DE60006291T2

DE60006291T2 - Thermisches massenübertragungselement mit licht-wärme-umwandlungsschicht

Info

Publication number: DE60006291T2
Application number: DE60006291T
Authority: DE
Inventors: R. Thomas HOFFEND; S. John STARAL
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2020-05-04
Also published as: EP1252026A1; US20010024682A1; KR100698417B1; US20020164535A1; US6228555B1; JP2003518454A; DE60006291D1; CN1423596A; KR20020065915A; US6468715B2; WO2001047720A1; US6689538B2; EP1252026B1; CN1190330C; AU4695400A

Description

Hintergrund
Die thermische Übertragung von Schichten von einem thermischen Übertragungselement zu einem Rezeptor ist für die Herstellung einer Vielfalt von Produkten vorgeschlagen worden. Solche Produkte schließen zum Beispiel Farbfilter, Abstandshalter, schwarze Matrixschichten, Polarisatoren, gedruckte Schaltungen, Anzeigen (zum Beispiel Flüssigkristall- und emittierende Anzeigen), Polarisatoren, Z-Achsenleiter und andere Gegenstände ein, die durch thermische Übertragung gebildet werden können, einschließlich zum Beispiel jene, die in den US-Patenten Nr. 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 und 5,710,097 und den internationalen Veröffentlichungen Nr. WO 98/03346 und WO 97/15173 beschrieben werden.
Für viele dieser Produkte sind die Auflösung und Kantenschärfe wichtige Faktoren bei der Herstellung des Produkts. Ein anderer Faktor ist die Größe des übertragenen Abschnitts des thermischen Übertragungselements für eine gegebene Menge thermisch Energie. Beispielsweise hängt, wenn Linien oder andere Formen übertragen werden, die Linienbreite oder der Durchmesser der Form von der Größe des Widerstandselements oder Lichtstrahls ab, der verwendet wird, um das thermische Übertragungselement zu mustern. Die Linienbreite oder der Durchmesser hängen auch von der Fähigkeit des thermischen Übertragungselements ab, Energie zu übertragen. Nahe den Kanten des Widerstandselements oder des Lichtstrahls kann die an das thermische Übertragungselement gelieferte Energie reduziert werden. Thermische Übertragungselemente mit einer besseren Wärmeleitung, einem geringeren Wärmeverlust, empfindlicheren Übertragungsbeschichtungen, und/oder besserer Licht-Wärme-Umwandlung erzeugen typischerweise größere Linienbreiten oder Durchmesser. Folglich kann die Linienbreite oder der Durchmesser eine Widerspiegelung der Effizienz des thermischen Übertragungselements bei der Ausführung der thermischen Übertragungsfunktion sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Weise, in der thermische Übertragungseigenschaften verbessert werden können, besteht in Verbesserungen der Formulierung des Übertragungsschichtmaterials. Zum Beispiel offenbart die mitübertragene US-Patentanmeldung Serien-Nr. 09/ 392,386 das Einschließen eines Weichmachers in die Übertragungsschicht, um die Übertragungseigenschaften zu verbessern. Andere Arten, die Übertragungswiedergabetreue während einer laserinduzierten thermischen Übertragung zu verbessern, schließen die Erhöhung der Laserleistung und/oder des Flusses ein, der auf die Donatormedien auftrifft. Jedoch kann eine Erhöhung der Laserleistung oder des Flusses zu Bilderzeugungsfehlern führen, die vermutlich teilweise durch eine Überhitzung einer oder mehrerer Schichten in den Donatormedien verursacht werden.
Die vorliegende Erfindung erkennt Probleme, die mit dem Versuch verbunden sind, die Empfindlichkeit der thermischen Übertragung zu erhöhen, und bietet neue Ansätze. Die vorlie gende Erfindung stellt verbesserte Aufbauten für Donatorelemente zur thermischen Massenübertragung bereit, wobei insbesondere neue Licht-Wärme-Umwandlungsschicht-(LTHC-)Aufbauten bereitgestellt werden. Die Aufbauten und Verfahren der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um Donatorelemente zur thermischen Übertragung bereitzustellen, die zum Beispiel eine höhere Übertragungsempfindlichkeit, weniger Bilderzeugungsfehler (z. B. jene Fehler, die mit einer Donatorelement-Überhitzung in Beziehung stehen) und dergleichen zeigen.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Donatorelement zur thermischen Massenübertragung bereit, das eine thermische Übertragungsschicht und eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht mindestens zwei Bereiche aufweist, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten zeigen. Zum Beispiel kann sich der Absorptionskoeffizient durch die Dicke der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht verändern.
In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Donatorelement zur thermischen Massenübertragung bereit, das eine thermische Übertragungsschicht und eine nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist, wo das Donatorelement in der Lage ist, zur bildweisen thermischen Massenübertragung von Material von der Übertragungsschicht zu einem Rezeptor verwendet zu werden, wenn das Donatorelement Bilderzeugungsstrahlung ausgesetzt wird, die durch die nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht absorbiert und in Wärme umgewandelt werden kann. Die nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht wird so bereitgestellt, daß für einen Satz von Bilderzeugungsbedingungen verbesserte Bilderzeugungseigenschaften erreicht werden können (wie eine niedrigere Maximaltemperatur, verbesserte Bilderzeugungsemp findlichkeit, erhöhte Bilderzeugungswiedergabetreue und verminderte Bilderzeugungsfehlerbildung) verglichen mit einem ansonsten nahezu identischen Donatorelement mit einer homogenen Licht-Wärme-Umwandlungsschicht, die eine Dicke und optische Dichte aufweist, die etwa dieselben wie für die nichthomogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht sind.
In noch einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Bilderzeugungseigenschaften von Donatormedien zur thermischen Massenübertragung bereit, indem ein Substrat und eine thermische Übertragungsschicht bereitgestellt werden und dann eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht zwischen dem Substrat und der thermischen Übertragungsschicht gebildet wird, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht mindestens zwei Bereiche aufweist, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten zeigen.
In noch einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur thermischen Massenübertragung bereit, das die Schritte aufweist: Bereitstellen eines Donatorelements, das eine thermische Übertragungsschicht und eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht mindestens zwei Bereiche aufweist, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten zeigen; Anordnen der thermischen Übertragungsschicht des Donatorelements angrenzend an ein Rezeptorsubstrat; und thermisches Übertragen von Abschnitten der thermischen Übertragungsschicht vom Donatorelement zum Rezeptorsubstrat durch selektives Bestrahlen des Donatorelements.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden werden. Es zeigen:
1(a)–(d) verschiedene Donatorelement-Aufbauten zur thermischen Massenübertragung;
2(a) eine graphische Darstellung, die Absorptionskoeffizientenprofile als eine Funktion der Tiefe für verschiedene Licht-Wärme-Umwandlungsschichten zeigt;
2(b) eine graphische Darstellung, die die relative Leistung, die pro Einheitsvolumen absorbiert wird, als eine Funktion der Tiefe während der Bilderzeugung der Licht-Wärme-Umwandlungsschichten zeigt, die in 2(a) dargestellt werden;
2(c) eine graphische Darstellung, die relative Temperaturprofile als eine Funktion der Tiefe während der Bilderzeugung der Licht-Wärme-Umwandlungsschichten zeigt, die in 2(a) dargestellt werden;
3(a) eine graphische Darstellung, die die Linienbreite als Funktion der Laserdosis für Linien, die von einem Donatorelement, das eine nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht enthält, und einem Donatorelement übertragen werden, das eine homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht enthält, vergleicht, und
3(b) eine graphische Darstellung, die die Kantenrauhigkeit als Funktion der Laserdosis für Linien, die von einem Donatorelement, das eine nicht-homogene Licht-Wärme- Umwandlungsschicht enthält, und einem Donatorelement übertragen werden, das eine homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht enthält, vergleicht.
Während die Erfindung gegenüber verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, sind Spezifikationen derselben beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt worden und werden im Detail beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, daß es die Absicht ist, die Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen zu beschränken, die beschrieben werden. Im Gegenteil ist es die Absicht, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die in den Geist und den Rahmen der Erfindung fallen.
Detaillierte Beschreibung
Es wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung auf eine thermische Massenübertragung von Materialien von einem Donatorelement zu einem Rezeptor anwendbar ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf Donatorelemente zur thermischen Massenübertragung und Verfahren zur thermischen Massenübertragung gerichtet, die Donatorelemente verwenden, die ein optionales Substrat, eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht (LTHC-Schicht) und eine thermische Übertragungsschicht aufweisen. Die LTHC-Schicht kann erfindungsgemäß so aufgebaut werden, daß sie eine nicht-homogene Verteilung eines Absorbermaterials (z. B. eine Absorberverteilung, die sich mit der Dicke der LTHC-Schicht verändert) aufweist. Die Verwendung einer nicht-homogenen LTHC-Schicht kann zu einer niedrigeren Maximaltemperatur, die in der LTHC-Schicht erreicht wird, und/oder verbesserten Bilderzeugungseigenschaften (z. B. einer verbesserten Übertragungsempfindlichkeit, einer verminderten Bilderzeugungsfehlerbildung usw.) für einen Satz von Bilderzeugungsbedingungen führen, zum Beispiel verglichen mit einem ähnlichen Donatorelement, das eine homogene LTHC-Schicht enthält, die eine Dicke und optische Dichte aufweist, die etwa dieselben wie für eine nicht-homogene LTHC-Schicht der vorliegenden Erfindung sind. Wiedergabetreue bezeichnet die Entsprechung zwischen einem beabsichtigten Übertragungsmuster und dem tatsächlich übertragenen Muster, und kann angenähert werden, indem die Abmessungen des übertragenen Musters mit den beabsichtigten Abmessungen verglichen werden, und/oder indem die Rauhigkeit der Kanten des übertragenen Musters ge messen werden, und/oder indem die Fläche gemessen wird, die durch das übertragene Muster bedeckt wird, und/oder indem die Oberflächentopographie des übertragenen Musters gemessen wird.
Die Verwendung der Donatoraufbauten und der Verfahren der vorliegenden Erfindung kann es möglich machen, Temperaturen und Temperaturverteilungen zu steuern, die während der Bilderzeugung von Donatormedien zur thermischen Massenübertragung erreicht werden, als auch den thermischen Transport zwischen und innerhalb der Schichten der Donatorelemente während Bilderzeugung zu steuern.
Die 1(a)–(d) zeigen Beispiele von Donatorelementaufbauten zur thermischen Massenübertragung. Während jeder der gezeigten Donatoraufbauten ein Substrat aufweist, ist das Substrat eine optionale Komponente, und kann, falls es enthalten ist, vor der Bilderzeugung entfernt oder nicht entfernt werden. Das Donatorelement 100 weist ein Donatorsubstrat 110, eine LTHC-Schicht 112, eine thermische Übertragungsschicht 114 und eine Zwischenschicht 116 auf, die zwischen der LTHC-Schicht und der thermischen Übertragungsschicht angeordnet ist. Das Donatorelement 102 weist ein Donatorsubstrat 110, eine LTHC-Schicht 112 und eine thermische Übertragungsschicht 114 auf. Das Donatorelement 104 weist ein Donatorsubstrat 110, eine LTHC-Schicht 112, eine thermische Übertragungsschicht 114, eine Zwischenschicht 116, die zwischen der LTHC-Schicht und der thermischen Übertragungsschicht angeordnet ist, und eine Unterschicht 118 auf, die zwischen dem Donatorsubstrat und der LTHC-Schicht angeordnet ist. Das Donatorelement 106 weist ein Donatorsubstrat 110, eine LTHC-Schicht 112, eine thermische Übertragungsschicht 114 und eine Unterschicht 118 auf, die zwischen dem Donatorsubstrat und der LTHC-Schicht angeordnet ist. Jede der ent haltenen Komponenten, das optionale Donatorsubstrat 110, die optionale Unterschicht 118, die LTHC-Schicht 112, die optionale Zwischenschicht 116 und die thermische Übertragungsschicht 114, werden in der folgenden Erläuterung detaillierter beschrieben.
Es können Materialien von der Übertragungsschicht eines Donatorelements zur thermischen Massenübertragung (wie jenen, die in den 1(a)–(d) gezeigt werden) zu einem Rezeptorsubstrat durch Anordnen der Übertragungsschicht des Donatorelements angrenzend an den Rezeptor und Bestrahlung des Donatorelements mit einer Bilderzeugungsstrahlung übertragen werden, die durch die LTHC-Schicht absorbiert und in Wärme umgewandelt werden kann. Der Donator kann durch das Donatorsubstrat (oder direkt auf der LTHC-Schicht, wenn kein Donatorsubstrat verwendet wird), oder durch den Rezeptor oder beiden einer Bilderzeugungsstrahlung ausgesetzt werden. Die Strahlung kann eine oder mehrere Wellenlängen, einschließlich sichtbares Licht, Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung, zum Beispiel von einem Laser, einer Lampe oder einer anderen solchen Strahlungsquelle aufweisen. Auf diese Weise kann Material von der thermischen Übertragungsschicht selektiv zu einem Rezeptor übertragen werden, um bildweise Muster des übertragenen Materials auf dem Rezeptor zu bilden. In vielen Fällen ist die thermische Übertragung unter Verwendung von Licht von zum Beispiel einer Lampe oder einem Laser aufgrund der Genauigkeit und Präzision vorteilhaft, die häufig erzielt werden können. Die Größe und Form des übertragenen Musters (z. B. einer Linie, eines Kreises, eines Quadrats oder einer anderen Form) kann zum Beispiel dadurch gesteuert werden, daß die Größe des Lichtstrahls, das Belichtungsmuster des Lichtstrahls, die Dauer des Kontakts des gerichteten Strahls mit dem thermischen Massenübertragungselement und/oder die Materialien des thermischen Massenübertragungselements ausgewählt werden. Das übertragene Muster kann auch durch Bestrahlung des Donatorelement durch eine Maske gesteuert werden.
Zusätzlich und wie durch die vorliegende Erfindung gelehrt, kann die Form des übertragenen Musters und seine Wiedergabetreue eines beabsichtigten Musters durch die Donatoraufbaugestaltung gesteuert werden, zum Beispiel durch die Verteilung und/oder Orientierung des Absorbermaterials in einer oder mehreren Schichten des Donatorelements, insbesondere durch die Verteilung und/oder Orientierung des Absorbermaterials innerhalb der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht, und durch die relativen Wärmeleitfähigkeitswerte und Richtfähigkeiten der Donatorelement-Schichten.
Die Art der thermischen Massenübertragung kann sich abhängig von der Art der Bestrahlung, der Art der Materialien in der Übertragungsschicht usw. ändern, und findet im allgemeinen über einen oder mehrere Mechanismen statt, von denen einer oder mehrere während der Übertragung abhängig von den Bilderzeugungsbedingungen, den Donatoraufbauten und so weiter hervorgehoben oder nicht hervorgehoben bzw. bagatellisiert werden können. Ein Mechanismus der thermischen Übertragung schließt eine thermische Schmelzklebe-Übertragung ein, wodurch eine lokalisierte Erwärmung der Grenzfläche zwischen der thermischen Übertragungsschicht und dem Rest des Donatorelements die Adhäsion der thermischen Übertragungsschicht am Donator an ausgewählten Stellen senken kann. Ausgewählte Abschnitte der thermischen Übertragungsschicht können fester an dem Rezeptor als an dem Donator haften, so dass, wenn das Donatorelement entfernt wird, die ausgewählten Abschnitte der Übertragungsschicht am Rezeptor bleiben. Ein anderer Mechanismus der thermischen Übertragung schließt eine Ablationsü bertragung ein, wodurch eine lokalisierte Erwärmung verwendet werden kann, um Abschnitte der Übertragungsschicht von dem Donatorelement abzuschmelzen, wodurch abgeschmolzenes Material auf den Rezeptor geleitet wird. Noch ein anderer Mechanismus der thermischen Übertragung schließt eine Sublimation ein, wodurch Material, das in der Übertragungsschicht dispergiert ist, durch Wärme sublimiert werden kann, die im Donatorelement erzeugt wird. Ein Anteil des sublimierten Materials kann auf dem Rezeptor kondensieren. Die vorliegende Erfindung erwägt Übertragungsarten, die eine oder mehrere dieser und andere Mechanismen einschließen, wodurch die Wärme, die in einer LTHC-Schicht eines Donatorelements zur thermischen Massenübertragung erzeugt wird, verwendet werden kann, um die Übertragung von Materialien von einer Übertragungsschicht zu einer Rezeptoroberfläche zu bewirken.
Eine Vielfalt von Strahlungsemissionsquellen kann verwendet werden, um Donatorelemente zur thermischen Massenübertragung zu erwärmen. Für analoge Techniken (z. B. Belichtung durch eine Maske) sind Hochleistungslichtquellen (z. B. Xenon-Blitzlampen und Laser) nützlich. Für digitale Bilderzeugungstechniken sind Laser für Infrarot, sichtbares Licht und Ultraviolett besonders nützlich. Geeignete Laser schließen zum Beispiel Hochleistungs- (> 100 mW) Einmoden-Laserdioden, fasergekoppelte Laserdioden, diodengepumpte Festkörperlaser (z. B. Nd : YAG und Nd : YLF) ein. Die Laserbelichtungsverweilzeiten können beträchtlich variieren, zum Beispiel von einigen wenigen hundert Mikrosekunden bis zu mehreren zehn Mikrosekunden oder mehr, und die Laserflüsse können im Bereich von zum Beispiel etwa 0,01 bis etwa 5 J/cm² oder mehr liegen. Andere Strahlungsquellen und Bestrahlungsbedingungen können unter anderem beruhend auf dem Donatorelementaufbau, dem Ü bertragungsschichtmaterial, der Art der thermischen Massenübertragung und anderen solchen Faktoren geeignet sein.
Wenn eine hohe Punktplazierungsgenauigkeit (z. B. für Vollfarbanwendungen mit hohem Informationsgehalt) über große Substratbereiche erforderlich ist, ist ein Laser als Strahlungsquelle besonders nützlich. Laserquellen sind auch sowohl mit großen starren Substraten (z. B. 1 m × 1 m × 1,1 mm Glas) als auch kontinuierlichen oder in Lagen unterteilen Foliensubstrate (z. B. 100 μm Polyimidlagen) kompatibel.
Während der Bilderzeugung kann das thermische Massenübertragungselement in innigem Kontakt mit einem Rezeptor gebracht werden (wie es typischerweise der Fall für thermische Schmelzklebe-Übertragungsmechanismen sein könnte), oder das thermische Massenübertragungselement kann in einem gewissen Abstand vom Rezeptor angeordnet werden (wie es der Fall für Ablationsübertragungsmechanismen oder die Materialsublimations-Übertragungsmechanismen ist). In mindestens einigen Fällen kann Druck oder Vakuum verwendet werden, um das thermische Übertragungselement in innigem Kontakt mit dem Rezeptor zu halten. In einigen Fällen kann eine Maske zwischen dem thermischen Übertragungselement und dem Rezeptor angeordnet werden. Eine solche Maske kann entfernbar sein oder kann auf dem Rezeptor nach der Übertragung bleiben. Eine Strahlungsquelle kann dann verwendet werden, um die LTHC-Schicht (und/oder andere Schicht(en), die einen Strahlungsabsorber enthalten) in einer bildweisen Art zu erwärmen (z. B. digital oder durch analoge Belichtung durch eine Maske), um eine bildweise Übertragung und/oder Musterung der Übertragungsschicht vom thermischen Übertragungselement zum Rezeptor durchzuführen.
Typischerweise werden ausgewählte Abschnitte der Übertragungsschicht auf den Rezeptor übertragen, ohne bedeutende Abschnitte der anderen Schichten des thermischen Massenübertragungselements, wie die optionale Zwischenschicht oder die LTHC-Schicht zu übertragen. Das Vorhandensein der optionalen Zwischenschicht kann die Übertragung von Material von der LTHC-Schicht zum Rezeptor beseitigen oder reduzieren und/oder eine Verzerrung des übertragenen Abschnitts der Übertragungsschicht reduzieren. Vorzugsweise ist unter Bilderzeugungsbedingungen die Adhäsion der optionalen Zwischenschicht an der LTHC-Schicht größer als die Adhäsion der Zwischenschicht an der Übertragungsschicht. In einigen Fällen kann eine reflektierende Zwischenschicht verwendet werden, um den Pegel der Bilderzeugungsstrahlung zu dämpfen, die durch die Zwischenschicht durchgelassen wird und jede Beschädigung am übertragenen Abschnitt der Übertragungsschicht zu reduzieren, die aus der Wechselwirkung der durchgelassenen Strahlung mit der Übertragungsschicht und/oder dem Rezeptor herrühren kann. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Reduzierung einer thermischen Beschädigung, die auftreten kann, wenn der Rezeptor für die Bilderzeugungsstrahlung hoch absorbierend ist.
Während der Laserbelichtung kann es wünschenswert sein, die Bildung von Interferenzmustern infolge von Mehrfachreflexionen vom abgebildeten Material zu minimieren. Dies kann durch verschiedene Verfahren erreicht werden. Das gebräuchlichste Verfahren ist es, die Oberfläche des thermischen Übertragungselements im Maßstab der auftreffenden Strahlung aufzurauhen, wie im US-Patent Nr. 5,089,372 beschrieben. Dies hat die Wirkung, die räumliche Kohärenz der auftreffenden Strahlung aufzubrechen, wodurch folglich die Selbstinterferenz minimiert wird. Ein alternatives Verfahren ist es, eine Antireflexbeschichtung im thermischen Übertragungselement einzusetzen. Die Verwendung von Antireflexbeschichtungen ist bekannt, und kann aus Viertelwellen-Dicken einer Beschich tung, wie Magnesiumfluorid bestehen, wie im US-Patent Nr. 5,171,650 beschrieben.
Es können große thermische Übertragungselemente verwendet werden, einschließlich thermische Übertragungselemente, die Längen- und Breitenabmessungen von einem Meter oder mehr aufweisen. Im Betrieb kann ein Laser rasterförmig oder anderweitig über das große thermische Übertragungselement bewegt werden, wobei der Laser selektiv betrieben wird, um Abschnitte des thermischen Übertragungselements gemäß einem gewünschten Muster zu beleuchten. Alternativ kann der Laser feststehend sein und das thermische Übertragungselement und/oder das Rezeptorsubstrat unter dem Laser bewegt werden.
In einigen Fällen kann es notwendig, wünschenswert und/oder praktisch sein, aufeinanderfolgend zwei oder mehrere unterschiedliche thermische Übertragungselemente zu verwenden, um eine Vorrichtung, wie eine optische Anzeige zu bilden. Zum Beispiel kann eine schwarze Matrix gebildet werden, gefolgt von der thermischen Übertragung eines Farbfilters in den Fenstern der schwarzen Matrix. Als ein weiteres Beispiel kann eine schwarze Matrix gebildet werden, gefolgt von der thermischen Übertragung einer oder mehrerer Schichten eines Dünnfilm-Transistors. Als ein weiteres Beispiel können mehrere Schichtvorrichtungen gebildet werden, indem getrennte Schichten oder getrennte Stapel von Schichten aus unterschiedlichen thermischen Übertragungselementen übertagen werden. Es können auch Mehrschichtstapel als eine einzige Übertragungseinheit von einem einzigen Donatorelement übertragen werden. Beispiele von Mehrschichtvorrichtungen schließen Transistoren, wie organische Feldeffekt-Transistoren (OFETs), organische Elektrolumineszenzpixel und/oder Vorrichtungen ein, die organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) enhalten. Es können auch mehrere Donatorlagen verwendet werden, um getrennte Komponenten in derselben Schicht auf dem Rezeptor zu bilden. Zum Beispiel können drei unterschiedliche Farbdonatoren verwendet werden, um Farbfilter für eine elektronische Farbanzeige zu bilden. Ebenso können getrennte Donatorlagen, die jeweils Mehrschicht-Übertragungsschichten aufweisen, verwendet werden, um unterschiedliche Mehrschichtvorrichtungen zu mustern (z. B. OLEDs, die unterschiedliche Farben emittieren, OLEDs und OFETs, die verbunden sind, um adressierbare Pixel zu bilden usw.). Eine Vielfalt anderer Kombinationen von zwei oder mehr thermischen Übertragungselementen können verwendet werden, um eine Vorrichtung zu bilden, wobei jedes thermische Übertragungselement einen oder mehrere Abschnitte der Vorrichtung bildet. Es wird zu verstehen sein, daß andere Abschnitte dieser Vorrichtungen, oder andere Vorrichtungen auf dem Rezeptor als ganzes oder teilweise durch irgendein geeignetes Verfahren, einschließlich photolithographischen Verfahren, Tintenstrahlverfahren und verschiedenen anderen Druck- oder auf Masken beruhenden Verfahren gebildet werden können.
Zurück auf die Donatoraufbauten bezugnehmend, die in den 1(a)–(d) gezeigt werden, werden nun verschiedene Schichten von Donatorelementen zur thermischen Massenübertragung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das optionale Donatorsubstrat 110 kann eine Polymerfolie sein. Ein geeigneter Typ Polymerfolie ist eine Polyesterfolie, zum Beispiel Polyethylenterephthalat- oder Polyethylennaphthalat-Folien. Jedoch können andere Folien mit ausreichenden optischen Eigenschaften verwendet werden, die eine hohe Lichtdurchlässigkeit bei einer bestimmten Wellenlänge wie auch eine ausreichende mechanische und thermische Stabilität für die besondere Anwendung einschließen. Das Donatorsubstrat ist in mindestens einigen Fällen eben, so daß ein heitliche Beschichtungen gebildet werden können. Das Donatorsubstrat wird auch typischerweise aus Materialien ausgewählt, die trotz der Erwärmung der LTHC-Schicht stabil bleiben. Die typische Dicke des Donatorsubstrats reicht von 0,025 bis 0,15 mm, vorzugsweise von 0,05 bis 0,1 mm, obwohl dickere oder dünnere Donatorsubstrate verwendet werden können.
Die Materialien, die verwendet werden, um das Donatorsubstrat und die angrenzende Schicht (z. B. eine Unterschicht oder eine LTHC-Schicht) zu bilden, können ausgewählt werden, um die Adhäsion zwischen dem Donatorsubstrat und der angrenzenden Schicht zu verbessern, um den Temperaturtransport zwischen dem Substrat und der angrenzenden Schicht zu steuern, um den Bilderzeugungsstrahlungstransport zur LTHC-Schicht zu steuern und dergleichen. Eine optionale Grundierungsschicht kann verwendet werden, um die Gleichmäßigkeit während der Beschichtung der nachfolgenden Schichten auf das Substrat zu erhöhen und auch die Bindungsfestigkeit zwischen dem Donatorsubstrat und angrenzenden Schichten zu erhöhen. Ein Beispiel eines geeigneten Substrats mit einer Grundierungsschicht ist von Teijin Ltd. (Produkt-Nr. HPE100, Osaka, Japan) erhältlich.
Eine optionale Unterschicht 118 (wie in den 1(c) und (d) gezeigt) kann zwischen einem Donatorsubstrat und der LTHC-Schicht beschichtet oder anders angeordnet werden, um zum Beispiel eine Beschädigung, wie eine thermische Beschädigung des Donatorsubstrats während der Bilderzeugung zu minimieren. Die Unterschicht kann ebenfalls die Adhäsion der LTHC-Schicht an dem Donatorsubstratelement beeinflussen. Typischerweise weist die Unterschicht einen hohen Wärmewiderstand auf (d. h. weist eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als das Substrat auf) und dient als ein thermischer Isolator, um das Substrat vor der Wärme zu schützen, die in der LTHC- Schicht erzeugt wird. Alternativ kann eine Unterschicht, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Substrat aufweist, verwendet werden, um den Wärmetransport von der LTHC-Schicht zum Substrat zu verbessern, um zum Beispiel das Auftreten von Bilderzeugungsfehlern zu reduzieren, die durch eine LTHC-Schichtüberhitzung verursacht werden können.
Geeignete Unterschichten schließen zum Beispiel Polymerfolien, Metallschichten (z. B. aufgedampfte Metallschichten), anorganische Schichten (z. B. Sol-Gel-abgeschiedene Schichten und aufgedampfte Schichten anorganischer Oxide (z. B. Silika, Titandioxid, Aluminiumoxid und andere Metalloxide)), und organische/anorganische Verbundschichten ein. Organische Materialien, die als Unterschicht-Materialien geeignet sind, schließen sowohl wärmehärtbare als auch thermoplastische Materialien ein. Geeignete wärmehärtbare Materialien schließen Harze ein, die durch Wärme, Strahlung oder chemische Behandlung vernetzt werden können, die vernetzte oder vernetzbare Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyester, Epoxide und Polyurethane einschließen, jedoch nicht auf sie beschränkt sind. Die wärmehärtbaren Materialien können auf das Donatorsubstrat oder die LTHC-Schicht zum Beispiel als thermoplastische Vorläufer beschichtet werden und anschließend vernetzt werden, um eine vernetzte Unterschicht zu bilden.
Geeignete thermoplastische Materialien schließen zum Beispiel Polyacrylate, Polymethacrylate, Polystyrole, Polyurethane, Polysulfone, Polyester und Polyimide ein. Diese thermoplastischen organischen Materialien können über herkömmliche Beschichtungstechniken (zum Beispiel Lösungsmittelbeschichtung, Sprühbeschichtung oder Extrusionsbeschichtung) aufgetragen werden. Typischerweise ist die Glasumwandlungstemperatur (T_g) thermoplastischer Materialien, die zur Verwendung in der Unterschicht geeignet sind, 25°C oder größer, vorzugsweise 50°C oder größer, bevorzugter 100°C oder größer und am bevorzugtesten 150°C oder größer. In einigen Ausführungsformen weist die Unterschicht ein thermoplastisches Material auf, das ein T_g aufweist, das größer als jede Temperatur ist, die in der Übertragungsschicht während der Bilderzeugung erreicht wird. Die Unterschicht kann gegenüber einer oder mehreren Wellenlängen der Bilderzeugungsstrahlung entweder durchlässig, absorbierend, reflektierend oder eine gewisse Kombination dessen sein.
Anorganische Materialien, die als Unterschichtmaterialien geeignet sind, schließen zum Beispiel Metalle, Metalloxide, Metallsulfide und anorganische Kohlenstoffbeschichtungen ein, die jene Materialien aufweisen, die bei der Bilderzeugungslichtwellenlänge durchlässig, absorbierend oder reflektierend sind. Diese Materialien können über herkömmliche Techniken (z. B. Vakuumsputtern, Aufdampfen im Vakuum oder Plasmastrahlabscheidung) beschichtet oder anders aufgetragen werden.
Die Unterschicht kann eine Anzahl von Vorteilen bereitstellen. Zum Beispiel kann die Unterschicht verwendet werden, um den Wärmetransport zwischen der LTHC-Schicht und dem Donatorsubstrat zu bewerkstelligen oder zu steuern. Eine Unterschicht kann verwendet werden, um das Substrat von der Wärme zu isolieren, die in der LTHC-Schicht erzeugt wird, oder um Wärme von der LTHC-Schicht zum Substrat abzutransportieren. Es wird aus den Lehren der vorliegenden Erfindung deutlich, daß die Temperaturhandhabung und der Wärmetransport im Donatorelement erreicht werden können, indem Schichten hinzugefügt werden und/oder die Schichteigenschaften, wie die Wärmeleitfähigkeit (z. B. entweder der Wert oder die Richtung der Wärmeleitfähigkeit oder beide), die Verteilung und/oder die Orientierung des Absorbermaterials, die Morphologie der Schichten oder Teilchen innerhalb der Schichten (zum Beispiel die Orientierung des Kristallwachstums oder die Kornbildung in metallischen dünnen Folienschichten oder Teilchen), und dergleichen gesteuert werden.
Die Unterschicht kann Additive enthalten, die zum Beispiel Photoinitiatoren, grenzflächenaktive Stoffe, Pigmente, Weichmacher und Beschichtungshilfsmittel aufweisen. Die Dicke der Unterschicht kann von Faktoren, wie zum Beispiel dem Material der Unterschicht, dem Material und den optischen Eigenschaften der LTHC-Schicht, dem Material des Donatorsubstrats, der Wellenlänge der Bilderzeugungsstrahlung, der Dauer der Belichtung des thermischen Übertragungselements durch die Bilderzeugungsstrahlung und dem gesamten Donatorelementaufbau abhängen. Für eine Polymerunterschicht liegt die Dicke der Unterschicht typischerweise im Bereich von 0,05 μm bis 10 μm, vorzugsweise von etwa 0,1 μm bis 4 μm, bevorzugter 0,5 bis 3 μm und am bevorzugtesten 0,8 bis 2 μm. Für anorganische Unterschichten (z. B. eine Metall- oder Metallverbindungsunterschicht) liegt die Dicke der Unterschicht typischerweise im Bereich von 0,005 μm bis 10 μm, vorzugsweise von etwa 0,01 μm bis 4 μm und bevorzugter von etwa 0,02 bis 2 μm.
Erneut auf die 1(a)–(d) bezugnehmend, kann eine LTHC-Schicht 112 in thermischen Massenübertragungselementen der vorliegenden Erfindung enthalten sein, um die Bestrahlungsenergie in das thermische Übertragungselement einzukoppeln. Die LTHC-Schicht weist vorzugsweise einen Strahlungsabsorber auf, der auftreffende Strahlung (z. B. Laserlicht) absorbiert und mindestens einen Anteil der auftreffenden Strahlung in Wärme umwandelt, um eine Übertragung der Übertragungsschicht vom thermischen Übertragungselement zum Rezeptor zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß können LTHC-Schichten eine nicht-homogene Verteilung des Absorbermaterials aufweisen, um zum Beispiel eine maximale Temperatur zu steuern, die im Donatorelement erreicht wird, und/oder eine Temperatur zu steuern, die an der Übertragungsschicht-Grenzfläche erreicht wird. Zum Beispiel kann eine LTHC-Schicht eine Absorbermaterial-Verteilung aufweisen, die näher zum Donatorsubstrat weniger dicht ist und näher zur Übertragungsschicht dichter ist. In vielen Fällen kann eine solche Gestaltung bewirken, daß verglichen mit einer homogenen LTHC-Schicht, die dieselbe Dicke und optische Dichte aufweist, tiefer in der LTHC-Schicht mehr Strahlung absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Der Klarheit willen, bedeutet der Ausdruck "Tiefe", wenn er verwendet wird, um eine Position in der LTHC-Schicht zu beschreiben, die Entfernung in der LTHC- Schicht in die Dickenabmessung, gemessen von der Donatorsubstratseite des thermischen Massenübertragungselements. In anderen Fällen kann es vorteilhaft sein, eine LTHC-Schicht zu erhalten, die eine Absorbermaterial-Verteilung aufweist, die näher zum Donatorsubstrat dichter ist und näher an der Übertragungsschicht weniger dicht ist. Andere Beispiele der LTHC-Aufbauten werden im folgenden detailliert erläutert.
Im allgemeinen absorbieren ein oder mehrere Strahlungsabsorber in der LTHC-Schicht Licht in den infraroten, sichtbaren, und/oder ultravioletten Bereichen des elektromagnetischen Spektrums und wandeln die absorbierte Strahlung in Wärme um. Die Strahlungsabsorber-Materialien sind typischerweise für die ausgewählte Bilderzeugungsstrahlung hoch absorbierend, wobei eine LTHC-Schicht mit einer optischen Dichte bei der Wellenlänge der Bilderzeugungsstrahlung im Bereich von etwa 0,2 bis 3 oder höher bereitgestellt wird. Die optische Dichte ist der Absolutwert des Logarithmus (zur Basis 10) des Verhältnisses von a) der Intensität des durch die Schicht durchgelassenen Lichts und b) der Intensität des auf die Schicht auftreffenden Lichts.
Geeignete strahlungsabsorbierende Materialien können zum Beispiel Farbstoffe (z. B. sichtbare Farbstoffe, Ultraviolettfarbstoffe, Infrarotfarbstoffe, Fluoreszenzfarbstoffe und strahlungspolarisierende Farbstoffe), Pigmente, Metalle, Metallverbindungen, Metallfolien und andere geeignete absorbierende Materialien einschließen. Beispiele geeigneter Strahlungsabsorber schließen Ruß, Metalloxide und Metallsulfide ein. Ein Beispiel einer geeigneten LTHC-Schicht kann ein Pigment, wie Ruß, und ein Bindemittel, wie ein organisches Polymer aufweisen. Eine andere geeignete LTHC-Schicht weist ein Metall oder Metall/Metalloxid auf, das als eine dünne Folie ausgebildet ist, zum Beispiel schwarzes Aluminium (d. h. ein teilweise oxidiertes Aluminium, das eine schwarze visuelle Erscheinung aufweist). Metallische und Folien aus einer Metallverbindung können durch Techniken, wie zum Beispiel Sputtern und Dampfabscheidung gebildet werden. Teilchenförmige Beschichtungen können unter Verwendung eines Bindemittels und irgendwelcher geeigneter trockener oder nasser Beschichtungstechniken gebildet werden. LTHC-Schichten können auch gebildet werden, indem zwei oder mehr LTHC-Schichten kombiniert werden, die ähnliche oder unähnliche Materialien enthalten. Zum Beispiel kann eine LTHC-Schicht durch Aufdampfen einer dünnen Schicht aus schwarzem Aluminium über einer Beschichtung gebildet werden, die Ruß enthält, der in einem Bindemittel angeordnet ist.
Farbstoffe, die zur Verwendung als Strahlungsabsorber in einer LTHC-Schicht geeignet sind, können in einer teilchenförmigen Form vorliegen, in einem Bindemittelmaterial gelöst oder mindestens teilweise in einem Bindemittelmaterial dispergiert. Wenn dispergierte teilchenförmige Strahlungsabsorber verwendet werden, kann die Teilchengröße mindestens in einigen Fällen etwa 10 μm oder weniger betragen, und kann etwa 1 μm oder weniger betragen. Geeignete Farbstoffe schließen jene Farbstoffe ein, die im IR-Bereich des Spektrums absorbieren. Zum Beispiel können IR-Absorber verwendet werden, die durch Glendale Protective Technologies, Inc., Lakeland, Fla., unter der Bezeichnung CYASORB IR-99, IR-126 und IR-165 vertrieben werden. Ein spezifischer Farbstoff kann beruhend auf Faktoren, wie der Löslichkeit in und der Kompatibilität mit einem spezifischen Bindemittel und/oder Beschichtungslösungsmittel als auch dem Wellenlängenbereich der Absorption gewählt werden.
Pigmentförmige Materialien können ebenfalls in der LTHC-Schicht als Strahlungsabsorber verwendet werden. Beispiele geeigneter Pigmente schließen Ruß und Graphit als auch Phthalocyanine, Nickeldithiolene und andere Pigmente ein, die in den US-Patenten Nr. 5,166,024 und 5,351,617 beschrieben werden. Zusätzlich können schwarze Azo-Pigmente nützlich sein, die auf Kupfer- oder Chromkomplexen von zum Beispiel Pyrazolon-Gelb, Dianisidin-Rot und Nickel-Azo-Gelb beruhen. Anorganische Pigmente können ebenfalls verwendet werden, die zum Beispiel Oxide und Sulfide von Metallen, wie Aluminium, Wismut, Zinn, Indium, Zink, Titan, Chrom, Molybdän, Wolfram, Kobalt, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zirkon, Eisen, Blei, und Tellur einschließen. Metallboride, Carbide, Nitride, Carbonitride, bronzestrukturierte Oxide und Oxide, die strukturell mit der Bronzefamilie verwandt sind (z. B. WO_2,9) können ebenfalls verwendet werden.
Metall-Strahlungsabsorber können verwendet werden, entweder in der Form von Teilchen, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. 4,252,671 beschrieben, oder als Folien, wie im US-Patent Nr. 5,256,506 offenbart wird. Geeignete Metalle schließen zum Beispiel Aluminium, Wismut, Zinn, Indium, Tellur und Zink ein. Metall-Strahlungsabsorber, die magnetisch sind, können ebenfalls nützlich sein. Magnetische Teilchen können als Strahlungsabsorber in den Fällen verwendet werden, wo ein Magnetfeld verwendet werden könnte, um zum Beispiel magnetische Teilchen zu orientieren, oder um magnetische Teilchen ungleichmäßig in einem Bindemittel zu verteilen, das gehärtet werden kann, um die Positionen der Teilchen zu fixieren, um eine nicht-homogene LTHC-Schicht zu bilden. Zum Beispiel können längliche oder nadelförmig magnetische Teilchen verwendet werden, die lange Abmessungen aufweisen, die kleiner als die Dicke der LTHC-Schicht sind, jedoch in deren Größenordnung liegen, und die mit ihrer langen Abmessung längs der Dickenrichtung der LTHC-Schicht orientiert werden. Es können andere Orientierungen und Verteilungen verwendet werden.
Geeignete Bindemittel zur Verwendung in der LTHC-Schicht schließen folienbildende Polymere, wie zum Beispiel Phenolharze (z. B. Novolak und Resol-Harze), Polyvinylbutyral-Harze, Polyvinylacetate, Polyvinylacetale, Polyvinylidenchloride, Polyacrylate, Zelluloseether und -ester, Nitrozellulose und Polycarbonate ein. Geeignete Bindemittel können Monomere, Oligomere oder Polymere einschließen, die polymerisiert oder vernetzt worden sind oder es werden können. Additive, wie Photoinitiatoren, können ebenfalls enthalten sein, um die Vernetzung des LTHC-Bindemittels zu erleichtern. In einigen Ausführungsformen wird das Bindemittel hauptsächlich durch die Verwendung einer Beschichtung von vernetzbaren Monomeren und/oder Oligomeren mit einem optionalen Polymer gebildet.
Der Einschluß eines thermoplastischen Harzes (z. B. Polymer) kann in mindestens einigen Fällen die Leistung (z. B. die Übertragungseigenschaften und/oder Beschichtbarkeit) der LTHC-Schicht verbessern. Es wird angenommen, daß ein thermoplastisches Harz die Adhäsion der LTHC-Schicht am Donatorsubstrat verbessern kann. In einer Ausführungsform enthält das Bindemittel 25 bis 50 Gew.-% (ausschließlich des Lösungsmittels, wenn der Gewichtsprozensatz berechnet wird) thermoplastisches Harz, und vorzugsweise 30 bis 45 Gew.-% thermoplastische Harz, obwohl niedrigere Mengen thermoplastisches Harz verwendet werden können (z. B. 1 bis 15 Gew.-%). Das thermoplastische Harz wird typischerweise so gewählt, daß es mit den anderen Materialien des Bindemittels kompatibel ist (d. h. eine einphasige Kombination bildet). Es kann ein Löslichkeitsparameter verwendet werden, um die Kompatibilität anzuzeigen, Polymer Handbook, J. Brandrup, Herausg., S. VII 519– 557 (1989). In mindestens einigen Ausführungsformen wird ein thermoplastisches Harz, das einen Löslichkeitsparameter im Bereich von 9 bis 13 (cal/cm³)^1/2, vorzugsweise 9,5 bis 12 (cal/cm³)^1/2 aufweist, für das Bindemittel gewählt. Beispiele geeigneter thermoplastischer Harze schließen Polyacryle, Styrol-Acryl-Polymere und Harze und Polyvinylbutyral ein.
Herkömmliche Beschichtungshilfsmittel, wie grenzflächenaktive Stoffe und Dispergiermittel können hinzugegeben werden, um den Beschichtungsprozeß zu erleichtern. Die LTHC-Schicht kann auf das Donatorsubstrat unter Verwendung einer Vielfalt von Beschichtungsverfahren beschichtet werden, die in der Technik bekannt sind. Eine polymere oder organische LTHC-Schicht wird in mindestens einigen Fällen bis zu einer Dicke von 0,05 μm bis 20 μm, vorzugsweise 0,5 μm bis 10 μm und bevorzugter 1 μm bis 7 μm beschichtet. Eine anorganische LTHC-Schicht wird in mindestens einigen Fällen bis zu einer Dicke im Bereich von 0,0005 bis 10 μm und vorzugsweise 0,001 bis 1 μm beschichtet.
Erfindungsgemäß können Donatorelemente zur thermischen Massenübertragung eine nicht-homogene LTHC-Schicht enthalten. Zum Beispiel kann die LTHC-Schicht eine Verteilung des Absorbermaterials aufweisen, die sich mit der Dicke verändert. Insbesondere kann die LTHC-Schicht eine Absorberdichte aufweisen, die mit zunehmender Tiefe zunimmt. Allgemeiner gesagt kann die LTHC-Schicht so gestaltet sein, daß sie einen variierenden Absorptionskoeffizienten aufweist, indem die Verteilung oder Dichte desselben Absorbermaterials über die LTHC-Schicht variiert, oder indem unterschiedliche Absorbermaterialien oder Schichten an unterschiedliche Stellen der LTHC-Schicht enthalten sind oder beides. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung umfaßt der Ausdruck nicht-homogen anisotrope thermische Eigenschaften oder Verteilungen des/der Material(ien) in mindestens einer Richtung in der LTHC-Schicht.
Der Absorptionskoeffizient ist proportional zur Absorptionsrate der Bilderzeugungsstrahlung in der LTHC-Schicht. Für eine homogene LTHC-Schicht ist der Absorptionskoeffizient durch die Dicke konstant, und die optische Dichte der LTHC-Schicht ist annähernd proportional zur Gesamtdicke der LTHC-Schicht, multipliziert mit dem Absorptionskoeffizienten. Für nicht-homogene LTHC-Schichten kann der Absorptionskoeffizient variieren, was die Berechnung einer optischen Dichte kompliziert. Beispielhafte nicht-homogene LTHC-Schichten weisen einen Absorptionskoeffizienten auf, der als eine Funktion der Dicke der LTHC-Schicht variiert, und die optische Dichte wird vom Integral des Absorptionskoeffizienten abhängen, das über den gesamten LTHC-Dickenbereich genommen wird.
Eine nicht-homogene LTHC-Schicht kann ebenfalls einen Absorptionskoeffizienten aufweisen, der in der Ebene der Schicht variiert. Zusätzlich kann das Absorbermaterial in der Ebene der LTHC-Schicht orientiert oder ungleichmäßig dispergiert sein, um eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit zu erzielen (z. B. können nadelförmige magnetische Teilchen als Absorberteilchen verwendet werden und können in der Gegenwart eines Magnetfelds orientiert werden). Auf diese Weise kann eine LTHC-Schicht hergestellt werden, die thermische Energie effizient durch die Dicke der Schicht leitet, um Wärme zur Übertragungsschicht zu transportieren, während sie eine schlechte Wärmeleitfähigkeit in der Ebene der Schicht aufweist, so daß weniger Wärme in angrenzende, kühlere Bereiche abgeleitet wird, zum Beispiel jene Bereiche, die keiner Bilderzeugungsstrahlung ausgesetzt worden sind. Eine solche anisotrope Wärmeleitfähigkeit könnte verwendet werden, um die Auflösung einer thermischen Musterung bei Verwendung der Donatorelemente der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
Desgleichen kann dafür gesorgt werden, daß jede der anderen Schichten eines Donatorelements zur thermischen Massenübertragung (z. B. das Substrat, die Unterschicht, die Zwischenschicht und/oder die thermische Übertragungsschicht) anisotrope Wärmeleitfähigkeiten aufweist, um den Wärmetransport zu den anderen Schichten hin oder von ihnen weg zu steuern. Eine Art, Schichten herzustellen, die anisotrope Wärmeleitfähigkeiten aufweisen, ist es, daß eine anisotrope Orientierung oder Verteilung von Materialien in der Schicht vorhanden ist, wobei die Materialien unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufweisen. Ein andere Art ist es, eine Oberfläche aus einer oder mehreren Schichten mit einer physikalischen Struktur zu versehen, (z. B. eine Schicht an einigen Punkten dünner und an anderen dicker zu machen).
Indem LTHC-Schichten so gestaltet werden, daß sie einen Absorptionskoeffizienten aufweisen, der mit der Schichtdicke variiert, kann die Bilderzeugungsleistung des Donatorelements verbessert werden. Zum Beispiel kann die LTHC-Schicht so gestaltet werden, daß relativ zu einer homogenen LTHC-Schicht, die dieselbe Dicke und optische Dichte aufweist, die maximale Temperatur gesenkt wird, die im Donatorelement erreicht wird, und/oder die Übertragungstemperatur (d. h. die Temperatur, die an der Übertragungsschicht/LTHC-Grenzfläche oder der Übertragungsschicht/Zwischenschicht-Grenzfläche erreicht wird) angehoben wird. Vorteile können die Fähigkeit einschließen, Bilderzeugungsbedingungen zu verwenden, die zu verbesserten Übertragungseigenschaften (z. B. Übertragungsempfindlichkeit) führen, ohne das Donatorelement oder die übertragenen Muster infolge einer Überhitzung des Donators zu beschädigen.
In exemplarischen Ausführungsformen enthalten Donatorelemente zur thermischen Massenübertragung der vorliegenden Erfindung eine LTHC-Schicht, die einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der mit der Dicke variiert. Eine solche LTHC-Schicht kann durch irgendeine geeignete Technik hergestellt werden. Zum Beispiel können zwei oder mehr Schichten aufeinanderfolgend beschichtet, laminiert, extrudiert oder anders gebildet werden, wobei jede der Schichten einen anderen Absorptionskoeffizienten aufweist, wodurch eine insgesamt nicht-homogene LTHC-Schicht gebildet wird. Die Grenzen zwischen den Schichten können allmählich (z. B. infolge einer Diffusion zwischen den Schichten) oder abrupt sein. Nichthomogene LTHC-Schichten können auch hergestellt werden, indem Material in eine vorhergehend gebildete Schicht diffundieren gelassen wird, um einen Absorptionskoeffizienten zu schaffen, der mit der Dicke variiert. Beispiele schließen die Diffusion eines Absorbermaterials in ein Bindemittel, die Diffusion von Sauerstoff in eine dünne Aluminiumschicht und dergleichen ein.
Geeignete Verfahren zur Herstellung nicht-homogener LTHC-Schichten schließen ein: (i) aufeinanderfolgende Beschichtung zweier oder mehrerer Schichten, die ein Absorbermaterial aufweisen, das in einem vernetzbaren Bindemittel dispergiert ist, wobei jede Schicht einen anderen Absorptionskoeffizienten aufweist, und entweder Vernetzung nach jedem Beschichtungsschritt oder Vernetzung mehrerer Schichten zusammen nach der Beschichtung aller passender Schichten; (ii) aufeinanderfolgendes Bedampfen zweier oder mehrerer Schichten, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten aufweisen; (iii) aufeinanderfolgendes Bilden zweier oder mehrerer Schichten, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten aufweisen, wobei mindestens eine der Schichten ein Absorbermaterial aufweist, das in einem vernetzbaren Bindemittel angeordnet ist, und mindestens eine der Schichten aufgedampft wird, wobei das vernetzbare Bindemittel unmittelbar nach der Beschichtung jener besonderen Schicht oder nachdem andere Beschichtungsschritte durchgeführt werden vernetzt wird; (iv) aufeinanderfolgendes Extrudieren einer oder mehrerer Schichten, wobei jede Schicht ein Absorbermaterial aufweist, das in einem Bindemittel angeordnet ist; (v) Extrudieren eines Mehrfachschicht-Stapels aus mindestens zwei Schichten, wobei mindestens zwei der Schichten ein Absorbermaterial aufweisen, das darin dispergiert ist, so daß sie unterschiedliche Absorptionskoeffizienten aufweisen; und (vi) irgendeine geeignete Kombination oder Permutation des obigen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispiele nicht-homogener LTHC-Schichten, die hergestellt werden können, schließen ein: eine Zweischicht-Struktur, die in einem tieferen Bereich einen höheren Absorptionskoeffizienten aufweist, eine Zweischicht-Struktur, die in einem tieferen Bereich einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist, eine Dreischicht-Struktur, die einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der mit der Tiefe aufeinanderfolgend größer wird, eine Dreischicht-Struktur, die einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der mit der Tiefe aufeinanderfolgend kleiner wird, eine Dreischicht-Struktur, die einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der mit zunehmender Tiefe größer und dann kleiner wird, eine Dreischicht-Struktur, die einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der mit zunehmender Tiefe kleiner und dann größer wird, und weiter, abhängig von der gewünschten Anzahl der Schichten. Mit zunehmender Anzahl der Bereiche, die unterschiedliche Absorptionskoeffizienten aufweisen, und/oder mit dünneren Bereichen, und/oder mit zunehmender Diffusion zwischen den Bereichen, kann eine nicht-homogene LTHC-Schicht gebildet werden, die einen sich kontinuierlich verändernde Absorptionskoeffizienten annähert.
2 vergleicht die Leistungsabsorption und den Tenperaturanstig für vier Donatorelemente, die LTHC-Schichten derselben Dicke und optische Gesamtdichte (bei der Bilderzeugungswellenlänge), jedoch unterschiedliche Absorptionskoeffizientenprofile aufweisen. 2(a) zeigt die Absorptionskoeffizientenprofile für die vier LTHC-Schichten. Ein Donator weist ein homogenes LTHC-Profil 200 auf, ein anderer Donator weist ein aufsteigendes (oder Doppelschicht-)LTHC-Profil 202 auf, daß der Absorptionskoeffizient auf bis zu einer bestimmten Dicke einem niedrigen Pegel konstant ist und danach auf einem höheren Pegel konstant ist, ein anderer Donator weist ein linear zunehmendes LTHC-Profil 204 auf, und ein letzter Donator weist ein allgemein exponentiell zunehmendes LTHC-Profil 206 auf, das am tiefsten Abschnitt der LTHC-Schicht abflacht, um eine optische Dichte zu ergeben, die dieselbe wie für die anderen drei Donatoren ist, und um die Absorkerbeladungspegel innerhalb beschichtbarer Grenzen zu halten.
2(b) zeigt die Leistung, die pro Einheitsvolumen absorbiert wird, als eine Funktion der Tiefe für jedes der vier LTHC-Schichtprofile 200, 202, 204 bzw. 206, wo die Donatorlage von der flachen Seite der LTHC-Schicht bestrahlt wird. Die durch die homogene LTHC-Schicht absorbierte Leistung nimmt mit der Tiefe in die LTHC-Schicht kontinuierlich ab. Die durch die Doppelschicht-LTHC-Schicht absorbierte Leistung nimmt mit der Tiefe zu, bis sie eine scharfe Zunahme bei der Tiefe erreicht, wo sich der Absorptionskoeffizient ändert, und dann nimmt die absorbierte Leistung wieder von dieser scharfen Zunahme ab. Die durch die lineare LTHC-Schicht absorbierte Leistung nimmt bei einer gewissen Tiefe auf ein Maximum zu und nimmt dann durch die restliche Dicke ab. Die durch die Exponential-LTHC-Schicht absorbierte Leistung bleibt durch den größten Teil der LTHC- Schicht konstant, bis sie bei der Tiefe abnimmt, wo sich das Absorptionskoeffizientprofil abflacht. Wie aus 2(b) beobachtet werden kann, weisen die Leistungsabsorptionsprofile jeder der nichthomogenen LTHC-Schichten ein niedrigeres Maximum als für die homogene LTHC-Schicht, ebenso wie ein höheres Minimum als für die homogene LTHC-Schicht auf. Dieses Ergebnis überträgt sich in die Temperaturprofile, die in 2(c) gezeigt werden.
2(c) zeigt die relative Temperatur, die als eine Funktion der Tiefe für jedes der vier LTHC-Schichtprofile 200, 202, 204 bzw. 206 erreicht wird, wenn sie von der flachen Seite der LTHC-Schicht bestrahlt werden. Wie gesehen werden kann, sind die Temperaturen, die für jede der (durch 202, 204 und 206 angezeigten) nicht-homogenen LTHC-Schichten beobachtet werden, niedriger als die maximale Temperatur, die in der (durch 200 angezeigten) homogenen LTHC-Schicht beobachtet wird. Zusätzlich gibt 2(c) eine Information über die Übertragungstemperatur, die erreicht werden kann. Die Übertragungstemperatur wird mindestens teilweise durch die Wärme beherrscht, die an den tiefsten Abschnitten der LTHC-Schicht erzeugt wird. 2(c) demonstriert, daß die Wärme, die an den tiefsten Abschnitten für die nicht-homogenen LTHC-Schichten erzeugt wird, höher als für die nicht-homogene LTHC-Schicht ist. Folglich können im allgemeinen die nichthomogenen LTHC-Schichten, die einen Absorptionskoeffizienten aufweisen, der mit der Tiefe zunimmt, verwendet werden, um eine maximale Temperatur zu senken, die in der LTHC-Schicht erreicht wird, und um die Donatorelement-Übertragungstemperatur zu senken, wenn das Donatorelement von der flachen Seite der LTHC-Schicht bestrahlt wird.
Ein Vorteil der Senkung einer maximalen Temperatur im Donatorelement kann die Reduzierung der Fehler sein, die durch eine thermische Zersetzung oder Überhitzung der LTHC-Schicht (oder anderer Schichten) erzeugt werden. Solche Fehler können eine Verzerrung des übertragenen Bildes (zum Beispiel infolge einer Verzerrung oder eines Transparentwerdens der LTHC-Schicht durch übermäßige Wärme während der Bilderzeugung), unerwünschte Übertragung von Abschnitten der LTHC-Schicht auf den Rezeptor, ungewollte Fragmentierung des übertragenen Bildes, erhöhte Oberflächenrauhigkeit des übertragenen Bildes (zum Beispiel infolge einer mechanischen Verzerrung einer oder mehrerer Schichten infolge einer Überhitzung des Donatorelements während der Bilderzeugung) und dergleichen einschließen. Zur Bequemlichkeit werden solche Fehler zusammengefaßt als Bilderzeugungsfehler bezeichnet. Ein anderer Vorteil einer erfindungsgemäßen Gestaltung der LTHC-Schichten ist, daß Strahlungsquellen mit höhere Leistung und/oder längere Verweilzeiten (z. B. höhere Laserdosen) verwendet werden können, um die Übertragungstemperatur anzuheben, wodurch die Übertragungswiedergabetreue erhöht wird, während immer noch keine Temperatur in der LTHC-Schicht überschritten wird, die zu Bilderzeugungsfehlern führen könnte.
Erneut auf die 1(a) und (c) bezugnehmend, kann eine optionale Zwischenschicht 116 zwischen der LTHC-Schicht 112 und der Übertragungsschicht 114 angeordnet werden, wie für die Donatoraufbauten 100 und 104 gezeigt. Die Zwischenschicht kann zum Beispiel verwendet werden, um eine Beschädigung und Verunreinigung des übertragenen Abschnitts der Übertragungsschicht zu minimieren, und kann auch die Verzerrung im übertragenen Abschnitt der Übertragungsschicht reduzieren. Die Zwischenschicht kann auch die Adhäsion der Übertragungsschicht am Rest des Donatorelements zur thermischen Übertragung beeinflussen. Typischerweise weist die Zwischenschicht einen hohen Wärmewiderstand auf. Vorzugsweise verzieht sich die Zwischenschicht nicht unter den Bilderzeugungsbedingungen oder zersetzt sich nicht chemisch, insbesondere in einem Ausmaß, das das übertragene Bild unbrauchbar macht. Die Zwischenschicht bleibt typischerweise während des Übertragungsprozesses in Kontakt mit der LTHC-Schicht und wird im wesentlichen nicht mit der Übertragungsschicht übertragen.
Geeignete Zwischenschichten schließen zum Beispiel Polymerfolien, Metallschichten (z. B. aufgedampfte Metallschichten), anorganische Schichten (z. B. Sol-Gel-abgeschiedene Schichten und aufgedampfte Schichten von anorganischen Oxiden (z. B. Silika, Titandioxid und andere Metalloxide)) und organische/anorganische Verbundschichten ein. Organische Materialien, die als Zwischenschicht-Materialien geeignet sind, schließen sowohl wärmehärtbare als auch thermoplastische Materialien ein. Geeignete wärmehärtbare Materialien schließen Harze, die durch Wärme, Strahlung oder chemische Behandlung vernetzt werden, ein, die vernetzte oder vernetzbare Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyester, Epoxide und Polyurethane einschließen, jedoch nicht auf sie beschränkt sind. Die wärmehärtbaren Materialien können auf die LTHC-Schicht zum Beispiel als thermoplastischer Vorläufer beschichtet und anschließend vernetzt werden, um eine vernetzte Zwischenschicht zu bilden.
Geeignete thermoplastische Materialien schließen zum Beispiel Polyacrylate, Polymethacrylate, Polystyrole, Polyurethane, Polysulfone, Polyester und Polyimide ein. Diese thermoplastischen organischen Materialien können über herkömmliche Beschichtungstechniken (zum Beispiel Lösungsmittelbeschichtung, Sprühbeschichtung oder Extrusionsbeschichtung) aufgetragen werden. Typischerweise ist die Glasumwandlungstemperatur (T_g) der thermoplastischen Materialien, die zur Verwendung in der Zwischenschicht geeignet sind, 25°C oder größer, vorzugsweise 50°C oder größer, bevorzugter 100°C oder größer und am bevorzugtesten 150°C oder größer. Die Zwischenschicht kann bei der Bilderzeugungsstrahlungswellenlänge entweder durchlässig, absorbierend, reflektierend oder eine gewisse Kombination dessen sein.
Anorganische Materialien, die als Zwischenschicht-Materialien geeignet sind, schließen zum Beispiel Metalle, Metalloxide, Metallsulfide und anorganische Kohlenstoffbeschichtungen ein, einschließlich jener Materialien, die bei der Bilderzeugungslichtwellenlänge hoch durchlässig oder reflektierend sind. Diese Materialien können auf die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht über herkömmliche Techniken (z. B. Vakuumsputtern, Aufdampfen im Vakuum oder Plasmastrahlabscheidung) aufgetragen werden.
Die Zwischenschicht kann eine Anzahl von Vorteilen bereitstellen. Die Zwischenschicht kann eine Barriere gegen die Übertragung von Material von der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht sein. Sie kann auch die Temperatur regulieren, die in der Übertragungsschicht erreicht wird, so daß thermisch instabile und/oder temperaturempfindliche Materialien übertragen werden können. Zum Beispiel kann die Zwischenschicht als ein thermischer Diffusor wirken, um die Temperatur an der Grenzfläche zwischen der Zwischenschicht und der Übertragungsschicht relativ zur Temperatur zu steuern, die in der LTHC-Schicht erreicht wird. Dies kann die Qualität (d. h. Oberflächenrauhigkeit, Kantenrauhigkeit usw.) der übertragenen Schicht verbessern. Das Vorhandensein einer Zwischenschicht kann auch zu einem verbesserten Gedächtnis von Kunststoffen oder verminderten Verzerrung im übertragenen Material führen.
Die Zwischenschicht kann Additive enthalten, die zum Beispiel Photoinitiatoren, grenzflächenaktive Stoffe, Pigmente, Weichmacher und Beschichtungshilfsmittel einschließen. Die Dicke der Zwischenschicht kann von Faktoren, wie zum Beispiel dem Material der Zwischenschicht, den Eigenschaften der LTHC-Schicht, den Eigenschaften der Übertragungsschicht, der Wellenlänge der Bilderzeugungsstrahlung und der Dauer der Belichtung des thermischen Übertragungselements mit Bilderzeugungsstrahlung abhängen. Für Polymerzwischenschichten liegt die Dicke der Zwischenschicht typischerweise im Bereich von 0,05 μm bis 10 μm. Für anorganische Zwischenschichten (z. B. Metall oder Metallverbindungszwischenschichten) liegt die Dicke der Zwischenschicht typischerweise im Bereich von 0,005 um bis 10 μm.
Erneut auf die 1(a)–(d) bezugnehmend, ist eine thermische Übertragungsschicht 114 in den Donatorelementen zur thermischen Massenübertragung der vorliegenden Erfindung enthalten. Die Übertragungsschicht 114 kann irgendein geeignetes Material oder Materialien einschließen, die in einer oder mehreren Schichten mit oder ohne ein Bindemittel angeordnet sind, die als eine Einheit oder in Abschnitten durch irgendeinen geeigneten Übertragungsmechanismus selektiv übertragen werden können, wenn das Donatorelement einer Bilderzeugungsstrahlung ausgesetzt ist, die durch die LTHC-Schicht absorbiert und in Wärme umgewandelt werden kann.
Beispiele von Übertragungsschichten, die selektiv von Donatorelementen zur thermischen Massenübertragung gemustert werden können, schließen Übertragungsschichten ein, die enthalten: Färbemittel (z. B. Pigmente und/oder Farbstoffe, die in einem Bindemittel dispergiert oder gelöst sind), Polarisatoren, Flüssigkristallmaterialien, Teilchen (z. B. Abstandshalter für Flüssigkristallanzeigen, magnetische Teilchen, isolierende Teilchen, leitfähige Teilchen), emittierende Materialien (z. B. phosphoreszierende Stoffe und/oder organische Elektrolumineszenz-Materialien), hydrophobe Materialien (z. B. Trennwände für Tintenstrahlrezeptoren), hydrophile Materialien, Mehrschichtstapel (z. B. Mehrschicht-Vorrichtungsaufbauten, wie organische Elektrolumineszenz-Vorrichtungen), mikrostrukturierte oder nanostrukturierte Schichten, ein Photoresist, Metalle, polymerenthaltende Schichten, Klebemittel, Bindemittel, Enzyme oder andere Bio-Materialien oder andere geeignete Materialien oder eine Kombination von Materialien. Diese und andere Übertragungsschichten werden in den folgenden Dokumenten offenbart: US-Patente Nr. 5,725,989; 5,710,097; 5,693,446; 5,691,098; 5,685,939 und 5,521,035; internationale Veröffentlichungen Nr. WO 97/15173, WO 98/03346 und WO 99/46961; und die mitübertragenen US-Patentanmeldungen Serien-Nr. 09/231,724; 09/312,504; 09/312,421 und 09/392,386.
Besonders gut geeignete Übertragungsschichten schließen Materialien ein, die in Anzeigeanwendungen nützlich sind. Eine erfindungsgemäße thermische Massenübertragung kann durchgeführt werden, um ein oder mehrere Materialien auf ei nem Rezeptor mit einer hohen Präzision und Genauigkeit zu mustern, wobei weniger Verarbeitungsschritte als für auf Photolithographie beruhenden Musterungstechniken verwendet werden, und kann folglich in Anwendungen, wie der Anzeigenherstellung besonders nützlich sein. Zum Beispiel können Übertragungsschichten so hergestellt werden, daß bei einer thermischen Übertragung auf einen Rezeptor die übertragenen Materialien Farbfilter, eine schwarze Matrix, Abstandshalter, Barrieren, Unterteilungen, Polarisatoren, Verzögerungsschichten, Wellenplatten, organische Leiter oder Halbleiter, anorganische Leiter oder Halbleiter, organische Elektrolumineszenz-Schichten, phosphoreszierende Stoffschichten, organische Elektrolumineszenz-Vorrichtungen, organische Transistoren und andere solche Elemente, Vorrichtungen, oder Abschnitte derselben bilden, die in Anzeigen, alleine oder in Kombination mit anderen Elementen nützlich sein können, die in einer ähnlichen Weise gemustert sein können oder nicht gemustert sein können.
Das Rezeptorsubstrat kann jeder Gegenstand sein, der für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Glas, transparente Folien, reflektierende Folien, Metalle, Halbleiter, verschiedene Papiere und Kunststoffe. Zum Beispiel können Rezeptorsubstrate jede Art Substrat oder Anzeigeelement sein, das für Anzeigeanwendungen geeignet ist. Rezeptorsubstrate, die zur Verwendung in Anzeigen, wie Flüssigkristallanzeigen oder emittierende Anzeigen geeignet sind, schließen starre oder flexible Substrate ein, die im wesentlichen für sichtbares Licht durchlässig sind. Beispiele starrer Rezeptorsubstrate schließen Glas, Indium-Zinn-Oxid-beschichtetes Glas, Niedertemperatur-Polysilicon (LTPS) und starren Kunststoff ein. Geeignete flexible Substrate schließen im wesentlichen klare und durchlässige Poly merfolien, reflektierende Folien, nicht-doppelbrechende Folien, durchlässig-reflektierende Folien, polarisierende Folien, optische Mehrschicht-Folien und dergleichen ein. Geeignet Polymersubstrate schließen eine Polyesterbasis (z. B. Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat), Polycarbonatharze, Polyolefinharze, Polyvinylharze (z. B. Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetale usw.), Zelluloseester-Basen (z. B. Zellulosetriacetat, Zelluloseacetat) und andere herkömmliche Polymerfolien ein, die als Träger in verschiedenen Bilderzeugungstechniken verwendet werden. Eine transparente Polymerfolienbasis von 2 bis 100 Milliinch (d. h. 0,05 bis 2,54 mm) wird bevorzugt.
Für Glasrezeptorsubstrate beträgt eine typische Dicke 0,2 bis 2,0 mm. Es ist häufig wünschenswert, Glassubstrate zu verwenden, die 1,0 mm oder weniger dick sind, oder sogar 0,7 mm oder weniger dick sind. Dünnere Substrate führen zu dünneren und leichteren Anzeigen. Bestimmte Bedingungen der Verarbeitung, Handhabung und des Zusammenbaus können es jedoch nahelegen, daß dickere Substrate verwendet werden. Zum Beispiel können einige Zusammenbaubedingungen eine Kompression des Anzeigeaufbaus erfordern, um die Positionen der Abstandshalter zu fixieren, die zwischen den Substraten angeordnet sind. Die konkurrierenden Wichtigkeiten dünner Substrate für leichtere Anzeigen und dicker Substrate für eine zuverlässige Handhabung und Verarbeitung können abgewogen werden, um einen bevorzugten Aufbau für bestimmte Anzeigenabmessungen zu erreichen.
Wenn das Rezeptorsubstrat eine Polymerfolie ist, kann es bevorzugt werden, daß die Folie nicht-doppelbrechend ist, um eine Störung des Betriebs der Anzeige im wesentlichen zu verhindern, in die sie integriert werden soll, oder es kann bevorzugt werden, daß die Folie doppelbrechend ist, um er wünschte optische Effekt zu erzielen. Exemplarische nichtdoppelbrechende Rezeptorsubstrate sind Polyester, die lösungsmittelgegossen sind. Typische Beispiele dieser sind jene, die von Polymeren abgeleitet sind, die aus sich wiederholenden, interpolymerisierten Einheiten bestehen, die von 9,9-bis-(4-hydroxyphenyl)-fluoren und Isophthalsäure, Terephthalsäure oder deren Mischungen abgeleitet werden, oder im wesentlichen daraus bestehen, wobei das Polymer einen ausreichend niedrigen Oligomergehalt aufweist (d. h. einer chemischen Spezies, die Molekulargewichte von etwa 8000 oder weniger aufweist), um die Bildung einer gleichmäßigen Folie zuzulassen. Dieses Polymer ist als eine Komponente in einem Aufnahmeelement einer thermischen Übertragung im US-Patent Nr. 5,318,938 offenbart worden. Eine andere Klasse nicht-doppelbrechender Substrate sind amorphe Polyolefine (z. B. jene, die unter dem Handelsnamen Zeonex^TM von Nippon Zeon Co., Ltd.) vertrieben werden. Exemplarische doppelbrechende Polymerrezeptoren schließen Mehrschichtpolarisatoren oder Spiegel ein, wie jene, die in den US-Patenten Nr. 5,882,774 und 5,828,488, und in der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 95/17303 offenbart werden.
Beispiele
Beispiel 1: Farbdonatorelemente
Zwei Farbdonatorelemente wurden hergestellt, die jeweils einen Gesamtaufbau, wie den in 1(a) gezeigten Aufbau 100 aufwiesen. Die erste Farbdonatorlage, der Farbdonator 1, wies eine nicht-homogene LTHC-Schicht auf, und die zweite Farbdonatorlage, der Farbdonator 2, wies eine homogene LTHC-Schicht auf. Der Farbdonator 2 wurde als Vergleichsbeispiel verwendet.
Farbdonator 1: Nicht-homogene LTHC-Schicht
Farbdonator 1 wurde auf die folgende Weise hergestellt. Eine erste LTHC-Lösung, die in Tabelle I angegeben wird, wurde auf ein 0,1 mm dickes Polyethylenterapthalat-(PET-)Foliensubstrat beschichtet. Die Beschichtung wurde unter Verwendung eines Yasui Seiki Lab Coater, Modell CAG-150 durchgeführt, wobei eine Mikro-Tiefdruckwalze mit 150 schraubenförmigen Zellen pro laufenden Inch verwendet wurde. Die erste LTHC-Beschichtung wurde unmittelbar folgend bei 80°C getrocknet und unter Ultraviolett-(UV-)Strahlung gehärtet. Die Dicke der gehärteten Beschichtung wurde zu annähernd 1,8 Mikrometer bestimmt. Die gehärtete Beschichtung wies eine optische Dichte von 0,40 auf, wenn sie unter Verwendung von auftreffendem Licht gemessen wurde, das eine Wellenlänge von 1064 nm aufwies. Alle optischen Dichten, die in diesen Beispielen berichtet werden, wurden unter Verwendung derselben Wellenlänge des auftreffenden Lichts gemessen.
Tabelle 2: Erste LTHC-Beschichtungslösung
Danach wurde eine zweite LTHC-Lösung, wie in Tabelle II angegeben, auf die erste gehärtete LTHC-Beschichtung beschichtet. Die zweite LTHC-Beschichtung wurde in derselben Weise wie die erste LTHC-Beschichtung beschichtet. Die zweite LTHC-Beschichtung wurde unmittelbar folgend bei 80°C getrocknet und unter Ultraviolett-(UV-)Strahlung gehärtet. Die Dicke der zweiten gehärteten Beschichtung wurde zu annähernd 0,9 Mikrometern bestimmt. Die zweite gehärtete Beschichtung wies eine optische Dichte von 0,79 auf. Die zwei LTHC-Beschichtungen bildeten zusammen eine nicht-homogene LTHC-Schicht auf dem PET-Substrat. Die nicht-homogene LTHC-Schicht hatte eine Gesamtdicke von etwa 2,7 Mikrometern und eine optische Dichte von etwa 1,19.
Tabelle II: Zweite LTHC-Beschichtungslösung
Eine Zwischenschicht-Beschichtung, die in Tabelle III angegeben ist, wurde auf die nicht-homogene LTHC-Schicht durch ein Rotationstiefdruck-Beschichtungsverfahren unter Verwendung des Yasui Seiki Lab Coater, Modell CAG-150 mit einer Mikro-Tiefdruckwalze beschichtet, die 180 schraubenförmige Zellen pro laufenden Inch aufwies. Diese Beschichtung wurde unmittelbar folgend bei 60°C getrocknet und W-gehärtet. Die Dicke der gehärteten Zwischenschicht wurde zu annähernd 1,1 Mikrometer bestimmt.
Tabelle III: Zwischenschicht-Beschichtungslösung
Eine blaue Farbübertragungsschicht wurde auf der gehärteten Zwischenschicht durch Rotationstiefdruck-Beschichtung der in Tabelle IV angegebenen Lösung unter Verwendung des Yasui Seiki Lab Coater, Model CAG-150 mit einer Mikro-Tiefdruckwalze gebildet, die 180 schraubenförmige Zellen pro laufenden Inch aufwies. Diese Farbübertragungsschicht-Beschichtung wurde unmittelbar folgend bei 100°C getrocknet und ungehärtet gelassen. Die Dicke der ungehärteten blauen Übertragungsschicht wurde zu annähernd 1,2 Mikrometer bestimmt. Die Hinzufügung der Übertragungsschicht vollendete den Farbdonator 1.
Tabelle IV: Blaue Übertragungsschicht-Beschichtungslösung
Farbdonator 2 (Vergleich): Homogene LTHC-Schicht
Als ein Vergleichsbeispiel wurde der Farbdonator 2 hergestellt, der eine homogene LTHC-Schicht aufwies. Der Farbdonator 2 wurde in derselben Weise wie der Farbdonator 1 hergestellt, außer daß nur eine LTHC-Lösung auf das PET-Substrat beschichtet wurde. Die verwendete LTHC-Beschichtungslösung wird in Tabelle V angegeben. Die Dicke der resultierenden homogenen LTHC-Schicht wurde zu etwa 2,8 Mikrometer bestimmt, und sie wies eine optische Dichte von annähernd 1,15 auf. Folglich war die Gesamtdicke und optische Dichte der nichthomogenen LTHC des Farbdonators I und der homogenen LTHC des Farbdonators 2 etwa dieselbe. Eine Zwischenschicht und Farbübertragungsschicht wurden wie oben bereitgestellt, um den Aufbau des Farbdonators 2 zu vollenden.
Tabelle V: Homogene LTHC-Beschichtungslösung
Beispiel 2: Bilderzeugung der Farbdonatorelemente
Farbdonator 1 und der Vergleichsfarbdonator 2 wurden von der Substratseite der Donatoren abgebildet, wobei ein Laserbilderzeugungssystem verwendet wurde, um ihre jeweiligen Übertragungsschichten unter verschiedenen Bilderzeugungsbedingungen zu übertragen. Die Laserübertragung wurde unter Verwendung von zwei Einmoden-Nd : YAG-Lasern durchgeführt. Die Abtastung wurde unter Verwenung eines Systems von linearen Galvanometern durchgeführt, wobei die kombinierten Laserstrahlen auf die Bildebene unter Verwendung einer f-theta-Abtastlinse als Teil einer nahezu telezentrischen Anordnung fokussiert wurden. Die Leistung in der Bildebene betrug annähernd 16 W. Die Laserlichtpunktgröße, gemessen bei der 1/e²-Intensität, betrug 30 Mikrometer mal 350 Mikrometer. Die lineare Laserpunktgeschwindigkeit war zwischen 10 und 30 Metern pro Sekunde einstellbar, gemessen auf der Bildebene. Der Laserlichtpunkt wurde senkrecht zur serlichtpunkt wurde senkrecht zur Hauptverschiebungsrichtung mit etwa einer Amplitude von 100 μm gerastert. Die Übertragungsschichten wurden als Linien auf ein Glasrezeptorsubstrat übertragen, und die beabsichtigte Breite der Linien betrug etwa 90 μm. Das Glasrezeptorsubstrat wurde in einem ausgesparten Unterdruckrahmen gehalten, die Donatorlage wurde in Kontakt mit dem Rezeptor angeordnet und wurde durch die Anwendung eines Unterdrucks an Ort und Stelle gehalten.
Die Farbdonatoren 1 und 2 wurden als eine Funktion der Laserfluenz oder der Dosis auf getrennte 1,1 mm dicke Glasrezeptoren abgebildet. Der Anstiegsabstand zur vollen Laserleistung wurde für alle Dosen auf 500 Mikrometer gehalten. Die übertragenen Linien wurden dann auf ihre Breite, Kantenrauhigkeit (berechnet als die zusammengefaßte Standardabweichung der jeweiligen Linienbreitenmessungen), und das Vorhandensein von bestimmten Bilderzeugungsfehlern, insbesondere eine LTHC-Übertragung auf den Rezeptor und/oder Fragmentierung der übertragenen Beschichtung, die in diesen Beispielen als "Aufplatz"-Fehler bezeichnet werden, analysiert. Die Ergebnisse dieser Analysen werden in Tabellenform in Tabelle VI und in graphischer Form in 3 bereitgestellt. Die fettgedruckten Zahlen in Tabelle VI geben für jeden Donatortyp Ergebnisse für die höchste Laserdosis an, bevor 100% Aufplatzfehler erreicht wurden.
Tabelle VI: Farbdonator-Bilderzeugungsleistung als Funktion der Laserdosis
3(a) zeigt graphische Darstellungen der mittleren Linienbreite als Funktion der Laserdosis für den Farbdonator 1 (durch Linie 300 angegeben) und den Farbdonator 2 (durch Linie 310 angegeben). Linie 302 zeigt die Laserdosis an, bei der Farbdonator 1 begann, Aufplatzfehler während der Übertragung zu zeigen. Linie 304 zeigt die größte Linienbreite für Linien an, die vom Farbdonator 1 übertragen wurden, bevor die Bilderzeugungsdosis erreicht wurde, die durch Linie 302 angezeigt wird. Analog zeigt Linie 312 die Laserdosis an, bei der der Farbdonator 2 begann, Aufplatzfehler während der Übertragung zu zeigen. Linie 314 zeigt die größte Linienbreite für Linien an, die vom Farbdonator 2 übertragen wurden, bevor die Bilderzeugungsdosis erreicht wurde, die durch Linie 312 angezeigt wird. Die in Tabelle VI gezeigten Daten und die in 3(a) gezeigten graphische Darstellungen zeigen an, daß die nicht-homogene LTHC-Schicht des Farbdonators 1 es zuläßt, daß eine höhere Laserdosis verwendet wird, ohne Aufplatzfehler während der Übertragung zu bilden. Die Daten und graphischen Darstellungen zeigen auch an, daß eine höhere mittlere Linienbreite erreichbar war, wenn die nicht-homogene LTHC-Schicht des Farbdonators 1 verwendet wurde, am wahrscheinlichsten infolge höherer Laserdosen, die während der Bilderzeugung des Farbdonators 1 ohne Aufplatzen verwendet werden konnten.
Ein ähnliches Bild wird in 3(b) gezeigt, die graphische Darstellungen der mittleren Kantenrauhigkeit als Funktion der Laserdosis für den Farbdonator 1 (durch Linie 320 angegeben) und den Farbdonator 2 (durch Linie 330 angegeben) zeigt. Die Linien 322 und 332 zeigen die Laserdosen an, bei der der Farbdonator 1 bzw. der Farbdonator 2 begann, Aufplatzfehler während der Übertragung zu zeigen. Die Linien 324 und 334 zeigen die kleinste mittlere Kantenrauhigkeit, bevor die "Aufplatzdosis" erreicht wurde, für die Linien an, die unter Verwendung des Farbdonators 1 bzw. des Farbdonators 2 übertragen wurden. Wenn die nicht-homogene LTHC-Schicht des Farbdonators 1 verwendet wurde, konnte eine höhere Laserdosis ohne Aufplatzfehler verwendet wurde, was es zuließ, daß eine niedrigere Kantenrauhigkeit erhalten wurde.
Die Ergebnisse der Bilderzeugung der Farbdonatoren zeigen an, daß Donatoren, die eine nicht-homogene LTHC-Schicht verwenden, wo der Absorptionskoeffizient näher zur Übertragungsschicht höher und näher der Richtung der auftreffenden Bilderzeugungsstrahlung niedriger ist, die Übertragung verbes sern können (z. B. die mittlere Linienbreite und Kantenrauhigkeit verbessern), als Donatoren, die eine homogene LTHC-Schicht und Bilderzeugung in einer ähnlichen Weise verwenden. Aufgrund des Fehlens von Aufplatzfehlern im Farbdonator 1 innerhalb eines Bereichs von Laserdosen, die im Farbdonator 2 Aufplatzfehler verursachten, zeigen die Ergebnisse zusätzlich an, daß unter Verwendung der nicht-homogenen LTHC-Schicht des Farbdonators 1 relativ zu der homogenen LTHC-Schicht des Farbdonators 2, der nahezu dieselbe Dicke und optische Gesamtdichte aufwies, eine niedrigere Maximaltemperatur für dieselben Bilderzeugungsbedingungen erhalten wurde.
Beispiel 3: OLED-Donatorelemente
Zwei OLED-Donatorelemente wurden hergestellt, die jeweils einen Gesamtaufbau, wie den in 1 gezeigten Aufbau 100 aufwiesen. Die beiden OLED-Donatorbögen, OLED-Donator 1 und OLED-Donator 2, waren dieselben wie der Farbdonator 1 bzw. Farbdonator 2, wie oben beschrieben, mit der Ausnahme ihrer Übertragungsschichten. Die OLED-Donatoren wiesen Übertragungsschichten auf, die auf ihren jeweiligen gehärteten Zwischenschichten durch das folgende Verfahren gebildet wurden.
Auf jeden OLED-Donator wurden eine 100 Å dicke Schicht aus Kupferphthalocyanin auf der Zwischenschicht als eine Ablöseschicht abgeschieden. Eine 450 Å dicke Schicht aus Aluminium wurde auf der Ablöseschicht als eine Kathodenschicht abgeschieden. Eine 10 Å dicke Schicht aus Lithiumfluorid wurde dann auf der Aluminiumbeschichtung abgeschieden. Eine 500 Å dicke Schicht aus tris(8-hydroxyquinolinato)-Aluminium (ALQ₃) wurde als eine Elektronentransportschicht auf der Lithiumfluorid-Schicht abgeschieden. Schließlich wurde eine 500 Å dicke Schicht aus N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl (NPB) als eine Löchertransportschicht auf der Elektronentransportschicht abgeschieden. Auf diese Weise wur den OLED-Donatoren aufgebaut, die Mehrkomponenten-Übertragungsschichten aufwiesen, die Donatoren, die als OLED-Donator 1, der die oben beschriebene nicht-homogene LTHC-Schicht aufwies, und als OLED-Donator 2 bezeichnet werden, die die oben beschriebene homogene LTHC-Schicht aufwies.
Alle der vakuumabgeschieden Materialien wurden thermisch verdampft und bei Raumtemperatur abgeschieden. Die Niederschlagsrate und Dicke jeder vakuumabgeschieden Schicht wurde mit einer Quarzkristall-Mikrowaage (Leybold Inficon Inc., East Syracuse, NY) überwacht. Der Restdruck (Kammerdruck vor der Abscheidung) betrug etwa 1 × 10^–5 Torr (1,3 × 10^–3 Pa).
Beispiel 4: Bilderzeugung der OLED-Donatorelemente
OLED-Donator 1 und OLED-Donator 2 wurden, wie oben für die Farbdonatorelemente beschrieben, als eine Funktion der Dosis auf 1,1 mm dicken Glasrezeptoren abgebildet, die mit Indium-Zinn-Oxid ("ITO") beschichtet waren. Der Anstiegsabstand zur vollen Laserleistung wurde für alle Dosen auf 500 Mikrometer gehalten. Die übertragenen Linien wurden dann auf das Vorhandensein von LTHC-Aufplatzfehlern (wie jenen, die im Beispiel 2 beschrieben werden) analysiert. Die Ergebnisse dieser Analysen werden in Tabelleform in Tabelle VII bereitgestellt. Während der Übertragung befand sich die Löchertransportschicht der OLED-Mehrkomponenten-Übertragungsschicht in Kontakt mit dem Rezeptorsubstrat. Als sie übertragen waren, war die Reihenfolge der Schichten im übertragenen Bild dieselbe wie auf den Donatorelementen, außer daß die äußerste Schicht die Kathodenschicht und die innereste Schicht (die den Rezeptor berührte) die Löchertransportschicht war.
Tabelle VII: OLED-Donator-Leistung als Funktion der Bilderzeugungsdosis
Die Ergebnisse zeigen an, daß höhere Bilderzeugungsdosen, ohne Aufplatzfehler zu verursachen, für den OLED-Donator 1, der eine nicht-homogene LTHC-Schicht aufwies, als für den OLED-Donator 2 verwendet werden konnten, der eine homogene LTHC-Schicht aufwies.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht so betrachtet werden, daß sie auf die oben beschriebenen besonderen Beispiele beschränkt ist, sondern sie sollte vielmehr so verstanden werden, daß sie alle Aspekte der Erfindung abdeckt, wie sie in den beigefügten Ansprüchen deutlich angegeben werden. Verschiedene Modifikationen, äquivalente Verfahren als auch zahlreiche Strukturen, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar sein kann, werden Fachleuten, an die die vorliegende Erfindung gerichtet ist, bei der Durchsicht der vorliegenden Beschreibung ohne weiteres deutlich werden.

Claims

Donatorelement zur thermischen Massenübertragung, das eine thermische Übertragungsschicht und eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Absorptionskoeffizienten aufweist.
Donatorelement zur thermischen Massenübertragung, das eine thermische Übertragungsschicht und eine nichthomogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist, wobei das Donatorelement geeignet ist, zur bildweisen thermischen Massenübertragung von Material von der Übertragungsschicht zu einem Rezeptor verwendet zu werden, wenn das Donatorelement einer Bilderzeugungsstrahlung ausgesetzt wird, die durch die nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht absorbiert und in Wärme umgewandelt werden kann, wobei für einen Satz von Bilderzeugungsbedingungen eine niedrigere Maximaltemperatur, eine verbes serte Bilderzeugungswiedergabetreue oder reduzierte Bilderzeugungsfehler in dem Donatorelement als für ein ansonsten nahezu identisches Donatorelement erreicht werden, das eine homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist, die eine Dicke und optische Dichte aufweist, die etwa dieselben wie für die nicht-homogene Licht-Wärme-Umwandlungsschicht sind.
Verfahren zur selektiven thermischen Massenübertragung, das die Schritte aufweist: Bereitstellen eines Donatorelements, das eine thermische Übertragungsschicht und eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Absorptionskoeffizienten aufweist; Anordnen der thermischen Übertragungsschicht des Donatorelements angrenzend an ein Rezeptorsubstrat; und thermisches Übertragen von Abschnitten der thermischen Übertragungsschicht vom Donatorelement zum Rezeptorsubstrat durch selektives Bestrahlen des Donatorelements mit Bilderzeugungsstrahlung, die durch die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht absorbiert und in Wärme umgewandelt werden kann.
Donatorelement nach Anspruch 1, Donatorelement nach Anspruch 2 oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Donatorelement ferner ein Substrat aufweist, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht zwischen dem Substrat und der thermischen Übertragungsschicht angeordnet ist.
Donatorelement oder Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Donatorelement ferner eine Unterschicht aufweist, die zwischen dem Substrat und der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht angeordnet ist.
Donatorelement nach Anspruch 1, Donatorelement nach Anspruch 2 oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Donatorelement ferner eine Zwischenschicht aufweist, die zwischen der nicht-homogenen Licht-Wärme-Umwandlungsschicht und der Übertragungsschicht angeordnet ist.
Donatorelement nach Anspruch 1, Donatorelement nach Anspruch 2 oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht aufweist: einen ersten Abschnitt, der eine erste Dicke und einen ersten Absorptionskoeffizienten aufweist, der über die erste Dicke im wesentlichen konstant ist, und einen zweiten Abschnitt, der eine zweite Dicke und einen zweiten Absorptionskoeffizienten aufweist, der über die zweite Dicke im wesentlichen konstant ist.
Donatorelement nach Anspruch 1, Donatorelement nach Anspruch 2 oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der sich über mindestens einen Abschnitt der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht nicht-linear mit der Dicke ändert.
Donatorelement nach Anspruch 1, Donatorelement nach Anspruch 2 oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Übertragungsschicht ein Färbemittel aufweist.
Donatorelement nach Anspruch 1, Donatorelement nach Anspruch 2 oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Übertragungsschicht ein organisches Elektrolumineszenz-Material aufweist.
Donatorelement nach Anspruch 1, Donatorelement nach Anspruch 2 oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Übertragungsschicht zwei oder mehrere Schichten unähnlicher Materialien aufweist, die geeignet sind, als eine einzige Einheit übertragen zu werden.
Donatorelement oder Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zwei oder mehr Schichten der Übertragungsschicht eine leitfähige Schicht und eine oder mehrere einer organischen Elektrolumineszenz-Schicht, einer phosphoreszierenden Stoffschicht, einer Elektronentransportschicht, einer Löchertransportschicht und einer isolierenden Schicht aufweisen.
Donatorelement nach Anspruch 1, Donatorelement nach Anspruch 2 oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Übertragungsschicht eines oder mehrere von Färbemitteln, polarisierenden Materialien, Flüssigkristall-Materialien, Teilchen, emittierenden Materialien, hydrophoben Materialien, hydrophilen Materialien, Mehrschichtstapeln, mikrostrukturierten Schichten, nanostrukturierten Schichten, einem Photoresist, Metallen, Polymeren, organischen Leitern, organischen Halbleitern, Klebemitteln, Bindemitteln, Enzymen oder anderen Bio-Materialien aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Rezeptor ein Anzeigetafelsubstrat aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Rezeptor aktive oder passive Vorrichtungen zur Aktivierung von Pixeln in einer elektronischen Anzeige aufweist.