CN1337905A - 用于形成多层器件的热转印元件 - Google Patents

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Abstract

一种用于形成多层器件的热转印元件,它包括基材和多组分转印单元。当转印至受体上时,该转印单元放置并排列成多层器件的第一功能层和第二功能层。至少在某种情况下,所述热转印元件还包括光至热转化(LTHC)层,它将光能转化成热能以转印多组分转印单元。将多组分转印单元转印至受体包括使受体与具有基材和多组分转印单元的热转印元件接触,随后选择性加热热转印元件以根据图案将多组分转印单元转印至受体,至少形成器件的第一和第二功能层。通常,当热转印元件在基片和转印层之间包括LTHC层时,可根据图案用光照射热转印元件,使光能转化成热能以选择性地加热热转印元件。

Description

用于形成多层器件的热转印元件
发明的领域
本发明涉及一种热转印元件和将层转印在受体上形成器件的方法。具体地说，本发明涉及一种具有多组分转印单元的热转印元件以及使用该热转印元件在受体上形成器件(如光学或电子器件)的方法。
发明的背景
许多微型电子和光学器件是使用不同的材料层相互堆叠在一起形成的。常对这些层构图以制备器件。这种器件的例子包括光学显示器(其中形成的各个像素以图案排列)、用于电讯器件的光波导结构物和用于半导体器件的金属-绝缘体-金属堆叠物。
用于这些器件的常规制造方法包括在受体基材上形成一层或多层，同时或随后对这些层构图以形成器件。在许多情况下，需要多个沉积和构图步骤以制得最终器件结构。例如，制备光学显示器需要单独形成红色、绿色和蓝色像素。尽管对于这些类型的像素中的每一种常可沉积部分层，但是至少部分层必须单独形成并通常单独构图。层的构图通常用光刻技术，例如它包括用光刻胶涂覆一层，使用掩模在光刻胶上构图，根据图案除去部分光刻胶露出下层，随后蚀刻露出的层。
在某些用途中，难以或不能用常规的光刻构图法制备器件。例如，构图步骤数太多难以实际制备器件。另外，常规的光刻构图法中的湿加工步骤会对前面步骤沉积的层的完整性、界面特性和/或电或光学性能产生不利影响。由于常规光刻构图技术的局限性，可以想像它不能用于许多具有潜在优点的器件结构、设计、布局和材料中。
因此需要形成这些器件的新方法，它具有减少的加工步骤，尤其是湿加工步骤。至少在某些情况下，它可使器件结构具有更大可靠性和更高的复杂性。
发明的概述
本发明总体上涉及热转印元件和使用热转印元件形成器件(包括光学和电子器件)的方法。本发明一个实例是一种热转印元件，它包括基材和多组分转印单元，当转印至受体上时，该多组分转印单元放置并排列以至少形成多层器件的第一功能层和第二功能层。所述第一功能层放置并排列以传导或形成载流子或者产生或波导光线。本发明另一个实例是使用该热转印元件形成的器件。至少在某些情况下，所述热转印元件还包括光至热转换(LTHC)层，它可将光能转化成热能以转印多组分转印单元。术语“第一功能层”和“第二功能层”并不表示器件或热转印元件中层的次序或两层相互邻近(即在第一功能层和第二功能层之间可具有一层或多层层)。
另一个实例是一种热转印元件，它包括基材和置于该基片上的多组分转印单元。在转印至受体上时，该多组分转印单元放置并排列，形成电子元件或光学器件的第一功能层和第二功能层。至少在某些情况下，这种热转印元件还具有一层LTHC层。
再一个实例是一种用于形成有机电致发光(OEL)器件的热转印元件。这种热转印元件包括基材和多组分转印单元，在转印至受体上时，该多组分转印单元放置并排列，形成OEL器件的至少两层功能层(例如OEL器件的发射层和至少一层电极)。另一个实例是一种使用热转印元件形成的OEL器件。
另一个实例是一种用于形成场效应晶体管的热转印元件。这种热转印元件包括基材和多组分转印单元，在转印至受体上以后该多组分转印单元放置并排列，形成场效应晶体管的至少两层功能层(例如栅绝缘层和半导体层)。另一个实例是使用热转印元件形成的场效应晶体管。
另一个实例是一种用于形成波导的热转印元件。这种热转印元件包括基材和多组分转印单元，在转印至受体上时，该多组分转印单元放置并排列形成波导的至少两层功能层(例如至少一层包层和一层芯层)。另一个实例是使用这种热转印元件形成的波导。
另一个实例是将多组分转印单元转印至受体上形成器件的方法，包括使受体与带有基材和转印层的热转印元件相接触的步骤。所述转印层包括多组分转印单元。选择性地加热热转印元件以便根据图案将多组分转印单元转印至受体上，至少形成器件的第一功能层和第二功能层。至少在某些情况下，热转印元件包括在基材和转印层之间的一层LTHC层。根据图案用光照射热转印元件，LTHC层将光能转化成热能，以选择性地加热热转印元件。
可以理解热转印元件可用一个转印单元形成，该单元放置并排列以转印一层单层，还可以理解通过转印多组分转印单元或单层可形成除器件以外的零件。
上述本发明概述并非为了描述本发明各个公开实例或各种实施方式。下面的附图和详细描述将更详细地举例说明这些实例。
附图简述
下列参照附图对本发明各个实例的详细描述可更全面地理解本发明。附图中：
图1A是本发明热转印元件一个实例的剖面示意图；
图1B是本发明热转印元件第二个实例的剖面示意图；
图1C是本发明热转印元件第三个实例的剖面示意图；
图1D是本发明热转印元件第四个实例的剖面示意图；
图2A是适用于图1A-1D中任何一种热转印元件的本发明转印层的第一个实例的剖面示意图；
图2B是适用于图1A-1D中任何一种热转印元件的本发明转印层的第二个实例的剖面示意图；
图2C是适用于图1A-1D中任何一种热转印元件的本发明转印层的第三个实例的剖面示意图；
图2D是适用于图1A-1D中任何一种热转印元件的本发明转印层的第四个实例的剖面示意图；
图3A是用于形成有机电致发光元件的本发明转印层的一个实例的剖面示意图；
图3B是用于形成有机电致发光元件的本发明转印层的第二个实例的剖面示意图；
图4A-4C是说明形成本发明显示器件的方法步骤的一个实例的剖面图；
图5A-5D是说明形成本发明场效应晶体管的方法步骤的一个实例的顶视图；
图6A-6D分别是相应于图5A-5D的剖面图，说明形成场效应晶体管的方法步骤的一个例子；和
图7是本发明耦合的场效应晶体管和有机电致发光器件的剖面图。
尽管本发明适合于多种变化和可供选择的方式，但是附图中的实例和下面的详细描述公开了其各个细节。但是应理解附图和详细描述不是要将本发明限于具体的实例。相反，本发明包括本发明精神和范围内的所有改进、等同替换和可供选择的方式。
说明性实例的详细描述
本发明涉及采用热转印形成或部分形成器件或其它物体，以及用于形成器件或其它物体的热转印元件。作为一个具体的例子，可形成热转印元件用于制造(至少部分)多层器件，例如多层有源或无源器件(如多层电子器件或光学器件)。这可通过例如对热转印元件的多组分热转印单元进行热转印来实现。应理解还可使用单层或其它多层转印单元形成器件和其它物体。尽管本发明未如此限定，但是通过下列实例的描述可得到对本发明各个方面的理解。
术语“器件”包括电子或光学元件，可通过其本身和/或与其它元件一起形成较大的系统，如电子线路。
术语“有源器件”包括具有动态功能的电子或光学元件(如放大器、振荡器或信号控制器)，它可能需要电源进行运行。
术语“无源器件”包括基本静态运行的电子或光学元件(即它通常不能放大或振荡)，在特性运行时无需电源。
术语“有源层”包括器件(例如多层无源或有源器件)中产生或传导载流子(如电子或空穴)和/或产生或波导光的层。有源层的例子包括在器件中起导电、半导电、超导、波导、频率倍增、产生光(如照明、光发射、荧光和磷光)、产生电子或产生空穴作用的层和/或在器件中产生光或电子增益的层。
术语“功能层”包括在器件(如多层有源或无源器件)运行中使用的层。功能层的例子包括起绝缘、导电、半导电、超导、波导、频率倍增、产生光(如照明、光发射、荧光和磷光)、产生电子、产生空穴、磁性、吸收光、反射、衍射、相位延迟、散射、色散、折射、偏振或漫射作用的层和/或在器件中产生光或电子增益的层。
术语“非功能层”包括在器件运行中不产生功能的层，但是只为了例如有助于将转印层转印至受体基材上，保护器件的各层免于损伤和/或与外部元件接触，和/或将转印层粘附在受体基材上而设置的。
有源或无源器件至少部分是由热转印元件的转印层转印而形成的。可在热转印元件的选定部位直接加热来对热转印元件加热。可使用发热元件(如电阻发热元件)、将辐射(如光线)转化成热量和/或向热转印元件层施加电流来产生热量。在许多情况下，使用来自例如灯或激光器的光线进行热转印是有利的，因为通常可达到精确度和准确度。可通过例如选择光束的尺寸、光束的照射图案、直射光束与热转印元件接触的时间以及热转印元件的材料来控制转印图案的大小和形状(例如线形、圆形、正方形或其它形状)。
热转印元件包括的转印层可用于形成例如电子线路、电阻器、电容器、二极管、整流器、电致发光灯、存储元件、场效应晶体管、双极晶体管、单结晶体管、MOS晶体管、金属-绝缘体-半导体晶体管、电荷耦合器件、绝缘体-金属-绝缘体堆叠物、有机导体-金属-有机导体堆叠物、集成电路、光探测器、激光器、透镜、波导、光栅、全息照相元件、滤光器(例如连接-下降(add-drop)滤光器、增益平坦滤光器、截止滤光器等)、镜子、分光器、耦合器、合并器、调制器、传感器(例如渐逝传感器、相调制传感器、干涉型传感器等)、光学空腔、压电器件、铁电器件、薄膜电池或其组合器件，例如场效应晶体管和有机电致发光灯的组合器件作为有源基质阵列用于光学显示器。通过转印多组分转印单元和/或单层可形成其它零件。
将层热转印形成器件有助于例如减少或消除如用于形成许多电子或光学器件的光刻构图法的湿加工步骤。另外，对于很小的器件(例如小的光学和电子器件，包括例如集成电路的晶体管和其它元件)以及用于显示器的元件(如电致发光灯和控制电路)，使用光进行热转印能更好地控制精度和质量。此外，至少在某些情况下当在与器件尺寸相比较大的区域中形成多个器件时，使用光进行热转印能更好地定位。作为一个例子，使用这种方法可形成具有许多像素的显示器元件。
在某些情况下，可使用多个热转印元件形成器件或其它物体。该多个热转印元件可包括具有多组分热转印单元的热转印元件和转印单层的热转印元件。例如，可使用一个或多个具有多组分转印单元的热转印元件和一个或多个转印单层的热转印元件形成器件或其它物体。
合适的热转印元件100的一个实例如图1A所示。热转印元件100包括给体基片102、任选的底涂层104、光至热转化(LTHC)层106、任选的中间层108、任选的剥离层112和转印层110。可根据图案使用来自光源(如激光器或灯)的直射光照射热转印元件100。LTHC层含有将光能转化成热能的辐射吸收剂。将光能转化成热能导致部分转印层110转印至受体(图中未表示)。
另一个热转印元件120的例子如图1B所示，它包括给体基材122、LTHC层124、中间层126、转印层128。另一种合适的热转印元件140如图1C所示，它包括给体基材142、LTHC层144、转印层146。再一种热转印元件160如图1D所示，包括给体基材162和转印层164，任选的辐射吸收剂置于给体基材162和/或转印层164中将光能转化成热能。或者，对于转印层164的热转印可使用不带辐射吸收剂的热转印元件160，使用与热转印元件接触的加热元件(如电阻发热元件)，根据图案选择性地加热热转印元件并热转印转印层164。不含辐射吸收剂的热转印元件160可任选地包括剥离层、中间层和/或本领域使用的其它层(如防止电阻发热元件粘连的涂层)。
对于使用辐射(如光线)的热转印，本发明可使用各种辐射发射源。对于类似的技术(如透过掩模辐照)，大功率光源(如氙闪光灯和激光器)是适用的。对于数码成象技术，特别有用的是红外、可见和紫外激光器。合适的激光器包括例如大功率(≥100mW)单模激光二极管、光纤耦合的激光二极管和二极管抽运的固态激光器(如Nd：YAG和Nd：YLF)。激光照射的停留时间可例如约0.1-100微秒，激光能量密度可例如约0.01-1J/cm2。
当在大的基材区域需要高的点放置精度(例如对于高信息全色显示器用途)时，激光尤其适合作为辐照源。激光光源适合于大的刚性基材(例如1m×1m×1.1mm的玻璃)和连续的或片状膜基材(例如100微米的聚酰亚胺片)。
可例如使用电阻热打印头或阵列，它具有简单的给体膜结构，无需LTHC层和辐射吸收剂。它尤其适用于较小的基材尺寸(例如全部尺寸均小于约30cm)或用于较大的图案，如字母数字段显示所需的图案。
给体基材和任选的底涂层
给体基材可以是聚合物膜。一种合适类型的聚合物膜是聚酯膜，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯膜。但是，可使用其它对特定用途具有足够光学性能(在使用光进行加热和转印的情况下，该光学性能包括在特定波长下的高透光性)、以及足够机械性能和热稳定性的膜。至少在某些情况下，给体基材是平的以便形成均匀的涂层。给体基材通常还选自在LTHC层发热时仍保持稳定的材料。给体基材的一般厚度为0.025-0.15mm，较好为0.05-0.1mm，尽管可使用更厚的或更薄的给体基材。
通常，选择用于形成给体基材和LTHC层的材料，以改进LTHC层和给体基材之间的粘合性。可使用任选的底涂层以提高随后涂层的均匀性并增加LTHC层和给体基材之间的层间粘结强度。合适的带底涂层的基材的一个例子是购自TeijinLtd(日本大阪，产品号HPE100)的基材。
光至热转化(LTHC)层
为了辐照引发热转印，通常在热转印元件中加入光至热转化(LTHC)层，以便将来自光发射源的光能结合在热转印元件中。LTHC层较好包括辐照吸收剂，它吸收入射的辐射(如激光)并将至少一部分入射的辐射转化成热量，以便将转印层由热转印元件转印至受体。在某些实例中，不使用单独的LTHC层，取而代之的是将辐射吸收剂置于热转印元件的另一层(例如给体基材或转印层)中。在其它实例中，热转印元件包括LTHC层，还包括分散在热转印元件的一层或多层其它层(例如给体基材或转印层)中的附加的一种或多种辐射吸收剂。在其它实例中，热转印元件不包括LTHC层或辐射吸收剂，使用与热转印元件接触的发热元件来转印转印层。
通常，LTHC层(或其它层)中的辐射吸收剂吸收电磁光谱中的红外、可见和/或紫外区的光线。辐射吸收剂通常高度吸收选定的成象辐射，只要该成象辐射波长的光密度为0.2-3，较好为0.5-2即可。合适的辐射吸收材料包括例如染料(如可见光染料、紫外光染料、红外光染料、荧光染料和辐射偏振染料)、颜料、金属、金属化合物、金属膜和其它合适的吸收材料。合适的辐射吸收剂的例子包括炭黑、金属氧化物和金属硫化物。一种合适的LTHC层的例子包括颜料(如炭黑)和粘合剂(如有机聚合物)。另一种合适的LTHC层可包括金属或金属/金属氧化物形成的薄膜，例如黑铝(即具有黑色外观的部分氧化的铝)。可利用例如阴极溅射和蒸发沉积技术形成金属膜或金属化合物膜。可使用粘合剂和任何合适的干涂或湿涂技术形成颗粒涂层。
适合在LTHC层中作为辐射吸收剂的染料可以溶解在粘合剂材料中或至少部分分散在粘合剂材料中的颗粒的形式存在。当使用分散的颗粒辐射吸收剂时，至少在某些情况下其粒径约为10微米或更低，并可为1微米或更低。合适的染料包括在光谱红外区吸收的染料。这种染料的例子可参见Matsuoka，M.的“红外吸收材料”Plenum Press，New York，1990、Matsuoka，M.的“染料对二极管激光器的吸收光谱”，Bunshin Publishing Co.，Tokyo，1990、美国专利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、欧洲专利321,923和568,993以及Beilo，K.A.等的J.Chem.Soc.，Chem.Commun，1993，452-454(1993)，所有这些文献在此引为参考。还可使用Glendale Protective Technologies，Inc.，Lakeland，Fla以CYASORB IR-99、TR-126和IR-165出售的红外吸收剂。可根据各种因素，例如在具体粘合剂和/或涂料溶剂中的溶解度、相容性以及吸收波长范围，来选择具体的染料。
在LYHC层中还可使用颜料作为辐射吸收剂。合适的颜料的例子包括炭黑和石墨以及酞菁、环二硫戊烯(dithiolene)镍类和美国专利5,166,024和5,351,617(在此引为参考)所述的其它颜料。另外，可使用基于铜或铬配合物的黑色偶氮颜料，例如吡唑啉酮黄、联茴香胺红和镍偶氮黄。还可使用无机颜料，包括例如金属(如铝、铋、锡、铟、锌、钛、铬、钼、钨、钴、铱、镍、钯、铂、铜、银、金、锆、铁、铅和碲)的氧化物和硫化物。还可使用金属硼化物、碳化物、氮化物、碳氮化物、青铜结构的氧化物和与青铜族相关结构的氧化物(如WO2.9)。
可使用金属辐射吸收剂，它可以是颗粒状的(例如如美国专利4,252,671(在此引为参考)所述)或者是薄膜状的(例如如美国专利5,256,506(在此引为参考)所述)。合适的金属包括例如铝、铋、锡、铟、碲和锌。
如上所述，颗粒状的辐射吸收剂可置于粘合剂中。辐射吸收剂在涂料中的重量百分数(计算重量百分数时不包括溶剂)一般为1-30重量％，较好为3-20重量％，最好为5-15重量％，它取决于LTHC中使用的具体辐射吸收剂和粘合剂。
适用于LTHC层中的合适的粘合剂包括成膜聚合物，例如酚醛(例如酚醛清漆树脂和可熔性酚醛树脂)、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩乙醛、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸酯、纤维素醚和酯、硝基纤维素和聚碳酸酯。合适的粘合剂包括可聚合或交联的单体、低聚物或聚合物。在某些实例中，粘合剂主要是由可交联的单体和/或低聚物与任选聚合物的涂料形成的。当粘合剂中使用聚合物时，粘合剂包含1-50重量％，较好10-45重量％聚合物(计算重量百分数时不包括溶剂)。
涂覆在给体基材上以后，将单体、低聚物和聚合物交联成LTHC。在某些情况下，如果LTHC的交联度太低，则LTHC层会受热破坏和/或会使部分LTHC层与转印层一起转印至受体上。
至少在某些情况下，包含热塑性树脂(例如聚合物)可改进LTHC层的性能(例如转印性能和/或涂覆性)。认为热塑性树脂可改进LTHC层与给体基材的粘合性。在一个实例中，粘合剂包括25-50重量％(计算重量百分数时不包括溶剂)热塑性树脂，较好包括30-45重量％热塑性树脂，尽管可使用更少量的热塑性树脂(例如1-15重量％)。通常选择热塑性树脂使之与粘合剂的其它材料相容(即形成单相混合物)。可使用溶解度参数来表示相容性，参见聚合物手册，J.Brandrup，ed.，pp.VII519-557(1989)(在此引为参考)。至少在某些实例中，选择溶解度参数为9-13(cal/cm3)1/2，较好为9.5-12(cal/cm3)1/2的热塑性树脂用于粘合剂。合适的热塑性树脂的例子包括聚丙烯酸类、苯乙烯-丙烯酸类聚合物和树脂和聚乙烯醇缩丁醛。
可加入常规的涂料助剂(如表面活性剂和分散剂)以有助于涂覆加工。可使用本领域已知的各种涂覆方法将LTHC层涂覆在给体基材上。至少在某些情况下，聚合物或有机LTHC层的涂覆厚度为0.05-20微米，较好为0.5-10微米，最好为1-7微米。至少在某些情况下，无机LTHC层的涂覆厚度为0.001-10微米，较好为0.002-1微米。
这种LTHC层可用于各种热转印元件中，包括具有多组分转印单元的热转印元件和用于转印单层器件或其它零件的热转印元件。LTHC层可与如上所述用于形成多层器件的热转印元件一起使用，以及与用于形成其它零件的热转印元件一起使用。所述其它零件的例子包括滤色器、隔层、黑色基质层、印刷线路板、显示器(例如液晶和发射显示器)、偏振器、z-轴传导器和可由热转印形成的其它零件，包括例如美国专利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专利申请98/03346和97/15173所述的零件。
中间层
可使用任选的中间层以便将转印层转印部分的损伤和污染降至最低，还可减小转印层转印部分的变形。中间层还会影响转印层与热转印元件其余部分的粘合性。通常，中间层具有高的耐热性。较好的是，在成象条件下中间层不会变形或化学分解，尤其达到使转印的图像无效的程度。在转印过程中中间层与LTHC层一般保持接触，并且基本不与转印层一起转印。
合适的中间层包括例如聚合物膜、金属层(例如蒸气沉积的金属层)、无机层(例如无机氧化物(如氧化硅、氧化钛和其它金属氧化物)的溶胶-凝胶沉积层和蒸气沉积层)，和有机/无机复合层。适合作为中间层材料的有机材料包括热固性和热塑性材料。合适的热固性材料包括受热、辐照或化学处理会发生交联的树脂，它包括但不限于交联的或可交联的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯、环氧树脂和聚氨酯。可将热固性材料如例如热塑性前体那样涂覆在LTHC层上，随后交联成交联的中间层。
合适的热塑性材料包括例如聚丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸酯类、聚苯乙烯类、聚氨酯类、聚砜类、聚酯类和聚酰亚胺类。这些热塑性有机材料可用常规的涂覆技术(例如溶剂涂覆、喷涂或挤涂)施涂。通常，适用于中间层的热塑性材料的玻璃化温度(Ts)为25℃或更大，较好为50℃或更大，更好为100℃或更大，最好为150℃或更大。在成象辐射波长下中间层可以是透光的、吸光的、反射光的或兼有部分这些特征。
适合作为中间层材料的无机材料包括例如金属、金属氧化物、金属硫化物和无机碳涂层，它包括在成象光波长下是高度透光的或反射光的材料。可使用常规技术(例如真空溅射、真空蒸发或等离子体喷射沉积)将这些材料施加至光至热转化层。
中间层带来许多好处。中间层可阻挡光至热转化层材料发生转印。它还可调节转印层达到的温度，从而可转印热不稳定材料。中间层的存在还可改进转印材料的塑性记忆。
中间层可含有添加剂，包括例如光引发剂、表面活性剂、颜料、增塑剂和涂料助剂。中间层的厚度取决于众多因素，例如中间层的材料、LTHC层的材料、转印层的材料、成象辐射的波长和热转印元件在成象辐射中辐照的时间。对于聚合物中间层，中间层的厚度通常为0.05-10微米，较好约为0.1-4微米，更好为0.5-3微米，最好为0.8-2微米。对于无机中间层(例如金属和金属化合物中间层)，中间层的厚度通常为0.005-10微米，较好为0.01-3微米，更好约为0.02-1微米。
剥离层
在对热转印元件加热(例如用发光源或发热元件)时，任选的剥离层通常便于转印层从热转印元件的其余部分(例如中间层和/或LTHC层)上剥离。至少在某些情况下，加热前剥离层使转印层与热转印元件的其余部分之间具有一定的粘合性。合适的剥离层包括例如导电和非导电的热塑性聚合物、导电和非导电的填充聚合物和/或导电和非导电的分散体。合适的聚合物的例子包括丙烯酸类聚合物、聚苯胺类、聚噻吩类、聚亚苯基亚乙烯基类、聚乙炔类和其它导电有机材料，例如导电分于和聚合物手册第1-4卷，H.S.Nalwa，ed.，John Wiley and Sons，Chichester(1997)(在此引为参考)所述的材料。合适的导电分散体的例子包括含油墨的炭黑、石墨、超细的氧化铟锡颗粒、超细的氧化锑锡颗粒和例如购自Nanophase Technologies Corporation(Burr Ridge，IL)和Metech(Elverson，PA)公司的材料。适合作为剥离层的其它合适材料包括可升华的绝缘材料和可升华的半导体材料(如酞菁)，包括例如美国专利5,747,217(在此引为参考)所述的材料。
剥离层可以是转印层的一部分或者是单独的层。全部或部分剥离层可与转印层一起转印。或者，当转印层转印时，大部分或几乎所有剥离层均保留在给体基材上。在某些情况下，例如剥离层含有可升华材料时，可在转印过程中消除部分剥离层。
转印层
转印层通常包括一层或多层用于转印至受体上的层。这些一层或多层可用有机材料、无机材料、有机金属材料和其它材料形成。尽管将转印层描述和图示成不连续的层，但是至少在某些情况下较好具有一个界面区，该界面区至少含一部分各种层。例如在转印转印层之前、转印过程中或转印后混合各层或者将材料扩散至各层之间时，会发生这种情况。在其它情况下，在转印转印层之前、转印过程中或转印后可将两层完全或部分混合。在任何情况下，将这些结构称为含有多于一层单独的层，尤其通过不同的区域使器件具有不同的功能时。
转印层的一个例子包括多组分转印单元，用于在受体上形成多层器件，例如有源或无源器件。在某些情况下，转印层可包括有源或无源器件所需的所有层。在其它情况下，一层或多层有源或无源器件层置于受体上，其余层包括在转印层中。或者在沉积转印层后将有源或无源器件的一层或多层转印至受体上。在某些情况下，使用转印层仅形成单层有源或无源器件或者单层或多层除器件以外的零件。使用多组分转印单元(尤其是各层不混合时)的一个优点是当在转印过程中制备并最好保留热转印单元时，可在多组分转印单元中形成重要的层的界面特性。单独地转印各层难以在各层间形成最佳的界面。
使用转印层的多组分转印单元制得的多层器件可以是例如电子器件或光学器件。这种器件的例子包括电子线路、电阻器、电容器、二极管、整流器、电致发光灯、存储元件、场效应晶体管、双极晶体管、单结晶体管、MOS晶体管、金属-绝缘体-半导体晶体管、电荷耦合器件、绝缘体-金属-绝缘体堆叠物、有机导体-金属-有机导体堆叠物、集成电路、光探测器、激光器、透镜、波导、光栅、全息照相元件、滤光器(例如连接-下降(add-drop)滤光器、增益平坦滤光器、截止滤光器等)、镜子、分光器、耦合器、合并器、调制器、传感器(例如渐逝传感器、相调制传感器、干涉型传感器等)、光学空腔、压电器件、铁电器件、薄膜电池或其组合器件。可形成的其它导电器件包括例如电极和导电元件。
转印层的实例包括用于形成至少部分有源或无源器件的多组分转印单元。在一个实例中，作为例子的转印层包括能形成至少两层多层器件的多组分转印单元。这两层多层器件相当于两层两层转印层。在该实例中，由多组分转印单元转印形成的一层是有源层(即在器件中起导电、半导电、超导、波导、频率倍增、产生光(例如发光、光发射、荧光或磷光)、产生电子、或产生空穴作用的层和/或产生光或电增益的层)。由多组分转印单元转印形成的第二层是另一层有源层或功能层(即在器件中起绝缘、导电、半导电、超导、波导、频率倍增、产生光(例如荧光或磷光)、产生电子、产生空穴、光吸收、反射、衍射、相延迟、散射、色散、漫射作用的层和/或在器件中产生光或电增益的层)。多组分转印单元还可形成附加的有源层和/或功能层和非功能层(即在器件运行中不起作用的层，但是例如有助于将转印单元转印至受体基材和/或将转印单元粘附在受体基材上)。
转印层可包括置于转印层一个外表面上的一层粘合剂层以促进与受体的粘合。粘合剂层可以是功能层(例如当粘合剂层在受体和其它转印层之间导电时)或者是非功能层(例如粘合剂层仅用于将转印层粘附在受体上)。粘合剂层可由例如热塑性聚合物(包括导电和非导电的聚合物、导电和非导电的填充聚合物和/或导电和非导电的分散体)制成。合适的聚合物的例子包括丙烯酸类聚合物、聚苯胺类、聚噻吩类、聚亚苯基亚乙烯基类、聚乙炔类和其它导电有机材料，例如导电分子和聚合物手册第1-4卷，H.S.Nalwa，ed.，John Wiley and Sons，Chichester(1997)(在此引为参考)所述的材料。合适的导电分散体的例子包括含油墨的炭黑、石墨、超细的氧化铟锡颗粒、超细的氧化锑锡颗粒和例如购自Nanophase Technologies Corporation(Burr Ridge，IL)和Metech(Elverson，PA)公司的材料。
转印层还可包括置于转印层表面上与热转印元件的其余部分接触的剥离层。如上所述，在转印转印层时，部分或全部该剥离层可与转印层的其余部分一起转印或者基本所有的剥离层均保留在热转印元件上。合适的剥离层如上所述。
尽管转印层可以是不连续的层，但是应理解至少在某些实例中转印层可包括具有多组分的层和/或在器件中具有多用途的层。还应理解至少在某些情况下在转印过程中两层或多层不连续的层可融合在一起或以其它方法混合或结合。在任何情况下，尽管这些层已经混合或结合，但是仍将其称为单独的层。
图2A所示转印层170的一个例子包括导电金属或金属化合物层172以及用于与受体(图中未表示)接触的导电聚合物层174。导电聚合物层174还至少部分起粘合剂层的作用以促进对受体的转印。转印层180的第二个例子如图2B所示，它包括剥离层182，其次是导电金属或金属氧化物层184，随后是用于与受体(图中未表示)接触的导电或非导电聚合物层186。图2C所示的第三个例子中，转印层190包括无机导电层191(例如蒸气沉积的氧化铟锡)、用于与受体接触的导电或非导电聚合物层192和任选的剥离层(图中未表示)。图2D所示的第四个例子中，转印层195是由多层金属堆叠物196和用于与受体接触的导电或非导电聚合物层199组成的，所述堆叠物196包括交替放置的金属层197和198(例如金-铝-金)。
用于OEL器件的转印层
转印多组分转印单元，形成至少部分OEL(有机电致发光)器件是使用热转印元件形成有源器件的一个说明性的非限定性例子。至少在某些情况下，OEL器件包括一层或多层合适的有机材料薄层，该层夹在阴极和阳极之间。电子由阴极注入有机层，空穴由阳极注入有机层。当注入的电荷向带相反电荷的电极迁移时，它们会结合成电子-空穴对(通常称之为激子)。这些激子(即激发态的物质)在衰变回其基态时会以光的形式发出能量(例如参见T.Tsutsui，MRSBulletin，22，39-45(1997)，在此引为参考)。
OEL器件结构的说明性例子包括分子分散的聚合物器件，其中载带电荷和/或发射的物质分散在聚合物基质中(参见J.Kido基于聚合物材料的有机电致发光器件，Trends in Polymer Science，2，350-355(1994)，在此引为参考)；组合的聚合物器件，其中聚合物层(例如聚亚苯基亚乙烯基)作为载带电荷和发射的物质(参见J.J.M.Halls等Thin Solid Films，276，13-20(1996)，在此引为参考)；蒸气沉积的小分子杂结构器件(参见美国专利5,061,569和C.H.Chen等“分子有机电致发光材料的近来发展”Macromolecular Symposia，125，1-48(1997)，在此引为参考)；光发射电化学电池(参见Q.Pei等J.Amer.Chem.Soc.118，3922-3929(1996)，在此引为参考)；以及能发射多波长光线的垂直堆叠的有机发光二极管(参见美国专利5,707,745和Z.Shen等Science，276，2009-2011(1997)(在此引为参考)。
用于形成OEL器件的转印层200的一个合适的例子如图3A所示。转印层200包括阳极202、空穴输送层204、电子输送/发射层206和阴极208。或者，阴极或阳极可单独形成在受体(例如受体上的导电涂层)上而非在转印层上。这种情况如图3B所示，对于无阳极转印层200’，其带撇号的标号均表示与转印层200相同的层。
转印层200还可包括一层或多层(如剥离层210和/或粘合剂层212)以促进转印层转印至受体上。这两层中的任何一层均可是导电聚合物以促进与受体上的导电层或导电结构的电接触或者促进与随后在转印层上形成的一层或多层导电层的电接触。应理解剥离层和粘合剂层的位置可根据转印层中其它层而进行变化。
通常使用导电材料(如金属、合金、金属化合物、金属氧化物、导电陶瓷、导电分散体和导电聚合物)，包括例如金、铂、钯、铝、钛、氮化钛、氧化铟锡(ITO)、氧化氟锡(FTO)和聚苯胺，形成阳极202和阴极208。阳极202和阴极208可以是单层导电材料或者它们可包括多层。例如，阳极或阴极可包括一层铝和一层金或一层铝和一层氟化锂。对于许多用途(例如显示器用途)，阴极和阳极中较好至少有一个对电致发光器件发出的光线是透明的。
空穴输送层204有助于将空穴注入器件及其朝阴极208的迁移。空穴输送层204还起阻止电子朝阳极202移动的阻挡作用。空穴输送层204可包括例如二元胺衍生物，如N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基联苯胺(也称为TPD)。
电子输送/发射层206有助于注入电子及其朝阳极202的迁移。电子输送/发射层206还起阻止空穴朝阴极208迁移的阻挡作用。电子输送/发射层206通常是由金属鳌合物(例如三(8-羟基喹啉)合铝(ALQ))形成的。
空穴输送层204和电子输送/发射层206之间的界面构成空穴和电子通过的阻挡层，从而产生空穴/电子的结合区，并提供有效的有机电致发光器件。当发射材料是ALQ时，OEL器件发射蓝-绿光。在电子输送/发射层206中使用不同的发射体和掺杂剂可得到不同颜色的发射光(参见C，H，Chen等“分子有机电致发光材料的近来发展”Macromolecular Symposia，125，1-48(1997)(在此引为参考)。
使用不同的转印层可转印其它OEL多层器件结构。例如，图3A中的空穴输送层204还可以是发射层和/或空穴输送层204和电子输送/发射层206可结合成一层。另外，可在图3A的层204和206之间放置单独的发射层。
可将多层单元转印在受体上形成OEL器件。作为一个例子，可如图4A-4C所示形成光学显示器。例如，如图4A所示可将绿色的OEL器件302转印在受体基材300上。随后可如图4B和4C所示转印蓝色的OEL器件304，随后转印红色OEL器件306。可分别使用绿色、蓝色和红色热转印元件单独转印各个绿色、蓝色和红色OEL器件302、304和306。或者，可将红色、绿色和蓝色热转印元件转印在相互的顶面上，形成如美国专利5,707,745(在此引为参考)所述的多色堆叠的OLED器件。另一种形成全色器件的方法包括沉积空穴输送层材料柱，随后以与该空穴输送材料平行或垂直的方式沉积红色、绿色和蓝色电子输送层/发射层多组分转印单元。形成全色器件的另一种方法包括沉积红色、绿色和蓝色滤色器(或常规的透射滤色器、荧光滤色器或磷光体)，随后沉积相应于白光或蓝光发射体的多组分转印单元。
制成后，通常将OEL器件连接在驱动器(图中未表示)上，并密封以防止损坏。热转印元件可以是涂覆适当转印层的较小或较大的片材。使用激光或其它类似的发射光源来转印这些器件能够由热转印元件形成窄的线条或其它形状。可使用激光或其它光源在受体(包括米数量级长和宽的受体)上形成转印层图案。
本实例说明使用热转印元件的优点。例如，与常规的光刻法相比可减少加工步骤数目，因为各个OEL器件的许多层可同时转印，而非使用多个蚀刻和掩模步骤。另外，使用同一成象硬件可产生多种器件和图案。对于各个不同的器件302、304和306，仅需改变热转印元件即可。
用于场效应晶体管的转印层
使用一种或多种热转印元件可形成场效应晶体管(FET)。可使用热转印元件形成的有机场效应晶体管的一个例子可参见Garnier等Adv.Mater，2，592-594(1990)(在此引为参考)。
总体上说，场效应晶体管是三端电子器件，在一端(栅)施加电场可调节另二端(源极和漏极)之间的电流(例如参见S.M.Sze，半导体器件物理，2nd Ed.Wiley，New York，431-435(1981)(在此引为参考)。在一个代表性的结构中，场效应晶体管包括半导体材料的矩形厚片，其相反的两端带有两个电极一源极和漏极。在一个其它表面上形成绝缘层(栅介电体)和绝缘层上的电极(栅极)。在栅极和半导体厚片之间施加电场。通过栅-绝缘体-半导体电场的极性和强度可控制源极和漏极之间的导电性，从而控制电流。
还可以不使用栅绝缘体来制备场效应晶体管。可使用栅极/半导体整流区来装配场效应晶体管。通过改变栅/半导体电场的极性和强度来控制栅/半导体界面处的耗尽区，从而调节源极和漏极之间的导电性。这种类型的结构通常分别称为MESFET或JFET、金属半导体FET或结型FET(例如参见S.M.Sze，半导体器件物里，2nd Ed.Wiley，New York，312-324(1981)(在此引为参考)。
作为金属电极、栅介电体和半导体的材料的选择受多个特性的影响，包括导电性、可靠性、电子亲和性、费米能级、加工适应性、器件的用途和成本。例如，一般来说宜选用低功函数的金属与n-型(传导电子)半导体电接触。
制备场效应晶体管的一个例子如图4A-4D和5A-5D所示。如图4A和5A所示，在受体基片500上形成电接触件502、504、506和508制得场效应晶体管。受体基片500通常是由非导电材料(如玻璃或非导电塑料)制成的，或者基片500涂覆有非导电涂层。可使用金属或金属化合物(如金、银、铜或氧化铟锡)形成电接触件502、504、506和508。还可使用导电有机材料(如聚苯胺)形成电接触件502、504、506和508。可使用各种技术形成电接触件502、504、506和508，包括光刻法或使用热转印元件的热转印，所述热转印元件带有特殊的金属、金属化合物或导电有机材料转印层。
如图4B和5B所示，在两个相反的电极502和506之间形成栅极510。可使用第一热转印元件形成栅极510，该转印元件的转印层包括选择作为栅极的材料。合适的作为栅极的材料包括金属、金属化合物、导电聚合物、填充聚合物和导电油墨。作为栅极的材料的例子包括金、银、铂、碳、氧化铟锡、聚苯胺和炭黑填充的聚合物。
如图4C和5C所示，在栅极510上形成栅绝缘层512和半导体层514。可使用第二热转印元件形成这两层512、514，所示转印元件包括例如带有绝缘层和半导体层的多组分转印单元。栅绝缘层512可由有机或无机绝缘体(例如二氧化硅、氮化硅、氧化钽)、其它无机氧化物、聚酰亚胺、聚酰胺酸、丙烯酸类、氰基乙基支链淀粉和氟化镁制成。用作栅绝缘层的有机聚合物可填充有绝缘材料，如超细的氧化硅颗粒。
可使用有机和无机半导体(例如聚噻吩、低聚噻吩、聚亚苯基亚乙烯基、聚乙炔类、金属酞菁和无定形和多晶硅和锗)形成半导体层514。
最后，如图4D和5D所示，可使用如上所述的导电材料(如金属、金属氧化物、导电聚合物、导电油墨或导电有机材料)制成半导电层514分别与相反的电接触件504、508之间的两个隔开的连接件，形成源极和漏极接触件516，518。源极接触件516和漏极接触件518之间的区域520形成场效应晶体管的沟道。源极接触件516和漏极接触件518可用第三热转印层形成，该热转印层包括带有一层合适的导电材料的转印层。应理解在许多场效应晶体管中，图4D和5D所示的器件中的源极和漏极可互换。
如图7所示，可将OEL器件600和场效应晶体管610组合在一起，例如，场效应晶体管的一个电接触件也就是OEL器件的阳极或阴极620。这种组合使场效应晶体管能控制OEL器件的运行。如上所述使用例如三个或更多个热转印元件形成场效应晶体管并使用至少一个附加的热转印元件形成OEL器件可制得带这种组合的显示单元。
用作光波导的转印层
光波导通常包括对感兴趣波长的光线基本透明的材料芯层。该芯层外包覆有对该感兴趣波长的光线基本透明的包层材料。利用芯层和包层材料之间的折射率差导致的全内反射将光线透射通过并基本限制在波导芯层中。通常，芯层的折射率稍高于包层的折射率。波导的性能受许多因素的影响，例如波导的形状、长度和透明度以及芯层和包层之间的折射率差。一般来说，要求芯层和包层之间的折射率差为0.002-0.5。本领域的普通技术人员可利用这种差异制得对其预定用途具有最佳性能的波导。适合形成波导的芯层和包层材料包括玻璃和有机聚合物。
通常，可用各种方法制得光波导，例如光刻法、扩散法和离子注入法。例如，将合适的光学材料施加(通常以夹层形式)在基材上，形成被包层区包围的芯层区可制得常规的光波导。随后在夹层上施加光刻材料，并用光刻法形成图案。随后用蚀刻步骤将光刻法形成的图案转印至波导夹层上。接着清洗带蚀刻图案的基材，除去残余的光刻胶，在基片上留下形成的波导。
可使用一个或多个热转印元件形成光波导。例如，使用图1A所示的热转印元件100进行热转印，其中可使用包含三层具有合适折射率的聚合物的转印层110，在受体基片上形成波导。由于转印层的中央聚合物层形成波导芯层，因此它的折射率通常稍高于外面两层的折射率。芯层/包层组件的例子包括，但不限于聚醚酰亚胺/苯并环丁烯、聚碳酸酯/含氟丙烯酸类、聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯和含氟聚酰亚胺/聚甲基丙烯酸甲酯。
还可采用热转印元件热转印部分光波导来制各光波导。例如，可使用常规的方法或用单独的热转印元件和热转印步骤在受体基材上涂覆包层聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯)。随后将聚甲基丙烯酸甲酯/聚碳酸酯双层热转印至该受体基材上，形成具有聚碳酸酯芯层和聚甲基丙烯酸甲酯包层的波导。
受体
受体基材可以是适合特定用途的任何基材，它包括但不限于透明膜、显示器黑色基质、电子显示器无源或有源部分、金属、半导体、玻璃、各种纸张、和塑料。适合于本发明的受体基材的非限定性例子包括阳极化的铝和其它金属、塑料膜(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯)、涂覆氧化铟锡的塑料膜、玻璃、涂覆氧化铟锡的玻璃、挠性电路、电路板、硅或其它半导体、和各种不同类型的纸张(如填充或未填充的、砑光的或涂覆的)。可在受体基材上涂覆各种层(例如粘合剂层)以促进转印层至受体基材上的转印。可在受体基材上涂覆其它层以形成多层器件的一部分。例如，可使用带有金属阳极或阴极的受体基材形成OEL或其它电子器件，所述阳极或阴极是在转印热转印元件的转印层之前形成在受体基材上的。这种金属阳极或阴极可例如通过在受体基材上沉积导电层并使用光刻技术将导电层构图成一个或多个阳极或阴极而制成的。
操作
在成象过程中，热转印元件通常与受体紧密接触。至少在某些情况下，使用压力和真空使热转印元件保持与受体的紧密接触。随后使用辐射源以成象方式(例如以数码或透过掩模类似方式辐照)加热LTHC层(和/或含辐射吸收剂的其它层)，根据图案将转印层由热转印元件成象地转印至受体。
或者，可使用发热元件(例如电阻发热元件)来转印多组分转印单元。热转印元件与发热元件选择性地接触，根据图案热转印部分转印层。在另一个实例中，热转印元件可包括能将施加在该层中的电流转化成热量的层。
通常，将热转印层转印至受体而不会转印热转印元件的任何其它层，例如任选的中间层和LTHC层。存在任选的中间层可消除或减少LTHC层向受体的转印和/或减小转印层转印部分的变形。较好的是，在成象条件下，中间层与LTHC层之间的粘合性大于中间层与转印层之间的粘合性。在某些情况下，可使用反射中间层以减少透射通过中间层的成象辐射，并减少透射的辐射与转印层和/或受体之间相互作用对转印层转印部分的损伤。在受体对成象辐射具有高吸收性时，这对于降低产生的热损伤特别有益。
在激光照射过程中，宜将成象材料多次反射产生的干涉图案减至最少。这可采用多种方法。最常用的方法如美国专利5,089,372所述对入射辐射的数量级来说，有效地使热转印元件的表面变粗糙。它具有破坏入射辐射的空间相干性的效果，从而使本身的干涉减至最小。另一种方法是在热转印元件中使用抗反射涂层。使用抗反射涂层是已知的，如美国专利5,171,650(在此引为参考)所述它由1/4波长厚度的涂层(如氟化镁涂层)构成。
可使用大的热转印元件，包括米数量级长和宽的热转印元件。在操作中，激光器可沿大的热转印元件扫描或以其它方式移动，选择性地开启激光器根据所需的图案照射部分热转印元件。或者，可固定激光器，并使热转印元件在其下方移动。
在某些情况下，需要、要求和/或方便地依次使用两个或多个不同的热转印元件形成器件。例如，使用一个热转印元件形成场效应晶体管的栅极。使用另一个热转印元件形成栅绝缘层和半导体层，使用再一个热转印元件形成源极接触件和漏极接触件。可使用两个或多个热转印元件的各种其它组合形成器件，各个热转印元件构成器件的一层或多层。这些热转印元件中的每一个可包括多组分转印单元或仅包括一层转印至受体的单层。随后依次使用两个或多个热转印单元以沉积器件的一层或多层。在某些情况下，两个或多个热转印元件中至少有一个包括多组分转印单元。
实施例
除非另有说明，否则化学试剂均购自Aldrich Chemical Company(Milwaukee，WI)。所有的真空沉积材料均是在室温热蒸发和沉积的。各个真空沉积层的沉积速度和厚度均是用石英晶体显微天平(Leybold Inficon Inc.，East Syracuse，NY)监测的。本底压力(沉积前蒸发室压力)约为1×10-5乇(1.3×10-3Pa)。
激光转印系统包括一个CW Nd：YAG激光器、声-光调制器、校正和光束扩展光学仪、光隔离器、线性电流计和f-θ扫描透镜。Nd：YAG激光器以TEM 00模式运行，产生的总功率为7.5W。用高精度线性电流计(Cambridge Technology Inc.，Cambridge，MA)进行扫描。激光聚焦成Gaussian光点，在1/e2强度级测得的直径为140微米。使用f-θ扫描透镜沿扫描宽度使光点恒定。使激光点以5.6m/s的速度沿成象表面扫描。f-θ扫描透镜使扫描速度均一，波动在0.1％以内，并使光点大小恒定，误差在±3微米之内。
实施例1
制备基材/LTHC/中间层元件
用CAG-150型Yasui Seiki Lab涂覆机(Yasui Seiki Co.，Bloomington，IN)用每直线厘米381个螺旋单元(150螺旋单元/英寸)的显微照相凹版辊将表1所示的LTHC涂料液涂覆在0.1mmPET基材上制得炭黑光至热转化层。
表1 LTHC涂料液
                          组分    重量份
RavenTM760超炭黑颜料(购自Columbian Chemicals，Atlanta，GA)     3.39
ButvarTMB-98(聚乙烯醇缩丁醛树脂，购自Monsanto，St.Louis，MO)     0.61
JoncrylTM67(丙烯酸类树脂，购自S，C，Johnson & Son，Racine，WI)     1.81
ElvaciteTM2669(丙烯酸类树脂，购自ICI Arcylics，Wilmington，DE)     9.42
DisperbykTM161(分散助剂，购自Byk Chemie，Wallingford，CT)     0.3
FC-430TM(含氟化合物表面活性剂，购自美国3M公司)     0.012
EbecrylTM629(环氧酚醛清漆丙烯酸酯，购自UCB Radcure，N.Augusta，SC)     14.13
IrgacureTM369(光致固化剂，购自Ciba Specialty Chemicals，Tarrytown，NY)     0.95
IrgacureTM184(光致固化剂，购自Ciba Specialty Chemicals，Tarrytown，NY)     0.14
丙二醇甲醚乙酸酯     16.78
1-甲氧基-2-丙醇     9.8
甲乙酮     42.66
在40℃以6.1m/min使用装有H-灯泡的1600型Fusion Systems(400W/英寸)紫外固化系统(Fusion UV Systems，Inc.，Gaithersburg，MD)将涂层在线干燥并紫外固化。干涂层的厚度约3微米。
使用CAG-150型Yasui Seiki Lab涂覆机(Yasui Seiki Co.，Bloomington，IN)将表2所示的中间层涂料液转轮凹版涂覆在光至热转化层的炭黑涂层上。在40℃以6.1m/min使用装有H-灯泡的1600型Fusion Systems(600W/英寸)将涂层在线干燥并紫外固化。形成的中间涂层的的厚度约1.7微米。
表2中间层涂料液
                           组分    重量份
ButvarTMB-98     0.98
JoncrylTM67     2.95
SartomerTMSR351TM(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，购自Sartomer，Exton，PA)     15.75
IrgacureTM369     1.38
IrgacureTM184     0.2
1-甲氧基-2-丙醇     31.5
甲乙酮     47.24
实施例2
制备另一个基材/LTHC/中间层元件
用CAG-150型Yasui Seiki Lab涂覆机(Yasui Seiki Co.，Bloomington，IN)用每直线厘米228.6个螺旋单元(90螺旋单元/英寸)的显微照相凹版辊将表3所示的LTHC涂料液涂覆在0.1mmPET基材上制得炭黑光至热转化层。
表3 LTHC涂料液
                                    组分   重量份
RavenTM760超炭黑颜料(购自Columbian Chemicals，Atlanta，GA)     3.78
ButvarTMB-98(聚乙烯醇缩丁醛树脂，购自Monsanto，St.Louis，MO)     0.67
JoncrylTM67(丙烯酸类树脂，购自S，C，Johnson & Son，Racine，WI)     2.02
DisperbykTM161(分散助剂，购自Byk Chemie，Wallingford，CT)     0.34
FC-430TM(含氟化合物表面活性剂，购自美国3M公司)     0.01
SR351TM(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，购自Sartomer.Exton.PA)     22.74
DuracureTM1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮光引发剂(购自CibaHawthorne，NY)     1.48
1-甲氧基-2-丙醇     27.59
甲乙酮     41.38
在40℃以6.1m/min使用装有H-灯泡的1600型Fusion Systems(400W/英寸)紫外固化系统将涂层在线干燥并紫外固化。干涂层的厚度约3微米。
使用CAG-150型Yasui Seiki Lab涂覆机(Yasui Seiki Co.，Bloomington，IN)将表4所示的中间层涂料液转轮凹版涂覆在光至热转化层的炭黑涂层上。在40℃以6.1m/min使用装有H-灯泡的1600型Fusion Systems(600W/英寸)紫外固化系统将涂层在线干燥并紫外固化。形成的中间涂层的的厚度约1.7微米。
表4中间层涂料液
       组分     重量份
ButvarTMB-98      0.99
JoncrylTM67      2.97
SR351TM      15.84
DuracureTM1173      0.99
1-甲氧基-2-丙醇      31.68
甲乙酮      47.52
实施例3
转印聚合物/金/聚合物膜
将涂料施涂在实施例2的基材/LTHC/中间层元件上制得带有多组分转印层的热给体元件。使用#6 Mayer刮条将丙烯酸类聚合物涂料(ElvaciteTM2776，ICIAcrylics，Wilmington，DE)(5重量％聚合物水溶液)施涂在热转印元件的中间层上。在约60℃将涂层干燥约5分钟。随后在该丙烯酸类聚合物上真空沉积500埃厚的金镀层。用#6 Mayer刮条在该金层上施涂5重量％丙烯酸类聚合物(ElvaciteTM2776，ICI Acrylics)的水溶液，形成另一层丙烯酸类聚合物涂层。将该涂层在约60℃干燥约5分钟。使用5.6m/s的线性扫描速度将该试样成象在玻璃受体上。结果将该聚合物/金/聚合物转印层均匀转印成70微米宽的线条，该线条具有优良的边均匀度。
实施例4
转印聚合物/锡/金/锡/聚合物膜
将涂料施涂在实施例2的基材/LTHC/中间层元件上制得带有多组分转印层的热给体元件。使用#6 Mayer刮条将丙烯酸类聚合物涂料(ElvaciteTM2776，ICIAcrylics)(5重量％聚合物水溶液)施涂在热转印元件的中间层上。在约60℃将涂层干燥约5分钟。随后在该丙烯酸类聚合物表面上真空沉积500埃厚的锡镀层。随后在锡层上真空沉积500埃厚的金镀层。再在金层上真空沉积第二层500埃厚的锡镀层。用#6 Mayer刮条施涂5重量％丙烯酸类聚合物(ElvaciteTM 2776，ICIAcrylics)的水溶液，形成第二层丙烯酸类聚合物涂层。将该涂层在约60℃干燥约5分钟。使用5.6m/s的线性扫描速度将该热转印元件成象在玻璃受体上。结果将该聚合物/锡/金/锡/聚合物膜均匀转印成70微米宽的线条，该线条具有优良的边均匀度。
实施例5
空穴输送热转印元件
使用实施例1的基材/LTHC/中间层元件形成空穴输送热转印元件。使用#6Mayer刮条将表5所示组分混合而成的空穴输送涂料液涂覆在中间层上。在60℃将涂层干燥10分钟。
表5空穴输送涂料液
                      组分     重量(g)
N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基联苯胺      2.5
聚乙烯基咔唑      2.5
环己酮      97.5
丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)      97.5
实施例6
OEL热转印元件
将涂料涂覆在实施例1的基材/LTHC/中间层元件上制得带有多组分转印层的OEL热转印元件。将200埃的酞菁铜层沉积在中间层上作为半导体剥离层。随后沉积250埃的铝作为阴极层。在铝上沉积10埃的氟化锂。接着沉积300埃的三(8-羟基喹啉)合铝(ALQ)作为电子输送层。最后沉积200埃的N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基联苯胺(TPD)作为空穴输送层。
实施例7
制各OEL器件
使用涂覆氧化铟锡(ITO)的玻璃受体基片(10Ω/平面，Thin Film DevicesInc.，Anaheim，CA)形成OEL器件的阳极。首先，将实施例5的空穴输送热转印元件成象在受体上。随后成象实施例6的OEL热转印元件，形成OEL器件。
在各次转印中，使热转印元件的转印层一侧与真空吸盘中的受体紧密接触。激光照射在热转印元件的基片一侧。进行照射使两层转印层以正确的定位进行转印。形成120微米宽的线条。最终OEL器件各层的次序(从上到下)如下：
铝阴极
氟化锂
ALQ电子输送层/发射体
TPD空穴输送层(来自OEL热转印元件)
TPD空穴输送层(来自空穴输送热转印元件)
玻璃受体
在ITO阳极和铝阴极之间形成电接触。当施加电压时，OEL器件产生肉眼可见的光亮。监测注入电流与施加的电压(V)(由0至10-30V连续扫动)间的关系。在一点上10V时测得70微安的电流流过42mm×80微米的器件。相当于电流密度约为2mA/cm2。该电流密度完全在用常规方法直接制造在受体基片上的小分子器件的通常运行范围内。
实施例8
另一种OEL热转印元件
将涂料涂覆在实施例1的基材/LTHC/中间层元件上制得带有多组分转印层的OEL热转印元件。先使用#3 Mayer刮条涂覆表6所示的底涂液。约在60℃将涂层干燥约5分钟。
表6底涂液
              组分             生产厂    重量(g)
PVP K-90(聚乙烯基吡咯烷酮)   International SpecialtyProducts(Wayne，NJ)     2
PVA Gohsenol KL-03(聚乙烯醇) Nippon Gohsei(Osaka，Japan)     2
Elvacite 2776(丙烯酸类聚合物)        ICI Acrylics     4
DMEA(二甲基乙醇胺)          Aldrich     0.8
2-丁氧基乙醇          Aldrich     0.8
去离子水            -     150.4
将200埃的酞菁铜层沉积在底涂层上作为半导体剥离层。随后沉积250埃的铝作为阴极层。在铝上沉积10埃的氟化锂。接着沉积300埃的三(8-羟基喹啉)合铝(ALQ)作为电子输送层。最后沉积200埃的N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N-二苯基联苯胺(TPD)作为空穴输送层。
实施例9
将部分OEL转印层转印至挠性基片上
受体基片由一片4mil(约100微米)的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)(未底涂的HPE100，Teijin Ltd，Osaka，Japan)组成。首先，将实施例5的空穴输送热转印元件成象在受体上。随后将实施例8的OEL热转印元件成象在空穴输送层上。
在各次转印中，使热转印元件的转印层一侧与真空吸盘中的受体紧密接触。激光照射在热转印元件的基片一侧。进行照射使两层转印层以正确的定位进行转印。形成120微米宽的线条。最终结构各层的次序(从上到下)如下：
铝阴极
氟化锂
ALQ电子输送层/发射体
TPD空穴输送层(来自OEL热转印元件)
TPD空穴输送层(来自空穴输送热转印元件)
PET受体
本发明不限于上述具体的实施例，应理解它包括由所附权利要求书限定的本发明所有方面。本领域的普通技术人员在阅读了本说明书后可容易地得知本发明的各种改进、等同方法以及本发明适用的许多结构。

Claims (33)

1.一种热转印元件，它包括：
基材；和
多组分转印单元，当转印至受体上时，该多组分转印单元放置并排列成多层器件的第一功能层和第二功能层，所述第一功能层放置并排列以传导或形成载流子。
2.如权利要求1所述的热转印元件，其特征在于所述多组分转印单元放置并排列成多层器件的至少一层附加层。
3.如权利要求1所述的热转印元件，其特征在于所述多组分转印单元放置并排列，在第一功能层和第二功能层之间形成多层元件的至少一层附加层。
4.如权利要求1所述的热转印元件，它还包括在基材和多组分转印单元之间的光至热转化层。
5.如权利要求4所述的热转印元件，它还包括在光至热转化层和多组分转印单元之间的中间层。
6.如权利要求1所述的热转印元件，其特征在于所述多组分转印单元放置并排列成多层电子器件的至少两层功能层。
7.如权利要求1所述的热转印元件，其特征在于所述第一功能层是导电、半导电或超导层。
8.如权利要求1所述的热转印元件，其特征在于所述第二功能层放置并排列以传导或形成载流子。
9.如权利要求1所述的热转印元件，它还包括促进多组分转印单元与受体的粘合的粘合剂层。
10.如权利要求9所述的热转印元件，其特征在于所述粘合剂层包括导电聚合物。
11.如权利要求1所述的热转印元件，它还包括便于多组分转印单元从基材上剥离的剥离层。
12.如权利要求11所述的热转印元件，其特征在于至少一部分所述剥离层放置并排列以便与多组分转印单元一起转印。
13.如权利要求11所述的热转印元件，其特征在于所述剥离层放置并排列，以便当多组分转印单元转印至受体上时它基本保持完整。
14.如权利要求1所述的热转印元件，其特征在于所述多组分转印单元包括放置并排列以形成多层器件的第一功能层的第一层，以及放置并排列以形成多层器件的第二功能层的第二层。
15.如权利要求1所述的热转印元件，其特征在于多组分转印单元放置并排列以便在转印至受体上时形成：
发射层；和
电极层。
16.如权利要求1所述的热转印元件，其特征在于多组分转印单元放置并排列以便在转印至受体上时形成：
半导体层；和
栅绝缘层。
17.一种热转印元件，它包括：
基材；和
多组分转印元件，在转印至受体上时，该多组分转印单元放置并排列，形成多层器件的第一功能层和第二功能层，其中第一功能层放置并排列，产生或波导光线。
18.如权利要求17所述的热转印元件，其特征在于所述多组分转印单元放置并排列成多层器件的至少一层附加层。
19.如权利要求17所述的热转印元件，其特征在于所述多组分转印单元放置并排列，在第一功能层和第二功能层之间形成多层元件的至少一层附加层。
20.如权利要求17所述的热转印元件，它还包括在基材和多组分转印单元之间的光至热转化层。
21.如权利要求17所述的热转印元件，其特征在于多组分转印单元放置并排列以便在转印至受体上时形成：
发射层；和
电极层。
22.如权利要求17所述的热转印元件，其特征在于多组分转印单元放置并排列以便在转印至受体上时形成：
芯层；和
包层。
23.一种用于在受体上形成有机电致发光器件的热转印元件，它依次包括：
基材；
含用于将光能转化成热能的辐射吸收剂的光至热转化层；和
至少包括有机电致发光器件的两层功能层的转印层。
24.如权利要求23所述的热转印元件，其特征在于所述至少两层功能层包括第一电极层和发射层。
25.如权利要求24所述的热转印元件，其特征在于所述转印层还包括第二电极层，并且所述发射层在第一和第二电极层之间。
26.一种将多组分转印元件转印至受体上形成器件的方法，包括：
使受体与带有基材和转印层的热转印元件相接触，所述转印层包括多组分转印单元；和
选择性地加热热转印元件以便根据图案将多组分转印单元转印至受体上，至少形成多层器件的第一功能层和第二功能层。
27.如权利要求26所述的方法，所述使受体接触步骤包括使受体与热转印元件接触，所述元件依次包括基材、带有辐射吸收剂的光至热转化层和包含多组分转印单元的转印层。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于所述选择性加热热转印元件的步骤包括：
根据图案用光发射源照射热转印元件；
使用辐射吸收剂将来自光发射源的光能转化成热能，对热转印元件选择性加热，根据图案将多组分热转印单元转印至受体上，至少形成器件的第一功能层和第二功能层。
29.如权利要求26所述的方法，它还包括在将多组分转印单元转印至受体上以前在受体上形成部分器件。
30.如权利要求30所述的方法，其特征在于在受体上形成部分器件的步骤包括使用至少具有器件的一层功能层的第二热转印元件转印部分器件。
31.如权利要求26所述的方法，它还包括将至少一层附加的功能层转印至通过将多组分转印单元转印至受体上而形成的器件部分上。
32.如权利要求26所述的方法，它还包括将多层器件耦合在其它器件上形成操作系统。
33.一种置于受体基材上的器件，它包括：
第一功能层和第二功能层，所述功能层是由包含多组分转印单元和基材的热转印元件的热转印单元转印而成的。
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