專利名稱：具有光熱轉(zhuǎn)換層的熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將物質(zhì)轉(zhuǎn)印給受體的熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件(thermal masstransfer donor elements)。
背景技術(shù)：
將來自熱轉(zhuǎn)印元件的物質(zhì)層進行熱轉(zhuǎn)印給受體，已被提出用來制造許多種產(chǎn)品。這些產(chǎn)品包括例如濾色器、間隔器、黑色基質(zhì)層(black matrix layer)、起偏器、印刷電路板、顯示器(例如液晶顯示器和發(fā)射顯示器)、偏振器、Z-軸導體以及可借助熱轉(zhuǎn)印制成的其它產(chǎn)品，包括例如美國專利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；5,693,446；5,710,079以及國際出版物WO98/03346和WO97/15173中所述的那些產(chǎn)品。
許多這些產(chǎn)品中，分辨率和邊緣清晰度是其生產(chǎn)中的重要因素。另一個因素是對于給定的熱能來說，熱轉(zhuǎn)印元件的轉(zhuǎn)印部分的尺寸。例如，當轉(zhuǎn)印的是線條或其它形狀時，線寬或形狀的直徑取決于用來對熱轉(zhuǎn)印元件產(chǎn)生圖案的電阻元件或光束的尺寸。線寬或直徑還取決于熱轉(zhuǎn)印元件轉(zhuǎn)印能量的能力。在電阻元件或光束的邊緣附近，對熱轉(zhuǎn)印元件提供的能量可能減小。具有較佳熱傳導、較小熱損失、較敏感轉(zhuǎn)印涂層和/或較佳光熱轉(zhuǎn)換效率的熱轉(zhuǎn)印元件一般能產(chǎn)生較大的線寬或直徑。因此線寬或直徑可以是熱轉(zhuǎn)印元件在實現(xiàn)熱轉(zhuǎn)印功能中效率的反映。
發(fā)明簡述在轉(zhuǎn)印層材料配方方面的改進可以是提高熱轉(zhuǎn)印性能的一種辦法。例如，共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請09/392,386揭示了在轉(zhuǎn)印層中加入一種增塑劑可以提高轉(zhuǎn)印性能。激光誘導熱轉(zhuǎn)印過程中改善轉(zhuǎn)印保真度的其它方法包括增大投射到供體介質(zhì)上的激光功率和/或激光流量(fluence)。然而增大激光功率或流量會產(chǎn)生成象缺陷，可認為部分是由于供體介質(zhì)中的一層或多層過熱引起的。
本發(fā)明認識到試圖改善熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印靈敏度中有關(guān)的問題，所以提出一些新的方法。本發(fā)明提供熱轉(zhuǎn)印供體元件的較佳結(jié)構(gòu)，具體即是提供新穎的光熱轉(zhuǎn)換層(LTHC)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法可用來提供顯示例如較高轉(zhuǎn)印靈敏度、較少成象缺陷(例如與供體元件過熱有關(guān)的缺陷)等的熱轉(zhuǎn)印供體元件。
在一個實施方式中，本發(fā)明提供一種熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件，它包括熱轉(zhuǎn)印層和光熱轉(zhuǎn)換層，其中光熱轉(zhuǎn)換層具有至少兩個顯示不同吸收系數(shù)的區(qū)域。例如吸收系數(shù)可沿光熱轉(zhuǎn)換層厚度而改變。
在另一個實施方式中，本發(fā)明提供一種熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件，它包括熱轉(zhuǎn)印層和不均勻光熱轉(zhuǎn)換層，當該供體元件暴露于能被不均勻光熱轉(zhuǎn)換層所吸收從而轉(zhuǎn)換為熱的成象輻照時，供體元件能夠用來將轉(zhuǎn)印層的物質(zhì)按成象方式熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印到受體上。提供不均勻光熱轉(zhuǎn)換層，以使得與另一個包括均勻光熱轉(zhuǎn)換層(其厚度和光密度與不均勻光熱轉(zhuǎn)換層大致相同)且其它方面幾乎相同的供體元件相比，能在一組成象條件下獲得較佳的成象性能(如較低的最大溫度、較高的成象靈敏度、較佳的成象保真度和較少形成成象缺陷)。
在再一個實施方式中，本發(fā)明提供一種提高熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體介質(zhì)的成象性能的方法，該方法提供基材和熱轉(zhuǎn)印層，然后在基材與熱轉(zhuǎn)印層之間形成光熱轉(zhuǎn)換層，該光熱轉(zhuǎn)換層具有至少兩個吸收系數(shù)不同的區(qū)域。
在又一個實施方式中，本發(fā)明提供熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印的方法，其步驟包括先提供一個具有熱轉(zhuǎn)印層和光熱轉(zhuǎn)換層的供體元件，該光熱轉(zhuǎn)換層含有至少兩個吸收系數(shù)不同的區(qū)域；將該供體元件的熱轉(zhuǎn)印層放置在受體基材的鄰近位置，然后通過對供體元件進行選擇性輻照，將熱轉(zhuǎn)印層的部分由供體元件熱轉(zhuǎn)印到受體基材上。
附圖簡述根據(jù)本發(fā)明以下對各種實施方式的詳述并結(jié)合附圖，可以更完全地理解本發(fā)明，附圖中

圖1(a)-(d)顯示各種熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件的結(jié)構(gòu)；圖2(a)是吸收系數(shù)隨各種光熱轉(zhuǎn)換層中深度的變化圖；圖2(b)是圖2(a)所示光熱轉(zhuǎn)換層成象過程中單位體積所吸收的相對能量隨深度的變化圖2(c)是圖2(a)所示光熱轉(zhuǎn)換層成象過程中相對溫度隨深度的變化圖；圖3(a)是從包括不均勻光熱轉(zhuǎn)換層的供體元件和包括均勻光熱轉(zhuǎn)換層的供體元件所轉(zhuǎn)印的線條，其線寬與激光劑量的比較圖；圖3(b)是從包括不均勻光熱轉(zhuǎn)換層的供體元件和包括均勻光熱轉(zhuǎn)換層的供體元件所轉(zhuǎn)印的線條，其邊緣粗糙度與激光劑量的比較圖。
雖然本發(fā)明可以進行各種各樣的修改并可以有不同的實施形式，其細節(jié)在附圖中作為例子已經(jīng)表示了出來，并將進行詳細說明。但應理解本發(fā)明并不受限于所述的各具體實施方式
。相反，我們的意圖是將符合本發(fā)明實質(zhì)和范圍的一切修改、等價內(nèi)容以及不同的實施方式完全包括在本發(fā)明中。
發(fā)明詳細描述可以認為本發(fā)明可應用于將物質(zhì)從供體元件熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印到受體上。具體地說，本發(fā)明涉及熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件和使用該供體元件進行熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印的方法，該供體元件包括可任選的基材、光熱轉(zhuǎn)換層(LTHC層)和熱轉(zhuǎn)印層。按本發(fā)明，該LTHC層的結(jié)構(gòu)可以是具有不均勻分布的吸收材料(例如，隨LTHC層厚度而改變的吸收材料的分布)。采用不均勻的LTHC層，可以降低LTHC層的最大溫度和/或改進對于一組成象條件的成象性能(例如較佳的轉(zhuǎn)印靈敏度，較少形成成象缺陷等)，這是例如與包含均勻LTHC層(其厚度和光密度與本發(fā)明不均勻LTHC層大致相同)的類似供體元件相比而言。保真度是指要轉(zhuǎn)印的圖案與轉(zhuǎn)印的實際圖案之間的符合程度，其估算方法可以是比較實際轉(zhuǎn)印圖案的尺寸與要轉(zhuǎn)印圖案的尺寸，和/或測量轉(zhuǎn)印圖案的邊緣粗糙度，和/或測量轉(zhuǎn)印圖案所覆蓋的區(qū)域，和/或測量轉(zhuǎn)印圖案的表面形貌。
使用本發(fā)明的供體結(jié)構(gòu)和方法，就可以控制熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體介質(zhì)的成象過程中獲得的溫度和溫度分布，也可以控制成象時供體元件各層之間和內(nèi)部的熱傳遞。
圖1(a)-(d)示出熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件結(jié)構(gòu)的一些例子。雖然圖示的這些供體結(jié)構(gòu)的每一種都包括基材，但基材只是可任選的部件而已，如果有的話，在成象以前可以除去，也可以不除去。供體元件100包括供體基材110、LTHC層112、熱轉(zhuǎn)印層114以及位于LTHC層和熱轉(zhuǎn)印層之間的中間層116。供體元件102包括供體基材110、LTHC層112和熱轉(zhuǎn)印層114。供體元件104包括供體基材110、LTHC層112、熱轉(zhuǎn)印層114、位于LTHC層和熱轉(zhuǎn)印層之間的中間層116以及位于供體基材和LTHC層之間的底基層(underlayer)118。供體元件106包括供體基材110、LTHC層112、熱轉(zhuǎn)印層114以及位于供體基材和LTHC層之間的底基層118。所包括的每個部件，即可任選的供體基材110、可任選的底基層118、LTHC層112、可任選的中間層116、熱轉(zhuǎn)印層114，將在下面的討論中詳述。
物質(zhì)可以從熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件(如圖1(a)-(d)所示)的轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印到受體基材上，其辦法是將供體元件的轉(zhuǎn)印層放置在鄰近受體的位置，然后對供體元件用能夠被LTHC層吸收并轉(zhuǎn)換為熱的成象輻射進行照射?？梢酝ㄟ^供體基材(或者當不使用供體基材時直接對LTHC層)，或者通過受體，或者通過上述這兩者用成象輻射對供體進行照射。所用的輻射可以包括一個或多個波長，包括可見光、紅外輻射、紫外輻射，例如來自激光器、燈或其它輻射源的輻射。這樣，物質(zhì)就可以從熱轉(zhuǎn)印層選擇性地轉(zhuǎn)印到受體，在受體上按照圖象形成轉(zhuǎn)印物質(zhì)的圖案。在許多情況下，使用來自例如燈或激光器的光進行熱轉(zhuǎn)印是有利的，因為時常能夠獲得良好的準確度和精確度?？梢岳邕x擇光束的尺寸、光束的曝光圖案、直射光束與熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印元件接觸的時間和/或熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印元件的材料，來控制所轉(zhuǎn)印圖案(例如線條、圓、正方形或其它形狀)的形狀和尺寸?？梢钥梢酝ㄟ^掩膜對供體元件進行照射來控制轉(zhuǎn)印圖案。
此外，如本發(fā)明所指出，轉(zhuǎn)印圖案的形狀以及其對要形成的圖案的保真度可以通過供體結(jié)構(gòu)的設計來控制，例如通過供體元件一層或多層中的吸收材料的分布和/或取向，具體是通過光熱轉(zhuǎn)換層內(nèi)吸收材料的分布和/或取向以及通過供體元件各層的相對導熱性數(shù)值和方向性來控制。
熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印的方式視輻射的類型、轉(zhuǎn)印層中材料的類型等而異，一般可通過一種或多種機理發(fā)生，其中的一種或多種機理在實際轉(zhuǎn)印過程中可以主要或次要，視成象條件、供體結(jié)構(gòu)而異。熱轉(zhuǎn)印的一種機理包括熱熔粘著轉(zhuǎn)印，此時在供體元件的熱轉(zhuǎn)印層和其余部分的界面上產(chǎn)生的局部加熱會在所選擇的部位降低熱轉(zhuǎn)印層對于供體的粘著。熱轉(zhuǎn)印層的這些選擇部分對于受體的粘著會比對供體的粘著強，結(jié)果當供體元件除去時，轉(zhuǎn)印層的選擇部分就留在受體上。熱轉(zhuǎn)印的另一種機理包括燒蝕性轉(zhuǎn)印，此時局部加熱可用來將轉(zhuǎn)印層的某些部位從供體元件上燒蝕掉，結(jié)果將燒蝕后的物質(zhì)沉積在受體上。熱轉(zhuǎn)印還有的一種機理包括升華，此時分散在轉(zhuǎn)印層中的物質(zhì)會由于供體元件中產(chǎn)生的熱量而升華。升華物質(zhì)的一部分會凝聚在受體上。本發(fā)明預料會發(fā)生包括一種或多種這些和其它機理的轉(zhuǎn)印方式，熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件的LTHC層產(chǎn)生的熱量可用來引起物質(zhì)從轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印到受體表面上。
可以采用種種輻射源來加熱熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件。對于模擬技術(shù)(例如通過掩膜的照射)，高功率光源(例如氙閃光燈和激光器)是適用的。對于數(shù)字成象技術(shù)，紅外、可見和紫外激光器特別適用。合適的激光器包括例如高功率(≥100mW)單模激光二極管、光纖耦合激光二極管、二極管抽運固體激光器(如Nd:YAG和Nd:YLF)。激光曝光停留時間可以在較寬范圍內(nèi)變化，例如從百分之幾微秒直到數(shù)十微秒或更長，而激光劑量的范圍可以是例如約0.01-5焦耳/厘米2或更大。其它的輻射源和照射條件也可適用，其中取決于供體元件結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)印層材料、熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印方式以及其它此類因素。
若要求在大面積的基材上獲得高的定點轉(zhuǎn)印準確度(例如對于高信息全彩色顯示用途)，激光器特別適用作為輻射源。激光源還對大的剛性基材(如1m×1m×1.1mm玻璃)和連續(xù)或大片薄膜基材(如100μm聚酰亞胺片材)適用。
在成象時，可以將熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印元件與受體緊密接觸(如通常是熱熔粘著轉(zhuǎn)印機理的情況時)，或者將熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印元件放在與受體有一定距離的位置(如燒蝕性轉(zhuǎn)印機理或轉(zhuǎn)印物質(zhì)升華機理的情況時)。在至少一些情況下，施加壓力或真空可用來使熱轉(zhuǎn)印元件與受體保持緊密接觸。在一些情況下，可以在熱轉(zhuǎn)印元件和受體之間放置掩膜，這種掩膜可以在轉(zhuǎn)印后除去，也可以仍留在受體上。然后可以使用一種輻射源以圖象方式(例如數(shù)字方式或通過掩膜的模擬曝光)加熱LTHC層(和/或含有輻射吸收材料的其它層)，從而按照圖象進行轉(zhuǎn)印和/或由熱轉(zhuǎn)印元件將轉(zhuǎn)印層在受體上形成圖案。
轉(zhuǎn)印層的選擇部分通常轉(zhuǎn)印到受體上，而熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印元件的其它層(如可任選的中間層或LTHC層)沒有顯著部分被轉(zhuǎn)印。可任選的中間層的存在可避免或減少LTHC層的物質(zhì)轉(zhuǎn)印到受體，和/或減少轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印部分的失真。較好是，在成象條件下，可任選的中間層對LTHC層的粘著力大于中間層對轉(zhuǎn)印層的粘著力。在一些情況下，可以使用反射性中間層來減弱透射過中間層的成象輻射的強度，從而減少由于該透射過的輻射與轉(zhuǎn)印層和/或受體的相互作用而引起的轉(zhuǎn)印層轉(zhuǎn)印部分的損壞。這一點特別有用于減少當受體對成象輻射的吸收性很高時會發(fā)生的熱損壞。
在激光曝光過程中，需要將由成象物質(zhì)多重反射形成的干涉圖案減至最小?？梢杂梅N種方法達到這一目的。最常用的方法是如美國專利5,089,372所述，在入射輻射的尺度上對熱轉(zhuǎn)印元件的表面進行有效的粗糙化。這具有破壞入射輻射空間相干性，從而使自干涉減至最小的效果。另一種方法是在熱轉(zhuǎn)印元件內(nèi)部采用一層抗反射涂層?？狗瓷渫繉拥氖褂檬侨藗冎赖模梢允撬姆种徊ㄩL厚度的涂層(例如氟化鎂)，如美國專利5,171,650所述。
可以使用大面積的熱轉(zhuǎn)印元件，包括長寬尺寸均為一米或超過一米的熱轉(zhuǎn)印元件。在成象操作時，激光器可以配以光柵或以其它方式在整個大熱轉(zhuǎn)印元件上移動，按照所需圖案激光器選擇性地工作對熱轉(zhuǎn)印元件的部分區(qū)域照射。激光器也可以不動，而熱轉(zhuǎn)印元件和/或受體基材在激光器下面移動。
在有些情況下，依序使用兩個或多個不同的熱轉(zhuǎn)印元件形成一個器件(例如光學顯示器)是必需、理想和/或方便的。例如可以形成一個黑色基質(zhì)，接著將濾色器熱轉(zhuǎn)印到黑色基質(zhì)的窗口中。另一個例子是可以形成一個黑色基質(zhì)，接著是薄膜晶體管的一層或多層的熱轉(zhuǎn)印。又一個例子是從不同的幾個熱轉(zhuǎn)印元件轉(zhuǎn)印分開的各層或分開的層疊來形成多層裝置。也可以從單一的供體元件將多層層疊體作為單一的轉(zhuǎn)印單元進行轉(zhuǎn)印。多層裝置的例子包括晶體管，例如有機場效應晶體管(OFET)、有機場致發(fā)光像素和/或裝置包括有機發(fā)光二極管(OLED)。多重供體片也可用來在受體的同一層中形成不同的物質(zhì)部分。例如可使用三種不同的色料供體形成彩色電子顯示器用的濾色片。還可以使用各自具有多層轉(zhuǎn)印層的一些供體片來轉(zhuǎn)印圖案，形成不同的多層裝置(例如，發(fā)出不同色彩的OLED，相互連接形成可尋址像素的多個OLED和OFET，等)?？梢允褂脙蓚€或多個熱轉(zhuǎn)印元件的種種其它組合來形成裝置，每個熱轉(zhuǎn)印元件形成該裝置的一個或多個部分。應當理解的是，可以用任何合適的方法(包括照相平版印刷法、噴墨法以及各種其它印刷或基于掩模的方法)在受體上整體地或部分地形成這些裝置的其它部分或者其它裝置。
回頭再參見圖1(a)-(d)所示的供體結(jié)構(gòu)，描述本發(fā)明熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件的各個層。
可任選的供體基材110可以是聚合物膜。一種合適聚合物膜是聚酯膜，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯的膜。但也可使用具有足夠光學性能的其它膜，這些光學性能包括在一特定波長有高透光度并對該特定用途有充分機械和熱穩(wěn)定性。在至少有些情況下，供體基材是平坦的，可以在其上面形成均勻的涂層。供體基材通常還選自即使加熱LTHC層還能保持穩(wěn)定的材料。供體基材的一般厚度是0.025-0.15mm，優(yōu)選0.05-0.1mm，但也可使用厚些或薄些的供體基材。
可以選擇形成供體基材和其鄰近層(如底基層或LTHC層)的材料，以使得能提高該供體基材與鄰近層的粘著力，能控制該基材與鄰近層的溫度傳輸，能控制對LTHC層的成象輻射傳送等。還可以使用一層可任選的底涂層來提高在基材上涂敷以后各層的均勻性，并提高供體基材與鄰近層的粘合強度。帶有底涂層的合適基材的一個例子可得自Teijin Ltd.(Product No.HPE100，Osaka，Japan)。
一個可任選的底基層118(圖1(c)和(d)所示)可以涂敷或以其它方式置于供體基材和LTHC層之間，例如用來將成象時給供體基材帶來的損害(如熱損害)減至最小。底基層還會影響LTHC層對供體基材部件的粘著。底基層通常具有高的熱阻(即比基材低的熱導率)，因此可作為隔熱層保護基材免受LTHC層中產(chǎn)生熱量的影響。也可以使用熱導率比基材高的底基層來促進LTHC層向基材的傳熱，例如是為了減少因LTHC層過熱引起的成象缺陷。
合適的底基層例如包括聚合物膜、金屬層(如蒸氣沉積金屬層)、無機物層(如二氧化硅、氧化鈦、氧化鋁及其它金屬化合物之類無機氧化物的溶膠凝膠法沉積層和蒸氣沉積層)以及有機/無機復合材料層。適于作為底基層材料的有機材料包括熱固性和熱塑性材料。適合的熱固性材料包括可藉熱、輻射或化學處理交聯(lián)的樹脂，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。熱固性材料可以例如以熱塑性前體的形式涂敷在供體基材或LTHC層上，然后交聯(lián)形成交聯(lián)底基層。
合適的熱塑性材料例如包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚砜、聚酯和聚酰亞胺。這些熱塑性有機材料可以用常用的涂敷方法(如溶劑涂敷、噴涂或擠出涂敷)施加。適于用在底基層中的熱塑性材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)通常為25℃或更高，優(yōu)選為50℃或更高，尤其優(yōu)選為100℃或更高，最優(yōu)選為150℃或更高。在有些實施方式中，底基層包括一種其Tg高于成象過程中轉(zhuǎn)印層能達到的任何溫度的熱塑性材料。底基層可以對成象輻射的一個或多個波長是透光的、吸光的、反射的或它們的一些組合。
適于作為底基層的無機材料包括例如金屬、金屬氧化物、金屬硫化物以及無機碳涂層，包括在成象光波長處透光、吸光或反射的那些材料。這些材料可以涂敷或以其它方式用常規(guī)方法(如真空濺射、真空蒸發(fā)或等離子體噴射沉積)施加。
底基層可以提供若干個好處。例如，底基層可用來操縱或控制LTHC層和供體基材之間的傳熱。底基層可用來對基材隔絕LTHC層中產(chǎn)生的熱量，或者將熱量從LTHC層傳到基材上。由本發(fā)明的說明將可注意到，供體元件中的溫度控制和傳熱可以借助增加一些層和/或控制層的性質(zhì)如熱導率(例如熱導率的數(shù)值和方向性這兩者或其中之一)、吸收材料的分布和/或取向、層或?qū)觾?nèi)顆粒的形貌(例如金屬薄膜層或顆粒中晶體生長或晶粒形成的取向)等來實現(xiàn)。
底基層中可含有一些添加劑，例如包括光引發(fā)劑、表面活性劑、顏料、增塑劑和涂敷助劑。底基層厚度取決于一些因素，例如底基層材料、LTHC層的材料和光學性能、供體基材的材料、成象輻射波長、熱轉(zhuǎn)印元件對成象輻射曝光的時間以及供體元件的整體結(jié)構(gòu)。對于聚合物底基層，其厚度一般為0.05-10μm，優(yōu)選約0.1-4μm，更加優(yōu)選0.5-3μm，最優(yōu)選0.8-2μm。對于無機物底基層(如金屬或金屬化合物底基層)，其厚度一般為0.005μm-10μm，優(yōu)選約0.01-4μm，更優(yōu)選約0.02-2μm。
再參見圖1(a)-(d)，在本發(fā)明熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印元件中可以有一層LTHC層112，用來將輻照能量偶合進入熱轉(zhuǎn)印元件中。該LTHC層優(yōu)選包含一種輻照吸收材料，它能吸收入射輻射(如激光)并將至少一部分入射輻照轉(zhuǎn)換為熱量，使得轉(zhuǎn)印層物質(zhì)由熱轉(zhuǎn)印元件轉(zhuǎn)印到受體上。
按照本發(fā)明，LTHC層可以有不均勻分布的吸收材料，例如用來控制供體元件達到的最高溫度和/或控制轉(zhuǎn)印層界面達到的溫度。例如，LTHC層中吸收材料的分布可以是在靠近供體基材處較稀，而在靠近轉(zhuǎn)印層處較密。在許多情況下，這樣的分布會使得與具有相同厚度和光密度的均勻LTHC層相比在LTHC層的更深處有更多的輻射被吸收并轉(zhuǎn)變?yōu)闊?。為簡明起見，“深度”這個詞當用來描述LTHC層中的位置時是指從熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印元件的供體基材面測出的LTHC層內(nèi)以厚度尺寸計的距離。在其它情況下，讓LTHC層中的吸收材料分布是在靠近供體基材處較密，而靠近轉(zhuǎn)印層處較稀可能是有益的。LTHC層結(jié)構(gòu)的其他例子下面將詳細討論。
LTHC層中的輻射吸收材料通常吸收電磁譜中紅外、可見和/或紫外區(qū)的光，并將吸收的輻照轉(zhuǎn)換為熱。輻射吸收材料一般對于所選的成象輻射是強吸收的，提供的LTHC層在成象輻射波長處的光密度約為0.2-3或更高。光密度是透射過層的光強a)和入射在層上的光強b)的比值以10為底的對數(shù)絕對值。
合適的輻射吸收材料可包括例如染料(如可見光染料、紫外染料、紅外染料、熒光染料和輻射極化染料)、顏料、金屬、金屬化合物、金屬膜和其它合適的吸收材料。合適的輻射吸收材料例如包括炭黑、金屬氧化物和金屬硫化物。合適的LTHC層的一個例子包含顏料如炭黑和粘合劑(如有機聚合物)。另一合適的LTHC層包括薄膜形式的金屬或金屬/金屬氧化物，如黑鋁(即部分氧化的具有黑色外觀的鋁)。金屬和金屬化合物膜的形成方法例如可用濺射和蒸發(fā)沉積。顆粒物涂層可用粘合劑和任何合適的干涂或濕涂方法形成。也可以將含有相似或不相似材料的兩層或多層LTHC層組合起來形成LTHC層。例如，可以在炭黑位于粘合劑中的涂層上蒸氣沉積一薄層黑鋁來形成LTHC層。
適于用作LTHC中輻射吸收材料的染料，其存在形式可以是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物。若使用分散的輻射吸收顆粒物，其粒度在至少有些情況下約為10μm或更小，可以約為1μm或更小。合適的染料包括吸收光譜IR區(qū)輻射的染料。例如可以使用IR吸收材料，GlendaleProtective Technologies，Inc.，Lakeland，F(xiàn)la.市售的CYASORB IR-99，IR-126和IR-165?？梢愿鶕?jù)染料在一特定粘合劑和/或涂敷溶劑中的溶解度和相容性以及吸收的波長范圍等因素來選擇具體的染料。
顏料也可用在LTHC層中作為輻射吸收材料。其合適的例子包括炭黑和石墨，以及美國專利5,166,024和5,351,617中所述的酞菁、二硫雜環(huán)戊二烯合鎳(nickel dithiolenes)和其它顏料。此外，也可使用基于例如吡唑啉酮黃、聯(lián)茴香胺紅的銅或鉻的配合物的黑色偶氮顏料和鎳偶氮黃。無機顏料也可使用，例如包括鋁、鉍、錫、銦、鋅、鈦、鉻、鉬、鎢、鈷、銥、鎳、鈀、鉑、銅、銀、金、鋯、鐵、鉛和碲等金屬的氧化物和硫化物。金屬的硼化物、碳化物、氮化物、碳氮化物、青銅結(jié)構(gòu)氧化物以及結(jié)構(gòu)上與青銅類有關(guān)的氧化物(如WO2.9)也可使用。
金屬輻射吸收材料使用的形式可以是顆粒，例如美國專利4,252,671所述，也可以是膜，如美國專利5,256,506所述。合適的金屬例如包括鋁、鉍、錫、銦、碲和鋅。磁性的金屬輻射吸收材料可能是適用的。例如在用磁場來使磁性顆粒取向，或者用磁場將磁性顆粒不均勻地分布在粘合劑中，硬化該粘合劑以固定顆粒位置而形成不均勻LTHC層的情況下，可用磁性顆粒作為輻射吸收材料。(例如可以使用長的或針狀的磁性顆粒，其長尺寸小于LTHC層厚度但與其是相同數(shù)量級，其取向是長尺寸沿著LTHC層的厚度方向。)也可使用其它的取向和分布。
用于LTHC層中的合適粘合劑包括成膜聚合物，如酚醛樹脂(如酚醛清漆樹脂和甲階酚醛樹脂)、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇縮醛、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸酯、纖維素醚和纖維素酯、硝化纖維素、聚碳酸酯。合適的粘合劑可包括已被或能夠被聚合或交聯(lián)的單體、低聚物或聚合物?？梢约尤胩砑觿?如光引發(fā)劑)，為的是便于LTHC粘合劑的交聯(lián)。在有些實施方式中，主要是使用可交聯(lián)單體和/或低聚物與可任選的聚合物的涂料來形成粘合劑。
加入熱塑性樹脂(如聚合物)，至少在有些情況下可提高LTHC層的性能(如轉(zhuǎn)印性能和/或可涂敷性能)。可以認為熱塑性樹脂可提高LTHC層對于供體基材的粘著力。在一個實施方式中，粘合劑包含25-50重量％(計算重量百分數(shù)時不算溶劑)熱塑性樹脂，優(yōu)選是30-45重量％熱塑性樹脂，但可使用較少含量(例如1-15重量％)的熱塑性樹脂。熱塑性樹脂通常選為與粘合劑的其它材料是相容的，即形成單相混合物。溶解度參數(shù)可用來表示相容性，PolymerHandbook，J.Brandrup，ed.，pp.VII 519-557(1989)。在至少有些實施方式中，選用溶解度參數(shù)為9-13(cal/cm3)1/2，優(yōu)選為9.5-12(cal/cm3)1/2的熱塑性樹脂作為粘合劑。合適的熱塑性樹脂例如包括聚丙烯酸類、苯乙烯-丙烯酸類聚合物和樹脂，以及聚乙烯醇縮丁醛。
可以加入常規(guī)的涂敷助劑(例如表面活性劑和分散劑)以便于涂敷過程的進行?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中已知的各種涂敷方法將LTHC層涂敷到供體基材上。至少在有些情況下，聚合物或有機的LTHC層涂敷至厚度為0.05-20μm，優(yōu)選為0.5-10μm，更優(yōu)選為1-7μm。至少在有些情況下，無機LTHC層涂敷至厚度為0.0005-10μm，優(yōu)選為0.001-1μm。
按照本發(fā)明，熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件可包括不均勻LTHC層。例如，LTHC層可具有隨深度而變化的吸收材料分布，特別是LTHC層的吸收材料的稠密度隨深度的增加而增加。更一般的情況是，LTHC層可以設計成具有變化的吸收系數(shù)，這可以通過改變在整個LTHC層中相同吸收材料的分布或稠密度，或者在LTHC層中不同位置加入不同的吸收材料或?qū)?，或者這兩者結(jié)合來獲得。在本發(fā)明中，不均勻這個詞包括在LTHC層的至少一個方向上的各向異性的熱性質(zhì)或材料分布。
吸收系數(shù)與LTHC層上成象輻射的吸收速度成正比。對均勻LTHC層，吸收系數(shù)在整個厚度上是恒定的，因此LTHC層的光密度大致與LTHC層的總厚度與吸收系數(shù)的乘積成正比。對不均勻LTHC層，吸收系數(shù)會改變，使光密度的計算復雜化。代表性的不均勻LTHC層的吸收系數(shù)隨LTHC層中的深度而改變，光密度就取決于吸收系數(shù)在整個LTHC層厚度范圍的積分。
不均勻LTHC層的吸收系數(shù)也可在層的平面范圍上改變。而且，吸收材料可以取向或不均勻分散在LTHC層平面內(nèi)，以獲得具有各向異性的導熱性(例如，針狀磁性顆?？捎米魑疹w粒，可以在磁場存在下取向)。這樣，LTHC層可以制成能沿層的厚度方向有效地傳導熱量將熱傳到轉(zhuǎn)印層，而在層的平面范圍內(nèi)導熱性差，因而向鄰近較冷區(qū)域(例如未受到成象輻射照射的區(qū)域)散失的熱量較小。這種各向異性的導熱性可用來提高使用本發(fā)明供體元件在熱法形成圖案時的分辨率。
同樣，熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件的任何其它層(如基材、底基層、中間層和/或熱轉(zhuǎn)印層)可以制成具有各向異性的導熱性，以控制朝向這些其它層或離開這些其它層的傳熱。使層具有各向異性的導熱性的一個方法是使層中的具有不同熱導率的各材料呈各向異性地取向或分布。另一個方法是使一層或多層的表面具有一定的物理結(jié)構(gòu)(例如使一個層在某些部位薄些，而在其它部位厚些)。
通過使LTHC層的吸收系數(shù)隨層厚度變化，可以提高供體元件的成象性能。例如，可將LTHC層設計成相對于同樣厚度和光密度的均勻LTHC層，供體元件中達到的最大溫度有所降低和/或轉(zhuǎn)印溫度(即在轉(zhuǎn)印層/LTHC層界面或轉(zhuǎn)印層/中間層界面達到的溫度)有所提高。其好處包括能夠使用可導致較佳轉(zhuǎn)印性能(如轉(zhuǎn)印靈敏度)而不致因供體過熱而致?lián)p害供體元件或轉(zhuǎn)印圖案的成象條件。
在一些舉例性實施方式中，本發(fā)明熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件包括其吸收系數(shù)隨厚度變化的LTHC層。可以用任何合適技術(shù)制造這種LTHC層。例如，可以藉涂覆、疊壓、擠出或其它方式相繼形成兩層或多層，其中各層有不同的吸收系數(shù)，形成總體不均勻的LTHC層。層間邊界可以是漸變的(例如由于層間擴散)，也可以是突變的。也可在已生成的層中將某種材料擴散進去形成隨厚度變化的吸收系數(shù)，從而制成不均勻LTHC層。例如將吸收材料擴散進入粘合劑、將氧擴散進入鋁薄層等等。
制造不均勻LTHC層的合適方法包括但不限于(1)相繼涂敷含有吸收材料分散在可交聯(lián)粘合劑中的兩層或多層，每層具有不同的吸收系數(shù)，在每一涂敷步驟后進行交聯(lián)，或者在所有有關(guān)層都涂敷好后將多層一起進行交聯(lián)；(ii)相繼蒸氣沉積具有不同吸收系數(shù)的兩層或多層；(iii)相繼形成吸收系數(shù)不同的兩層或多層，其至少一層包含分散在可交聯(lián)粘合劑中的吸收材料，至少一層是蒸氣沉積生成的，可交聯(lián)粘合劑可在涂敷該層后立即交聯(lián)或者在其它各涂敷步驟后進行交聯(lián)；(iv)相繼擠出一層或多層，各層均有在粘合劑中的吸收材料；(v)擠出至少兩層的多層疊合層，其中至少兩層具有吸收材料分散于其中以具有不同的吸收系數(shù)；(vi)上述各方法的任何適當組合或排列?？芍瞥傻牟痪鶆騆THC層例如包括較深區(qū)域的吸收系數(shù)較高的兩層結(jié)構(gòu)、較深區(qū)域的吸收系數(shù)較低的兩層結(jié)構(gòu)、隨深度吸收系數(shù)依次變大的三層結(jié)構(gòu)、隨深度吸收系數(shù)依次變小的三層結(jié)構(gòu)、隨深度增加吸收系數(shù)先變大然后變小的三層結(jié)構(gòu)、隨深度增加吸收系數(shù)先變小然后變大的三層結(jié)構(gòu)等等，視所需的層數(shù)而不同。隨著具有不同吸收系數(shù)的區(qū)域數(shù)目的增多，和/或區(qū)域的變薄，和/或區(qū)域之間擴散的增加，生成的不均勻LTHC層可以具有近似連續(xù)變化的吸收系數(shù)。
圖2比較具有相同厚度和整體光密度(在成象波長)但吸收系數(shù)分布不同的LTHC層的四種供體元件的能量吸收和溫度上升。圖2(a)顯示這四種LTHC層的吸收系數(shù)的分布圖。一個供體具有均勻LTHC分布200；另一個供體具有上升(雙層)LTHC分布202，即吸收系數(shù)在達到某一深度以前恒定于一較低值，以后則在一較高的值恒定；再一個供體具有線性增加的LTHC分布204；而第四個供體則具有大體呈指數(shù)增加的LTHC分布206，它在LTHC層的最深部位變平，為的是產(chǎn)生的光密度與其它三種供體相同，并保持吸收材料含量在可涂敷限度內(nèi)。
圖2(b)顯示分別對四種LTHC層分布曲線200，202，204，206的單位體積吸收的能量隨深度的變化，此時供體片從LTHC層的淺面接受輻照。均勻LTHC層吸收的能量隨深入LTHC層的深度連續(xù)減小。雙層LTHC層吸收的能量隨深度連續(xù)減小，直至在吸收系數(shù)改變的深度劇烈升高，然后吸收的能量從該劇烈升高的位置又減小。線性LTHC層所吸收的能量增大，在某一深度達到最大，然后在剩余深度范圍內(nèi)逐漸減小。指數(shù)型LTHC層吸收的能量在LTHC層的大多數(shù)深度范圍保持不變，直至在吸收系數(shù)分布曲線變平的深度位置減小。如圖2(b)可見，每個不均勻LTHC層的能量吸收曲線都有比均勻LTHC層較低的極大值，而有較高的極小值。這個結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2(c)所示的溫度分布圖。
圖2(c)顯示，LTHC層的淺面受到輻照時，相對溫度分別隨四種吸收系數(shù)分布200，202，204，206的LTHC層中深度的變化。可見對于每種不均勻LTHC層(用202，204，206表示)，觀察到的最大溫度都比均勻LTHC層(用200表示)中觀察到的最大溫度低。此外，圖2(c)還給出能達到的轉(zhuǎn)印溫度的信息。轉(zhuǎn)印溫度至少部分地取決于LTHC層最深部分產(chǎn)生的熱量。圖2(c)表明在不均勻LTHC層最深部分產(chǎn)生的熱量比不均勻LTHC層大。因此一般而言，其吸收系數(shù)隨深度增大的不均勻LTHC層可用來當供體元件從LTHC層的淺面接受輻照時降低LTHC層中達到的最大溫度，并提高供體元件的轉(zhuǎn)印溫度。
減低供體元件中最大溫度的好處可以是減少由于LTHC層(或其它層)熱分解或過熱引起的缺陷。這種缺陷可包括轉(zhuǎn)印圖案的失真(例如由于因成象時熱量過多而引起的LTHC層的失真或透明化)、LTHC層部分向受體的不需要的轉(zhuǎn)印、轉(zhuǎn)印圖案不應有的破碎、轉(zhuǎn)印圖案表面粗糙度的增加(例如由于因成象時供體元件過熱而引起的一層或多層的機械形變)等。為方便起見，這些缺陷均統(tǒng)稱為成象缺陷。按照本發(fā)明設計LTHC層的另一好處是可以使用較高功率的輻射源和/或較長的停留時間(例如較高激光劑量)來提高轉(zhuǎn)印溫度，因而增大轉(zhuǎn)印保真度，同時仍不超過會導致成象缺陷的LTHC層中的溫度。
再參見圖1(a)和(c)，有個可任選的中間層116在LTHC層112和轉(zhuǎn)印層114之間，如供體結(jié)構(gòu)110和104所示?？墒褂弥虚g層，例如用來使轉(zhuǎn)印層的被轉(zhuǎn)印部分的損壞和沾污最小，并可減少轉(zhuǎn)印層的被轉(zhuǎn)印部分的失真。中間層還會影響轉(zhuǎn)印層與熱轉(zhuǎn)印供體元件其余部分的粘著力。中間層通常具有高的抗熱性能。中間層優(yōu)選在成象條件下不會變形也不會化學分解，特別是達到使轉(zhuǎn)印圖案失去功能的程度。中間層一般在轉(zhuǎn)印過程中與LTHC層保持接觸，基本上不隨轉(zhuǎn)印層進行轉(zhuǎn)印。
合適的中間層包括例如聚合物膜、金屬層(如蒸氣沉積金屬層)、無機物層(如二氧化硅、二氧化鈦和其它金屬氧化物等無機氧化物的溶膠凝膠法沉積層和蒸氣沉積層)、和有機/無機復合材料層。適于作為中間層材料的有機材料包括熱固性材料和熱塑性材料。合適的熱固性材料包括可藉加熱、輻照、化學處理交聯(lián)的樹脂，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。熱固性材料可以例如以熱塑性前體的形式涂敷在LTHC層上，然后交聯(lián)形成交聯(lián)的中間層。
合適的熱塑性材料包括例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚砜、聚酯和聚酰亞胺。這些熱塑性有機材料可以用常規(guī)的涂敷方法(如溶劑涂敷、噴涂或擠涂)施加。適于用在中間層中的熱塑性材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)通常為25℃或更高，優(yōu)選為50℃或更高，尤其優(yōu)選為100℃或更高，最優(yōu)選為150℃或更高。中間層可以在成象輻射的波長是透光的、吸光的、反射的或它們的組合。
適于作為中間層的無機材料例如包括金屬、金屬氧化物、金屬硫化物以及無機碳涂層，包括在成象光波長透光性或反射性很好的材料。這些材料可以用常規(guī)方法(如真空濺射、真空蒸發(fā)或等離子噴射沉積)施加在光熱轉(zhuǎn)換層上。
中間層可以提供若干好處。中間層可以是防止材料從光熱轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)印的阻擋層。它還可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)印層中達到的溫度，使得熱不穩(wěn)定的和/或?qū)囟让舾械牟牧峡梢赞D(zhuǎn)印。例如，中間層可以起熱擴散層的作用，用來相對于LTHC層中達到的溫度控制中間層和轉(zhuǎn)印層之間界面上的溫度。這就可以改善被轉(zhuǎn)印層的質(zhì)量(即表面粗糙度、邊緣粗糙度等)。中間層的存在也可以改善被轉(zhuǎn)印材料中的塑性記憶或減少其中的形變。
中間層可以包括一些添加劑，包括例如光引發(fā)劑、表面活性劑、顏料、增塑劑和涂敷助劑。中間層的厚度取決于一些因素，例如中間層的材料、LTHC層的性質(zhì)、轉(zhuǎn)印層的性質(zhì)、成象輻射的波長、熱轉(zhuǎn)印元件受成象輻射曝光的時間。聚合物中間層的厚度一般為0.05-10μm。無機物中間層(如金屬或金屬化合物中間層)的厚度一般為0.005-10μm。
再參見圖1(a)-(d)，熱轉(zhuǎn)印層114包括在本發(fā)明熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件中。轉(zhuǎn)印層114可包括合適的一種或多種材料位于有粘合劑或無粘合劑的一層或多層中，當供體元件受到可被LTHC層吸收并轉(zhuǎn)換為熱的成象輻射照射時，該材料可以通過任何適當?shù)霓D(zhuǎn)印機理作為整體或一部分一部分地選擇性轉(zhuǎn)印。
可以熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件進行選擇性形成圖案的轉(zhuǎn)印層，例如包括如下轉(zhuǎn)印層，它們包含著色劑(如顏料和/或染料分散或溶解在粘合劑中)、偏振材料、液晶材料、顆粒(例如液晶顯示器的隔離顆粒、磁性顆粒、絕緣顆粒、導電顆粒)、發(fā)光材料(emissive materials)(如磷光材料和/或有機場致發(fā)光材料)、疏水材料(如噴墨受體的分隔坡(partition banks)、親水材料、多層疊合層(如多層器件結(jié)構(gòu)，例如有機場致發(fā)光器件)、細微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)層、光致抗蝕材料、金屬、含聚合物的層、膠粘劑、粘合劑、酶或其它生物材料、或者其它合適材料或材料的組合。這些和其它轉(zhuǎn)印層揭示在下述資料中美國專利5,725,989；5,710,097；5,693,446；5,691,098；5,685,939；5,521,035；國際出版物WO97/15173，WO98/03346，WO99/46961；以及共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請Ser.Nos.09/231,724；09/312,504；09/312,421；09/392,386。
特別適合的轉(zhuǎn)印層包括用于顯示器用途的材料。根據(jù)本發(fā)明，采用比基于照相平版印刷形成圖案方法更少的步驟可以進行熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印來將一種或多種物質(zhì)以高精確度和準確度在受體上形成一定圖案，因此可特別適用于諸如顯示器制造這些用途。例如，可以制成轉(zhuǎn)印層，使得熱轉(zhuǎn)印到受體時，被轉(zhuǎn)印的材料形成濾色器、黑色基質(zhì)、間隔器、阻擋器、分隔器、起偏振器、阻擋層、波片、有機導體或半導體、無機導體或半導體、有機場致發(fā)光層、磷光層、有機場致發(fā)光器件、有機晶體管以及其它這類元件、器件或可用于顯示器的部件，單獨形成或與其它可以或不能以相同方式形成圖案的元件一起形成。
受體基材可以是適合于一特定用途的任何材料，包括但不限于玻璃、透明膜、反射膜、金屬、半導體、各種紙張和塑料、例如，受體基材可以是適于顯示器用途的任何類型基材或顯示元件。適于用于顯示器(例如液晶顯示器或輻射顯示器)的受體基材包括基本可透過可見光的剛性或柔性基材。剛性受體基材例如有玻璃、銦錫氧化物涂敷的玻璃、低溫多晶硅(LTPS)和剛性塑料。合適的柔性基材包括基本透明和透光的聚合物膜、反射膜、非雙折射膜、透射反射(transflective)膜、起偏振膜、多層光學膜等。合適的聚合物基材包括聚酯基(如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚乙烯樹脂(如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇縮醛等)、纖維素酯基(如三醋酸纖維素、醋酸纖維素)以及其它在各種成象技術(shù)中用作支撐物的常規(guī)聚合物膜。優(yōu)選2-100密耳(即0.05-2.54mm)的透明聚合物軟片基材。
玻璃受體基材的一般厚度為0.2-2.0mm。時常需要使用1.0mm厚或更薄，甚至0.7mm厚或更薄的玻璃基材?；脑奖?，顯示器就越薄越輕。但一些工藝、處理和組裝條件表明要使用較厚的基材。例如，一些組裝條件會要求對顯示器組裝件進行壓縮，以固定位于基材之間的隔離件位置。為使顯示器輕而需用薄基材，而為了可靠地進行處理和加工則需要厚基材，這兩個競爭性的要求可以權(quán)衡處理，以獲得對于具體顯示器尺寸的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。
如果受體基材是聚合物膜，可能優(yōu)選的是該膜需要是非雙折射的，以便基本上避免與組裝顯示器的操作發(fā)生干擾，也可能優(yōu)選的是該膜需要是雙折射的，以便獲得需要的光學效應。代表性非雙折射受體基材是溶劑澆注的聚酯。這種聚酯的代表性例子是由或基本上由得自9，9-二-(4-羥基苯基)-芴和間苯二甲酸、對苯二甲酸或其混合物的共聚重復單元組成的聚合物所衍生的，該聚合物的低聚物(即分子量約8000或更小的物質(zhì))含量應足夠低，以便能形成均勻的膜。該聚合物在美國專利5,318,938中已揭示用作熱轉(zhuǎn)印接受元件中的一種組分。另一類非雙折射基材是無定形聚烯烴(如商品名為ZeonexTM，購自Nippon Zeon Co.Ltd)。例舉性雙折射聚合物受體包括多層起偏器或鏡，如美國專利5,882,774和5,828,488以及國際出版物No.W095/17303所述。
實施例實施例1色料供體元件制造了兩個色料供體元件，其中每個均具有圖1(a)所示的總體結(jié)構(gòu)100。第一個色料供體片即色料供體1具有不均勻LTHC層，第二個色料供體片即色料供體2具有均勻LTHC層，用作對比例。
色料供體1不均勻LTHC層色料供體1用下述方式制備。將表I中的第一LTHC溶液涂敷在0.1mm厚聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的薄膜基材上。采用每線性英寸具有150個螺旋形槽(helical cell)的微凹版印刷輥，在型號CAG-150的Yasui Seiki Lab涂敷機上進行涂敷。第一層LTHC涂層在線于80℃干燥并在紫外(UV)輻射作用下固化。該固化涂層的厚度測出約1.8微米，并用波長1064nm的入射光測出其光密度為0.40。這些實施例中給出的所有光密度均用此相同波長的入射光測量。
表I第一LTHC涂敷溶液
(1)得自Columbian Chemicals Co.，Atlanta，GA(2)得自Solutia Inc.，St.Louis，MO(3)得自S.C.Johnson & Son，Inc.，Racine，WI(4)得自Byk-Chemie USA，Wallingford，CT(5)得自Minnesota Mining and Manufacturing Co.，St.Paul，MN(6)得自UCB Radcure Inc.，N.Augusta，SC(7)得自ICI Acrylics Inc.，Memphis，TN(8)得自Ciba-Geigy Corp.，Tarrytown，NY其次，將表II中的第二LTHC溶液涂敷在第一層固化的LTHC涂層上。第二層LTHC涂層的涂敷方法與第一層LTHC涂層相同。第二層LTHC涂層也在線于80℃干燥并在紫外(UV)輻射的作用下固化。第二固化涂層的厚度測出約0.9微米，光密度為0.79。這兩層LTHC涂層一起形成PET基材上的不均勻LTHC層。此不均勻LTHC層總厚度約2.7微米，光密度約1.19。
表II第二LTHC涂敷溶液
采用每線性英寸具有180個螺旋形槽的微凹版印刷輥在型號CAG-150的Yasui Seski Lab涂敷機上用輪轉(zhuǎn)凹版印刷涂覆方法將表III中的中間層涂料涂敷上述不均勻LTHC層上。這個涂層在線于60℃干燥并UV固化。固化的中間層測出厚度約1.1微米。
表III中間層涂敷溶液
采用每線性英寸具有180個螺旋形槽的微凹版印刷輥在型號CAG-150的Yasui Seiki Lab涂敷機上將表IV的溶液進行輪轉(zhuǎn)凹版印刷涂覆，在上述固化的中間層上形成藍色料轉(zhuǎn)印層。該色料轉(zhuǎn)印層涂層在線于100℃干燥并保持不固化。此未固化藍色料轉(zhuǎn)印層測出厚度約1.2微米。這個施加轉(zhuǎn)印層的步驟就完成了色料供體1的制備。
表IV藍色料轉(zhuǎn)印層涂敷溶液
色料供體2(對比用)均勻LTHC層作為對比例，制備具有均勻LTHC層的色料供體2，其制法與色料供體1相同，不同的是在PET基材上只涂敷一種LTHC涂敷溶液，該溶液組分列于表V中。所得均勻LTHC層的厚度測出約為2.8微米，光密度約為1.15。因此色料供體1的不均勻LTHC層和色料供料2的均勻LTHC層的總厚度和光密度大致相同。如上對其提供中間層和色料轉(zhuǎn)印層，就完成了色料供體2的制備。
表V均勻LTHC層涂敷溶液
實施例2色料供體元件的成象色料供體1和對比色料供體2使用一激光成象系統(tǒng)從供體的基材面進行成象，在不同成象條件下轉(zhuǎn)印這些供體各自的轉(zhuǎn)印層。使用兩個單模Nd:YAG激光器進行激光轉(zhuǎn)印。用一線性電流測定系統(tǒng)進行掃描，用一f-θ掃描透鏡作為近焦闌配置(near-telecentric configuration)的一部分將聯(lián)合的兩股激光束聚集在成象平面上。成象平面上的功率約為16W。在l/e2強度條件下測出的激光光斑尺寸為30微米×350微米。在成象平面上測得的線性激光光斑速度可在10-30米/秒之間調(diào)節(jié)。令激光光斑以約100μm的幅度垂直于主位移方向進行高頻顫動。轉(zhuǎn)印層被轉(zhuǎn)印到玻璃受體基材上呈線條形式，要達到的線寬約90μm。玻璃受體基材固定在一有凹槽式真空框架中，使供體片與受體接觸，并通過施加真空固定在位。
色料供體1和2分別進行成象到兩片1.1mm厚的玻璃受體上，同時改變激光流量即劑量。對于所有劑量，達到全激光功率的上升距離(ramp-up distance)保持為500μm。然后對轉(zhuǎn)印形成的線條分析線寬、邊緣粗糙度(計算為各自線寬測量值的合并標準偏差)以及特定成象缺陷的存在情況，具體是LTHC層向受體的轉(zhuǎn)印量和/或被轉(zhuǎn)印涂層的碎裂，在這些實施例中總稱為“破壞性(blow-up)”缺陷。這些分析的結(jié)果列于表VI中，并示于圖3中。表VI中的粗黑體數(shù)字表示對每一類型供體在達到100％破壞性缺陷以前最高激光劑量時的結(jié)果。
表VI色料供體成象性能與激光劑量的關(guān)系
圖3(a)顯示對于色料供體1(線300表示)和色料供體2(線310表示)，平均線寬與激光劑量的關(guān)系。線302表示色料供體1在轉(zhuǎn)印過程中開始顯示破壞性缺陷時的激光劑量。線304表示在達到線302所示的激光劑量前由色料供體1轉(zhuǎn)印形成的線條的最大線寬。同樣，線312表示色料供體2在轉(zhuǎn)印過程中開始顯示破壞性缺陷時的激光劑量。線314表示在達到線312所示的激光劑量前由色料供體2轉(zhuǎn)印形成的線條的最大線寬。表VI的數(shù)據(jù)和圖3(a)的曲線表明，色料供體1的不均勻LTHC層可以使用更高的激光劑量而在轉(zhuǎn)印時不形成破壞性缺陷。上述數(shù)據(jù)與曲線還表明，使用色料供體1的不均勻LTHC層可獲得較高的平均線寬，這大多是因為在色料供體1成象時可使用較高的激光劑量而不產(chǎn)生破壞性缺陷。
圖3(b)也表示類似的情況，該圖顯示對于色料供體1(以線320表示)和色料供體2(以線330表示)，平均邊緣粗糙度隨激光劑量變化的曲線。線322和332表示色料供體1和2分別在轉(zhuǎn)印時開始顯示破壞性缺陷時的激光劑量。線324和334分別表示使用色料供體1和2所轉(zhuǎn)印生成的線條，在達到“破壞性劑量”前的最小平均邊緣粗糙度。采用色料供體1的不均勻LTHC層，在不產(chǎn)生破壞性缺陷情況下可以使用較高的激光劑量，因此可獲得較低的邊緣粗糙度。
色料供體成象的結(jié)果表明，采用不均勻LTHC層(其吸收系數(shù)越靠近轉(zhuǎn)印層越大，越靠近入射成象輻射方向越小)的供體與采用均勻LTHC層的供體相比，在相同條件下成象可以促進轉(zhuǎn)印(例如，改善平均線寬和邊緣粗糙度)。此外，由于在會導致色料供體2破壞性缺陷的激光劑量范圍內(nèi)色料供體1不產(chǎn)生破壞性缺陷，因此結(jié)果表明，采用色料供體1的不均勻LTHC層，相對于色料供體2的厚度和總光密度幾乎相同的均勻LTHC層，在相同成象條件下可獲得較低的最大溫度。
實施例30LED供體元件制造兩個OLED供體元件，其中每個均具有圖1所示的總體結(jié)構(gòu)100。這兩個0LED供體片即OLED供體1和OLED供體2分別與上述的色料供體1和2相同，不同的只是其轉(zhuǎn)印層。用下述步驟在這兩個OLED供體各自的固化中間層上形成了轉(zhuǎn)印層。
在每個OLED供體的中間層上沉積一層厚100的銅酞菁作為可剝離層。在該可剝離層上沉積一層厚450的鋁層作為陰極層。然后在該鋁層上沉積一層厚10的氟化鋰層。在該氟化鋰層上沉積一層厚500的三(8-羥基喹啉酸基鋁(ALQ3)作為電子傳輸層。最后在該電子傳輸層上沉積一層厚500的N，N′-二萘基-N，N′-二苯基-4，4′-二氨基聯(lián)苯(NPB)作為空穴傳輸層。這樣，就制成具有多組分轉(zhuǎn)印層的OLED供體，標記為OLED供體1的供體具有上述不均勻LTHC層；OLED供體2具有上述均勻LTHC層。
所有真空沉積材料都是在室溫熱蒸發(fā)和沉積的。每層真空沉積層的沉積速率和厚度用石英晶體微量天平(Leybold Inficon Inc.，East Syracuse，NY)進行監(jiān)測。背景壓力(沉積前的真空室壓力)約為1×10-5乇(1.3×10-3帕)。
實施例4OLED供體元件的成象OLED供體1和2都如色料供體元件所述在一厚1.1mm的涂覆有銦錫氧化物(″ITO″)的玻璃受體上形成圖象，并改變激光劑量。對于所有劑量，達到全激光功率的上升距離保持為500微米。對轉(zhuǎn)印生成的線條分析LTHC破壞性缺陷(如實施例2所述)存在的情況。結(jié)果列在表VII中。轉(zhuǎn)印時，OLED多組分轉(zhuǎn)印層的空穴傳輸層與受體基材接觸。轉(zhuǎn)印后，在轉(zhuǎn)印形成的圖案中層的次序與供體元件的次序相同，僅有的不同是最外層是陰極層，最內(nèi)層(與受體接觸)是空穴傳輸層。
表VIIOLED供體性能與成象劑量的關(guān)系
結(jié)果表明，與具有均勻LTHC層的OLED供體2相比，具有不均勻LTHC層的OLED供體1可以使用較高成象劑量不致產(chǎn)生破壞性缺陷。
本發(fā)明不應只限于上述的具體實施例，應理解為包括在所附權(quán)利要求書中充分指出的本發(fā)明的所有方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了本說明書后，不難明白那些本發(fā)明可適用的種種修改，等效的工藝以及各種結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種熱轉(zhuǎn)印供體元件，它包括熱轉(zhuǎn)印層和光熱轉(zhuǎn)換層，其中光熱轉(zhuǎn)換層具有至少兩個吸收系數(shù)不同的區(qū)域。
2.一種熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件，它包括熱轉(zhuǎn)印層和不均勻光熱轉(zhuǎn)換層，當該供體元件受到可被所述不均勻光熱轉(zhuǎn)換層吸收并轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬某上筝椪諘r，該供體元件能夠?qū)碜赞D(zhuǎn)印層的物質(zhì)按圖象方式熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印至受體上，對于一組成象條件，與一種包括厚度及光密度和所述不均勻光熱轉(zhuǎn)換層大致相同的均勻光熱轉(zhuǎn)換層而在其它方面幾乎相同的供體元件相比，該具有不均勻光熱轉(zhuǎn)換層的供體元件達到較低的最大溫度，較高的成象保真度，或較少的成象缺陷。
3.一種選擇性熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印的方法，該方法包括以下步驟提供包括熱轉(zhuǎn)印層和光熱轉(zhuǎn)換層的供體元件，所述光熱轉(zhuǎn)換層具有至少兩個吸收系數(shù)不同的區(qū)域；將供體元件的熱轉(zhuǎn)印層置于鄰近受體基材的位置；用能被光熱轉(zhuǎn)換層吸收并轉(zhuǎn)換為熱的成象輻射對供體元件進行選擇性輻照，將部分熱轉(zhuǎn)印層從供體元件熱轉(zhuǎn)印到受體基材上。
4.如權(quán)利要求1所述的供體元件、權(quán)利要求2所述的供體元件或權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述供體元件還包括基材，所述光熱轉(zhuǎn)換層位于基材和熱轉(zhuǎn)印層之間。
5.如權(quán)利要求4所述的供體元件或方法，其特征在于所述供體元件還包括位于基材和光熱轉(zhuǎn)換層之間的底基層。
6.如權(quán)利要求1所述的供體元件，權(quán)利要求2所述的供體元件或權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述供體元件還包括位于不均勻光熱轉(zhuǎn)換層與轉(zhuǎn)印層之間的中間層。
7.如權(quán)利要求1所述的供體元件、權(quán)利要求2所述的供體元件或權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述光熱轉(zhuǎn)換層包括具有第一厚度和在該第一厚度上基本恒定的第一吸收系數(shù)的第一部分和具有第二厚度和在該第二厚度上基本恒定的第二吸收系數(shù)的第二部分。
8.如權(quán)利要求1所述的供體元件，權(quán)利要求2所述的供體元件或權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述光熱轉(zhuǎn)換層在其至少一部分中具有隨厚度非線性變化的吸收系數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的供體元件，權(quán)利要求2所述的供體元件或權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)印層包含著色劑。
10.如權(quán)利要求1所述的供體元件，權(quán)利要求2所述的供體元件或權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)印層包含有機場致發(fā)光材料。
11.如權(quán)利要求1所述的供體元件，權(quán)利要求2所述的供體元件或權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)印層包括兩層或多層能夠作為一單個整體被轉(zhuǎn)印的不同材料。
12.如權(quán)利要求11所述的供體元件或方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)印層的兩層或多層包括導電層以及有機場致發(fā)光層、磷光材料層、電子傳輸層、空穴傳輸層和絕緣層中的一層或多層。
13.權(quán)利要求1所述的供體元件、權(quán)利要求2所述的供體元件或權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)印層包含著色劑、偏振材料、液晶材料、顆粒、發(fā)光材料、疏水材料、親水材料、多層疊合層、微結(jié)構(gòu)層、納米結(jié)構(gòu)層，光致抗蝕材料、金屬、聚合物、有機導體、有機半導體、膠粘劑、粘合劑、酶或其它生物材料中的一種或多種。
14.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述受體包括顯示板基材。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述受體包括用來在電子顯示器中激活像素的有源或無源器件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱物質(zhì)轉(zhuǎn)印供體元件,它包括熱轉(zhuǎn)印層和光熱轉(zhuǎn)換層,該光熱轉(zhuǎn)換層具有至少兩個吸收系數(shù)不同的區(qū)域。該熱轉(zhuǎn)印供體元件能夠通過提高轉(zhuǎn)印靈敏度和減少成象缺陷來提高成象性能。
文檔編號H01L51/50GK1423596SQ00817840
公開日2003年6月11日 申請日期2000年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月28日
發(fā)明者T·R·小霍芬德, J·S·斯塔拉 申請人:3M創(chuàng)新有限公司