DE102010043204A1 - Method and use of a device for producing a layer of an organic material on a substrate - Google Patents
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Abstract
Der Erfindung, die ein Verfahren und die Verwendung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Schicht eifft, wobei das Material auf das Substrat unter Verwendung eines Zwischenträgers aufgebracht und auf dem Substrat umgewandelt wird, liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Schichten von Molekülen, insbesondere von mikrostrukturierten kristallinen Schichten, auf einem Substrat zu erleichtern und kostengünstiger zu gestalten und die Vielfalt einzusetzender Materialien zu erhöhen. Dies wird dadurch gelöst, das Material von dem Zwischenträger in einem Vakuum durch Energieeintrag aus einer Strahlung verdampft und dem Substrat abgeschieden wird, wobei das Material auf dem Substrat eine strahlungsinduzierte Umwandlung erfährt.The invention, which includes a method and the use of a device for producing a layer, wherein the material is applied to the substrate using an intermediate carrier and converted on the substrate, is based on the object of producing layers of molecules, in particular microstructured ones crystalline layers on a substrate and to make them more cost-effective and to increase the variety of materials to be used. This is achieved in that the material is evaporated from the intermediate carrier in a vacuum through the input of energy from radiation and deposited on the substrate, the material undergoing a radiation-induced conversion on the substrate.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die Verwendung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Schicht eines organischen Materials auf einem Substrat, wobei das Material auf das Substrat unter Verwendung eines Zwischenträgers aufgebracht und auf dem Substrat umgewandelt wird.The invention relates to a method and the use of a device for forming a layer of organic material on a substrate, wherein the material is applied to the substrate using an intermediate carrier and converted on the substrate.
Die Beschichtung von Substraten mit organischen Molekülen erfolgt bevorzugt durch Verdampfung der organischen Moleküle und deren Abscheidung auf dem Substrat. Dadurch lassen sich definierte Schichten organischer Moleküle, auch in Form von Mischschichten bestehend aus mehreren Materialien herstellen.The coating of substrates with organic molecules is preferably carried out by evaporation of the organic molecules and their deposition on the substrate. As a result, defined layers of organic molecules, also in the form of mixed layers consisting of several materials can be produced.
Die
Alternativ können organische Schichten auch aus Lösungen, z. B. über Siebdruckverfahren abgeschieden werden. Dies ist etwa notwendig bei Verwendung organischen Moleküle mit Molekülmassen über 1000 u, die einer Verdampfung nicht mehr zugänglich sind. Der Nachteil dieser Abscheidung besteht darin, dass nur eine kleine Anzahl von Molekülarten lösbar sind, welche für den Einsatz in Massenprodukten etwa bei OLEDs oder OTFTs (Organic Thin Film Transistors) ausreichende Attraktivität aufweisen. Beispielsweise läßt sich mit nur im Vakuum verdampfbarem Pentacen im Vergleich zum löslichen TIPS-Pentacen eine 10-fach höhere Ladungsträgerbeweglichkeit in einem OTFT erzielen, wie dies in
Weiterhin ist nach jeder Abscheidung, unabhängig davon ob sie durch ein physikalisches Verdampfen oder über eine Lösung des Materiales erfolgte, ein aufwendiger Temperprozeß bei relativ hohen Temperaturen erforderlich, um die Lösungsmittel auszutreiben und/oder eine Polymerisation und/oder Kristallisation des abgeschiedenen Materials anzuregen. Dies schränkt unter anderem die Auswahl von Substraten weiter ein. Beispielsweise wird bei Substraten aus Kunststoff in vielen Fällen zur Herstellung von OTFTs eine hochtemperaturfeste aber auch preisintensive Folie aus Polyethylennaphtalat verwendet. Kostengünstigere Folien, z. B. aus Polyethylenterephthalat hingegen haben eine zu geringe Temperaturfestigkeit.Furthermore, after each deposition, whether carried out by physical evaporation or solution of the material, a complex annealing process at relatively high temperatures is required to expel the solvents and / or to induce polymerization and / or crystallization of the deposited material. Among other things, this restricts the selection of substrates. For example, substrates made of plastic in many cases for the production of OTFTs a high temperature resistant but also expensive film of polyethylene naphthalate used. Lower cost foils, eg. B. polyethylene terephthalate, however, have too low a temperature resistance.
Die vorbeschriebenen Methoden zur Abscheidung organischer Schichten resultieren in der Abscheidung amorpher Schichten auf dem Substrat. Dahingegen ist die Abscheidung kristalliner Schichten mit den bekannten Methoden nur bei besonderen Bedingungen wie bei der Abscheidung beheiztes Substrat und sehr langsamen Beschichtungsraten möglich.The methods described above for depositing organic layers result in the deposition of amorphous layers on the substrate. On the other hand, the deposition of crystalline layers by the known methods is possible only under special conditions such as in the deposition of heated substrate and very slow coating rates.
Im Bereich der OTFTs wäre daher die Möglichkeit der Abscheidung kristalliner Schichten von kleinen organischen Molekülen aufgrund der hohen Ladungsträgerbeweglichkeit in hohem Maße wünschenswert. Weiterhin wäre zudem ein Verfahren wünschenswert, welches eine Mikrostrukturierung von kristallinen Schichten von Molekülen auf dem Substrat erlaubt.Therefore, in the field of OTFTs, the possibility of depositing crystalline layers of small organic molecules would be highly desirable because of the high charge carrier mobility. Furthermore, a method would also be desirable which allows microstructuring of crystalline layers of molecules on the substrate.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Herstellung von – Schichten von Molekülen, insbesondere von mikrostrukturierten kristallinen Schichten, auf einem Substrat zu erleichtern und kostengünstiger zu gestalten und das Spektrum der einsetzbaren Materialien zu erhöhen.The object of the invention is therefore to facilitate the production of layers of molecules, in particular of microstructured crystalline layers, on a substrate and to make them less expensive and to increase the spectrum of usable materials.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Aufgabe wird auch durch eine Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den dazugehörigen abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a method according to
Erfindungsgemäß wird das Material auf das Substrat unter Verwendung eines Zwischenträgers aufgebracht und auf dem Substrat umgewandelt, indem das Material von dem Zwischenträger in einem Vakuum durch Energieeintrag aus einer Strahlung verdampft und auf dem Substrat abgeschieden wird, wobei das Material auf dem Substrat eine energieinduzierte Umwandlung insbesondere durch Strahlung erfährt. Dadurch kann die Umwandlung mit erheblich verringertem Aufwand durchgeführt und die Belastung des Substrats verringert werden, wodurch die insbesondere aus der Art und Weise des Materialauftrags auf das Substrats und dem Umwandlungsprozess resultierenden Materialeinschränkungen und ein aufwendiger und/oder zeitintensiver Umwandlungsprozess vermieden werden können. Außerdem werden so verschiedene Umwandlungsprozesse möglich, beispielsweise eine Vernetzung des Materials.According to the invention, the material is applied to the substrate using an intermediate carrier and converted to the substrate by evaporating the material from the intermediate carrier in a vacuum by energy input from a radiation and deposited on the substrate, the material on the substrate an energy-induced transformation in particular experienced by radiation. As a result, the conversion can be carried out with considerably reduced expenditure and the load on the substrate can be reduced, whereby the material restrictions resulting in particular from the manner of material application to the substrate and the conversion process and a complicated and / or time-consuming conversion process can be avoided. In addition, so various conversion processes are possible, for example, a cross-linking of the material.
Unter Umwandlung wird im Sinne der Erfindung eine strukturelle Veränderung, wie Kristallisation oder Vernetzung, oder eine materielle Veränderung des Materials, wie reaktive Oxidation o. ä. verstanden.For the purposes of the invention, transformation means a structural change, such as crystallization or crosslinking, or a material change of the material, such as reactive oxidation or the like.
Vorzugsweise ist die Erfindung auf eine Umwandlung des Materials in Form einer Kristallisation gerichtet. Mit der Erfindung kann in sehr einfacher Art und Weise in zeitlicher Nähe zu der Abscheidung des Materials oder direkt bei der Abscheidung die Umwandlung insbesondere in Form der Kristallisation erfolgen.Preferably, the invention is directed to a conversion of the material in the form of a crystallization. With the invention can in a very simple way and in the temporal proximity to the deposition of the material or directly in the deposition, the conversion, in particular in the form of crystallization.
Der Materialauftrag auf das Substrat kann durch Aufschmelzen von dem Zwischenträger erfolgen, sodass die Umwandlung des Materials sogleich beim Abscheiden und Abkühlen auf dem Substrat erfolgt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Material mit einer ersten Strahlung verdampft und mit einer zweiten Strahlung umgewandelt wird, wobei sich die zweite Strahlung einer anderen Strahlungsart als die erste Strahlung zugeordnet ist oder eine ungleiche Intensität als die erste Strahlung aufweist. So kann das Abscheiden beispielsweise über eine Wärmeleitung und eine Vernetzung über eine Wärmestrahlung erfolgen. Auch kann die Abscheidung mittels einer Wärmestrahlung mit einer für die Verdampfung hohen Intensität erfolgen, der eine Bestrahlung mit einer gerade ausreichenden Wärmestrahlung geringerer Intensität zur Kristallisation auf dem Substrat folgt.The application of material to the substrate can be carried out by melting of the intermediate carrier, so that the conversion of the material takes place immediately upon deposition and cooling on the substrate. Another possibility is that the material is vaporized with a first radiation and converted with a second radiation, wherein the second radiation is associated with a different type of radiation than the first radiation or has a different intensity than the first radiation. Thus, the deposition can be carried out for example via a heat conduction and crosslinking via thermal radiation. The deposition can also take place by means of thermal radiation with a high intensity for the evaporation, which is followed by irradiation with just sufficient heat radiation of lower intensity for crystallization on the substrate.
In einer weiteren Ausführung erfolgt eine lokale Übertragung eines (in der Regel amorphen) Materials auf ein Substrat unter Verwendung des Zwischenträgers, wobei eine Kristallbildung des Materials auf dem Substrat erzielt wird. Dabei liegt das Substrat während der Abscheidung des Materials auf dem Zwischenträger zumindest im Bereich der Übertragung des Materials vom Zwischenträger auf das Substrat auf.In a further embodiment, a local transfer of a (usually amorphous) material to a substrate using the intermediate carrier takes place, wherein a crystal formation of the material is achieved on the substrate. During the deposition of the material on the intermediate carrier, the substrate rests on the substrate at least in the region of the transfer of the material from the intermediate carrier.
Das zu übertragende Material wird zunächst auf dem Zwischenträger abgeschieden. Anschließend erfolgt die Übertragung zumindest eines Teils des Materials vom Zwischenträger auf das Substrat mittels eines Energieeintrags durch eine Strahlung. Dabei wird das Material vom Zwischenträger auf das Substrat übertragen. Das Substrat kann dabei auf dem Zwischenträger auch direkt aufliegen.The material to be transferred is first deposited on the intermediate carrier. Subsequently, at least part of the material is transferred from the intermediate carrier to the substrate by means of an energy input by radiation. The material is transferred from the intermediate carrier to the substrate. The substrate can also rest directly on the intermediate carrier.
Unter einer Übertragung wird im Sinne der Erfindung der Transfer des Materials vom Zwischenträger auf das Substrat verstanden, wobei die Art des Transfers, beispielsweise Verdampfung und Abscheidung, Kontaktstempeln, etc., unbeachtlich ist, sofern das Material vom Zwischenträger auf das Substrat übertragen wird, wobei das Material auf dem Substrat eine kristalline Schicht ausbildet.For the purposes of the invention, a transfer means the transfer of the material from the intermediate carrier to the substrate, the type of transfer, for example evaporation and deposition, contact stamping, etc., being irrelevant if the material is transferred from the intermediate carrier to the substrate the material on the substrate forms a crystalline layer.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die lokale Übertragung von einem Zwischenträger, der eine Mikrostrukturierung aufweist, wodurch das Material mikrostrukturiert auf das Substrat übertragen wird. Der Zwischenträger (Maske) weist hierbei eine Mikrostrukturierung auf. Auf dieser Mikrostrukturierung wird das zu übertagende Material ganzflächig abgeschieden. Anschließend erfolgt die Übertragung zumindest eines Teils des Materials vom Zwischenträger auf das Substrat mittels eines Energieeintrags durch eine Strahlung. Dabei wird das Material vom Zwischenträger auf das Substrat entsprechend der Mikrostrukturierung auf dem Zwischenträger übertragen. Das Material, welches vom Zwischenträger auf das Substrat übertragen wird, bildet dabei auf dem Substrat kristalline Bereiche entsprechend der Mikrostrukturierung aus.In one embodiment of the invention, the local transmission is carried out by an intermediate carrier, which has a microstructuring, whereby the material is microstructured transferred to the substrate. The intermediate carrier (mask) in this case has a microstructure. On this microstructure, the material to be transferred is deposited over the entire surface. Subsequently, at least part of the material is transferred from the intermediate carrier to the substrate by means of an energy input by radiation. In this case, the material is transferred from the intermediate carrier to the substrate in accordance with the microstructuring on the intermediate carrier. The material which is transferred from the intermediate carrier to the substrate forms crystalline regions on the substrate corresponding to the microstructuring.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die lokale Übertragung des Materials vom Zwischenträger mittels Energieeintrag durch eine Strahlung, wobei das Material auf dem Zwischenträger lokal erwärmt und anschließend auf das Substrat übertragen wird, wobei sich auf dem Substrat das Material in einer kristallinen Schicht abscheidet. Dabei wird das Material auf dem Zwischenträger durch den kurzzeitigen Energieeintrag mittels Strahlung verflüssigt, aber nicht verdampft. Das so erwärmte Material erstarrt durch Abkühlung auf der kalten Substratoberfläche allmählich nach Beendigung des Energieeintrags. Die Bildung von Kristallen startet also an der kalten Substratoberfläche und setzt sich bis zum Zwischenträger fort. Durch Ausbildung einer Korngrenze zum Zwischenträger infolge der thermisch bedingten Schrumpfung des abgeschiedenen Materials ist nachfolgend eine problemlose Trennung von Zwischenträger und Substrat möglich.In a further embodiment of the invention, the local transfer of the material from the intermediate carrier takes place by means of energy input by radiation, wherein the material is locally heated on the intermediate carrier and subsequently transferred to the substrate, the material depositing on the substrate in a crystalline layer. The material is liquefied on the intermediate carrier by the short-term energy input by means of radiation, but not evaporated. The thus heated material solidifies by cooling on the cold substrate surface gradually after completion of the energy input. The formation of crystals thus starts at the cold substrate surface and continues until the intermediate carrier. By forming a grain boundary to the intermediate carrier as a result of the thermally induced shrinkage of the deposited material, a problem-free separation of intermediate carrier and substrate is subsequently possible.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung erfolgt in einem ersten Schritt die Herstellung eines mikrostrukturierten Zwischenträgers mittels einer ersten Abscheidung einer mikrostrukturierten strahlungsabsorbierenden Schicht auf einem transparenten Zwischenträger. Danach erfolgt eine zweite Abscheidung einer strahlungsreflektierenden Schicht auf der strahlungsabsorbierenden Schicht und der unbeschichteten Oberfläche des Zwischenträgers. Dadurch wird die gesamte Oberfläche des Zwischenträgers von der strahlungsreflektierenden Schicht bedeckt. Anschließend wird das zu übertragende Material über der strahlungsreflektierenden Schicht auf dem Zwischenträger abgeschieden. Im Anschluss daran erfolgt eine lokale Erwärmung des zu übertragenden Materials, wodurch eine gerichtete Übertragung des Materials entsprechend der Mikrostrukturierung auf das Substrat erfolgt. Dabei wird das Material auf dem Substrat in einer kristallinen Schicht abgeschieden.In a further preferred embodiment, the production of a microstructured intermediate carrier takes place in a first step by means of a first deposition of a microstructured radiation-absorbing layer on a transparent intermediate carrier. This is followed by a second deposition of a radiation-reflecting layer on the radiation-absorbing layer and the uncoated surface of the intermediate carrier. As a result, the entire surface of the intermediate carrier is covered by the radiation-reflecting layer. Subsequently, the material to be transferred is deposited over the radiation-reflecting layer on the intermediate carrier. This is followed by a local heating of the material to be transferred, whereby a directional transfer of the material takes place according to the microstructuring on the substrate. The material is deposited on the substrate in a crystalline layer.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Schutzschicht vor der Abscheidung des Materials auf dem Zwischenträger aufgebracht. Durch diese Schutzschicht werden mögliche Reaktionen des organischen Materials mit strahlungsreflektierenden Schicht auf dem Zwischenträger unterbunden.In a further embodiment, a protective layer is applied to the intermediate carrier before the deposition of the material. This protective layer prevents possible reactions of the organic material with the radiation-reflecting layer on the intermediate carrier.
In einer weiteren Ausführung wird die Mikrostrukturierung des Zwischenträgers durch eine strukturierte Abscheidung der strahlungsabsorbierenden Schicht erzeugt. Dabei erfolgt die lokale Übertragung vom mikrostrukturierten Zwischenträger mittels Energieeintrag durch eine Strahlung von der dem zu übertragenden Material gegenüberliegenden Seite des Zwischenträgers, wobei die Mikrostrukturierung aus den die Strahlung reflektierenden und absorbierenden Bereichen gebildet wird und die Übertragung in den absorbierenden Bereichen des Zwischenträgers lokalisiert erfolgt. -In den reflektierenden Bereichen der mikrostrukturierten Oberfläche wird ein Energieeintrag durch die Strahlung unterbunden, wodurch eine lokale Erwärmung der auf dem Zwischenträger abgeschiedenen Materialien verhindert wird. Nur in den absorbierenden Bereichen der Mikrostrukturierung erfolgt die lokale Erwärmung. Im Ergebnis wird das zu übertragende Material auf dem Substrat in Form der Mikrostrukturierung abgeschieden, wodurch ein positiver Stempeleffekt erzielt wird.In a further embodiment, the microstructuring of the intermediate carrier by a generates structured deposition of the radiation-absorbing layer. The local transmission from the microstructured intermediate carrier takes place by means of energy input by radiation from the side of the intermediate carrier opposite the material to be transferred, wherein the microstructuring is formed from the areas reflecting and absorbing the radiation and the transmission is localized in the absorbing regions of the intermediate carrier. In the reflective areas of the microstructured surface, an energy input is prevented by the radiation, whereby a local heating of the deposited on the intermediate carrier materials is prevented. Only in the absorbing areas of the microstructuring does the local heating take place. As a result, the material to be transferred is deposited on the substrate in the form of microstructuring, whereby a positive stamp effect is achieved.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Übertragung des Materials vom Zwischenträger im Bereich des aufliegenden Substrats. Dies wird insbesondere durch ein – Aufliegen des Substrats auf dem Zwischenträger bzw. auf der Mikrostrukturierung des Zwischenträgers gewährleistet. Bei Verwendung flexibler Substrate bzw. nicht planarer Zwischenträger erfolgt die Übertragung mithin nur im Kontaktbereich zwischen Zwischenträger und Substrat.In a further embodiment of the invention, the material is transferred from the intermediate carrier in the region of the resting substrate. This is ensured in particular by a contact of the substrate on the intermediate carrier or on the microstructure of the intermediate carrier. When using flexible substrates or non-planar intermediate carrier, the transfer thus takes place only in the contact region between the intermediate carrier and the substrate.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Substrat während der Abscheidung des Materials auf das Substrat dauerhaft bewegt. Dies ist insbesondere bei Durchlaufbeschichtungsanlagen der Fall, wo band- oder folienförmige Substrate beschichtet werden. Auch bei Rolle-zu-Rolle-Beschichtungen wird das Substrat fortlaufend bewegt. Das Substrat kann beispielsweise auch als planares Substrat ausgeführt sein.In a further embodiment of the invention, the substrate is permanently moved during deposition of the material onto the substrate. This is particularly the case with continuous coating equipment, where tape or film-shaped substrates are coated. Even with roll-to-roll coatings, the substrate is continuously moved. The substrate may for example also be designed as a planar substrate.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung erfolgt zunächst die Herstellung eines mikrostrukturierten Zwischenträgers mittels einer ersten Abscheidung einer mikrostrukturierten strahlungsreflektierenden Schicht auf einem transparenten Zwischenträger sowie einer zweiten Abscheidung einer strahlungsabsorbierenden Schicht auf der strahlungsreflektierenden Schicht und der unbeschichteten Oberfläche des Zwischenträgers. Dadurch ist die gesamte Oberfläche mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht bedeckt. Danach erfolgt die Abscheidung des zu übertragenden Materials über der strahlungsabsorbierenden Schicht. Im Anschluss daran erfolgt durch einen Energieeintrag mittels Strahlung eine lokale Verdampfung des zu übertragenden Materials, wodurch eine gerichtete Abscheidung des Materials in einer amorphen Schicht entsprechend der Mikrostrukturierung auf dem Substrat erfolgt. Anschließend erfolgt eine abschließende Erwärmung des übertragenen Materials mittels eines zweiten Energieeintrags durch Strahlung auf dem Substrat, wodurch eine Umwandlung der amorphen Schicht auf dem Substrat in eine kristalline Schicht erfolgt. Dabei kann der zweite Energieeintrag, z. B. die Belichtungszeit bei Verwendung einer Lichtquelle als Strahlungsquelle, unabhängig vom ersten Energieeintrag erfolgen, sodass nur ein Aufschmelzen des übertragenen Materials, beispielsweise eines organischen Materials, nicht aber dessen Verdampfung erfolgt. Folglich können dadurch Substrate, wie z. B. Kunststofffolien (Polyethylenterephthalat-Folien) eingesetzt werden, deren maximale Betriebstemperatur unterhalb der Aufschmelztemperatur der Organik (z. B. 300°C) liegt verwendet werden.In an alternative embodiment of the invention, at first the production of a microstructured intermediate carrier takes place by means of a first deposition of a microstructured radiation-reflecting layer on a transparent intermediate carrier and a second deposition of a radiation-absorbing layer on the radiation-reflecting layer and the uncoated surface of the intermediate carrier. As a result, the entire surface is covered with a radiation-absorbing layer. Thereafter, the deposition of the material to be transferred takes place over the radiation-absorbing layer. Thereafter, by an energy input by means of radiation, a local evaporation of the material to be transferred, whereby a directed deposition of the material takes place in an amorphous layer corresponding to the microstructuring on the substrate. Subsequently, a final heating of the transferred material takes place by means of a second energy input by radiation on the substrate, whereby a conversion of the amorphous layer takes place on the substrate in a crystalline layer. In this case, the second energy input, z. B. the exposure time when using a light source as a radiation source, regardless of the first energy input, so that only a melting of the transferred material, such as an organic material, but not its evaporation takes place. Consequently, by substrates such. B. plastic films (polyethylene terephthalate films) are used, the maximum operating temperature below the melting temperature of the organics (eg., 300 ° C) is used.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt der zweite Energieeintrag von der beschichteten Seite des Substrats. Dies kann etwa durch eine Heizeinrichtung erfolgen, die in Substratnähe angeordnet ist. Weiterhin sind auch andere Strahlungsquellen denkbar, die einen hinreichenden Energieeintrag in die auf dem Substrat abgeschiedene amorphe Schicht erlauben.In a further embodiment of the invention, the second energy input from the coated side of the substrate. This can be done for example by a heater which is arranged near the substrate. Furthermore, other radiation sources are conceivable, which allow a sufficient energy input into the deposited on the substrate amorphous layer.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt der zweite Energieeintrag von der, der beschichteten Seite des Substrats gegenüberliegenden Seite. Dies ist insbesondere bei transparenten Substraten, etwa in Form von Glas oder Kunststofffolien, vorteilhaft, da somit ein gezielter Energieeintrag nach der Abscheidung des Materials auf dem transparenten Substrat durch einen Energieeintrag, etwa in Form von Licht, möglich ist.In a further embodiment of the invention, the second energy input is from the side opposite the coated side of the substrate. This is particularly advantageous in the case of transparent substrates, for example in the form of glass or plastic films, since a targeted introduction of energy after the deposition of the material on the transparent substrate by an energy input, for example in the form of light, is thus possible.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Energieeintrag durch Strahlung zur lokalen Erwärmung bzw. Verdampfung des zu übertragenden Materials von der, dem zu übertragenden Material Seite gegenüberliegenden Seite des Zwischenträgers. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Verwendung eines transparenten Zwischenträgers.In a further embodiment of the invention, the energy input takes place by radiation for local heating or evaporation of the material to be transferred from the side of the intermediate carrier opposite the material to be transferred. This is particularly advantageous when using a transparent intermediate carrier.
Die weitere Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine erfindungsgemäße Verwendung einer Vorrichtung zur lokalen Übertragung eines Materials auf ein Substrat. Diese umfasst ein Schichtsystem bestehend aus einem transparenten Zwischenträger mit einer Mikrostrukturierung aus einer strahlungsabsorbierenden und einer strahlungsreflektierenden Schicht, auf der das zu übertragende Material abgeschieden wird, sowie einer Strahlungsquelle, die auf der dem abgeschiedenen Material gegenüberliegenden Seite des Zwischenträgers angeordnet ist. In einer bevorzugten Gestaltung liegt das Substrat zumindest im Übertragungsbereich direkt auf dem Zwischenträger auf.The further solution of the object is achieved by an inventive use of a device for the local transfer of a material to a substrate. This comprises a layer system consisting of a transparent intermediate carrier with a microstructure of a radiation-absorbing and a radiation-reflecting layer on which the material to be transferred is deposited, as well as a radiation source which is arranged on the opposite side of the deposited material of the intermediate carrier. In a preferred embodiment, the substrate rests directly on the intermediate carrier, at least in the transfer region.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auf der strahlungsreflektierenden Schicht eine Schutzschicht angeordnet, auf der das zu übertragende Material abgeschieden wird.In a further embodiment of the invention is on the radiation-reflecting layer a protective layer is disposed on which the material to be transferred is deposited.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die strahlungsreflektierenden Schicht auf der mikrostrukturierten, strahlungsabsorbierende Schicht angeordnet.In a further embodiment of the invention, the radiation-reflecting layer is arranged on the microstructured, radiation-absorbing layer.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Heizeinrichtung auf der mit dem Material beschichteten Seite des Zwischenträgers angeordnet.In a further embodiment of the invention, a heating device is arranged on the material-coated side of the intermediate carrier.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zwischenträger dauerhaft bewegt. Dabei kann die Abscheidung des Materials entsprechend der Mikrostrukturierung durch die Transportgeschwindigkeit des Zwischenträgers beeinflusst werden. In einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann dabei durch Anpassung der Transportgeschwindigkeit von Substrat und Zwischenträger die Form der Mikrostrukturierung entsprechend des Bedarfs angepasst werden.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is moved permanently. In this case, the deposition of the material according to the microstructuring can be influenced by the transport speed of the intermediate carrier. In one embodiment of this embodiment, by adapting the transport speed of substrate and intermediate carrier, the shape of the microstructuring can be adapted according to requirements.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der mikrostrukturierte Zwischenträger als Zylinder ausgeführt.In a further embodiment of the invention, the microstructured intermediate carrier is designed as a cylinder.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der mikrostrukturierte Zwischenträger als Zylinder ausgeführt, welcher dauerhaft bewegt wird.In a further embodiment of the invention, the microstructured intermediate carrier is designed as a cylinder, which is permanently moved.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der als Zylinder aufgeführte mikrostrukturierte Zwischenträger in einer Vakuumkammer einer Durchlaufbeschichtungsanlage angeordnet, wobei die Vakuumkammer einen Verdampfer für die Erwärmung und Verdampfung des Materials aufweist und weiterhin eine Abschirmung vorgesehen ist, die das Substrat vom Verdampfer separiert, wobei die Abschirmung den mikrostrukturierten Zwischenträger umfasst.In a further embodiment of the invention, the microstructured intermediate carrier, which is shown as a cylinder, is arranged in a vacuum chamber of a continuous coating plant, wherein the vacuum chamber has an evaporator for the heating and evaporation of the material and furthermore a shield is provided, which separates the substrate from the evaporator, wherein the shield comprising the microstructured intermediate carrier.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Abschirmung beheizbar ausgeführt.In a further embodiment of the invention, the shield is made heatable.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Strahlungsquelle im Inneren des mikrostrukturierten Zwischenträgers angeordnet.In a further embodiment of the invention, the radiation source is arranged in the interior of the microstructured intermediate carrier.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Strahlungsquelle als Lichtquelle ausgeführt.In a further embodiment of the invention, the radiation source is designed as a light source.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtquelle als Blitzröhre, z. B. Xenon-Blitz-Röhre ausgeführt. Dadurch lassen sich vorteilhafterweise hohe Energiemengen in kurzer Zeit auf den Zwischenträger übertragen und somit die minimale Strukturbreite verkleinern sowie die Wärmebelastung des Substrats reduzieren.In a further embodiment of the invention, the light source as a flash tube, z. B. xenon flash tube executed. As a result, it is advantageously possible to transfer large amounts of energy to the intermediate carrier in a short time, thus reducing the minimum structure width and reducing the heat load on the substrate.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Strahlungsquelle als Mikrowellenquelle ausgeführt.In a further embodiment of the invention, the radiation source is designed as a microwave source.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das zu übertragende Material ein organisches Material, beispielsweise ein organisches Material aus der Klasse der kleinen Moleküle („Small Molecules”).In a further embodiment of the invention, the material to be transferred is an organic material, for example an organic material from the class of small molecules ("Small Molecules").
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das zu übertragende Material ein anorganisches Material, beispielsweise ein Metall. Die ist insbesondere voreilhaft für die Herstellung von Bauelementen mit organischen Schichten, wo durch die Abscheidung des Metalls eine Kontaktschicht auf einem bereits auf dem Substrat abgeschiedenen organischen Material erzeugt werden kann.In a further embodiment of the invention, the material to be transferred is an inorganic material, for example a metal. This is particularly advantageous for the production of components with organic layers, where the deposition of the metal, a contact layer on an already deposited on the substrate organic material can be generated.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die vorbeschriebene Vorrichtung in einer Durchlaufbeschichtungsanlage, vorzugsweise einer Vakuumdurchlaufbeschichtungsanlage, vorgesehen, um eine lokale Übertragung eines Materials in kristalliner Form auf ein Substrat unter Verwendung eines Zwischenträgers gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen.In a further embodiment of the invention, the device described above is provided in a continuous coating plant, preferably a vacuum continuous coating plant, in order to carry out a local transfer of a material in crystalline form to a substrate using an intermediate carrier according to the method according to the invention.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie den anliegenden Zeichnungen zu entnehmen. Dabei zeigt:Further advantages and features of the invention will become apparent from the following detailed description of exemplary embodiments and the accompanying drawings. Showing:
In den aufgeführten Ausführungsbeispielen sind beispielhaft einige erfindungsgemäße Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung aufgezeigt. Die Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung beschreiben ohne sich auf diese zu beschränken. In the exemplary embodiments listed, some embodiments of the method and the device according to the invention are shown by way of example. The embodiments are intended to describe the invention without being limited thereto.
In einem ersten Ausführungsbeispiel ist in
Anschließend wird, wie in
Danach erfolgt, wie in
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine nicht näher dargestellte Schutzschicht vor der Abscheidung des Materials
In einem weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Herstellung eines mikrostrukturierten Zwischenträgers
In einer alternativen Ausgestaltung des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels erfolgt, wie in
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Substrat
In einem weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zwischenträger als Zylinder, etwa aus Quarzglas, ausgeführt. Der Zylinder wird dabei dauerhaft um seine Rotationsachse bewegt, wodurch eine fortlaufende Übertragung des Materials
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Strahlungsquelle
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist Strahlungsquelle
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Strahlungsquelle
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist Strahlungsquelle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- mikrostrukturierter Zwischenträgermicrostructured intermediate carrier
- 22
- transparenter Zwischenträgertransparent intermediate carrier
- 33
- strahlungsabsorbierende Schichtradiation-absorbing layer
- 44
- strahlungsreflektierende Schichtradiation-reflecting layer
- 55
- zu übertragendes Materialmaterial to be transferred
- 66
- Substratsubstratum
- 77
- Strahlungsquelleradiation source
- 99
- übertragenes Materialtransferred material
- 1010
- Strahlungsquelle für zweiten EnergieeintragRadiation source for second energy input
- 1111
- zweiter Energieeintragsecond energy input
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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