專利名稱：交聯材料的熱轉印的制作方法
技術領域：
本發明涉及從供體元件到受體元件將層材料進行光致熱轉印的方法。
背景技術：
有些轉印方法包括從供體元件到受體元件的可交聯組分的熱物質轉印。轉印過去的材料接著可在轉印后在受體上發生交聯。雖然轉印后的交聯據稱可提供那些想要的性質，如韌性、耐用性、耐溶劑性、以及其他與這些性質相關的益處，但轉印后的交聯卻是在制備成象受體過程中一個不便的額外步驟。
發明概述本發明的發明人驚奇地發現，與已知資料所指出的相反，可通過光致熱轉印形成良好的圖形，即使在轉印前轉印材料已經部分或全部交聯。轉印前的交聯有利于在連續過程基礎上在供體材料上進行交聯。作為增加益處的這個步驟，轉印層材料的交聯可以由供體材料的制造廠家進行，而不必需要由使用成象用的供體材料的人進行。另外，已交聯的轉印層比相應的未交聯轉印層更加堅固，因此可使處理供體片材和/或使用或者儲藏供體片材變得容易，例如在堆疊或卷繞供體片時不會顯著損壞轉印層。具有已交聯轉印層的供體也可用來轉印材料給敏感性受體，該敏感性受體可被熱或輻射所損壞，如果這些熱或輻射用來在轉印后的對材料進行交聯的話。
一方面，本發明提供了一種熱轉印供體元件，它包括基材、包含已交聯材料的轉印層、以及置于在熱轉印供體中的光熱轉換材料，當供體元件受到成象輻射照射時該轉換材料就會產生熱，產生的熱量足以將轉印層從供體元件圖象方式地轉印到鄰近放置的受體。光熱轉換材料可以作為一層單獨的層位于基材和轉印層之間。
另一方面，本發明提供一種形成圖形的方法，它包括把熱轉印供體元件的轉印層放置在鄰近受體的地方、通過選擇性地使供體元件接受能被吸收且能通過轉換材料轉換成熱的成象輻射，把轉印層的某些部分成象轉印到受體，該供體元件包括基材、包含已交聯材料的轉印層、光熱轉換材料。
再一方面，本發明提供一種制造熱轉印供體元件的方法，它包括提供供體基材，將含可交聯材料的層涂覆于鄰近基材上，使可交聯材料發生交聯形成已交聯轉印層，再把光熱轉換材料置于供體元件中，該光熱轉換材料可在成象輻射照射下產生熱，產生的熱量足以成象轉印已交聯轉印層的某些部分。
發明詳述本發明可以應用到供體元件到受體的材料熱轉印。具體地，本發明涉及從供體元件進行的熱物質傳導和使用供體元件進行熱轉印的方法，該供體元件的轉印層包含已交聯材料。本發明的供體元件的通常結構包括基材；含有已交聯或部分交聯的有機、無機、有機金屬或聚合物材料的轉印層；以及光熱轉換材料。
已交聯材料可從供體元件的轉印層轉印到受體的基材上，其方法是將供體元件的轉印層放到靠近受體的位置，用能夠被光熱轉換材料吸收并轉換成熱的成象輻射對供體元件進行輻照。供體可通過供體基材或受體或上述兩者受到成象輻射的照射。輻射可包括一種或更多波長，包括可見光、紅外線或紫外線，例如從激光器，燈或其他輻射源發出的輻射。轉印層的某些部分可選擇性地轉印到受體，以成象方式在受體上形成交聯材料的圖形。在許多例子中，使用從例如燈或激光器發出的光進行熱轉印是有利的，因為經常可得到良好的正確度和精確度。轉印的圖形(例如直線，圓，正方形，或其他圖形)的尺寸和形狀可通過許多方法控制，例如選擇光束的尺寸、受光束照射的圖形、投射的光束與熱物質轉印元件接觸的時間，和/或熱物質轉印元件的材料。轉印的圖形還可進一步通過掩模照射供體元件來進行控制。
熱物質轉印的方式隨著輻射的類型、光熱轉換材料的性質和類型、轉印層材料的類型等而不同，并且通常以一種或多種機理進行，這多種機理中的一種或幾種機理根據成象條件、供體結構等因素在轉印過程中，有的占優勢，有的不戰優勢。熱轉印的一個機理是熱熔粘結轉印，此時加熱轉印層能促進轉印層和受體表面之間的相互粘結。結果，相比供體，轉印層某些選擇的部分就更容易粘結到受體上，因此當移去供體元件時，轉印層的這些選擇性部分就留在了受體上。熱轉印的另一種機理是燒蝕轉印，此時是使用局域的加熱燒蝕掉部分轉印層，使其脫離供體元件，此燒蝕下來的材料達到受體上。本發明設想的轉印方式包括上述那些以及其他機理的一種或多種，從而可使用供體元件中的光熱轉換材料產生的熱量來進行從轉印層到受體表面之間已交聯材料的轉印。
許多種輻射源可用來加熱供體元件。當用模擬技術(例如通過掩模曝光)時，可使用高能光源(例如氙閃光燈和激光器)。當用數字成象技術時，使用紅外、可見和紫外激光器特別合適。合適的激光器包括例如高能(大于等于100毫瓦)單模激光二級管、纖維耦合激光二級管以及二級管抽運固體激光器(例如NdYAG和NdYLF)。激光曝光時間變化非常大，例如從幾百微秒到數十微秒或更多，且激光流量密度可在約0.01-5焦/平方厘米或更大的范圍內。根據供體元件結構、轉印層材料、熱轉印方式以及其他因素，其他的輻射光源和輻照條件也可能合適。
當需要在較大面積的基材上進行光點的精確定位(例如用于高信息全色顯示用途)時，使用激光器作為輻射源尤其適合。激光源既可用于大的堅硬基材(例如1米×1米×1.1毫米玻璃)，也可用于連續或片狀膜基材(例如100微米聚酰亞胺片)。
在成象時，可使供體元件與受體緊密接觸(如典對于熱熔粘結轉印機理，情況就典型地是為此)，或者供體元件與受體隔開一定距離(如燒蝕轉印機理的情況)。在至少某些情況下，可使用壓力或真空來使供體元件與受體緊密接觸。在某些情況下，可在供體元件與受體元件放置一起掩膜。轉印以后可除去或保留受體上的掩模。然后可使用輻射源以圖形方式加熱光熱轉換材料，來進行從供體元件到受體的已交聯轉印層的圖形轉印。
通常，轉印層的某些選擇部分轉印到了受體，而熱物質轉印元件其他層的部分不會產生顯著的轉印，這些其他層例如是可用的中間層或光熱轉換層(在下文中詳細討論)。
可使用較大的供體元件，包括長度和寬度為1米或更大的供體元件。在操作中，激光可以通過光柵照射到較大供體元件上或在其上面移動，這樣激光就根據所需的圖形選擇性地照射到供體元件的某些部分。激光也可以是靜止的，而供體元件和/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供體元件來形成裝置(例如光學顯示器)，這是必要的，或者較好，或者較為方便。例如，可先形成黑色基質，接著進行在黑色基質的窗口中進行彩色濾色器材料的熱轉印。作為另一個例子，可先形成黑色基質，接著進行薄膜晶體管材料一層或多層的熱轉印。再有個其他例子，可以從不同的供體元件轉印幾個層或幾個層疊來形成多層裝置。多層的疊也可作為單一的轉印單元從單個供體元件轉印。多層裝置的例子，包括一些晶體管，如有機場效應晶體管(OFETs)、有機場致發光像素和/或包括有機光發射二級管(OLEDs)的裝置。可使用多個供體片在受體上的同一個層中形成一些不同組分。例如，可使用三個不同彩色供體形成彩色電子顯示器用的彩色濾色器。而且，可使用幾個供體片(每個具有多層的轉印層)來以圖形方式形成不同多層的裝置(例如發射不同顏色光的OLED，可連接形成可尋址像素的OLED和OFET，等等)。可使用兩個或多個供體元件的其他結合方式來形成一個裝置，每個供體元件形成裝置的一個或多個部分。可以使用任何合適的方法，例如照相平版印刷法、噴墨法、以及許多其他印刷或使用掩模的方法，來在受體上形成這些裝置的其他部分或其他裝置。
如上所述，本發明的供體元件可包括供體基材、已交聯或部分交聯的轉印層以及光熱轉換材料。可適合在本發明中使用的供體元件的這些或其他特征將在下文詳細描述。
供體基材可以是聚合物膜。一種合適類型的聚合物膜為聚酯膜，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯膜。但是，可使用具有足夠光學特性的其他膜，這些特征包括對于特定波長的高透光性，還要有適合特定用途的足夠的機械穩定性和熱穩定性。在至少某些情況下，供體基材是平坦的，從而可形成均勻涂層。供體基材也通常選自在轉印過程中供體元件發熱下仍能保持穩定的材料。供體基材通常的厚度為0.025-0.15毫米，宜為0.05-0.1毫米，但也可使用更厚或更薄的供體基材。
可選擇用來形成供體基材和任何鄰近層(例如，或可使用的熱傳輸層、絕緣層或光熱轉換層)的材料，來改善供體和該鄰近層之間的結合，控制基材和該鄰近層之間的溫度傳遞，控制成象輻射的強度和/或照射方向等。還可使用打底層來提高在基材上隨后形成層時的均勻性，而且也可提高供體基材和鄰近層之間的結合強度。一個帶打底層的基材的合適例子可購自Teijin Ltd.(產品號HPE100，Osaka，Japan)。
本發明的供體元件還包括一個轉印層。轉印層中可包含已交聯的或部分交聯的任何合適的一種或多種材料，使用或不使用粘合劑，以一層或多層的形式位于供體元件中，當供體元件受到能夠被光熱轉換材料吸收并轉換成熱的成象輻射的作用時，上述材料能作為一個單元或其部分按照任何合適的轉印機理進行選擇性轉印。
轉印層中可包含完全或部分交聯的有機、無機、有機金屬或聚合物材料。合適材料的例子包括那些由于熱或輻射的作用和/或由于加入了某種適合化學固化劑(例如水、氧氣等)而發生交聯的材料。尤其優選輻射固化材料。合適的材料列在Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，卷4，350-390頁和418-449頁(John Wiley & Sons，1986)，以及卷11，186-212頁(John Wiley & Sons，1988)中。
作為已交聯轉印層和/或作為加入在轉印層中至少一種交聯組分，能夠從供體元件進行選擇性成象轉印的材料，其例子包括著色劑(例如分散在粘合劑中的顏料和/或染料)、起偏鏡材料、液晶材料、顆粒材料(例如液晶顯示器用的間隔物顆粒、磁性顆粒、絕緣顆粒、導電顆粒)、發光材料(例如磷光和/或有機場致發光材料)、可加入發光裝置(例如場致發光裝置)中組合使用的不發光材料、憎水材料(例如噴墨受體用分隔邊材料)、親水材料、多層堆疊(例如多層裝置結構，如有機場致發光裝置)、微結構或納米結構層、光阻材料、金屬、聚合物、膠粘劑、粘合劑、生物材料、以及其他合適的材料或材料的組合。
轉印層可涂覆在供體基材上、或可使用的光熱轉換層(如下述)上、或可使用的中間層(如下述)上、或其他合適的供體元件層。可以采用任何適用于涂覆可交聯材料的技術來施加轉印層，如棒涂、照相凹版式涂覆、擠壓涂覆、氣相沉積、疊壓技術以及其他技術。在涂覆之前、之后或者同時，轉印層材料或它的某些部分可根據材料的不同以不同的方式進行交聯，例如通過加熱、輻照、和/或化學固化劑的存在。也可等一會，稍后進行交聯，例如就在成象以前進行交聯。也可以轉印已部分交聯的材料，然后在轉印時和/或之后再繼續進行材料的交聯。
特別合適的轉印層包括可用于顯示器的材料。本發明的熱物質轉印能夠非常準確和精確地把一種或多種材料圖形轉印在受體上，而且與照相平板印刷圖形轉印技術相比，可使用較少的步驟，從而特別適合用于如顯示器制造等用途。例如，可以將轉印層制備成熱轉印到受體后，被轉印過去的材料就能形成適用于顯示器的彩色濾色器、黑色基質、分隔物、隔離物、隔板、起偏鏡、阻滯層、波片、有機導體或半導體、無機導體或半導體、有機場致發光層、磷光層、有機場致發光裝置、有機晶體管、以及其他元件、裝置、或它們的一部分，其轉印是單獨的，也可以與其他能或不能以同樣方法進行圖形轉印的其他部件一起轉印。
在具體的實施方式中，轉印層可包含著色劑。例如，可使用顏料或染料作為著色劑。尤其優選具有優良顏色永久性和透明性的顏料，如在NPIRI Raw MaterialsData Handbook，Volume 4(Pigments)列出的顏料。合適的透明著色劑的例子包括Ciba-Geigy Cromophtal Red A2BTM、Dainich-Seika ECY-204TM、ZenecaMonastral Green 6Y-CLTM、BASF Heliogen Blue L6700FTM。其他合適的透明著色劑包括Sun RS Magenta 234-007TM、Hoechst GS Yellow GG 11-1200TM、Sun GS Cyan249-0592TM、Sun GS Cyan 248-061、Ciba-Geigy BS Magenta RT-333DTM、Ciba-Geigy Microlith Yellow 3G-WATM、Ciba-Geigy Microlith Yellow 2R-WATM、Ciba-Geigy Microlith Blue YG-WATM、Ciba-Geigy Microlith Black C-WATM、Ciba-Geigy Microlith Violet RL-WATM、Ciba-Geigy Microlith Red RBS-WATM、Heucotech Aquis IITM系列中的任何一種、Heucosperse Aquis IIITM系列中的任何一種、等等。能在本發明中用作著色劑的另一種顏料是各種潛在的顏料，如Ciba-Geigy生產的顏料。在美國專利5521035、5692907和5863860中描述了通過熱成象進行著色劑的轉印。
轉印層可還可以包含各種添加劑。合適的添加劑包括IR吸收劑、分散劑、表面活性劑、穩定劑、增塑劑、交聯劑和涂敷助劑。轉印層還可包含許多添加劑，包括但不限于染料、增塑劑、UV穩定劑、成膜劑、以及膠粘劑。可以在交聯轉印層中加入增塑劑，這有利于轉印層的轉印。在一個實施方式中，反應性增塑劑加入轉印層中對轉印有促進作用，在轉印之后它與轉印層中的其他材料進行反應，上述內容可參見共同轉讓的美國專利申請09/392386(題目為“Thermal Transferwith a Plasticizer-Containing Transfer Layer”)。在另一個實施方式中，增塑劑加入在交聯轉印層中，對轉印層的轉印起促進作用后，就在轉印時或轉印后揮發掉。合適的分散樹脂包括氯乙烯/乙烯酸乙酯共聚物、聚(乙酸乙烯酯)/巴豆酸共聚物、聚氨酯、苯乙烯馬來酸酐半酯樹脂、(甲基)丙烯酸酯聚合物和共聚物、聚(乙烯醇縮醛)、酸酐和胺改性的聚(乙烯醇縮醛)、羥烷基纖維素樹脂、苯乙烯丙烯酸樹脂。
在有些實施方式中，轉印層中可包含一種或更多種用于發光顯示器，如有機場致發光顯示器和裝置或磷光類顯示器和裝置的材料。例如，轉印層可包含交聯發光聚合物或交聯電荷傳輸材料，以及其他不管是否交聯的有機導體或半導體材料。對于聚合物的OLEDs，可能需要交聯一層或多層有機層，以便提高最終OLED裝置的穩定性。也可能需要在熱轉印之前為OLED裝置交聯一層或多層有機層。轉印前的交聯可提供更穩定的供體介質、對膜形貌更好地控制，而對膜形貌更好地控制就可以進行更好地轉印和/或獲得OLED裝置的更好性能，而且在裝置的層中的交聯若是在熱轉印之前進行的話，可以使OLED裝置更容易制備，和/或有利于OLED裝置獨特結構的形成發光聚合物的例子，包括聚(亞苯基乙烯撐)(PPVs)、聚對亞苯基(PPPs)和聚芴。可用于本發明轉印層中的可交聯發光材料包括在Li等人的SyntheticMetals84，437-438頁(1997)中提到的發藍光的聚(甲基丙烯酸酯)共聚物，在Chen等人的Synthetic Metals107，203-207頁(1999)中提到的可交聯三苯胺衍生物(TPAs)，在Klarner等人的Chem.Mat11，1800-1805頁(1999)中提到的可交聯的寡和聚(二烷基芴)，在Farah和Pietro的Polymer Bulletin43，135-142頁(1999)中提到的部分交聯聚(N-乙烯基咔唑-乙烯醇)共聚物，以及在Hiraoka等人的Polymers for Adbanced Techologies8，465-470頁(1997)中提到的氧交聯聚硅烷。
OLED裝置用的可交聯轉印層材料(可用于本發明轉印層中)的具體例子，包括在Bellmann等人的Chem Mater10，1668-1678頁(1998)中提到的硅烷功能化三芳基胺和帶有懸置三芳基胺的聚(降冰片烯)，存Bayerl等人的Macromol RapidCommun20，224-228頁(1999)中提到的雙功能化空穴運輸三芳基胺，在美國專利6030550中提到的許多中交聯導體聚苯胺和其他聚合物，在國際申請WO97/33193中提到的可交聯聚烷芳基聚胺，在日本未審查專利申請Hei9-255774中提到的含有聚酮醚的可交聯三苯基胺。
在本發明轉印層中使用的交聯的發光、電荷傳輸或電荷注入材料在熱轉印之前或者之后，在其中可加入摻雜物。摻雜物可加入用于OLEDs的材料，用以改變或提高發光性能、電荷傳輸性能和/或其他的類似性能。
在美國專利5998085和同時轉讓的美國專利申請09/231723(題目為“ThermalTransfer Element for Forming Multilayer Devices”)以及09/473115(題目為“Thermal Transfer Element and Process for Forming OrganicElectroluminescent Devices”)中，都描述了材料從供體片到受體的熱轉印，可用于發射顯示和裝置的用途。
供體元件中還可以包括轉印輔助層，最常見的是作為涂覆在轉印層上作為供體元件最外層的膠粘劑層。膠粘劑可用來促進轉印層的完全轉印，特別是在成象以后將供體與受體基材分離時。代表性的轉印輔助層，包括在室溫下有很少或沒有粘性的無色透明材料，如ICI Acrylics銷售的商標名為ElvaciteTM的樹脂系列(例如ElvaciteTM2776)。其他合適的材料是Hampshire Chemical Corporation生產的以商標名DaratakTM銷售的粘性乳膠。或可使用的膠粘劑層也可含有可以吸收與成象激光或光的源同樣頻率的光的輻射吸收劑。轉印輔助層也可以置于受體上。
供體元件也可包括光熱轉換材料，用來吸收成象輻射，把它轉換成進行轉印用的熱量。成象輻射吸收材料可包含在供體元件的任何一層或多層內，也可以在轉印層本身內。例如，當使用紅外輻射光源用來成象時，可在轉印層中使用紅外吸收染料。除了在轉印層中有輻射吸收材料外，還可以另有一個附屬吸收光熱轉換層(LTHC)，或者以此光熱傳換層代替在轉移層中含有的輻射吸收材料。LTHC層優選位于基材和轉印層之間。
通常，在LTHC層(或者其他層)中的輻射吸收劑可吸收電磁波譜中的紅外線、可見光、和/或紫外線，把吸收的輻射轉換成熱。輻射吸收劑對于選擇性成象輻射一般吸收率很高，從而提供了在成象輻射波長的光密度范圍為0.1-4，或0.2-3.5的一層LTHC層。
合適的輻射吸收材料可包括染料(例如可見光染料、紫外染料、紅外線染料、熒光染料、輻射偏振化染料)、顏料、金屬、金屬化合物、金屬膜以及其他合適的吸收材料。合適的輻照吸收劑的例子還包括碳黑、金屬氧化物、金屬硫化物。合適的LTHC層的一個例子，其中有顏料(如碳黑)、粘合劑(如有機聚合物)。碳黑的量可為1-50重量％，或者宜為2-30重量％。合適的LTHC層配方如表1所示。表1的配方可使用合適的溶劑涂覆在供體基材上，然后通常是進行干燥和交聯(例如接受于在紫外輻射或電子束的作用)表1LTHC涂層配方
另一種合適的LTHC層中包含作為膜形成的金屬或金屬/金屬氧化物，例如黑鋁(即具有黑色外觀部分氧化的鋁)。可使用一些技術(如濺射涂覆法和蒸氣沉積法)形成金屬和金屬化合物膜。使用粘合劑和任何合適的干法或濕法涂覆技術可形成顆粒涂層。
適合在LTHC層中作為輻射吸收劑的染料可以以顆微粒的形式溶解在粘合劑材料中，或者至少部分地分散在粘合劑材料中。當使用分散的顆粒輻射吸收劑時，至少在有些情況下，顆粒的粒徑約10微米或更小，可以是1微米或更小。合適的染料包括那些能吸收光譜IR區的染料。具體的染料可按以下因素選擇，例如其對于具體粘合劑和/或涂敷溶劑的溶解性和相容性，以及吸收波長的范圍。
在LTHC層中也可以使用顏料作為輻射吸收劑。合適顏料的例子包括碳黑和石墨，以及在美國專利5166024和5351617中所述的酞菁、二硫雜環戊二烯合鎳(nickel dithiolenes)以及其他顏料。另外，可使用基于銅絡合物或鉻絡合物的黑色偶氮顏料，例如吡唑啉酮黃、直接偶氮紅和鎳偶氮黃。也可使用無機顏料，包括金屬(如鋁、鉍、錫、銦、鋅、鈦、鉻、鉬、鎢、鈷、銥、鎳、鈀、鉑、銅、銀、金、鋯、鐵、鉛、碲)的氧化物和硫化物.也可使用金屬的硼化物、碳化物、氮化物、碳氮化物、青銅結構氧化物以及結構上與青銅類相關的氧化物(例如WO2.9)。
如美國專利4252671所述，可以使用顆粒形式的金屬輻射吸收劑，或者如美國專利5256506所述，可以使用膜形式的金屬輻射吸收劑。合適的金屬包括鋁、鉍、錫、銦、碲和鋅。
如同前述，顆粒輻射吸收劑可分散在粘合劑中。根據在LTHC層中使用的顆粒輻射吸收劑和粘合劑的類型，涂層中輻射吸收劑的重量百分數(計算重量百分數時溶劑不計)通常為1-5％，宜為3-40％，最宜為4-30％。
在LTHC層中使用的合適的粘合劑包括形成膜的聚合物，如酚醛樹脂(例如酚醛清漆和酚醛樹脂A)、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、纖維素醚和酯、硝化纖維、聚碳酸酯、以及丙烯酸和甲基丙烯酸共聚物。合適的粘合劑包括能夠聚合或交聯的單體、低聚物或者聚合物。在有些實施方式中，使用可交聯單體和/或低聚物或者還有聚合物構成的涂料首先形成粘合劑。當在粘合劑中使用聚合物時，該粘合劑包含1-50重量％，宜10-45重量％的聚合物，此含量以非揮發物為基。
在供體元件上涂覆好以后，使涂上去的單體、低聚物和聚合物交聯，形成LTHC。在有些情況下，如果LTHC層的交聯度太低，那么在遇熱情況下LTHC層會破壞和/或有部分LTHC層材料與轉印層材料一起轉印到受體上。
在至少有些情況下，加入熱塑性樹脂(如聚合物)會提高LTHC層的性能(例如轉印性能和/或可涂覆性)。人們認為，熱塑性樹脂會提高LTHC層與供體基材之間的結合。在一個實施方式中，粘合劑包含25-50％，宜為30-45％(不揮發重量)的熱塑性樹脂，但也可使用更低含量的熱塑性樹脂(例如1-15重量％)。熱塑性樹脂通常選自可與其他粘合劑材料相容(例如形成單相組合物)的樹脂。可使用溶解性參數來說明相容性，具體參見Polymer Handbook，J.Brandrup，ed.，pp.VII519-557(MBW)(1989)。在至少有些實施方式中可選擇其溶解性參數為9-13(卡/厘米3)1/2，宜為9.5-12(卡/厘米3)1/2的熱塑性樹脂作為粘合劑。合適的熱塑性樹脂的例子，包括聚丙烯酸樹脂、苯乙烯-丙烯酸聚合物和樹脂、以及聚乙烯醇縮丁醛樹脂。
可加入普通的涂覆助劑(例如表面活性劑和分散劑)，目的是便于進行涂覆。可使用許多現有技術的涂覆方法將LTHC層涂覆在供體基材上。在至少有些情況下，聚合物的或有機的LTHC層的厚度為0.05-20微米，宜為0.5-10微米，更宜為1-7微米。在至少有些情況下，無機LTHC層的厚度為0.0005-10微米，宜為0.001-3微米。
本發明供體元件可以有一層或多層LTHC層，且LTHC層可包含均勻或不均勻分布的輻射吸收劑。在同時轉讓的美國專利申請09/474002(題目為“熱物質轉印供體元件”)中，提到了使用非均勻LTHC層。
在供體元件中可以用的中間層可位于供體基材和轉印層之間，通常在LTHC層與轉印層之間，例如用來減小轉印層轉印部分的損壞以及污染和/或減少轉印層轉印部分的變形。中間層也可能影響轉印層與供體元件其余部分之間的結合，從而影響介質的成象感光度。中間層通常應具有高的抗熱性。在轉印過程中中間層一般與LTHC層保持接觸，基本上不與轉印層一起轉印。中間層的一些例子在美國專利5725989中提到。
合適的中間層包括例如聚合物膜、金屬層(例如蒸氣沉積金屬層)、無機層(例如無機氧化物(例如二氧化硅、二氧化鈦和其他金屬氧化物)的溶膠凝膠沉積層和蒸氣沉積層)和有機/無機組合層。熱轉印供體元件也可包含幾層中間層，例如交聯聚合物膜和金屬膜的中間層，這兩層的形成順序取決于成象和最終用途的需要。適合用作中間層的有機材料包括熱固性和熱塑性材料，并且宜涂覆在供體元件的LTHC層和轉印層之間。中間層可通過常規的涂覆方法(例如溶劑涂覆、擠壓涂覆、照相凹板式涂覆等)形成。合適的熱固性材料包括通過加熱、輻照或者化學處理等方法進行交聯的樹脂，包括但不限于已交聯的或可交聯的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、環氧樹脂、聚氨酯以及丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的共聚物。熱固性材料可以以熱塑性前體形式涂覆在LTHC層上，隨后交聯形成已交聯中間層。
合適的熱塑性材料包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、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通過常規的涂覆技術(例如溶劑涂覆、噴涂或擠壓涂覆)施加。通常，適合在中間層中使用的熱塑性材料的玻璃化轉變溫度(Tg)約為25℃或更高，宜為50℃或更高，尤其宜為100℃或更高，最宜為150℃或更高。在一個具體的實施例中，中間層的Tg高于成象時在轉印層中得到的最高溫度。在另一個代表性實施方式中，中間層的Tg應高于成象時在中間層中達到的最高溫度。對在成象輻射的波長，中間層可以有發射、吸收、反射輻射的作用若者兼有這幾種作用。
適合用作中間層材料的無機材料包括金屬、金屬氧化物、金屬硫化物和無機碳涂料，包括能高度發射或反射成象光波長的光的材料。這些材料可通過常規技術(例如真空濺射、真空蒸鍍、層壓、溶劑涂覆或等離子噴射沉積)施加到光熱轉換層上。
中間層可提供了許多好處。中間層可以是材料從LTHC層轉印的屏障。它也可以調節在轉印層中達到的溫度，從而使得熱不穩定材料能進行轉印。例如，中間層可作為熱擴散體用來相對于LTHC層中得到的溫度控制中間層與轉印層之間界面的溫度。這一點可以提高被轉印的層的質量(例如表面粗糙度、邊緣粗糙度等)。
中間層可包含添加劑，包括例如光引發劑、表面活性劑、顏料、增塑劑和涂覆助劑。中間層的厚度取決于各種因素，例如中間層的材料、中間層材料的性質、LTHC層的材料和光學特性以及厚度、轉印層的材料和材料性質、成象輻射的波長以及供體元件在成象輻射下的曝光時間。對于聚合物中間層，中間層的厚度通常為0.05-10微米，宜為約0.1-6微米，更宜為0.5-5微米，最宜為0.8-4微米。對于無機中間層(例如金屬或金屬化合物中間層)，中間層的厚度通常為0.005-10微米，宜為約0.01-3微米，更宜為約0.2-1微米。
表II列出了一種用于涂覆中間層的代表性溶液。這種溶液適合于涂覆、干燥、以及交聯(例如受到紫外線或電子束的照射時)形成供體上的中間層。
表II中間層配方
如在共同轉讓的美國專利申請09/473114(題目為“具有熱操縱墊底層的熱轉印供體元件”)中所述的，可用的墊底層可以位于供體元件的供體基材和LTHC層之間。合適的墊底層包括與適合作中間層材料相同或相似的材料。墊底層可用來控制供體元件中的熱傳輸。絕緣性墊底層可保護供體基材不受成象時在LTHC層中所產生熱量的影響和/或能夠促進成象時向轉印層的熱轉印。熱傳導性墊底層則能夠促進成象時熱量從LTHC層的傳遞，從而減小物質轉印時在供體元件中達到的最大溫度。這在轉印熱敏感材料時特別有用。
在曝光于激光時，可能需要盡量減小由于被成象材料多重反射引起的干涉圖形，這可通過許多方法來實現。如美國專利5089372所述，最常用的方法是使熱轉印元件表面按照入射輻射的尺度有效地糙化。這可以有效地破壞入射輻射的空間相干性，從而使自干涉最小化。另外一種方法是在熱轉印元件中使用抗反射涂層。如美國專利5171650所述，人們已知使用抗反射涂層，可以是四分之一波長厚度的涂層如氟化鎂。
本發明的供體元件和方法可用于許多種成象用途，例如打樣、印刷版、證券印刷(security printing)等。但是，此元件和方法特別適宜制造彩色濾色元件(如液晶顯示器)、發射裝置(如有機場致發光裝置)和/或其他用于顯示用途的元件。
受體可以是適合特定用途的任何受體，包括但不限于玻璃、透明薄膜、反射薄膜、金屬、半導體、各種紙張和塑料。例如，受體可以是適合顯示用途的任何類型的基材或顯示元件。適合在顯示器(如液晶顯示器或發射顯示器)中使用的受體基材包括基本上能透過可見光的剛性或柔性基材。剛性受體基材的例子包括玻璃、涂覆了氧化銦錫的玻璃、低溫多晶硅(LTPS)、膜晶體管(TFTs)和剛性塑料。合適的柔性基材包括基本上清晰透明的聚合物膜、反射膜、透射反射膜、偏振膜、多層光學膜等。合適的聚合物基材包括聚酯類(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二酸乙二醇酯)、聚碳酸酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚乙烯基樹脂(例如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇縮乙醛等)、纖維素酯類(例如三醋酸纖維素、醋酸纖維素)和其他在許多成象工藝中用作支撐物的常規聚合物膜。優選使用2-100密耳(即0.05-2.54毫米)的透明聚合物膜。
受體也可包括用來形成所需的最終產品的預先沉積或形成圖形的層或裝置(例如電極、晶體管、黑色基質、絕緣層等)。
對于玻璃受體，通常厚度為0.2-2.0毫米。經常需要使用的玻璃基材厚度為1.0毫米或更薄，甚至0.7毫米或更薄。使用更薄的基材，可獲得更薄更輕的顯示器。但是某些工藝、加工和裝配條件需要使用較厚一點的基材。例如，某些裝備條件可能需要將顯示器組裝件進行一定壓縮，從而固定位于基材之間定位片的位置。為了獲得更輕巧顯示器而需用薄基材和處理和加工可靠而需用較厚基材，這兩方面的競爭可以加以權衡，以得到特定顯示器尺寸的優選結構。
如果受體基材為聚合物膜，并且要用于在其接受元件中需要低的雙折射的顯示器或其他用途，那么該膜就優選為非雙折射的，從而基本上防止該顯示器或與該顯示器結合在一起的其他部件在操作時產生的干涉，有時候，該膜又優選為雙折射的，從而得到所需的光學效果。代表性非雙折射受體基材為溶劑注造的聚酯。通常的例子為從包含或基本上包含重復共聚單元的聚合物衍生出來的聚合物，所述重復共聚單元是從9，9-雙-(4-羥基苯基)-芴和間苯二甲酸、對苯二甲酸或它們的混合物衍生出來的，該聚合物中的低聚物(即分子量約為8000或更小的化學物質)含量充分低，以便得到均勻的膜。在美國專利5318938中，這種聚合物用作熱轉印接收元件中的一種組分。其他類別的非雙折射基材是無定形聚烯烴(例如Nippon Zeon Co.，Ltd生產的ZeonexTM)。如美國專利5882774、5828488和國際出版物WO95/17303所述，代表性雙折射聚合物受體包括多層起偏鏡或極化反射鏡。
受體可使用硅烷偶聯劑(例如3-氨丙基三乙氧基硅烷)處理，例如用來提高交聯轉印層的轉印到受體上的部分與受體的結合。另外，輻射吸收劑也可在受體中使用，以促進供體轉印層向受體的轉印。
適合在本發明中使用的受體也會包含因受熱或輻照而損壞的材料、元件、裝置等。但因為轉印層在轉印之前可以交聯，所以使得在受體上成象成為可能，而如果轉印的材料在轉印到所述敏感受體以后才通過加熱、輻照、化學固化等方式進行交聯，那么所述受體就會被破壞。
本發明的目的和優點將通過下述一些實施例進一步闡述，但是在這些實施例中提到的具體的材料和數量以及其他條件和細節不應認為是限制本發明。
實施例熱轉印供體元件的制備A.黑鋁LTHC層/4密耳PET基材將黑鋁(AlOx)通過濺射沉積到4密耳(約0.1毫米)的聚對苯二甲酸乙二醇酯(以下稱PET)基材上，所述濺射是以鋁源在Ar/O2氣氛、446伏濺射電壓、5.0×10-3Torr真空壓力、0.02氧/氬流量比以及約1米/分鐘的基材運動速度下進行的。
從AlOx涂層和基材(PET)這兩面，使用備有累計球的Shimadzu MPC-3100分光光度計測量涂有鋁的基材的透射和反射光譜。在1060納米的透射光密度(TOD＝-logT，T是測出的分數透光率)和反射光密度(ROD＝-logR，R是測出的分數反射率)列在表III中。在施加了掩模并用20重量％氫氧化鈉溶液刻蝕掉一部分涂層后，通過顯微光波干涉法測量黑鋁涂層的厚度，結果列在表III中。
B.制備氰基供體Cy11.制備聚氨酯將47.6克Hüls Dynaco A7250二醇、50克2-丁酮、16.0克Mobay DesmodurW和3滴二丁基錫二月桂酸酯以上述順序加入到反應容器中，并在室溫下混合。在大約0.5小時后，把將2.1克1-甘醇甲基丙烯酸酯加入到該反應混合物中，在室溫下再進行一個小時的反應。接著將4.62克新戊二醇和另外15克2-丁酮加入到反應混合物中，令其在室溫反應4天。在4天的反應時間結束后，對混合物進行紅外光譜分析，結果顯示所有的異氰酸酯官能都已經進行了反應。
2.制備Microlith Blue 4G-WA顏料/聚氨酯分散液將7.92克Microlith Blue 4G-WA顏料和32.7克2-丁酮邊攪拌邊混合。然后使用Silverson高速剪切混合器在0.25最大速度下攪拌該混合物20分鐘。接著在所述混合物中加入溶解在5.0克2-丁酮中的1.32克BYK ChemieDisperbyk 161，以0.50最大速度再混合10分鐘。然后加入在步驟B.1中得到的19.80克聚氨酯，得到的混合物以0.50最大速度再攪拌20分鐘。
3.制備氰基涂料溶液在1.80克上述Microlith Blue 4G-WA著色劑/聚氨酯分散液中加入6.24克2-丁酮和12滴5重量％3M FC-170C在2-丁酮中的溶液。得到的混合物放置在振動工作臺上，混合10分鐘，即供涂覆之用。
4.氰基供體的涂覆將在B.3中得到的氰基涂料溶液使用#4涂覆棒涂覆到步驟A所得的樣品的黑鋁涂層上。將得到的氰基供體介質在60℃干燥2分鐘制成供體Cy1。
C.制備氰基供體Cy21.制備帶有光引發劑的聚氨酯在按步驟B.1中制備的聚氨酯中，加入2重量％(按聚氨酯的不揮發物含量計算)Ciba-Geigy Irgacure 651。
2.制備Microlith Blue 4G-WA著色劑/聚氨酯(帶有光引發劑)分散液如步驟B.2所示同樣的方法制備這種材料，不同的是，使用從步驟C.1中得到的帶有光引發劑的聚氨酯代替從步驟B.1中得到的聚氨酯。
3.制備氰基涂料溶液如步驟B.3所示同樣的方法制備這種材料，不同的是使用從步驟C.2中得到的分散液代替從步驟B.2中得到的分散液。
4.氰基供體Cy2的涂覆將從步驟C.3中得到的涂料溶液使用#4涂覆棒涂覆到步驟A所得的樣品的黑鋁涂層上。將得到的氰基供體介質在60℃干燥2分鐘制成Cy2。
D.制備氰基供體Cy1-X10使用ESI Electrocurtain電子束加速器，以10兆拉德的劑量(125千電子伏的電子，N2惰性氣氛)照射氰基供體Cy1的氰基涂層面。得到的材料標為Cy1-X10。
E.制備氰基供體Cy2-X10使用ESI Electrocurtain電子束加速器以10兆拉德的劑量(125千電子伏的電子，N2惰性氣氛)照射氰基供體Cy2的氰基涂層面。得到的材料標為為Cy2-X10。
F.制備氰基供體Cy1-X800使用RPC Equipment UV Processor Model QC1202(中壓汞燈)在N2惰性氣氛中以800毫焦/厘米2的劑量照射氰基供體Cy1的氰基涂層面。得到的材料標為Cy1-X800。
G.制備氰基供體Cy2-X800使用RPC Equipment UV Processor Model QC1202(中壓汞燈)在N2惰性氣氛中以800毫焦/厘米2的劑量照射氰基供體Cy2的氰基涂層面。得到的材料標為Cy2-X800。
實施例1制備彩色濾色元件A.根據表IV制備玻璃基材/彩色陣列元件，所述制備方法是使用激光引起的從相應的著色劑供體到75毫米×25毫米×1毫米玻璃受體基材的彩色陣列(線與玻璃的最大尺寸方向平行，相鄰直線之間的距離為0.65毫米)轉印。轉印的彩色陳列線的相應平均線寬也列在表IV中。使用平面場激光系統(flatfield laser system)在供體樣品上掃描成像。使用的激光器為NDYAG激光器，以TEM00模式發射激光，波長為1064納米。成象平面上的功率和用來制備每個相應LCD彩色單元陣列元件的成象激光光斑的線速度列在表IV中。在各種情況下激光光斑直徑約為80微米。供體以及玻璃受體置于真空中，而介質垂直激光掃描的方向進行移動。激光使用一線性電流計(一般掃描ModelM3-H)進行掃描。
表IV
表IV中的數據顯示了非常意外的結果，即包含已輻射交聯轉印層的激光引發轉印供體元件成象的靈敏度與包含相應來交聯轉印層的激光引發轉印供體元件差不多。
B.制備玻璃基材/彩色陣列元件AEX5-Cy1使用ESI Electrocurtain電子束加速器以5兆拉德的劑量(125千電子伏的電子，N2惰性氣氛)照射玻璃基材/彩色陣列元件AE-Cy1的彩色陣列面。得到的玻璃基材/彩色陣列元件標為AEX5-Cy1。
C.制備玻璃基材/彩色陣列元件AEX10-Cy1使用ESI Electrocurtain電子束加速器以10兆拉德的劑量(125千電子伏的電子，N2惰性氣氛)照射玻璃基材/彩色陣列元件AE-Cy1的彩色陣列面。得到的玻璃基材/彩色陣列元件標為AEX10-Cy1。
D.制備玻璃基材/彩色陣列元件AEX5-Cy2使用ESI Electrocurtain電子束加速器以5兆拉德的劑量(125千電子伏的電子，N2惰性氣氛)照射玻璃基材/彩色陣列元件AE-Cy2的彩色陣列面。得到的玻璃基材/彩色陣列元件標為AEX5-Cy2。
E.制備玻璃基材/彩色陣列元件AEX10-Cy2使用ESI Electrocurtain電子束加速器以10兆拉德的劑量(125千電子伏的電子，N2惰性氣氛)照射玻璃基材/彩色陣列元件AE-Cy2的彩色陣列面。得到的玻璃基材/彩色陣列元件標為AEX10-Cy2。
F.制備玻璃基材/彩色陣列元件AEX800-Cy1使用RPC Equipment UV Processor Model QC1202(中壓汞燈)在N2惰性氣氛中以800毫焦/厘米2的劑量照射玻璃基材/彩色陣列元件AE-Cy1的彩色陣列面。得到的玻璃基材/彩色陣列元件標為AEX800-Cy1。
G.制備玻璃基材/彩色陣列元件AEX800-Cy2使用RPC Equipment UV Processor Model QC1202(中壓汞燈)在N2惰性氣氛中以800毫焦/厘米2的劑量從照射玻璃基材/彩色陣列元件AE-Cy2的彩色陣列面。得到的玻璃基材/彩色陣列元件標為AEX800-Cy2。
實施例2測量彩色濾光元件的耐化學性為了保證測試耐化學性各樣品的著色劑含量近似相等，確定了每個用于測試耐化學性的玻璃基材/彩色陣列元件的平均彩色陣列線寬。在所有情況下，相鄰線之間的距離都約為0.65毫米。這些線寬列在表V中，表明相應樣品的著色劑含量近似相等。接著把前面制備的每個玻璃基材/彩色陣列元件仔細地分別放在分開的含有35毫升2-丁酮的密封玻璃瓶中。隨后，每個含有玻璃基材/彩色陣列元件的玻璃瓶在軌道振蕩器上讓該2-丁酮進行萃取114小時。萃取后，從相應的萃取液中取出玻璃基材/彩色陣列元件。接著將各萃取液濃縮到2-4毫升，再加入2-丁酮精確稀釋到4毫升。作為對照，也把35毫升2-丁酮濃縮到4毫升。使用Shimadzu MPC-3100分光光度計和1厘米路徑長度的石英比色皿，測出上述步驟B.3所制備的氰基涂料溶液的可見光譜，顯示彩色陣列材料(Microlith Blue 4G-WA顏料)的λmax約為614納米。下一步是使用Shimadzu MPC-3100分光光度計和1厘米路徑長度的石英比色皿在614nm測量上述各2-丁酮萃取液的吸收率。結果列在表V中則每個彩色陳列元件的耐化學性就與相應的吸收率呈逆相關的關系。
表V
表V中概括的結果表明，使用在轉印層中包含已交聯組分的供體元件進行成象轉移可以得到成象制品，所述成象制品具有轉印的交聯的層，轉印的是已交聯的層所產生的制品，其性能比得上交聯發生在熱轉印之后而不是熱轉印之前的類似產品。
權利要求
1.一種熱轉印供體元件，它包括基材；包含交聯材料的轉印層；以及置于熱轉印供體元件中的光熱轉換材料，當供體元件受到成象輻射作用時所述光熱轉換材料能產生熱量，當所述供體元件選擇性地受到成象輻射照射時，所述轉印層能夠以成象方式從供體元件轉移到位于其鄰近的受體上。
2.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于所述交聯材料是在熱量作用下發生交聯的。
3.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于所述交聯材料是在輻射照射下發生交聯的。
4.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于所述交聯材料是在有化學固化劑存在條件下發生交聯的。
5.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于所述交聯材料包括聚合物。
6.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于所述交聯材料包括有機聚合物。
7.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于所述交聯材料包括發光材料。
8.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于所述交聯材料包括載荷子材料。
9.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于所述轉印層還包含著色劑。
10.如權利要求9所述的供體元件，其特征在于所述著色劑包括顏料。
11.如權利要求9所述的供體元件，其特征在于所述著色劑包括染料。
12.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于所述轉印層還包含分布在交聯有機導體、半導體或發射材料中的摻雜物。
13.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于至少一部分所述轉換材料位于在基材中。
14.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于至少一部分所述轉換材料位于在轉印層中。
15.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于至少一部分所述轉換材料位于基材和轉印層中間的一個層中。
16.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于它還包括一層位于基材和轉印層之間的光熱轉換層。
17.如權利要求16所述的供體元件，其特征在于所述光熱轉換層中包含不均勻分布的轉換材料。
18.如權利要求16所述的供體元件，其特征在于它還包括一層位于光熱轉換層和轉印層之間的中間層。
19.如權利要求16所述的供體元件，其特征在于它還包括一層位于基材和光熱轉換層之間的墊底層。
20.如權利要求1所述的供體元件，其特征在于它還包括一層位于轉印層上作為供體元件最外層的轉印輔助層。
21.一種形成圖形的方法，它包括下列步驟靠近受體放置熱轉印供體元件，所述供體元件包括基材、含交聯材料的轉印層和光熱轉換材料；通過選擇性地將供體元件置于能被所述轉換材料并能轉換成熱的成象輻射的照射下將轉印層成象地轉印到受體上。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于它還包括使用另一種熱轉印供體元件和相同受體重復所述的步驟。
23.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述受體包括玻璃。
24.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述受體包括柔性膜。
25.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述受體包括顯示基材。
26.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述轉印層還包含著色劑。
27.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述轉印層包含發光聚合物。
28.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述轉印層的成象轉印部分在受體上形成彩色濾色片。
29.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述轉印層的成象轉印部分在受體上形成有機場致發光裝置的部分。
30.一種制造熱轉印供體元件的方法，它包括以下步驟提供供體基材；緊鄰于所述基材涂覆上可交聯材料；使所述可交聯材料交聯形成交聯轉印層；將光熱轉換材料置于供體元件中，所述光熱轉換材料能夠在受到成象輻射照射時產生熱，當將所述供體元件選擇性地置于成象輻射照射下時，所述轉印層能夠從供體元件成象地轉印到鄰近放置的受體上。
31.如權利要求30所述的方法，其特征在于所述將光熱轉換材料置于供體元件中的步驟包括在供體基材和轉印層之間涂覆光熱轉換層。
32.如權利要求31所述的方法，其特征在于它還包括在光熱轉換層和轉印層之間形成中間層。
33.如權利要求31所述的方法，其特征在于它還包括在基材和光熱轉換層之間形成墊底層。
34.如權利要求30所述的方法，其特征在于所述轉印層還包含著色劑。
35.如權利要求30所述的方法，其特征在于所述轉印層包含有機場致發光材料。
36.如權利要求30所述的方法，其特征在于所述轉印層包含有機載荷子材料。
全文摘要
本發明提供一種熱轉印供體元件，該元件包括已完全或部分交聯的轉印層。使用能夠被吸收并藉供體元件中所含的光熱轉換材料轉換成熱量的輻射對供體元件成象，已交聯轉印層可從供體元件成象地轉印到鄰近的受體。在成象時產生的熱量足以引起已交聯轉印層的轉印。
文檔編號B41M5/39GK1452564SQ00819490
公開日2003年10月29日 申請日期2000年8月24日 優先權日2000年5月3日
發明者J·S·斯塔拉, J·C·張, K·L·漢澤利克 申請人:3M創新有限公司