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Hintergrund
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Die thermische Übertragung von Schichten von
einem thermischen Übertragungselement
zu einem Rezeptor ist für
die Herstellung einer Vielfalt von Produkten vorgeschlagen worden.
Solche Produkte schließen zum
Beispiel Farbfilter, Abstandshalter, schwarze Matrixschichten, Polarisatoren,
gedruckte Schaltungen, Anzeigen (zum Beispiel Flüssigkristall- und emittierende
Anzeigen), Polarisatoren, Z-Achsenleiter und andere Gegenstände ein,
die durch thermische Übertragung
gebildet werden können,
einschließlich
zum Beispiel jene, die in den US-Patenten Nr. 5,156,938; 5,171,650;
5,244,770; 5,256,506; 5,387,496, 5,501,938; 5,521,035; 5,593,808;
5,605,780; 5,612,165; 5,622,795; 5,685,939; 5,691,114; 5,693,446
und 5,710,097 und den internationalen Veröffentlichungen Nr. WO 98/03346
und WO 97/15173 beschrieben werden.
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Für
viele dieser Produkte sind die Auflösung und Kantenschärfe wichtige
Faktoren bei der Herstellung des Produkts. Ein anderer Faktor ist
die Größe des übertragenen
Abschnitts des thermischen Übertragungselements
für eine
gegebene Menge thermisch Energie. Beispielsweise hängt, wenn
Linien oder andere Formen übertragen
werden, die Linienbreite oder der Durchmesser der Form von der Größe des Widerstandselements oder
Lichtstrahls ab, der verwendet wird, um das thermische Übertragungselement
zu mustern. Die Linienbreite oder der Durchmesser hängen auch
von der Fähigkeit
des thermischen Übertragungselements ab,
Energie zu übertragen.
Nahe den Kanten des Widerstandselements oder des Lichtstrahls kann
die an das thermische Übertragungselement
gelieferte Energie reduziert werden. Thermische Übertragungselemente mit einer
besseren Wärmeleitung,
einem geringeren Wärmeverlust,
empfindlicheren Übertragungsbeschichtungen,
und/oder besserer Licht-Wärme-Umwandlung
erzeugen typischerweise größere Linienbreiten
oder Durchmesser. Folglich kann die Linienbreite oder der Durchmesser
eine Widerspiegelung der Effizienz des thermischen Übertragungselements
bei der Ausführung
der thermischen Übertragungsfunktion
sein.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine Weise, in der thermische Übertragungseigenschaften
verbessert werden können,
besteht in Verbesserungen der Formulierung des Übertragungsschichtmaterials.
Zum Beispiel offenbart die mitübertragene US-Patentanmeldung
Serien-Nr. 09/ 392,386 das Einschließen eines Weichmachers in die Übertragungsschicht,
um die Übertragungseigenschaften
zu verbessern. Andere Arten, die Übertragungswiedergabetreue während einer
laserinduzierten thermischen Übertragung
zu verbessern, schließen
die Erhöhung
der Laserleistung und/oder des Flusses ein, der auf die Donatormedien
auftrifft. Jedoch kann eine Erhöhung
der Laserleistung oder des Flusses zu Bilderzeugungsfehlern führen, die
vermutlich teilweise durch eine Überhitzung einer
oder mehrerer Schichten in den Donatormedien verursacht werden.
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Die vorliegende Erfindung erkennt
Probleme, die mit dem Versuch verbunden sind, die Empfindlichkeit der
thermischen Übertragung
zu erhöhen,
und bietet neue Ansätze.
Die vorlie gende Erfindung stellt verbesserte Aufbauten für Donatorelemente
zur thermischen Massenübertragung
bereit, wobei insbesondere neue Licht-Wärme-Umwandlungsschicht-(LTHC-)Aufbauten
bereitgestellt werden. Die Aufbauten und Verfahren der vorliegenden
Erfindung können
verwendet werden, um Donatorelemente zur thermischen Übertragung
bereitzustellen, die zum Beispiel eine höhere Übertragungsempfindlichkeit,
weniger Bilderzeugungsfehler (z. B. jene Fehler, die mit einer Donatorelement-Überhitzung
in Beziehung stehen) und dergleichen zeigen.
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In einer Ausführungsform stellt die vorliegende
Erfindung ein Donatorelement zur thermischen Massenübertragung
bereit, das eine thermische Übertragungsschicht
und eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist,
wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
mindestens zwei Bereiche aufweist, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten
zeigen. Zum Beispiel kann sich der Absorptionskoeffizient durch
die Dicke der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
verändern.
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In einer anderen Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung ein Donatorelement zur thermischen
Massenübertragung
bereit, das eine thermische Übertragungsschicht
und eine nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
aufweist, wo das Donatorelement in der Lage ist, zur bildweisen
thermischen Massenübertragung
von Material von der Übertragungsschicht
zu einem Rezeptor verwendet zu werden, wenn das Donatorelement Bilderzeugungsstrahlung
ausgesetzt wird, die durch die nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
absorbiert und in Wärme
umgewandelt werden kann. Die nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
wird so bereitgestellt, daß für einen
Satz von Bilderzeugungsbedingungen verbesserte Bilderzeugungseigenschaften
erreicht werden können
(wie eine niedrigere Maximaltemperatur, verbesserte Bilderzeugungsemp findlichkeit,
erhöhte
Bilderzeugungswiedergabetreue und verminderte Bilderzeugungsfehlerbildung)
verglichen mit einem ansonsten nahezu identischen Donatorelement
mit einer homogenen Licht-Wärme-Umwandlungsschicht,
die eine Dicke und optische Dichte aufweist, die etwa dieselben
wie für
die nichthomogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
sind.
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In noch einer anderen Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung
der Bilderzeugungseigenschaften von Donatormedien zur thermischen
Massenübertragung
bereit, indem ein Substrat und eine thermische Übertragungsschicht bereitgestellt
werden und dann eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
zwischen dem Substrat und der thermischen Übertragungsschicht gebildet
wird, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
mindestens zwei Bereiche aufweist, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten
zeigen.
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In noch einer anderen Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur thermischen Massenübertragung
bereit, das die Schritte aufweist: Bereitstellen eines Donatorelements,
das eine thermische Übertragungsschicht
und eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
aufweist, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
mindestens zwei Bereiche aufweist, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten
zeigen; Anordnen der thermischen Übertragungsschicht des Donatorelements
angrenzend an ein Rezeptorsubstrat; und thermisches Übertragen
von Abschnitten der thermischen Übertragungsschicht
vom Donatorelement zum Rezeptorsubstrat durch selektives Bestrahlen
des Donatorelements.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die Erfindung kann unter Berücksichtigung
der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden werden.
Es zeigen:
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1(a)–(d) verschiedene Donatorelement-Aufbauten
zur thermischen Massenübertragung;
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2(a) eine
graphische Darstellung, die Absorptionskoeffizientenprofile als
eine Funktion der Tiefe für
verschiedene Licht-Wärme-Umwandlungsschichten
zeigt;
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2(b) eine
graphische Darstellung, die die relative Leistung, die pro Einheitsvolumen
absorbiert wird, als eine Funktion der Tiefe während der Bilderzeugung der
Licht-Wärme-Umwandlungsschichten
zeigt, die in 2(a) dargestellt
werden;
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2(c) eine
graphische Darstellung, die relative Temperaturprofile als eine
Funktion der Tiefe während
der Bilderzeugung der Licht-Wärme-Umwandlungsschichten
zeigt, die in 2(a) dargestellt
werden;
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3(a) eine
graphische Darstellung, die die Linienbreite als Funktion der Laserdosis
für Linien,
die von einem Donatorelement, das eine nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht enthält, und
einem Donatorelement übertragen
werden, das eine homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht enthält, vergleicht,
und
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3(b) eine
graphische Darstellung, die die Kantenrauhigkeit als Funktion der
Laserdosis für
Linien, die von einem Donatorelement, das eine nicht-homogene Licht-Wärme- Umwandlungsschicht
enthält,
und einem Donatorelement übertragen
werden, das eine homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht enthält, vergleicht.
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Während
die Erfindung gegenüber
verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist,
sind Spezifikationen derselben beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt
worden und werden im Detail beschrieben. Es sollte jedoch verstanden
werden, daß es
die Absicht ist, die Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen
zu beschränken,
die beschrieben werden. Im Gegenteil ist es die Absicht, alle Modifikationen, Äquivalente
und Alternativen abzudecken, die in den Geist und den Rahmen der
Erfindung fallen.
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Detaillierte
Beschreibung
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Es wird angenommen, daß die vorliegende
Erfindung auf eine thermische Massenübertragung von Materialien
von einem Donatorelement zu einem Rezeptor anwendbar ist. Insbesondere
ist die vorliegende Erfindung auf Donatorelemente zur thermischen
Massenübertragung
und Verfahren zur thermischen Massenübertragung gerichtet, die Donatorelemente
verwenden, die ein optionales Substrat, eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
(LTHC-Schicht) und eine thermische Übertragungsschicht aufweisen.
Die LTHC-Schicht kann erfindungsgemäß so aufgebaut werden, daß sie eine
nicht-homogene Verteilung eines Absorbermaterials (z. B. eine Absorberverteilung,
die sich mit der Dicke der LTHC-Schicht verändert) aufweist. Die Verwendung
einer nicht-homogenen LTHC-Schicht kann zu einer niedrigeren Maximaltemperatur,
die in der LTHC-Schicht erreicht wird, und/oder verbesserten Bilderzeugungseigenschaften
(z. B. einer verbesserten Übertragungsempfindlichkeit,
einer verminderten Bilderzeugungsfehlerbildung usw.) für einen
Satz von Bilderzeugungsbedingungen führen, zum Beispiel verglichen
mit einem ähnlichen
Donatorelement, das eine homogene LTHC-Schicht enthält, die
eine Dicke und optische Dichte aufweist, die etwa dieselben wie
für eine nicht-homogene
LTHC-Schicht der vorliegenden Erfindung sind. Wiedergabetreue bezeichnet
die Entsprechung zwischen einem beabsichtigten Übertragungsmuster und dem tatsächlich übertragenen
Muster, und kann angenähert
werden, indem die Abmessungen des übertragenen Musters mit den
beabsichtigten Abmessungen verglichen werden, und/oder indem die
Rauhigkeit der Kanten des übertragenen
Musters ge messen werden, und/oder indem die Fläche gemessen wird, die durch
das übertragene
Muster bedeckt wird, und/oder indem die Oberflächentopographie des übertragenen
Musters gemessen wird.
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Die Verwendung der Donatoraufbauten
und der Verfahren der vorliegenden Erfindung kann es möglich machen,
Temperaturen und Temperaturverteilungen zu steuern, die während der
Bilderzeugung von Donatormedien zur thermischen Massenübertragung
erreicht werden, als auch den thermischen Transport zwischen und
innerhalb der Schichten der Donatorelemente während Bilderzeugung zu steuern.
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Die 1(a)–(d) zeigen Beispiele von Donatorelementaufbauten
zur thermischen Massenübertragung.
Während
jeder der gezeigten Donatoraufbauten ein Substrat aufweist, ist
das Substrat eine optionale Komponente, und kann, falls es enthalten
ist, vor der Bilderzeugung entfernt oder nicht entfernt werden.
Das Donatorelement 100 weist ein Donatorsubstrat 110,
eine LTHC-Schicht 112, eine thermische Übertragungsschicht 114 und
eine Zwischenschicht 116 auf, die zwischen der LTHC-Schicht
und der thermischen Übertragungsschicht
angeordnet ist. Das Donatorelement 102 weist ein Donatorsubstrat 110,
eine LTHC-Schicht 112 und eine thermische Übertragungsschicht 114 auf.
Das Donatorelement 104 weist ein Donatorsubstrat 110, eine
LTHC-Schicht 112, eine thermische Übertragungsschicht 114,
eine Zwischenschicht 116, die zwischen der LTHC-Schicht
und der thermischen Übertragungsschicht
angeordnet ist, und eine Unterschicht 118 auf, die zwischen
dem Donatorsubstrat und der LTHC-Schicht angeordnet ist. Das Donatorelement 106 weist
ein Donatorsubstrat 110, eine LTHC-Schicht 112,
eine thermische Übertragungsschicht 114 und
eine Unterschicht 118 auf, die zwischen dem Donatorsubstrat
und der LTHC-Schicht angeordnet ist. Jede der ent haltenen Komponenten,
das optionale Donatorsubstrat 110, die optionale Unterschicht 118,
die LTHC-Schicht 112, die optionale Zwischenschicht 116 und
die thermische Übertragungsschicht 114,
werden in der folgenden Erläuterung detaillierter
beschrieben.
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Es können Materialien von der Übertragungsschicht
eines Donatorelements zur thermischen Massenübertragung (wie jenen, die
in den 1(a)–(d) gezeigt werden) zu einem Rezeptorsubstrat
durch Anordnen der Übertragungsschicht
des Donatorelements angrenzend an den Rezeptor und Bestrahlung des
Donatorelements mit einer Bilderzeugungsstrahlung übertragen
werden, die durch die LTHC-Schicht absorbiert und in Wärme umgewandelt
werden kann. Der Donator kann durch das Donatorsubstrat (oder direkt
auf der LTHC-Schicht, wenn kein Donatorsubstrat verwendet wird),
oder durch den Rezeptor oder beiden einer Bilderzeugungsstrahlung
ausgesetzt werden. Die Strahlung kann eine oder mehrere Wellenlängen, einschließlich sichtbares
Licht, Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung, zum Beispiel
von einem Laser, einer Lampe oder einer anderen solchen Strahlungsquelle
aufweisen. Auf diese Weise kann Material von der thermischen Übertragungsschicht
selektiv zu einem Rezeptor übertragen
werden, um bildweise Muster des übertragenen
Materials auf dem Rezeptor zu bilden. In vielen Fällen ist
die thermische Übertragung
unter Verwendung von Licht von zum Beispiel einer Lampe oder einem
Laser aufgrund der Genauigkeit und Präzision vorteilhaft, die häufig erzielt
werden können.
Die Größe und Form
des übertragenen
Musters (z. B. einer Linie, eines Kreises, eines Quadrats oder einer
anderen Form) kann zum Beispiel dadurch gesteuert werden, daß die Größe des Lichtstrahls,
das Belichtungsmuster des Lichtstrahls, die Dauer des Kontakts des
gerichteten Strahls mit dem thermischen Massenübertragungselement und/oder
die Materialien des thermischen Massenübertragungselements ausgewählt werden.
Das übertragene
Muster kann auch durch Bestrahlung des Donatorelement durch eine
Maske gesteuert werden.
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Zusätzlich und wie durch die vorliegende
Erfindung gelehrt, kann die Form des übertragenen Musters und seine
Wiedergabetreue eines beabsichtigten Musters durch die Donatoraufbaugestaltung
gesteuert werden, zum Beispiel durch die Verteilung und/oder Orientierung
des Absorbermaterials in einer oder mehreren Schichten des Donatorelements,
insbesondere durch die Verteilung und/oder Orientierung des Absorbermaterials
innerhalb der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht,
und durch die relativen Wärmeleitfähigkeitswerte
und Richtfähigkeiten
der Donatorelement-Schichten.
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Die Art der thermischen Massenübertragung
kann sich abhängig
von der Art der Bestrahlung, der Art der Materialien in der Übertragungsschicht
usw. ändern,
und findet im allgemeinen über
einen oder mehrere Mechanismen statt, von denen einer oder mehrere
während
der Übertragung
abhängig
von den Bilderzeugungsbedingungen, den Donatoraufbauten und so weiter
hervorgehoben oder nicht hervorgehoben bzw. bagatellisiert werden
können.
Ein Mechanismus der thermischen Übertragung
schließt
eine thermische Schmelzklebe-Übertragung
ein, wodurch eine lokalisierte Erwärmung der Grenzfläche zwischen
der thermischen Übertragungsschicht
und dem Rest des Donatorelements die Adhäsion der thermischen Übertragungsschicht
am Donator an ausgewählten
Stellen senken kann. Ausgewählte
Abschnitte der thermischen Übertragungsschicht können fester
an dem Rezeptor als an dem Donator haften, so dass, wenn das Donatorelement
entfernt wird, die ausgewählten
Abschnitte der Übertragungsschicht
am Rezeptor bleiben. Ein anderer Mechanismus der thermischen Übertragung
schließt
eine Ablationsü bertragung
ein, wodurch eine lokalisierte Erwärmung verwendet werden kann,
um Abschnitte der Übertragungsschicht
von dem Donatorelement abzuschmelzen, wodurch abgeschmolzenes Material
auf den Rezeptor geleitet wird. Noch ein anderer Mechanismus der
thermischen Übertragung
schließt
eine Sublimation ein, wodurch Material, das in der Übertragungsschicht
dispergiert ist, durch Wärme
sublimiert werden kann, die im Donatorelement erzeugt wird. Ein
Anteil des sublimierten Materials kann auf dem Rezeptor kondensieren.
Die vorliegende Erfindung erwägt Übertragungsarten,
die eine oder mehrere dieser und andere Mechanismen einschließen, wodurch
die Wärme,
die in einer LTHC-Schicht eines Donatorelements zur thermischen
Massenübertragung
erzeugt wird, verwendet werden kann, um die Übertragung von Materialien
von einer Übertragungsschicht
zu einer Rezeptoroberfläche
zu bewirken.
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Eine Vielfalt von Strahlungsemissionsquellen
kann verwendet werden, um Donatorelemente zur thermischen Massenübertragung
zu erwärmen.
Für analoge
Techniken (z. B. Belichtung durch eine Maske) sind Hochleistungslichtquellen
(z. B. Xenon-Blitzlampen
und Laser) nützlich.
Für digitale
Bilderzeugungstechniken sind Laser für Infrarot, sichtbares Licht
und Ultraviolett besonders nützlich.
Geeignete Laser schließen
zum Beispiel Hochleistungs- (> 100
mW) Einmoden-Laserdioden, fasergekoppelte Laserdioden, diodengepumpte Festkörperlaser
(z. B. Nd : YAG und Nd : YLF) ein. Die Laserbelichtungsverweilzeiten
können
beträchtlich
variieren, zum Beispiel von einigen wenigen hundert Mikrosekunden
bis zu mehreren zehn Mikrosekunden oder mehr, und die Laserflüsse können im
Bereich von zum Beispiel etwa 0,01 bis etwa 5 J/cm2 oder
mehr liegen. Andere Strahlungsquellen und Bestrahlungsbedingungen
können
unter anderem beruhend auf dem Donatorelementaufbau, dem Ü bertragungsschichtmaterial,
der Art der thermischen Massenübertragung
und anderen solchen Faktoren geeignet sein.
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Wenn eine hohe Punktplazierungsgenauigkeit
(z. B. für
Vollfarbanwendungen mit hohem Informationsgehalt) über große Substratbereiche
erforderlich ist, ist ein Laser als Strahlungsquelle besonders nützlich. Laserquellen
sind auch sowohl mit großen
starren Substraten (z. B. 1 m × 1
m × 1,1
mm Glas) als auch kontinuierlichen oder in Lagen unterteilen Foliensubstrate
(z. B. 100 μm
Polyimidlagen) kompatibel.
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Während
der Bilderzeugung kann das thermische Massenübertragungselement in innigem
Kontakt mit einem Rezeptor gebracht werden (wie es typischerweise
der Fall für
thermische Schmelzklebe-Übertragungsmechanismen
sein könnte),
oder das thermische Massenübertragungselement
kann in einem gewissen Abstand vom Rezeptor angeordnet werden (wie
es der Fall für
Ablationsübertragungsmechanismen
oder die Materialsublimations-Übertragungsmechanismen
ist). In mindestens einigen Fällen
kann Druck oder Vakuum verwendet werden, um das thermische Übertragungselement
in innigem Kontakt mit dem Rezeptor zu halten. In einigen Fällen kann
eine Maske zwischen dem thermischen Übertragungselement und dem
Rezeptor angeordnet werden. Eine solche Maske kann entfernbar sein
oder kann auf dem Rezeptor nach der Übertragung bleiben. Eine Strahlungsquelle
kann dann verwendet werden, um die LTHC-Schicht (und/oder andere Schicht(en),
die einen Strahlungsabsorber enthalten) in einer bildweisen Art
zu erwärmen
(z. B. digital oder durch analoge Belichtung durch eine Maske),
um eine bildweise Übertragung
und/oder Musterung der Übertragungsschicht
vom thermischen Übertragungselement
zum Rezeptor durchzuführen.
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Typischerweise werden ausgewählte Abschnitte
der Übertragungsschicht
auf den Rezeptor übertragen,
ohne bedeutende Abschnitte der anderen Schichten des thermischen
Massenübertragungselements,
wie die optionale Zwischenschicht oder die LTHC-Schicht zu übertragen.
Das Vorhandensein der optionalen Zwischenschicht kann die Übertragung
von Material von der LTHC-Schicht zum Rezeptor beseitigen oder reduzieren
und/oder eine Verzerrung des übertragenen
Abschnitts der Übertragungsschicht
reduzieren. Vorzugsweise ist unter Bilderzeugungsbedingungen die
Adhäsion
der optionalen Zwischenschicht an der LTHC-Schicht größer als
die Adhäsion
der Zwischenschicht an der Übertragungsschicht.
In einigen Fällen kann
eine reflektierende Zwischenschicht verwendet werden, um den Pegel
der Bilderzeugungsstrahlung zu dämpfen,
die durch die Zwischenschicht durchgelassen wird und jede Beschädigung am übertragenen
Abschnitt der Übertragungsschicht
zu reduzieren, die aus der Wechselwirkung der durchgelassenen Strahlung mit
der Übertragungsschicht
und/oder dem Rezeptor herrühren
kann. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Reduzierung einer thermischen
Beschädigung,
die auftreten kann, wenn der Rezeptor für die Bilderzeugungsstrahlung
hoch absorbierend ist.
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Während
der Laserbelichtung kann es wünschenswert
sein, die Bildung von Interferenzmustern infolge von Mehrfachreflexionen
vom abgebildeten Material zu minimieren. Dies kann durch verschiedene
Verfahren erreicht werden. Das gebräuchlichste Verfahren ist es,
die Oberfläche
des thermischen Übertragungselements
im Maßstab
der auftreffenden Strahlung aufzurauhen, wie im US-Patent Nr. 5,089,372
beschrieben. Dies hat die Wirkung, die räumliche Kohärenz der auftreffenden Strahlung
aufzubrechen, wodurch folglich die Selbstinterferenz minimiert wird.
Ein alternatives Verfahren ist es, eine Antireflexbeschichtung im
thermischen Übertragungselement
einzusetzen. Die Verwendung von Antireflexbeschichtungen ist bekannt,
und kann aus Viertelwellen-Dicken einer Beschich tung, wie Magnesiumfluorid
bestehen, wie im US-Patent Nr. 5,171,650 beschrieben.
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Es können große thermische Übertragungselemente
verwendet werden, einschließlich
thermische Übertragungselemente,
die Längen-
und Breitenabmessungen von einem Meter oder mehr aufweisen. Im Betrieb
kann ein Laser rasterförmig
oder anderweitig über
das große
thermische Übertragungselement
bewegt werden, wobei der Laser selektiv betrieben wird, um Abschnitte
des thermischen Übertragungselements
gemäß einem
gewünschten
Muster zu beleuchten. Alternativ kann der Laser feststehend sein
und das thermische Übertragungselement
und/oder das Rezeptorsubstrat unter dem Laser bewegt werden.
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In einigen Fällen kann es notwendig, wünschenswert
und/oder praktisch sein, aufeinanderfolgend zwei oder mehrere unterschiedliche
thermische Übertragungselemente
zu verwenden, um eine Vorrichtung, wie eine optische Anzeige zu
bilden. Zum Beispiel kann eine schwarze Matrix gebildet werden,
gefolgt von der thermischen Übertragung
eines Farbfilters in den Fenstern der schwarzen Matrix. Als ein
weiteres Beispiel kann eine schwarze Matrix gebildet werden, gefolgt
von der thermischen Übertragung
einer oder mehrerer Schichten eines Dünnfilm-Transistors. Als ein
weiteres Beispiel können
mehrere Schichtvorrichtungen gebildet werden, indem getrennte Schichten
oder getrennte Stapel von Schichten aus unterschiedlichen thermischen Übertragungselementen übertagen
werden. Es können
auch Mehrschichtstapel als eine einzige Übertragungseinheit von einem
einzigen Donatorelement übertragen
werden. Beispiele von Mehrschichtvorrichtungen schließen Transistoren,
wie organische Feldeffekt-Transistoren (OFETs), organische Elektrolumineszenzpixel
und/oder Vorrichtungen ein, die organische lichtemittierende Dioden
(OLEDs) enhalten. Es können
auch mehrere Donatorlagen verwendet werden, um getrennte Komponenten
in derselben Schicht auf dem Rezeptor zu bilden. Zum Beispiel können drei
unterschiedliche Farbdonatoren verwendet werden, um Farbfilter für eine elektronische
Farbanzeige zu bilden. Ebenso können
getrennte Donatorlagen, die jeweils Mehrschicht-Übertragungsschichten aufweisen,
verwendet werden, um unterschiedliche Mehrschichtvorrichtungen zu
mustern (z. B. OLEDs, die unterschiedliche Farben emittieren, OLEDs
und OFETs, die verbunden sind, um adressierbare Pixel zu bilden
usw.). Eine Vielfalt anderer Kombinationen von zwei oder mehr thermischen Übertragungselementen
können
verwendet werden, um eine Vorrichtung zu bilden, wobei jedes thermische Übertragungselement
einen oder mehrere Abschnitte der Vorrichtung bildet. Es wird zu
verstehen sein, daß andere Abschnitte
dieser Vorrichtungen, oder andere Vorrichtungen auf dem Rezeptor
als ganzes oder teilweise durch irgendein geeignetes Verfahren,
einschließlich
photolithographischen Verfahren, Tintenstrahlverfahren und verschiedenen
anderen Druck- oder auf Masken beruhenden Verfahren gebildet werden
können.
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Zurück auf die Donatoraufbauten
bezugnehmend, die in den 1(a)–(d) gezeigt werden, werden nun verschiedene
Schichten von Donatorelementen zur thermischen Massenübertragung
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das optionale Donatorsubstrat 110 kann
eine Polymerfolie sein. Ein geeigneter Typ Polymerfolie ist eine
Polyesterfolie, zum Beispiel Polyethylenterephthalat- oder Polyethylennaphthalat-Folien.
Jedoch können andere
Folien mit ausreichenden optischen Eigenschaften verwendet werden,
die eine hohe Lichtdurchlässigkeit
bei einer bestimmten Wellenlänge
wie auch eine ausreichende mechanische und thermische Stabilität für die besondere
Anwendung einschließen.
Das Donatorsubstrat ist in mindestens einigen Fällen eben, so daß ein heitliche
Beschichtungen gebildet werden können.
Das Donatorsubstrat wird auch typischerweise aus Materialien ausgewählt, die
trotz der Erwärmung
der LTHC-Schicht stabil bleiben. Die typische Dicke des Donatorsubstrats
reicht von 0,025 bis 0,15 mm, vorzugsweise von 0,05 bis 0,1 mm,
obwohl dickere oder dünnere Donatorsubstrate
verwendet werden können.
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Die Materialien, die verwendet werden,
um das Donatorsubstrat und die angrenzende Schicht (z. B. eine Unterschicht
oder eine LTHC-Schicht) zu bilden, können ausgewählt werden, um die Adhäsion zwischen dem
Donatorsubstrat und der angrenzenden Schicht zu verbessern, um den
Temperaturtransport zwischen dem Substrat und der angrenzenden Schicht
zu steuern, um den Bilderzeugungsstrahlungstransport zur LTHC-Schicht
zu steuern und dergleichen. Eine optionale Grundierungsschicht kann
verwendet werden, um die Gleichmäßigkeit
während
der Beschichtung der nachfolgenden Schichten auf das Substrat zu
erhöhen
und auch die Bindungsfestigkeit zwischen dem Donatorsubstrat und
angrenzenden Schichten zu erhöhen.
Ein Beispiel eines geeigneten Substrats mit einer Grundierungsschicht
ist von Teijin Ltd. (Produkt-Nr. HPE100, Osaka, Japan) erhältlich.
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Eine optionale Unterschicht 118 (wie
in den 1(c) und (d) gezeigt) kann zwischen einem Donatorsubstrat
und der LTHC-Schicht beschichtet oder anders angeordnet werden,
um zum Beispiel eine Beschädigung,
wie eine thermische Beschädigung
des Donatorsubstrats während
der Bilderzeugung zu minimieren. Die Unterschicht kann ebenfalls
die Adhäsion
der LTHC-Schicht an dem Donatorsubstratelement beeinflussen. Typischerweise
weist die Unterschicht einen hohen Wärmewiderstand auf (d. h. weist
eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit
als das Substrat auf) und dient als ein thermischer Isolator, um
das Substrat vor der Wärme zu
schützen,
die in der LTHC- Schicht
erzeugt wird. Alternativ kann eine Unterschicht, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit
als das Substrat aufweist, verwendet werden, um den Wärmetransport
von der LTHC-Schicht zum Substrat zu verbessern, um zum Beispiel
das Auftreten von Bilderzeugungsfehlern zu reduzieren, die durch eine
LTHC-Schichtüberhitzung
verursacht werden können.
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Geeignete Unterschichten schließen zum
Beispiel Polymerfolien, Metallschichten (z. B. aufgedampfte Metallschichten),
anorganische Schichten (z. B. Sol-Gel-abgeschiedene Schichten und
aufgedampfte Schichten anorganischer Oxide (z. B. Silika, Titandioxid,
Aluminiumoxid und andere Metalloxide)), und organische/anorganische
Verbundschichten ein. Organische Materialien, die als Unterschicht-Materialien
geeignet sind, schließen
sowohl wärmehärtbare als
auch thermoplastische Materialien ein. Geeignete wärmehärtbare Materialien
schließen
Harze ein, die durch Wärme,
Strahlung oder chemische Behandlung vernetzt werden können, die
vernetzte oder vernetzbare Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyester,
Epoxide und Polyurethane einschließen, jedoch nicht auf sie beschränkt sind.
Die wärmehärtbaren
Materialien können
auf das Donatorsubstrat oder die LTHC-Schicht zum Beispiel als thermoplastische
Vorläufer
beschichtet werden und anschließend vernetzt
werden, um eine vernetzte Unterschicht zu bilden.
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Geeignete thermoplastische Materialien
schließen
zum Beispiel Polyacrylate, Polymethacrylate, Polystyrole, Polyurethane,
Polysulfone, Polyester und Polyimide ein. Diese thermoplastischen
organischen Materialien können über herkömmliche
Beschichtungstechniken (zum Beispiel Lösungsmittelbeschichtung, Sprühbeschichtung
oder Extrusionsbeschichtung) aufgetragen werden. Typischerweise
ist die Glasumwandlungstemperatur (Tg) thermoplastischer
Materialien, die zur Verwendung in der Unterschicht geeignet sind,
25°C oder
größer, vorzugsweise
50°C oder
größer, bevorzugter
100°C oder
größer und
am bevorzugtesten 150°C oder
größer. In
einigen Ausführungsformen
weist die Unterschicht ein thermoplastisches Material auf, das ein Tg aufweist, das größer als jede Temperatur ist,
die in der Übertragungsschicht
während
der Bilderzeugung erreicht wird. Die Unterschicht kann gegenüber einer
oder mehreren Wellenlängen
der Bilderzeugungsstrahlung entweder durchlässig, absorbierend, reflektierend
oder eine gewisse Kombination dessen sein.
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Anorganische Materialien, die als
Unterschichtmaterialien geeignet sind, schließen zum Beispiel Metalle, Metalloxide,
Metallsulfide und anorganische Kohlenstoffbeschichtungen ein, die
jene Materialien aufweisen, die bei der Bilderzeugungslichtwellenlänge durchlässig, absorbierend
oder reflektierend sind. Diese Materialien können über herkömmliche Techniken (z. B. Vakuumsputtern,
Aufdampfen im Vakuum oder Plasmastrahlabscheidung) beschichtet oder
anders aufgetragen werden.
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Die Unterschicht kann eine Anzahl
von Vorteilen bereitstellen. Zum Beispiel kann die Unterschicht
verwendet werden, um den Wärmetransport
zwischen der LTHC-Schicht und dem Donatorsubstrat zu bewerkstelligen
oder zu steuern. Eine Unterschicht kann verwendet werden, um das
Substrat von der Wärme
zu isolieren, die in der LTHC-Schicht erzeugt wird, oder um Wärme von
der LTHC-Schicht zum Substrat abzutransportieren. Es wird aus den
Lehren der vorliegenden Erfindung deutlich, daß die Temperaturhandhabung
und der Wärmetransport
im Donatorelement erreicht werden können, indem Schichten hinzugefügt werden
und/oder die Schichteigenschaften, wie die Wärmeleitfähigkeit (z. B. entweder der
Wert oder die Richtung der Wärmeleitfähigkeit
oder beide), die Verteilung und/oder die Orientierung des Absorbermaterials,
die Morphologie der Schichten oder Teilchen innerhalb der Schichten
(zum Beispiel die Orientierung des Kristallwachstums oder die Kornbildung
in metallischen dünnen
Folienschichten oder Teilchen), und dergleichen gesteuert werden.
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Die Unterschicht kann Additive enthalten,
die zum Beispiel Photoinitiatoren, grenzflächenaktive Stoffe, Pigmente,
Weichmacher und Beschichtungshilfsmittel aufweisen. Die Dicke der
Unterschicht kann von Faktoren, wie zum Beispiel dem Material der
Unterschicht, dem Material und den optischen Eigenschaften der LTHC-Schicht,
dem Material des Donatorsubstrats, der Wellenlänge der Bilderzeugungsstrahlung,
der Dauer der Belichtung des thermischen Übertragungselements durch die
Bilderzeugungsstrahlung und dem gesamten Donatorelementaufbau abhängen. Für eine Polymerunterschicht
liegt die Dicke der Unterschicht typischerweise im Bereich von 0,05 μm bis 10 μm, vorzugsweise
von etwa 0,1 μm
bis 4 μm,
bevorzugter 0,5 bis 3 μm und
am bevorzugtesten 0,8 bis 2 μm.
Für anorganische
Unterschichten (z. B. eine Metall- oder Metallverbindungsunterschicht)
liegt die Dicke der Unterschicht typischerweise im Bereich von 0,005 μm bis 10 μm, vorzugsweise
von etwa 0,01 μm
bis 4 μm
und bevorzugter von etwa 0,02 bis 2 μm.
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Erneut auf die 1(a)–(d) bezugnehmend, kann eine LTHC-Schicht 112 in
thermischen Massenübertragungselementen
der vorliegenden Erfindung enthalten sein, um die Bestrahlungsenergie
in das thermische Übertragungselement
einzukoppeln. Die LTHC-Schicht weist vorzugsweise einen Strahlungsabsorber
auf, der auftreffende Strahlung (z. B. Laserlicht) absorbiert und
mindestens einen Anteil der auftreffenden Strahlung in Wärme umwandelt,
um eine Übertragung
der Übertragungsschicht
vom thermischen Übertragungselement zum
Rezeptor zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß können LTHC-Schichten eine nicht-homogene
Verteilung des Absorbermaterials aufweisen, um zum Beispiel eine
maximale Temperatur zu steuern, die im Donatorelement erreicht wird, und/oder
eine Temperatur zu steuern, die an der Übertragungsschicht-Grenzfläche erreicht
wird. Zum Beispiel kann eine LTHC-Schicht eine Absorbermaterial-Verteilung
aufweisen, die näher
zum Donatorsubstrat weniger dicht ist und näher zur Übertragungsschicht dichter
ist. In vielen Fällen
kann eine solche Gestaltung bewirken, daß verglichen mit einer homogenen
LTHC-Schicht, die dieselbe Dicke und optische Dichte aufweist, tiefer
in der LTHC-Schicht mehr Strahlung absorbiert und in Wärme umgewandelt
wird. Der Klarheit willen, bedeutet der Ausdruck "Tiefe", wenn er verwendet
wird, um eine Position in der LTHC-Schicht zu beschreiben, die Entfernung
in der LTHC- Schicht in die Dickenabmessung, gemessen von der Donatorsubstratseite
des thermischen Massenübertragungselements.
In anderen Fällen
kann es vorteilhaft sein, eine LTHC-Schicht zu erhalten, die eine
Absorbermaterial-Verteilung
aufweist, die näher
zum Donatorsubstrat dichter ist und näher an der Übertragungsschicht weniger
dicht ist. Andere Beispiele der LTHC-Aufbauten werden im folgenden
detailliert erläutert.
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Im allgemeinen absorbieren ein oder
mehrere Strahlungsabsorber in der LTHC-Schicht Licht in den infraroten,
sichtbaren, und/oder ultravioletten Bereichen des elektromagnetischen
Spektrums und wandeln die absorbierte Strahlung in Wärme um.
Die Strahlungsabsorber-Materialien sind typischerweise für die ausgewählte Bilderzeugungsstrahlung
hoch absorbierend, wobei eine LTHC-Schicht mit einer optischen Dichte
bei der Wellenlänge
der Bilderzeugungsstrahlung im Bereich von etwa 0,2 bis 3 oder höher bereitgestellt
wird. Die optische Dichte ist der Absolutwert des Logarithmus (zur
Basis 10) des Verhältnisses
von a) der Intensität
des durch die Schicht durchgelassenen Lichts und b) der Intensität des auf
die Schicht auftreffenden Lichts.
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Geeignete strahlungsabsorbierende
Materialien können
zum Beispiel Farbstoffe (z. B. sichtbare Farbstoffe, Ultraviolettfarbstoffe,
Infrarotfarbstoffe, Fluoreszenzfarbstoffe und strahlungspolarisierende
Farbstoffe), Pigmente, Metalle, Metallverbindungen, Metallfolien
und andere geeignete absorbierende Materialien einschließen. Beispiele
geeigneter Strahlungsabsorber schließen Ruß, Metalloxide und Metallsulfide
ein. Ein Beispiel einer geeigneten LTHC-Schicht kann ein Pigment,
wie Ruß,
und ein Bindemittel, wie ein organisches Polymer aufweisen. Eine
andere geeignete LTHC-Schicht weist ein Metall oder Metall/Metalloxid
auf, das als eine dünne
Folie ausgebildet ist, zum Beispiel schwarzes Aluminium (d. h. ein
teilweise oxidiertes Aluminium, das eine schwarze visuelle Erscheinung
aufweist). Metallische und Folien aus einer Metallverbindung können durch
Techniken, wie zum Beispiel Sputtern und Dampfabscheidung gebildet
werden. Teilchenförmige
Beschichtungen können
unter Verwendung eines Bindemittels und irgendwelcher geeigneter
trockener oder nasser Beschichtungstechniken gebildet werden. LTHC-Schichten
können
auch gebildet werden, indem zwei oder mehr LTHC-Schichten kombiniert
werden, die ähnliche
oder unähnliche
Materialien enthalten. Zum Beispiel kann eine LTHC-Schicht durch
Aufdampfen einer dünnen
Schicht aus schwarzem Aluminium über
einer Beschichtung gebildet werden, die Ruß enthält, der in einem Bindemittel
angeordnet ist.
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Farbstoffe, die zur Verwendung als
Strahlungsabsorber in einer LTHC-Schicht geeignet sind, können in
einer teilchenförmigen
Form vorliegen, in einem Bindemittelmaterial gelöst oder mindestens teilweise
in einem Bindemittelmaterial dispergiert. Wenn dispergierte teilchenförmige Strahlungsabsorber
verwendet werden, kann die Teilchengröße mindestens in einigen Fällen etwa
10 μm oder
weniger betragen, und kann etwa 1 μm oder weniger betragen. Geeignete
Farbstoffe schließen
jene Farbstoffe ein, die im IR-Bereich des Spektrums absorbieren.
Zum Beispiel können
IR-Absorber verwendet werden, die durch Glendale Protective Technologies,
Inc., Lakeland, Fla., unter der Bezeichnung CYASORB IR-99, IR-126
und IR-165 vertrieben werden. Ein spezifischer Farbstoff kann beruhend
auf Faktoren, wie der Löslichkeit
in und der Kompatibilität
mit einem spezifischen Bindemittel und/oder Beschichtungslösungsmittel
als auch dem Wellenlängenbereich
der Absorption gewählt
werden.
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Pigmentförmige Materialien können ebenfalls
in der LTHC-Schicht
als Strahlungsabsorber verwendet werden. Beispiele geeigneter Pigmente
schließen
Ruß und
Graphit als auch Phthalocyanine, Nickeldithiolene und andere Pigmente
ein, die in den US-Patenten Nr. 5,166,024 und 5,351,617 beschrieben
werden. Zusätzlich
können
schwarze Azo-Pigmente nützlich
sein, die auf Kupfer- oder Chromkomplexen von zum Beispiel Pyrazolon-Gelb,
Dianisidin-Rot und Nickel-Azo-Gelb beruhen. Anorganische Pigmente
können
ebenfalls verwendet werden, die 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 einschließen. Metallboride, Carbide,
Nitride, Carbonitride, bronzestrukturierte Oxide und Oxide, die strukturell
mit der Bronzefamilie verwandt sind (z. B. WO2,9)
können
ebenfalls verwendet werden.
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Metall-Strahlungsabsorber können verwendet
werden, entweder in der Form von Teilchen, wie zum Beispiel im US-Patent
Nr. 4,252,671 beschrieben, oder als Folien, wie im US-Patent Nr.
5,256,506 offenbart wird. Geeignete Metalle schließen zum
Beispiel Aluminium, Wismut, Zinn, Indium, Tellur und Zink ein. Metall-Strahlungsabsorber,
die magnetisch sind, können
ebenfalls nützlich
sein. Magnetische Teilchen können
als Strahlungsabsorber in den Fällen
verwendet werden, wo ein Magnetfeld verwendet werden könnte, um
zum Beispiel magnetische Teilchen zu orientieren, oder um magnetische
Teilchen ungleichmäßig in einem
Bindemittel zu verteilen, das gehärtet werden kann, um die Positionen
der Teilchen zu fixieren, um eine nicht-homogene LTHC-Schicht zu
bilden. Zum Beispiel können
längliche
oder nadelförmig
magnetische Teilchen verwendet werden, die lange Abmessungen aufweisen,
die kleiner als die Dicke der LTHC-Schicht sind, jedoch in deren
Größenordnung
liegen, und die mit ihrer langen Abmessung längs der Dickenrichtung der
LTHC-Schicht orientiert werden. Es können andere Orientierungen
und Verteilungen verwendet werden.
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Geeignete Bindemittel zur Verwendung
in der LTHC-Schicht schließen
folienbildende Polymere, wie zum Beispiel Phenolharze (z. B. Novolak
und Resol-Harze), Polyvinylbutyral-Harze, Polyvinylacetate, Polyvinylacetale,
Polyvinylidenchloride, Polyacrylate, Zelluloseether und -ester,
Nitrozellulose und Polycarbonate ein. Geeignete Bindemittel können Monomere,
Oligomere oder Polymere einschließen, die polymerisiert oder vernetzt
worden sind oder es werden können.
Additive, wie Photoinitiatoren, können ebenfalls enthalten sein, um
die Vernetzung des LTHC-Bindemittels zu erleichtern. In einigen
Ausführungsformen
wird das Bindemittel hauptsächlich
durch die Verwendung einer Beschichtung von vernetzbaren Monomeren
und/oder Oligomeren mit einem optionalen Polymer gebildet.
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Der Einschluß eines thermoplastischen Harzes
(z. B. Polymer) kann in mindestens einigen Fällen die Leistung (z. B. die Übertragungseigenschaften
und/oder Beschichtbarkeit) der LTHC-Schicht verbessern. Es wird
angenommen, daß ein
thermoplastisches Harz die Adhäsion
der LTHC-Schicht am Donatorsubstrat verbessern kann. In einer Ausführungsform
enthält
das Bindemittel 25 bis 50 Gew.-% (ausschließlich des Lösungsmittels, wenn der Gewichtsprozensatz
berechnet wird) thermoplastisches Harz, und vorzugsweise 30 bis 45
Gew.-% thermoplastische Harz, obwohl niedrigere Mengen thermoplastisches
Harz verwendet werden können
(z. B. 1 bis 15 Gew.-%). Das thermoplastische Harz wird typischerweise
so gewählt,
daß es
mit den anderen Materialien des Bindemittels kompatibel ist (d.
h. eine einphasige Kombination bildet). Es kann ein Löslichkeitsparameter
verwendet werden, um die Kompatibilität anzuzeigen, Polymer Handbook,
J. Brandrup, Herausg., S. VII 519– 557 (1989). In mindestens
einigen Ausführungsformen
wird ein thermoplastisches Harz, das einen Löslichkeitsparameter im Bereich
von 9 bis 13 (cal/cm3)1/2,
vorzugsweise 9,5 bis 12 (cal/cm3)1/2 aufweist, für das Bindemittel gewählt. Beispiele
geeigneter thermoplastischer Harze schließen Polyacryle, Styrol-Acryl-Polymere
und Harze und Polyvinylbutyral ein.
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Herkömmliche Beschichtungshilfsmittel,
wie grenzflächenaktive
Stoffe und Dispergiermittel können hinzugegeben
werden, um den Beschichtungsprozeß zu erleichtern. Die LTHC-Schicht kann auf
das Donatorsubstrat unter Verwendung einer Vielfalt von Beschichtungsverfahren
beschichtet werden, die in der Technik bekannt sind. Eine polymere
oder organische LTHC-Schicht wird in mindestens einigen Fällen bis
zu einer Dicke von 0,05 μm
bis 20 μm,
vorzugsweise 0,5 μm
bis 10 μm
und bevorzugter 1 μm
bis 7 μm
beschichtet. Eine anorganische LTHC-Schicht wird in mindestens einigen
Fällen
bis zu einer Dicke im Bereich von 0,0005 bis 10 μm und vorzugsweise 0,001 bis
1 μm beschichtet.
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Erfindungsgemäß können Donatorelemente zur thermischen
Massenübertragung
eine nicht-homogene LTHC-Schicht enthalten. Zum Beispiel kann die
LTHC-Schicht eine Verteilung des Absorbermaterials aufweisen, die
sich mit der Dicke verändert.
Insbesondere kann die LTHC-Schicht eine Absorberdichte aufweisen, die
mit zunehmender Tiefe zunimmt. Allgemeiner gesagt kann die LTHC-Schicht
so gestaltet sein, daß sie
einen variierenden Absorptionskoeffizienten aufweist, indem die
Verteilung oder Dichte desselben Absorbermaterials über die
LTHC-Schicht variiert,
oder indem unterschiedliche Absorbermaterialien oder Schichten an
unterschiedliche Stellen der LTHC-Schicht enthalten sind oder beides.
Für die
Zwecke der vorliegenden Offenbarung umfaßt der Ausdruck nicht-homogen
anisotrope thermische Eigenschaften oder Verteilungen des/der Material(ien)
in mindestens einer Richtung in der LTHC-Schicht.
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Der Absorptionskoeffizient ist proportional
zur Absorptionsrate der Bilderzeugungsstrahlung in der LTHC-Schicht.
Für eine
homogene LTHC-Schicht ist der Absorptionskoeffizient durch die Dicke
konstant, und die optische Dichte der LTHC-Schicht ist annähernd proportional zur Gesamtdicke
der LTHC-Schicht,
multipliziert mit dem Absorptionskoeffizienten. Für nicht-homogene
LTHC-Schichten kann der Absorptionskoeffizient variieren, was die
Berechnung einer optischen Dichte kompliziert. Beispielhafte nicht-homogene
LTHC-Schichten weisen einen Absorptionskoeffizienten auf, der als
eine Funktion der Dicke der LTHC-Schicht variiert, und die optische
Dichte wird vom Integral des Absorptionskoeffizienten abhängen, das über den
gesamten LTHC-Dickenbereich genommen wird.
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Eine nicht-homogene LTHC-Schicht
kann ebenfalls einen Absorptionskoeffizienten aufweisen, der in der
Ebene der Schicht variiert. Zusätzlich
kann das Absorbermaterial in der Ebene der LTHC-Schicht orientiert oder
ungleichmäßig dispergiert
sein, um eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit
zu erzielen (z. B. können
nadelförmige
magnetische Teilchen als Absorberteilchen verwendet werden und können in
der Gegenwart eines Magnetfelds orientiert werden). Auf diese Weise
kann eine LTHC-Schicht hergestellt werden, die thermische Energie
effizient durch die Dicke der Schicht leitet, um Wärme zur Übertragungsschicht
zu transportieren, während
sie eine schlechte Wärmeleitfähigkeit
in der Ebene der Schicht aufweist, so daß weniger Wärme in angrenzende, kühlere Bereiche
abgeleitet wird, zum Beispiel jene Bereiche, die keiner Bilderzeugungsstrahlung ausgesetzt
worden sind. Eine solche anisotrope Wärmeleitfähigkeit könnte verwendet werden, um die
Auflösung
einer thermischen Musterung bei Verwendung der Donatorelemente der
vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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Desgleichen kann dafür gesorgt
werden, daß jede
der anderen Schichten eines Donatorelements zur thermischen Massenübertragung
(z. B. das Substrat, die Unterschicht, die Zwischenschicht und/oder
die thermische Übertragungsschicht)
anisotrope Wärmeleitfähigkeiten
aufweist, um den Wärmetransport
zu den anderen Schichten hin oder von ihnen weg zu steuern. Eine
Art, Schichten herzustellen, die anisotrope Wärmeleitfähigkeiten aufweisen, ist es,
daß eine
anisotrope Orientierung oder Verteilung von Materialien in der Schicht
vorhanden ist, wobei die Materialien unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten
aufweisen. Ein andere Art ist es, eine Oberfläche aus einer oder mehreren
Schichten mit einer physikalischen Struktur zu versehen, (z. B.
eine Schicht an einigen Punkten dünner und an anderen dicker
zu machen).
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Indem LTHC-Schichten so gestaltet
werden, daß sie
einen Absorptionskoeffizienten aufweisen, der mit der Schichtdicke
variiert, kann die Bilderzeugungsleistung des Donatorelements verbessert
werden. Zum Beispiel kann die LTHC-Schicht so gestaltet werden,
daß relativ
zu einer homogenen LTHC-Schicht, die dieselbe Dicke und optische
Dichte aufweist, die maximale Temperatur gesenkt wird, die im Donatorelement
erreicht wird, und/oder die Übertragungstemperatur
(d. h. die Temperatur, die an der Übertragungsschicht/LTHC-Grenzfläche oder
der Übertragungsschicht/Zwischenschicht-Grenzfläche erreicht
wird) angehoben wird. Vorteile können
die Fähigkeit
einschließen,
Bilderzeugungsbedingungen zu verwenden, die zu verbesserten Übertragungseigenschaften
(z. B. Übertragungsempfindlichkeit)
führen,
ohne das Donatorelement oder die übertragenen Muster infolge
einer Überhitzung
des Donators zu beschädigen.
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In exemplarischen Ausführungsformen
enthalten Donatorelemente zur thermischen Massenübertragung der vorliegenden
Erfindung eine LTHC-Schicht, die einen Absorptionskoeffizienten
aufweist, der mit der Dicke variiert. Eine solche LTHC-Schicht kann durch
irgendeine geeignete Technik hergestellt werden. Zum Beispiel können zwei
oder mehr Schichten aufeinanderfolgend beschichtet, laminiert, extrudiert
oder anders gebildet werden, wobei jede der Schichten einen anderen
Absorptionskoeffizienten aufweist, wodurch eine insgesamt nicht-homogene
LTHC-Schicht gebildet wird. Die Grenzen zwischen den Schichten können allmählich (z.
B. infolge einer Diffusion zwischen den Schichten) oder abrupt sein.
Nichthomogene LTHC-Schichten können
auch hergestellt werden, indem Material in eine vorhergehend gebildete
Schicht diffundieren gelassen wird, um einen Absorptionskoeffizienten
zu schaffen, der mit der Dicke variiert. Beispiele schließen die
Diffusion eines Absorbermaterials in ein Bindemittel, die Diffusion
von Sauerstoff in eine dünne
Aluminiumschicht und dergleichen ein.
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Geeignete Verfahren zur Herstellung
nicht-homogener LTHC-Schichten
schließen
ein: (i) aufeinanderfolgende Beschichtung zweier oder mehrerer Schichten,
die ein Absorbermaterial aufweisen, das in einem vernetzbaren Bindemittel
dispergiert ist, wobei jede Schicht einen anderen Absorptionskoeffizienten
aufweist, und entweder Vernetzung nach jedem Beschichtungsschritt
oder Vernetzung mehrerer Schichten zusammen nach der Beschichtung
aller passender Schichten; (ii) aufeinanderfolgendes Bedampfen zweier
oder mehrerer Schichten, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten
aufweisen; (iii) aufeinanderfolgendes Bilden zweier oder mehrerer
Schichten, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten aufweisen,
wobei mindestens eine der Schichten ein Absorbermaterial aufweist,
das in einem vernetzbaren Bindemittel angeordnet ist, und mindestens
eine der Schichten aufgedampft wird, wobei das vernetzbare Bindemittel
unmittelbar nach der Beschichtung jener besonderen Schicht oder
nachdem andere Beschichtungsschritte durchgeführt werden vernetzt wird; (iv)
aufeinanderfolgendes Extrudieren einer oder mehrerer Schichten,
wobei jede Schicht ein Absorbermaterial aufweist, das in einem Bindemittel
angeordnet ist; (v) Extrudieren eines Mehrfachschicht-Stapels aus mindestens
zwei Schichten, wobei mindestens zwei der Schichten ein Absorbermaterial
aufweisen, das darin dispergiert ist, so daß sie unterschiedliche Absorptionskoeffizienten
aufweisen; und (vi) irgendeine geeignete Kombination oder Permutation
des obigen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispiele nicht-homogener LTHC-Schichten,
die hergestellt werden können,
schließen
ein: eine Zweischicht-Struktur, die in einem tieferen Bereich einen
höheren
Absorptionskoeffizienten aufweist, eine Zweischicht-Struktur, die
in einem tieferen Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten
aufweist, eine Dreischicht-Struktur, die einen Absorptionskoeffizienten
aufweist, der mit der Tiefe aufeinanderfolgend größer wird,
eine Dreischicht-Struktur, die einen Absorptionskoeffizienten aufweist,
der mit der Tiefe aufeinanderfolgend kleiner wird, eine Dreischicht-Struktur,
die einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der mit zunehmender
Tiefe größer und
dann kleiner wird, eine Dreischicht-Struktur, die einen Absorptionskoeffizienten
aufweist, der mit zunehmender Tiefe kleiner und dann größer wird,
und weiter, abhängig
von der gewünschten
Anzahl der Schichten. Mit zunehmender Anzahl der Bereiche, die unterschiedliche
Absorptionskoeffizienten aufweisen, und/oder mit dünneren Bereichen,
und/oder mit zunehmender Diffusion zwischen den Bereichen, kann
eine nicht-homogene LTHC-Schicht gebildet werden, die einen sich
kontinuierlich verändernde
Absorptionskoeffizienten annähert.
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2 vergleicht
die Leistungsabsorption und den Tenperaturanstig für vier Donatorelemente,
die LTHC-Schichten derselben Dicke und optische Gesamtdichte (bei
der Bilderzeugungswellenlänge),
jedoch unterschiedliche Absorptionskoeffizientenprofile aufweisen. 2(a) zeigt die Absorptionskoeffizientenprofile
für die
vier LTHC-Schichten. Ein Donator weist ein homogenes LTHC-Profil 200 auf,
ein anderer Donator weist ein aufsteigendes (oder Doppelschicht-)LTHC-Profil 202 auf,
daß der
Absorptionskoeffizient auf bis zu einer bestimmten Dicke einem niedrigen
Pegel konstant ist und danach auf einem höheren Pegel konstant ist, ein
anderer Donator weist ein linear zunehmendes LTHC-Profil 204 auf,
und ein letzter Donator weist ein allgemein exponentiell zunehmendes
LTHC-Profil 206 auf,
das am tiefsten Abschnitt der LTHC-Schicht abflacht, um eine optische
Dichte zu ergeben, die dieselbe wie für die anderen drei Donatoren
ist, und um die Absorkerbeladungspegel innerhalb beschichtbarer
Grenzen zu halten.
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2(b) zeigt
die Leistung, die pro Einheitsvolumen absorbiert wird, als eine
Funktion der Tiefe für jedes
der vier LTHC-Schichtprofile 200, 202, 204 bzw. 206,
wo die Donatorlage von der flachen Seite der LTHC-Schicht bestrahlt
wird. Die durch die homogene LTHC-Schicht absorbierte Leistung nimmt
mit der Tiefe in die LTHC-Schicht kontinuierlich ab. Die durch die
Doppelschicht-LTHC-Schicht absorbierte Leistung nimmt mit der Tiefe
zu, bis sie eine scharfe Zunahme bei der Tiefe erreicht, wo sich
der Absorptionskoeffizient ändert, und
dann nimmt die absorbierte Leistung wieder von dieser scharfen Zunahme
ab. Die durch die lineare LTHC-Schicht absorbierte Leistung nimmt
bei einer gewissen Tiefe auf ein Maximum zu und nimmt dann durch die
restliche Dicke ab. Die durch die Exponential-LTHC-Schicht absorbierte
Leistung bleibt durch den größten Teil
der LTHC- Schicht konstant, bis sie bei der Tiefe abnimmt, wo sich
das Absorptionskoeffizientprofil abflacht. Wie aus 2(b) beobachtet werden kann, weisen die
Leistungsabsorptionsprofile jeder der nichthomogenen LTHC-Schichten
ein niedrigeres Maximum als für
die homogene LTHC-Schicht, ebenso wie ein höheres Minimum als für die homogene
LTHC-Schicht auf. Dieses Ergebnis überträgt sich in die Temperaturprofile,
die in 2(c) gezeigt
werden.
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2(c) zeigt
die relative Temperatur, die als eine Funktion der Tiefe für jedes
der vier LTHC-Schichtprofile 200, 202, 204 bzw. 206 erreicht
wird, wenn sie von der flachen Seite der LTHC-Schicht bestrahlt
werden. Wie gesehen werden kann, sind die Temperaturen, die für jede der
(durch 202, 204 und 206 angezeigten) nicht-homogenen
LTHC-Schichten beobachtet werden, niedriger als die maximale Temperatur,
die in der (durch 200 angezeigten) homogenen LTHC-Schicht
beobachtet wird. Zusätzlich
gibt 2(c) eine Information über die Übertragungstemperatur,
die erreicht werden kann. Die Übertragungstemperatur
wird mindestens teilweise durch die Wärme beherrscht, die an den
tiefsten Abschnitten der LTHC-Schicht
erzeugt wird. 2(c) demonstriert,
daß die
Wärme,
die an den tiefsten Abschnitten für die nicht-homogenen LTHC-Schichten erzeugt
wird, höher
als für
die nicht-homogene LTHC-Schicht ist. Folglich können im allgemeinen die nichthomogenen
LTHC-Schichten, die einen Absorptionskoeffizienten aufweisen, der
mit der Tiefe zunimmt, verwendet werden, um eine maximale Temperatur
zu senken, die in der LTHC-Schicht erreicht wird, und um die Donatorelement-Übertragungstemperatur
zu senken, wenn das Donatorelement von der flachen Seite der LTHC-Schicht
bestrahlt wird.
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Ein Vorteil der Senkung einer maximalen
Temperatur im Donatorelement kann die Reduzierung der Fehler sein,
die durch eine thermische Zersetzung oder Überhitzung der LTHC-Schicht
(oder anderer Schichten) erzeugt werden. Solche Fehler können eine
Verzerrung des übertragenen
Bildes (zum Beispiel infolge einer Verzerrung oder eines Transparentwerdens
der LTHC-Schicht
durch übermäßige Wärme während der
Bilderzeugung), unerwünschte Übertragung
von Abschnitten der LTHC-Schicht auf den Rezeptor, ungewollte Fragmentierung
des übertragenen
Bildes, erhöhte
Oberflächenrauhigkeit
des übertragenen
Bildes (zum Beispiel infolge einer mechanischen Verzerrung einer
oder mehrerer Schichten infolge einer Überhitzung des Donatorelements
während
der Bilderzeugung) und dergleichen einschließen. Zur Bequemlichkeit werden
solche Fehler zusammengefaßt
als Bilderzeugungsfehler bezeichnet. Ein anderer Vorteil einer erfindungsgemäßen Gestaltung
der LTHC-Schichten ist, daß Strahlungsquellen
mit höhere
Leistung und/oder längere
Verweilzeiten (z. B. höhere
Laserdosen) verwendet werden können,
um die Übertragungstemperatur
anzuheben, wodurch die Übertragungswiedergabetreue
erhöht
wird, während
immer noch keine Temperatur in der LTHC-Schicht überschritten wird, die zu Bilderzeugungsfehlern
führen
könnte.
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Erneut auf die 1(a) und (c) bezugnehmend,
kann eine optionale Zwischenschicht 116 zwischen der LTHC-Schicht 112 und
der Übertragungsschicht 114 angeordnet
werden, wie für
die Donatoraufbauten 100 und 104 gezeigt. Die
Zwischenschicht kann zum Beispiel verwendet werden, um eine Beschädigung und
Verunreinigung des übertragenen
Abschnitts der Übertragungsschicht
zu minimieren, und kann auch die Verzerrung im übertragenen Abschnitt der Übertragungsschicht
reduzieren. Die Zwischenschicht kann auch die Adhäsion der Übertragungsschicht
am Rest des Donatorelements zur thermischen Übertragung beeinflussen. Typischerweise
weist die Zwischenschicht einen hohen Wärmewiderstand auf. Vorzugsweise
verzieht sich die Zwischenschicht nicht unter den Bilderzeugungsbedingungen
oder zersetzt sich nicht chemisch, insbesondere in einem Ausmaß, das das übertragene
Bild unbrauchbar macht. Die Zwischenschicht bleibt typischerweise während des Übertragungsprozesses
in Kontakt mit der LTHC-Schicht und wird im wesentlichen nicht mit
der Übertragungsschicht übertragen.
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Geeignete Zwischenschichten schließen zum
Beispiel Polymerfolien, Metallschichten (z. B. aufgedampfte Metallschichten),
anorganische Schichten (z. B. Sol-Gel-abgeschiedene Schichten und
aufgedampfte Schichten von anorganischen Oxiden (z. B. Silika, Titandioxid
und andere Metalloxide)) und organische/anorganische Verbundschichten
ein. Organische Materialien, die als Zwischenschicht-Materialien
geeignet sind, schließen
sowohl wärmehärtbare als
auch thermoplastische Materialien ein. Geeignete wärmehärtbare Materialien
schließen
Harze, die durch Wärme,
Strahlung oder chemische Behandlung vernetzt werden, ein, die vernetzte
oder vernetzbare Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyester, Epoxide
und Polyurethane einschließen,
jedoch nicht auf sie beschränkt
sind. Die wärmehärtbaren
Materialien können
auf die LTHC-Schicht zum Beispiel als thermoplastischer Vorläufer beschichtet
und anschließend
vernetzt werden, um eine vernetzte Zwischenschicht zu bilden.
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Geeignete thermoplastische Materialien
schließen
zum Beispiel Polyacrylate, Polymethacrylate, Polystyrole, Polyurethane,
Polysulfone, Polyester und Polyimide ein. Diese thermoplastischen
organischen Materialien können über herkömmliche
Beschichtungstechniken (zum Beispiel Lösungsmittelbeschichtung, Sprühbeschichtung
oder Extrusionsbeschichtung) aufgetragen werden. Typischerweise
ist die Glasumwandlungstemperatur (Tg) der
thermoplastischen Materialien, die zur Verwendung in der Zwischenschicht
geeignet sind, 25°C
oder größer, vorzugsweise
50°C oder
größer, bevorzugter
100°C oder
größer und
am bevorzugtesten 150°C
oder größer. Die
Zwischenschicht kann bei der Bilderzeugungsstrahlungswellenlänge entweder
durchlässig,
absorbierend, reflektierend oder eine gewisse Kombination dessen
sein.
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Anorganische Materialien, die als
Zwischenschicht-Materialien
geeignet sind, schließen
zum Beispiel Metalle, Metalloxide, Metallsulfide und anorganische
Kohlenstoffbeschichtungen ein, einschließlich jener Materialien, die
bei der Bilderzeugungslichtwellenlänge hoch durchlässig oder
reflektierend sind. Diese Materialien können auf die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht über herkömmliche
Techniken (z. B. Vakuumsputtern, Aufdampfen im Vakuum oder Plasmastrahlabscheidung)
aufgetragen werden.
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Die Zwischenschicht kann eine Anzahl
von Vorteilen bereitstellen. Die Zwischenschicht kann eine Barriere
gegen die Übertragung
von Material von der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht
sein. Sie kann auch die Temperatur regulieren, die in der Übertragungsschicht
erreicht wird, so daß thermisch
instabile und/oder temperaturempfindliche Materialien übertragen
werden können.
Zum Beispiel kann die Zwischenschicht als ein thermischer Diffusor
wirken, um die Temperatur an der Grenzfläche zwischen der Zwischenschicht
und der Übertragungsschicht
relativ zur Temperatur zu steuern, die in der LTHC-Schicht erreicht
wird. Dies kann die Qualität
(d. h. Oberflächenrauhigkeit,
Kantenrauhigkeit usw.) der übertragenen
Schicht verbessern. Das Vorhandensein einer Zwischenschicht kann
auch zu einem verbesserten Gedächtnis
von Kunststoffen oder verminderten Verzerrung im übertragenen
Material führen.
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Die Zwischenschicht kann Additive
enthalten, die zum Beispiel Photoinitiatoren, grenzflächenaktive Stoffe,
Pigmente, Weichmacher und Beschichtungshilfsmittel einschließen. Die
Dicke der Zwischenschicht kann von Faktoren, wie zum Beispiel dem
Material der Zwischenschicht, den Eigenschaften der LTHC-Schicht, den Eigenschaften
der Übertragungsschicht,
der Wellenlänge
der Bilderzeugungsstrahlung und der Dauer der Belichtung des thermischen Übertragungselements
mit Bilderzeugungsstrahlung abhängen.
Für Polymerzwischenschichten
liegt die Dicke der Zwischenschicht typischerweise im Bereich von
0,05 μm
bis 10 μm.
Für anorganische
Zwischenschichten (z. B. Metall oder Metallverbindungszwischenschichten)
liegt die Dicke der Zwischenschicht typischerweise im Bereich von
0,005 um bis 10 μm.
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Erneut auf die 1(a)–(d) bezugnehmend, ist eine thermische Übertragungsschicht 114 in
den Donatorelementen zur thermischen Massenübertragung der vorliegenden
Erfindung enthalten. Die Übertragungsschicht 114 kann
irgendein geeignetes Material oder Materialien einschließen, die
in einer oder mehreren Schichten mit oder ohne ein Bindemittel angeordnet
sind, die als eine Einheit oder in Abschnitten durch irgendeinen
geeigneten Übertragungsmechanismus
selektiv übertragen
werden können,
wenn das Donatorelement einer Bilderzeugungsstrahlung ausgesetzt
ist, die durch die LTHC-Schicht absorbiert und in Wärme umgewandelt
werden kann.
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Beispiele von Übertragungsschichten, die selektiv
von Donatorelementen zur thermischen Massenübertragung gemustert werden
können,
schließen Übertragungsschichten
ein, die enthalten: Färbemittel
(z. B. Pigmente und/oder Farbstoffe, die in einem Bindemittel dispergiert
oder gelöst
sind), Polarisatoren, Flüssigkristallmaterialien,
Teilchen (z. B. Abstandshalter für
Flüssigkristallanzeigen,
magnetische Teilchen, isolierende Teilchen, leitfähige Teilchen),
emittierende Materialien (z. B. phosphoreszierende Stoffe und/oder
organische Elektrolumineszenz-Materialien), hydrophobe Materialien
(z. B. Trennwände
für Tintenstrahlrezeptoren), hydrophile
Materialien, Mehrschichtstapel (z. B. Mehrschicht-Vorrichtungsaufbauten,
wie organische Elektrolumineszenz-Vorrichtungen), mikrostrukturierte
oder nanostrukturierte Schichten, ein Photoresist, Metalle, polymerenthaltende
Schichten, Klebemittel, Bindemittel, Enzyme oder andere Bio-Materialien
oder andere geeignete Materialien oder eine Kombination von Materialien.
Diese und andere Übertragungsschichten
werden in den folgenden Dokumenten offenbart: US-Patente Nr. 5,725,989;
5,710,097; 5,693,446; 5,691,098; 5,685,939 und 5,521,035; internationale
Veröffentlichungen
Nr. WO 97/15173, WO 98/03346 und WO 99/46961; und die mitübertragenen
US-Patentanmeldungen
Serien-Nr. 09/231,724; 09/312,504; 09/312,421 und 09/392,386.
-
Besonders gut geeignete Übertragungsschichten
schließen
Materialien ein, die in Anzeigeanwendungen nützlich sind. Eine erfindungsgemäße thermische
Massenübertragung
kann durchgeführt
werden, um ein oder mehrere Materialien auf ei nem Rezeptor mit einer
hohen Präzision
und Genauigkeit zu mustern, wobei weniger Verarbeitungsschritte
als für
auf Photolithographie beruhenden Musterungstechniken verwendet werden,
und kann folglich in Anwendungen, wie der Anzeigenherstellung besonders
nützlich
sein. Zum Beispiel können Übertragungsschichten
so hergestellt werden, daß bei
einer thermischen Übertragung
auf einen Rezeptor die übertragenen
Materialien Farbfilter, eine schwarze Matrix, Abstandshalter, Barrieren,
Unterteilungen, Polarisatoren, Verzögerungsschichten, Wellenplatten,
organische Leiter oder Halbleiter, anorganische Leiter oder Halbleiter,
organische Elektrolumineszenz-Schichten, phosphoreszierende Stoffschichten,
organische Elektrolumineszenz-Vorrichtungen, organische Transistoren
und andere solche Elemente, Vorrichtungen, oder Abschnitte derselben
bilden, die in Anzeigen, alleine oder in Kombination mit anderen
Elementen nützlich
sein können,
die in einer ähnlichen
Weise gemustert sein können
oder nicht gemustert sein können.
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Das Rezeptorsubstrat kann jeder Gegenstand
sein, der für
eine bestimmte Anwendung geeignet ist, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf,
Glas, transparente Folien, reflektierende Folien, Metalle, Halbleiter, verschiedene
Papiere und Kunststoffe. Zum Beispiel können Rezeptorsubstrate jede
Art Substrat oder Anzeigeelement sein, das für Anzeigeanwendungen geeignet
ist. Rezeptorsubstrate, die zur Verwendung in Anzeigen, wie Flüssigkristallanzeigen
oder emittierende Anzeigen geeignet sind, schließen starre oder flexible Substrate
ein, die im wesentlichen für
sichtbares Licht durchlässig
sind. Beispiele starrer Rezeptorsubstrate schließen Glas, Indium-Zinn-Oxid-beschichtetes
Glas, Niedertemperatur-Polysilicon (LTPS) und starren Kunststoff ein.
Geeignete flexible Substrate schließen im wesentlichen klare und
durchlässige
Poly merfolien, reflektierende Folien, nicht-doppelbrechende Folien,
durchlässig-reflektierende
Folien, polarisierende Folien, optische Mehrschicht-Folien und dergleichen
ein. Geeignet Polymersubstrate schließen eine Polyesterbasis (z.
B. Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat), Polycarbonatharze,
Polyolefinharze, Polyvinylharze (z. B. Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid,
Polyvinylacetale usw.), Zelluloseester-Basen (z. B. Zellulosetriacetat,
Zelluloseacetat) und andere herkömmliche
Polymerfolien ein, die als Träger
in verschiedenen Bilderzeugungstechniken verwendet werden. Eine
transparente Polymerfolienbasis von 2 bis 100 Milliinch (d. h. 0,05
bis 2,54 mm) wird bevorzugt.
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Für
Glasrezeptorsubstrate beträgt
eine typische Dicke 0,2 bis 2,0 mm. Es ist häufig wünschenswert, Glassubstrate
zu verwenden, die 1,0 mm oder weniger dick sind, oder sogar 0,7
mm oder weniger dick sind. Dünnere
Substrate führen
zu dünneren
und leichteren Anzeigen. Bestimmte Bedingungen der Verarbeitung, Handhabung
und des Zusammenbaus können
es jedoch nahelegen, daß dickere
Substrate verwendet werden. Zum Beispiel können einige Zusammenbaubedingungen
eine Kompression des Anzeigeaufbaus erfordern, um die Positionen
der Abstandshalter zu fixieren, die zwischen den Substraten angeordnet
sind. Die konkurrierenden Wichtigkeiten dünner Substrate für leichtere
Anzeigen und dicker Substrate für
eine zuverlässige Handhabung
und Verarbeitung können
abgewogen werden, um einen bevorzugten Aufbau für bestimmte Anzeigenabmessungen
zu erreichen.
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Wenn das Rezeptorsubstrat eine Polymerfolie
ist, kann es bevorzugt werden, daß die Folie nicht-doppelbrechend
ist, um eine Störung
des Betriebs der Anzeige im wesentlichen zu verhindern, in die sie
integriert werden soll, oder es kann bevorzugt werden, daß die Folie
doppelbrechend ist, um er wünschte
optische Effekt zu erzielen. Exemplarische nichtdoppelbrechende
Rezeptorsubstrate sind Polyester, die lösungsmittelgegossen sind. Typische
Beispiele dieser sind jene, die von Polymeren abgeleitet sind, die
aus sich wiederholenden, interpolymerisierten Einheiten bestehen,
die von 9,9-bis-(4-hydroxyphenyl)-fluoren
und Isophthalsäure,
Terephthalsäure
oder deren Mischungen abgeleitet werden, oder im wesentlichen daraus
bestehen, wobei das Polymer einen ausreichend niedrigen Oligomergehalt
aufweist (d. h. einer chemischen Spezies, die Molekulargewichte
von etwa 8000 oder weniger aufweist), um die Bildung einer gleichmäßigen Folie
zuzulassen. Dieses Polymer ist als eine Komponente in einem Aufnahmeelement
einer thermischen Übertragung
im US-Patent Nr. 5,318,938 offenbart worden. Eine andere Klasse
nicht-doppelbrechender Substrate sind amorphe Polyolefine (z. B.
jene, die unter dem Handelsnamen ZeonexTM von
Nippon Zeon Co., Ltd.) vertrieben werden. Exemplarische doppelbrechende
Polymerrezeptoren schließen
Mehrschichtpolarisatoren oder Spiegel ein, wie jene, die in den
US-Patenten Nr. 5,882,774 und 5,828,488, und in der internationalen
Veröffentlichung
Nr. WO 95/17303 offenbart werden.
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Beispiele
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Beispiel 1: Farbdonatorelemente
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Zwei Farbdonatorelemente wurden hergestellt,
die jeweils einen Gesamtaufbau, wie den in 1(a) gezeigten Aufbau 100 aufwiesen.
Die erste Farbdonatorlage, der Farbdonator 1, wies eine nicht-homogene LTHC-Schicht
auf, und die zweite Farbdonatorlage, der Farbdonator 2, wies eine
homogene LTHC-Schicht
auf. Der Farbdonator 2 wurde als Vergleichsbeispiel verwendet.
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Farbdonator 1: Nicht-homogene
LTHC-Schicht
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Farbdonator 1 wurde auf die folgende
Weise hergestellt. Eine erste LTHC-Lösung, die in Tabelle I angegeben
wird, wurde auf ein 0,1 mm dickes Polyethylenterapthalat-(PET-)Foliensubstrat
beschichtet. Die Beschichtung wurde unter Verwendung eines Yasui
Seiki Lab Coater, Modell CAG-150 durchgeführt, wobei eine Mikro-Tiefdruckwalze
mit 150 schraubenförmigen
Zellen pro laufenden Inch verwendet wurde. Die erste LTHC-Beschichtung
wurde unmittelbar folgend bei 80°C
getrocknet und unter Ultraviolett-(UV-)Strahlung gehärtet. Die
Dicke der gehärteten
Beschichtung wurde zu annähernd
1,8 Mikrometer bestimmt. Die gehärtete Beschichtung
wies eine optische Dichte von 0,40 auf, wenn sie unter Verwendung
von auftreffendem Licht gemessen wurde, das eine Wellenlänge von
1064 nm aufwies. Alle optischen Dichten, die in diesen Beispielen berichtet
werden, wurden unter Verwendung derselben Wellenlänge des
auftreffenden Lichts gemessen.
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Tabelle
2: Erste LTHC-Beschichtungslösung
-
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Danach wurde eine zweite LTHC-Lösung, wie
in Tabelle II angegeben, auf die erste gehärtete LTHC-Beschichtung beschichtet.
Die zweite LTHC-Beschichtung wurde in derselben Weise wie die erste LTHC-Beschichtung
beschichtet. Die zweite LTHC-Beschichtung wurde unmittelbar folgend
bei 80°C
getrocknet und unter Ultraviolett-(UV-)Strahlung gehärtet. Die
Dicke der zweiten gehärteten
Beschichtung wurde zu annähernd
0,9 Mikrometern bestimmt. Die zweite gehärtete Beschichtung wies eine
optische Dichte von 0,79 auf. Die zwei LTHC-Beschichtungen bildeten
zusammen eine nicht-homogene LTHC-Schicht auf dem PET-Substrat.
Die nicht-homogene LTHC-Schicht hatte eine Gesamtdicke von etwa
2,7 Mikrometern und eine optische Dichte von etwa 1,19.
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Tabelle
II: Zweite LTHC-Beschichtungslösung
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Eine Zwischenschicht-Beschichtung,
die in Tabelle III angegeben ist, wurde auf die nicht-homogene LTHC-Schicht
durch ein Rotationstiefdruck-Beschichtungsverfahren unter Verwendung
des Yasui Seiki Lab Coater, Modell CAG-150 mit einer Mikro-Tiefdruckwalze
beschichtet, die 180 schraubenförmige
Zellen pro laufenden Inch aufwies. Diese Beschichtung wurde unmittelbar
folgend bei 60°C
getrocknet und W-gehärtet.
Die Dicke der gehärteten
Zwischenschicht wurde zu annähernd
1,1 Mikrometer bestimmt.
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Tabelle
III: Zwischenschicht-Beschichtungslösung
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Eine blaue Farbübertragungsschicht wurde auf
der gehärteten
Zwischenschicht durch Rotationstiefdruck-Beschichtung der in Tabelle
IV angegebenen Lösung
unter Verwendung des Yasui Seiki Lab Coater, Model CAG-150 mit einer
Mikro-Tiefdruckwalze gebildet, die 180 schraubenförmige Zellen
pro laufenden Inch aufwies. Diese Farbübertragungsschicht-Beschichtung wurde
unmittelbar folgend bei 100°C
getrocknet und ungehärtet
gelassen. Die Dicke der ungehärteten
blauen Übertragungsschicht
wurde zu annähernd
1,2 Mikrometer bestimmt. Die Hinzufügung der Übertragungsschicht vollendete
den Farbdonator 1.
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Tabelle
IV: Blaue Übertragungsschicht-Beschichtungslösung
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Farbdonator 2 (Vergleich):
Homogene LTHC-Schicht
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Als ein Vergleichsbeispiel wurde
der Farbdonator 2 hergestellt, der eine homogene LTHC-Schicht aufwies.
Der Farbdonator 2 wurde in derselben Weise wie der Farbdonator 1
hergestellt, außer
daß nur
eine LTHC-Lösung
auf das PET-Substrat beschichtet wurde. Die verwendete LTHC-Beschichtungslösung wird
in Tabelle V angegeben. Die Dicke der resultierenden homogenen LTHC-Schicht
wurde zu etwa 2,8 Mikrometer bestimmt, und sie wies eine optische
Dichte von annähernd
1,15 auf. Folglich war die Gesamtdicke und optische Dichte der nichthomogenen
LTHC des Farbdonators I und der homogenen LTHC des Farbdonators
2 etwa dieselbe. Eine Zwischenschicht und Farbübertragungsschicht wurden wie
oben bereitgestellt, um den Aufbau des Farbdonators 2 zu vollenden.
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Tabelle
V: Homogene LTHC-Beschichtungslösung
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Beispiel 2: Bilderzeugung
der Farbdonatorelemente
-
Farbdonator 1 und der Vergleichsfarbdonator
2 wurden von der Substratseite der Donatoren abgebildet, wobei ein
Laserbilderzeugungssystem verwendet wurde, um ihre jeweiligen Übertragungsschichten
unter verschiedenen Bilderzeugungsbedingungen zu übertragen.
Die Laserübertragung
wurde unter Verwendung von zwei Einmoden-Nd : YAG-Lasern durchgeführt. Die
Abtastung wurde unter Verwenung eines Systems von linearen Galvanometern
durchgeführt,
wobei die kombinierten Laserstrahlen auf die Bildebene unter Verwendung
einer f-theta-Abtastlinse
als Teil einer nahezu telezentrischen Anordnung fokussiert wurden.
Die Leistung in der Bildebene betrug annähernd 16 W. Die Laserlichtpunktgröße, gemessen
bei der 1/e2-Intensität, betrug 30 Mikrometer mal
350 Mikrometer. Die lineare Laserpunktgeschwindigkeit war zwischen
10 und 30 Metern pro Sekunde einstellbar, gemessen auf der Bildebene.
Der Laserlichtpunkt wurde senkrecht zur serlichtpunkt wurde senkrecht
zur Hauptverschiebungsrichtung mit etwa einer Amplitude von 100 μm gerastert.
Die Übertragungsschichten
wurden als Linien auf ein Glasrezeptorsubstrat übertragen, und die beabsichtigte
Breite der Linien betrug etwa 90 μm.
Das Glasrezeptorsubstrat wurde in einem ausgesparten Unterdruckrahmen
gehalten, die Donatorlage wurde in Kontakt mit dem Rezeptor angeordnet
und wurde durch die Anwendung eines Unterdrucks an Ort und Stelle
gehalten.
-
Die Farbdonatoren 1 und 2 wurden
als eine Funktion der Laserfluenz oder der Dosis auf getrennte 1,1 mm
dicke Glasrezeptoren abgebildet. Der Anstiegsabstand zur vollen
Laserleistung wurde für
alle Dosen auf 500 Mikrometer gehalten. Die übertragenen Linien wurden dann
auf ihre Breite, Kantenrauhigkeit (berechnet als die zusammengefaßte Standardabweichung
der jeweiligen Linienbreitenmessungen), und das Vorhandensein von
bestimmten Bilderzeugungsfehlern, insbesondere eine LTHC-Übertragung
auf den Rezeptor und/oder Fragmentierung der übertragenen Beschichtung, die
in diesen Beispielen als "Aufplatz"-Fehler bezeichnet
werden, analysiert. Die Ergebnisse dieser Analysen werden in Tabellenform
in Tabelle VI und in graphischer Form in 3 bereitgestellt. Die fettgedruckten
Zahlen in Tabelle VI geben für
jeden Donatortyp Ergebnisse für
die höchste
Laserdosis an, bevor 100% Aufplatzfehler erreicht wurden.
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Tabelle
VI: Farbdonator-Bilderzeugungsleistung als Funktion der Laserdosis
-
3(a) zeigt
graphische Darstellungen der mittleren Linienbreite als Funktion
der Laserdosis für
den Farbdonator 1 (durch Linie 300 angegeben) und den Farbdonator
2 (durch Linie 310 angegeben). Linie 302 zeigt
die Laserdosis an, bei der Farbdonator 1 begann, Aufplatzfehler
während
der Übertragung
zu zeigen. Linie 304 zeigt die größte Linienbreite für Linien
an, die vom Farbdonator 1 übertragen
wurden, bevor die Bilderzeugungsdosis erreicht wurde, die durch
Linie 302 angezeigt wird. Analog zeigt Linie 312 die
Laserdosis an, bei der der Farbdonator 2 begann, Aufplatzfehler
während
der Übertragung
zu zeigen. Linie 314 zeigt die größte Linienbreite für Linien
an, die vom Farbdonator 2 übertragen
wurden, bevor die Bilderzeugungsdosis erreicht wurde, die durch
Linie 312 angezeigt wird. Die in Tabelle VI gezeigten Daten
und die in 3(a) gezeigten graphische
Darstellungen zeigen an, daß die
nicht-homogene LTHC-Schicht des Farbdonators 1 es zuläßt, daß eine höhere Laserdosis
verwendet wird, ohne Aufplatzfehler während der Übertragung zu bilden. Die Daten
und graphischen Darstellungen zeigen auch an, daß eine höhere mittlere Linienbreite
erreichbar war, wenn die nicht-homogene LTHC-Schicht des Farbdonators 1 verwendet
wurde, am wahrscheinlichsten infolge höherer Laserdosen, die während der
Bilderzeugung des Farbdonators 1 ohne Aufplatzen verwendet werden konnten.
-
Ein ähnliches Bild wird in 3(b) gezeigt, die graphische
Darstellungen der mittleren Kantenrauhigkeit als Funktion der Laserdosis
für den
Farbdonator 1 (durch Linie 320 angegeben) und den Farbdonator
2 (durch Linie 330 angegeben) zeigt. Die Linien 322 und 332 zeigen
die Laserdosen an, bei der der Farbdonator 1 bzw. der Farbdonator
2 begann, Aufplatzfehler während
der Übertragung
zu zeigen. Die Linien 324 und 334 zeigen die kleinste
mittlere Kantenrauhigkeit, bevor die "Aufplatzdosis" erreicht wurde, für die Linien an, die unter
Verwendung des Farbdonators 1 bzw. des Farbdonators 2 übertragen
wurden. Wenn die nicht-homogene LTHC-Schicht des Farbdonators 1
verwendet wurde, konnte eine höhere
Laserdosis ohne Aufplatzfehler verwendet wurde, was es zuließ, daß eine niedrigere
Kantenrauhigkeit erhalten wurde.
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Die Ergebnisse der Bilderzeugung
der Farbdonatoren zeigen an, daß Donatoren,
die eine nicht-homogene LTHC-Schicht verwenden, wo der Absorptionskoeffizient
näher zur Übertragungsschicht
höher und
näher der
Richtung der auftreffenden Bilderzeugungsstrahlung niedriger ist,
die Übertragung
verbes sern können (z.
B. die mittlere Linienbreite und Kantenrauhigkeit verbessern), als
Donatoren, die eine homogene LTHC-Schicht und Bilderzeugung in einer ähnlichen
Weise verwenden. Aufgrund des Fehlens von Aufplatzfehlern im Farbdonator
1 innerhalb eines Bereichs von Laserdosen, die im Farbdonator 2
Aufplatzfehler verursachten, zeigen die Ergebnisse zusätzlich an,
daß unter
Verwendung der nicht-homogenen LTHC-Schicht des Farbdonators 1 relativ
zu der homogenen LTHC-Schicht des Farbdonators 2, der nahezu dieselbe
Dicke und optische Gesamtdichte aufwies, eine niedrigere Maximaltemperatur
für dieselben
Bilderzeugungsbedingungen erhalten wurde.
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Beispiel 3: OLED-Donatorelemente
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Zwei OLED-Donatorelemente wurden
hergestellt, die jeweils einen Gesamtaufbau, wie den in 1 gezeigten Aufbau 100 aufwiesen.
Die beiden OLED-Donatorbögen,
OLED-Donator 1 und OLED-Donator 2, waren dieselben wie der Farbdonator
1 bzw. Farbdonator 2, wie oben beschrieben, mit der Ausnahme ihrer Übertragungsschichten.
Die OLED-Donatoren wiesen Übertragungsschichten
auf, die auf ihren jeweiligen gehärteten Zwischenschichten durch
das folgende Verfahren gebildet wurden.
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Auf jeden OLED-Donator wurden eine
100 Å dicke
Schicht aus Kupferphthalocyanin auf der Zwischenschicht als eine
Ablöseschicht
abgeschieden. Eine 450 Å dicke
Schicht aus Aluminium wurde auf der Ablöseschicht als eine Kathodenschicht
abgeschieden. Eine 10 Å dicke
Schicht aus Lithiumfluorid wurde dann auf der Aluminiumbeschichtung
abgeschieden. Eine 500 Å dicke
Schicht aus tris(8-hydroxyquinolinato)-Aluminium (ALQ3)
wurde als eine Elektronentransportschicht auf der Lithiumfluorid-Schicht
abgeschieden. Schließlich wurde
eine 500 Å dicke
Schicht aus N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl (NPB) als eine Löchertransportschicht
auf der Elektronentransportschicht abgeschieden. Auf diese Weise
wur den OLED-Donatoren aufgebaut, die Mehrkomponenten-Übertragungsschichten
aufwiesen, die Donatoren, die als OLED-Donator 1, der die oben beschriebene
nicht-homogene LTHC-Schicht
aufwies, und als OLED-Donator 2 bezeichnet werden, die die oben
beschriebene homogene LTHC-Schicht aufwies.
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Alle der vakuumabgeschieden Materialien
wurden thermisch verdampft und bei Raumtemperatur abgeschieden.
Die Niederschlagsrate und Dicke jeder vakuumabgeschieden Schicht
wurde mit einer Quarzkristall-Mikrowaage (Leybold Inficon Inc.,
East Syracuse, NY) überwacht.
Der Restdruck (Kammerdruck vor der Abscheidung) betrug etwa 1 × 10–5 Torr
(1,3 × 10–3 Pa).
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Beispiel 4: Bilderzeugung
der OLED-Donatorelemente
-
OLED-Donator 1 und OLED-Donator 2
wurden, wie oben für
die Farbdonatorelemente beschrieben, als eine Funktion der Dosis
auf 1,1 mm dicken Glasrezeptoren abgebildet, die mit Indium-Zinn-Oxid
("ITO") beschichtet waren.
Der Anstiegsabstand zur vollen Laserleistung wurde für alle Dosen
auf 500 Mikrometer gehalten. Die übertragenen Linien wurden dann
auf das Vorhandensein von LTHC-Aufplatzfehlern (wie jenen, die im
Beispiel 2 beschrieben werden) analysiert. Die Ergebnisse dieser
Analysen werden in Tabelleform in Tabelle VII bereitgestellt. Während der Übertragung
befand sich die Löchertransportschicht
der OLED-Mehrkomponenten-Übertragungsschicht
in Kontakt mit dem Rezeptorsubstrat. Als sie übertragen waren, war die Reihenfolge
der Schichten im übertragenen
Bild dieselbe wie auf den Donatorelementen, außer daß die äußerste Schicht die Kathodenschicht
und die innereste Schicht (die den Rezeptor berührte) die Löchertransportschicht war.
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Tabelle
VII: OLED-Donator-Leistung als Funktion der Bilderzeugungsdosis
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Die Ergebnisse zeigen an, daß höhere Bilderzeugungsdosen,
ohne Aufplatzfehler zu verursachen, für den OLED-Donator 1, der eine
nicht-homogene LTHC-Schicht aufwies, als für den OLED-Donator 2 verwendet werden
konnten, der eine homogene LTHC-Schicht aufwies.
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Die vorliegende Erfindung sollte
nicht so betrachtet werden, daß sie
auf die oben beschriebenen besonderen Beispiele beschränkt ist,
sondern sie sollte vielmehr so verstanden werden, daß sie alle
Aspekte der Erfindung abdeckt, wie sie in den beigefügten Ansprüchen deutlich
angegeben werden. Verschiedene Modifikationen, äquivalente Verfahren als auch
zahlreiche Strukturen, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar sein
kann, werden Fachleuten, an die die vorliegende Erfindung gerichtet
ist, bei der Durchsicht der vorliegenden Beschreibung ohne weiteres
deutlich werden.