(57)【要約】  親水性表面と、この親水性表面上に印刷された導電性及び／又は発光性の有機ポリマーで形成された構造体（１６）とを有する、基板（１０）において、親水性表面が、前記基板上に配置された酸化物セラミックス(１２)及び／又は金属(１４)材料で構成された層によって形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性表面と、前記親水性表面上に印刷された導電性及び／又は発光性の有機ポリマーから構成された構造体（１６）とを有する、基板において、前記親水性表面は、基板（１０）上に配置された酸化物セラミックス及び／又は金属材料で構成された層（１２、１４）によって形成されていることを特徴とする、基板。
【請求項２】
請求項１に記載された基板において、基板（１０）上に配置された層（１２）は、化学式ＳｉＯｘの化合物を含むか、又は、ＳｉＯｘで構成され、ｘの数値は、０．９乃至２．０の数値であり、特に、１．５と１．８の間の数値であることを特徴とする、前記基板。
【請求項３】
請求項２に記載された基板において、基板上（１０）に配置された酸化物セラミックス材料で構成された層（１２）は、５０乃至２０００ｎｍ、特に１００乃至１０００ｎｍ、とりわけ１５０乃至５００ｎｍの厚さを示すことを特徴とする前記基板。
【請求項４】
請求項１に記載された基板において、基板上（１０）に配置された層（１４）は、金属、特にクロム、アルミニウム、ニッケル、チタン、鉄、モリブデン、又はこれらの金属のうちの少なくとも２つが組み合わされた合金で構成されていることを特徴とする、前記基板。
【請求項５】
請求項４に記載された基板において、金属層（１４）は、最大で５ｎｍの厚さ、特に単一原子の被覆に相応する０．１乃至０．５ｎｍの層厚を示すことを特徴とする前記基板。
【請求項６】
請求項３及び５のいずれか一項に記載された基板において、基板上（１０）に、厚さ５０乃至２０００ｎｍの、特に、１００乃至１０００ｎｍの、とりわけ、１５０乃至５００ｎｍのＳｉＯｘで構成された第１層（１２）が配置され、前記ＳｉＯｘで構成された第１層（１２）上に、厚さが最大で５ｎｍであり、特に、単一原子の被覆に相応する０．１乃至０．５ｎｍの層厚の金属製の第２層（１４）が配置されていることを特徴とする、前記基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載された基板において、基板（１０）は、プラスチック材料フィルムを有し、特に、ポリエステルで形成され、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、延伸ポリアミド（ｏＰＡ）又は延伸ポリプロピレン（ｏＰＰ）で形成されたプラスチックフィルムを有しているか、又はこれらのプラスチックフィルムで構成されていることを特徴とする、前記基板。
【請求項８】
親水性表面と前記親水性表面上に印刷された導電性及び／又は発光性の有機ポリマーから構成された構造体とを有する基板の製造方法において、前記基板に酸化物セラミックス及び／又は金属材料をコーティングし、コーティングされた前記基板に、導電性及び／又は発光性の有機ポリマーの水分散液で印刷することを特徴とする、基板の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載された製造方法において、前記基板に、ｘが０．９乃至２．０の値であり、特に、１．５と１．８の間の値である、ＳｉＯｘをコーティングすることを特徴とする、前記製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載された製造方法において、前記基板に、金属をコーティングし、特に、クロム、アルミニウム、ニッケル、チタン、鉄、モリブデン、又はこれらの金属のうちの少なくとも２つが組み合わされた合金をコーティングすることを特徴とする、前記製造方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載された製造方法において、前記基板に、ｘが０．９乃至２．０の値であり、特に、１．５と１．８の間の値である、ＳｉＯｘをコーティングし、続いて、ＳｉＯｘがコーティングされた前記基板に、金属、特にクロムをコーティングすることを特徴とする、前記製造方法。
【請求項１２】
請求項８に記載された製造方法において、前記金属は、酸化物セラミックス材料と列を成して基板上に析出されることを特徴とする、前記製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親水性表面と、この親水性表面に印刷された導電性及び／又は発光性の有機ポリマーで構成された構造体を有する、基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導電性と発光性を有する有機ポリマーは、適切な印刷技術によって、比較的簡単に、かつ、コストをかけずに、基板に塗布することができる。特に、マイクロエレクトロニクス部品を製造する間には、導体材料は、達成されるべき回路論理に従って、高い空間解像度を有する構造体として、基板上に印刷できなければならない。これと同じことが、カラーディスプレイと有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）を製造する間に、発光ポリマーに当てはまる。
【０００３】
グラビア印刷によって、基板上に、導電性有機ポリマーから構造体を製造する方法は、ＤＥ−Ａ−１０２  ４０  １０５から知られている。この構造化された印刷スタンプは疎水性表面を有し、この基板は親水性表面を有し、この印刷溶液は親水性である。この基板は、例えば、ガラス又はセラミックス等の酸化物材料(an oxidic material)から製造され、或いは、例えば、銅又はニッケル等の金属から製造される。この基板の製造に適した更に他の材料は、例えば、ポリビニルピロリドン等のヒドロキシル基を含むポリマーであり、或いは、例えば、酸素プラズマ中での処理によって、ヒドロキシル基でレトロスペクティブに機能化された、他のポリマーである。
【０００４】
ＤＥ−Ａ−１０２  ３６  ４０４から、インクジェット印刷によって導電性又は発光性のポリマーを印刷するための基板内で、高い空間解像度を達成するために、ポリマーを用いて印刷される領域を、ＵＶ-オゾン処理又は酸素プラズマ処理に晒すことが知られている。
【０００５】
プラスチック材料の表面張力を適合させるため、プラスチック材料の表面をプラズマ処理又はコロナ処理することの欠点は、このように処理された表面の永続しない安定性と不満足な再現性である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＤＥ−Ａ−１０２  ４０  １０５
【特許文献２】ＤＥ−Ａ−１０２  ３６  ４０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、再現性を備え、かつ、持続的な安定性を備えた、親水性の表面を有する、冒頭に述べたような基板を提供するという目的に基づいている。本発明の更に他の目的は、プラスチック材料フィルムに基礎をおいた、冒頭に述べたような可撓性の基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的を達成するため、基板上に配置された層によって形成される親水性表面が、酸化物セラミックス材料及び／又は金属材料で構成される。
【０００９】
酸化物セラミックス材料のコーティングは、親水性表面を提供することの他に、このコーティングが水蒸気の漏れに対する遮断装置として機能するため、酸化物セラミックス材料でコーティングされた基板は、水に敏感な組み立て部品に特に適し、例えば、ポリマー回路、ポリマー太陽電池又はポリマー発光ダイオードの形態でポリマー電子工学において使用される部品等に適するという利点がある。
【００１０】
基板上に配置される層は、化学式ＳｉＯｘの化合物を含むか、又は完全にＳｉＯｘだけで構成される。ｘの数値は、０．９乃至２．０であり、好ましくは、１．５と１．８の間の数値である。
【００１１】
酸化物セラミックス層は、真空薄膜法、特に、例えば蒸着材料、ターゲット材料、又はターゲットとして知られる、蒸発されるべき材料の、電子ビーム蒸発あるいは抵抗加熱又は誘導加熱に基づいた方法で製造可能である。電子ビーム蒸発法が好ましい。記述された方法は、反応により、またはイオンの補助で、又はその両方で、実行可能である。これらの方法は、以下のように行なわれる：真空中で蒸発されるべき材料は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と金属ケイ素の混和から構成された材料は、蒸発されるべき材料として真空室の真空中で蒸発される。真空室中で、化学式ＳｉＯｘの化合物から構成されるか、化学式ＳｉＯｘの化合物を含有するセラミックス層が、基板全面に堆積して酸化物セラミックス層を形成する。
【００１２】
ＳｉＯ２に、蒸発されるべき材料として、更に、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及び／又はＭｇＯのような添加剤が、例えばＳｉＯ２に対して５乃至３０ｍｏｌ％の量、添加されうる。蒸発されるべき材料として、Ａｌ、Ｂ及び／又はＭｇもまた純粋な形態で又はＳｉ合金の形で更なる添加物として、ＳｉＯ２に添加されうる。Ａｌ、Ｂ及び／又はＭｇの添加剤は、例えばＳｉに対して５ｍｏｌ％乃至３０ｍｏｌ％の量だけ添加されうる。ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びＭｇＯのような酸素を含む化合物の金属もしくは半金属に対する量的比率は、例えば、蒸発された材料中の純粋な酸化物全体に対して化学量論的に１０乃至３０％の酸素欠乏が生じるように選択される。
【００１３】
コーティング法は、るつぼ材料の蒸発比率、基板上への析出比率及び基板の真空室気圧中への露出時間について、基板上に析出される酸化物セラミックス材料の層が、５０ｎｍ（ナノメートル）乃至２０００ｎｍ、特に１００乃至１０００ｎｍ、とりわけ１５０乃至５００ｎｍの厚さを示すように制御される。
【００１４】
基板上に配された金属層は、例えばクロム、アルミニウム、ニッケル、チタン、鉄、モリブデン、又はこれらの金属のうちの少なくとも２つから構成された合金から構成される。好ましい金属はクロム及びアルミニウムであり、特にクロムが好ましい。好ましい合金はＶ２Ａ鋼である。
【００１５】
驚くべきことに、良好な親水特性を有する基板表面は、ほとんど単一原子の金属層で十分間に合うことが、明らかになった。ここで単一原子のとは、原子が、単一原子層状に配置されなければならないという意味ではない。むしろ、全ての縮合プロセスにおけるように、原子のクラスターができる。単一原子の層は、ここでは、原子を基板表面に均一に分配するとした場合、ほぼ単一原子層状に導かれるであろう表面被覆と解釈される。
【００１６】
厚い金属層も利用可能であるが、コストの面から及び高い光学的透明度の保証のために、最大で５ｎｍの厚さ、特に単一原子の被覆に相応する０．１乃至０．５ｎｍの層厚が好ましい。基板の表面特性を変化させるのはこの小さい層厚で十分間に合う。被コーティング基板の光学的透明度及び絶縁性は、ほとんど変化しない。
【００１７】
基板は、酸化物セラミックス材料で構成された第１層と、この第１層上に配置された金属製の第２層を付与されているか、又は、金属製第１層と、この第１層上に配置された酸化物セラミックス材料で構成された第２層を付与されてもよい。
【００１８】
厚さ５０乃至２０００ｎｍ、特に１００乃至１０００ｎｍ、とりわけ１５０乃至５００ｎｍのＳｉＯｘで構成された第１層、及び、このＳｉＯｘで構成された第１層上に配置された厚さ最大で５ｎｍ、特に、単一原子の被覆に相応する０．１乃至０．５ｎｍの層厚の金属製の第２層が好ましい。
【００１９】
金属層は、例えば、上述したように、更なる真空薄膜法によって、蒸発されるべき材料として列挙された金属の１つを用いて、又は好ましくはスパッター法によって、ターゲットとして列挙された金属の１つを用いて塗布されうる。連続したコーティング工程において、基板は第１室で先ず酸化物セラミックス層をコーティングされ、続いて排出溝を通して送られ、更に別の室でスパッター法によって金属層をコーティングされうる。
【００２０】
好ましい基板は、プラスチックフィルム、特にポリエステルから、とりわけポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、延伸ポリアミド（ｏＰＡ）又は延伸ポリプロピレン（ｏＰＰ）から構成されたプラスチックフィルムである。基板は、少なくとも印刷を施されるべきフィルム表面がプラスチック製である複層式フィルムでもあり得る。
【００２１】
金属層は、真空薄膜法で塗布されるべき酸化物セラミックス材料とワンラインで、基板上に析出され得る。要求される表面特性を得るのに、極薄い金属層で十分事足りるので、この金属層は、スパッターカソードを用いて、蒸着法と互換性のある極高いバンドスピードで、スパッターすることが可能である。
【００２２】
金属層の小さな必要不可欠の層厚によって、例えばスパッターカソードのようなコーティング源を、コーティングローラー無しで、２つのガイドロールの間に配置することが可能である（フリースパン運転）。
【００２３】
基板上に印刷された導電性ポリマーは、トランジスターのようなポリマー回路や、太陽電池における透明な導電層や、発光ダイオード、及び、例えばセンサー中の抵抗器として使用され得る。さらに別の使用可能性は、帯電防止塗料である。ＳｉＯｘとの組合せは、さらに、水蒸気に対する遮断作用を有することから、特に、電子工学において、ポリマー回路、ポリマー太陽電池、及びポリマー発光ダイオードとして使用されるような、水に敏感な部品に適している。
【００２４】
導電性及び／又は発光性ポリマーから構成された構造体の印刷は、あらゆる一般に行なわれている印刷法、例えば、オフセット印刷法、グラビア印刷法、シルクスクリーン印刷法、フレキソ印刷法又はインクジェット印刷法を用いて実施され得る。
【００２５】
ポリマーは、水分散液の形で塗布され、続いて乾燥される。適当な導電性ポリマーは、例えば３，４-ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ，Ｂａｙｔｒｏｎ(登録商標)）又はポリアニリンであり、適当な発光性ポリマーは、例えばポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）族又はポリフルオレン族のポリマーである。
【００２６】
本発明の更に別の利点、特徴及び詳細が、以下の好ましい実施例の図面に基づく記述から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、被コーティング基板の構造を示す図である。
【図２】図２は、図１の被コーティング基板の製造装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
例えば、厚さ１２μｍのＰＥＴからなるプラスチックフィルムで構成された基板１０は、例えば厚さ８０nｍのＳｉＯｘ（ｘは、例えば、１．８である。）から構成されたセラミックス層１２を、真空蒸着によってコーティングされている。セラミックス層１２上に、例えば厚さ０．２nｍの、真空中でスパッター法により塗布されたクロム製の金属層１４が配置されている。金属層１４には、グラビア印刷法により塗布された、例えば３、４-ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、Ｂａｙｔｒｏｎ(登録商標)）のような導電性ポリマーで構成された導電性構造体１６が印刷されている。
【００２９】
図２に示されたコーティング装置２０は、真空室２２を有している。電子ビーム砲２４によって放たれた電子ビーム２６は、坩堝状又は板状に存する材料２８の上に向けられる。この際、材料２８は、セラミックス層１４の製造のため、衝突する電子ビーム２６のエネルギーにより発熱し、蒸発する。
【００３０】
真空室の内側には、又、薄い金属層を形成するために必要不可欠な金属が、場合によっては合金が、スパッターカソード３０上に金属板の形でハンダ付けされている。真空室２２の中では、アルゴン雰囲気の気圧が３．１０−３ｍｂａｒに維持される。スパッターカソード用の電気出力は、所望の層厚に適合するように調節される。
【００３１】
真空室２２の内部では、基板フィルム１０が第1ロール３２から繰り出され、ローラー３４に引き込まれる。基板支持体としてのローラー３４上に載っている基板フィルム１０は、作業領域において、電子ビーム砲２４の電子ビーム２６によって蒸発させられた材料２８がセラミックス層１２の形で上に析出する基板表面を形成している。基板フィルム１０上に堆積したセラミックス層１２上に薄い金属層１４がスパッター法により塗られる。セラミックス層１２及び金属層１４のコーティングがなされた後、このようにコーティングされた基板フィルム１０は、別のロール３６に巻き取られる。基板フィルム１０を案内するためのガイドロール３８が用意されている。真空室２２内での基板フィルム１０のベルト速度は、例えば、約４００ｍ／ｍｉｎである。ロール３６に巻き取られたセラミックス層１２及び金属層１４を塗布された基板フィルム１０には、続いて、より明瞭化するために図面には描写されていないが、印刷機で、導電性ポリマーで構成された構造体が付与される。
【実施例１】
【００３２】
基板として使用される厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から構成されたフィルムに、ラインにおいて先ず最初に、酸素プラズマで前処理を施し、続いて、真空中で電子ビーム蒸発法を用いて厚さ８０ｎｍのＳｉＯ１．８がコーティングされる。その後、クロムのコーティングが施される。ベルト速度は２００ｍ／ｍｉｎであり、コーティング幅は６９０ｍｍである。クロムコーティングは、ＳｉＯ１．８のコーティングが実施されるローラーと同一のローラー上で、ターゲットとしてクロムプレートがハンダ付けされたＤＣ−マグネトロンスパッターカソード（ＰＫ７５０  ｖｏｎ  Ｌｅｙｂｏｌｄ）を用いて行なわれる。析出は、３．１０−３ｍｂａｒのアルゴン雰囲気中で行なわれる。スパッターカソードのための電気出力は１０ｋＷである。これらの条件下、約１．５オングストローム（０．１５ｎｍ）の層厚が得られる。
【００３３】
上述したように真空でコーティングされた基板上に、印刷機で、マイクロエレクトロニクス部品が、３，４-ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ，Ｂａｙｔｒｏｎ(登録商標)ＦＥ）で構成された水分散液を使用して、グラビア印刷法で印刷され、続いて、温気流で乾燥させられた。印刷された部品は、高い空間解像度を発揮した。
【符号の説明】
【００３４】
１０  基板
１２  セラミックス層
１４  金属層
１６  導電性構造体
２０  コーティング装置
２２  真空室
２４  電子ビーム砲
２６  電子ビーム
２８  材料
３０  スパッターカソード
３２  第１ロール
３４  ローラー
３６  ロール
３８  ガイドロール
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2011517102.tif 000008
2011517102.tif 000009
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