JP4841841B2 - 有機半導体付フィルム - Google Patents

Description

本発明は有機半導体付フィルムに関し、特に、有機半導体技術を用いて作成されるデバイスを備える、型押フィルムまたは積層フィルムの作成方法及び構造に関する。

有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）は、ソース電極と少なくとも１つのドレイン電極の間とこれらの電極に重なる有機半導体層、この半導体層に重なる有機絶縁層、及びゲート電極を備える。ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極は金属または有機導電性高分子材を含むことができる。有機電極材料は、例えば、ポリアニリン及びポリピロールである。例えば、ポリチオフェンが半導体として用いられ、ポリビニルフェノールが絶縁物として用いられる。

ＯＦＥＴまたはその他の有機高分子材デバイスを作成するためには導電性電極層を構造化する必要がある。その他の層の構造化は、絶対に必要ということはないが、有機高分子材を含むデバイスの効率及び性能を向上させることができる。

特許文献１はリソグラフィプロセスを用いる電極または導体線路の作成を説明している。この場合には、ドープトポリアニリン（ＰＡＮＩ）またはポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）の有機導電層が基板、例えばフィルムのある面積上に、ドクターを用いることにより、あるいはスプレー、スピンコートまたはスクリーン印刷により、被着される。フォトレジストの薄層がその上に塗布され、露光されて、構造化された形状になる。露光されたポリアニリン層は、現像時に現像液の作用によって脱プロトン化されて非導電性になる。残っているフォトレジストは溶剤で溶解除去される。この工程の前または後に、非導電性有機層マトリックスが非塩基性溶剤で溶解除去される。

あるいは、フォトレジストの溶解除去の前に、反応性エッチングによって露光領域を酸化除去することも可能である。

特許文献１は、構造化目的のため、脱プロトン化効果を有する化合物を印刷によって平坦な機能性高分子材層に被着させることも説明している。化合物は塩基性であることが好ましい。非導電性領域は引き続くリンス工程によって選択的に除去される。

リソグラフィプロセスはポリアニリン材料にしか有効ではないという欠点がある。さらに、現状技術ではリソグラフィプロセスによるロール材の構造化は知られていない。その他の構造化プロセス、例えば印刷では、ソース電極とドレイン電極の可能な最小間隔は少なくとも３０μｍと５０μｍの間である。しかし、ＯＦＥＴの性能及び効率を高めるため、ほぼ１０μｍの長さを達成するための努力がなされている。

特許文献２は、ＯＦＥＴの有機導電層及びその他の層の構造化のために、整形層のリセスへ機能性高分子材を導入することを提案している。整形層は絶縁特性をもつ別の有機材料からなり、整形層にはパンチが押し付けられる。整形層材料は、例えば、基板の全表面にわたって被着されるＵＶ硬化性または熱硬化性のラッカーである。ラッカーは、例えばＵＶ光による照射で硬化され、次いで整形層にリセスがつくられる。次いで機能性高分子材がリセスにかき入れられる。したがって、このプロセスにより２μｍ〜５μｍの範囲の面内寸法をもつ極めて微細な構造の作成が可能になる。かき入れ法は材料依存性ももたず、すなわち、ＯＦＥＴの全ての層の構造化に適する。ポリアニリンに加えて、例えば、ポリピロール、ポリチオフェンまたはさらにポチビニルフェノールなどの、その他の有機導電材料または有機半導体材料をリセスにかき入れることができ、よって構造化できる。さらに、かき入れ作業に対しては粘度範囲が印刷作業に対するよりはるかに高く、よって機能性高分子材は実質的にそのままの形状を保つことができる。さらに、１μｍまでの比較的厚い層を形成することができる。このプロセスの連続ロール印刷作業への使用がさらに提案されている。この場合、バンドは、ＵＶ硬化性ラッカーとすることも熱硬化性ラッカーとすることもできる、整形高分子材が被着されている基板材料を含む。初めにリセスが型押ローラーによってラッカーに型押され、整形高分子材はＵＶ照射による初期硬化を受ける。ラッカーは、その後に配置されたＵＶランプにより最終硬化される。次いで構造化されたラッカーに機能性高分子材がドクタースクレーパーによってかき入れられる。

特許文献３は、整形金型に導入されている機能性高分子材をタンポンを用いて外し、次いで、外した機能性高分子材を既に存在する基板または層に移載するプロセスを説明している。
国際公開第０２/２５７５０号パンフレット 国際公開第０２/４７１８３号パンフレット 独国特許発明第１００３３１１２号明細書

本発明の課題は、有機半導体技術を用いる高効率デバイスの作成を改善すること及び／または有機半導体技術を用いる改善されたデバイスの構成を提供することである。

上記の課題は、有機半導体技術を用いる少なくとも１つのデバイス、特に１つまたはそれより多くの有機半導体電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ＝有機ＦＥＴ）を有するフィルム、特に、型押フィルム、積層フィルムまたはフィルム素子によって、達成される。上記の課題はさらに、有機半導体技術の少なくとも１つのデバイスの１つまたはそれより多くの層の構造化が熱転写またはＵＶ転写によって実施される、そのようなフィルムの作成のためのプロセスによって達成される。

これまで一般的であったウエハ上ではなくフィルムの一部としての、有機半導体技術を用いる電気回路の作成は製造技術に関して大きな利点をもたらす。試験済の確実なフィルム技術の方法及び既存の製造設備をそのような電気回路の作成に用いることができ、よってコスト上のかなりの利点がもたらされる。

有機半導体技術を用いるそのようなデバイスを型押フィルムまたは積層フィルムへ実装することには特別な利点がある。これにより、多くの様々な態様でこの種の製品及び中間製品の電気回路を適用する選択肢がもたらされる。これにより、多くの様々な態様で、作成に費用がかからず、さらに顧客に合せた態様で用い、適合させることができる、中間製品が得られる。この結果、製造プロセスがさらにフレキシブルになり、製造コストが低減される。さらに、型押フィルム及び積層フィルムの作成に用いられるフィルム技術及び製造プロセスはこの種の電気回路の作成に特によく適することがわかった。

本発明の好ましい実施形態にしたがえば、そのような型押フィルム、積層フィルムまたはフィルム素子は、キャリアフィルム、有機半導体材料、特にポリチオフェンを含む少なくとも１つの層、電気絶縁性材料を含む少なくとも１つの層、及び領域状にパターン形状に整形されて電極層として作用する導電材料の２つまたはそれより多くの層を有する。この場合、導電層は有機導電材料、特にポリアニリンまたはポリピロールを含むことが好ましい。電気絶縁層は有機絶縁材料、特にポリビニルフェノールを含むことが好ましい。さらに、フィルムは剥離層及び接着層を、機能性高分子材層に隣接する１つまたはそれより多くのラッカー層とともに有することが好ましい。

導電層、半導体材料を含む層及び絶縁層が全体的に透明であればさらなる利点を得ることができる。そのようにすれば、フィルムの光学的外観が型押フィルムまたは積層フィルムのさらなる層の形状によって影響され、例えば、電気回路及び装飾素子としての、フィルムの多重使用を簡易化することが可能である。

本発明の好ましい実施形態にしたがえば、電気的機能性、特に有機半導体技術を用いて作成される少なくとも１つの電子デバイスの電気的機能性が、フィルムにおいて光学的特徴と組み合される。したがって、フィルムは、一方で、有機半導体技術を用いる１つまたはそれより多くの電子デバイスを含む電気回路を有し、他方で、１つまたはそれより多くの光学的特徴（セキュリティ標章）を見る人に提供する。この目的のため、例えば、フィルムは、フィルムの層間に形づくられ、一方では有機半導体技術を用いて作成される有機デバイスの層をパターン形状に構造化し、他方では光学的特徴を形成する光回折効果を生じる、空間構造を有することができる。この場合、空間構造は巨構造と微構造の重畳によって形成することができ、巨構造は電気的機能層のパターン構造化に資し、微構造は光回折効果の生成、したがって光学的特徴（セキュリティ標章）の形成に資する。すなわち、空間構造は、一方では有機半導体技術を用いる電子デバイスの実装、他方ではフィルムを見る人に対する光学的特徴の形成という２つの機能をもたらす。

さらに、フィルムは、光回折セキュリティ標章を形成するための１つまたはそれより多くのホログラフィ光学層または回折層、干渉によって光学的セキュリティ標章を形成するための１つまたはそれより多くの順次薄膜層及び、それによって、電気的機能性に加えて、光学的機能性、例えば１つまたはそれより多くの光学的特徴（セキュリティ標章）または装飾効果の形成を提供する、１つまたはそれより多くの装飾層を有することができる。

したがって、そのようなデザイン構成のフィルムは、例えば、保安身分証明書または通行証、銀行券、クレジットカードまたはキャッシュカードのため、さらには物品のための、光学的セキュリティ素子として役立つ。ここで、そのようなフィルムは、光学的セキュリティ標章に加えて、電気的セキュリティ標章も提供することができる。そのような光学的セキュリティ標章と電気的セキュリティ標章の組合せによって偽造に対抗するセキュリティレベルがかなり高められる。さらに、フィルムは光学的セキュリティ標章を形成する２つまたはそれより多くの互いに重畳された層を有することも可能であり、有機半導体技術の電子デバイスの１つまたはそれより多くの機能層がそのような性質をもつ光学的活性層の間に配置される。これにより、光学的または電気的セキュリティ標章の改竄におけるいかなる試みも直ちに検出可能であり、したがってこれらのセキュリティ標章は互いに互いを保護するから、偽造に関するセキュリティレベルがかなり高められる。

本発明にしたがうフィルムの作成の特に有効で費用のかからない方法は、有機半導体技術を用いて作成される少なくとも１つのデバイスの１つまたはそれより多くの層の構造化の熱転写またはＵＶ転写による実施を提供する。

本発明の好ましい実施形態にしたがえば、転写されるべき層に空間構造が転写され、そのような構造の構造深さは転写されるべき層の厚さ以上であり、よって転写されるべき層は部分的に転写プロセスにより完全に切除される。すなわち、転写作業は空間構造にしたがうパターン形状に構造化される電気的機能層を提供する。このプロセスにより、例えば１０μｍと１００ｎｍの間の範囲の、非常に高いレベルの解像度を達成することが可能になる。そのように小さな構造が作成され得る可能性により、実装される電気回路の実装密度並びに性能及び効率も向上し得る。本プロセスのさらなる利点は、電気的機能層の高解像度構造化が単一工程で可能であることである。電気的機能層の構造化は、特にロール−ロールプロセスの形態において、高速かつ比較的低製造コストで実施することができる。

本発明の別の好ましい実施形態にしたがえば、構造深さが転写されるべき層の厚さより小さい空間構造が転写されるべき層に転写される。硬化時にあらかじめ定められた体積減少を受ける材料を含む電気的機能層が転写層に被着される。そのような材料は、硬化時における体積減少により、転写された構造にしたがうパターン形状に構造化された機能層が後に残るように選ばれる被着量で転写層に被着される。さらに、この場合、電気的機能層を転写層に被着し、次いで電気的機能層を、除去後に、転写された構造にしたがうパターン形状に構造化された機能層が後に残るように選ばれる深さまで除去することも可能である。そのような性質をもつプロセスにより、高レベルの電気的機能層の分解能を達成することも可能になり、よってその点に関して後述される利点を本手順によって得ることも可能になる。

あるいはまたはさらに、デバイスが機能するに必要な電極層、絶縁層及び半導体層の内の１つまたはそれより多くを、印刷プロセス、特にタンポン印刷によって、それぞれの層の面積の一部または全面積にわたってフィルム構造に導入することも可能である。

例として添付図面を参照して多くの実施形態により以下に本発明を説明する。

図１は有機半導体技術を用いて作成された少なくとも１つのデバイス、特に有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）を有する型押フィルムを示す。そのような型押フィルムは特に箔押フィルムである。図２は有機半導体技術を用いて作成された少なくとも１つのデバイス、特に有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）を有する積層フィルムの構造を示す。しかし本発明はこれらのタイプのフィルムに限定されない。

図１はキャリアフィルム１１及びキャリアフィルム１１に付着させた転移層部２を有する型押フィルム１を示す。キャリアフィルム１１と転移層部２の間に、キャリアフィルム１１からの転移層部２の剥離を容易にするに役立つ剥離層１２が設けられる。ここで、剥離層１２を省略することも可能であろう。

転移層部２は、第１のラッカー層１３及び第２のラッカー層１８，電気絶縁性材料を含む絶縁層１６及び有機半導体材料層１６を有する。さらに、転移層部２は、図１ではゲート電極を形成する部分領域１４並びにソース電極及びドレイン電極をそれぞれ形成する２つの部分領域１７及び１９で示される、パターン形状に整形された、導電材料を含む２つの電極層を有する。

あるいは、転移層部２のゲート電極とソース電極及びドレイン電極を入れ換えた配置も可能である。すなわち、ソース電極及びドレイン電極を図面の下方でラッカー層１３上に配置することができ、ゲート電極を図面の上方で半導体層１６の上に埋め込んで配置することができる。

図２は同様の層構造を有する積層フィルム３を示す。したがって、以降、型押フィルム１だけを参照して詳細な層構造を説明する。

キャリアフィルム１１は、厚さが６μｍと２００μｍの間、好ましくは厚さが１９μｍと３８μｍの間の、プラスチックフィルムである。キャリアフィルム１１はポリエステルフィルムであることが好ましい。

次いで、厚さが０.０１μｍと０.２μｍの間の剥離層１２がキャリアフィルム１１の表面積全面にわたって被着される。剥離層１２は、熱を加えると柔らかくなり、箔押フィルムの基板への貼付け時にキャリアフィルム１１から他の層を剥離できる層の形態にあることが好ましい。

第１のラッカー層１３は、一般に剥離層の全表面積にわたって被着される、さらに詳しくは、厚さが０.５μｍと５.０μｍの間、好ましくは１μｍと２μｍの間の、保護ラッカー層である。

次いでゲート電極１４となる第１の電極層がラッカー層１３に被着される。この場合、第１の電極層は導電性高分子材、好ましくはポリアニリン及びポリピロールを含むことが好ましい。さらに、金属、例えば金または銀を第１の電極層に用いることも可能である。

この場合、第１の金属層は、例えば印刷プロセス（凹版印刷、スクリーン印刷）によるかまたはコーティングプロセスにより、初めからパターン形状でラッカー層１３に部分的に被着することができる。しかし、ラッカー層１３の全表面積または一部の面積にわたって第１の電極層を被着し、次いで、以降で説明する転写プロセスによるか、露光及びエッチングプロセスによるか、または、例えばパルスレーザを用いるアブレーションにより、一部を除去することも可能である。

導電材料は、上記手順に用いられるそれぞれの被着プロセスに依存して、流体形態または溶解形態で、あるいは懸濁液として、ラッカー層に被着される。

絶縁層１５は有機絶縁材料、例えばポリビニルフェノールを含むことが好ましい。しかし、絶縁層１５のための材料として酸化物、例えば金属酸化物を用いることも可能である。有機絶縁層の場合、有機絶縁層はパターン形状に構造化される電極層について上述したプロセスの内の１つを用いて、すなわち、流体形態または溶解形態で、あるいは懸濁液として、被着される。次いで、絶縁層１５は乾燥により、または何か別の態様で、固化される。酸化物層は真空蒸着またはスパッタリングによって被着される。

次いで、有機半導体材料を含む層１６が絶縁層１５の全表面積または一部の面積にわたって被着される。ここで、ポリチオフェンを有機半導体材料として用いることができる。この場合、有機半導体材料は上述したプロセスの内の１つを用いて、すなわち、流体形態または溶解形態で、あるいは懸濁液として、絶縁層１５に被着され、次いで固化される。この場合、層１６を第１の電極層と同じ態様でパターン形状に構造化し、よって図１及び２に示される層１６の形状を与えることも可能である。

次いで、ソース電極１７及びドレイン電極１９のそれぞれとなる第２の電極層が以降で説明する態様と同じ態様で層１６に被着される。この層に用いられる材料及び構造化プロセスに関しては、第１の電極層に関する説明を参照されたい。

次いで、ラッカー層１８及び接着層２０が全表面積にわたって被着される。層１８の厚さは２μｍ〜１０μｍであることが好ましい。接着層２０は、厚さが約１μｍと１０μｍの間の、それ自体既知であり、転移フィルムまたは箔押フィルムに関して通常の接着層であり、箔押フィルムに対する接着層は相当する熱の作用を受けたときに限り粘着性になるような組成をもつ。

層１２，１３，１８及び２０は以下の組成、
剥離層１２（分離層）：
トルエン ９９.５部
エステルワックス（滴点：９０℃） ０.５部
ラッカー層１３（保護ラッカー層）：
メチルエチルケトン ６１.０部
ジアセトンアルコール ９.０部
メチルメタンアクリレート（Ｔｇ：１２２℃） １８.０部
ポリエチレン分散液（キシレン中２３％）（軟化点：１４０℃） ７.５部
高分子分散添加剤（４０％，アミン指数：２０） ０.５部
増量剤（ケイ酸アルミニウム） ２０.０部
ラッカー層１８（中間層）：
メチルエチルケトン ４０.０部
トルエン ２２.０部
エチレンビニルアセテートターポリマー（融点：６０℃） ２.５部
ポリ塩化ビニル（Ｔｇ：８９℃） ５.５部
ポリ塩化ビニル（Ｔｇ：４０℃） ３.０部
分散添加剤（５０％，酸価：５１） １.０部
二酸化チタン（ｄ＝３.８〜４.２ｇ/ｃｍ^３） ２６.０部
接着層２０：
メチルエチルケトン ５５.０部
トルエン １２.５部
エタノール ３.５部
ポリ酢酸ビニル（軟化点：８０℃） ６.０部
ブチル-/メチルメタクリレート（Ｔｇ：８０℃） ８.０部
エチルメタクリル樹脂（Ｔｇ：６３℃） ３.０部
メタクリレートコポリマー（Ｔｇ：８００℃） ５.０部
不飽和ポリエステル樹脂（軟化点：１０３℃） ３.５部
二酸化ケイ素 ３.５部
にしたがって作成することができる。

ここで、ラッカー層１３及び１８は一方で電気絶縁特性を有するが、さらに、ラッカー層１３及び１８に囲い込まれる電気的機能性高分子材に対する保護層の機能も果たす。

第１のラッカー層１３及び第２のラッカー層１８を省略することも可能であろう。

ここで、有機半導体材料、有機的導電材料及び有機絶縁材料は、それぞれの電気的特性を有する、有機可塑性材料、有機金属可塑性材料及び／または無機可塑性材料で形成される。この点に関し、有機半導体技術を用いるデバイスの構成に用いることができる、これらの有機材料、有機金属材料及び／または無機材料は、機能性高分子材として用いることができる。したがって、「機能性高分子材料」という術語は非高分子材成分も含む。

図１に示されるフィルム１の一部にゲート電極１４，ソース電極１７及びドレイン電極１９があり、よってこれらの電極の絶縁層１５及び有機半導体材料を含む層１６との協動による有機電界効果トランジスタがフィルム１の図１に示される領域によって実装される。第１及び第２の電極層のそれぞれの構造化に依存して、及び、いくつかの状況の下で、絶縁層１５及び半導体材料を含む層１６の構造化により、有機半導体技術を用いて作成される複数のデバイスを含む複雑な回路をフィルム１に実装することが可能である。

ここで、「有機半導体技術を用いて作成されるデバイス」という術語は、機能要素部として有機半導体層領域または半導体層領域を有する電子デバイス、例えば、トランジスタ、ＦＥＴ，トライアック、ダイオード等を指して用いられる。

ここで、フィルム１に有機半導体技術を用いて作成される２つまたはそれより多くの相互に重畳されたデバイスを具現化するため、図１に示される層１３から１６を複数、相互に重畳された関係で、配置することも可能である。

有機半導体技術を用いてデバイスを作成するため、この場合は、既に上で示したように、第１の電極層及び第２の電極層のいずれをもパターン形状に構造化された形態で作成することが可能である。しかし、相当する電気的機能性を達成するため、絶縁層１５及び半導体材料を含む層１６のいずれをもパターン形状構造化を含む形態で作成することも可能である。ここで、そのようなパターン構造化のための以下のプロセスまたは以下のプロセスの組合せが提案される。

デバイスの機能のために必要な、電極層、絶縁層及び半導体層の印刷プロセスによるフィルムの全表面積またはその一部の面積にわたるフィルム構造への導入が提案される。

しかし、部分領域にわたる印刷に対して現在知られている高解像度印刷プロセスでは面内解像度が５０μｍであり、したがって、特にソース電極及びドレイン電極の作成には限定的にしか適していない。

対照的に、ここで好ましいプロセスの場合は、初めに全表面積にわたる印刷が実施され、次いで熱転写またはＵＶ転写により層の適切な構造化が実施される。この目的に適する装置が図３に示され、その結果が図４ａから４ｃに示される。さらに、ＵＶ転写作業にはＵＶランプ（図示せず）及びマスク（同じく図示せず）が提供されることになる。０.５μｍと５μｍの間の極めて高レベルの面内解像度がこの種の転写プロセスによって達成される。

図３は、転写ローラー５１，反圧ローラー５２，キャリアフィルム４１，層４２及び構造化層４３を示す。層４２及びキャリアフィルム４１を含むフィルム体が、転写ローラー５１及び反圧ローラー５２の図３に示される方向への回転時に、送り方向５３に運ばれる。この場合、図３に示されるように、構造が層４２に転写され、よって層４２が図３に示される構造を獲得する結果、構造化層４３が形成される。

層４２は有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの機能層、例えば図１及び２に示される有機電界効果トランジスタの層、例えば第１の電極層、絶縁材料を含む層、第２の電極層または有機半導体材料を含む層である。キャリアフィルム４１は、キャリアフィルム１１またはキャリアフィルム１１とキャリアフィルム１１上に配置された１つまたはそれより多くの層を含む多層フィルム体、例えば、キャリアフィルム１１，剥離層１２及びラッカー層１３を含む多層フィルム体とすることができる。

熱転写及びＵＶ転写が転写プロセスとして用いられることが好ましい。

熱転写プロセスでは、転写は層４２の熱変形によって実施される。熱可塑性特性を有する材料が層４２に用いられる。次いで、転写ローラー５１の表面形状に対応する構造が加熱された転写ローラー５１を用いて層４２に型押しされる。

例として、乾燥後被着重量が２.２ｇ/ｍ^２のポリアニリンまたはポリピロールを含む溶液が凹版印刷ラスターローラーを用いてキャリアフィルム４１のフィルム体に被着される。この場合、乾燥行程において１００℃と１２０℃の間の温度で乾燥が実施される。次いで、例えばニッケルを含む転写ローラーを用いて約１３０℃で構造が層４２に型押しされる。この場合、転写ローラーは構造を型押しするため電気的に加熱されることが好ましい。ここで、転写ローラーの代わりに転写ダイを用いることも可能である。そのようなダイは層４２から持ち上げる前に再び冷却することができる。構造が型押された後、層４３は架橋または別の態様で硬化する。

ＵＶ転写プロセスにおいてはＵＶ硬化性材料が層４２に用いられる。転写ローラー５１内または転写ローラー５１の下流に、転写ローラー５１の表面構造にしたがって整形された層４３の硬化を生じさせるＵＶランプが設けられる。転写ローラー５１が、マスクの形態の、部分的に層４２を露光する平滑な表面を有することも可能である。層４２は露光領域で硬化する。層４２は非露光領域では硬化せず、洗浄プロセスで除去され、したがって構造化がおこり、図３に示される層４３が得られる。

図４ａに示されるように、この場合には空間構造が層４２に転写され、構造の深さは転写されるべき層の厚さ以上である。したがって転写されるべき層４２は部分的に転写プロセスによって完全に切除され、よって、空間構造にしたがうパターン形状に構造化された電気的機能層４３が得られる。

ここで、熱転写作業における構造深さは層４２の厚さより大きいことが特に好ましい。この点に関し、転写ラッカーを含むことが好ましい、別のラッカー層４４が図４ｂに示されるように層４２の下に配置されると有利である。そうすれば、転写ローラーの型押ダイは、ラッカー層４４の下のキャリアフィルムまたは存在するその他の層を損傷せずに、層４２を貫通して型押しすることができる。図４ｃは層４２の厚さが転写深さよりはるかに小さい実施形態を示す。これにより、電気的機能層４３の領域の確実な分離が達成されることが保証される。

次に、図５は、第１及び第２の電極層が図３から図４ｃに示されるプロセスを用いてパターン形状に構造化された、型押フィルム６を示す。

図５は、キャリアフィルム６１，剥離層６２，ラッカー層６３，第１の電極層６４，絶縁層６５，有機半導体材料を含む層６７，第２の電極層６６，ラッカー層６８及び接着層６９を有する、型押フィルム６を示す。

ラッカー層６３は転写ラッカーを含む。第１の電極層６４が関係する全表面積にわたってラッカー層６３に被着され、次いで、図３及び図４ａ，図４ｂまたは図４ｃを参照して説明した転写プロセスを用いてパターン形状に構造化される。次いで絶縁層６５が関係する全表面積にわたって被着される。次いで有機半導体材料を含む層６７が全表面積にわたって被着される。第２の電極層６６が層６７に被着され、続いて、図３から４ｃの転写プロセスを用いてパターン形状に構造化される。第２の電極層６６を、特にソース電極及びドレイン電極が層構造の下方に配置されてゲート電極が層構造の上方に配置される場合には、印刷プロセス及びコーティングプロセスによって部分的に被着することも可能である。

次いで層６８及び６９が全表面積にわたって被着される。

しかし、上で既に述べたように、絶縁層６５も有機半導体材料を含む層６７も図３から図４ｃのプロセスを用いてパターン形状に構造化することも可能であり、したがって、さらに複雑な電子回路を型押フィルム６に実装することが可能である。

さらに、転写されるべき層の厚さより構造深さが小さい空間構造を転写されるべき層に転写することも可能である。これを、例として図６ａに示す。すなわち、図３を参照して説明した転写プロセスが、層４２を貫通しない構造を層４２に転写するために用いられ、よって転写結果として図６ａに示される層４８が得られる。次いで、図６ｂに示されるように、次の工程で、電気的機能層４９が構造化層４８上に印刷するか、構造化層４８上にコーティングまたはスプレーすることによって構造化層４８に被着される。ここで、層４８のリセスが層４９によって完全に埋められるように、高粘度材料が電気的機能層４９に用いられる。さらに、硬化時にあらかじめ定められた体積減少を受ける材料が電気的機能層４９に用いられる。すなわち、例えば、ＵＶ硬化時に、前もって明確に定められる体積収縮を受ける、好ましくはアクリレート系のＵＶ硬化性材料を用いることが可能である。さらに、用いられる機能性高分子材が溶解されている溶剤の蒸発によって体積収縮を達成することもできる。

この場合、層４９の材料は、単位表面積あたりの被着量で被着される。これにより、一方では、層４８のリセスが層４９の材料で完全に埋められるが、他方では、層４９の硬化時に収縮が生じ、その結果、収縮後には層４９が完全にまたはある程度層４８のリセスを埋めるが層４８の台地面はもはや覆わない。これは、例えば図６ｃに示されており、硬化後に層４９が層４８のリセスを９５％程度しか埋めていないことがわかる。これにより、層４９の硬化後に、転写構造にしたがうパターン形状に構造化された電気的機能層４９が残るという結果が得られる。

別の選択肢として、または追加的に、図６ｄに示されるように、硬化後に層４８を完全に覆う電気的機能層５０を層４８に被着し、次いで、図６ｅに示されるように、転写構造にしたがうパターン形状に構造化された電気的機能層５０が残るような深さまで、関係する全表面積にわたって層５０を除去することも可能である。ここで機能層５０の除去は、例えば、エッチングによるかまたは何らかの別のアブレーションプロセス、例えばレーザアブレーションによって実施することができる。

層４９及び５０はそれぞれ、有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの機能層として用いられる、有機絶縁層、有機導電材料を含む層または有機半導体材料を含む層とすることができる。層４８はそのような機能層とすることも、あるいは電気的機能層の構造化を助長するだけの補助層とすることもできる。

次に図７は、図６ａから図６ｅを参照して説明したプロセスにしたがってパターン形状に構造化された電気的機能層を有する、本発明にしたがうフィルムの実施形態を示す。

図７は、キャリアフィルム７１，剥離層７２，ラッカー層７３，絶縁層７５，有機半導体材料を含む層７６，２つの電極層７４及び７７，ラッカー層７８及び接着層７９を有する。

層７３は透明な熱可塑性材料を含む転写ラッカー層で形成される。

例としてラッカー層７３は下表の組成をもつラッカー層とすることができる。

次に空間構造が層７３に転写され、有機導電材料、例えばポリアニリンまたはポリピロールを含む層７４がコーティングプロセスを用いて被着され、次いで硬化され、よって図６ｂ及び６ｃを参照して説明した結果が得られる。次いで、絶縁層７５が、例えば印刷プロセスにより、全表面積にわたって被着される。この場合、絶縁層７５はラッカー層７３と同じ材料を含むことができる。次いで、有機半導体材料、例えばポリチオフェンを含む層７６が関係する全表面積にわたって印刷により被着される。次に構造が層７６に転写され、導電材料を含む層７７が被着され、硬化されて、図６ｂ及び６ｃを参照して説明した結果が得られる。次いで、ラッカー層７８及び接着層７９が関係する全表面積にわたって印刷により、例えば凹版印刷ローラーを用いて、被着される。

現状技術で説明される整形層を転写プロセスで作成し、次いでＯＦＥＴ層の構造化をドクタープロセスまたはスクレーパープロセスで実施することも可能であることが理解されるであろう。現状技術に関しては、本明細書の序章で言及した現状技術を参照されたい。

さらに、（図１及び２に示されていない）追加層、特に、ホログラフィ光学層、光学効果薄膜層、保護層等を考え得ることも理解されるであろう。

ここで、（有機半導体回路の）電気的機能性を光学的特徴と組み合せることが有利である。図８ａに示されるように、両者は転写プロセスの間に一工程で作成される。特に、光回折構造が設けられたデバイス構造を特定の光学的印象、例えば会社のロゴがつくられるように配置することが可能である。回折構造が層系内で高さの異なる位置に、特に相互に重畳された関係でも、回折構造を配置できるという事実により、偽造に対抗する特別な程度の保護手段が与えられる。したがって、そのようにして作成される光学−電気素子は、銀行券や文書のため、並びに物品及びデータ記憶媒体を偽造に関して保全するためのセキュリティ素子として極めてよく適する。

ここで、図８ａは、光学的セキュリティ標章のための光回折構造及び電気的機能層の構造が同時に作成される転写プロセスの行程図を示す。すなわち、図８ａは、図４ａ、図４ｂ，図４ｃまたは図６ａに示されるキャリアフィルム４１及び層４２を示す。図８ａに示されるように、巨構造及び微構造の重畳を含む構造４７が層４２に転写される。巨構造はパターン形状への層４２の構造化を生じ、よってパターンに構造化された電気的機能層を与える。微構造は転写層４６の表面を微細構造化する。微構造は、例えば、ホログラムあるいはキネグラム、キネフォルム等のような光回折効果を生じさせる、光回折構造で形成されることが好ましい。微構造が特定の色彩効果及び色彩変移効果を生じさせるゼロ次回折構造も含み得ることは理解されるであろう。さらに、微構造を等方性または異方性のマット構造で形成することも可能である。

ここで、熱転写の場合、構造深さが層４２の厚さより大きいことが特に好ましい。この点に関し、図８ｂに示されるように、好ましくは転写ラッカーを含む別のラッカー層４４を層４２の下に設けることが有利である。そのようにすれば、転写ローラーの型押ダイは、キャリアフィルムまたはラッカー層４４の下に存在する別のフィルムを損傷することなく、層４２を貫通して型押しすることができる。

次いで、微構造により生じる光学効果がフィルムを見る人に対して可視になるように、屈折率が層４６に用いられる材料の屈折率とは著しく異なる材料を含む（ラッカー）層が層４６に被着される。あるいは、完全にまたは部分的に被着される金属層またはＨＲＩ層（ＨＲＩ＝高屈折率）の形態の反射層を層４６にさらに被着することができる。クロム、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、銀、金またはこれらの材料を含む合金が基本的に反射層のための材料として考えられる。

次に図９ａは、電子半導体技術を用いて作成される電子デバイスの機能を光学的セキュリティ標章とフィルム内で組み合せる、別の可能な方法を示す。

図９ａは、キャリアフィルム８１，剥離層８２，２つのラッカー層８３及び８４，第１の電極層８６，絶縁層８７，有機半導体材料を含む層８８，第２の電極層８９，ラッカー層９０，ラッカー層９１，吸収層９４及びスペーサ層９５を含む薄膜層系，反射層９６及び接着層９７を有する型押フィルム８を示す。

第１及び第２の電極層８６及び８９，絶縁層８７及び有機半導体材料を含む層８８は、図１及び２に示される対応する層と同様である。電極層８６及び８９の構造化は、例えば、図３から図４ｃを参照して説明した転写プロセスを用いて実施することができる。

層８３は光回折構造８５が型押しされる転写ラッカー層である。次いで、屈折率がラッカー層８３の屈折率とは著しく異なる材料を含むラッカー層８４が被着される。図９ａに示されるように、回折構造８５は全表面積ではなくその一部だけにわたる。層９０も光回折構造９３が型押しされる転写層を含む。ラッカー層９１がパターン形状で層９０に部分的に被着される。層９１の屈折率は層９０の屈折率とは著しく異なる。光回折構造９３によってつくられる光学特徴が構造８５によってつくられる光学特徴により重畳されて、補足されるように、光回折構造９３も部分的にしか設けられない。

薄膜層系は、（透過率が３０％から６５％であることが好ましい）吸収層９４，色彩変化発生層（例えばλ/４層またはλ/２層）としての透明スペーサ層９５及び反射層９６または、薄膜層系が光透過素子として作用するべきであれば、光学的分離層を含む。

層９４，９５及び９６は、干渉により、見る角度に依存する色彩変移を生じさせる。この場合、薄膜層系によってつくられる色彩変移は見る人間にとって可視の光の範囲にあることが好ましい。

さらに、薄膜素子を連続する高屈折率層及び低屈折率層で構成することが可能である。例えば、そのような薄膜素子は、３層〜９層のそのような層で、あるいは２層〜１０層のそのような層で構成することができる。含まれる層の数が多いほど、対応して、色彩変移効果に対する一層鋭敏な波長の調節が可能である。

反射層９６は全面またはその一部にわたる金属層またはＨＲＩ層（ＨＲＩ＝高屈折率）の形態とすることができる。すなわち、クロム、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、銀、金またはこれらの材料を含む合金を基本的に反射層のための材料として考えることができる。

ラッカー層８３，８４，９０及び９１を着色することも可能である。層８６，８７，８８及び８９は、これらの電気的機能層がフィルム素子の光学的印象に影響を与えないように、全表面積にわたり透明であるかまたは着色されていることが好ましい。電極層８６及び８７の転写時に、図８ａまたは図８ｂを参照して説明したような転写プロセスを、図９ａで先に示された光学効果が別の光学効果によっても重畳されるように適合させることが可能であることも理解されるであろう。この場合、そのようにしてつくられる光学効果が、例えば回折構造８５及び９３によってつくられる光学効果によって補足されることも有利であり、これらの効果の内の１つに対する操作または変更は見る人にとって直ちに認知可能である。

図９ａを参照して説明した光学効果の内の全てが本発明にしたがうフィルムに必ずしも具現化されるのではなく、そのような効果の内の選ばれた効果だけをそのようなフィルムに実施することも可能であることは理解されるであろう。

図９ｂは、反射層９８及び９０が関係するする全表面積またはその一部にわたり層８３または９０のそれぞれに金属層またはＨＲＩ層の形態でさらに被着されている、フィルム構造の変形例を示す。この場合、層８４及び８３に用いられる材料の屈折率が互いに異なる必要はない。同様に、層９０及び層９１のそれぞれに用いられる材料の屈折率が互いに異なる必要はない。

本発明の第１の実施形態について、本発明にしたがうフィルムの断面図を示す 本発明の別の実施形態について、本発明にしたがうフィルムの断面図を示す 有機半導体技術を用いる電子デバイス、特に有機電界効果トランジスタの構造の転写のための装置の図を示す 第１の実施形態にしたがう有機半導体技術を用いるデバイスの層の構造化の行程図を示す 第１の実施形態にしたがう層の構造化の詳細行程図を示す 第１の実施形態にしたがう層の構造化の詳細行程図を示す 図４に示されるプロセスにしたがう、有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの１つまたはそれより多くの層が転写される、本発明にしたがうフィルムの断面図を示す 有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの層の別の実施形態にしたがう転写による構造化の行程図を示す 有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの層の別の実施形態にしたがう転写による構造化の行程図を示す 有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの層の別の実施形態にしたがう転写による構造化の行程図を示す 有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの層の別の実施形態にしたがう転写による構造化の行程図を示す 有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの層の別の実施形態にしたがう転写による構造化の行程図を示す 有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの１つまたはそれより多くの層が図６ａから６ｅに示されるプロセスにしたがって構造化されているフィルムの断面図を示す 有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの層の別の実施形態にしたがう転写の行程図を示す 有機半導体技術を用いて作成されるデバイスの層の別の実施形態にしたがう転写の行程図を示す 本発明の別の実施形態について、本発明にしたがうフィルムの断面図を示す 本発明の別の実施形態について、本発明にしたがうフィルムの断面図を示す

符号の説明

１ 型押フィルム
２ 転移層部
１１ キャリアフィルム
１２ 剥離層
１３，１８ ラッカー層
１４ ゲート電極
１５ 絶縁層
１６ 有機半導体材料層
１７ ソース電極
１９ ドレイン電極
２０ 接着層

Claims (28)

1. 有機半導体技術を用いて作成される少なくとも１つのデバイスを有するフィルム（１，３，６，７，８，９）であって、前記デバイスが複数の層を含み、該複数の層が電気的機能層を含んでいるフィルム（１，３，６，７，８，９）において、
   前記デバイスの１つまたはそれより多くの層に熱転写またはＵＶ転写により空間構造が設けられており、構造深さが転写されるべき層（４２）の厚さ以上の前記空間構造が前記転写されるべき層（４２）に転写され、よって、前記転写されるべき層が部分的に前記転写操作により完全に切除され、前記空間構造にしたがうパターン形状に構造化された電気的機能層（４３）が形成されることを特徴とするフィルム（１，３，６，７，８，９）。
2. 前記フィルムが型押フィルムまたは積層フィルムであることを特徴とする請求項１に記載のフィルム（１，３，６，７，８，９）。
3. 前記型押フィルムまたは積層フィルムが、キャリアフィルム（１１，６１，７１，８１）、有機半導体材料を含む少なくとも１つの層（１６，６７，７６，８８）、電気絶縁材料を含む少なくとも１つの層（１５，６５，７５，８７）及び、領域状にパターン形状に整形され、導電材料を含む、２つまたはそれより多くの層（１４，１７，１９，６４，６６，７４，７７，８６，８９）を有することを特徴とする請求項２に記載のフィルム（１，３，６，７，８，９）。
4. 前記導電層（１４，１７，１９，６４，６６，７４，７７，８６，８９）が有機導電材料を含むことを特徴とする請求項３に記載のフィルム（１，３，６，７，８，９）。
5. 前記電気絶縁層（１５，６５，７５，８７）が有機絶縁材料を含むことを特徴とする請求項３または４に記載のフィルム（１，３，６，７，８，９）。
6. 前記フィルムが、キャリアフィルム（１１）と、該キャリアフィルム（１１）に剥離可能に設けられた転移層部分（２）とを有する型押フィルムであることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載のフィルム（１，３，６，７，８，９）。
7. 前記型押フィルムが剥離層（１２，６２，７２，８２）及び接着層（２０，６９，７９，９７）を有することを特徴とする請求項６に記載のフィルム（１，３，６，７，８，９）。
8. 前記型押フィルムまたは積層フィルムが機能性高分子材層に隣接する１つまたはそれより多くのラッカー層（１３，１８，６３，６８，７３，７８，８４，９０）を有することを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載のフィルム（１，３，６，７，８，９）。
9. 前記導電層、半導体材料を含む前記層及び電気絶縁材料を含む前記層が透明であることを特徴とする請求項３に記載のフィルム（１，３，６，７，８，９）。
10. 前記フィルムが、有機半導体材料を含む層（１６）、電気絶縁材料を含む層（１５）及び、導電材料を含む、領域状にパターン形状に整形された、２つまたはそれより多くの層（１４，１７，１９）を有するフィルム素子（２）であることを特徴とする請求項１に記載のフィルム（２）。
11. 前記フィルム（２）が、型押フィルムまたは積層フィルム（１）を用いて基板に着けられたフィルム素子であることを特徴とする請求項１０に記載のフィルム。
12. 電気機能性が光学特徴と組み合せられていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のフィルム（８）。
13. 前記フィルムが、前記フィルムの層間で整形され、一方で、有機半導体技術を用いて作成される前記電子デバイスの層（４６）をパターン形状に構造化し、他方で、光学特徴として光回折効果を生じさせる、空間構造（４７）を有することを特徴とする請求項１２に記載のフィルム（８）。
14. 前記空間構造（４７）が巨構造及び微構造の重畳によって形成され、前記巨構造が有機半導体技術を用いて作成される前記電子デバイスの層（４６）のパターン付構造化に役立ち、前記微構造が前記光学特徴の生成に役立つことを特徴とする請求項１３に記載のフィルム。
15. 前記フィルムがホログラフィ光学層または回折層（８３，８４，９０，９１）を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のフィルム（８）。
16. 前記フィルムが順次薄膜層系（９４，９５）を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載のフィルム（８）。
17. 前記フィルムが装飾層を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載のフィルム。
18. 前記フィルム（８）が光学的セキュリティ標章をつくる２つまたはそれより多くの相互に重畳される層（８３，８４，９０，９１，９４，９５）を有し、有機半導体技術を用いて作成される前記電子デバイスの１つまたはそれより多くの機能層（８６，８７，８８，８９）がそのような光学活性層の間に配置されていることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載のフィルム（８）。
19. 前記フィルムがセキュリティ素子として用いられることを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載のフィルム。
20. 請求項１に記載のフィルム（１，３，６，７，８，９）の作成のためのプロセスにおいて、有機半導体技術を用いて作成される少なくとも１つのデバイスの１つまたはそれより多くの層（４３，４９，５０）の構造化が熱転写またはＵＶ転写によって実施されることを特徴とするプロセス。
21. 前記空間構造が導電材料を含む電極層に転写され、次いで非導電材料または半導体材料を含む電気的機能層が前記電極層に被着されることを特徴とする請求項２０に記載のプロセス。
22. 構造深さが転写されるべき層（４２）の厚さより小さい空間構造が前記転写されるべき層（４２）に転写されることを特徴とする請求項２１に記載のプロセス。
23. 硬化時にあらかじめ定められた体積減少を受ける材料の電気的機能層（４９）が前記転写層（４６）に被着され、前記材料は、前記転写構造にしたがうパターン形状に構造化された機能層が硬化時に前記体積収縮によって残る被着量で、前記転写層（４６）に被着されることを特徴とする請求項２２に記載のプロセス。
24. 前記機能層がＵＶ硬化性材料を含むことを特徴とする請求項２３に記載のプロセス。
25. 電気的機能層（５０）が前記転写層（４６）に被着され、次いで前記転写構造にしたがうパターン形状に構造化された機能層（５０）が残るような深さまで前記電気的機能層が、特にエッチングによって、除去されることを特徴とする請求項２２に記載のプロセス。
26. 前記空間構造が非導電材料または半導体材料を含む電気的機能層に転写され、次いで導電材料を含む電極層が前記電気的機能層に被着されることを特徴とする請求項２２から２５のいずれかに記載のプロセス。
27. 請求項１に記載のフィルムの作成のためのプロセスにおいて、有機半導体技術を用いて作成される少なくとも１つのデバイスの機能に必要な全てのあるいは１つまたはそれより多くの電極層、絶縁層及び半導体層が印刷プロセスによって全表面積または表面積の一部にわたってフィルム構造に導入されることを特徴とするプロセス。
28. 電気的機能性及び光学的機能性が、転写操作によってつくられることを特徴とする請求項２０から２７のいずれかに記載のプロセス。

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