WO2016192858A1 - Verfahren zum herstellen einer elektronischen vorrichtung und daraus erhältliche elektronische vorrichtung - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer elektronischen vorrichtung und daraus erhältliche elektronische vorrichtung Download PDF

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WO2016192858A1
WO2016192858A1 PCT/EP2016/000915 EP2016000915W WO2016192858A1 WO 2016192858 A1 WO2016192858 A1 WO 2016192858A1 EP 2016000915 W EP2016000915 W EP 2016000915W WO 2016192858 A1 WO2016192858 A1 WO 2016192858A1
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carrier substrate
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regions
metal
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Winfried HOFFMÜLLER
Theodor Burchard
Maik Rudolf Johann Scherer
Ralf Liebler
Michael Rahm
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Giesecke+Devrient GmbH
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/621—Providing a shape to conductive layers, e.g. patterning or selective deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10K50/81—Anodes
    • H10K50/813—Anodes characterised by their shape

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electronic device and to an electronic device obtainable according to the method.
  • Electronic devices in particular semiconductor structures, solar cells or electrodes, are known e.g. by means of in the field of
  • the structuring of a soluble coating in the lift-off process is done by adding the soluble coating
  • a coating is initially applied to a film, which forms numerous cracks during drying. These cracks form a dense, coherent network.
  • the material is both on (ie above) the coating, as well as deposited in the cracks.
  • the material vapor deposited above the coating is also removed. All that remains is the vapor-deposited material present in the crack lines.
  • the object of the present invention is to improve the production method known in the prior art.
  • further developed electronic devices are to be provided.
  • This object is achieved by the feature combinations defined in the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • Device includes the following steps:
  • the metal is deposited on the carrier substrate, in the second regions, the metal is deposited within the cracks of the cracked coating on the carrier substrate and deposited outside the cracks of the cracked coating above the cracked coating;
  • a method of manufacturing an (opto) electronic device comprising the following steps:
  • Carrier substrate is deposited and outside the cracks with cracks coated coating is deposited above the cracked coating;
  • a first motif forming areas has no metallization
  • the second regions forming a second motif comprise an opaque or continuous conductive metallization.
  • the application of the crack-forming coating can e.g. by printing, in particular by gravure printing, flexographic printing or by means of an inkjet process.
  • the above term "opaque or continuous metallization” is to be understood as meaning a full-surface or continuous metal layer, which in particular has a uniform layer thickness.
  • the carrier substrate provided in step A) can in particular
  • the carrier subs stepped can be, for example, a glass substrate, a film or a multilayer structure.
  • the multilayer structure may in particular comprise functional organic and / or inorganic layers which form part of an (opto) electronic device, for example a solar cell.
  • the removal step E) can be carried out, for example, by washing with a suitable solvent. Alternatively, the removing step may be accomplished by means of a separately provided adhesive layer
  • Carrier substrate in first, first motif forming areas and drying of the crack-forming coating, wherein the coating forms numerous cracks during drying in the form of a dense, coherent network;
  • step b) applying a metallization to the first carrier substrate obtained in step b) in such a way that
  • the metal is deposited on the carrier substrate.
  • the metal is deposited within the cracks on the carrier substrate and deposited outside the cracks above the cracked coating; d) separately providing a second carrier substrate provided with an adhesive coating;
  • a transparent, conductive metallization in the form of a dense in the first areas forming a first motif, a transparent, conductive metallization in the form of a dense,
  • a first motif forming areas include an opaque, conductive metallization.
  • the application of the crack-forming coating can e.g. by printing, in particular by gravure printing, flexographic printing or by means of an inkjet process. 4. (Third aspect of the invention) Electronic device obtainable by the method according to any one of paragraphs 1 to 4.
  • Security elements with in transmitted light, and possibly also in reflected light, visually recognizable characters are known.
  • the characters may have any shapes, such as numbers, letters, patterns, geometric or figurative representations, etc., and are generally referred to as "negative writing" regardless of their shape
  • the security elements are made, for example, by a transparent substrate having a coating, generally If the security element is held against the light, the areas with metallic or other coating appear dark and the areas where the coating has been removed appear bright or at least significantly lighter than the coated areas, depending on the transparency of the
  • Finely structured metallizations can eg by etching processes to be provided.
  • the metal to be structured is applied in a first step over the entire surface of the substrate and coated in a second step in certain subject areas with a suitable resist.
  • the removal (or chemical conversion) of the metal into the non-resist paint is applied in a third step.
  • the resist can also be applied over the entire surface and selectively changed by exposure in such a way that certain areas of the resist are selectively removed and the metallization arranged below can be etched accordingly.
  • the use of photoresist coatings in security element fabrication is e.g. from EP 2 049 345 B1.
  • a washing process in which a carrier film is printed with a high pigment content printing ink in the form of characters, coated with a thin covering layer (for example of aluminum) and then the printing ink together with the cover layer above
  • Priority application DE 4 041 025 discloses heat-activatable inks, for example wax-containing emulsions. Upon heating, these emulsions soften and thereby reduce the adhesion to the carrier film, so that in these poorly adhering areas, supported by mechanical treatment, such. As ultrasound, brushing or rubbing, both the softened ink and the overlying layers can be removed.
  • Activatable inks colors with foaming additives, as are common in the production of foams disclosed. These blowing agents split gas under the action of heat and produce foam structures. As a result, the volume of the ink increases, whereby the adhesion to the carrier film is reduced and the layers lying above the ink are arched outwards, so that they have a good effect
  • WO 97/23357 makes reference to EP 0 516 790 and further discloses activatable inks prepared by treatment with a
  • the crack-forming coating used is preferably a dispersion, more preferably a colloidal dispersion.
  • the crack-forming coating may be based on a polymer in solution.
  • the polymer solution is applied to the substrate, e.g. by imprinting, so that a thin polymer film is produced.
  • the thin polymer film cracks during drying.
  • the crack formation depends on the choice of the raw materials and the choice of the substrate, the thickness of the crack-forming coating and the drying parameters. They are at the end of the
  • Line thickness achievable, for example in the case of silver in the range of 1 ⁇ to 50 ⁇ , wherein the lines are usually so fine that they are recognizable as lines only when using a magnifying glass. In the area the human eye does not dissolve the individual lines, but one recognizes both in reflected light (or reflection), and in transmitted light (or
  • the metallized network structure according to the invention is extremely advantageous in view of the substantially higher chemical resistance the metal is in the "normal" layer thickness, while a conventional semi-transparent metallization is very thin and therefore susceptible to corrosion, especially in the case of Al and Cu.
  • the metallization according to the invention in the form of a dense, coherent network shows an electrical conductivity and an optical transmission, which is comparable to a full-surface ITO layer.
  • the fine metallic lines can be used in combination with conventional embossing lacquers, customary primer compositions and customary heat sealing lacquers, and act as a reflector.
  • a washing ink is applied to a carrier substrate, such as a glass substrate, a film or a multilayer structure, in first areas forming a first motif.
  • a crack-forming coating is applied to the carrier substrate in second areas forming a second motif and drying of the crack is effected.
  • forming coating wherein the coating forms numerous cracks during drying in the form of a dense, coherent network.
  • Metal is vapor-deposited on the substrate treated in this way (alternatively, the metal can also be applied wet-chemically).
  • the metal is deposited both above the cracked coating, as well as in the cracks. Outside the first and second regions, the metal is deposited on the carrier substrate.
  • the cracked coating is then removed, along with the metal deposited above the coating.
  • the wash color is removed. The removal can be done for example by washing with a suitable solvent.
  • the carrier substrate provided with a metallic network structure on the one hand and a continuous metallization on the other hand can optionally be overcoated with a conventional primer composition or with a layer whose refractive index significantly differs from the refractive index of the embossing lacquer layer. Also one
  • Heat sealing lacquer layers are used. Also other optical effects, e.g. Fluorescence, are easily possible by applying additional effect layers, since the reflector used, i. the metallic one
  • coating is advantageously carried out by dissolving with a suitable solvent.
  • a suitable solvent The choice of solvent takes place
  • the following solvents can be used: methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methoxypropyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methylene chloride, chloroform, toluene, xylene, methanol, ethanol, 2-propanol.
  • Solvent can be used. Alternatively, a detachment of the crack-forming coating by infiltration can take place. In this case, in addition to the solvents mentioned also aqueous solutions, mixtures of solvents and water, optionally with surfactants, possibly with defoamers and other additives are used.
  • Replacement or dissolution of the cracked coating can also be supported by spray nozzles or mechanically by brushing, rolling or by felts.
  • a crack-forming coating is applied to a carrier substrate, such as a glass substrate, a film or a multilayer structure, in first regions forming a first motif. After drying, the crack-forming coating, in which the
  • the metal in the regions outside the cracked coating, the metal is deposited on the carrier substrate; and in the areas of the cracked coating, the metal is deposited within the cracks on the carrier substrate and deposited outside the cracks above the cracked coating.
  • a transparent, conductive metallization in the form of a dense in the first areas forming a first motif, a transparent, conductive metallization in the form of a dense,
  • a first motif forming areas include an opaque, conductive metallization.
  • the second, separate substrate e.g. a film, with a large area under the laminating (or.
  • Adhesive conditions adhesive coating coated.
  • large area it is meant that the extent is at least as large as the area of the crack-forming layer to be removed.
  • the layer thickness of the adhesive coating is after a possibly occurring
  • the metal lying on the crack-forming coating combines with the adhesive
  • the crack-forming coating serves as a spacer for Carrier substrate and deposited directly on the carrier substrate metal. Depending on the choice of the crack-forming coating occurs in the
  • the adhesively coated film i.e., the second, separate substrate
  • the negative image of the metal after the separation winding is at least the negative image of the metal after the separation winding.
  • the film can be further processed if necessary.
  • the foil is metallic with very high reflectivity (e.g., higher than 85%) but not electrically conductive.
  • the Device can rely on a single metal.
  • a metal e.g. Aluminum, silver, copper, nickel, iron, chromium, cobalt, gold, titanium, tin, zinc or an alloy of one or more of the foregoing elements (e.g., an iron-silicon alloy).
  • the metallization may be based on a multilayer metallization, e.g. is obtainable by successive vapor deposition.
  • An advantageous multilayer metallization is e.g. a Cr layer followed by an Al layer. The adhesion of the Al layer to the layer structure is improved by the Cr layer.
  • an electrically conductive polymer for example, is an electrically conductive polymer based on thiophene such as poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT or PEDT).
  • PEDOT or PEDT poly-3,4-ethylenedioxythiophene
  • Anor ganic, transparent and conductive layers, such as metal oxides such as titanium dioxide, indium tin oxide or fluorine-tin oxide can be applied.
  • These additional layers can also serve to improve the electrical properties of the metallization according to the invention, such as
  • metal is deposited within the cracks of the cracked coating, metal may also be deposited above the cracked coating.
  • the cracked coating is then removed, along with any metal deposited above the coating.
  • the step of removing may e.g. by washing with a suitable solvent ("Alternative 1")
  • the removal step may be accomplished by means of a separately provided adhesive layer
  • the carrier substrate can be provided in certain areas with a crack-forming coating.
  • the carrier substrate can additionally be provided with a transparent lacquer in certain regions (which are arranged, in particular, outside the regions of the tear-forming coating) which forms no cracks.
  • Metallization takes place the step of removing the metallization, which is located above the cracked coating on the one hand, and above the transparent varnish on the other. This step is done by means of (See the above "Alternative 2".) In this way, an optoelectronic device can be produced which does not have any metallization in the region of the transparent lacquer, This procedure is particularly advantageous in the production method according to FIG the second aspect of the invention described above.
  • Transparent, conductive metallization in the form of a dense, coherent network can be subsequently removed by means of laser radiation in certain areas (so-called laser demetallization). In this way, a structuring of the transparent, conductive metallization
  • Metallization be subsequently removed by laser radiation in certain areas. In this way structuring of the opaque, conductive metallization is possible, i. it can
  • the electronic device can be referred to as an optoelectronic device, in particular because of its optical properties.
  • the electronic device may be an optronic device, so z. working electronically and by means of light (eg hybrid circuit with active light elements / conductors), working electronically and by means of light
  • the light sensor can be influenced (eg light sensor, light switch), working electronically and processing light (solar cell, light coupler, light filter ).
  • working electronically and processing light solar cell, light coupler, light filter .
  • partially existing transparency of the electronic device can also be used as a purely passive element, eg for optical design or as Review area (for the viewer) of the electronic device, serve.
  • a pattern formed by conductive or non-conductive regions may be referred to as a motif.
  • FIG. 1 shows the individual production steps for obtaining a transparent, conductive metallization in the form of a dense, coherent network
  • Figure 2 is a transparent, conductive metallization in the form of a dense, coherent network
  • FIGS. 3-4 show a preparation of a device according to the invention
  • FIG. 5 shows the electronic device of FIG. 4 in FIG.
  • FIGS. 6-9 show a further production of a device according to the invention
  • FIGS. 10-12 show a variant of that shown in FIGS. 6, 7 and 9 Manufacturing process, in addition to a
  • Figure 1 illustrates the individual manufacturing steps for obtaining a transparent, conductive metallization in the form of a
  • the carrier substrate 1 is provided with a crack-forming coating 2 in a first step.
  • the crack-forming coating 2 is based, for example, on dispersions of SiO 2 nanoparticles or of acrylic resin nanoparticles.
  • the application of the crack-forming coating 2 is preferably carried out by printing technology, for example by gravure printing, flexographic printing or by means of an inkjet process.
  • the crack-forming coating 2 forms during drying numerous cracks 3 in the form of a dense, coherent network.
  • a metallization 4 is shown schematically in the figure 1 in the form of individual black dots.
  • the metallization 4 is deposited on the one hand above the cracked coating 2 and on the other hand is deposited within the cracks 3 of the coating 2.
  • Carrier substrate 1 remains a transparent, conductive metallization 5 in the form of a dense, coherent network.
  • Figure 2 shows the transparent, conductive metallization 5 in the form of a dense, coherent network schematically in plan view in an enlarged view.
  • Figures 3 to 5 illustrate the manufacture of a security element according to the first aspect of the invention.
  • a carrier substrate 1 is printed with wash ink 6 in the form of a motif. Subsequently, 7 further motif elements are printed using a crack-forming lacquer.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense,
  • FIG. 4 shows the obtained (opto) electronic device according to FIG.
  • first regions 10 forming a "true” negative writing i.e., voids without any metal, without electrical conductivity
  • third areas 12 which form a negative writing or a transparent area with electrical conductivity, generated by a metallic
  • FIG. 5 shows the (opto) electronic device of FIG. 4 in FIG.
  • Figures 6 to 9 illustrate the manufacture of an (opto) electronic device according to the second aspect of the invention.
  • the removal of the cracked coating is carried out not by means of a solvent, but by a detachment in the form of a kind of lamination (or gluing) and separation winding.
  • Coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense, coherent network. Thereafter, the metallizing step, e.g. by vapor deposition of metal 9.
  • the metallizing step e.g. by vapor deposition of metal 9.
  • Metallization 9 deposits on the one hand above the cracked coating 7 and above the carrier substrate 1 and on the other hand is deposited within the cracks 8 of the coating 7.
  • the precursor of an (opto) electronic device shown in Figure 6 is adhered to a separate device 13 having a substrate 14 (e.g., a film) provided with an adhesive coating 15.
  • a substrate 14 e.g., a film
  • the metal on the cracked coating 7 connects with the adhesive coating 15.
  • the coating 7 provided with cracks serves as
  • Figures 10-12 show a variant of the manufacturing method shown in Figures 6, 7 and 9, wherein in addition a transparent lacquer is used.
  • Coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense, coherent network.
  • the carrier substrate 1 is provided with areas 16 of a transparent lacquer.
  • the transparent paint 16 forms no cracks.
  • the metallizing step e.g. by vapor deposition of metal 9.
  • the metallization 9 is deposited on the one hand above the cracked coating 7, above the transparent varnish 16 and above the carrier substrate 1 and on the other hand is deposited within the cracks 8 of the coating 7.
  • the precursor of an (opto) electronic device shown in Figure 10 is adhered to a separate device 13 having a substrate 14 (e.g., a film) provided with an adhesive coating 15.
  • a substrate 14 e.g., a film
  • the metal lying on the cracked coating 7 and the metal lying on the transparent varnish 16 bonds with the adhesive coating 15.
  • the metal is peeled off from the cracked coating 7 and from the transparent varnish 16 (see FIG. 12).
  • the (opto) electronic device obtained in this way has no area in the region 16 of the transparent lacquer
  • the transparent varnish 16 can be chosen with respect to its objective nature that it comes in the separation winding either for stripping the metal from the transparent varnish 16 (see Figure 12) or for complete removal of the transparent varnish 16 (similar to that shown in Figure 9 ).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung, umfassend die folgenden Schritte: A) das Bereitstellen eines Trägersubstrats; B) das Aufbringen einer Waschfarbe auf das Trägersubstrat in ersten Bereichen; C) das Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung auf das Trägersubstrat in zweiten Bereichen und Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet; D) das Aufbringen einer Metallisierung auf das Trägersubstrat; E) das Entfernen der Waschfarbe in den ersten Bereichen und das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung in den zweiten Bereichen, sodass das erhaltene Träger substrat so beschaffen ist, dass es: - in den ersten Bereichen keine Metallisierung aufweist; - in den zweiten Bereichen eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aufweist; - in den Bereichen, die nicht zu den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereiche und den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen gehören eine opake, leitfähige Metallisierung aufweist.

Description

Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung und daraus erhältliche elektronische Vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung und eine gemäß dem Verfahren erhältliche elektronische Vorrichtung.
Elektronische Vorrichtungen, insbesondere Halbleiterstrukturen, Solarzellen oder Elektroden, sind z.B. mittels des auf dem Gebiet der
Halbleiterherstellung bekannten Lift-Off- Verfahrens erhältlich.
Üblicherweise erfolgt das Strukturieren einer löslichen Beschichtung beim Lift-Off -Verfahren dadurch, dass man die lösliche Beschichtung
bereichsweise belichtet und anschließend in einem Entwicklungsschritt strukturiert. In der Literatur wurde vor kurzem eine Methode zur
Feinstrukturierung von aufgedampftem Material beschrieben:
K. D. M. Rao, C. Hunger, R. Gupta, G. U. Kulkarni, M. Thelakkat:„A cracked polymer templated metal network as a transparent conducting electrode for ITO-free organic solar cells", Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, Band 16, Seiten 15107-15110; und
S. Kiruthika, R. Gupta, K. D. M. Rao, S. Chakraborty, N. Padmavathy, G. U. Kulkarni:„Large area Solution processed transparent conducting electrode based on highly interconnected Cu wire network", J. Mater. Chem. C, 2014, Band 2, Seiten 2089-2094.
Gemäß der obigen Literatur wird zunächst auf eine Folie eine Beschichtung aufgebracht, die beim Trocknen zahlreiche Risse ausbildet. Diese Risse bilden ein dichtmaschiges, zusammenhängendes Netz. Beim nachfolgenden Aufdampfen eines Materials wird das Material sowohl auf (d.h. oberhalb) der Beschichtung, als auch in den Rissen deponiert. Beim Entfernen der Beschichtung, z.B. durch Waschen mit geeigneten Lösungsmitteln, wird auch das oberhalb der Beschichtung aufgedampfte Material entfernt. Übrig bleibt lediglich das in den Riss-Linien vorhandene, aufgedampfte Material.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Stand der Technik bekannte Herstellungsverfahren zu verbessern. Insbesondere sollen weiter entwickelte elektronische Vorrichtungen bereitgestellt werden. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
1. (Erster Aspekt) Ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen
Vorrichtung, umfasst die folgenden Schritte:
B) Aufbringen einer ersten Beschichtung, insbesondere gebildet aus einer Waschfarbe oder einem transparenten Lack, auf ein Trägersubstrat in ersten
Bereichen;
C) Aufbringen einer zweiten, Riss-bildenden Beschichtung auf das
Trägersubstrat in zweiten Bereichen und Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet;
D) Aufbringen einer Metallisierung auf das Trägersubstrat, sodass
- in dritten Bereichen - außerhalb der ersten Bereiche und außerhalb der zweiten Bereiche - das Metall auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird, - in den zweiten Bereichen das Metall innerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichtung auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird und außerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichrung oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung abgeschieden wird; und
E) Entfernen des oberhalb der ersten und der zweiten Beschichtung vorliegenden Metalls in den ersten Bereichen und in den zweiten Bereichen, sodass das erhaltene Trägersubstrat so beschaffen ist, dass es:
- in den ersten Bereichen keine Metallisierung aufweist,
- in den zweiten Bereichen eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aufweist, und
- in den dritten Bereichen, die nicht zu den ersten Bereichen und den zweiten Bereichen gehören, eine opake, leitfähige Metallisierung aufweist. 2. (Bevorzugte Ausgestaltung des ersten Aspekt) Verfahren zum Herstellen einer (opto)elektronischen Vorrichtung, umfassend die folgenden Schritte:
A) Bereitstellen eines Träger Substrats;
B) das Aufbringen einer Waschfarbe auf das Trägersubstrat in ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen;
C) das Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung auf das Trägersubstrat in zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen und Trocknen der Rissbildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet; D) das Aufbringen einer Metallisierung auf das Trägersubstrat, sodass - in den Bereichen außerhalb der ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereiche und außerhalb der zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereiche das Metall auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird;
- in den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen das Metall innerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichtung auf dem
Trägersubstrat abgeschieden wird und außerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichtung oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung abgeschieden wird;
E) das Entfernen der Waschfarbe in den ersten Bereichen und das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung in den zweiten Bereichen
zusammen mit dem oberhalb der Beschichtung vorliegendem Metall, sodass das erhaltene Trägersubstrat so beschaffen ist, dass es:
- in den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen keine Metallisierung aufweist;
- in den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen,
zusammenhängenden Netzes aufweist;
- in den Bereichen, die nicht zu den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereiche und den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen gehören eine opake bzw. kontinuierliche, leitfähige Metallisierung aufweist.
Das Aufbringen der Riss-bildenden Beschichtung kann z.B. drucktechnisch erfolgen, insbesondere mittels Tiefdruck, Flexodruck oder mittels eines Inkjet- Verfahrens. Unter dem obigen Begriff„opake bzw. kontinuierliche Metallisierung" ist eine vollflächige bzw. durchgängige Metallschicht zu verstehen, die insbesondere eine gleichmäßige Schichtdicke aufweist.
Das im Schritt A) bereitgestellte Trägersubstrat kann insbesondere
transparent, semitransparent oder opak sein. Das Träger subs trat kann z.B. ein Glassubstrat, eine Folie oder ein Multilayer- Aufbau sein. Der Multilayer- Aufbau kann insbesondere funktionelle organische und/ oder anorganische Schichten aufweisen, die einen Teil einer (opto) elektronischen Vorrichtung, z.B. eine Solarzelle, darstellen. Der Schritt E) des Entfernens kann z.B. durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen. Alternativ kann der Schritt des Entfernens mittels einer separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden
Vorrichtung erfolgen, wobei die Vorrichtung mittels der klebfähigen Schicht an dem zu entfernenden Material des Trägersubstrats fixiert und nach dem Fixieren zusammen mit dem vom Trägersubstrat zu entfernenden Material vom Trägersubstrat abgezogen wird. 3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1, 2 oder 3, wobei der Schritt B) vor dem Schritt C) durchgeführt wird oder der Schritt B) nach dem Schritt C) durchgeführt wird.
4. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen einer
(opto)elektronischen Vorrichtung, umfassend die folgenden Schritte:
a) das Bereitstellen eines ersten Trägersubstrats;
b) das Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung auf das erste
Trägersubstrat in ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen und Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet;
c) das Aufbringen einer Metallisierung auf das im Schritt b) erhaltene erste Trägersubstrat auf solche Weise, dass
- in den Bereichen außerhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung das Metall auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird; und
- in den Bereichen der mit Rissen versehenen Beschichtung das Metall innerhalb der Risse auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird und außerhalb der Risse oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung abgeschieden wird; d) das separate Bereitstellen eines zweiten Trägersubstrats, das mit einer klebfähigen Beschichtung versehen ist;
e) das Fixieren des separat bereitgestellten zweiten Trägersubstrats mittels der klebfähigen Beschichtung an der mit Rissen versehenen Beschichtung des nach den Schritten a), b) und c) erhaltenen ersten Träger Substrats;
f) das Ablösen des die klebfähige Beschichtung aufweisenden zweiten Trägersubstrats zusammen mit an der klebfähigen Beschichtung haftendem Metall vom ersten Trägersubstrat, sodass das erhaltene erste Trägersubstrat so beschaffen ist, dass es
- in den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen,
zusammenhängenden Netzes aufweist;
- in den Bereichen, die nicht zu den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen gehören eine opake, leitfähige Metallisierung aufweist.
Das Aufbringen der Riss-bildenden Beschichtung kann z.B. drucktechnisch erfolgen, insbesondere mittels Tiefdruck, Flexodruck oder mittels eines Inkjet- Verfahrens. 4. (Dritter Aspekt der Erfindung) Elektronische Vorrichtung, erhältlich durch das Verfahren gemäß einem der Absätze 1 bis 4.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, die auf dem Gebiet der Sicherheitselement-Herstellung für Wertdokumente bekannten Technologien zur Feinstrukturierung von Metallisierungen für die Bereitstellung
(opto)elektronischer Vorrichtungen heranzuziehen. Zu den Technologien gehören u.a. die Verwendung eines (Photo-)Resistlacks, der Einsatz eines Ätz-Mediums sowie die Verwendung von Waschfarbe.
Sicherheitselemente mit im Durchlicht, und gegebenenfalls auch im Auflicht, visuell erkennbaren Zeichen sind bekannt. Die Zeichen können beliebige Formen haben, wie Zahlen, Buchstaben, Muster, geometrische oder figürliche Darstellungen etc., und werden allgemein unabhängig von ihrer Form als„Negativschrift" bezeichnet. Die Sicherheitselemente werden z.B. hergestellt, indem ein transparentes Substrat mit einer Beschichtung, im Allgemeinen einer metallischen Beschichtung (bzw. Metallisierung), versehen wird, die dann an bestimmten Stellen wieder entfernt wird. Hält man das Sicherheitselement gegen das Licht, erscheinen die Bereiche mit metallischer oder sonstiger Beschichtung dunkel. Die Bereiche, an denen die Beschichtung entfernt wurde, erscheinen dagegen hell oder zumindest deutlich heller als die beschichteten Bereiche, je nach Transparenz des
Substrats. Je transparenter, d.h. je lichtdurchlässiger, ein Substrat ist, desto ausgeprägter ist der Kontrast zwischen beschichteten und
beschichtungsfreien Bereichen. Bei sehr transparenten Substraten ist die Negativschrift nicht nur im Durchlicht, sondern auch im Auflicht deutlich erkennbar.
Bei Bedampfungsprozessen entstehen metallische Beschichtungen im
Wesentlichen vollflächig. Die Bereitstellung von Aussparungen innerhalb der metallischen Beschichtung kann im einfachsten Fall durch das Einsetzen einer Blende oder eines Abschirmblechs während des
Bedampfungsprozesses erfolgen. Diese Maßnahme führt lediglich zu grobstrukturierten Metallisierungen. Optisch ansprechende
Sicherheitselemente erfordern allerdings eine Feinstrukturierung.
Feinstrukturierte Metallisierungen können z.B. durch Ätzprozesse bereitgestellt werden. Dabei wird das zu strukturierende Metall in einem ersten Schritt vollflächig auf das Substrat aufgebracht und in einem zweiten Schritt in bestimmten Motivbereichen mit einem geeigneten Resistlack beschichtet. In einem dritten Schritt erfolgt das Entfernen (oder das chemische Umwandeln) des Metalls in den nicht durch Resistlack
geschützten Bereichen mittels eines Ätzmediums. Der Resistlack kann auch vollflächig aufgebracht werden und durch Belichten selektiv auf eine solche Weise verändert werden, dass bestimmte Bereiche des Resistlacks selektiv entfernt werden und die unterhalb angeordnete Metallisierung entsprechend geätzt werden kann. Der Einsatz von Photoresistlackschichten bei der Sicherheitselement-Herstellung ist z.B. aus der EP 2 049 345 Bl bekannt.
Die Feinstrukturierung einer Metallisierung kann darüber hinaus durch ein sogenanntes Waschverfahren erfolgen. In der WO 99/13157 wird ein
Waschverfahren beschrieben, bei dem eine Trägerfolie mit einer Druckfarbe mit hohem Pigmentanteil in Form von Zeichen bedruckt, mit einer dünnen Abdeckschicht (z.B. aus Aluminium) beschichtet und anschließend die Druckfarbe mitsamt der darüber befindlichen Abdeckschicht durch
Auswaschen mit einer Flüssigkeit entfernt wird, um beschichtungsfreie Bereiche in Form der Zeichen zu erzeugen.
Die WO 92/11142 (entspricht EP 0 516 790) bzw. deren deutsche
Prioritätsanmeldung DE 4 041 025 offenbart durch Wärmeeinwirkung aktivierbare Druckfarben, beispielsweise wachshaltige Emulsionen. Bei Erwärmung erweichen diese Emulsionen und verringern dadurch die Haftung zur Trägerfolie, so dass in diesen schlecht haftenden Bereichen, unterstützt durch mechanische Behandlung, wie z. B. Ultraschall, Abbürsten oder Abreiben, sowohl die erweichte Druckfarbe als auch die darüber liegenden Schichten entfernt werden können. Außerdem werden als aktivierbare Druckfarben Farben mit aufschäumenden Additiven, wie sie bei der Herstellung von Schaumstoffen üblich sind, offenbart. Diese Treibmittel spalten unter Wärmeeinwirkung Gas ab und erzeugen Schaumstrukturen. Dadurch vergrößert sich das Volumen der Druckfarbe, wodurch die Haftung an der Trägerfolie verringert wird und die über der Druckfarbe liegenden Schichten nach außen gewölbt werden, so dass sie einen guten
Angriffspunkt für eine mechanische Entfernung bieten.
Die WO 97/23357 nimmt Bezug auf EP 0 516 790 und offenbart darüber hinaus aktivierbare Druckfarben, die durch Behandlung mit einem
geeigneten Lösungsmittel aktiviert, d.h. ausgewaschen, werden.
Erfindungsgemäß wird als Riss-bildende Beschichtung bevorzugt eine Dispersion, weiter bevorzugt eine kolloidale Dispersion eingesetzt.
Insbesondere geeignet sind z.B. Dispersionen aus SiC -Nanopartikeln oder aus Acrylharz-Nanopartikeln, wie sie auf Seite 2090 im Dokument D2 beschrieben werden. Darüber hinaus kann die Riss-bildende Beschichtung auf einem in Lösung vorliegenden Polymer basieren. Die Polymer-Lösung wird auf das Substrat aufgebracht, z.B. mittels Aufdrucken, sodass ein dünner Polymerfilm erzeugt wird. Der dünne Polymerfilm bildet während des Trocknens Risse aus.
Die Riss-Bildung ist abhängig von der Wahl der Rohstoffe und der Wahl des Substrats, der Schichtdicke der Riss-bildenden Beschichtung und von den Trocknungsparametern. Dabei liegen die am Ende des
Herstellungsverfahrens erzielbaren Linienstärken z.B. im Falle von Silber im Bereich von 1 μιη bis 50 μιη, wobei die Linien in der Regel so fein sind, dass sie erst beim Einsatz einer Lupe als Linien erkennbar sind. In der Fläche löst das menschliche Auge die einzelnen Linien nicht auf, man erkennt aber sowohl im Auflicht (bzw. Reflexion), als auch im Durchlicht (bzw.
Transmission) einen Unterschied gegenüber der unbehandelten bzw. bloßen Folie. Da die feinen Linien ein unregelmäßiges, zusammenhängendes Netz bilden, treten unerwünschte Beugungseffekte nicht auf. Durch Variation der Insel-Größe und der Riss-Breite kann das Reflexionsvermögen bzw. die Licht-Durchlässigkeit in geeigneter Weise eingestellt werden.
Verglichen mit einer konventionellen, vollflächigen und sehr dünnen Metallschicht (nachfolgend auch„semitransparente Metallisierung" genannt), die eine konstante optische Reflexion und Transmission aufweist, ist die erfindungsgemäße metallisierte Netzstruktur im Hinblick auf die wesentlich höhere chemische Beständigkeit ausgesprochen vorteilhaft. In den Metall-Linien liegt das Metall in der„normalen" Schichtdicke vor, während eine konventionelle semitransparente Metallisierung sehr dünn und damit korrosionsanfällig ist, insbesondere im Falle von AI und Cu.
Die erfindungsgemäße Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes zeigt eine elektrische Leitfähigkeit sowie eine optische Transmission, die mit einer vollflächigen ITO-Schicht vergleichbar ist. Dabei können die feinen metallischen Linien in Kombination mit üblichen Prägelacken, üblichen Primer-Zusammensetzungen und üblichen Heißsiegellacken eingesetzt werden und dabei als Reflektor fungieren.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung einer (opto)elektronischen Vorrichtung wird auf einem Trägersubstrat, wie etwa ein Glassubstrat, eine Folie oder ein Multilayer- Aufbau, in ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen eine Waschfarbe aufgebracht. Danach erfolgt das Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung auf das Trägersubstrat in zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen und Trocknen der Riss- bildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet. Diese Schritte für das Erzeugen der ersten und zweiten Bereiche können auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden, d.h. zunächst erfolgt das Aufbringen der Riss-bildenden Beschichtung auf das Trägersubstrat und erst danach das Aufbringen der Waschfarbe. Auf das auf diese Weise behandelte Substrat wird Metall aufgedampft (alternativ kann das Metall auch nasschemisch aufgebracht werden). Das Metall wird dabei sowohl oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung, als auch in den Rissen deponiert. Außerhalb der ersten und der zweiten Bereiche wird das Metall auf das Trägersubstrat abgeschieden. Die mit Rissen versehene Beschichtung wird danach entfernt, zusammen mit dem oberhalb der Beschichtung deponierten Metall. Entfernt wird darüber hinaus die Waschfarbe. Das Entfernen kann z.B. durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen. Nach dem Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung und der Waschfarbe kann das mit einer metallischen Netzstruktur einerseits und einer kontinuierlichen Metallisierung andererseits versehene Trägersubstrat gegebenenfalls mit einer üblichen Primer-Zusammensetzung oder mit einer Schicht, deren Brechungsindex deutlich von dem Brechungsindex der Prägelackschicht abweicht, überbeschichtet werden. Auch eine
Überbeschichtung mit einem Metall, das eine andere Farbe als das Metall der metallischen Netzstruktur aufweist, könnte erfolgen. Der Betrachter würde in diesem Fall eine Mischfarbe sehen. Im Zuge der weiteren Verarbeitung des Sicherheitselements können weitere Primer-Schichten und/ oder
Heißsiegellack-Schichten eingesetzt werden. Auch weitere optische Effekte, z.B. Fluoreszenz, sind durch ein Aufbringen zusätzlicher Effektschichten problemlos möglich, da der eingesetzte Reflektor, d.h. die metallische
Netzstruktur, nur teilflächig vorliegt. Das Verfahren zum Entfernen der Waschfarbe und der mit Rissen
versehenen Beschichtung erfolgt mit Vorteil mittels Auflösen mit einem geeigneten Lösungsmittel. Die Wahl des Lösungsmittels erfolgt
zweckmäßigerweise in Abstimmung auf die Beschichtung. Typischerweise können die folgenden Lösungsmittel verwendet werden: Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, Methylenchlorid, Chloroform, Toluol, Xylol, Methanol, Ethanol, 2-Propanol. Weiterhin können Acetale oder Gemische der vorstehend genannten
Lösungsmittel verwendet werden. Alternativ kann auch ein Ablösen der Riss-bildenden Beschichtung durch Unterwanderung erfolgen. In diesem Fall können neben den genannten Lösungsmitteln auch wässrige Lösungen, Mischungen von Lösungsmitteln und Wasser, ggf. mit Tensiden, ggf. mit Entschäumern und sonstigen Additiven zum Einsatz kommen. Die
Ablösung bzw. Auflösung der mit Rissen versehenen Beschichtung kann auch durch Spritzdüsen oder auch mechanisch durch Bürsten, Walzen oder durch Filze unterstützt werden.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung einer (opto)elektronischen Vorrichtung wird auf einem Trägersubstrat, wie etwa ein Glassubstrat, eine Folie oder ein Multilayer- Aufbau, in ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen eine Riss-bildende Beschichtung aufgebracht. Nach dem Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung, bei dem die
Beschichtung zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen,
zusammenhängenden Netzes ausbildet, erfolgt das Aufbringen einer Metallisierung auf solche Weise, dass
- in den Bereichen außerhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung das Metall auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird; und - in den Bereichen der mit Rissen versehenen Beschichtung das Metall innerhalb der Risse auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird und außerhalb der Risse oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung abgeschieden wird.
Separat erfolgt das Bereitstellen eines zweiten Trägersubstrats, das mit einer klebfähigen Beschichtung versehen ist. Danach fixiert man das separat bereitgestellte zweite Trägersubstrats mittels der klebfähigen Beschichtung an der mit Rissen versehenen Beschichtung des oben erhaltenen ersten Trägersubstrats. Anschließend erfolgt das Ablösen des die klebfähige
Beschichtung aufweisenden zweiten Trägersubstrats zusammen mit an der klebfähigen Beschichtung haftendem Metall vom ersten Trägersubstrat, sodass das erhaltene erste Trägersubstrat so beschaffen ist, dass es
- in den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen,
zusammenhängenden Netzes aufweist;
- in den Bereichen, die nicht zu den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen gehören eine opake, leitfähige Metallisierung aufweist. Bei dem oben beschriebenen Ablösen durch Kaschierung (bzw. Verklebung) und Trennwicklung ist das zweite, separate Substrat, z.B. eine Folie, großflächig mit einer unter den Kaschierbedingungen (bzw.
Klebbedingungen) klebfähigen Beschichtung beschichtet. Mit dem Begriff „großflächig" ist gemeint, dass die Ausdehnung mindestens so groß wie die Fläche der abzulösenden Riss-bildenden Schicht ist. Die Schichtdicke der klebfähigen Beschichtung beträgt nach einer ggf. stattfindenden
physikalischen Trocknung z.B. 0,4 μπι bis 4 μπι. Dabei verbindet sich das auf der Riss-bildenden Beschichtung liegende Metall mit der klebfähigen
Beschichtung. Die Riss-bildende Beschichtung dient als Abstandhalter zum Trägersubstrat und dem direkt auf dem Trägersubstrat deponierten Metall. Je nach Wahl der Riss-bildenden Beschichtung kommt es bei der
anschließenden Trennwicklung entweder zum Abziehen des Metalls von der Riss-bildenden Beschichtung oder zum vollständigen Abziehen der Riss- bildenden Beschichtung. Auf der klebfähig beschichteten Folie (d.h. das zweite, separate Substrat) befindet sich nach der Trennwicklung zumindest das Negativbild des Metalls. Die Folie kann bei Bedarf weiterverarbeitet werden. Die Folie ist metallisch mit sehr hoher Reflexion (z.B. höher als 85%), aber nicht elektrisch leitfähig.
Grundsätzliche Anmerkungen:
Die Metallisierung der erfindungsgemäßen (opto)elektronischen
Vorrichtung kann auf einem einzelnen Metall beruhen. Als Metall eignet sich z.B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel, Eisen, Chrom, Cobalt, Gold, Titan, Zinn, Zink oder eine Legierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente (z.B. eine Eisen-Silizium-Legierung). Darüber hinaus kann die Metallisierung auf einer mehrschichtigen Metallisierung basieren, die z.B. durch sukzessives Aufdampfen erhältlich ist. Eine vorteilhafte mehrschichtige Metallisierung ist z.B. eine Cr-Schicht, gefolgt von einer Al- Schicht. Die Haftung der Al-Schicht auf dem Schichtaufbau wird durch die Cr-Schicht verbessert.
Des Weiteren kann die elektrische Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes durch ein zusätzliches Beschichten mit einem elektrisch leitfähigen Polymer verbessert werden. Als elektrisch leitfähiges Polymer eignet sich z.B. ein elektrisch leitfähiges Polymer auf Thiophenbasis wie etwa Poly-3,4- ethylendioxythiophen (PEDOT bzw. PEDT ). Alternativ können anor ganische, transparente und leitfähige Schichten, z.B. Metalloxide wie Titandioxid, Indiumzinnoxid oder Fluor-Zinnoxid, aufgebracht werden. Diese zusätzlichen Schichten können auch dazu dienen, die elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Metallisierung, wie die
Austrittsarbeit, kontrolliert zu modifizieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird Metall innerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichtung deponiert, ggf. wird Metall auch oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung deponiert. Die mit Rissen versehene Beschichtung wird danach entfernt, zusammen mit dem ggf. oberhalb der Beschichtung deponierten Metall. Der Schritt des Entfernens kann z.B. durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen („Alternative 1"). Alternativ kann der Schritt des Entfernens mittels einer separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden
Vorrichtung erfolgen, wobei die Vorrichtung mittels der klebfähigen Schicht an der zu entfernenden, mit Rissen versehenen Beschichtung des
Trägersubstrats fixiert und nach dem Fixieren zusammen mit der mit Rissen versehenen Beschichtung vom Trägersubstrat abgezogen wird („Alternative 2").
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann das Trägersubstrat in bestimmten Bereichen mit einer Riss-bildenden Beschichtung versehen werden. Das Trägersubstrat kann darüber hinaus in bestimmten Bereichen (die insbesondere außerhalb der Bereiche der Riss-bildenden Beschichtung angeordnet sind) zusätzlich mit einem transparenten Lack versehen werden, der keine Risse ausbildet. Nach dem Schritt des Aufbringens einer
Metallisierung erfolgt der Schritt des Entfernens der Metallisierung, die sich oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung einerseits, und oberhalb des transparenten Lacks andererseits befindet. Dieser Schritt wird mittels der vorangehend beschriebenen, separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden Vorrichtung durchgeführt (siehe die obige„Alternative 2"). Auf diese Weise kann eine optoelektronische Vorrichtung erzeugt werden, die im Bereich des transparenten Lacks keinerlei Metallisierung aufweist. Dieses Vorgehen ist insbesondere vorteilhaft beim Herstellungsverfahren gemäß dem vorangehend beschriebenen zweiten Aspekt der Erfindung.
Die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erhaltene
transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes kann nachträglich mittels Laserstrahlung in bestimmten Bereichen entfernt werden (sogenannte Laser-Demetallisierung). Auf diese Weise ist eine Strukturierung der transparenten, leitfähigen
Metallisierung möglich, d.h. es können Leerstellen bzw. demetallisierte Bereiche bereitgestellt werden. Ebenso kann die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erhaltene opake bzw. kontinuierliche, leitfähige
Metallisierung nachträglich mittels Laserstrahlung in bestimmten Bereichen entfernt werden. Auf diese Weise ist eine Strukturierung der opaken bzw. kontinuierlichen, leitfähigen Metallisierung möglich, d.h. es können
Leerstellen bzw. demetallisierte Bereiche bereitgestellt werden.
Die elektronische Vorrichtung kann, insbesondere aufgrund ihrer optischen Eigenschaften, als optoelektronische Vorrichtung bezeichnet werden. Die elektronische Vorrichtung kann eine optronische Vorrichtung sein, also z.b. elektronisch und mittels Licht arbeiten (z.b. hybride Schaltung mit aktiven Lichtelementen/ -leitern), elektronisch arbeiten und mittels Licht
beeinflussbar (z.b. Lichtsensor, Lichtschalter), elektronisch arbeitend und Licht verarbeitend (Solarzelle, Lichtkoppler, Lichtfilter ...). Die
bereichsweise vorhandene Transparenz der elektronischen Vorrichtung kann aber auch als rein passives Element, z.b. zur optischen Gestaltung oder als Durchsichtsbereich (für den Betrachter) der elektronischen Vorrichtung, dienen. Ein durch leitende oder nicht leitende Bereiche ausgebildetes Muster kann als Motiv bezeichnet werden. Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen. Es zeigen:
Figur 1 die einzelnen Herstellungsschritte für das Erhalten einer transparenten, leitfähigen Metallisierung in Form dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes;
Figur 2 eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes
schematisch in Aufsicht in vergrößerter Darstellung; Figuren 3-4 eine Herstellung einer erfindungsgemäßen
elektronischen Vorrichtung;
Figur 5 die elektronische Vorrichtung der Figur 4 in
Draufsicht;
Figuren 6-9 eine weitere Herstellung einer erfindungsgemäßen
elektronischen Vorrichtung;
Figuren 10-12 eine Variante zu dem in den Figuren 6, 7 und 9 gezeigten Herstellungsverfahren, wobei zusätzlich ein
transparenter Lack eingesetzt wird.
Figur 1 veranschaulicht die einzelnen Herstellungsschritte für das Erhalten einer transparenten, leitfähigen Metallisierung in Form eines
dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes. Das Trägersubstrat 1 wird in einem ersten Schritt mit einer Riss-bildenden Beschichtung 2 versehen. Die Riss-bildende Beschichtung 2 basiert z.B. auf Dispersionen aus Si02- Nanopartikeln oder aus Acrylharz-Nanopartikeln. Das Aufbringen der Rissbildenden Beschichtung 2 erfolgt bevorzugt drucktechnisch, z.B. mittels Tiefdruck, Flexodruck oder mittels eines Inkjet- Verfahrens. Die Rissbildende Beschichtung 2 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 3 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus. In einem zweiten Schritt erfolgt das Aufbringen einer Metallisierung 4. Die Metallisierung 4 wird in der Figur 1 schematisch in der Form einzelner schwarzer Punkte dargestellt. Die Metallisierung 4 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 2 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 3 der Beschichtung 2 abgeschieden. In einem dritten Schritt erfolgt das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung 2 inklusive der oberhalb der Beschichtung 2 vorhandenen Metallisierung 4. Auf dem
Trägersubstrat 1 verbleibt eine transparente, leitfähige Metallisierung 5 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes. Figur 2 zeigt die transparente, leitfähige Metallisierung 5 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes schematisch in Aufsicht in vergrößerter Darstellung. Figuren 3 bis 5 veranschaulichen die Herstellung eines Sicherheitselements gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Gemäß der Figur 3 wird ein Trägersubstrat 1 mit Waschfarbe 6 in Form eines Motivs bedruckt. Anschließend werden mithilfe eines Riss-bildenden Lackes 7 weitere Motivelemente gedruckt. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen,
zusammenhängenden Netzes aus. Danach erfolgt der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und oberhalb der Waschfarbe 6 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden. Figur 4 zeigt die erhaltene (opto)elektronische Vorrichtung nach dem
Entfernen der Waschfarbe 6 und der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 mit einem geeigneten Lösungsmittel. Man erhält eine (opto)elektronische Vorrichtung mit folgenden Bereichen:
- erste Bereiche 10, die eine„echte" Negativschrift (d.h. Aussparungen bzw. Bereiche ohne jegliches Metall) bilden, ohne elektrische Leitfähigkeit;
- zweite, metallische Bereiche 11 mit elektrischer Leitfähigkeit;
- dritte Bereiche 12, die eine Negativschrift bzw. einen transparenten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit bilden, erzeugt durch eine metallische
Netzstruktur.
Figur 5 zeigt die (opto)elektronische Vorrichtung der Figur 4 in
Draufsicht. Figuren 6 bis 9 veranschaulichen die Herstellung einer (opto)elektronischen Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung erfolgt dabei nicht mithilfe eines Lösungsmittels, sondern durch ein Ablösen in Form einer Art Kaschierung (bzw. Verklebung) und Trennwicklung.
Gemäß der Figur 6 wird ein Trägersubstrat 1 mit Riss-bildender
Beschichtung 7 in Form eines Motivs bedruckt. Die Riss-bildende
Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus. Danach erfolgt der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die
Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und oberhalb des Trägersubstrats 1 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden.
Gemäß der Figur 7 erfolgt nun das Verkleben des in der Figur 6 gezeigten Vorläufers einer (opto)elektronischen Vorrichtung mit einer separaten Vorrichtung 13, die ein mit einer klebfähigen Beschichtung 15 versehenes Substrat 14 (z.B. eine Folie) aufweist. Dabei verbindet sich das auf der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 liegende Metall mit der klebfähigen Beschichtung 15. Die mit Rissen versehene Beschichtung 7 dient als
Abstandhalter zum Trägersubstrat 1 und dem direkt auf dem Trägersubstrat 1 deponierten Metall. Je nach Wahl der Riss-bildenden Beschichtung 7 kommt es bei der
anschließenden Trennwicklung entweder zum Abziehen des Metalls von der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 (siehe Figur 8) oder zum
vollständigen Abziehen der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 (siehe Figur 9). Figuren 10-12 zeigen eine Variante zu dem in den Figuren 6, 7 und 9 gezeigten Herstellungsverfahren, wobei zusätzlich ein transparenter Lack eingesetzt wird.
Gemäß der Figur 10 wird ein Trägersubstrat 1 mit Riss-bildender
Beschichtung 7 in Form eines Motivs bedruckt. Die Riss-bildende
Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus. Zusätzlich wird das Trägersubstrat 1 mit Bereichen 16 aus einem transparenten Lack versehen. Der transparente Lack 16 bildet keine Risse aus. Danach erfolgt der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7, oberhalb des transparenten Lacks 16 und oberhalb des Trägersubstrats 1 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden.
Gemäß der Figur 11 erfolgt nun das Verkleben des in der Figur 10 gezeigten Vorläufers einer (opto)elektronischen Vorrichtung mit einer separaten Vorrichtung 13, die ein mit einer klebfähigen Beschichtung 15 versehenes Substrat 14 (z.B. eine Folie) aufweist. Dabei verbindet sich das auf der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 liegende Metall und das auf dem transparenten Lack 16 liegende Metall mit der klebfähigen Beschichtung 15. Bei der anschließenden Trennwicklung kommt es zum Abziehen des Metalls von der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und von dem transparenten Lack 16 (siehe Figur 12). Die auf diese Weise erhaltene (opto)elektronische Vorrichtung weist im Bereich 16 des transparenten Lacks keinerlei
Metallisierung auf. Selbstverständlich kann der transparente Lack 16 bezüglich seiner gegenständlichen Beschaffenheit so gewählt werden, dass es bei der Trennwicklung entweder zum Abziehen des Metalls vom transparenten Lack 16 kommt (siehe Figur 12) oder zum vollständigen Abziehen des transparenten Lacks 16 (ähnlich wie in der Figur 9 gezeigt).

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung, umfassend die folgenden Schritte:
B) Aufbringen einer ersten Beschichtung, insbesondere gebildet aus einer Waschfarbe oder einem transparenten Lack, auf ein Trägersubstrat in ersten Bereichen; C) Aufbringen einer zweiten, Riss-bildenden Beschichtung auf das
Trägersubstrat in zweiten Bereichen und Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet; D) Aufbringen einer Metallisierung auf das Träger substrat, sodass
- in dritten Bereichen - außerhalb der ersten Bereiche und außerhalb der zweiten Bereiche - das Metall auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird,
- in den zweiten Bereichen das Metall innerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichtung auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird und außerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichtung oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung abgeschieden wird;
E) Entfernen des oberhalb der ersten und der zweiten Beschichtung vorliegenden Metalls in den ersten Bereichen und in den zweiten Bereichen, sodass das erhaltene Trägersubstrat so beschaffen ist, dass es:
- in den ersten Bereichen keine Metallisierung aufweist,
- in den zweiten Bereichen eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aufweist, und
- in den dritten Bereichen, die nicht zu den ersten Bereichen und den zweiten Bereichen gehören, eine opake, leitfähige Metallisierung aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt B) vor dem Schritt C) durchgeführt wird oder der Schritt B) nach dem Schritt C) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Beschichtung durch eine Waschfarbe gebildet ist und in dem Schritt des Entfernens die
Waschfarbe in den ersten Bereichen und die mit Rissen versehene
Beschichtung in den zweiten Bereichen zusammen mit dem jeweils oberhalb der Beschichtung vorliegenden Metall entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Beschichtung durch einen transparenten Lack gebildet ist und in dem Schritt des Entfernens das Metall in den ersten und den zweiten Bereichen von der jeweiligen
Beschichtung abgelöst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: el) separates Bereitstellen eines zweiten Trägersubstrats, das mit einer klebfähigen Beschichtung versehen ist; e2) Fixieren des separat bereitgestellten zweiten Trägersubstrats mittels der klebfähigen Beschichtung an dem gemäß Schritt D metallisierten
Trägersubstrat; e3) wobei in dem Schritt des Entfernens das die klebfähige Beschichtung aufweisende zweite Trägersubstrats zusammen mit an der klebfähigen Beschichtung haftendem Metall vom ersten Träger substrat abgelöst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei in dem Schritt des Entfernens das Metall von der jeweiligen Beschichtung abgelöst wird oder das Metall zusammen mit der jeweiligen Beschichtung abgelöst wird.
7. Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung, umfassend die folgenden Schritte: b) Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung auf ein erstes
Trägersubstrat in ersten Bereichen und Trocknen der Riss-bildenden
Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet; c) Aufbringen einer Metallisierung auf das im Schritt b) erhaltene erste Trägersubstrat auf solche Weise, dass
- in den Bereichen außerhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung das Metall auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird; und
- in den Bereichen der mit Rissen versehenen Beschichtung das Metall innerhalb der Risse auf dem Trägersubstrat abgeschieden wird und außerhalb der Risse oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung abgeschieden wird; d) separates Bereitstellen eines zweiten Trägersubstrats, das mit einer klebfähigen Beschichtung versehen ist; e) Fixieren des separat bereitgestellten zweiten Trägersubstrats mittels der klebfähigen Beschichtung an der mit Rissen versehenen Beschichtung des nach den Schritten b) und c) erhaltenen ersten Trägersubstrats; f) Ablösen des die klebfähige Beschichtung aufweisenden zweiten
Trägersubstrats zusammen mit an der klebfähigen Beschichtung haftendem Metall vom ersten Trägersubstrat, sodass das erhaltene erste Trägersubstrat so beschaffen ist, dass es - in den ersten Bereichen eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aufweist;
- in den Bereichen, die nicht zu den ersten Bereichen gehören eine opake, leitfähige Metallisierung aufweist.
8. Elektronische Vorrichtung hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
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