des ersten Materials verwendeten Lösungsmittel unverträglich ist, wobei das erste und/oder zweite Material ein organisches Elektrolumineszenz-Material, ein organischer Leiter oder ein organischer Halbleiter ist.
  • In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Strukturierung von Materialien bereit, das Erzeugen eines Donorelements, das ein Substrat und eine mehrkomponentige thermische Übertragungsschicht hat, aufweist, wobei die thermische Übertragungsschicht mindestens eine erste Schicht, die ein mit Lösungsmittel aufgetragenes Material aufweist, und eine zweite Schicht hat, die ein lösungsmittelempfindliches Material aufweist, wobei das lösungsmittelempfindliche Material mit dem Lösungsmittel unverträglich ist, das zum Auftragen des mit Lösungsmittel aufgetragenen Materials verwendet wird, wobei die erste Schicht zwischen der zweiten Schicht und dem Donorsubstrat angeordnet ist. Dann wird die thermische Übertragungsschicht des Donors neben einem Rezeptor angeordnet und die mehrkomponentige Übertragungsschicht wird selektiv thermisch vom Donorelement aus zum Rezeptor übertragen. Das mit Lösungsmittel aufgetragene Material und/oder das lösungsmittelempfindliche Material ist ein organisches Elektrolumineszenz-Material, ein organischer Leiter oder ein organischer Halbleiter.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Strukturieren von Materialien bereit, das die Schritte thermisches Übertragen von ausgewählten Abschnitten einer ersten Übertragungsschicht von einem ersten Donorelement aus zu einem Rezeptor aufweist, wobei die erste Übertragungsschicht ein erstes Material enthält, wobei das erste Material aus einem Lösungsmittel auf den ersten Donor aufgetragen ist, und thermisches Übertragen ausgewählter Abschnitte einer zweiten Übertragungsschicht von einem zweiten Donorelement aus zu einem Rezeptor, wobei die zweite Übertragungsschicht ein zweites Material enthält, wobei das zweite Material mit dem Lösungsmittel unverträglich ist. Das erste und/oder das zweite Material ist ein Elektrolumineszenz-Material, ein organischer Leiter oder ein organischer Halbleiter.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines thermischen Donor-Übertragungselements bereit, wobei das Verfahren Erzeugen eines Donorelements aufweist, das ein Donorsubstrat und eine Übertragungsschicht hat, wobei die Übertragungsschicht erzeugt wird durch (a) Lösungsauftragung eines ersten Materials unter Verwendung eines Lösungsmittels, (b) Trocknen des ersten Materials, um das Lösungsmittel im wesentlichen zu entfernen und (c) Aufbringen eines zweiten Materials, so daß das erste Material zwischen dem Donorsubstrat und dem zweiten Material angeordnet ist, wobei das zweite Material mit dem Lösungsmittel, das zum Auftragen des ersten Materials verwendet wurde, unverträglich ist.
  • Die vorstehende Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung ist nicht dazu gedacht, jede offenbarte Ausführungsform oder jede Verwirklichung der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Die Figuren und die detaillierte Beschreibung, die folgen, veranschaulichen diese Ausführungsformen im einzelnen.
  • Es sollte selbstverständlich sein, daß durch Angabe einer Reihenfolge in dem vorliegenden Dokument (z. B. die Reihenfolge von auszuführenden Schritten, die Reihenfolge von Schichten auf dem Substrat usw.) der Ausschluß von Zwischenprodukten zwischen den angegebenen Produkten nicht beabsichtigt ist, so lange die Produkte in der angegebenen Reihenfolge auftreten.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung kann unter Beachtung der folgenden detaillierten Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden; es zeigen:
  • 1A eine schematische Querschnittansicht eines Beispiels eines thermischen Übertragungselements gemäß der Erfindung;
  • 1B eine schematische Querschnittansicht eines zweiten Beispiels eines thermischen Übertragungselements gemäß der Erfindung;
  • 1C eine schematische Querschnittansicht eines dritten Beispiels eines thermischen Übertragungselements gemäß der Erfindung;
  • 1D eine schematische Querschnittansicht eines vierten Beispiels eines thermischen Übertragungselements gemäß der Erfindung;
  • 2A eine schematische Querschnittansicht eines ersten Beispiels einer erfindungsgemäßen Übertragungsschicht zur Verwendung in einem der thermischen Übertragungselemente von 1A bis 1D;
  • 2B eine schematische Querschnittansicht eines zweiten Beispiels einer erfindungsgemäßen Übertragungsschicht zur Verwendung in einem der thermischen Übertragungselemente von 1A bis 1D;
  • 2C eine schematische Querschnittansicht eines dritten Beispiels einer erfindungsgemäßen Übertragungsschicht zur Verwendung in einem der thermischen Übertragungselemente von 1A bis 1D;
  • 2D eine schematische Querschnittansicht eines vierten Beispiels einer erfindungsgemäßen Übertragungsschicht zur Verwendung in einem der thermischen Übertragungselemente von 1A bis 1D;
  • 2E eine schematische Querschnittansicht eines fünften Beispiels einer erfindungsgemäßen Übertragungsschicht zur Verwendung in einem der thermischen Übertragungselemente von 1A bis 1D;
  • 3A eine schematische Querschnittansicht eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Übertragungsschicht zur Verwendung bei der Herstellung einer organischen Elektrolumineszenz-Vorrichtung;
  • 3B eine schematische Querschnittansicht eines zweiten Beispiels einer erfindungsgemäßen Übertragungsschicht zur Verwendung bei der Herstellung einer organischen Elektrolumineszenz-Vorrichtung;
  • 4A bis 4C Querschnittansichten, die Schritte in einem Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulichen;
  • 5A bis 5C Querschnittansichten, die Schritte in einem Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulichen; und
  • 6 eine Teilansicht von oben auf eine gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte Anzeigevorrichtung.
  • Wenn auch die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen offen ist, sind einzelne davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und werden detailliert beschrieben. Selbstverständlich ist es jedoch nicht die Absicht, die Erfindung auf die beschriebenen speziellen Ausführungsformen zu begrenzen. Im Gegenteil soll die Erfindung alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die im Bereich der Erfindung liegen.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf die Herstellung oder teilweise Herstellung von Vorrichtungen und anderen Objekten anwendbar, die thermische Übertragungsverfahren und thermische Donor-Übertragungselemente zur Herstellung der Vorrichtungen und anderen Objekte verwenden. Als spezielles Beispiel kann ein thermisches Übertragungselement hergestellt werden, um eine organische Elektrolumineszenz-Vorrichtung (OEL-Vorrichtung) oder eine Anordnung von Vorrichtungen und Komponenten zur Verwendung in OEL-Anzeigen zumindest teilweise herzustellen. Dies kann beispielsweise durch thermische Übertragung einer ein- oder einer mehrkomponentigen Übertragungseinheit eines thermischen Übertragungselements erreicht werden. Es wird ersichtlich werden, daß Einzelschicht- und Mehrschicht-Übertragungen verwendet werden können, um andere Vorrichtung und Objekte herzustellen. Wenngleich auch die vorliegende Erfindung dadurch nicht beschränkt wird, kann eine Einschätzung verschiedener Aspekte der Erfindung durch eine Diskussion der nachstehend bereitgestellten Beispiele gewonnen werden.
  • Durch selektive thermische Übertragung der Materialien von einem oder von mehreren thermischen Übertragungselementen aus können Materialien auf Substrate strukturiert werden. Ein thermisches Übertragungselement kann durch Einwirken einer gerichteten Wärme auf einen ausgewählten Abschnitt des thermischen Übertragungselements erwärmt werden. Wärme kann erzeugt werden unter Verwendung eines Heizelements (z. B. eines Widerstandsheizelements), durch Umwandlung von Strahlung (z. B. eines Lichtstrahls) in Wärme und/oder Zuführen eines elektrischen Stroms zu einer Schicht des thermischen Übertragungselements zur Erzeugung von Wärme. In vielen Fällen ist eine thermische Übertragung unter Verwendung von Licht zum Beispiel aus einer Lampe oder einem Laser wegen der Genauigkeit und Präzision, die oft erzielt werden kann, vorteilhaft. Die Größe und Form der übertragenen Struktur (z. B. Linie, Kreis, Quadrat oder eine andere Form) kann beispielsweise durch Wahl der Größe des Lichtstrahls, des Belichtungsmusters des Lichtstrahls, der Dauer des Kontakts des gerichteten Strahls mit dem thermischen Übertragungselement und der Materialien des thermischen Übertragungselements gesteuert werden.
  • Ein thermisches Übertragungselement kann eine Übertragungsschicht aufweisen, die verwendet werden kann, um verschiedene Elemente und Vorrichtungen oder Teile davon herzustellen. Beispielhafte Materialien und Übertragungsschichten umfassen solche, die verwendet werden können, um Elemente, Vorrichtungen und Teile davon herzustellen, die in elektronischen Anzeigen nützlich sind. Wenngleich sich die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Beispiele am häufigsten auf OEL-Vorrichtungen und OEL-Anzeigen konzentrieren, kann eine Übertragung von Materialien von thermischen Übertragungselementen aus auch verwendet werden, um folgendes zumindest teilweise herzustellen: elektronische Schaltungen, Widerstände, Kondensatoren, Dioden, Wechselstrom-Gleichrichter, Elek trolumineszenz-Lampen, Speicherelemente, Feldeffekt-Tranistoren, Bipolar-Transistoren, Unijunktion-Transistoren, MOS-Transistoren, Metall-Isolator-Halbleiter-Transistoren, organische Transistoren, Ladungsverschiebungselemente (CCD), Isolator-Metall-Isolator-Stapel, Stapel aus organischem Leiter – Metall – organischem Leiter, integrierte Schaltungen, Photodetektoren, Laser, Linsen, Wellenleiter, Gitter, holographische Elemente, Filter (z. B. Zusatzfilter, Verstärkungsglättungsfilter, Abschneidefilter und dergleichen), Spiegel, Strahlteiler, Koppler, Verbinder, Modulatoren, Sensoren (z. B. Dämpfungssensoren, Phasenmodulationssensoren, interferometrische Sensoren und dergleichen), optische Hohlräume, piezoelektrische Vorrichtungen, ferroelektrische Vorrichtungen, Dünnschichtbatterien oder Kombinationen davon; beispielsweise die Kombination aus Feldeffekt-Transistoren und organischen Elektrolumineszenz-Lampen als eine aktive Matrixanordnung für eine optische Anzeige. Andere Gegenstände können durch Übertragen einer mehrkomponentigen Übertragungseinheit und/oder einer einzelnen Schicht hergestellt werden.
  • Thermische Übertragung unter Verwendung von Licht kann oft eine bessere Genauigkeit und Qualitätssteuerung für sehr kleine Vorrichtungen bereitstellen, wie für kleine optische und elektronische Vorrichtungen einschließlich zum Beispiel Transistoren und andere Komponenten von integrierten Schaltungen, sowie Komponenten zur Verwendung in einer Anzeige, wie Elektrolumineszenz-Lampen und Steuerschaltungen. Ferner kann eine thermische Übertragung unter Verwendung von Licht zumindest in einigen Fällen für eine bessere gegenseitige Ausrichtung sorgen, wenn mehrere Vorrichtungen über eine Fläche hergestellt werden, die groß im Vergleich zur Größe der Vorrichtung ist. Zum Beispiel können Komponenten einer Anzeige, die viele Pixel hat, unter Verwendung dieses Verfahrens hergestellt werden.
  • In einigen Fällen können mehrere thermische Übertragungselemente verwendet werden, um eine Vorrichtung oder ein anderes Objekt herzustellen, oder um benachbarte Vorrichtungen, andere Objekte oder Teile davon herzustellen. Die mehreren thermischen Übertragungselemente können thermische Übertragungselemente mit mehrkomponentigen Übertragungseinheiten und thermische Übertragungselemente aufweisen, die eine einzige Schicht übertragen. Beispielsweise kann eine Vorrichtung oder ein anderes Objekt dadurch hergestellt werden, daß ein oder mehrere Übertragungselemente mit mehrkomponentigen Übertragungseinheiten und/oder ein oder mehrere Übertragungselemente verwendet werden, die jeweils zur Übertragung einer einschichtigen oder einer mehrschichtigen Einheit verwendet werden können.
  • Die thermische Übertragung einer oder mehrerer Schichten, um eine Vorrichtung oder eine Anordnung von Vorrichtungen herzustellen, kann auch nützlich sein, um beispielsweise Naßprozeßschritte in Verfahren wie photolithographische Strukturierung zu reduzieren oder auszuschließen, die zur Herstellung vieler elektronischer und optischer Vorrichtungen verwendet werden. Thermische Übertragung, um Schichten von Donorelementen aus zu strukturieren, kann auch nützlich sein, um Auftragungsschritte von Stukturierungsschritten zu entkoppeln, zum Beispiel da, wo eine solche Kopplung die Schichttypen oder die Typen benachbarter Schichten, die strukturiert werden können, beschränken kann. In herkömmlichen Strukturierungsverfahren, wie Photolithographie, Tintenstrahl, Siebdruck und verschiedene Maskentechniken, werden Schichten typisch direkt auf das Substrat aufgetragen, auf welchem die Strukturierung erfolgt. Eine Strukturierung kann gleichzeitig mit der Auftragung erfolgen (wie für Tintenstrahl, Siebdruck und einigen Maskentechniken) oder im Anschluß an die Auftragung mittels Ätzen oder anderer Abtragungstechniken. Eine Schwierigkeit mit solchen herkömmlichen Vorgehensweisen ist, daß ein zum Auftragen der Materialien verwendetes Lösungsmittel und/oder zum Strukturieren von Materialien verwendete Ätzprozesse die vorher aufgetragenen oder strukturierten Schichten oder Materialien schädigen, auflösen, durchdringen und/oder funktionsunfähig machen können.
  • In der vorliegenden Erfindung können Materialien auf thermische Donor-Übertragungselemente aufgetragen werden, um die Übertragungsschichten der Donorelemente zu erzeugen. Die Übertragungsschichtmaterialien können dann über die selektive thermische Übertragung von dem Donor aus zu einem Rezeptor strukturiert werden. Das Auftragen auf einen Donor, gefolgt von der Strukturierung mittels selektiver Übertragung stellt eine Entkopplung der Auftragungsschritte von den Strukturierungsschritten dar. Ein Vorteil der Entkopplung der Auftragungs- und Strukturierungsschritte ist, daß Materialien oberhalb von oder neben anderen Materialien strukturiert werden können, die unter Verwendung herkömmlicher Strukturierungsverfahren schwierig, falls überhaupt, zu strukturieren wären. Beispielsweise kann in Verfahren der vorliegenden Erfindung eine mit Lösungsmittel aufgetragene Schicht oberhalb eines lösungsmittelempfindlichen Materials strukturiert werden, das in Gegenwart des Lösungsmittels aufgelöst, angegriffen, durchdrungen und/oder für seinen beabsichtigten Zweck funktionsunfähig gemacht werden würde, würde die mit Lösungsmittel aufgetragene Schicht direkt auf das lösungsmittelempfindliche Material aufgetragen werden.
  • Eine Übertragungsschicht eines Donorelements kann hergestellt werden durch Auftragen eines ersten Materials mit Lösungsmittel auf den Donor, geeignetes Trocknen des Auftrags und dann Aufbringen einer zweiten Schicht, die Material enthält, das auf das zum Auftragen des ersten Materials verwendete Lösungsmittel empfindlich sein kann. Eine Schädigung der zweiten Schicht kann dadurch minimiert oder ausgeschlossen werden, daß vor Auftragen der zweiten Schicht viel oder fast alles Lösungsmittel verdampft oder anderweitig entfernt wird. Bei der thermischen Übertragung der mehrkomponentigen Übertragungsschicht von dem Donorelement aus zu einem Rezeptor wird die zweite Schicht zwischen dem Rezeptor und dem mit Lösungsmittel aufgetragenen ersten Material angeordnet. Die thermische Übertragung von mehreren Schichteinheiten hat eine umgekehrte Reihenfolge der übertragenen Schichten auf dem Rezeptor relativ zur Reihenfolge auf dem Donorelement zur Folge. Deswegen können lösungsmittelempfindliche Schichten unterhalb von mit Lösungsmittel aufgetragenen Schichten struk turiert werden. Zudem müssen die Schichten nicht gemeinsam als mehrschichtige Einheit übertragen werden. Das oder die lösungsmittelempfindlichen Materialien können mit jedem geeigneten Verfahren strukturiert werden, einschließlich thermischer Übertragung von einem Donor aus, gefolgt von einem anderen thermischen Übertragungsschritt unter Verwendung eines anderen Donors, um das oder die mit Lösungsmittel aufgetragenen Materialien zu übertragen. Das gleiche gilt für eine strukturierte thermische Übertragung von mit Lösungsmittel aufgetragenen Materialien neben, aber nicht notwendigerweise in Kontakt mit, Materialien oder Schichten auf einem Rezeptor, die mit dem Lösungsmittel unverträglich sein können. Wie nachstehend detaillierter diskutiert wird, stellt die Herstellung von OEL-Vorrichtungen besonders geeignete Beispiele bereit.
  • Mit diesen allgemeinen Konzepten der vorliegenden Erfindung im Gedächtnis werden nun beispielhafte Donorelemente, thermische Übertragungsverfahren und mit thermischen Übertragungsverfahren hergestellte Vorrichtungen beschrieben.
  • Ein Beispiel eines geeigneten thermischen Übertragungselements 100 ist in 1A gezeigt. Das thermische Übertragungselement 100 umfaßt ein Donorsubstrat 102, eine optionale Grundierungsschicht 104, eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht (LTHC) 106, eine optionale Zwischenschicht 108, eine optionale Trennschicht 112 und eine Übertragungsschicht 110. Gerichtetes Licht aus einer Lichtquelle, wie einem Laser oder einer Lampe, kann verwendet werden, um das thermische Übertragungselement 100 gemäß einem Muster zu beleuchten. Die LTHC-Schicht 106 enthält einen Strahlungsabsorber, der Lichtenergie in Wärmeenergie umwandelt. Die Umwandlung von Lichtenergie in Wärmeenergie hat eine Übertragung eines Teils der Übertragungsschicht 110 zu einem Rezeptor (nicht gezeigt) zur Folge.
  • Ein anderes Beispiel eines thermischen Übertragungselements 120 umfaßt ein Donorsubstrat 122, eine LTHC-Schicht 124, eine Zwischenschicht 126 und eine Übertragungsschicht 128, wie in 1B gezeigt ist. Ein anderes geeignetes thermisches Übertragungselement 140 umfaßt ein Donorsubstrat 142, eine LTHC-Schicht 144 und eine Übertragungsschicht 146, wie in 1C gezeigt ist. Eine weiteres Beispiel eines thermischen Übertragungselements 160 umfaßt ein Donorsubstrat 162 und eine Übertragungsschicht 164, wie in 1D gezeigt ist, mit einem im Donorsubstrat 162 und/oder in der Übertragungsschicht 164 angeordneten, optionalen Strahlungsabsorber, um Lichtenergie in Wärmeenergie umzuwandeln. Alternativ kann das thermische Übertragungselement 160 ohne einen Strahlungsabsorber verwendet werden, wobei für die thermische Übertragung der Übertragungsschicht 164 ein Heizelement, wie ein Widerstandsheizelement, verwendet wird, das mit dem thermischen Übertragungselement in Kontakt ist, um das thermische Übertragungselement selektiv zu erwärmen und die Übertragungsschicht gemäß einem Muster zu übertragen. Ein thermisches Übertragungselement 160 ohne Strahlungsabsorber kann optional eine Trennschicht, eine Zwischenschicht und/oder andere auf dem Fachgebiet verwendete Schichten (z. B. eine Schicht, um ein Ankleben des Widerstandsheizelements zu verhindern) aufweisen.
  • Für eine thermische Übertragung unter Verwendung von Strahlung (z. B. Licht) können in der vorliegenden Erfindung verschiedene Strahlungsquellen verwendet werden. Für analoge Techniken (z. B. Belichtung durch eine Maske) sind Hochleistungslichtquellen (z. B. Xenonblitzlampen und Laser) nützlich. Für digitale Abbildungsverfahren sind im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereich betriebene Laser besonders nützlich. Geeignete Laser umfassen zum Beispiel hochleistungsfähige (≥100 mW) Einmoden-Laserdioden, fasergekoppelte Laserdioden und diodengepumpte Festkörperlaser (z. B. Nd : YAG und Nd : YLF). Laserbelichtungszeiten können im Bereich von beispielsweise 0,1 bis 100 Mikrosekunden liegen und Laserfluenzen können im Bereich von beispielsweise 0,01 bis 1 J/cm2 liegen.
  • Wenn eine hohe Genauigkeit für die Leuchtfleckposition (z. B. für hochauflösende Vollfarbenanzeigen) über große Substratflächen erforderlich ist, ist ein Laser als Strahlungs quelle besonders nützlich. Laserquellen sind sowohl mit großen starren Substraten, wie 1 m × 1 m × 1,1 mm Glas, und kontinuierlichen oder Foliensubstraten, wie 100 μm dicken Polyimidfolien, vereinbar.
  • Thermische Widerstandsdruckköpfe oder Anordnungen können zum Beispiel mit vereinfachten Donorfolienkonstruktionen, denen eine LTHC-Schicht und ein Strahlungsabsorber fehlt, verwendet werden. Dies kann besonders bei kleineren Substratgrößen (z. B. kleiner als ungefähr 30 cm in jeder Richtung) oder für größere Muster nützlich sein, so wie diejenigen die für alphanumerische, aus Segmenten bestehende Anzeigen erforderlich sind.
  • Während der Abbildung wird das thermische Übertragungselement typisch in engen Kontakt mit einem Rezeptor gebracht. In mindestens einigen Fällen werden Druck oder Vakuum verwendet, um das thermische Übertragungselement in engem Kontakt mit dem Rezeptor zu halten. Eine Strahlungsquelle wird dann verwendet, um die LTHC-Schicht (und/oder andere einen Strahlungsabsorber enthaltende Schicht(en)) auf abbildungsartige Weise (z. B. digital oder durch analoge Belichtung durch eine Maske) zu erwärmen, um gemäß einem Muster eine abbildungsartige Übertragung der Übertragungsschicht vom thermischen Übertragungselement aus zum Rezeptor auszuführen.
  • Alternativ kann ein Heizelement, wie ein Widerstandsheizelement, verwendet werden, um die mehrkomponentige Übertragungseinheit zu übertragen. Das thermische Übertragungselement wird selektiv mit dem Heizelement in Kontakt gebracht, um die thermische Übertragung eines Abschnitts der Übertragungsschicht gemäß einem Muster zu bewirken. In einer anderen Ausführungsform kann das thermische Übertragungselement eine Schicht aufweisen, die einen der Schicht zugeführten elektrischen Strom in Wärme umwandeln kann.
  • Typisch wird die Übertragungsschicht zum Rezeptor übertragen, ohne daß eine der anderen Schichten des thermischen Übertragungselements, wie die optionale Zwischenschicht und die LTHC-Schicht, übertragen werden. Das Vorhandensein der optionalen Zwischenschicht kann die Übertragung der LTHC- Schicht zum Rezeptor ausschließen oder verringern und/oder Verformungen in dem übertragenen Abschnitt der Übertragungsschicht verringern. Vorzugsweise ist unter Abbildungsbedingungen die Haftung der Zwischenschichtung an der LTHC-Schicht größer als die Haftung der Zwischenschicht an der Übertragungsschicht. In einigen Fällen kann eine reflektierende oder absorbierende Zwischenschicht verwendet werden, um die Intensität der durch die Zwischenschicht hindurchgehenden Abbildungsstrahlung zu schwächen und um eine Schädigung des übertragenen Abschnitts der Übertragungsschicht zu verringern, die sich aus der Wechselwirkung der durchgelassenen Strahlung mit der Übertragungsschicht und/oder dem Rezeptor ergeben kann. Dies ist besonders vorteilhaft zur Verringerung von thermischen Schäden, die auftreten können, wenn der Rezeptor in Bezug auf die Abbildungsstrahlung ein hohes Absorptionsvermögen hat.
  • Große thermische Übertragungselemente können verwendet werden, einschließlich thermische Übertragungselemente, die Längen- und Breitenabmessungen von einem Meter oder mehr haben. In Betrieb kann ein Laser in einem Raster oder auf andere Weise über das große thermische Übertragungselement hinweg bewegt werden, wobei der Laser selektiv betrieben wird, um Abschnitte des thermischen Übertragungselements gemäß einem gewünschten Muster zu belichten. Alternativ kann der Laser stationär sein und das thermische Übertragungselement unterhalb des Lasers hinweg bewegt werden.
  • Die Donorsubstrate der thermischen Übertragung können Polymerfolien sein. Ein geeigneter Typ einer Polymerfolie ist eine Polyesterfolie, beispielsweise Polyethylenterephthalat- oder Polyethylennaphthalat-Folien. Jedoch können andere Folien mit ausreichenden optischen Eigenschaften (wenn für das Erwärmen und die Übertragung Licht verwendet wird) einschließlich hoher Durchlässigkeit von Licht bei einer bestimmten Wellenlänge sowie mit ausreichender mechanischer und thermischer Stabilität für die spezielle Anwendung verwendet werden. Das Donorsubstrat ist mindestens in einigen Fällen eben, so daß gleichmäßige Schichten darauf erzeugt werden können. Das Donorsubstrat wird auch typisch aus Materialien gewählt, die trotz Erwärmen der LTHC-Schicht stabil bleiben. Die typische Dicke des Donorsubstrats liegt zwischen 0,025 bis 0,15 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,1 mm, obwohl dickere oder dünnere Donorsubstrate verwendet werden können.
  • Typisch werden die Materialien, die zur Erzeugung des Donorsubstrats und der LTHC-Schicht verwendet werden, gewählt, um die Haftung zwischen der LTHC-Schicht und dem Donorsubstrat zu verbessern. Eine optionale Grundierungsschicht kann verwendet werden, um die Gleichmäßigkeit während des Auftragens der nachfolgenden Schichten zu verbessern und auch um die Grenzflächen-Bindungsstärke zwischen der LTHC-Schicht und dem Donorsubstrat zu erhöhen. Ein Beispiel eines geeigneten Substrats mit einer Grundierungsschicht ist von Teijin Ltd. (Produktnr. HPE100, Osaka, Japan) erhältlich.
  • Für strahlungsinduzierte thermische Übertragung ist typisch eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht (LTHC-Schicht) innerhalb des thermischen Übertragungselements eingefügt, um die Energie des von einer Lichtquelle aus in das thermische Übertragungselement hinein Bestrahlten Lichts zu koppeln. Die LTHC-Schicht weist vorzugsweise einen Strahlungsabsorber auf, der auftreffendes Licht (z. B. Laserlicht) absorbiert und mindestens einen Teil der auftreffenden Strahlung in Wärme umwandelt, um eine Übertragung der Übertragungsschicht von dem thermischen Übertragungselement aus zum Rezeptor zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen gibt es keine separate LTHC-Schicht und statt dessen ist der Strahlungsabsorber in einer anderen Schicht des thermischen Übertragungselements angeordnet, wie im Donorsubstrat oder in der Übertragungsschicht. In anderen Ausführungsformen weist das thermische Übertragungselement eine LTHC-Schicht auf und weist auch (einen) zusätzliche(n) Strahlungsabsorber auf, der/die in einem oder mehreren der anderen Schichten des thermischen Übertragungselements angeordnet ist/sind, wie zum Beispiel im Donorsubstrat oder in der Übertragungsschicht. In weiteren Ausführungsformen weist das thermische Übertragungselement keine LTHC-Schicht oder keinen Strahlungsabsorber auf und die Über tragungsschicht wird unter Verwendung eines Heizelements übertragen, das im Kontakt mit dem thermischen Übertragungselement ist.
  • Typisch absorbiert der Strahlungsabsorber in der LTHC-Schicht (oder anderen Schichten) Licht im infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Der Strahlungsabsorber hat typisch ein hohes Absorptionsvermögen in bezug auf die gewählte Abbildungsstrahlung und stellt eine optische Dichte bei der Wellenlänge der Abbildungsstrahlung im Bereich von 0,2 bis 3 und vorzugsweise von 0,5 bis 2 bereit. Geeignete strahlungsabsorbierende Materialien können zum Beispiel Farbstoffe (z. B. Farbstoffe für sichtbares Licht, Ultraviolett-Farbstoffe, Infrarot-Farbstoffe, Fluoreszenzfarbstoffe und strahlungspolarisierende Farbstoffe), Pigmente, Metalle, Metallverbindungen, Metallfolien und andere geeignete absorbierende Materialien aufweisen. Beispiele für geeignete Strahlungsabsorber können Carbon-Black, Metalloxide und Metallsulfide aufweisen. Ein Beispiel einer geeigneten LTHC-Schicht kann ein Pigment, wie Carbon-Black, und einen Binder, wie ein organisches Polymer, aufweisen. Eine andere geeignete LTHC-Schicht kann als dünne Folie gebildetes Metall oder Metall/Metalloxid aufweisen, zum Beispiel schwarzes Aluminium (d. h. teilweise oxidiertes Aluminium mit einem schwarzen Aussehen). Die Folien aus Metall und Metallverbindungen können mit Verfahren hergestellt werden, wie zum Beispiel Sputtern und Aufdampfen. Aus Partikeln bestehende Schichten können unter Verwendung eines Binders und irgendwelcher geeigneter trockener oder nasser Auftragungsverfahren hergestellt werden.
  • Das strahlungsabsorbierende Material kann über die ganze LTHC-Schicht hinweg gleichmäßig angeordnet sein oder kann nicht homogen verteilt sein. Wie in der zugeordneten US-A-6 228 555 mit dem Titel "Thermal Mass Transfer Donor Elements" beschrieben, können zum Beispiel nicht homogene LTHC-Schichten verwendet werden, um die Temperaturprofile in Donorelementen zu steuern. Dies kann zu thermischen Übertragungselementen führen, die höhere Übertragungs empfindlichkeiten haben (z. B. bessere Übereinstimmung zwischen den beabsichtigten Übertragungsmustern und den tatsächlichen Übertragungsmustern).
  • Farbstoffe, die für eine Verwendung als Strahlungsabsorber in einer LTHC-Schicht geeignet sind, können in besonderer Form vorliegen, gelöst in einem Bindermaterial oder mindestens teilweise dispergiert in einem Bindermaterial. Wenn dispergierte, aus Partikeln bestehende Strahlungsabsorber verwendet werden, kann die Partikelgröße mindestens in einigen Fällen 10 μm oder weniger sein und kann 1 μm oder weniger sein. Geeignete Farbstoffe umfassen diejenigen Farbstoffe, die im IR-Bereich des Spektrums absorbieren. Zu finden sind Beispiele für solche Farbstoffe in M. Matsuoka, "Infrared Absorbing Materials", Plenum Press, New York, 1990; M. Matsuoka, "Absorption Spectra of Dyes for Diode Lasers", Bunshin Publishing Co., Tokyo, 1990; den US-Patenten 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; den europäischen Patenten Nr. 321 923 und 568 993; und K. A. Beilo et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1993, 452–454 (1993). IR-Absorber, die von Glendale Protective Technologies, Inc., Lakeland, Fla., unter der Bezeichnung CYASORB IR-99, IR-126 und IR-165 im Handel vertrieben werden, können auch verwendet werden. Ein spezieller Farbstoff kann gewählt werden auf der Basis von Faktoren wie Löslichkeit in und Verträglichkeit mit einem speziellen Binder und/oder Auftragungslösungsmittel sowie Wellenlängenbereich der Absorption.
  • Pigmentmaterialien können auch in der LTHC-Schicht als Strahlungsabsorber verwendet werden. Beispiele für geeignete Pigmente umfassen Carbon-Black und Graphit sowie Phthalocyanine, Nickeldithiolene und andere Pigmente, die in den US-Patenten Nr. 5 166 024 und 5 351 617 beschrieben sind. Zusätzlich können auf Kupfer- oder Chromkomplexen basierende schwarze Azopigmente, beispielsweise Pyrazolon Gelb, Dianisidin Rot und Nickelazo Gelb, nützlich sein. Anorganische Pigmente können auch verwendet werden, einschließlich zum Beispiel Oxide und Sulfide von Metallen, wie Aluminium, Wismut, Zinn, Indium, Zink, Titan, Chrom, Molybdän, Wolfram, Kobalt, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zirkon, Eisen, Blei und Tellur. Metallboride, -carbide, -nitride, -carbonitride, bronze-strukturierte Oxide und Oxide die strukturell zur Bronzefamilie gehören (z. B. WO2,9) können auch verwendet werden.
  • Metallische Strahlungsabsorber können entweder in Form von Partikeln, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. 4 252 671 beschrieben, oder als Folien, wie im US-Patent Nr. 5 256 506 offenbart, verwendet werden. Geeignete Metalle umfassen zum Beispiel Aluminium, Wismut, Zinn, Indium, Tellur und Zink.
  • Wie angegeben, kann ein aus Partikeln bestehender Strahlungsabsorber in einem Binder angeordnet sein. Der Gewichtsanteil des Strahlungsabsorbers in der Schicht ist, unter Ausschluß des Lösungsmittels bei der Berechnung des Gewichtsanteils, allgemein von 1 Gew.% bis 30 Gew.%, vorzugsweise von 3 Gew.% bis 20 Gew.% und am stärksten bevorzugt von 5 Gew.% bis 15 Gew.%, abhängig von dem/den in der LTHC-Schicht verwendeten speziellen Strahlungsabsorber(n) und Binder(n).
  • Geeignete Binder zur Verwendung in der LTHC-Schicht umfassen filmbildende Polymere, wie zum Beispiel Phenolharze (z. B. Novolak- und Resolharze), Polyvinylbutyralharze, Polyvinylacetate, Polyvinylacetale, Polyvinylidenchloride, Polyacrylate, Celluloseether und -ester, Nitrocellulose und Polycarbonate. Geeignete Binder können Monomere, Oligomere oder Polymere aufweisen, die polymerisiert oder vernetzt worden sind oder polymerisiert oder vernetzt werden können. In einigen Ausführungsformen wird der Binder in erster Linie unter Verwendung einer Schicht aus vernetzbaren Monomeren und/oder Oligomeren mit einem optionalen Polymer erzeugt. Wenn im Binder ein Polymer verwendet wird, weist der Binder 1 bis 50 Gew.%, vorzugsweise 10 bis 45 Gew.% Polymer auf (Berechnung von Gew.% unter Ausschluß des Lösungsmittels).
  • Beim Auftragen auf das Donorsubstrat können die Monomere, Oligomere und Polymere vernetzt werden, um die LTHC-Schicht zu erzeugen. Wenn die Vernetzung der LTHC-Schicht zu schwach ist, kann in einigen Fällen die LTHC-Schicht durch die Wärme geschädigt werden und/oder es kann die Übertragung eines Teils der LTHC-Schicht zusammen mit der Übertragungsschicht zum Rezeptor ermöglicht sein.
  • Der Einschluß eines thermoplastischen Harzes (z. B. Polymer) kann in mindestens einigen Fällen die Leistung (z. B. die Übertragungseigenschaften und/oder die Auftragbarkeit) der LTHC-Schicht verbessern. Es wird vermutet, daß ein thermoplastisches Harz die Haftung der LTHC-Schicht am Donorsubstrat verbessern kann. In einer Ausführungsform enthält der Binder 25 bis 50 Gew.% (Berechnung der Gewichtsanteile unter Ausschluß des Lösungsmittels) thermoplastisches Harz und vorzugsweise 30 bis 45 Gew.% thermoplastisches Harz, obwohl geringere Mengen des thermoplastischen Harzes (z. B. 1 bis 15 Gew.%) verwendet werden können. Das thermoplastische Harz wird typisch gewählt, um mit den anderen Materialien des Binders verträglich zu sein (d. h. eine einphasige Zusammensetzung zu bilden). Ein Löslichkeitsparameter kann verwendet werden, um die Verträglichkeit anzugeben, siehe "Polymer Handbook", J. Brandrup, Hrsg., pp VII 519–557 (1989). In mindestens einigen Ausführungsformen wird für den Binder ein thermoplastisches Harz gewählt, das einen Löslichkeitsparameter im Bereich von 9 bis 13 (cal/cm3)1/2, vorzugsweise 9,5 bis 12 (cal/cm3)1/2 hat. Beispiele für p geeignete thermoplastische Harze umfassen Polyacryle, Styrolacryl-Polymere und -harze und Polyvinylbutyral.
  • Herkömmliche Auftragungshilfen wie grenzflächenaktive Stoffe und Dispergiermittel können hinzugefügt werden, um den Auftragungsprozeß zu erleichtern. Die LTHC-Schicht kann unter Verwendung verschiedener auf dem Fachgebiet bekannter Auftragungsmethoden auf das Donorsubstrat aufgetragen werden. Eine Polymer- oder organische LTHC-Schicht wird mindestens in einigen Fällen auf eine Dicke von 0,05 μm bis 20 μm, vorzugsweise 0,5 μm bis 10 μm und am stärksten bevorzugt 1 μm bis 7 μm aufgetragen. Eine anorganische LTHC-Schicht wird in min- Bestens einigen Fällen auf eine Dicke im Bereich von 0,001 bis 10 μm und vorzugsweise 0,002 bis 1 μm aufgetragen.
  • In den thermischen Übertragungselementen kann eine optionale Zwischenschicht zwischen der LTHC-Schicht und der Übertragungsschicht angeordnet sein, um eine Schädigung und Verunreinigung des übertragenen Abschnitts der Übertragungsschicht zu minimieren und auch um eine Verformung im übertragenen Abschnitt der Übertragungsschicht zu verringern. Die Zwischenschicht kann auch die Haftung der Übertragungsschicht am Rest des thermischen Übertragungselements beeinflussen. Typisch hat die Zwischenschicht einen hohen thermischen Widerstand. Vorzugsweise erleidet die Zwischenschicht unter den Abbildungsbedingungen keine Verformung oder chemische Zersetzung, insbesondere nicht bis zu einem Maß, das das übertragene Bild funktionsunfähig macht. Die Zwischenschicht bleibt während des Übertragungsprozesses typisch in Kontakt mit der LTHC-Schicht und wird mit der Übertragungsschicht nicht wesentlich übertragen.
  • Geeignete Zwischenschichten umfassen zum Beispiel Polymerfolien, Metallschichten (z. B. aufgedampfte Metallschichten), anorganische Schichten (z. B. aufgebrachte Sol-Gel-Schichten und aufgedampfte Schichten aus anorganischen Oxiden (z. B. Silika-, Titan- und andere Metalloxide)) und organische/anorganische Kompositschichten. Organische Materialien, die als Zwischenschichtmaterialien geeignet sind, umfassen sowohl duroplastische und thermoplastische Materialien. Geeignete duroplastische Materialien umfassen Harze, die durch Wärme, Strahlung oder chemische Behandlung vernetzt werden können, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, vernetzte oder vernetzbare Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyester, Epoxide und Polyurethane. Die duroplastischen Materialien können auf die LTHC-Schicht zum Beispiel als thermoplastische Vorläufer aufgetragen werden und anschließend vernetzt werden, um eine vernetzte Zwischenschicht zu erzeugen.
  • Geeignete thermoplastische Materialien umfassen zum Beispiel Polyacrylate, Polymethacrylate, Polystyrole, Polyurethane, Polysulfone, Polyester und Polyimide. Diese thermo plastischen organischen Materialien können mit herkömmlichen Auftragungstechniken (zum Beispiel Auftragung mit Lösungsmittel, Sprühauftragung und Extrusionsauftragung) aufgetragen werden. Typisch ist die Glastemperatur (Tg) der thermoplastischen Materialien, die für eine Verwendung in der Zwischenschicht geeignet sind, 25°C oder höher, vorzugsweise 50°C oder höher, stärker bevorzugt 100°C oder höher und am stärksten bevorzugt 150°C oder höher. Die Zwischenschicht kann bei der Wellenlänge der Abbildungsstrahlung entweder durchlässig, absorbierend, reflektierend oder in irgendeiner Kombination von allem etwas sein.
  • Anorganische Materialien, die als Zwischenschichtmaterialien geeignet sind, umfassen zum Beispiel Metalle, Metalloxide, Metallsulfide und anorganische Kohlenstoffschichten, einschließlich diejenigen Materialien, die bei der Wellenlänge des Abbildungslichts stark durchlässig oder reflektierend sind. Diese Materialien können mit herkömmlichen Verfahren (z. B. Sputtern im Vakuum, Aufdampfen im Vakuum oder Plasmastrahl-Abscheidung) auf die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufgetragen werden.
  • Die Zwischenschicht kann eine Reihe von Vorteilen bereitstellen. Die Zwischenschicht kann eine Barriere gegen die Übertragung von Material aus der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht sein. Sie kann auch die in der Übertragungsschicht erzielte Temperatur modulieren, so daß thermisch instabile Materialien übertragen werden können. Das Vorhandensein einer Zwischenschicht kann auch ein verbessertes plastisches Gedächtnis des übertragenen Materials zur Folge haben.
  • Die Zwischenschicht kann Zusätze enthalten, einschließlich zum Beispiel Photoinitiatoren, grenzflächenaktive Stoffe, Pigmente, Plastifikatoren und Auftragungshilfen. Die Dikke der Zwischenschicht kann von Faktoren abhängen, wie zum Beispiel dem Material der Zwischenschicht, dem Material der LTHC-Schicht, dem Material der Übertragungsschicht, der Wellenlänge der Abbildungsstrahlung und der Dauer der Belichtung des thermischen Übertragungselements mit der Abbildungsstrah lung. Für Zwischenschichten aus Polymer ist die Dicke der Zwischenschicht typisch im Bereich von 0,05 μm bis 10 μm, vorzugsweise von 0,1 μm bis 4 μm, stärker bevorzugt von 0,5 μm bis 3 μm und am stärksten bevorzugt von 0,8 μm bis 2 μm. Für anorganische Zwischenschichten (z. B. Zwischenschichten aus Metall oder Metallverbindung) ist die Dicke der Zwischenschicht typisch im Bereich von 0,005 μm bis 10 μm, vorzugsweise von 0,01 μm bis 3 μm und stärker bevorzugt von 0,02 μm bis 1 μm.
  • Die thermischen Übertragungselemente können eine optionale Trennschicht aufweisen. Die optionale Trennschicht erleichtert typisch die Trennung der Übertragungsschicht vom Rest des thermischen Übertragungselements (z. B. von der Zwischenschicht und/oder der LTHC-Schicht) beim Erwärmen des thermischen Übertragungselements beispielsweise durch eine Lichtquelle oder ein Heizelement. In mindestens einigen Fällen stellt die Trennschicht vor der Einwirkung von Wärme eine gewisse Haftung der Übertragungsschicht am Rest des thermischen Übertragungselements bereit. Geeignete Trennschichten umfassen zum Beispiel leitende und nichtleitende thermoplastische Polymere, leitende und nichtleitende gefüllte Polymere und/oder leitende und nichtleitende Dispersionen. Beispiele für geeignete Polymere umfassen Acrylpolymere, Polyaniline, Polythiophene, Poly(phenylenvinylene), Polyacetylene und andere leitfähige organische Materialien, wie diejenigen, die in "Hanbook of Conductive Molecules and Polymers", Bd. 1-4, H. S. Nalwa (Hrsg.), John Wiley and Sons, Chichester (1997) aufgelistet sind. Beispiele für geeignete leitfähige Dispersionen umfassen Tinten, die Carbon-Black, Graphit, ultrafeines, aus Partikeln bestehendes Indium-Zinn-Oxid, ultrafeines Antimon-Zinn-Oxid und kommerziell erhältliche Materialien von Firmen wie Nanophase Technologies Corporation (Burr Ridge, IL) und Metech (Elverson, PA) enthalten. Andere geeignete Materialien für die Trennschicht umfassen sublimierbare isolierende Materialien und sublimierbare halbleitende Materialien (wie Phthalocyanine), einschließlich zum Beispiel der im US-Patent Nr. 5 747 217 beschriebenen Materialien.
  • Die Trennschicht kann Teil der Übertragungsschicht oder eine separate Schicht sein. Die gesamte oder ein Abschnitt der Trennschicht kann mit der Übertragungsschicht übertragen werden. Alternativ kann der größte Teil oder im wesentlichen die gesamte Trennschicht beim Donorsubstrat bleiben, wenn die Übertragungsschicht übertragen wird. In einigen Fällen kann zum Beispiel mit einer Trennschicht, die ein sublimierbares Material enthält, ein Abschnitt der Trennschicht während des Übertragungsprozesses dissipiert werden.
  • Die Übertragungsschichten der thermischen Übertragungselemente der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere Schichten für eine Übertragung zu einem Rezeptor aufweisen. Diese eine oder mehreren Schichten können unter Verwendung von organischen, anorganischen, organometallischen oder anderen Materialien hergestellt werden. Obwohl die Übertragungsschicht als aus einer oder mehreren diskreten Schichten bestehend beschrieben und gezeigt ist, ist ersichtlich, daß es mindestens in einigen Fällen, wo mehr als eine Schicht verwendet wird, einen Grenzflächenbereich geben kann, der mindestens einen Teil jeder Schicht enthält. Dies kann zum Beispiel vorkommen, wenn vor, während oder nach der Übertragung der Übertragungsschicht eine Vermischung der Schichten oder eine Diffusion von Material zwischen den Schichten erfolgt. In anderen Fällen können sich vor, während oder nach der Übertragung der Übertragungsschicht einzelne Schichten vollständig oder teilweise vermischen. In jedem Fall werden diese Strukturen so betrachtet, als ob sie mehr als eine unabhängige Schicht umfassen, insbesondere wenn verschiedene Funktionen der Vorrichtung durch verschiedene Bereiche ausgeführt werden.
  • Ein Vorteil der Verwendung einer mehrkomponentigen Übertragungseinheit, insbesondere wenn sich die Schichten nicht vermischen, ist, daß die wichtigen Grenzflächeneigenschaften der Schichten in der mehrkomponentigen Übertragungseinheit bei der Herstellung der thermischen Übertragungseinheit erzeugt werden können und vorzugsweise während der Übertragung aufrechterhalten werden können.
  • Ein Beispiel einer Übertragungsschicht umfaßt eine ein- oder mehrkomponentige Übertragungseinheit, die verwendet wird, um mindestens einen Teil einer mehrschichtigen Vorrichtung, wie einer OEL-Vorrichtung oder einer anderen in Verbindung mit OEL-Vorrichtungen verwendeten Vorrichtung, auf einem Rezeptor herzustellen. In einigen Fällen kann die Übertragungsschicht alle Schichten umfassen, die zur Herstellung einer funktionsfähigen Vorrichtung erforderlich sind. In anderen Fällen kann die Übertragungsschicht weniger als alle Schichten umfassen, die zur Herstellung einer funktionsfähigen Vorrichtung erforderlich sind, wobei die anderen Schichten durch eine Übertragung von einem oder mehreren anderen Donorelementen aus oder durch ein anderes geeignetes Übertragungs- und Strukturierungsverfahren erzeugt werden. In weiteren Fällen können eine oder mehrere Schichten einer Vorrichtung auf dem Rezeptor bereitgestellt werden, wobei die übrige(n) Schicht(en) in der Übertragungsschicht eines oder mehrerer Donorelemente enthalten ist/sind. Alternativ können eine oder mehrere zusätzliche Schichten einer Vorrichtung auf den Rezeptor übertragen werden, nachdem die Übertragungsschicht strukturiert worden ist. In einigen Fällen wird die Übertragungsschicht verwendet, um nur eine einzige Schicht einer Vorrichtung zu erzeugen.
  • In einer Ausführungsform weist eine beispielhafte Übertragungsschicht eine mehrkomponentige Übertragungseinheit auf, die mindestens zwei Schichten einer mehrschichtigen Vorrichtung erzeugen kann. Diese zwei Schichten der mehrschichtigen Vorrichtung entsprechen oft zwei Schichten der Übertragungsschicht. In diesem Beispiel kann eine der Schichten, die durch die Übertragung der mehrkomponentigen Übertragungseinheit erzeugt wird, eine aktive Schicht sein (d. h. eine Schicht, die als eine leitende, halbleitende, elektronensperrende, löchersperrende, lichterzeugende (z. B. luminiszierende, lichtemittierende, fluoreszierende oder phosphoreszierende), elektronenerzeugende oder löchererzeugende Schicht wirkt). Eine zweite Schicht, die durch Übertragung der mehrkomponentigen Übertragungseinheit erzeugt wird, kann eine an dere aktive Schicht oder eine operative Schicht sein (d. h. eine Schicht, die als eine isolierende, leitende, halbleitende, elektronensperrende, löchersperrende, lichterzeugende, elektronenerzeugende, löchererzeugende, lichtabsorbierende, reflektierende, beugende, phasenverzögernde, streuende Schicht in der Vorrichtung wirkt). Die zweite Schicht kann auch eine nicht-operative Schicht sein (d. h. eine Schicht, die keine Funktion beim Betrieb der Vorrichtung ausführt, aber vorgesehen ist, um zum Beispiel die Übertragung und/oder Haftung der Übertragungseinheit am Rezeptorsubstrat während der Strukturierung zu erleichtern). Die mehrkomponentige Übertragungseinheit kann auch verwendet werden, um zusätzliche aktive Schichten, operative Schichten und/oder nichtoperative Schichten zu erzeugen.
  • Die Übertragungsschicht kann eine an der äußeren Oberfläche der Übertragungsschicht angeordnete Klebstoffschicht aufweisen, um die Haftung am Rezeptor zu erleichtern. Die Klebstoffschicht kann eine operative Schicht sein, wenn zum Beispiel die Klebstoffschicht Elektrizität zwischen dem Rezeptor und den anderen Schichten der Übertragungsschicht leitet, oder kann eine nicht-operative Schicht sein, wenn zum Beispiel die Klebstoffschicht die Übertragungsschicht nur an den Rezeptor klebt. Die Klebstoffschicht kann unter Verwendung zum Beispiel von thermoplastischen Polymeren, einschließlich leitenden und nicht-leitenden Polymeren, leitenden und nichtleitenden gefüllten Polymeren und/oder leitenden und nichtleitenden Dispersionen erzeugt werden. Beispiele für geeignete Polymere umfassen Acrylpolymere, Polyaniline, Polythiophene, Poly(phenylenvinylene), Polyacetylene und andere leitfähige organische Materialien, wie diejenigen, die in "Handbook of Conductive Molecules and Polymers", Bd 1–4, H. S. Nalwa (Hrsg.), John Wiley and Sons, Chichester (1997), aufgelistet sind. Beispiele für geeignete leitfähige Dispersionen umfassen Tinten, die Carbon-Black, Graphit, Carbon nanotubes, ultrafeines, aus Partikel bestehendes Indium-Zinn-Oxid, ultrafeines Antimon-Zinn-Oxid und kommerziell erhältliche Materialien von Firmen wie Nanophase Technologies Corporation (Burr Ridge, IL) und Metech (Elverson, PA) enthalten. Leitfähige Klebstoffschichten können auch aufgedampfte oder im Vakuum aufgebrachte organische Leiter aufweisen, wie N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidin (auch als NPB bekannt).
  • Die Übertragungsschicht kann auch eine auf der Oberfläche der Übertragungsschicht angeordnete Trennschicht aufweisen, die im Kontakt mit dem Rest des thermischen Übertragungselements ist. Wie vorstehend beschrieben, kann bei der Übertragung der Übertragungsschicht diese Trennschicht teilweise oder vollständig mit dem Rest der Übertragungsschicht übertragen werden, oder die gesamte Trennschicht kann im wesentlichen bei dem thermischen Übertragungselement bleiben, oder die Trennschicht kann als Ganzes oder in Teilen dissipieren.
  • Obwohl die Übertragungsschicht aus diskreten Schichten bestehen kann, kann selbstverständlich mindestens in einigen Ausführungsformen die Übertragungsschicht Schichten aufweisen, die mehrere Komponenten und/oder mehrere Zwecke in der Vorrichtung haben. Selbstverständlich können mindestens in einigen Ausführungsformen zwei oder mehrere diskrete Schichten während der Übertragung miteinander verschmolzen oder auf andere Weise vermischt oder kombiniert werden. In jedem Fall werden diese Schichten, obwohl vermischt oder kombiniert, als einzelne Schichten betrachtet.
  • Ein in 2A gezeigtes Beispiel einer Übertragungsschicht 170 umfaßt eine leitfähige Schicht 172 aus Metall oder einer Metallverbindung 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 für den Kontakt mit dem Rezeptor (nicht gezeigt) bei der Übertragung). Wenn die leitfähige Polymerschicht 174 die Außenschicht ist, kann die leitfähige Polymerschicht 174, zumindest teilweise, auch als eine Klebstoffschicht wirken, um die Übertragung zum Rezeptor oder zu vorher am Rezeptor erzeugten Elementen oder Schichten zu erleichtern.
  • Ein in 2B gezeigtes zweites Beispiel einer Übertragungsschicht 180 umfaßt eine Trennschicht 182, gefolgt von einer leitfähigen Schicht 184 aus Metall oder einer Metallverbindung und dann von einer leitfähigen oder nichtleitfähigen Polymerschicht 186 für den Kontakt mit einem Rezeptor (nicht gezeigt). In anderen Ausführungsformen kann die Reihenfolge der Schichten 184 und 186 umgekehrt sein, so daß die Schicht 184 die Außenschicht ist.
  • Ein in 2C gezeigtes drittes Beispiel einer Übertragungsschicht 190 umfaßt eine leitfähige anorganische Schicht 191 (zum Beispiel aufgedampftes Indium-Zinn-Oxid), eine leitfähige oder nicht-leitfähige Polymerschicht 192 und eine optionale Trennschicht (nicht gezeigt). Die Außenschicht kann entweder die Schicht 191 oder die Schicht 192 sein.
  • Ein in 2D gezeigtes viertes Beispiel einer Übertragungsschicht 195 besteht aus einem mehrschichtigen Metallstapel 196 aus abwechselnd angeordneten Metallen 197, 198, wie Gold-Aluminium-Gold, und einer leitfähigen oder nichtleitfähigen Polymerschicht 199 für den Kontakt mit einem Rezeptor.
  • Ein in 2E gezeigtes fünftes Beispiel einer Übertragungsschicht 175 umfaßt eine mit Lösungsmittel aufgetragene Schicht 176 und eine benachbarte Schicht 177, die auf das zum Auftragen der Schicht 176 verwendete Lösungsmittel empfindlich ist. Die Schicht 177 kann auf der mit Lösungsmittel aufgetragenen Schicht 176 erzeugt werden, nachdem die mit Lösungsmittel aufgetragene Schicht 176 auf das Donorelement aufgetragen worden ist und vorzugsweise getrocknet ist, um das Lösungsmittel im wesentlichen zu entfernen. Die Übertragungsschicht 175 kann zusätzliche Schichten (nicht gezeigt) aufweisen, die oberhalb der Schicht 177, unterhalb der Schicht 176 oder zwischen den Schichten 176 und 177 angeordnet sind, einschließlich Trenn- und Klebstoffschichten. Wenn die Übertragungsschicht 175 zu einem Rezeptor (nicht gezeigt) übertragen wird, wird die Schicht 177 zwischen dem Rezeptor und der mit Lösungsmittel aufgetragenen Schicht 176 angeordnet werden.
  • Die Übertragung einer oder mehrerer ein- oder mehrkomponentigen Übertragungseinheiten, um mindestens einen Teil ei ner OEL-Vorrichtung (OEL: organische Elektrolumineszenz) herzustellen, stellt ein besonders anschauliches, nicht einschränkendes Beispiel für die Herstellung einer aktiven Vorrichtung unter Verwendung eines thermischen Übertragungselements bereit. In mindestens einigen Fällen umfaßt eine OEL-Vorrichtung eine dünne Schicht oder dünne Schichten aus einem oder mehreren geeigneten organischen Materialien, die zwischen einer Kathode und einer Anode angeordnet sind. Elektronen werden von der Kathode aus in die organische(n) Schicht en) injiziert und Löcher werden von der Anode aus in die organische(n) Schicht en) injiziert. Bei ihrer Wanderung zu den entgegengesetzt geladenen Elektroden können die injizierten Ladungen rekombinieren, um Elektron-Loch-Paare zu bilden, die typisch als Exzitonen bezeichnet werden. Diese Exzitonen oder angeregten Zustände können Energie in Form von Licht emittieren, wenn sie in einen Grundzustand zurückfallen (siehe zum Beispiel T. Tsutsui, MRS Bulletin, 22, 39–45 (1997)).
  • Anschauliche Beispiele für Konstruktionen von OEL-Vorrichtungen umfassen Vorrichtungen mit molekular dispergiertem Polymer, in welchen die Ladungsträger und/oder Emitter in einer Polymermatrix dispergiert sind (siehe J. Kido "Organic Electroluminescent Devices Based on Polymeric Materials", Trends in Polymer Science, 2, 350–355 (1994), Vorrichtungen mit Polymer mit konjugierten Doppelbindungen, in welchen Schichten aus Polymer wie Polyphenylenvinylen als Ladungsträger und Emitter wirken (siehe J. J. M. Halls et al. Thin Solid Films, 276, 13–20 (1996)), Heterostruktur-Vorrichtungen mit aufgedampften Kleinmolekülen (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), lichtemittierende elektrochemische Zellen (siehe Q. Pei et al., J. Amer. Chem. Soc., 118, 3922–3929 (1996)) und vertikal gestapelte organische lichtemittierende Dioden, die Licht in verschiedenen Wellenlängen emittieren können (siehe US-Patent Nr. 5 707 745 und Z. Shen et al., Science, 276, 2009–2011 (1997)).
  • Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Kleinmolekül" ein nicht-polymeres organisches, anorganisches oder organometallisches Molekül und der Begriff "organisches Kleinmolekül" bezeichnet ein nicht-polymeres organisches oder organometallisches Molekül. In OEL-Vorrichtungen können Kleinmolekül-Materialien als Emitterschichten, Ladungstransportschichten, als Dotierstoffe in Emitterschichten (z. B. zur Steuerung der emittierten Farbe) oder Ladungstransportschichten und dergleichen verwendet werden.
  • Ein geeignetes Beispiel einer Übertragungsschicht 200 zur Herstellung einer OEL-Vorrichtung ist in 3A gezeigt. Die Übertragungsschicht 200 umfaßt eine Anode 202, eine optionale Löchertransportschicht 204, eine Elektronentransport/Emitterschicht 206 und eine Kathode 208. Eine separate Elektronentransportschicht (nicht gezeigt) kann zwischen der Emitterschicht 206 und der Kathode 208 eingefügt sein. Auch kann eine separate Elektronensperrschicht (nicht gezeigt) zwischen der Emitterschicht und der Anode eingefügt sein und eine separate Löchersperrschicht (nicht gezeigt) kann zwischen der Emitterschicht und der Kathode eingefügt sein. Alternativ kann entweder die Kathode oder die Anode separat an einem Rezeptor (z. B. als leitfähige Schicht am Rezeptor oder als strukturierte leitfähige Streifen oder Kontaktflächen (Pads) am Rezeptor) und nicht in der Übertragungsschicht vorgesehen sein. Dies ist in 3B für eine anodenlose Übertragungsschicht 200' gezeigt, wobei mit Strichindex versehene Bezugszeichen verwendet werden, um gemeinsame Schichten der Übertragungsschicht 200 und 200' zu bezeichnen.
  • Die Übertragungsschicht 200 kann auch eine oder mehrere Schichten, wie eine Trennschicht 210 und/oder Klebstoffschicht 212, aufweisen, um die Übertragung der Übertragungsschicht zum Rezeptor zu erleichtern. Jede dieser zwei Schichten kann aus leitfähigen Polymeren bestehen, um den elektrischen Kontakt mit einer leitfähigen Schicht oder Struktur am Rezeptor oder mit einer oder mehreren anschließend an der Übertragungsschicht erzeugten leitfähigen Schichten zu erleichtern. Selbstverständlich können die Positionen der Trennschicht und der Klebstoffschicht in bezug auf die anderen Schichten der Übertragungsschicht verändert sein, so daß die Übertragungsschicht 200 so übertragen werden kann, daß entweder die Anode oder die Kathode neben der Rezeptoroberfläche angeordnet wird.
  • Für viele Anwendungen, wie Anwendungen als Anzeige, ist bevorzugt, daß entweder die Kathode und/oder die Anode für das von der Elektrolumineszenz-Vorrichtung emittierte Licht durchlässig ist. Dies hängt von der Orientierung der Vorrichtung ab (d. h. ob die Anode oder die Kathode näher am Rezeptorsubstrat ist), sowie von der Richtung der Lichtemission (d. h. durch das Rezeptorsubstrat hindurch oder vom Rezeptorsubstrat weg).
  • Die Anode 202 und die Kathode 208 werden typisch unter Verwendung leitender Materialien hergestellt, wie Metalle, Legierungen, metallische Verbindungen, Metalloxide, leitfähige Keramiken, leitfähige Dispersionen und leitfähige Polymere, einschließlich zum Beispiel Gold, Platin, Palladium, Aluminium, Titan, Titannitrid, Indium-Zinn-Oxid (ITO), Fluor-Zinn-Oxid (FTO) und Polyanilin. Die Anode 202 und die Kathode 208 können einzelne Schichten aus leitfähigen Materialien sein oder sie können mehrere Schichten aufweisen. Zum Beispiel kann eine Anode oder eine Kathode eine Schicht Aluminium und eine Schicht Gold, eine Schicht Aluminium und eine Schicht Lithiumfluorid oder eine Metallschicht und eine leitfähige organische Schicht aufweisen. Es kann besonders nützlich sein, eine zweischichtige Kathode (oder Anode) bereitzustellen, die aus einer leitfähigen organischen Schicht (z. B. 0,1 bis 5 μm dick) und aus einer dünnen Schicht (z. B. 100 bis 1000 Angström) aus Metall oder einer Metallverbindung besteht. Eine solche zweischichtige Elektrodenkonstruktion kann widerstandsfähiger gegen Feuchtigkeit oder Sauerstoff sein, die darunterliegende feuchtigkeits- oder sauerstoffempfindliche Schichten in einer Vorrichtung (z. B. organische lichtemittierende Schichten) schädigen können. Eine solche Schädigung kann auftreten, wenn es Poren in der dünnen Metallschicht gibt, die durch die leitfähige organische Schicht ab gedeckt und versiegelt werden können. Eine Schädigung und/oder ein Versagen der Vorrichtung kann durch Reißen oder Brechen der dünnen Metallschicht hervorgerufen werden. Das Hinzufügen einer leitfähigen organischen Schicht kann die Metallschicht widerstandsfähiger gegen Bruch machen oder kann als Diffusionsbarriere gegen korrodierende Substanzen und als leitfähige Brücke wirken, wenn ein Bruch auftritt.
  • Die Löchertransportschicht 204 erleichtert die Injektion von Löchern in die Vorrichtung und ihre Wanderung zur Kathode 208. Die Löchertransportschicht 204 kann ferner als eine Barriere gegen den Durchgang von Elektronen zur Anode 202 wirken. Die Löchertransportschicht 204 kann zum Beispiel Diamin-Derivate wie N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin (auch als TPD bekannt) oder andere löcherleitfähige Materialien wie NPB enthalten. Im allgemeinen kann die Löchertransportschicht organische Kleinmolekül-Materialien, leitfähige Polymere, eine mit einem organischen Kleinmolekül dotierte Polymermatrix und andere geeignete organische oder anorganische leitende oder halbleitende Materialien aufweisen.
  • Die Elektronentransport/Emitterschicht 206 erleichtert die Injektion von Elektronen und ihre Wanderung zur Anode 202. Die Elektronentransport/Emitterschicht 206 kann ferner als eine Barriere gegen den Durchgang von Löchern zur Kathode 208 wirken. Die Elektronentransport/Emitterschicht 206 ist oft aus einer Metallchelatverbindung, wie zum Beispiel Tris(8-hydroxyquinolin)-Aluminium (ALQ), hergestellt. Emitterschichten (und/oder Elektronentransportschichten) können auch lichtemittierende Polymere, wie Poly(phenylenvinylen)e (PPV), Polyparaphenylene (PPP) und Polyfluorene (PF); organische Kleinmolekül-Materialien, von denen ALQ ein Beispiel ist; mit organischen Kleinmolekülen dotierte Polymere; und andere geeignete Materialien aufweisen.
  • Die Grenzfläche zwischen der Löchertransportschicht 204 und der Elektronentransport/Emitterschicht 206 bildet eine Barriere gegen den Durchgang von Löchern und Elektronen und erzeugt dadurch eine Löcher/Elektronen-Rekombinationszone und stellt eine wirkungsvolle organische Elektrolumineszenz- Vorrichtung bereit. Wenn das Emittermaterial ALQ ist, emittiert die OEL- Vorrichtung blaugrünes Licht. Die Emission von Licht in unterschiedlichen Farben kann durch die Verwendung von unterschiedlichen 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 mehrschichtige Konstruktionen einer OEL-Vorrichtung können unter Verwendung anderer Übertragungsschichten übertragen werden. Zum Beispiel könnte die Löchertransportschicht 204 in 3A auch eine Emitterschicht sein und/oder die Löchertransportschicht 204 und die Elektronentransport/Emitterschicht 206 könnten in einer einzigen Schicht zusammengefaßt sein. Ferner könnte eine separate Emitterschicht zwischen den Schichten 204 und 206 in 3A angeordnet sein.
  • Das Strukturieren von OEZ-Materialien und -schichten zur Herstellung von OEL-Vorrichtungen stellt ein besonders geeignetes Beispiel bereit, um gewisse Schwierigkeit mit herkömmlichen Strukturierungstechniken und die Art und Weise zu veranschaulichen, wie diese Schwierigkeiten gemäß der vorliegenden Erfindung überwunden werden können. Bei herkömmlichen Strukturierungstechniken kann es gewisse Materialien oder Schichten geben, die nicht verwendet werden können, da sie, wenn sie Lösungsmitteln oder Ätzmitteln ausgesetzt sind, die zum Auftragen oder Strukturieren anderer Schichten auf dem Anzeigesubstrat verwendet werden, anfällig dafür sind, angegriffen, durchdrungen oder aufgelöst zu werden. Somit kann es Vorrichtungs- und/oder Anzeigekonstruktionen geben, die mit herkömmlichen Verfahren nicht hergestellt werden können, weil eine mit Lösungsmittel aufgetragene Schicht oberhalb einer oder neben einer lösungsmittelempfindlichen Schicht aufzutragen wäre oder weil ein Ätzmittel zu verwenden wäre, um Schichten oberhalb von oder neben anderen Schichten zu strukturieren, die auf das Ätzmittel empfindlich sind. Zum Beispiel kann bei der Herstellung einer OEL-Vorrichtung, die ei ne Anode an einem Substrat, eine Kleinmolekül-Löchertransportschicht an der Anode, eine Emitterschicht mit lichtemittierendem Polymer an der Löchertransportschicht und eine Kathode an der Emitterschicht aufweist, das Lösungsmittel, das zum Auftragen des lichtemittierenden Polymers verwendet wird, unter herkömmlichen Prozeßtechniken die Löchertransportschicht schädigen. Die gleichen Beschränkungen können für herkömmliches Strukturieren benachbarter OEL-Vorrichtungen gelten, von denen eine eine Emitterschicht mit lichtemittierendem Polymer und die andere eine Emitterschicht mit organischem Kleinmolekül aufweist. Diese Beschränkungen können unter Verwendung von thermischen Strukturierungsverfahren der vorliegenden Erfindung überwunden werden. Das Überwinden dieser Beschränkungen erlaubt einen größeren Bereich möglicher Vorrichtungskonstruktionen und Materialalternativen und diese wiederum können verwendet werden, um OEL-Vorrichtungen und -Anzeigen zu erzielen, die Eigenschaften wie Helligkeit, Lebensdauer, Farbreinheit, Wirkungsgrad usw. haben, die auf andere Weise nicht erzielt werden könnten. Somit stellt die vorliegende Erfindung neue Konstruktionen für OEL-Vorrichtungen und -Anzeigen (sowie neue Strukturierungsverfahren und neue thermische Donor-Übertragungselemente) bereit.
  • Stapel aus verschiedenen Typen von OEL-Materialien und/oder organischen Ladungstransportschichten sowie andere Schichten der Vorrichtung können durch eine thermische Übertragung von einem oder mehreren Donorelementen aus hergestellt werden. Zum Beispiel kann ein Donorelement hergestellt werden, das eine Übertragungsschicht hat, die eine mit Lösungsmittel aufgetragene Schicht (z. B. ein lichtemittierendes Polymer, ein leitfähiges Polymer usw.) und eine aufgedampfte oder im Vakuum aufgebrachte Schicht (z. B. eine Emitter- oder Ladungstransportschicht mit organischem Kleinmolekül usw.) aufweist. Die mit Lösungsmittel aufgetragene Schicht kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, wie dotierte oder undotierte lichtemittierende Polymere, andere mit Lösungsmittel auftragbare leitende, halbleitende oder isolierende Mate rialien, die als Lichtemitter, Ladungsträger (Elektronen- oder Löchertransport), Ladungsisolatoren (Elektronen- oder Löchersperrung), Farbfilter, Pufferschichten und dergleichen wirken können. Die aufgedampfte Schicht kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, einschließlich Lichtemitter und/oder Ladungsträger aus organischem Kleinmolekül, andere aufgedampfte leitende oder halbleitende organische oder anorganische Materialien, isolierende Materialien und dergleichen. Eine beispielhafte Ausführungsform ist die, in welcher die aufgedampfte Schicht als Teil der Übertragungsschicht eines thermischen Donor-Übertragungselements oberhalb der mit Lösungsmittel aufgetragenen Schicht aufgetragen wird, so daß, wenn zu einem Rezeptor übertragen, die aufgedampfte Schicht zwischen der mit Lösungsmittel aufgetragenen Schicht und dem Rezeptor angeordnet wird. Dies ist besonders nützlich, wenn das aufgedampfte Material mit dem Lösungsmittel des mit Lösungsmittel aufgetragenen Materials unverträglich ist. Alternativ können unterschiedliche und/oder unverträgliche Schichten oder Schichtstapel von separaten Donorelementen aus thermisch übertragen werden, um mehrkomponentige Vorrichtungen oder Strukturen an einem Rezeptor herzustellen. Zum Beispiel kann ein mit Lösungsmittel aufgetragenes Material auf oder neben ein vorher strukturiertes Material übertragen werden, das mit dem Lösungsmittel unverträglich ist.
  • Im allgemeinen können mehrkomponentige Übertragungsschichten thermischer Donor-Übertragungselemente durch Auftragen einzelner Schichten gemäß den folgenden Richtlinien hergestellt werden: aufgedampfte organische Kleinmoleküle oder anorganische Filme können oberhalb jedes anderen Schichttyps aufgebracht werden; in Lösungsmitteln gelöste Kleinmoleküle oder Polymere können auf Metallfilme oder auf irgendein anderes Material aufgebracht werden, das in dem Auftragungslösungsmittel nicht lösbar ist; im Wasser gelöste Kleinmoleküle oder Polymere können auf Metallfilme oder auf irgendein anderes Material aufgebracht werden, das in dem wäßrigen Lösungsmittel unlöslich ist. Diese Übertragungsschichten können durch selektive thermische Übertragung auf Rezeptoren strukturiert werden, einschließlich Rezeptoren, die Schichten haben, die zuvor durch irgendein geeignetes Verfahren strukturiert und aufgebracht worden sind. Außerdem kann jeder Schichttyp, der von einem Donorelement aus thermisch massenübertragen werden kann, auf oder neben irgendwelche andere thermisch massenübertragene Schichten übertragen werden.
  • Wie diskutiert, können OEL-Vorrichtungen durch selektive thermische Übertragung von einem oder mehreren Donorelementen aus hergestellt werden. Mehrere Vorrichtungen können auch auf einen Rezeptor übertragen werden, um eine aus Pixeln aufgebaute Anzeige herzustellen. Beispielsweise kann eine optische Anzeige hergestellt werden, wie in den 4A bis 4C gezeigt ist. Zum Beispiel können grüne OEL-Vorrichtungen 302 auf das Rezeptorsubstrat 300 übertragen werden, wie in 4A gezeigt ist. Anschließend können blaue OEL-Vorrichtungen 304 und dann rote OEL-Vorrichtungen 306 übertragen werden, wie in den 4B und 4C gezeigt ist. Die grünen, blauen und roten OEL-Vorrichtungen 302, 304, 306 werden jeweils separat unter Verwendung von jeweils grünen, blauen und roten thermischen Übertragungselementen übertragen. Alternativ könnten die roten, grünen und blauen thermischen Übertragungselemente übereinander liegend übertragen werden, um eine mehrfarbige gestapelte OLED-Vorrichtung des im US-Patent Nr. 5 707 745 offenbarten Typs herzustellen. Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer Vollfarbenvorrichtung umfaßt Aufbringen von Säulen aus Löchertransportschichtmaterial und dann anschließend Aufbringen von roten, grünen und blauen mehrkomponentigen Elektronentransport/Emitterschicht-Übertragungseinheiten entweder parallel oder senkrecht zum Löchertransportmaterial. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Vollfarbenvorrichtung umfaßt Aufbringen roter, grüner und blauer Farbfilter (entweder herkömmliche Transmissionsfilter, Fluoreszenzfilter oder phosporeszierende Stoffe) und dann Aufbringen mehrkomponentiger Übertragungseinheiten, die Emittern für weißes Licht oder blaues Licht entsprechen.
  • Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von mehrfarbigen, aus Pixeln aufgebauten OEL-Anzeigen ist, rote, grüne und blaue Emitter (zum Beispiel) von drei separaten Donoren aus zu strukturieren und dann in einem separaten Schritt, alle Kathoden (und optional Elektronentransportschichten) von einem einzigen Donorelement aus zu strukturieren. Auf diese Weise wird jede OEL-Vorrichtung durch mindestens zwei thermische Übertragungen strukturiert, wobei die erste den Emitterabschnitt (und optional eine Klebstoffschicht, eine Pufferschicht, Anode, Löcherinjektionsschicht, Löchertransportschicht, Elektronensperrschicht und dergleichen) strukturiert und die zweite den Kathodenabschnitt (und optional eine Elektroneninjektionsschicht, Elektronentransportschicht, Löchersperrschicht und dergleichen) strukturiert. Ein Vorteil der Aufteilung der Vorrichtungsschichten auf zwei oder mehrere Donorelemente (z. B. einen Emitterdonor und einen Kathodendonor) ist, daß die gleichen Donorelemente verwendet werden können, um den Emitterabschnitt von OEL-Vorrichtungen für Anzeigekonstruktionen sowohl mit passiver als auch mit aktiver Matrix zu strukturieren. Im allgemeinen haben Anzeigen mit aktiver Matrix eine gemeinsame Kathode, die oberhalb von allen Vorrichtungen aufgebracht ist. Für diese Konstruktion ist eine Übertragung eines Emitterstapels, der eine Kathode enthält, nicht notwendig, und es kann wünschenswert sein, einen kathodenlosen Übertragungsstapel zu haben. Für Anzeigen mit passiver Matrix können kathodenlose Donoren verwendet werden, um die jeweiligen Emitterabschnitte (einen unterschiedlichen Donor für jede Farbe, wenn Mehrfarbigkeit gewünscht wird) zu übertragen, gefolgt von Strukturierung der Kathoden für die jeweilige Vorrichtung vom gleichen separaten Donorelement aus. Somit können verschiedenartige Emitterdonoren für verschiedenartige Anzeigekonstruktionen verwendet werden, während alle den gleichen oder einen ähnlichen Kathodendonortyp verwenden.
  • Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß zum Beispiel OEL-Vorrichtungen gemäß den beschriebenen Verfahren übertragen und strukturiert werden können, um benach barte Vorrichtungen herzustellen, die unterschiedliche und ansonsten unverträgliche Typen von Emittermaterialien haben. Zum Beispiel können rotemittierende Vorrichtungen mit organischem Kleinmolekül (die z. B. eine aktive, aufgedampfte Kleinmolekülschicht verwenden) auf dem gleichen Rezeptor strukturiert werden wie blauemittierende Vorrichtungen mit lichtemittierendem Polymer (die z. B. eine aktive mit einer Lösung aufgetragene lichtemittierende Polymerschicht verwenden). Dies erlaubt eine Flexibilität bei der Wahl von lichtemittierenden Materialien (und anderen Schichtmaterialien der Vorrichtung) eher auf der Basis der Funktionalität (z. B. Helligkeit, Wirkungsgrad, Lebensdauer, Leitfähigkeit, physikalische Eigenschaften nach der Strukturierung (z. B. Elastizität usw.)) als auf der Basis der Verträglichkeit mit speziellen Auftragungs- und/oder Strukturierungsverfahren, die für die anderen Materialien in der gleichen oder in benachbarten Vorrichtungen verwendet werden. Die Möglichkeit der Wahl unterschiedlicher Typen von Emittermaterialien für verschiedene Farbvorrichtungen in einer OEL-Anzeige kann eine größere Flexibilität bei der Wahl ergänzender Eigenschaften der Vorrichtung bieten. Die Möglichkeit der Verwendung unterschiedlicher Emittertypen kann auch wichtig werden, wenn das bevorzugte Emittermaterial für eine OEL-Vorrichtung mit dem bevorzugten Emittermaterial für eine andere OEL-Vorrichtung unverträglich ist.
  • Mit Bezug wieder auf 4 zeigt dieses Beispiel auch andere Vorteile der Verwendung von thermischen Übertragungselementen, um mehrere verschiedene Vorrichtungen an einem Rezeptor zu strukturieren. Zum Beispiel kann die Anzahl der Prozeßschritte im Vergleich mit herkömmlichen photolithographischen Verfahren verringert werden, da viele der Schichten jeder OEL-Vorrichtung gleichzeitig übertragen werden können, anstatt daß mehrere Ätz- und Maskenschritte verwendet werden. Zudem können mehrere Vorrichtungen und Strukturen unter Verwendung der gleichen Abbildungseinrichtungen erzeugt werden. Nur das thermische Übertragungselement muß für jede der verschiedenen Vorrichtungen 302, 304, 306 gewechselt werden.
  • Das Rezeptorsubstrat kann irgendein Gegenstand sein, der für eine spezielle Anwendung geeignet ist, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, durchsichtige Folien, schwarze Anzeigematrizen (Blackmatrix), passive und aktive Abschnitte von elektronischen Anzeigen (z. B. Elektroden, Dünnschicht-Transistoren, organische Transistoren usw.), Metalle, Halbleiter, Glas, verschiedene Papiere und Kunststoffe. Nicht einschränkende Beispiele für Rezeptorsubstrate, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen anodisch oxidiertes Aluminium und andere Metalle, Kunststoff-Folien (z. B. Polyethylenterephthalat, Polypropylen), mit Indium-Zinn-Oxid beschichtete Kunststoff-Folien, Glas, mit Indium-Zinn-Oxid beschichtetes Glas, biegsame Schaltungen, Leiterplatten, Silizium oder andere Halbleiter und eine Reihe von unterschiedlichen Papiertypen (z. B. beschwert oder unbeschwert, satiniert, 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 lichtdurchlässig sein. Für eine Bottom-Emission-Anzeige ist typisch ein lichtdurchlässiges Rezeptorsubstrat erwünscht.
  • Verschiedene Schichten (z. B. eine Klebstoffschicht) können auf das Rezeptorsubstrat aufgetragen werden, um die Übertragung der Übertragungsschicht zum Rezeptorsubstrat zu erleichtern. Andere Schichten können auf das Rezeptorsubstrat aufgetragen 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 thermischen Übertragungselements aus auf dem Rezeptorsubstrat erzeugt worden ist. Die Anode oder Kathode kann zum Beispiel durch Auftragen einer oder mehrerer leitfähiger Schichten auf das Rezeptorsubstrat und Strukturierung der Schicht in eine oder mehrere Anoden oder Kathoden unter Verwendung irgendeines geeigneten Verfahrens, zum Beispiel photolithographischer Verfahren oder der hierin gelehrten thermischen Übertragungsverfahren, 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 Kurzschlüsse 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 mehrkomponentige 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, so daß, wenn ein elektrisches Feld zwischen der Rezeptorelektrode 501 und der Vorrichtungselektrode 508 angelegt wird, die Emitterschicht 506 Licht emittieren kann. Erfahrungsgemäß (und größtenteils aufgrund der Dünne der Schichten 506 und 508) könnte es möglich sein, daß nach der Übertragung Teile der Elektrodenschicht 508 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 bedekken, 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 aufweist. 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 optionale Elektronentransport/ 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, 604c usw. aufgebracht werden, um die Kathoden mit den Elektrodenpads zu verbinden, die wiederum mit der Ansteuerungselektronik verbunden werden können. Leitermaterial kann unter Verwendung irgendeines geeigneten Verfahrens, einschließlich Photolithographie und maskenbasierendes Aufdampfen in den Bereichen 604 aufgebracht werden. Alternativ kann Leitermaterial, wie ein organischer Leiter, durch thermische Übertragung von einem Donorelement aus selektiv in die Bereiche 604 übertragen werden. Wie oben beschrieben, kann eine thermische Übertragung von einem Donorelement aus verwendet werden, um Naßätzschritte zu eliminieren, die für photolithographische oder Maskenverfahren erforderlich sind. Thermisch übertragene organische leitfähige Schichten können auch verwendet werden, um die Enden der mehrschichtigen Stapel einzukapseln, was die lichtemittierenden Schichten vor korrodierenden Stoffen schützt. Während 6 die Situation für eine Anzeige mit passiver Matrix zeigt, ist das Konzept der thermischen Übertragung eines organischen Leiters, um die Vorrichtung mit einem Elektrodenpad zu verbinden, gleichermaßen auf Anzeigen mit aktiver Matrix anwendbar.
  • Beispiele
  • In den folgenden Beispielen wurden alle im Vakuum aufgebrachten Materialien thermisch verdampft und bei Raumtemperatur abgeschieden. Die Abscheidungsrate 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) war 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 TEM 00 Modus betrieben und erzeugt 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 fokussiert, mit einem gemessenen Durchmesser zwischen 100 μm und 140 μm am Intensitätsniveau 1/e2. Der Fleck wurde unter Verwendung einer f-Theta-Abtastlinse über die Abtastbreite konstant gehalten. Der Laserfleck tastete mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 5 Meter/Sekunde die Bildfläche ab. Die f-Theta-Abtastlinse hielt die Abtastgeschwindigkeit gleichmäßig innerhalb von 0,1% und die Fleckgröße innerhalb ±3 μm konstant.
  • Beispiel 1: Herstellung eines Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements
  • Eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aus Carbon-Black wurde hergestellt durch Auftragen der folgenden LTHC-Auftragungslösung gemäß Tabelle 1 auf ein 0,1 mm dickes PET-Substrat mit einer Auftragungsmaschine "Yasui Seiki Lab Coater", Modell CAG-150 (Yasui Seiki Co., Bloomington, IN) unter Verwendung einer Mikrogravurwalze mit 381 Spiralzellen pro laufendem cm (150 Spiralzellen pro laufendem Zoll).
  • Tabelle 1 Auftragungslösung für die LTHC-Schicht
    Figure 00430001
  • 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 "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-Auftragungslösung gemäß Tabelle 2 unter Verwendung der Auftragungsmaschine "Yasui Seiki Lab Coater", Modell CAG-150 (Yasui Seiki Co., Bloomington, IN) aufgetragen. Diese Schicht wurde in der Fertigungslinie getrocknet (40°C) und mit 6,1 m/min unter Verwendung eines mit H-Kolben ausgestat teten UV-Aushärtungssystems "Fusion Systems, Modell I600" (600 W/in) mit UV-Licht ausgehärtet. Die Dicke der resultierenden Zwischenschicht war ungefähr 1,7 μm.
  • Tabelle 2 Auftragungslösung für die Zwischenschicht
    Figure 00440001
  • Beispiel 2: Herstellung eines anderen Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements
  • Eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aus Carbon-Black wurde hergestellt durch Auftragen der folgenden LTHC-Auftragungslösung gemäß Tabelle 3 mit der Auftragungsmaschine "Yasui Seiki Lab Coater", Modell CAG-150 (Yasui Seiki Co., Bloomington, IN) unter Verwendung einer Mikrogravurwalze mit 228,6 Spiralzellen pro laufendem cm (90 Spiralzellen pro laufendem Zoll) auf ein 0,1 mm dickes PET-Substrat.
  • Tabelle 3 Auftragungslösung für LTHC-Schicht
    Figure 00450001
  • 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 W-Aushärtungssystems "Fusion Systems Modell I600" (400 W/in) mit W-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-Auftragungslösung gemäß Tabelle 4 unter Verwendung der Auftragungsmaschine "Yasui Seiki Lab Coater", Modell CAG-150 (Yasui Seiki Co., Bloomington, IN) aufgetragen. 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 W-Aushärtungssystems "Fusion Systems, Modell I600" (600 W/in) mit W-Licht ausgehärtet. Die Dicke der resultierenden Zwischenschicht war ungefähr 1,7 μm.
  • Tabelle 4 Auftragungslösung für Zwischenschicht
    Figure 00460001
  • Beispiel 3: Thermisches Löchertransport-Übertragungselement
  • Ein thermisches Löchertransport-Übertragungselement wurde unter Verwendung des Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements von Beispiel 1 hergestellt. Eine Löchertransport-Auftragungslösung, die durch Mischen der Komponenten von Tabelle 5 hergestellt wurde, wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs auf die Zwischenschicht aufgetragen. Die Schicht wurde für 10 Minuten bei 60°C getrocknet.
  • Tabelle 5 Löchertransport-Auftragungslösung
    Figure 00460002
  • Beispiel 4: Thermisches OEL-Kleinmolekül-Übertragungselement
  • Ein thermisches OEL-Übertragungselement mit einer mehrkomponentigen Übertragungsschicht wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 200 Å dicke Schicht aus Kupferphthalocyanin wurde als halbleitende Trennschicht auf die Zwischenschicht aufgebracht. Dann wurde eine 250 Å dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht aufgebracht. Eine 10 Å dicke Schicht Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium aufgebracht. Dann wurde eine 300 Å dicke Schicht aus Tris(8-hydroxyquinolinato)Aluminium (ALQ) als Elektronentransportschicht aufgebracht. Schließlich wurde eine 200 Å dicke Schicht aus N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin (TPD) als Löchertransportschicht aufgebracht.
  • Beispiel 5: Herstellung einer OEL-Kleinmolekül-Vorrichtung
  • Ein Rezeptorsubstrat aus einem mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) (spezifischer Widerstand: 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedecktem Glas wurde verwendet, um die Anode der OEL-Vorrichtung herzustellen. Zuerst wurde das thermische Löchertransport-Übertragungselement von Beispiel 3 auf den Rezeptor abgebildet. Dem folgte die Abbildung des thermischen OEL-Kleinmolekül-Übertragungselements von Beispiel 4, um die OEL-Vorrichtung fertigzustellen.
  • Bei jeder Übertragung wurde die Übertragungsschichtseite des thermischen Übertragungselements in einer Unterdruckspannvorrichtung in engem 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 thermischen OEL-
    Übertragungselement)
    TPD-Löchertransportschicht (vom thermischen Löchertransport-Übertragungselement)
    ITO- und Glasrezeptor
  • Ein elektrischer Kontakt wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potential angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares Licht. Der Injektionsstrom wurde als Funktion des angelegten Potentials (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 thermisches OEL-Kleinmolekül-Übertragungselement
  • Ein thermisches OEL-Übertragungselement mit einer mehrkomponentigen 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 aufgetragen. Die Schicht wurde bei ungefähr 60°C für ungefähr 5 Minuten getrocknet.
  • Tabelle 6 Grundierungslösung
    Figure 00480001
  • Eine 200 Å dicke Schicht aus Kupferphthalocyanin wurde als halbleitende Trennschicht auf die Grundierungsschicht aufgebracht. Dann wurde eine 250 Å dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht aufgebracht. Eine 10 Å dicke Schicht aus Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium aufgebracht. Dann wurde eine 300 Ådicke Schicht aus ALQ als Elektronentransportschicht aufgebracht. Schließlich wurde eine 200 Å dicke Schicht aus TPD als Löchertransportschicht aufgebracht.
  • Beispiel 7: Übertragung von Teilen einer OEL-Kleinmolekül-Übertragungsschicht auf ein biegsames Substrat
  • Das Rezeptorsubstrat bestand aus einem Stück einer ungefähr 100 μm (4 Millizoll) dicken PET-Folie (nicht grundiert HPE100, Teijin Ltd., Osaka, Japan). Zuerst wurde das thermische Löchertransport-Übertragungselement von Beispiel 3 auf den Rezeptor abgebildet. Dann wurde das thermische OEL-Übertragungselement von Beispiel 6 auf die Löchertransportschicht abgebildet.
  • Bei jeder Übertragung wurde die Übertragungsschichtseite des thermischen Übertragungselements in einer Unterdruckspannvorichtung in engem 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 Konstruktion hatte Schichten in der folgenden Reihenfolge (von oben nach unten):
    Aluminiumkathode
    Lithiumfluorid
    ALQ-Elektronentransportschicht/Emitter
    TPD-Löchertransportschicht (vom thermischen OEL-Übertragungselement)
    TPD-Löchertransportschicht (vom thermischen Löchertransport-Übertragungselement)
    PET-Rezeptor
  • Beispiel 8: Thermisches OEL-Übertragungselement für lichtemittierendes Polymer
  • Ein thermisches OEL-Übertragungselement mit einer mehrkomponentigen Übertragungsschicht wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å dicke Schicht aus Kupferphthalocyanin wurde als Trennschicht auf die Zwischenschicht aufgebracht. Dann wurde eine 450 Å dicke Schicht aus Aluminium als Kathodenschicht aufgebracht. Eine Auftragungslösung für lichtemittierendes Polymer wurde dann durch Zugabe von 2 Gew.% Poly(9,9-di-n-octylfluoren) (in diesen Beispielen als "PFC8" bezeichnet) in Toluen und dann Verdünnen der Lösung mit MEK, bis eine Konzentration des PFC8 von 1 Gew.% erreicht war, hergestellt. PFC8 ist ein blauemittierendes Polyfluoren-Material, das die unten gezeigte chemische Struktur hat und das gemäß den im US-Patent Nr. 5 777 070 offenbarten Verfahren synthetisiert werden kann.
  • Figure 00500001
  • Die Auftragungslösung wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs per Hand auf die Aluminiumschicht aufgetragen und getrocknet, um eine 1000 Å dicke Schicht aus PFC8 als blauemittierende Schicht herzustellen. Schließlich wurde als Löchertransportschicht eine 500 Å dicke Schicht aus NPB aufgebracht.
  • Beispiel 9: Eine anderes thermisches OEL-Übertragungselement für lichtemittierendes Polymer
  • Ein thermisches OEL-Übertragungselement mit einer mehrkomponentigen Übertragungsschicht wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å dicke Schicht aus Kupferphthalocyanin wurde als Trennschicht auf die Zwischenschicht aufgebracht. Dann wurde eine 450 Å dicke Schicht aus Aluminium als Kathodenschicht aufgebracht. Eine Auftragungslösung für lichtemittierendes Polymer wurde dann durch Zugabe von 2 Gew.% eines Copolymers von PFC8 und Benzothiadiazol (in diesen Beispielen wird das Copolymer als "PFC8/BDTZ" bezeichnet) in Toluen und dann Verdünnen der Lösung mit MEK, bis eine Konzentration des PFC8/BTDZ-Copolymers von 1 Gew.% erreicht war, hergestellt. PFC8/BDTZ ist ein grünemittierendes Polyfluoren-Copolymer. Die Auftragungslösung wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs per Hand auf die Aluminiumschicht aufgetragen und getrocknet, um eine 1000 Å dicke Schicht aus PFC8/BTDZ als grünemittierende Schicht herzustellen. Schließlich wurde eine 500 Å dicke Schicht aus NPB als Löchertransportschicht aufgebracht
  • Beispiel 10: Herstellung einer OEL-Vorrichtung mit lichtemittierendem Polymer
  • Eine Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand von 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas wurde verwendet, um die Anode der OEL-Vorrichtungen herzustellen. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 r.p.m. (50 s–1) im Schleuderverfahren mit einer wäßrigen Lösung aus 2,5 Gew.% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann bei 80°C für 5 Minuten getrocknet, um eine Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat zu erzeugen.
  • Eine blauemittierende Polymer-Vorrichtung wurde hergestellt, wenn das thermische Übertragungselement von Beispiel 8 auf den Rezeptor abgebildet wurde. Die Übertragungsschichtseite des thermischen Übertragungselements von Beispiel 8 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engem 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 aufgetragen)
    ITO- und Glasrezeptor
  • Ein elektrischer Kontakt wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potential angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares blaues Licht.
  • Beispiel 11: Herstellung einer anderen OEL-Vorrichtung mit lichtemittierendem Polymer
  • Ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand von 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas wurde verwendet, um die Anode der OEL-Vorrichtungen herzustellen. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 r.p.m. (50 s–1) im Schleuderverfahren mit einer wäßrigen Lösung aus 2,5 Gew.% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann bei 80°C für 5 Minuten getrocknet, um eine Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat zu erzeugen.
  • Eine grünemittierende Polymer-Vorrichtung wurde erzeugt, wenn das thermische Übertragungselement von Beispiel 8 auf den Rezeptor abgebildet wurde. Die Übertragungsschichtseite des thermischen Übertragungselements von Beispiel 9 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engem 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 aufgetragen)
    ITO- und Glasrezeptor
  • Ein elektrischer Kontakt wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potential angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares grünes Licht.
  • Die Beispiele 8 bis 11 zeigen, daß OEL-Vorrichtungen, die mit Lösungsmittel aufgetragene lichtemittierende Polymerschichten haben, die oberhalb von im Vakuum abgeschiedenen organischen Kleinmolekülschichten angeordnet sind, auf Substrate strukturiert werden können. Erreicht wurde dies durch Herstellung von Donorelementen, die organisches Kleinmolekül-Material hatten, das auf getrocknete, mit Lösungsmitteln aufgetragene lichtemittierende Polymerschichten aufgedampft wurde, und dann selektives Übertragen des mehrkomponentigen Übertragungsstapels auf ein Rezeptorsubstrat.
  • Beispiel 12: Thermisches Kathodenschicht-Übertragungselement
  • Ein thermisches Kathodenschicht-Übertragungselement wurde unter Verwendung des Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements von Beispiel 1 hergestellt. Eine 100 Å dicke Schicht aus Kupferphthalocyanin wurde als Trennschicht auf die Zwischenschicht aufgebracht. Dann wurde eine 450 Å dicke Schicht Aluminium als Kathodenschicht aufgebracht. Schließlich wurde eine 500 Å dicke Schicht aus 3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-(4-tertbutylphenyl)-1,2,4-triazol (TAZ-01) als organische Kleinmolekül-Elektronentransport/Haftunterstützungsschicht auf die Aluminiumschicht aufgebracht.
  • Beispiel 13: Thermisches Übertragungselement für lichtemittierendes Polymer
  • Ein thermisches Übertragungselement für lichtemittierendes Polymer mit einer einkomponentigen Übertragungsschicht wurde hergestellt. Eine Auftragungslösung für das lichtemittierende Polymer wurde durch Zugabe von 2 Gew.% PFC8 in Toluen und dann Verdünnen der Lösung mit MEK, bis eine Konzentration des PFC8 von 1 Gew.% erreicht war, hergestellt. Die Auftragungslösung wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs per Hand auf die Zwischenschicht eines Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements (hergestellt gemäß Beispiel 1) aufgetragen. Die Schicht wurde getrocknet, um eine 1000 Å dicke Polyfluoren-Übertragungsschicht zu erzeugen.
  • Beispiel 14: Ein anderes thermisches Übertragungselement für lichtemittierendes Polymer
  • Ein thermisches Übertragungselement für lichtemittierendes Polymer mit einer einkomponentigen Übertragungsschicht wurde hergestellt. Eine Auftragungslösung für das lichtemittierende Polymer wurde durch Zugabe von 2 Gew.% PFC8/BTDZ in Toluen und dann Verdünnen der Lösung mit MEK, bis eine Konzentration des PFC8/BTDZ von 1 Gew.% erreicht war, hergestellt. Die Auftragslösung wurde unter Verwendung eines #6-Mayer-Stabs per Hand auf die Zwischenschicht eines Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Elements (hergestellt gemäß Beispiel 1) aufgetragen. Die Schicht wurde getrocknet, um eine 1000 Å dicke Polyfluoren-Übertragungsschicht zu erzeugen.
  • Beispiel 15: Herstellung einer OEL-Vorrichtung mit lichtemittierendem Polymer
  • Ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand von 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas wurde verwendet, um die Anode der OEL-Vorrichtungen herzustellen. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 r.p.m. (50 s–1) im Schleuderverfahren mit einer wäßrigen Lösung aus 2,5 Gew.% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann bei 80°C für 5 Minuten getrocknet, um eine Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat zu erzeugen.
  • Das thermische Übertragungselement von Beispiel 13 wurde auf den Rezeptor abgebildet, um 100 μm breite Linien eines blaues Licht emittierenden Polymermaterials auf der Polypyrrolschicht zu erzeugen. Die Übertragungsschichtseite des thermischen Übertragungselements von Beispiel 13 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engem 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 thermische Kathoden-Übertragungselement von Beispiel 12 auf den Rezeptor abgebildet, um 100 μm breite Linien oberhalb von und in Ausrichtung mit den Linien des vorher übertragenen lichtemittierenden Polymermaterials zu erzeugen. Die Übertragungsschicht seite des thermischen Übertragungselements von Beispiel 12 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engem 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 aufgetragen)
    ITO- und Glasrezeptor
  • Ein elektrischer Kontakt wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potential angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares blaues Licht.
  • Beispiel 16: Herstellung einer anderen OEL-Vorrichtung mit lichtemittierendem Polymer
  • Ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand von 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas wurde verwendet, um die Anode der OEL-Vorrichtungen herzustellen. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 r.p.m. (50 s–1) im Schleuderverfahren mit einer wäßrigen Lösung aus 2,5 Gew.% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann bei 80°C für 5 Minuten getrocknet, um eine Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat zu erzeugen.
  • Das thermische Übertragungselement von Beispiel 14 wurde auf den Rezeptor abgebildet, um 100 μm breite Linien eines grünes Licht emittierenden Polymermaterials auf der Polypyrrolschicht zu erzeugen. Die Übertragungsschichtseite des thermischen Übertragungselements von Beispiel 14 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engem 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 thermische Ka thoden-Übertragungselement von Beispiel 12 auf den Rezeptor abgebildet, um 100 μm breite Linien oberhalb von und in Ausrichtung mit den Linien des vorher übertragenen lichtemittierenden Polymermaterials zu erzeugen. Die Übertragungsschichtseite des thermischen Übertragungselements von Beispiel 12 wurde in einer Unterdruckspannvorrichtung in engem 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 aufgetragen)
    ITO- und Glasrezeptor
  • Ein elektrischer Kontakt wurde an der ITO-Anode und der Aluminiumkathode hergestellt. Wenn ein Potential angelegt wurde, erzeugte die OEL-Vorrichtung visuell wahrnehmbares grünes Licht.
  • Die Beispiel 12 bis 16 zeigen, daß das gleiche Kathodendonorelement verwendet werden kann, um die Kathodenschichten oberhalb von verschiedenen, vorher strukturierten Emitterschichten zu strukturieren, um OEL-Vorrichtungen herzustellen.
  • Beispiel 17: Herstellung von Kleinmolekül-OEL-Vorrichtungen und OEL-Vorrichtungen mit lichtemittierendem Polymer auf dem gleichen Rezeptorsubstrat
  • Dieses Beispiel zeigt, daß funktionsfähige OEl-Vorrichtungen, die Emitterschichten aus lichtemittierendem Polymer haben, und OEL-Vorrichtungen, die Kleinmolekül-Emitterschichten haben, nebeneinander auf Rezeptorsubstraten strukturiert werden können.
  • Ein thermisches Übertragungselement mit einer mehrkomponentigen Übertragungsschicht, die einen Kleinmolekül-Emitter für grünes Licht ("grüner SM-Donor") hat, wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å dicke Schicht aus Kupferphthalocyanin wurde als Trennschicht auf die Zwischenschicht aufgebracht. Dann wurde eine 450 Å dicke Schicht aus Aluminium als Kathodenschicht aufgebracht. Eine 10 Å dicke Schicht aus Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium aufgebracht. Dann wurde eine 500 Å dicke Schicht aus ALQ als Elektronentransportschicht aufgebracht. Schließlich wurde eine 500 Å dicke Schicht aus NPB als Löchertransportschicht aufgebracht.
  • Ein thermisches Übertragungselement mit einer mehrkomponentigen Übertragungsschicht, die einen Kleinmolekül-Emitter für rotes Licht ("roter SM-Donor") hat, wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å. dicke Schicht aus Kupferphthalocyanin wurde als Trennschicht auf die Zwischenschicht aufgebracht. Dann wurde eine 450 Å dicke Schicht aus Aluminium als Kathodenschicht aufgebracht. Eine 10 Å dicke Schicht aus Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium aufgebracht. Dann wurde eine 500 Å dicke Schicht aus ALQ als Elektronentransportschicht aufgebracht. Platinoctaethylporphyrin (PtOEP) wurde als Dotierstoff zusammen mit der ALQ-Schicht aufgedampft. Der PtOEP-Dotierstoff wurde aufgebracht, um in der ALQ-Emitterschicht eine Konzentration des Dotierstoffes von 2 bis 3 Gew.% zu erreichen. Schließlich wurde eine 500 Å dicke Schicht aus NPB als Löchertransportschicht aufgebracht.
  • Ein thermisches Übertragungselement wurde gemäß Beispiel 8 hergestellt, um ein Donorelement herzustellen, das einen blaues Licht emittierenden Polymeremitter ("blauer LEP-Donor") hat. Ein thermisches Übertragungselement wurde gemäß Beispiel 9 hergestellt, um ein Donorelement herzustellen, das einen grünes Licht emittierenden Polymeremitter ("grüner LEP-Donor") hat.
  • Ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand von 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas wurde verwendet, um die Anode der OEL-Vorrichtungen herzustellen. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 r.p.m. (50 s–1) im Schleuderverfahren mit einer wäßrigen Lösung aus 2,5 Gew.% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann bei 80°C für 5 Minuten getrocknet, um eine Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat zu erzeugen.
  • Der blaue LEP-Donor wurde auf das Rezeptorsubstrat abgebildet, um eine Reihe von parallelen Linien zu erzeugen. Dann wurde der rote SM-Donor auf den gleichen Rezeptor abgebildet, um eine Reihe von parallelen Linien zu erzeugen, wobei jede Linie zwischen den Linien angeordnet war, die vom blauen LEP-Donor aus übertragen wurden. Ein elektrischer Kontakt wurde an den ITO-Anoden und den Aluminiumkathoden hergestellt. Visuell wahrnehmbares blaues Licht wurde von den Linien emittiert, die vom blauen LEP-Donor aus strukturiert wurden, und visuell wahrnehmbares rotes Licht wurde von den Linien emittiert, die vom roten SM-Donor aus strukturiert wurden.
  • Der grüne LEP-Donor wurde dann auf ein anderes Rezeptorsubstrat abgebildet, um eine Reihe von parallelen Linien zu erzeugen. Dann wurde der grüne SM-Donor auf den gleichen Rezeptor abgebildet, um eine Reihe von parallelen Linien zu erzeugen, die jeweils zwischen vom grünen LEP-Donor aus übertragenen Linien angeordnet waren. Ein elektrischer Kontakt wurde an den ITO-Anoden und den Aluminiumkathoden hergestellt. Visuell wahrnehmbares grünes Licht wurde aus den Linien emittiert, die vom grünen LEP-Donor aus strukturiert wurden, und visuell wahrnehmbares grünes Licht wurde aus den Linien emittiert, die vom grünen SM-Donor aus strukturiert wurden.
  • Beispiel 18: Herstellung von roten, grünen und blauen OEL-Vorrichtungen auf dem gleichen Rezeptorsubstrat
  • Dieses Beispiel zeigt, daß funktionsfähige rote, grüne und blaue OEL-Vorrichtungen nebeneinander auf dem gleichen Rezeptorsubstrat strukturiert werden können.
  • Ein thermisches Übertragungselement mit einer mehrkomponentigen Übertragungsschicht, die einen Kleinmolekül-Emitter für blaues Licht ("blauer SM-Donor") hat, wurde durch Auftragen von Schichten auf ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Substrat/LTHC/Zwischenschicht-Element hergestellt. Eine 100 Å dicke Schicht aus Kupferphthalocyanin wurde als Trennschicht auf die Zwischenschicht aufgebracht. Dann wurde eine 450 Å dicke Schicht aus Aluminium als Kathodenschicht aufgebracht. Eine 10 Å dicke Schicht aus Lithiumfluorid wurde auf das Aluminium aufgebracht. Dann wurde eine 500 Å dicke Schicht aus Bis(2-methyl-8-quinolinolato)(para-phenyl-phenolato)aluminium (Balq) als Elektrontransport/Emitterschicht aufgebracht. Das Balq wurde so, wie im US-Patent Nr. 5 141 671 beschrieben, synthetisiert. Perylen wurde als Dotierstoff zusammen mit der Balq-Schicht aufgedampft. Der Perylen-Dotierstoff wurde aufgebracht, um in der Balq-Emitterschicht eine Konzentration des Dotierstoffes von 2 bis 3 Gew.% zu erreichen. Schließlich wurde eine 500 Å dicke Schicht aus NPB als Löchertransportschicht aufgebracht.
  • Ein Rezeptorsubstrat aus einem mit ITO (spezifischer Widerstand von 10 Ω/Quadrat, Thin Film Devices Inc., Anaheim, CA) bedeckten Glas wurde verwendet, um die Anode der OEL-Vorrichtungen herzustellen. Das mit ITO bedeckte Glas wurde dann bei 3000 r.p.m. (50 s–1) im Schleuderverfahren mit einer wäßrigen Lösung aus 2,5 Gew.% Polypyrrol beschichtet. Die Polypyrrolschicht wurde dann bei 80°C für 5 Minuten getrocknet, um eine Pufferschicht auf dem Rezeptorsubstrat zu erzeugen.
  • Der rote SM-Donor von Beispiel 17, der grüne SM-Donor von Beispiel 17 und der blaue SM-Donor von diesem Beispiel wurden nacheinander auf das Rezeptorsubstrat abgebildet, um eine Reihe von parallelen Linien zu erzeugen. 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. Ein elektrischer Kontakt wurde an den ITO-Anoden und den Aluminiumkathoden hergestellt. Visuell wahrnehmbares grünes Licht wurde aus den Linien emittiert, die vom grünen SM-Donor aus strukturiert wurden, visuell wahrnehmbares rotes Licht wurde aus den Linien emittiert, die vom roten SM-Donor aus struktu riert wurden und visuell wahrnehmbares blaues Licht wurde aus den Linien emittiert, die vom blauen SM-Donor aus strukturiert wurden.

Claims (26)

  1. Verfahren zum Strukturieren eines ersten Materials und eines zweiten Materials auf einem Rezeptor, wobei das Verfahren selektives thermisches Übertragen des ersten Materials von einem ersten Donorelement aus nahe dem zweiten Material auf dem Rezeptor aufweist, wobei das erste Material auf dem Donorelement durch Lösungsauftragung unter Verwendung eines Lösungsmittels erzeugt worden ist, wobei das zweite Material mit dem Lösungsmittel unverträglich ist, wobei das erste und/oder das zweite Material ein organisches Elektrolumineszenz-Material, einen organischen Leiter oder einen organischen Halbleiter aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Material ein lichtemittierendes Polymer aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Material ein organisches Kleinmolekül-Material aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, das ferner selektives thermisches Übertragen des zweiten Materials von einem zweiten Donorelement aus auf den Rezeptor aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das zweite Material zusammen mit dem ersten Material von der ersten Donorfolie aus selektiv thermisch zum Rezeptor übertragen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Material neben das zweite Material auf dem Rezeptor übertragen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nach der Übertragung das zweite Material zwischen dem ersten Material und dem Rezeptor angeordnet ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schritt der selektiven thermischen Übertragung des ersten Materials vom ersten Donorelement aus selektives Erwärmen des ersten Donorelements unter Verwendung eines thermischen Druckkopfs aufweist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Donorelement ein Substrat und eine zwischen dem Substrat und dem ersten Material angeordnete Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist, und wobei der Schritt des selektiven thermischen Übertragens des ersten Materials ein selektives Belichten des ersten Donorelements mit einer Abbildungsstrahlung aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schritt der selektiven thermischen Übertragung aufweist: Erzeugen eines Donorelements, das ein Donorsubstrat und eine mehrkomponentige thermische Übertragungsschicht aufweist, wobei die thermische Übertragungsschicht mindestens eine erste Schicht, die das erste Material aufweist, und eine zweite Schicht hat, die das zweite Material aufweist, wobei die erste Schicht zwischen der zweiten Schicht und dem Donorsubstrat angeordnet ist; Anordnen der thermischen Übertragungsschicht neben einem Rezeptor; und selektives thermisches Übertragen der mehrkomponentigen Übertragungsschicht vom Donorelement zum Rezeptor.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste Schicht ein lichtemittierendes Polymer aufweist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die zweite Schicht ein organisches Kleinmolekül-Material aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei die thermische Übertragungsschicht eine Leiterschicht, eine Schicht aus lichtemittierendem Polymer und eine Kleinmolekül-Schicht aufweist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Donorelement ein Substrat, eine zwischen dem Substrat und der thermischen Übertragungsschicht angeordnete Licht-Wärme-Umwandlungsschicht und eine zwischen der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht und der thermischen Übertragungsschicht angeordnete Zwischenschicht aufweist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Donorelement ferner eine zwischen der Zwischenschicht und der thermischen Übertragungsschicht angeordnete Trennschicht aufweist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Trennschicht Kupferphthalocyanin aufweist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Schritt des selektiven thermischen Übertragens selektives Erwärmen des Donorelements unter Verwendung eines thermischen Druckkopfs aufweist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Schritt des selektiven thermischen Übertragens selektives Belichten des Donorelements mit Abbildungsstrahlung aufweist, wobei das Donorelement einen Strahlungsabsorber zur Umwandlung der Abbildungsstrahlung in Wärme enthält.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schritt des selektiven thermischen Übertragens aufweist: thermisches Übertragen ausgewählter Abschnitte einer ersten Übertragungsschicht von einem ersten Donorelement aus zu einem Rezeptor, wobei die erste Übertragungsschicht das erste Material enthält; und thermisches Übertragen ausgewählter Abschnitte einer zweiten Übertragungsschicht von einem zweiten Donorelement aus zu dem Rezeptor, wobei die zweite Übertragungsschicht das zweite Material enthält.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die erste Übertragungsschicht mehrere Schichten aufweist.
  21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei die zweite Übertragungsschicht mehrere Schichten aufweist.
  22. Verfahren nach Anspruch 19, 20 oder 21, wobei das erste Material ein lichtemittierendes Polymer aufweist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei das zweite Material ein lichtemittierendes organisches Kleinmolekül aufweist.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schritt des selektiven thermischen Übertragens Herstellen eines Donorelements aufweist, das ein Donorsubstrat und eine Übertragungsschicht hat, wobei die Übertragungsschicht er zeugt wird durch (a) Lösungsauftragen des ersten Materials unter Verwendung eines Lösungsmittels, (b) Trocknen des ersten Materials, um das Lösungsmittel im wesentlichen zu entfernen, und (c) Aufbringen des zweiten Materials, so daß das erste Material zwischen dem Donorsubstrat und dem zweiten Material angeordnet ist.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das erste Material ein lichtemittierendes Polymer aufweist.
  26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei das zweite Material ein organisches Kleinmolekül-Material aufweist.
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