專利名稱：用于形成多層器件的熱轉(zhuǎn)印元件的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種熱轉(zhuǎn)印元件和將層轉(zhuǎn)印在受體上形成器件的方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有多組分轉(zhuǎn)印單元的熱轉(zhuǎn)印元件以及使用該熱轉(zhuǎn)印元件在受體上形成器件(如光學(xué)或電子器件)的方法。
發(fā)明的背景許多微型電子和光學(xué)器件是使用不同的材料層相互堆疊在一起形成的。常對(duì)這些層構(gòu)圖以制備器件。這種器件的例子包括光學(xué)顯示器(其中形成的各個(gè)像素以圖案排列)、用于電訊器件的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)物和用于半導(dǎo)體器件的金屬-絕緣體-金屬堆疊物。
用于這些器件的常規(guī)制造方法包括在受體基材上形成一層或多層，同時(shí)或隨后對(duì)這些層構(gòu)圖以形成器件。在許多情況下，需要多個(gè)沉積和構(gòu)圖步驟以制得最終器件結(jié)構(gòu)。例如，制備光學(xué)顯示器需要單獨(dú)形成紅色、綠色和藍(lán)色像素。盡管對(duì)于這些類型的像素中的每一種常可沉積部分層，但是至少部分層必須單獨(dú)形成并通常單獨(dú)構(gòu)圖。層的構(gòu)圖通常用光刻技術(shù)，例如它包括用光刻膠涂覆一層，使用掩模在光刻膠上構(gòu)圖，根據(jù)圖案除去部分光刻膠露出下層，隨后蝕刻露出的層。
在某些用途中，難以或不能用常規(guī)的光刻構(gòu)圖法制備器件。例如，構(gòu)圖步驟數(shù)太多難以實(shí)際制備器件。另外，常規(guī)的光刻構(gòu)圖法中的濕加工步驟會(huì)對(duì)前面步驟沉積的層的完整性、界面特性和/或電或光學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。由于常規(guī)光刻構(gòu)圖技術(shù)的局限性，可以想像它不能用于許多具有潛在優(yōu)點(diǎn)的器件結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、布局和材料中。
因此需要形成這些器件的新方法，它具有減少的加工步驟，尤其是濕加工步驟。至少在某些情況下，它可使器件結(jié)構(gòu)具有更大可靠性和更高的復(fù)雜性。
發(fā)明的概述本發(fā)明總體上涉及熱轉(zhuǎn)印元件和使用熱轉(zhuǎn)印元件形成器件(包括光學(xué)和電子器件)的方法。本發(fā)明一個(gè)實(shí)例是一種熱轉(zhuǎn)印元件，它包括基材和多組分轉(zhuǎn)印單元，當(dāng)轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)，該多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列以至少形成多層器件的第一功能層和第二功能層。所述第一功能層放置并排列以傳導(dǎo)或形成載流子或者產(chǎn)生或波導(dǎo)光線。本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例是使用該熱轉(zhuǎn)印元件形成的器件。至少在某些情況下，所述熱轉(zhuǎn)印元件還包括光至熱轉(zhuǎn)換(LTHC)層，它可將光能轉(zhuǎn)化成熱能以轉(zhuǎn)印多組分轉(zhuǎn)印單元。術(shù)語(yǔ)“第一功能層”和“第二功能層”并不表示器件或熱轉(zhuǎn)印元件中層的次序或兩層相互鄰近(即在第一功能層和第二功能層之間可具有一層或多層層)。
另一個(gè)實(shí)例是一種熱轉(zhuǎn)印元件，它包括基材和置于該基片上的多組分轉(zhuǎn)印單元。在轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)，該多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列，形成電子元件或光學(xué)器件的第一功能層和第二功能層。至少在某些情況下，這種熱轉(zhuǎn)印元件還具有一層LTHC層。
再一個(gè)實(shí)例是一種用于形成有機(jī)電致發(fā)光(OEL)器件的熱轉(zhuǎn)印元件。這種熱轉(zhuǎn)印元件包括基材和多組分轉(zhuǎn)印單元，在轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)，該多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列，形成OEL器件的至少兩層功能層(例如OEL器件的發(fā)射層和至少一層電極)。另一個(gè)實(shí)例是一種使用熱轉(zhuǎn)印元件形成的OEL器件。
另一個(gè)實(shí)例是一種用于形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的熱轉(zhuǎn)印元件。這種熱轉(zhuǎn)印元件包括基材和多組分轉(zhuǎn)印單元，在轉(zhuǎn)印至受體上以后該多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列，形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的至少兩層功能層(例如柵絕緣層和半導(dǎo)體層)。另一個(gè)實(shí)例是使用熱轉(zhuǎn)印元件形成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
另一個(gè)實(shí)例是一種用于形成波導(dǎo)的熱轉(zhuǎn)印元件。這種熱轉(zhuǎn)印元件包括基材和多組分轉(zhuǎn)印單元，在轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)，該多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列形成波導(dǎo)的至少兩層功能層(例如至少一層包層和一層芯層)。另一個(gè)實(shí)例是使用這種熱轉(zhuǎn)印元件形成的波導(dǎo)。
另一個(gè)實(shí)例是將多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體上形成器件的方法，包括使受體與帶有基材和轉(zhuǎn)印層的熱轉(zhuǎn)印元件相接觸的步驟。所述轉(zhuǎn)印層包括多組分轉(zhuǎn)印單元。選擇性地加熱熱轉(zhuǎn)印元件以便根據(jù)圖案將多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體上，至少形成器件的第一功能層和第二功能層。至少在某些情況下，熱轉(zhuǎn)印元件包括在基材和轉(zhuǎn)印層之間的一層LTHC層。根據(jù)圖案用光照射熱轉(zhuǎn)印元件，LTHC層將光能轉(zhuǎn)化成熱能，以選擇性地加熱熱轉(zhuǎn)印元件。
可以理解熱轉(zhuǎn)印元件可用一個(gè)轉(zhuǎn)印單元形成，該單元放置并排列以轉(zhuǎn)印一層單層，還可以理解通過轉(zhuǎn)印多組分轉(zhuǎn)印單元或單層可形成除器件以外的零件。
上述本發(fā)明概述并非為了描述本發(fā)明各個(gè)公開實(shí)例或各種實(shí)施方式。下面的附圖和詳細(xì)描述將更詳細(xì)地舉例說(shuō)明這些實(shí)例。
附圖簡(jiǎn)述下列參照附圖對(duì)本發(fā)明各個(gè)實(shí)例的詳細(xì)描述可更全面地理解本發(fā)明。附圖中

圖1A是本發(fā)明熱轉(zhuǎn)印元件一個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖1B是本發(fā)明熱轉(zhuǎn)印元件第二個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖1C是本發(fā)明熱轉(zhuǎn)印元件第三個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖1D是本發(fā)明熱轉(zhuǎn)印元件第四個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖2A是適用于圖1A-1D中任何一種熱轉(zhuǎn)印元件的本發(fā)明轉(zhuǎn)印層的第一個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖2B是適用于圖1A-1D中任何一種熱轉(zhuǎn)印元件的本發(fā)明轉(zhuǎn)印層的第二個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖2C是適用于圖1A-1D中任何一種熱轉(zhuǎn)印元件的本發(fā)明轉(zhuǎn)印層的第三個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖2D是適用于圖1A-1D中任何一種熱轉(zhuǎn)印元件的本發(fā)明轉(zhuǎn)印層的第四個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖3A是用于形成有機(jī)電致發(fā)光元件的本發(fā)明轉(zhuǎn)印層的一個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖3B是用于形成有機(jī)電致發(fā)光元件的本發(fā)明轉(zhuǎn)印層的第二個(gè)實(shí)例的剖面示意圖；圖4A-4C是說(shuō)明形成本發(fā)明顯示器件的方法步驟的一個(gè)實(shí)例的剖面圖；圖5A-5D是說(shuō)明形成本發(fā)明場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法步驟的一個(gè)實(shí)例的頂視圖；圖6A-6D分別是相應(yīng)于圖5A-5D的剖面圖，說(shuō)明形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法步驟的一個(gè)例子；和圖7是本發(fā)明耦合的場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)電致發(fā)光器件的剖面圖。
盡管本發(fā)明適合于多種變化和可供選擇的方式，但是附圖中的實(shí)例和下面的詳細(xì)描述公開了其各個(gè)細(xì)節(jié)。但是應(yīng)理解附圖和詳細(xì)描述不是要將本發(fā)明限于具體的實(shí)例。相反，本發(fā)明包括本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有改進(jìn)、等同替換和可供選擇的方式。
說(shuō)明性實(shí)例的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及采用熱轉(zhuǎn)印形成或部分形成器件或其它物體，以及用于形成器件或其它物體的熱轉(zhuǎn)印元件。作為一個(gè)具體的例子，可形成熱轉(zhuǎn)印元件用于制造(至少部分)多層器件，例如多層有源或無(wú)源器件(如多層電子器件或光學(xué)器件)。這可通過例如對(duì)熱轉(zhuǎn)印元件的多組分熱轉(zhuǎn)印單元進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)理解還可使用單層或其它多層轉(zhuǎn)印單元形成器件和其它物體。盡管本發(fā)明未如此限定，但是通過下列實(shí)例的描述可得到對(duì)本發(fā)明各個(gè)方面的理解。
術(shù)語(yǔ)“器件”包括電子或光學(xué)元件，可通過其本身和/或與其它元件一起形成較大的系統(tǒng)，如電子線路。
術(shù)語(yǔ)“有源器件”包括具有動(dòng)態(tài)功能的電子或光學(xué)元件(如放大器、振蕩器或信號(hào)控制器)，它可能需要電源進(jìn)行運(yùn)行。
術(shù)語(yǔ)“無(wú)源器件”包括基本靜態(tài)運(yùn)行的電子或光學(xué)元件(即它通常不能放大或振蕩)，在特性運(yùn)行時(shí)無(wú)需電源。
術(shù)語(yǔ)“有源層”包括器件(例如多層無(wú)源或有源器件)中產(chǎn)生或傳導(dǎo)載流子(如電子或空穴)和/或產(chǎn)生或波導(dǎo)光的層。有源層的例子包括在器件中起導(dǎo)電、半導(dǎo)電、超導(dǎo)、波導(dǎo)、頻率倍增、產(chǎn)生光(如照明、光發(fā)射、熒光和磷光)、產(chǎn)生電子或產(chǎn)生空穴作用的層和/或在器件中產(chǎn)生光或電子增益的層。
術(shù)語(yǔ)“功能層”包括在器件(如多層有源或無(wú)源器件)運(yùn)行中使用的層。功能層的例子包括起絕緣、導(dǎo)電、半導(dǎo)電、超導(dǎo)、波導(dǎo)、頻率倍增、產(chǎn)生光(如照明、光發(fā)射、熒光和磷光)、產(chǎn)生電子、產(chǎn)生空穴、磁性、吸收光、反射、衍射、相位延遲、散射、色散、折射、偏振或漫射作用的層和/或在器件中產(chǎn)生光或電子增益的層。
術(shù)語(yǔ)“非功能層”包括在器件運(yùn)行中不產(chǎn)生功能的層，但是只為了例如有助于將轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印至受體基材上，保護(hù)器件的各層免于損傷和/或與外部元件接觸，和/或?qū)⑥D(zhuǎn)印層粘附在受體基材上而設(shè)置的。
有源或無(wú)源器件至少部分是由熱轉(zhuǎn)印元件的轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印而形成的?？稍跓徂D(zhuǎn)印元件的選定部位直接加熱來(lái)對(duì)熱轉(zhuǎn)印元件加熱。可使用發(fā)熱元件(如電阻發(fā)熱元件)、將輻射(如光線)轉(zhuǎn)化成熱量和/或向熱轉(zhuǎn)印元件層施加電流來(lái)產(chǎn)生熱量。在許多情況下，使用來(lái)自例如燈或激光器的光線進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印是有利的，因?yàn)橥ǔ？蛇_(dá)到精確度和準(zhǔn)確度?？赏ㄟ^例如選擇光束的尺寸、光束的照射圖案、直射光束與熱轉(zhuǎn)印元件接觸的時(shí)間以及熱轉(zhuǎn)印元件的材料來(lái)控制轉(zhuǎn)印圖案的大小和形狀(例如線形、圓形、正方形或其它形狀)。
熱轉(zhuǎn)印元件包括的轉(zhuǎn)印層可用于形成例如電子線路、電阻器、電容器、二極管、整流器、電致發(fā)光燈、存儲(chǔ)元件、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、雙極晶體管、單結(jié)晶體管、MOS晶體管、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體晶體管、電荷耦合器件、絕緣體-金屬-絕緣體堆疊物、有機(jī)導(dǎo)體-金屬-有機(jī)導(dǎo)體堆疊物、集成電路、光探測(cè)器、激光器、透鏡、波導(dǎo)、光柵、全息照相元件、濾光器(例如連接-下降(add-drop)濾光器、增益平坦濾光器、截止濾光器等)、鏡子、分光器、耦合器、合并器、調(diào)制器、傳感器(例如漸逝傳感器、相調(diào)制傳感器、干涉型傳感器等)、光學(xué)空腔、壓電器件、鐵電器件、薄膜電池或其組合器件，例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)電致發(fā)光燈的組合器件作為有源基質(zhì)陣列用于光學(xué)顯示器。通過轉(zhuǎn)印多組分轉(zhuǎn)印單元和/或單層可形成其它零件。
將層熱轉(zhuǎn)印形成器件有助于例如減少或消除如用于形成許多電子或光學(xué)器件的光刻構(gòu)圖法的濕加工步驟。另外，對(duì)于很小的器件(例如小的光學(xué)和電子器件，包括例如集成電路的晶體管和其它元件)以及用于顯示器的元件(如電致發(fā)光燈和控制電路)，使用光進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印能更好地控制精度和質(zhì)量。此外，至少在某些情況下當(dāng)在與器件尺寸相比較大的區(qū)域中形成多個(gè)器件時(shí)，使用光進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印能更好地定位。作為一個(gè)例子，使用這種方法可形成具有許多像素的顯示器元件。
在某些情況下，可使用多個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件形成器件或其它物體。該多個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件可包括具有多組分熱轉(zhuǎn)印單元的熱轉(zhuǎn)印元件和轉(zhuǎn)印單層的熱轉(zhuǎn)印元件。例如，可使用一個(gè)或多個(gè)具有多組分轉(zhuǎn)印單元的熱轉(zhuǎn)印元件和一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)印單層的熱轉(zhuǎn)印元件形成器件或其它物體。
合適的熱轉(zhuǎn)印元件100的一個(gè)實(shí)例如圖1A所示。熱轉(zhuǎn)印元件100包括給體基片102、任選的底涂層104、光至熱轉(zhuǎn)化(LTHC)層106、任選的中間層108、任選的剝離層112和轉(zhuǎn)印層110。可根據(jù)圖案使用來(lái)自光源(如激光器或燈)的直射光照射熱轉(zhuǎn)印元件100。LTHC層含有將光能轉(zhuǎn)化成熱能的輻射吸收劑。將光能轉(zhuǎn)化成熱能導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)印層110轉(zhuǎn)印至受體(圖中未表示)。
另一個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件120的例子如圖1B所示，它包括給體基材122、LTHC層124、中間層126、轉(zhuǎn)印層128。另一種合適的熱轉(zhuǎn)印元件140如圖1C所示，它包括給體基材142、LTHC層144、轉(zhuǎn)印層146。再一種熱轉(zhuǎn)印元件160如圖1D所示，包括給體基材162和轉(zhuǎn)印層164，任選的輻射吸收劑置于給體基材162和/或轉(zhuǎn)印層164中將光能轉(zhuǎn)化成熱能。或者，對(duì)于轉(zhuǎn)印層164的熱轉(zhuǎn)印可使用不帶輻射吸收劑的熱轉(zhuǎn)印元件160，使用與熱轉(zhuǎn)印元件接觸的加熱元件(如電阻發(fā)熱元件)，根據(jù)圖案選擇性地加熱熱轉(zhuǎn)印元件并熱轉(zhuǎn)印轉(zhuǎn)印層164。不含輻射吸收劑的熱轉(zhuǎn)印元件160可任選地包括剝離層、中間層和/或本領(lǐng)域使用的其它層(如防止電阻發(fā)熱元件粘連的涂層)。
對(duì)于使用輻射(如光線)的熱轉(zhuǎn)印，本發(fā)明可使用各種輻射發(fā)射源。對(duì)于類似的技術(shù)(如透過掩模輻照)，大功率光源(如氙閃光燈和激光器)是適用的。對(duì)于數(shù)碼成象技術(shù)，特別有用的是紅外、可見和紫外激光器。合適的激光器包括例如大功率(≥100mW)單模激光二極管、光纖耦合的激光二極管和二極管抽運(yùn)的固態(tài)激光器(如NdYAG和NdYLF)。激光照射的停留時(shí)間可例如約0.1-100微秒，激光能量密度可例如約0.01-1J/cm2。
當(dāng)在大的基材區(qū)域需要高的點(diǎn)放置精度(例如對(duì)于高信息全色顯示器用途)時(shí)，激光尤其適合作為輻照源。激光光源適合于大的剛性基材(例如1m×1m×1.1mm的玻璃)和連續(xù)的或片狀膜基材(例如100微米的聚酰亞胺片)。
可例如使用電阻熱打印頭或陣列，它具有簡(jiǎn)單的給體膜結(jié)構(gòu)，無(wú)需LTHC層和輻射吸收劑。它尤其適用于較小的基材尺寸(例如全部尺寸均小于約30cm)或用于較大的圖案，如字母數(shù)字段顯示所需的圖案。
給體基材和任選的底涂層給體基材可以是聚合物膜。一種合適類型的聚合物膜是聚酯膜，例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯膜。但是，可使用其它對(duì)特定用途具有足夠光學(xué)性能(在使用光進(jìn)行加熱和轉(zhuǎn)印的情況下，該光學(xué)性能包括在特定波長(zhǎng)下的高透光性)、以及足夠機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性的膜。至少在某些情況下，給體基材是平的以便形成均勻的涂層。給體基材通常還選自在LTHC層發(fā)熱時(shí)仍保持穩(wěn)定的材料。給體基材的一般厚度為0.025-0.15mm，較好為0.05-0.1mm，盡管可使用更厚的或更薄的給體基材。
通常，選擇用于形成給體基材和LTHC層的材料，以改進(jìn)LTHC層和給體基材之間的粘合性?？墒褂萌芜x的底涂層以提高隨后涂層的均勻性并增加LTHC層和給體基材之間的層間粘結(jié)強(qiáng)度。合適的帶底涂層的基材的一個(gè)例子是購(gòu)自TeijinLtd(日本大阪，產(chǎn)品號(hào)HPE100)的基材。
光至熱轉(zhuǎn)化(LTHC)層為了輻照引發(fā)熱轉(zhuǎn)印，通常在熱轉(zhuǎn)印元件中加入光至熱轉(zhuǎn)化(LTHC)層，以便將來(lái)自光發(fā)射源的光能結(jié)合在熱轉(zhuǎn)印元件中。LTHC層較好包括輻照吸收劑，它吸收入射的輻射(如激光)并將至少一部分入射的輻射轉(zhuǎn)化成熱量，以便將轉(zhuǎn)印層由熱轉(zhuǎn)印元件轉(zhuǎn)印至受體。在某些實(shí)例中，不使用單獨(dú)的LTHC層，取而代之的是將輻射吸收劑置于熱轉(zhuǎn)印元件的另一層(例如給體基材或轉(zhuǎn)印層)中。在其它實(shí)例中，熱轉(zhuǎn)印元件包括LTHC層，還包括分散在熱轉(zhuǎn)印元件的一層或多層其它層(例如給體基材或轉(zhuǎn)印層)中的附加的一種或多種輻射吸收劑。在其它實(shí)例中，熱轉(zhuǎn)印元件不包括LTHC層或輻射吸收劑，使用與熱轉(zhuǎn)印元件接觸的發(fā)熱元件來(lái)轉(zhuǎn)印轉(zhuǎn)印層。
通常，LTHC層(或其它層)中的輻射吸收劑吸收電磁光譜中的紅外、可見和/或紫外區(qū)的光線。輻射吸收劑通常高度吸收選定的成象輻射，只要該成象輻射波長(zhǎng)的光密度為0.2-3，較好為0.5-2即可。合適的輻射吸收材料包括例如染料(如可見光染料、紫外光染料、紅外光染料、熒光染料和輻射偏振染料)、顏料、金屬、金屬化合物、金屬膜和其它合適的吸收材料。合適的輻射吸收劑的例子包括炭黑、金屬氧化物和金屬硫化物。一種合適的LTHC層的例子包括顏料(如炭黑)和粘合劑(如有機(jī)聚合物)。另一種合適的LTHC層可包括金屬或金屬/金屬氧化物形成的薄膜，例如黑鋁(即具有黑色外觀的部分氧化的鋁)?？衫美珀帢O濺射和蒸發(fā)沉積技術(shù)形成金屬膜或金屬化合物膜?？墒褂谜澈蟿┖腿魏魏线m的干涂或濕涂技術(shù)形成顆粒涂層。
適合在LTHC層中作為輻射吸收劑的染料可以溶解在粘合劑材料中或至少部分分散在粘合劑材料中的顆粒的形式存在。當(dāng)使用分散的顆粒輻射吸收劑時(shí)，至少在某些情況下其粒徑約為10微米或更低，并可為1微米或更低。合適的染料包括在光譜紅外區(qū)吸收的染料。這種染料的例子可參見Matsuoka，M.的“紅外吸收材料”Plenum Press，New York，1990、Matsuoka，M.的“染料對(duì)二極管激光器的吸收光譜”，Bunshin Publishing Co.，Tokyo，1990、美國(guó)專利4,722,583、4,833,124、4,912,083、4,942,141、4,948,776、4,948,778、4,950,639、4,940,640、4,952,552、5,023,229、5,024,990、5,156,938、5,286,604、5,340,699、5,351,617、5,360,694和5,401,607、歐洲專利321,923和568,993以及Beilo，K.A.等的J.Chem.Soc.，Chem.Commun，1993，452-454(1993)，所有這些文獻(xiàn)在此引為參考。還可使用Glendale Protective Technologies，Inc.，Lakeland，F(xiàn)la以CYASORB IR-99、TR-126和IR-165出售的紅外吸收劑。可根據(jù)各種因素，例如在具體粘合劑和/或涂料溶劑中的溶解度、相容性以及吸收波長(zhǎng)范圍，來(lái)選擇具體的染料。
在LYHC層中還可使用顏料作為輻射吸收劑。合適的顏料的例子包括炭黑和石墨以及酞菁、環(huán)二硫戊烯(dithiolene)鎳類和美國(guó)專利5,166,024和5,351,617(在此引為參考)所述的其它顏料。另外，可使用基于銅或鉻配合物的黑色偶氮顏料，例如吡唑啉酮黃、聯(lián)茴香胺紅和鎳偶氮黃。還可使用無(wú)機(jī)顏料，包括例如金屬(如鋁、鉍、錫、銦、鋅、鈦、鉻、鉬、鎢、鈷、銥、鎳、鈀、鉑、銅、銀、金、鋯、鐵、鉛和碲)的氧化物和硫化物。還可使用金屬硼化物、碳化物、氮化物、碳氮化物、青銅結(jié)構(gòu)的氧化物和與青銅族相關(guān)結(jié)構(gòu)的氧化物(如WO2.9)。
可使用金屬輻射吸收劑，它可以是顆粒狀的(例如如美國(guó)專利4,252,671(在此引為參考)所述)或者是薄膜狀的(例如如美國(guó)專利5,256,506(在此引為參考)所述)。合適的金屬包括例如鋁、鉍、錫、銦、碲和鋅。
如上所述，顆粒狀的輻射吸收劑可置于粘合劑中。輻射吸收劑在涂料中的重量百分?jǐn)?shù)(計(jì)算重量百分?jǐn)?shù)時(shí)不包括溶劑)一般為1-30重量％，較好為3-20重量％，最好為5-15重量％，它取決于LTHC中使用的具體輻射吸收劑和粘合劑。
適用于LTHC層中的合適的粘合劑包括成膜聚合物，例如酚醛(例如酚醛清漆樹脂和可熔性酚醛樹脂)、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇縮乙醛、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸酯、纖維素醚和酯、硝基纖維素和聚碳酸酯。合適的粘合劑包括可聚合或交聯(lián)的單體、低聚物或聚合物。在某些實(shí)例中，粘合劑主要是由可交聯(lián)的單體和/或低聚物與任選聚合物的涂料形成的。當(dāng)粘合劑中使用聚合物時(shí)，粘合劑包含1-50重量％，較好10-45重量％聚合物(計(jì)算重量百分?jǐn)?shù)時(shí)不包括溶劑)。
涂覆在給體基材上以后，將單體、低聚物和聚合物交聯(lián)成LTHC。在某些情況下，如果LTHC的交聯(lián)度太低，則LTHC層會(huì)受熱破壞和/或會(huì)使部分LTHC層與轉(zhuǎn)印層一起轉(zhuǎn)印至受體上。
至少在某些情況下，包含熱塑性樹脂(例如聚合物)可改進(jìn)LTHC層的性能(例如轉(zhuǎn)印性能和/或涂覆性)。認(rèn)為熱塑性樹脂可改進(jìn)LTHC層與給體基材的粘合性。在一個(gè)實(shí)例中，粘合劑包括25-50重量％(計(jì)算重量百分?jǐn)?shù)時(shí)不包括溶劑)熱塑性樹脂，較好包括30-45重量％熱塑性樹脂，盡管可使用更少量的熱塑性樹脂(例如1-15重量％)。通常選擇熱塑性樹脂使之與粘合劑的其它材料相容(即形成單相混合物)?？墒褂萌芙舛葏?shù)來(lái)表示相容性，參見聚合物手冊(cè)，J.Brandrup，ed.，pp.VII519-557(1989)(在此引為參考)。至少在某些實(shí)例中，選擇溶解度參數(shù)為9-13(cal/cm3)1/2，較好為9.5-12(cal/cm3)1/2的熱塑性樹脂用于粘合劑。合適的熱塑性樹脂的例子包括聚丙烯酸類、苯乙烯-丙烯酸類聚合物和樹脂和聚乙烯醇縮丁醛。
可加入常規(guī)的涂料助劑(如表面活性劑和分散劑)以有助于涂覆加工?？墒褂帽绢I(lǐng)域已知的各種涂覆方法將LTHC層涂覆在給體基材上。至少在某些情況下，聚合物或有機(jī)LTHC層的涂覆厚度為0.05-20微米，較好為0.5-10微米，最好為1-7微米。至少在某些情況下，無(wú)機(jī)LTHC層的涂覆厚度為0.001-10微米，較好為0.002-1微米。
這種LTHC層可用于各種熱轉(zhuǎn)印元件中，包括具有多組分轉(zhuǎn)印單元的熱轉(zhuǎn)印元件和用于轉(zhuǎn)印單層器件或其它零件的熱轉(zhuǎn)印元件。LTHC層可與如上所述用于形成多層器件的熱轉(zhuǎn)印元件一起使用，以及與用于形成其它零件的熱轉(zhuǎn)印元件一起使用。所述其它零件的例子包括濾色器、隔層、黑色基質(zhì)層、印刷線路板、顯示器(例如液晶和發(fā)射顯示器)、偏振器、z-軸傳導(dǎo)器和可由熱轉(zhuǎn)印形成的其它零件，包括例如美國(guó)專利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、5,693,466和5,710,097以及PCT專利申請(qǐng)98/03346和97/15173所述的零件。
中間層可使用任選的中間層以便將轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印部分的損傷和污染降至最低，還可減小轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印部分的變形。中間層還會(huì)影響轉(zhuǎn)印層與熱轉(zhuǎn)印元件其余部分的粘合性。通常，中間層具有高的耐熱性。較好的是，在成象條件下中間層不會(huì)變形或化學(xué)分解，尤其達(dá)到使轉(zhuǎn)印的圖像無(wú)效的程度。在轉(zhuǎn)印過程中中間層與LTHC層一般保持接觸，并且基本不與轉(zhuǎn)印層一起轉(zhuǎn)印。
合適的中間層包括例如聚合物膜、金屬層(例如蒸氣沉積的金屬層)、無(wú)機(jī)層(例如無(wú)機(jī)氧化物(如氧化硅、氧化鈦和其它金屬氧化物)的溶膠-凝膠沉積層和蒸氣沉積層)，和有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合層。適合作為中間層材料的有機(jī)材料包括熱固性和熱塑性材料。合適的熱固性材料包括受熱、輻照或化學(xué)處理會(huì)發(fā)生交聯(lián)的樹脂，它包括但不限于交聯(lián)的或可交聯(lián)的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯、環(huán)氧樹脂和聚氨酯?？蓪峁绦圆牧先缋鐭崴苄郧绑w那樣涂覆在LTHC層上，隨后交聯(lián)成交聯(lián)的中間層。
合適的熱塑性材料包括例如聚丙烯酸酯類、聚甲基丙烯酸酯類、聚苯乙烯類、聚氨酯類、聚砜類、聚酯類和聚酰亞胺類。這些熱塑性有機(jī)材料可用常規(guī)的涂覆技術(shù)(例如溶劑涂覆、噴涂或擠涂)施涂。通常，適用于中間層的熱塑性材料的玻璃化溫度(Ts)為25℃或更大，較好為50℃或更大，更好為100℃或更大，最好為150℃或更大。在成象輻射波長(zhǎng)下中間層可以是透光的、吸光的、反射光的或兼有部分這些特征。
適合作為中間層材料的無(wú)機(jī)材料包括例如金屬、金屬氧化物、金屬硫化物和無(wú)機(jī)碳涂層，它包括在成象光波長(zhǎng)下是高度透光的或反射光的材料?？墒褂贸Ｒ?guī)技術(shù)(例如真空濺射、真空蒸發(fā)或等離子體噴射沉積)將這些材料施加至光至熱轉(zhuǎn)化層。
中間層帶來(lái)許多好處。中間層可阻擋光至熱轉(zhuǎn)化層材料發(fā)生轉(zhuǎn)印。它還可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)印層達(dá)到的溫度，從而可轉(zhuǎn)印熱不穩(wěn)定材料。中間層的存在還可改進(jìn)轉(zhuǎn)印材料的塑性記憶。
中間層可含有添加劑，包括例如光引發(fā)劑、表面活性劑、顏料、增塑劑和涂料助劑。中間層的厚度取決于眾多因素，例如中間層的材料、LTHC層的材料、轉(zhuǎn)印層的材料、成象輻射的波長(zhǎng)和熱轉(zhuǎn)印元件在成象輻射中輻照的時(shí)間。對(duì)于聚合物中間層，中間層的厚度通常為0.05-10微米，較好約為0.1-4微米，更好為0.5-3微米，最好為0.8-2微米。對(duì)于無(wú)機(jī)中間層(例如金屬和金屬化合物中間層)，中間層的厚度通常為0.005-10微米，較好為0.01-3微米，更好約為0.02-1微米。
剝離層在對(duì)熱轉(zhuǎn)印元件加熱(例如用發(fā)光源或發(fā)熱元件)時(shí)，任選的剝離層通常便于轉(zhuǎn)印層從熱轉(zhuǎn)印元件的其余部分(例如中間層和/或LTHC層)上剝離。至少在某些情況下，加熱前剝離層使轉(zhuǎn)印層與熱轉(zhuǎn)印元件的其余部分之間具有一定的粘合性。合適的剝離層包括例如導(dǎo)電和非導(dǎo)電的熱塑性聚合物、導(dǎo)電和非導(dǎo)電的填充聚合物和/或?qū)щ姾头菍?dǎo)電的分散體。合適的聚合物的例子包括丙烯酸類聚合物、聚苯胺類、聚噻吩類、聚亞苯基亞乙烯基類、聚乙炔類和其它導(dǎo)電有機(jī)材料，例如導(dǎo)電分于和聚合物手冊(cè)第1-4卷，H.S.Nalwa，ed.，John Wiley and Sons，Chichester(1997)(在此引為參考)所述的材料。合適的導(dǎo)電分散體的例子包括含油墨的炭黑、石墨、超細(xì)的氧化銦錫顆粒、超細(xì)的氧化銻錫顆粒和例如購(gòu)自Nanophase Technologies Corporation(Burr Ridge，IL)和Metech(Elverson，PA)公司的材料。適合作為剝離層的其它合適材料包括可升華的絕緣材料和可升華的半導(dǎo)體材料(如酞菁)，包括例如美國(guó)專利5,747,217(在此引為參考)所述的材料。
剝離層可以是轉(zhuǎn)印層的一部分或者是單獨(dú)的層。全部或部分剝離層可與轉(zhuǎn)印層一起轉(zhuǎn)印?；蛘?，當(dāng)轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印時(shí)，大部分或幾乎所有剝離層均保留在給體基材上。在某些情況下，例如剝離層含有可升華材料時(shí)，可在轉(zhuǎn)印過程中消除部分剝離層。
轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印層通常包括一層或多層用于轉(zhuǎn)印至受體上的層。這些一層或多層可用有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料、有機(jī)金屬材料和其它材料形成。盡管將轉(zhuǎn)印層描述和圖示成不連續(xù)的層，但是至少在某些情況下較好具有一個(gè)界面區(qū)，該界面區(qū)至少含一部分各種層。例如在轉(zhuǎn)印轉(zhuǎn)印層之前、轉(zhuǎn)印過程中或轉(zhuǎn)印后混合各層或者將材料擴(kuò)散至各層之間時(shí)，會(huì)發(fā)生這種情況。在其它情況下，在轉(zhuǎn)印轉(zhuǎn)印層之前、轉(zhuǎn)印過程中或轉(zhuǎn)印后可將兩層完全或部分混合。在任何情況下，將這些結(jié)構(gòu)稱為含有多于一層單獨(dú)的層，尤其通過不同的區(qū)域使器件具有不同的功能時(shí)。
轉(zhuǎn)印層的一個(gè)例子包括多組分轉(zhuǎn)印單元，用于在受體上形成多層器件，例如有源或無(wú)源器件。在某些情況下，轉(zhuǎn)印層可包括有源或無(wú)源器件所需的所有層。在其它情況下，一層或多層有源或無(wú)源器件層置于受體上，其余層包括在轉(zhuǎn)印層中?；蛘咴诔练e轉(zhuǎn)印層后將有源或無(wú)源器件的一層或多層轉(zhuǎn)印至受體上。在某些情況下，使用轉(zhuǎn)印層僅形成單層有源或無(wú)源器件或者單層或多層除器件以外的零件。使用多組分轉(zhuǎn)印單元(尤其是各層不混合時(shí))的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)在轉(zhuǎn)印過程中制備并最好保留熱轉(zhuǎn)印單元時(shí)，可在多組分轉(zhuǎn)印單元中形成重要的層的界面特性。單獨(dú)地轉(zhuǎn)印各層難以在各層間形成最佳的界面。
使用轉(zhuǎn)印層的多組分轉(zhuǎn)印單元制得的多層器件可以是例如電子器件或光學(xué)器件。這種器件的例子包括電子線路、電阻器、電容器、二極管、整流器、電致發(fā)光燈、存儲(chǔ)元件、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、雙極晶體管、單結(jié)晶體管、MOS晶體管、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體晶體管、電荷耦合器件、絕緣體-金屬-絕緣體堆疊物、有機(jī)導(dǎo)體-金屬-有機(jī)導(dǎo)體堆疊物、集成電路、光探測(cè)器、激光器、透鏡、波導(dǎo)、光柵、全息照相元件、濾光器(例如連接-下降(add-drop)濾光器、增益平坦濾光器、截止濾光器等)、鏡子、分光器、耦合器、合并器、調(diào)制器、傳感器(例如漸逝傳感器、相調(diào)制傳感器、干涉型傳感器等)、光學(xué)空腔、壓電器件、鐵電器件、薄膜電池或其組合器件。可形成的其它導(dǎo)電器件包括例如電極和導(dǎo)電元件。
轉(zhuǎn)印層的實(shí)例包括用于形成至少部分有源或無(wú)源器件的多組分轉(zhuǎn)印單元。在一個(gè)實(shí)例中，作為例子的轉(zhuǎn)印層包括能形成至少兩層多層器件的多組分轉(zhuǎn)印單元。這兩層多層器件相當(dāng)于兩層兩層轉(zhuǎn)印層。在該實(shí)例中，由多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印形成的一層是有源層(即在器件中起導(dǎo)電、半導(dǎo)電、超導(dǎo)、波導(dǎo)、頻率倍增、產(chǎn)生光(例如發(fā)光、光發(fā)射、熒光或磷光)、產(chǎn)生電子、或產(chǎn)生空穴作用的層和/或產(chǎn)生光或電增益的層)。由多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印形成的第二層是另一層有源層或功能層(即在器件中起絕緣、導(dǎo)電、半導(dǎo)電、超導(dǎo)、波導(dǎo)、頻率倍增、產(chǎn)生光(例如熒光或磷光)、產(chǎn)生電子、產(chǎn)生空穴、光吸收、反射、衍射、相延遲、散射、色散、漫射作用的層和/或在器件中產(chǎn)生光或電增益的層)。多組分轉(zhuǎn)印單元還可形成附加的有源層和/或功能層和非功能層(即在器件運(yùn)行中不起作用的層，但是例如有助于將轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體基材和/或?qū)⑥D(zhuǎn)印單元粘附在受體基材上)。
轉(zhuǎn)印層可包括置于轉(zhuǎn)印層一個(gè)外表面上的一層粘合劑層以促進(jìn)與受體的粘合。粘合劑層可以是功能層(例如當(dāng)粘合劑層在受體和其它轉(zhuǎn)印層之間導(dǎo)電時(shí))或者是非功能層(例如粘合劑層僅用于將轉(zhuǎn)印層粘附在受體上)。粘合劑層可由例如熱塑性聚合物(包括導(dǎo)電和非導(dǎo)電的聚合物、導(dǎo)電和非導(dǎo)電的填充聚合物和/或?qū)щ姾头菍?dǎo)電的分散體)制成。合適的聚合物的例子包括丙烯酸類聚合物、聚苯胺類、聚噻吩類、聚亞苯基亞乙烯基類、聚乙炔類和其它導(dǎo)電有機(jī)材料，例如導(dǎo)電分子和聚合物手冊(cè)第1-4卷，H.S.Nalwa，ed.，John Wiley and Sons，Chichester(1997)(在此引為參考)所述的材料。合適的導(dǎo)電分散體的例子包括含油墨的炭黑、石墨、超細(xì)的氧化銦錫顆粒、超細(xì)的氧化銻錫顆粒和例如購(gòu)自Nanophase Technologies Corporation(Burr Ridge，IL)和Metech(Elverson，PA)公司的材料。
轉(zhuǎn)印層還可包括置于轉(zhuǎn)印層表面上與熱轉(zhuǎn)印元件的其余部分接觸的剝離層。如上所述，在轉(zhuǎn)印轉(zhuǎn)印層時(shí)，部分或全部該剝離層可與轉(zhuǎn)印層的其余部分一起轉(zhuǎn)印或者基本所有的剝離層均保留在熱轉(zhuǎn)印元件上。合適的剝離層如上所述。
盡管轉(zhuǎn)印層可以是不連續(xù)的層，但是應(yīng)理解至少在某些實(shí)例中轉(zhuǎn)印層可包括具有多組分的層和/或在器件中具有多用途的層。還應(yīng)理解至少在某些情況下在轉(zhuǎn)印過程中兩層或多層不連續(xù)的層可融合在一起或以其它方法混合或結(jié)合。在任何情況下，盡管這些層已經(jīng)混合或結(jié)合，但是仍將其稱為單獨(dú)的層。
圖2A所示轉(zhuǎn)印層170的一個(gè)例子包括導(dǎo)電金屬或金屬化合物層172以及用于與受體(圖中未表示)接觸的導(dǎo)電聚合物層174。導(dǎo)電聚合物層174還至少部分起粘合劑層的作用以促進(jìn)對(duì)受體的轉(zhuǎn)印。轉(zhuǎn)印層180的第二個(gè)例子如圖2B所示，它包括剝離層182，其次是導(dǎo)電金屬或金屬氧化物層184，隨后是用于與受體(圖中未表示)接觸的導(dǎo)電或非導(dǎo)電聚合物層186。圖2C所示的第三個(gè)例子中，轉(zhuǎn)印層190包括無(wú)機(jī)導(dǎo)電層191(例如蒸氣沉積的氧化銦錫)、用于與受體接觸的導(dǎo)電或非導(dǎo)電聚合物層192和任選的剝離層(圖中未表示)。圖2D所示的第四個(gè)例子中，轉(zhuǎn)印層195是由多層金屬堆疊物196和用于與受體接觸的導(dǎo)電或非導(dǎo)電聚合物層199組成的，所述堆疊物196包括交替放置的金屬層197和198(例如金-鋁-金)。
用于OEL器件的轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印多組分轉(zhuǎn)印單元，形成至少部分OEL(有機(jī)電致發(fā)光)器件是使用熱轉(zhuǎn)印元件形成有源器件的一個(gè)說(shuō)明性的非限定性例子。至少在某些情況下，OEL器件包括一層或多層合適的有機(jī)材料薄層，該層夾在陰極和陽(yáng)極之間。電子由陰極注入有機(jī)層，空穴由陽(yáng)極注入有機(jī)層。當(dāng)注入的電荷向帶相反電荷的電極遷移時(shí)，它們會(huì)結(jié)合成電子-空穴對(duì)(通常稱之為激子)。這些激子(即激發(fā)態(tài)的物質(zhì))在衰變回其基態(tài)時(shí)會(huì)以光的形式發(fā)出能量(例如參見T.Tsutsui，MRSBulletin，22，39-45(1997)，在此引為參考)。
OEL器件結(jié)構(gòu)的說(shuō)明性例子包括分子分散的聚合物器件，其中載帶電荷和/或發(fā)射的物質(zhì)分散在聚合物基質(zhì)中(參見J.Kido基于聚合物材料的有機(jī)電致發(fā)光器件，Trends in Polymer Science，2，350-355(1994)，在此引為參考)；組合的聚合物器件，其中聚合物層(例如聚亞苯基亞乙烯基)作為載帶電荷和發(fā)射的物質(zhì)(參見J.J.M.Halls等Thin Solid Films，276，13-20(1996)，在此引為參考)；蒸氣沉積的小分子雜結(jié)構(gòu)器件(參見美國(guó)專利5,061,569和C.H.Chen等“分子有機(jī)電致發(fā)光材料的近來(lái)發(fā)展”Macromolecular Symposia，125，1-48(1997)，在此引為參考)；光發(fā)射電化學(xué)電池(參見Q.Pei等J.Amer.Chem.Soc.118，3922-3929(1996)，在此引為參考)；以及能發(fā)射多波長(zhǎng)光線的垂直堆疊的有機(jī)發(fā)光二極管(參見美國(guó)專利5,707,745和Z.Shen等Science，276，2009-2011(1997)(在此引為參考)。
用于形成OEL器件的轉(zhuǎn)印層200的一個(gè)合適的例子如圖3A所示。轉(zhuǎn)印層200包括陽(yáng)極202、空穴輸送層204、電子輸送/發(fā)射層206和陰極208?；蛘撸帢O或陽(yáng)極可單獨(dú)形成在受體(例如受體上的導(dǎo)電涂層)上而非在轉(zhuǎn)印層上。這種情況如圖3B所示，對(duì)于無(wú)陽(yáng)極轉(zhuǎn)印層200’，其帶撇號(hào)的標(biāo)號(hào)均表示與轉(zhuǎn)印層200相同的層。
轉(zhuǎn)印層200還可包括一層或多層(如剝離層210和/或粘合劑層212)以促進(jìn)轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印至受體上。這兩層中的任何一層均可是導(dǎo)電聚合物以促進(jìn)與受體上的導(dǎo)電層或?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)的電接觸或者促進(jìn)與隨后在轉(zhuǎn)印層上形成的一層或多層導(dǎo)電層的電接觸。應(yīng)理解剝離層和粘合劑層的位置可根據(jù)轉(zhuǎn)印層中其它層而進(jìn)行變化。
通常使用導(dǎo)電材料(如金屬、合金、金屬化合物、金屬氧化物、導(dǎo)電陶瓷、導(dǎo)電分散體和導(dǎo)電聚合物)，包括例如金、鉑、鈀、鋁、鈦、氮化鈦、氧化銦錫(ITO)、氧化氟錫(FTO)和聚苯胺，形成陽(yáng)極202和陰極208。陽(yáng)極202和陰極208可以是單層導(dǎo)電材料或者它們可包括多層。例如，陽(yáng)極或陰極可包括一層鋁和一層金或一層鋁和一層氟化鋰。對(duì)于許多用途(例如顯示器用途)，陰極和陽(yáng)極中較好至少有一個(gè)對(duì)電致發(fā)光器件發(fā)出的光線是透明的。
空穴輸送層204有助于將空穴注入器件及其朝陰極208的遷移。空穴輸送層204還起阻止電子朝陽(yáng)極202移動(dòng)的阻擋作用。空穴輸送層204可包括例如二元胺衍生物，如N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺(也稱為TPD)。
電子輸送/發(fā)射層206有助于注入電子及其朝陽(yáng)極202的遷移。電子輸送/發(fā)射層206還起阻止空穴朝陰極208遷移的阻擋作用。電子輸送/發(fā)射層206通常是由金屬鰲合物(例如三(8-羥基喹啉)合鋁(ALQ))形成的。
空穴輸送層204和電子輸送/發(fā)射層206之間的界面構(gòu)成空穴和電子通過的阻擋層，從而產(chǎn)生空穴/電子的結(jié)合區(qū)，并提供有效的有機(jī)電致發(fā)光器件。當(dāng)發(fā)射材料是ALQ時(shí)，OEL器件發(fā)射藍(lán)-綠光。在電子輸送/發(fā)射層206中使用不同的發(fā)射體和摻雜劑可得到不同顏色的發(fā)射光(參見C，H，Chen等“分子有機(jī)電致發(fā)光材料的近來(lái)發(fā)展”Macromolecular Symposia，125，1-48(1997)(在此引為參考)。
使用不同的轉(zhuǎn)印層可轉(zhuǎn)印其它OEL多層器件結(jié)構(gòu)。例如，圖3A中的空穴輸送層204還可以是發(fā)射層和/或空穴輸送層204和電子輸送/發(fā)射層206可結(jié)合成一層。另外，可在圖3A的層204和206之間放置單獨(dú)的發(fā)射層。
可將多層單元轉(zhuǎn)印在受體上形成OEL器件。作為一個(gè)例子，可如圖4A-4C所示形成光學(xué)顯示器。例如，如圖4A所示可將綠色的OEL器件302轉(zhuǎn)印在受體基材300上。隨后可如圖4B和4C所示轉(zhuǎn)印藍(lán)色的OEL器件304，隨后轉(zhuǎn)印紅色OEL器件306?？煞謩e使用綠色、藍(lán)色和紅色熱轉(zhuǎn)印元件單獨(dú)轉(zhuǎn)印各個(gè)綠色、藍(lán)色和紅色OEL器件302、304和306?；蛘?，可將紅色、綠色和藍(lán)色熱轉(zhuǎn)印元件轉(zhuǎn)印在相互的頂面上，形成如美國(guó)專利5,707,745(在此引為參考)所述的多色堆疊的OLED器件。另一種形成全色器件的方法包括沉積空穴輸送層材料柱，隨后以與該空穴輸送材料平行或垂直的方式沉積紅色、綠色和藍(lán)色電子輸送層/發(fā)射層多組分轉(zhuǎn)印單元。形成全色器件的另一種方法包括沉積紅色、綠色和藍(lán)色濾色器(或常規(guī)的透射濾色器、熒光濾色器或磷光體)，隨后沉積相應(yīng)于白光或藍(lán)光發(fā)射體的多組分轉(zhuǎn)印單元。
制成后，通常將OEL器件連接在驅(qū)動(dòng)器(圖中未表示)上，并密封以防止損壞。熱轉(zhuǎn)印元件可以是涂覆適當(dāng)轉(zhuǎn)印層的較小或較大的片材。使用激光或其它類似的發(fā)射光源來(lái)轉(zhuǎn)印這些器件能夠由熱轉(zhuǎn)印元件形成窄的線條或其它形狀?？墒褂眉す饣蚱渌庠丛谑荏w(包括米數(shù)量級(jí)長(zhǎng)和寬的受體)上形成轉(zhuǎn)印層圖案。
本實(shí)例說(shuō)明使用熱轉(zhuǎn)印元件的優(yōu)點(diǎn)。例如，與常規(guī)的光刻法相比可減少加工步驟數(shù)目，因?yàn)楦鱾€(gè)OEL器件的許多層可同時(shí)轉(zhuǎn)印，而非使用多個(gè)蝕刻和掩模步驟。另外，使用同一成象硬件可產(chǎn)生多種器件和圖案。對(duì)于各個(gè)不同的器件302、304和306，僅需改變熱轉(zhuǎn)印元件即可。
用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)印層使用一種或多種熱轉(zhuǎn)印元件可形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。可使用熱轉(zhuǎn)印元件形成的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)例子可參見Garnier等Adv.Mater，2，592-594(1990)(在此引為參考)。
總體上說(shuō)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管是三端電子器件，在一端(柵)施加電場(chǎng)可調(diào)節(jié)另二端(源極和漏極)之間的電流(例如參見S.M.Sze，半導(dǎo)體器件物理，2ndEd.Wiley，New York，431-435(1981)(在此引為參考)。在一個(gè)代表性的結(jié)構(gòu)中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括半導(dǎo)體材料的矩形厚片，其相反的兩端帶有兩個(gè)電極一源極和漏極。在一個(gè)其它表面上形成絕緣層(柵介電體)和絕緣層上的電極(柵極)。在柵極和半導(dǎo)體厚片之間施加電場(chǎng)。通過柵-絕緣體-半導(dǎo)體電場(chǎng)的極性和強(qiáng)度可控制源極和漏極之間的導(dǎo)電性，從而控制電流。
還可以不使用柵絕緣體來(lái)制備場(chǎng)效應(yīng)晶體管?？墒褂脰艠O/半導(dǎo)體整流區(qū)來(lái)裝配場(chǎng)效應(yīng)晶體管。通過改變柵/半導(dǎo)體電場(chǎng)的極性和強(qiáng)度來(lái)控制柵/半導(dǎo)體界面處的耗盡區(qū)，從而調(diào)節(jié)源極和漏極之間的導(dǎo)電性。這種類型的結(jié)構(gòu)通常分別稱為MESFET或JFET、金屬半導(dǎo)體FET或結(jié)型FET(例如參見S.M.Sze，半導(dǎo)體器件物里，2ndEd.Wiley，New York，312-324(1981)(在此引為參考)。
作為金屬電極、柵介電體和半導(dǎo)體的材料的選擇受多個(gè)特性的影響，包括導(dǎo)電性、可靠性、電子親和性、費(fèi)米能級(jí)、加工適應(yīng)性、器件的用途和成本。例如，一般來(lái)說(shuō)宜選用低功函數(shù)的金屬與n-型(傳導(dǎo)電子)半導(dǎo)體電接觸。
制備場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)例子如圖4A-4D和5A-5D所示。如圖4A和5A所示，在受體基片500上形成電接觸件502、504、506和508制得場(chǎng)效應(yīng)晶體管。受體基片500通常是由非導(dǎo)電材料(如玻璃或非導(dǎo)電塑料)制成的，或者基片500涂覆有非導(dǎo)電涂層。可使用金屬或金屬化合物(如金、銀、銅或氧化銦錫)形成電接觸件502、504、506和508。還可使用導(dǎo)電有機(jī)材料(如聚苯胺)形成電接觸件502、504、506和508。可使用各種技術(shù)形成電接觸件502、504、506和508，包括光刻法或使用熱轉(zhuǎn)印元件的熱轉(zhuǎn)印，所述熱轉(zhuǎn)印元件帶有特殊的金屬、金屬化合物或?qū)щ娪袡C(jī)材料轉(zhuǎn)印層。
如圖4B和5B所示，在兩個(gè)相反的電極502和506之間形成柵極510?？墒褂玫谝粺徂D(zhuǎn)印元件形成柵極510，該轉(zhuǎn)印元件的轉(zhuǎn)印層包括選擇作為柵極的材料。合適的作為柵極的材料包括金屬、金屬化合物、導(dǎo)電聚合物、填充聚合物和導(dǎo)電油墨。作為柵極的材料的例子包括金、銀、鉑、碳、氧化銦錫、聚苯胺和炭黑填充的聚合物。
如圖4C和5C所示，在柵極510上形成柵絕緣層512和半導(dǎo)體層514。可使用第二熱轉(zhuǎn)印元件形成這兩層512、514，所示轉(zhuǎn)印元件包括例如帶有絕緣層和半導(dǎo)體層的多組分轉(zhuǎn)印單元。柵絕緣層512可由有機(jī)或無(wú)機(jī)絕緣體(例如二氧化硅、氮化硅、氧化鉭)、其它無(wú)機(jī)氧化物、聚酰亞胺、聚酰胺酸、丙烯酸類、氰基乙基支鏈淀粉和氟化鎂制成。用作柵絕緣層的有機(jī)聚合物可填充有絕緣材料，如超細(xì)的氧化硅顆粒。
可使用有機(jī)和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體(例如聚噻吩、低聚噻吩、聚亞苯基亞乙烯基、聚乙炔類、金屬酞菁和無(wú)定形和多晶硅和鍺)形成半導(dǎo)體層514。
最后，如圖4D和5D所示，可使用如上所述的導(dǎo)電材料(如金屬、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、導(dǎo)電油墨或?qū)щ娪袡C(jī)材料)制成半導(dǎo)電層514分別與相反的電接觸件504、508之間的兩個(gè)隔開的連接件，形成源極和漏極接觸件516，518。源極接觸件516和漏極接觸件518之間的區(qū)域520形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道。源極接觸件516和漏極接觸件518可用第三熱轉(zhuǎn)印層形成，該熱轉(zhuǎn)印層包括帶有一層合適的導(dǎo)電材料的轉(zhuǎn)印層。應(yīng)理解在許多場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，圖4D和5D所示的器件中的源極和漏極可互換。
如圖7所示，可將OEL器件600和場(chǎng)效應(yīng)晶體管610組合在一起，例如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)電接觸件也就是OEL器件的陽(yáng)極或陰極620。這種組合使場(chǎng)效應(yīng)晶體管能控制OEL器件的運(yùn)行。如上所述使用例如三個(gè)或更多個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管并使用至少一個(gè)附加的熱轉(zhuǎn)印元件形成OEL器件可制得帶這種組合的顯示單元。
用作光波導(dǎo)的轉(zhuǎn)印層光波導(dǎo)通常包括對(duì)感興趣波長(zhǎng)的光線基本透明的材料芯層。該芯層外包覆有對(duì)該感興趣波長(zhǎng)的光線基本透明的包層材料。利用芯層和包層材料之間的折射率差導(dǎo)致的全內(nèi)反射將光線透射通過并基本限制在波導(dǎo)芯層中。通常，芯層的折射率稍高于包層的折射率。波導(dǎo)的性能受許多因素的影響，例如波導(dǎo)的形狀、長(zhǎng)度和透明度以及芯層和包層之間的折射率差。一般來(lái)說(shuō)，要求芯層和包層之間的折射率差為0.002-0.5。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可利用這種差異制得對(duì)其預(yù)定用途具有最佳性能的波導(dǎo)。適合形成波導(dǎo)的芯層和包層材料包括玻璃和有機(jī)聚合物。
通常，可用各種方法制得光波導(dǎo)，例如光刻法、擴(kuò)散法和離子注入法。例如，將合適的光學(xué)材料施加(通常以?shī)A層形式)在基材上，形成被包層區(qū)包圍的芯層區(qū)可制得常規(guī)的光波導(dǎo)。隨后在夾層上施加光刻材料，并用光刻法形成圖案。隨后用蝕刻步驟將光刻法形成的圖案轉(zhuǎn)印至波導(dǎo)夾層上。接著清洗帶蝕刻圖案的基材，除去殘余的光刻膠，在基片上留下形成的波導(dǎo)。
可使用一個(gè)或多個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件形成光波導(dǎo)。例如，使用圖1A所示的熱轉(zhuǎn)印元件100進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印，其中可使用包含三層具有合適折射率的聚合物的轉(zhuǎn)印層110，在受體基片上形成波導(dǎo)。由于轉(zhuǎn)印層的中央聚合物層形成波導(dǎo)芯層，因此它的折射率通常稍高于外面兩層的折射率。芯層/包層組件的例子包括，但不限于聚醚酰亞胺/苯并環(huán)丁烯、聚碳酸酯/含氟丙烯酸類、聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯和含氟聚酰亞胺/聚甲基丙烯酸甲酯。
還可采用熱轉(zhuǎn)印元件熱轉(zhuǎn)印部分光波導(dǎo)來(lái)制各光波導(dǎo)。例如，可使用常規(guī)的方法或用單獨(dú)的熱轉(zhuǎn)印元件和熱轉(zhuǎn)印步驟在受體基材上涂覆包層聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯)。隨后將聚甲基丙烯酸甲酯/聚碳酸酯雙層熱轉(zhuǎn)印至該受體基材上，形成具有聚碳酸酯芯層和聚甲基丙烯酸甲酯包層的波導(dǎo)。
受體受體基材可以是適合特定用途的任何基材，它包括但不限于透明膜、顯示器黑色基質(zhì)、電子顯示器無(wú)源或有源部分、金屬、半導(dǎo)體、玻璃、各種紙張、和塑料。適合于本發(fā)明的受體基材的非限定性例子包括陽(yáng)極化的鋁和其它金屬、塑料膜(例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯)、涂覆氧化銦錫的塑料膜、玻璃、涂覆氧化銦錫的玻璃、撓性電路、電路板、硅或其它半導(dǎo)體、和各種不同類型的紙張(如填充或未填充的、砑光的或涂覆的)。可在受體基材上涂覆各種層(例如粘合劑層)以促進(jìn)轉(zhuǎn)印層至受體基材上的轉(zhuǎn)印。可在受體基材上涂覆其它層以形成多層器件的一部分。例如，可使用帶有金屬陽(yáng)極或陰極的受體基材形成OEL或其它電子器件，所述陽(yáng)極或陰極是在轉(zhuǎn)印熱轉(zhuǎn)印元件的轉(zhuǎn)印層之前形成在受體基材上的。這種金屬陽(yáng)極或陰極可例如通過在受體基材上沉積導(dǎo)電層并使用光刻技術(shù)將導(dǎo)電層構(gòu)圖成一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極或陰極而制成的。
操作在成象過程中，熱轉(zhuǎn)印元件通常與受體緊密接觸。至少在某些情況下，使用壓力和真空使熱轉(zhuǎn)印元件保持與受體的緊密接觸。隨后使用輻射源以成象方式(例如以數(shù)碼或透過掩模類似方式輻照)加熱LTHC層(和/或含輻射吸收劑的其它層)，根據(jù)圖案將轉(zhuǎn)印層由熱轉(zhuǎn)印元件成象地轉(zhuǎn)印至受體。
或者，可使用發(fā)熱元件(例如電阻發(fā)熱元件)來(lái)轉(zhuǎn)印多組分轉(zhuǎn)印單元。熱轉(zhuǎn)印元件與發(fā)熱元件選擇性地接觸，根據(jù)圖案熱轉(zhuǎn)印部分轉(zhuǎn)印層。在另一個(gè)實(shí)例中，熱轉(zhuǎn)印元件可包括能將施加在該層中的電流轉(zhuǎn)化成熱量的層。
通常，將熱轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印至受體而不會(huì)轉(zhuǎn)印熱轉(zhuǎn)印元件的任何其它層，例如任選的中間層和LTHC層。存在任選的中間層可消除或減少LTHC層向受體的轉(zhuǎn)印和/或減小轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印部分的變形。較好的是，在成象條件下，中間層與LTHC層之間的粘合性大于中間層與轉(zhuǎn)印層之間的粘合性。在某些情況下，可使用反射中間層以減少透射通過中間層的成象輻射，并減少透射的輻射與轉(zhuǎn)印層和/或受體之間相互作用對(duì)轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印部分的損傷。在受體對(duì)成象輻射具有高吸收性時(shí)，這對(duì)于降低產(chǎn)生的熱損傷特別有益。
在激光照射過程中，宜將成象材料多次反射產(chǎn)生的干涉圖案減至最少。這可采用多種方法。最常用的方法如美國(guó)專利5,089,372所述對(duì)入射輻射的數(shù)量級(jí)來(lái)說(shuō)，有效地使熱轉(zhuǎn)印元件的表面變粗糙。它具有破壞入射輻射的空間相干性的效果，從而使本身的干涉減至最小。另一種方法是在熱轉(zhuǎn)印元件中使用抗反射涂層。使用抗反射涂層是已知的，如美國(guó)專利5,171,650(在此引為參考)所述它由1/4波長(zhǎng)厚度的涂層(如氟化鎂涂層)構(gòu)成。
可使用大的熱轉(zhuǎn)印元件，包括米數(shù)量級(jí)長(zhǎng)和寬的熱轉(zhuǎn)印元件。在操作中，激光器可沿大的熱轉(zhuǎn)印元件掃描或以其它方式移動(dòng)，選擇性地開啟激光器根據(jù)所需的圖案照射部分熱轉(zhuǎn)印元件?；蛘?，可固定激光器，并使熱轉(zhuǎn)印元件在其下方移動(dòng)。
在某些情況下，需要、要求和/或方便地依次使用兩個(gè)或多個(gè)不同的熱轉(zhuǎn)印元件形成器件。例如，使用一個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極。使用另一個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件形成柵絕緣層和半導(dǎo)體層，使用再一個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件形成源極接觸件和漏極接觸件。可使用兩個(gè)或多個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件的各種其它組合形成器件，各個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件構(gòu)成器件的一層或多層。這些熱轉(zhuǎn)印元件中的每一個(gè)可包括多組分轉(zhuǎn)印單元或僅包括一層轉(zhuǎn)印至受體的單層。隨后依次使用兩個(gè)或多個(gè)熱轉(zhuǎn)印單元以沉積器件的一層或多層。在某些情況下，兩個(gè)或多個(gè)熱轉(zhuǎn)印元件中至少有一個(gè)包括多組分轉(zhuǎn)印單元。
實(shí)施例除非另有說(shuō)明，否則化學(xué)試劑均購(gòu)自Aldrich Chemical Company(Milwaukee，WI)。所有的真空沉積材料均是在室溫?zé)嵴舭l(fā)和沉積的。各個(gè)真空沉積層的沉積速度和厚度均是用石英晶體顯微天平(Leybold Inficon Inc.，East Syracuse，NY)監(jiān)測(cè)的。本底壓力(沉積前蒸發(fā)室壓力)約為1×10-5乇(1.3×10-3Pa)。
激光轉(zhuǎn)印系統(tǒng)包括一個(gè)CW NdYAG激光器、聲-光調(diào)制器、校正和光束擴(kuò)展光學(xué)儀、光隔離器、線性電流計(jì)和f-θ掃描透鏡。NdYAG激光器以TEM 00模式運(yùn)行，產(chǎn)生的總功率為7.5W。用高精度線性電流計(jì)(Cambridge Technology Inc.，Cambridge，MA)進(jìn)行掃描。激光聚焦成Gaussian光點(diǎn)，在1/e2強(qiáng)度級(jí)測(cè)得的直徑為140微米。使用f-θ掃描透鏡沿掃描寬度使光點(diǎn)恒定。使激光點(diǎn)以5.6m/s的速度沿成象表面掃描。f-θ掃描透鏡使掃描速度均一，波動(dòng)在0.1％以內(nèi)，并使光點(diǎn)大小恒定，誤差在±3微米之內(nèi)。
實(shí)施例1制備基材/LTHC/中間層元件用CAG-150型Yasui Seiki Lab涂覆機(jī)(Yasui Seiki Co.，Bloomington，IN)用每直線厘米381個(gè)螺旋單元(150螺旋單元/英寸)的顯微照相凹版輥將表1所示的LTHC涂料液涂覆在0.1mmPET基材上制得炭黑光至熱轉(zhuǎn)化層。
表1 LTHC涂料液
在40℃以6.1m/min使用裝有H-燈泡的1600型Fusion Systems(400W/英寸)紫外固化系統(tǒng)(Fusion UV Systems，Inc.，Gaithersburg，MD)將涂層在線干燥并紫外固化。干涂層的厚度約3微米。
使用CAG-150型Yasui Seiki Lab涂覆機(jī)(Yasui Seiki Co.，Bloomington，IN)將表2所示的中間層涂料液轉(zhuǎn)輪凹版涂覆在光至熱轉(zhuǎn)化層的炭黑涂層上。在40℃以6.1m/min使用裝有H-燈泡的1600型Fusion Systems(600W/英寸)將涂層在線干燥并紫外固化。形成的中間涂層的的厚度約1.7微米。
表2中間層涂料液
實(shí)施例2制備另一個(gè)基材/LTHC/中間層元件用CAG-150型Yasui Seiki Lab涂覆機(jī)(Yasui Seiki Co.，Bloomington，IN)用每直線厘米228.6個(gè)螺旋單元(90螺旋單元/英寸)的顯微照相凹版輥將表3所示的LTHC涂料液涂覆在0.1mmPET基材上制得炭黑光至熱轉(zhuǎn)化層。
表3 LTHC涂料液
在40℃以6.1m/min使用裝有H-燈泡的1600型Fusion Systems(400W/英寸)紫外固化系統(tǒng)將涂層在線干燥并紫外固化。干涂層的厚度約3微米。
使用CAG-150型Yasui Seiki Lab涂覆機(jī)(Yasui Seiki Co.，Bloomington，IN)將表4所示的中間層涂料液轉(zhuǎn)輪凹版涂覆在光至熱轉(zhuǎn)化層的炭黑涂層上。在40℃以6.1m/min使用裝有H-燈泡的1600型Fusion Systems(600W/英寸)紫外固化系統(tǒng)將涂層在線干燥并紫外固化。形成的中間涂層的的厚度約1.7微米。
表4中間層涂料液
實(shí)施例3轉(zhuǎn)印聚合物/金/聚合物膜將涂料施涂在實(shí)施例2的基材/LTHC/中間層元件上制得帶有多組分轉(zhuǎn)印層的熱給體元件。使用#6 Mayer刮條將丙烯酸類聚合物涂料(ElvaciteTM2776，ICIAcrylics，Wilmington，DE)(5重量％聚合物水溶液)施涂在熱轉(zhuǎn)印元件的中間層上。在約60℃將涂層干燥約5分鐘。隨后在該丙烯酸類聚合物上真空沉積500埃厚的金鍍層。用#6 Mayer刮條在該金層上施涂5重量％丙烯酸類聚合物(ElvaciteTM2776，ICI Acrylics)的水溶液，形成另一層丙烯酸類聚合物涂層。將該涂層在約60℃干燥約5分鐘。使用5.6m/s的線性掃描速度將該試樣成象在玻璃受體上。結(jié)果將該聚合物/金/聚合物轉(zhuǎn)印層均勻轉(zhuǎn)印成70微米寬的線條，該線條具有優(yōu)良的邊均勻度。
實(shí)施例4轉(zhuǎn)印聚合物/錫/金/錫/聚合物膜將涂料施涂在實(shí)施例2的基材/LTHC/中間層元件上制得帶有多組分轉(zhuǎn)印層的熱給體元件。使用#6 Mayer刮條將丙烯酸類聚合物涂料(ElvaciteTM2776，ICIAcrylics)(5重量％聚合物水溶液)施涂在熱轉(zhuǎn)印元件的中間層上。在約60℃將涂層干燥約5分鐘。隨后在該丙烯酸類聚合物表面上真空沉積500埃厚的錫鍍層。隨后在錫層上真空沉積500埃厚的金鍍層。再在金層上真空沉積第二層500埃厚的錫鍍層。用#6 Mayer刮條施涂5重量％丙烯酸類聚合物(ElvaciteTM2776，ICIAcrylics)的水溶液，形成第二層丙烯酸類聚合物涂層。將該涂層在約60℃干燥約5分鐘。使用5.6m/s的線性掃描速度將該熱轉(zhuǎn)印元件成象在玻璃受體上。結(jié)果將該聚合物/錫/金/錫/聚合物膜均勻轉(zhuǎn)印成70微米寬的線條，該線條具有優(yōu)良的邊均勻度。
實(shí)施例5空穴輸送熱轉(zhuǎn)印元件使用實(shí)施例1的基材/LTHC/中間層元件形成空穴輸送熱轉(zhuǎn)印元件。使用#6Mayer刮條將表5所示組分混合而成的空穴輸送涂料液涂覆在中間層上。在60℃將涂層干燥10分鐘。
表5空穴輸送涂料液
實(shí)施例6OEL熱轉(zhuǎn)印元件將涂料涂覆在實(shí)施例1的基材/LTHC/中間層元件上制得帶有多組分轉(zhuǎn)印層的OEL熱轉(zhuǎn)印元件。將200埃的酞菁銅層沉積在中間層上作為半導(dǎo)體剝離層。隨后沉積250埃的鋁作為陰極層。在鋁上沉積10埃的氟化鋰。接著沉積300埃的三(8-羥基喹啉)合鋁(ALQ)作為電子輸送層。最后沉積200埃的N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺(TPD)作為空穴輸送層。
實(shí)施例7制各OEL器件使用涂覆氧化銦錫(ITO)的玻璃受體基片(10Ω/平面，Thin Film DevicesInc.，Anaheim，CA)形成OEL器件的陽(yáng)極。首先，將實(shí)施例5的空穴輸送熱轉(zhuǎn)印元件成象在受體上。隨后成象實(shí)施例6的OEL熱轉(zhuǎn)印元件，形成OEL器件。
在各次轉(zhuǎn)印中，使熱轉(zhuǎn)印元件的轉(zhuǎn)印層一側(cè)與真空吸盤中的受體緊密接觸。激光照射在熱轉(zhuǎn)印元件的基片一側(cè)。進(jìn)行照射使兩層轉(zhuǎn)印層以正確的定位進(jìn)行轉(zhuǎn)印。形成120微米寬的線條。最終OEL器件各層的次序(從上到下)如下鋁陰極氟化鋰ALQ電子輸送層/發(fā)射體TPD空穴輸送層(來(lái)自O(shè)EL熱轉(zhuǎn)印元件)TPD空穴輸送層(來(lái)自空穴輸送熱轉(zhuǎn)印元件)玻璃受體在ITO陽(yáng)極和鋁陰極之間形成電接觸。當(dāng)施加電壓時(shí)，OEL器件產(chǎn)生肉眼可見的光亮。監(jiān)測(cè)注入電流與施加的電壓(V)(由0至10-30V連續(xù)掃動(dòng))間的關(guān)系。在一點(diǎn)上10V時(shí)測(cè)得70微安的電流流過42mm×80微米的器件。相當(dāng)于電流密度約為2mA/cm2。該電流密度完全在用常規(guī)方法直接制造在受體基片上的小分子器件的通常運(yùn)行范圍內(nèi)。
實(shí)施例8另一種OEL熱轉(zhuǎn)印元件將涂料涂覆在實(shí)施例1的基材/LTHC/中間層元件上制得帶有多組分轉(zhuǎn)印層的OEL熱轉(zhuǎn)印元件。先使用#3 Mayer刮條涂覆表6所示的底涂液。約在60℃將涂層干燥約5分鐘。
表6底涂液
將200埃的酞菁銅層沉積在底涂層上作為半導(dǎo)體剝離層。隨后沉積250埃的鋁作為陰極層。在鋁上沉積10埃的氟化鋰。接著沉積300埃的三(8-羥基喹啉)合鋁(ALQ)作為電子輸送層。最后沉積200埃的N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N-二苯基聯(lián)苯胺(TPD)作為空穴輸送層。
實(shí)施例9將部分OEL轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印至撓性基片上受體基片由一片4mil(約100微米)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)(未底涂的HPE100，Teijin Ltd，Osaka，Japan)組成。首先，將實(shí)施例5的空穴輸送熱轉(zhuǎn)印元件成象在受體上。隨后將實(shí)施例8的OEL熱轉(zhuǎn)印元件成象在空穴輸送層上。
在各次轉(zhuǎn)印中，使熱轉(zhuǎn)印元件的轉(zhuǎn)印層一側(cè)與真空吸盤中的受體緊密接觸。激光照射在熱轉(zhuǎn)印元件的基片一側(cè)。進(jìn)行照射使兩層轉(zhuǎn)印層以正確的定位進(jìn)行轉(zhuǎn)印。形成120微米寬的線條。最終結(jié)構(gòu)各層的次序(從上到下)如下鋁陰極氟化鋰ALQ電子輸送層/發(fā)射體TPD空穴輸送層(來(lái)自O(shè)EL熱轉(zhuǎn)印元件)TPD空穴輸送層(來(lái)自空穴輸送熱轉(zhuǎn)印元件)PET受體本發(fā)明不限于上述具體的實(shí)施例，應(yīng)理解它包括由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明所有方面。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了本說(shuō)明書后可容易地得知本發(fā)明的各種改進(jìn)、等同方法以及本發(fā)明適用的許多結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種熱轉(zhuǎn)印元件，它包括基材；和多組分轉(zhuǎn)印單元，當(dāng)轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)，該多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列成多層器件的第一功能層和第二功能層，所述第一功能層放置并排列以傳導(dǎo)或形成載流子。
2.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列成多層器件的至少一層附加層。
3.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列，在第一功能層和第二功能層之間形成多層元件的至少一層附加層。
4.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，它還包括在基材和多組分轉(zhuǎn)印單元之間的光至熱轉(zhuǎn)化層。
5.如權(quán)利要求4所述的熱轉(zhuǎn)印元件，它還包括在光至熱轉(zhuǎn)化層和多組分轉(zhuǎn)印單元之間的中間層。
6.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列成多層電子器件的至少兩層功能層。
7.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述第一功能層是導(dǎo)電、半導(dǎo)電或超導(dǎo)層。
8.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述第二功能層放置并排列以傳導(dǎo)或形成載流子。
9.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，它還包括促進(jìn)多組分轉(zhuǎn)印單元與受體的粘合的粘合劑層。
10.如權(quán)利要求9所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述粘合劑層包括導(dǎo)電聚合物。
11.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，它還包括便于多組分轉(zhuǎn)印單元從基材上剝離的剝離層。
12.如權(quán)利要求11所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于至少一部分所述剝離層放置并排列以便與多組分轉(zhuǎn)印單元一起轉(zhuǎn)印。
13.如權(quán)利要求11所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述剝離層放置并排列，以便當(dāng)多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)它基本保持完整。
14.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述多組分轉(zhuǎn)印單元包括放置并排列以形成多層器件的第一功能層的第一層，以及放置并排列以形成多層器件的第二功能層的第二層。
15.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列以便在轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)形成發(fā)射層；和電極層。
16.如權(quán)利要求1所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列以便在轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)形成半導(dǎo)體層；和柵絕緣層。
17.一種熱轉(zhuǎn)印元件，它包括基材；和多組分轉(zhuǎn)印元件，在轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)，該多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列，形成多層器件的第一功能層和第二功能層，其中第一功能層放置并排列，產(chǎn)生或波導(dǎo)光線。
18.如權(quán)利要求17所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列成多層器件的至少一層附加層。
19.如權(quán)利要求17所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列，在第一功能層和第二功能層之間形成多層元件的至少一層附加層。
20.如權(quán)利要求17所述的熱轉(zhuǎn)印元件，它還包括在基材和多組分轉(zhuǎn)印單元之間的光至熱轉(zhuǎn)化層。
21.如權(quán)利要求17所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列以便在轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)形成發(fā)射層；和電極層。
22.如權(quán)利要求17所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于多組分轉(zhuǎn)印單元放置并排列以便在轉(zhuǎn)印至受體上時(shí)形成芯層；和包層。
23.一種用于在受體上形成有機(jī)電致發(fā)光器件的熱轉(zhuǎn)印元件，它依次包括基材；含用于將光能轉(zhuǎn)化成熱能的輻射吸收劑的光至熱轉(zhuǎn)化層；和至少包括有機(jī)電致發(fā)光器件的兩層功能層的轉(zhuǎn)印層。
24.如權(quán)利要求23所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述至少兩層功能層包括第一電極層和發(fā)射層。
25.如權(quán)利要求24所述的熱轉(zhuǎn)印元件，其特征在于所述轉(zhuǎn)印層還包括第二電極層，并且所述發(fā)射層在第一和第二電極層之間。
26.一種將多組分轉(zhuǎn)印元件轉(zhuǎn)印至受體上形成器件的方法，包括使受體與帶有基材和轉(zhuǎn)印層的熱轉(zhuǎn)印元件相接觸，所述轉(zhuǎn)印層包括多組分轉(zhuǎn)印單元；和選擇性地加熱熱轉(zhuǎn)印元件以便根據(jù)圖案將多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體上，至少形成多層器件的第一功能層和第二功能層。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，所述使受體接觸步驟包括使受體與熱轉(zhuǎn)印元件接觸，所述元件依次包括基材、帶有輻射吸收劑的光至熱轉(zhuǎn)化層和包含多組分轉(zhuǎn)印單元的轉(zhuǎn)印層。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于所述選擇性加熱熱轉(zhuǎn)印元件的步驟包括根據(jù)圖案用光發(fā)射源照射熱轉(zhuǎn)印元件；使用輻射吸收劑將來(lái)自光發(fā)射源的光能轉(zhuǎn)化成熱能，對(duì)熱轉(zhuǎn)印元件選擇性加熱，根據(jù)圖案將多組分熱轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體上，至少形成器件的第一功能層和第二功能層。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，它還包括在將多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體上以前在受體上形成部分器件。
30.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于在受體上形成部分器件的步驟包括使用至少具有器件的一層功能層的第二熱轉(zhuǎn)印元件轉(zhuǎn)印部分器件。
31.如權(quán)利要求26所述的方法，它還包括將至少一層附加的功能層轉(zhuǎn)印至通過將多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體上而形成的器件部分上。
32.如權(quán)利要求26所述的方法，它還包括將多層器件耦合在其它器件上形成操作系統(tǒng)。
33.一種置于受體基材上的器件，它包括第一功能層和第二功能層，所述功能層是由包含多組分轉(zhuǎn)印單元和基材的熱轉(zhuǎn)印元件的熱轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印而成的。
全文摘要
一種用于形成多層器件的熱轉(zhuǎn)印元件,它包括基材和多組分轉(zhuǎn)印單元。當(dāng)轉(zhuǎn)印至受體上時(shí),該轉(zhuǎn)印單元放置并排列成多層器件的第一功能層和第二功能層。至少在某種情況下,所述熱轉(zhuǎn)印元件還包括光至熱轉(zhuǎn)化(LTHC)層,它將光能轉(zhuǎn)化成熱能以轉(zhuǎn)印多組分轉(zhuǎn)印單元。將多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體包括使受體與具有基材和多組分轉(zhuǎn)印單元的熱轉(zhuǎn)印元件接觸,隨后選擇性加熱熱轉(zhuǎn)印元件以根據(jù)圖案將多組分轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印至受體,至少形成器件的第一和第二功能層。通常,當(dāng)熱轉(zhuǎn)印元件在基片和轉(zhuǎn)印層之間包括LTHC層時(shí),可根據(jù)圖案用光照射熱轉(zhuǎn)印元件,使光能轉(zhuǎn)化成熱能以選擇性地加熱熱轉(zhuǎn)印元件。
文檔編號(hào)B41M5/392GK1337905SQ99816441
公開日2002年2月27日 申請(qǐng)日期1999年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月15日
發(fā)明者M·B·沃爾克, P·F·鮑德, J·M·弗洛扎肯, F·B·麥克瑞克, 徐勇 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司