CN101448640A - 热质转印基底膜、供体元件、以及它们的制备与使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基底膜、热质转印供体元件、以及制备和使用所述基底膜与所述热质转印供体元件的方法。在一些实施例中，此类基底膜和供体元件包括至少两个成对层，其中每个成对层都包括吸收性第一层和基本非吸收性的第二层。本发明还提供制备供体元件的方法，所述供体元件包括基本非吸收性的基底、吸收性第一层、和非吸收性的第二层，其中所述基本非吸收性的基底的组成与所述基本非吸收性的第二层的组成基本相同。

Description

热质转印基底膜、供体元件、以及它们的制备与使用方法
背景技术
从热转印元件到受体的层的热转印已被推荐用于制备多种产品，包括(例如)滤色器、偏振器、印刷电路板、液晶显示器、和电致发光显示器。对于许多这些产品来说，分辨率和轮廓清晰度是产品制造中的重要因素。另一个因素是，针对给定量的热能，热转印元件中转印部分的尺寸。例如，转印线条或其他形状时，形状的线宽或直径取决于用于使热转印元件形成图案的电阻元件或光束的尺寸。线宽或直径还取决于热转印元件转移能量的能力。在电阻元件或光束的边缘附近，向热转印元件提供的能量可能会降低。具有更好导热性、更小热耗、更敏感的转印涂层和/或更佳光热转换性的热转印元件通常会产生更大的线宽或直径。因此，线宽或直径可以反映热转印元件在执行热转印功能时的效率。
可以改善热转印特性的一种方式是改进转印层材料的配置。例如，在转印层中包括增塑剂可以改善转印特性。用于改善激光感应热转印期间的转印保真性的其他方法包括增大入射到供体介质上的激光功率和/或通量。然而，增大激光功率或通量可能造成成像缺陷，估计这在一定程度上是由于供体介质中一层或多层的过热而导致的。
发明内容
在一个方面，本发明提供用于热转印供体元件的基底膜。在某些实施例中，基底膜包括含有至少两个成对层的层叠堆(stack of layers)，其中每个成对层均包括：吸收性第一层；以及基本非吸收性的第二层，其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。
在另一方面，本发明提供热转印供体元件。在某些实施例中，热转印供体元件包括：基本非吸收性的基底；以及位于基底至少一部分上的光热转换(LTHC)层。光热转换层至少包括含有至少两个成对层的第一种层叠堆，其中第一种层叠堆的所述至少两个成对层中的每一个均包括：吸收性第一层；以及基本非吸收性的第二层，其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。在一些实施例中，热转印供体元件还包括设置在基底和光热转换层之间的垫层(underlayer)。在一些实施例中，热转印供体元件还包括位于光热转换层的至少一部分上的夹层。在一些实施例中，热转印供体元件还包括位于光热转换层或夹层的至少一部分上的热转印层。
在另一方面，本发明提供用于热转印供体元件的基底膜的制备方法。该方法包括：形成包括至少两个成对层的层叠堆，其中每个成对层均包括：吸收性第一层；以及基本非吸收性的第二层，其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。
在另一方面，本发明提供热转印供体元件的制备方法，以及使用此类供体元件的选择性热质转印方法。在某些实施例中，该方法包括：提供基本非吸收性的基底；以及在基底的至少一部分上形成包括至少两个成对层的层叠堆，其中所述至少两个成对层中的每一个均包括：吸收性第一层；以及基本非吸收性的第二层，其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。
在某些其他实施例中，本发明提供了制备热转印供体元件的方法，包括：提供基本非吸收性的基底；在基底的至少一部分上形成吸收性第一层；以及在吸收性第一层的至少一部分上形成基本非吸收性的第二层，其中基本非吸收性的基底的组成与基本非吸收性的第二层的组成基本相同。这些方法可选地还包括形成热转印层。
定义
当术语“包括”及其变型出现在说明书和权利要求中时，其不具有限定性的含义。
如本文所用，“一种”、“该”、“所述”、未指明数量的情况、“至少一个”和“一个或多个”是可互换使用的。
另外，在本文中，由端值表述的数值范围包括该范围内的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。
附图说明
图1为坐标图，该坐标图对具有相同厚度(2.7微米)的标准均匀LTHC层(实线)和锗单层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数随LTHC层中的深度而变化的情况进行了比较。
图2示出的是包括由吸收性层和基本非吸收性层组成的多个成对层的多层分级LTHC层的实施例。
图3为坐标图，它对标准均匀LTHC层(实线)与如图2所示具有8个锗-MgF成对层的多层分级LTHC层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数进行了比较。
图4示出了包括由吸收性层和基本非吸收性层组成的多个成对层的多层分级LTHC层的另一个实施例。
图5示出了标准均匀LTHC层(实线)和如图4所示具有8个锗-MgF成对层的多层分级LTHC层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数的比较关系。
图6示出了包括由吸收性层和基本非吸收性层组成的多个成对层的多层分级LTHC层的另一个实施例。
图7为坐标图，其对目标线性分布LTHC层(实线)与如图6所示具有8个锗-MgF成对层的多层分级LTHC层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数进行了比较。
图8示出了包括两个成对层组(band of dyads)的多层分级LTHC层的实施例。每个成对层都包括吸收性层和基本非吸收性层。
图9为坐标图，对目标线性分布LTHC层(实线)与如图8所示的多层分级LTHC层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数进行了比较，其中该如图8所示的多层分级LTHC层具有两个成对层组，每个成对层组均包括8个锗-MgF成对层。
虽然本发明可具有多种修改形式和替代形式，但其具体形式已经在附图中以示例的方式示出，并且将对其进行详细的描述。然而应当理解，其目的并不是将本发明限制于所描述的具体实施例。相反，其目的在于涵盖属于本发明的精神和范围之内的所有修改形式、等同形式和替代形式。
示例性实施例的具体实施方式
用于激光感应热成像(LITI)的热转印供体元件的一个设计目标是将供体元件调整得尽可能得敏感，并且同时确保图像质量尽可能得高。优选地，供体元件保持完好无损，并且不会出现任何意外的热感应伪像(thermally induced artifact)。在某些实施例中，转印材料的边缘和顶部表面优选的是尽可能光滑。如果成像处理期间未进行有效的能量管理，转印材料会受到一些缺陷(包括暗区)的影响，而不能获得预期的平滑、连续的转印材料线条(例如，液晶显示器(LCD)滤色器的彩色线条)。LTHC层的典型实施例包括这样的一些实施例：其中LTHC层包含一个均匀地填充有吸光材料(例如，炭黑)的粘结剂单层(例如，聚合物或诸如有机聚合物-二氧化硅纳米复合材料之类的复合物)，这种LTHC层通常由溶液涂覆法形成(即，使用(例如)液体涂料溶液、分散体、或悬浮液的湿涂工艺)；和/或包括这样的实施例：其中LTHC层包含分级金属/金属氧化物复合材料(薄膜)，这种LTHC层通常由气相沉积法(例如，真空蒸镀法或溅镀法)形成。
出现热感应伪像的可能性似乎取决于LTHC层中达到的温度分布。温度分布由成像构造(imaging construction)中热量的产生和扩散确定，成像构造通常包括供体元件(包括转印层)和受体基底。温度分布还取决于LTHC层中每单位体积的吸收功率。在均匀填充的LTHC层中，光的吸收(损耗)随LTHC层中的深度而变化的情况可以被视为类似于从具有均匀的粗纤芯-包层界面的光纤提取光(作为沿着光纤方向的距离的函数)。对于填充有炭黑的LTHC层，在LTHC层中某点的能量吸收率据信与炭黑的填充量成比例。
如本文所述，人们可以设计出这样的分级LTHC层：其吸收的能量基本与非分级LTHC层相同，但是具有均匀的单位体积吸收功率。分级LTHC层的单位体积功率最大值(以及相应的最高温度)可以显著小于非分级LTHC层的单位体积功率最大值，从而降低了热感应伪像出现的可能性。然而，在制造环境中很难实现对经溶液涂覆的LTHC层的随意分级，其中LTHC层的涂层中含有吸收性材料。例如，制备经溶液涂覆的分级LTHC层的一种方法是，以一层置于另一层之上的方式连续涂覆吸收性材料(如炭黑)填充量不同的两层或更多层，以形成多层LTHC层。请参阅(例如)美国专利No.6,228,555、6,468,715和6,689,538(均属于Hoffend Jr.等人)。然而，这类方法可能不得不制备、存储并涂覆多种不同的涂覆溶液，其中每种涂覆溶液所含的吸收性材料的填充量均不同。如本文所讨论的，本发明所公开的实施例中的至少一些实施例解决了上述问题。
本文所公开的某些实施例提供了多层LTHC层，其包括堆叠的成对层和/或由堆叠的成对层形成的堆叠组。如本文所用，“成对层”和“双层”可互换使用，表示相互堆叠的两层，成对层的总厚度为形成该成对层的两层的厚度之和。在本发明所公开的某些实施例中，一个或多个成对层包括吸收性层和基本非吸收性的层。
如果每个堆叠的成对层均包括吸收性层和基本非吸收性的层，则可以通过使用单一的吸收性层的组成来形成多种多层分级LTHC层。例如，当吸收性层包含均匀填充有激光吸收性材料的粘结剂时，吸收性层的组成是指(例如)粘结剂的组成、吸收性材料的组成、和粘结剂中吸收性材料的填充量水平。因此，通过使用单一的吸收性层的组成，便可以解决本文中上述在制备分级多层LTHC层过程中所遇到的一些问题。
如本文所公开的，可使用单一的吸收性层的组成，(例如)通过改变成对层叠堆中每个成对层的吸收性层的厚度和/或基本非吸收性层的厚度，便可形成多种多层分级LTHC层。例如，可以在使成对层叠堆中每个成对层的厚度基本保持不变的同时，分别改变每个成对层中吸收性层和基本非吸收性层的厚度。对于另一个实例，可以在使每个成对层中的基本非吸收性层的厚度基本保持不变的同时，改变每个成对层中的吸收性层的厚度，从而使每个成对层都具有不同的厚度。对于另一个实例，可以在改变每个成对层中的基本非吸收性层的厚度的同时，使每个成对层中的吸收性层的厚度基本保持不变，从而使每个成对层都具有不同的厚度。对于又一个实例，可以改变每个成对层中的吸收性层和基本非吸收性层的厚度，并且使每个成对层都具有不同的厚度。这种多层分级LTHC层可以优选地提供一种或多种特性，其中包括(例如)：每个成对层都具有恒定的吸收功率和恒定的总能量密度；每个成对层都具有恒定的吸收性材料比率，并且成对层的厚度恒定；每个成对层都具有恒定的吸收功率和吸收性材料比率；以及/或者具有一种或多种上述特性的多组成对层，如本文进一步描述。
吸收性层通常是指包含光(尤其是其波长可用于激光感应热成像的激光)吸收性材料的层。在一些实施例中，吸收性层包含吸收性材料和基本非吸收性材料，而在其他实施例中，吸收性层只包含吸收性材料。例如，吸收性材料(例如，染料和/或颜料(如炭黑)和/或其他吸光颗粒)可以被溶解、分散或悬浮在粘结剂(如聚合物或复合材料)中。对于另一个实例，吸收性层可以包含不带粘结剂的吸收性材料(例如，金属和/或金属氧化物，如锗、六硼化镧、铟锡氧化物、氧化铝、低价氧化铝、氧化银以及它们的组合)。吸收性材料的吸收率通常为至少0.25微米-1，更优选地为至少1微米-1，最优选地为至少10微米-1。典型吸收性材料具有最多2微米-1的吸收率，其中所述典型吸收性材料包括含有黑体吸收剂(例如，炭黑)的粘结剂。其他吸收性材料可以具有最多3微米-1、4微米-1或甚至更高的吸收率，其中其他吸收性材料包括含有染料、颜料和/或吸光材料的粘结剂。典型的金属、金属氧化物和/或半导体材料可以具有高得多的吸收率。例如，在示例性成像辐射波长下，锗具有10微米-1的吸收率。
示例性的吸收性材料已经在(例如)下列文献中有所描述：美国专利No.6,582,876(Wolk等人)和No.6,586,153(Wolk等人)；Mat suoka所著Infrared Absorbing Materials(红外光吸收性材料)(Plenum Press，New York(1990))；Matsuoka所著Absorption Spectra of Dyes forDiode Lasers(二极管激光器所用染料的吸收光谱)(Bunshin PublishingCo.，Tokyo(1990))；Brackmann所著Lambdachrome Laser Dyes(Lambdachrome激光器染料)(Lambda Physik GmbH，Goettingen(1997))；Herbst等人所著Industrial Organic Pigments：Production，Properties，Applications(工业有机颜料的制备、特性和应用)(VCHPublishers公司，New York(1993))；Hunger所著Industrial Dyes：Chemistry，Properties，Applications(工业染料的化学性质、特性和应用)(Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA，Weinheim(2003))；以及可得自(例如)Epolin(Newark，NJ)和/或H.W.Sands公司(Jupiter，FL)的其他文献。
适合用作LTHC层中的辐射吸收剂的染料可以以颗粒形式存在，该颗粒溶于粘结剂材料中，或至少部分地分散在粘结剂材料中。当使用分散的粒状辐射吸收剂时，粒度可以为(至少在某些情况下)10微米或更小，并且可以为1微米或更小。合适的染料包括那些吸收光谱中的红外光的染料。这类染料的实例可见于下列文献中：Matsuoka所著Infrared AbsorbingMaterials(红外光吸收性材料)(Plenum Press，New York(1990))；Matsuoka所著Absorption Spectra of Dyes for Diode Lasers(二极管激光器所用染料的吸收光谱)(Bunshin Publishing Co.，Tokyo(1990))；美国专利No.4,772,582(DeBoer)；No.4,833,124(Lum)；No.4,912,083(Chapman等人)；No.4,942,141(DeBoer等人)；No.4,948,776(Evans等人)；No.4,948,778(DeBoer)；No.4,950,639(DeBoer等人)；No.4,950,640(Evans等人)；No.4,952,552(Chapman等人)；No.5,023,229(Evans等人)；No.5,024,990(Chapman等人)；No.5,156,938(Chapman等人)；No.5,286,604(Simmons，III)；No.5,340,699(Haley等人)；No.5,351,617(Williams等人)；No.5,360,694(Thien等人)；和No.5,401,607(Takiff等人)；欧洲专利No.321,923(DeBoer)和No.568,993(Yamaoka等人)；以及Beilo，K.A.等人在J.Chem.Soc.，Chem.Com.，1993，452-454(1993)中所发表的文献。也可以使用可以以商品名CYASORB IR-99、IR-126和IR-165得自Glendale Protective Technologies公司(Lakeland，Fla.)的红外光吸收剂。具体染料可根据(例如)下列因素进行选择：在特定粘结剂和/或涂覆溶剂内的溶解度、与特定粘结剂和/或涂覆溶剂的相容性、以及吸收的波长范围。
与吸收性层不同，基本非吸收性层通常是指由未添加吸收性材料的基本非吸收性材料组成的层。基本非吸收性材料包括(例如)可用作吸收性层中的粘结剂(例如，聚合物或复合材料)的材料。基本非吸收性材料的吸收率通常为最多0.01微米-1，更优选地为最多0.001微米-1，最优选地为最多0.0001微米-1。
可以认识和预料到的是，在成对层和成对层叠堆的成形和加工过程中，层与层之间可能会发生一定程度的混合。因此，这意味着：包括吸收性层和基本非吸收性层的成对层不仅包括在吸收性层和基本非吸收性层的界面处具有鲜明边界的成对层，而且包括在吸收性层和基本非吸收性层的界面处已经发生混合的成对层。与此类似，成对层叠堆不仅包括在每个成对层的界面处具有鲜明边界的成对层叠堆，而且还包括在一个或多个成对层之间的界面处已经发生混合的成对层叠堆。
在一个方面，本发明提供用于热转印供体元件的基底膜。在某些实施例中，基底膜包括含有至少两个成对层的层叠堆，其中每个成对层均包括：吸收性第一层；以及基本非吸收性的第二层，其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。如本文所用，“光学吸收率”是指单位厚度吸收的光学功率的比率。基本相同的光学吸收率的偏差优选不超过10％，更优选不超过1％，最优选不超过0.1％，其差值被表示为具有最大光学吸收率的成对层的光学吸收率的百分比(如果光学吸收率不同的话)。在一些实施例中，所述至少两个成对层形成具有交替层叠的吸收性层和基本非吸收性层的叠堆。
可选地，除了本文所述的堆叠的成对层(即光学叠堆或光学层)之外，基底膜还包括诸如(例如)一个或多个表层或者一个或多个内部非光学层(例如，光学层组之间的保护性边界层)之类的一个或多个非光学层。非光学层可用于为基底膜提供结构或用于保护基底膜，使其在加工过程中或加工之后避免遭受破坏或损坏。对于某些应用，可能需要包括牺牲性保护表层，其中表层与光学叠堆和可选夹层之间的界面粘附力受到控制，以使得使用前可将表层从光学叠堆和可选夹层上剥离。具体地讲，通过挤出或共挤出法工艺制备的表层可以减少或消除LITI供体(光学叠堆或可选夹层)的关键顶面受颗粒污染，并降低对制备供体薄膜的环境的清洁度要求。
对于非光学层，可以选择这样的材料：该材料能为基底膜赋予或改善诸如(例如)抗撕扯性能、抗穿刺性、韧性、耐候性和耐溶剂性之类的特性。通常放置一个或多个非光学层，使得将被光学层透射、偏振或反射的光线中的至少一部分也会通过这些层(即把这些层置于透过光学层或被光学层反射的光的路径中)。非光学层通常基本不会影响基底膜在所关注的波长范围内的反射特性。为使本发明的薄膜在层合到严重弯曲的基底上时不会断裂或起皱，除了考虑光学层的特性外，还要考虑非光学层的诸如结晶度和收缩特性之类的性能。
非光学层可以采用任何合适的材料，并且可以采用光学叠堆中使用的其中一种材料。当然，重要的是，所选材料的光学特性不会损害光学叠堆的光学特性。非光学层可以由多种聚合物(例如，聚酯)组成，包括光学层中所用的任何聚合物。在一些实施例中，选择用于非光学层的材料与选择用于光学层的材料类似或相同。表层使用coPEN、coPET或其他共聚物材料，可以减小基底膜的易开裂性(即，由于应变诱导性结晶和大部分聚合物分子沿取向方向排列而导致的薄膜开裂)。非光学层的coPEN在可选地用于使光学层取向的条件下受到拉伸时通常几乎不会发生取向，因此几乎不会有应变诱导性结晶。
表层和其他可选非光学层可以比光学层更厚、更薄或一样厚。表层和可选非光学层的厚度通常为各光学层中至少一层的厚度的至少四倍，典型地为至少10倍，并且可以为至少100倍。可以改变非光学层的厚度，以使基底膜具有特定厚度。
也可以将附加涂层视作非光学层。其他层包括(例如)防静电涂层或薄膜；阻燃剂层；UV稳定剂层；耐磨材料或硬涂层材料层；光学涂层；防雾材料层；以及它们的组合。附加的功能层或涂层在(例如)美国专利No.6,352,761(Hebrink等人)、No.6,368,699(Gilbert等人)、No.6,569,515(Hebrink等人)、No.6,673,425(Hebrink等人)、No.6,783,349(Neavin等人)和No.6,946,188(Hebrink等人)中有所描述。这些功能性部件可以被引入在一个或多个表层内，或作为独立的薄膜或涂层进行施加。
在另一方面，本发明提供热转印供体元件。在某些实施例中，热转印供体元件包括：基本非吸收性的基底；以及位于该基底至少一部分上的光热转换层。光热转换层包括含有至少两个成对层的至少第一种层叠堆，其中第一种层叠堆的所述至少两个成对层中的每一个均包括：吸收性第一层；以及基本非吸收性的第二层，其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。在一些实施例中，第一种层叠堆中的所述至少两个成对层形成具有交替层叠的吸收性层和基本非吸收性层的层叠堆。
在热转印供体元件的一些实施例中，第一种层叠堆中每个成对层的总厚度基本相同。如本文所用，具有“基本相同”的厚度的成对层的厚度差优选地不超过10％，更优选地不超过1％，最优选地不超过0.1％，其差值被表示为具有最大厚度的成对层的厚度的百分比(如果成对层厚度不同的话)。
在热转印供体元件的一个实施例中，第一种层叠堆中每个成对层的总厚度基本相同，并且对于每个成对层，选择第一层的厚度和第二层的厚度，以使得第一种层叠堆中每个成对层的总吸收功率基本相同。如本文所用，“总吸收功率”是指整个成对层叠堆所吸收的可用入射光功率的比率。因此，成对层的总吸收功率为该成对层所吸收的可用入射光功率的比率。具有“基本相同”的总吸收功率的成对层的总吸收功率的偏差优选地不超过10％，更优选地不超过1％，最优选地不超过0.1％，其差值被表示为具有最大总吸收功率的成对层的总吸收功率的百分比(如果总吸收功率不同的话)。
在热转印供体元件的另一个实施例中，第一种层叠堆中每个成对层的总厚度基本相同，并且对于第一种层叠堆中的每个成对层，吸收性材料比率基本相同。如本文所用，成对层的“吸收性材料比率”是指成对层中吸收性层的厚度与成对层总厚度的比值。具有“基本相同”的吸收性材料比率的成对层的吸收性材料比率的偏差优选地不超过10％，更优选地不超过1％，最优选地不超过0.1％，其差值被表示为具有最大吸收性材料比率的成对层的吸收性材料比率的百分比(如果吸收性材料比率不同的话)。
在热转印供体元件的另一个实施例中，第一种层叠堆中每个成对层的吸收性材料比率基本相同，并且选择第一种层叠堆中每个成对层的厚度，以使得第一种层叠堆中每个成对层的总吸收功率基本相同。
在热转印供体元件的另一个实施例中，光热转换层还包括含有至少两个成对层的第二层叠堆，其中第二层叠堆中每个成对层的吸收性材料比率基本相同，并且第一种层叠堆中每个成对层的吸收性材料比率基本相同。在某些这类实施例中，第一种层叠堆中每个成对层的总厚度基本相同，第二层叠堆中每个成对层的总厚度也基本相同，并且第一种层叠堆中每个成对层的总厚度不同于第二层叠堆中每个成对层的总厚度。
可选地，热转印供体元件还包括设置在基底和光热转换层之间的垫层，例如，如美国专利No.6,284,425(Staral等人)中所述的垫层。可选垫层可以通过涂覆或其他方式设置在供体基底和LTHC层之间，以最大限度地降低(例如)成像过程中对供体基底造成的损坏。垫层也会影响LTHC层与供体基底元件的粘附力。通常，垫层具有较高的耐热性(即，比基底的热导率低)，因此将其用作绝热体，使基底与LTHC层所产生的热量隔绝。作为另外一种选择，可以使用热导率高于基底的垫层来增强从LTHC层向基底的传热，(例如)以此降低可能因LTHC层过热而导致的成像缺陷的发生率。
合适的垫层包括(例如)聚合物膜、金属层(例如，气相沉积金属层)、无机层(例如，无机氧化物(例如，二氧化硅、二氧化钛、氧化铝和其他金属氧化物)的溶胶-凝胶沉积层和气相沉积层)、有机/无机复合材料层、以及它们的组合。适合作为垫层材料的有机材料包括热固性材料和热塑性材料。合适的热固性材料包括可通过加热、辐射和/或化学处理而交联的树脂，其包括但不限于交联和/或可交联的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯、环氧树脂、聚氨酯、以及它们的组合。热固性材料可以作为(例如)热塑性前体而被涂覆到供体基底或LTHC层上，并随后通过交联形成交联垫层。
合适的热塑性材料包括(例如)聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚砜、聚酯、聚酰亚胺以及它们的组合。这些热塑性有机材料可以通过传统的涂覆技术(例如，溶剂涂覆或喷涂)来施加。垫层可对一个或多个波长的成像辐射具有透射性、吸收性、反射性、或它们的某种组合。
适合作为垫层材料的无机材料包括(例如)金属、金属氧化物、金属硫化物、无机碳涂层、以及它们的组合，包括那些对于成像光波长具有透射性、吸收性、或反射性的材料。这些材料可以通过涂覆或其他传统技术(例如，真空溅射、真空蒸镀和/或等离子射流沉积)进行施加。
垫层可以提供多种有益的作用。例如，可以使用垫层来管理或控制LTHC层与供体基底之间的热传递。可以使用垫层以将基底与LTHC层中产生的热量隔离，或者吸收从LTHC层向基底传递的热量。该供体元件内的温度管理和热传递可以通过以下方式实现：增加层数和/或控制各层的性质，如热导率(例如，热导率的值和/或方向性)、吸收性材料的分布和/或取向、或者层或层内颗粒的形态(例如，金属薄膜层或颗粒中的晶体生长或晶粒形成的取向)。
垫层可以包含有添加剂，其包括(例如)光引发剂、表面活性剂、颜料、增塑剂、涂覆助剂、以及它们的组合。垫层的厚度可以取决于诸如(例如)垫层的材料、LTHC层的材料和光学特性、供体基底的材料、成像辐射的波长、热转印元件在成像辐射中的暴露持续时间、供体元件的整体构造、以及它们的组合之类的因素。对于聚合物垫层，垫层厚度通常为至少0.05微米，优选地为至少0.1微米，更优选地为至少0.5微米，最优选地为至少0.8微米。对于聚合物垫层，垫层厚度通常为至多10微米，优选地为至多4微米，更优选地为至多3微米，最优选地为至多2微米。对于无机垫层(例如，金属或金属化合物垫层)，垫层厚度通常为至少0.005微米，优选地为至少0.01微米，更优选地为至少0.02微米。对于无机垫层，垫层厚度通常为至多10微米，优选地为至多4微米，更优选地为至多2微米。
可选地，热转印供体元件还包括位于光热转换层至少一部分上的夹层，例如，美国专利No.5,725,989(Chang等人)和美国专利申请公开No.2005/0287315(Kreilich等人)中所述的夹层。可选夹层可用于最大限度地减少对转印层中被转印部分的损坏和污染，并可以降低转印层中被转印部分的失真。夹层还可以影响转印层与热转印元件的粘附力，或换句话讲，控制转印层在成像和非成像区域的释放。优选的是，夹层具有较高的耐热性，并且不会在成像环境下发生畸变或化学分解，尤其是不会畸变或化学分解到使所转印的图像无法使用的程度。优选的是，夹层在转印过程中与LTHC层保持接触，并且基本不会随转印层一起转印。
合适的夹层包括(例如)聚合物膜、金属层(例如，气相沉积金属层)、无机层(例如，无机氧化物(例如，二氧化硅、二氧化钛和其他金属氧化物)的溶胶-凝胶沉积层和气相沉积层)、有机/无机复合层、以及它们的组合。适合作为夹层材料的有机材料包括热固性材料和热塑性材料。
可加入热固性夹层中的合适材料包括那些可通过加热、辐射和/或化学处理而交联的材料，其包括但不限于可聚合和/或可交联的单体、低聚物、预聚物和/或聚合物，可将这些材料用作粘结剂、并在涂覆处理后使其交联以形成所需的耐热、反射性夹层。适合这种应用的单体、低聚物、预聚物和/或聚合物包括可以形成耐热的和/或耐溶剂的交联聚合物层、从而形成夹层的已知化学物质，其中包括交联的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯、环氧树脂、聚氨酯、(甲基)丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸酯共聚物、以及它们的组合。为了应用方便，通常将热固性材料作为热塑性前体而涂覆到光热转换层上，随后再使其交联以形成所需的交联夹层。合适的热塑性材料包括(例如)聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚砜、聚酯、聚酰亚胺以及它们的组合。这些热塑性有机材料可以通过传统的涂覆技术(例如，溶剂涂覆或喷涂)来进行施加。通常，适用于夹层中的热塑性材料的玻璃化转变温度(Tg)为25℃或更高，更优选地为50℃或更高，更优选地为100℃或更高，更优选地为150℃或更高。
夹层可以在成像辐射波长下具有光透射性、光吸收性、光反射性或它们的组合。
适合用作夹层材料的无机材料包括(例如)金属、金属氧化物、金属硫化物、无机碳涂层以及它们的组合。在一个实施例中，无机夹层对成像波长的光线具有高度透射性。在另一个实施例中，无机夹层对成像波长的光线具有高度反射性。可以通过传统技术(例如，真空溅射、真空蒸镀和/或等离子射流沉积)将这些材料施加到光热转换层上。
夹层可以提供多种有益的作用。夹层可以作为屏障，以阻止LTHC层的材料被转印。它还可以调节转印层中所达到的温度，从而可以转印热不稳定材料和/或温度敏感性材料。例如，夹层可以用作热扩散片，以控制夹层和转印层之间的界面相对于LTHC层的温度，从而可改善被转印层的质量(即表面粗糙度、边缘粗糙度等)。夹层的存在还会改善被转印材料的塑性记忆或减少被转印材料的畸变。夹层还可以影响转印层与热转印供体元件其余部分的粘附力，从而产生额外的变量，通过调节该变量可以优化LITI供体/受体系统的转印性能。当成像是通过来自供体侧的辐射进行时，反射性夹层可以降低透射过夹层的成像辐射水平，从而减轻可能由透射辐射与转印层或受体之间的交互作用而引起的对转印图像的任何损坏，当受体对成像辐射具有高度吸收性时，转印图像可能会受热损坏，此时反射性夹层尤其有助于减轻这种损坏。然而，在一些情况下，可能不需要夹层或者夹层不理想，则可以将转印层直接涂覆到LTHC上。夹层可以包含添加剂，包括(例如)光引发剂、表面活性剂、颜料、增塑剂、涂覆助剂、以及它们的组合。夹层的厚度和光学性能(例如，吸收性、反射性和透射性)可以取决于诸如(例如)夹层的材料、厚度、成像辐射吸收特性、LTHC层的材料、转印层的材料、成像辐射的波长、热转印元件在成像辐射中的暴露时间、以及它们的组合之类的因素。对于聚合物夹层而言，夹层的厚度通常为至少0.05微米，优选地为至少0.1微米，更优选地为至少0.5微米，最优选地为至少0.8微米。对于聚合物夹层而言，夹层的厚度通常为至多10微米，优选地为至多4微米，更优选地为至多3微米，最优选地为至多2微米。对于无机夹层而言(例如，金属或金属化合物夹层)，夹层的厚度通常为至少0.005微米，优选地为至少0.01微米，更优选地为至少0.02微米。对于无机夹层而言，夹层的厚度通常为至多10微米，优选地为至多3微米，更优选地为至多1微米。
在一些实施例中，热转印供体元件还包括位于光热转换层或夹层的至少一部分上的热转印层，例如，美国专利No.6,582,876(Wolk等人)和No.6,866,979(Chang等人)中公开的热转印层。
转印层可以被配制成适合于相应的成像应用(例如，彩色打样、印刷板、和滤色器)。转印层本身可以包含热塑性和/或热固性材料。在许多产品应用(例如，印刷板和滤色器应用)中，转印层材料在激光转印后优选地进行交联，以改善成像制品的性能。转印层内所含添加剂也要采用适合最终应用的特定材料(例如，用于彩色打样和滤色器应用的着色剂、用于光交联和/或可光交联的转印层的光引发剂)，并且是本领域的技术人员所熟知的。
由于夹层可以调节热转印层内的温度分布，所以利用本发明的工艺，可以减轻比典型颜料热敏感度更高的材料在转印过程中受到的损害。例如，利用本发明可以将医疗诊断化学物质添加到粘结剂内，并将其转印到医学测试卡上，从而降低医用化学物质的损坏几率并且/或者降低测试结果被破坏的可能性。与经过传统热供体元件转印的相同材料相比，采用具有夹层的本发明，可以降低化学指示剂或酶指示剂受损的可能性。
热转印层可以包含几类材料，其中包括但不限于染料(例如，可见染料、紫外染料、荧光染料、辐射-偏振染料、红外染料、以及它们的组合)、光学活性材料、颜料(例如，透明颜料、彩色颜料和/或黑体吸收剂)、磁性颗粒、导电或绝缘颗粒、液晶材料、亲水或疏水材料、引发剂、增敏剂、荧光粉、聚合物粘结剂、酶、以及它们的组合。
对于诸如彩色打样元件和滤色器元件之类的许多应用而言，热转印层都包含着色剂。优选的是，热转印层将包含至少一种有机或无机着色剂(即颜料或染料)和热塑性粘结剂。也可以包含诸如红外吸收剂、分散剂、表面活性剂、稳定剂、增塑剂、交联剂、涂覆助剂、以及它们的组合之类的其他添加剂。可以使用任何颜料，但是，对于诸如滤色器元件之类的应用，优选颜料为NPIRI Raw Materials Data Handbook(NPIRI原材料数据手册)(第4卷(颜料))或Herbst所著Industrial OrganicPigments(工业有机颜料)(VCH(1993))中所列出的、具有良好的颜色持久性和透明性的颜料。非水性颜料分散体或水性颜料分散体都可以使用。颜料通常以颜料浆形式添加到着色制剂中，颜料浆内所包含的颜料分散在粘结剂内并悬浮在溶剂或溶剂混合物中。可以选择颜料类型和颜色，以使得彩色涂层符合预设的颜色目标或行业设定的规范。分散树脂的类型和颜料与树脂的比值取决于颜料类型、对颜料进行的表面处理、制备颜料浆时所使用的分散溶剂与研磨工艺、或它们的组合。合适的分散树脂包括氯乙烯/乙酸乙烯共聚物、聚(乙酸乙烯)/巴豆酸共聚物、聚氨酯、苯乙烯马来酸酐半酯树脂、(甲基)丙烯酸酯聚合物和共聚物、聚(乙烯醇缩醛)、用酐和胺改性的聚(乙烯醇缩醛)、羟烷基纤维素树脂、苯乙烯丙烯酸树脂、以及它们的组合。优选的颜色转印涂层组合物包括30重量％-80重量％的颜料、15重量％-60重量％的树脂、以及0重量％-20重量％的分散剂和添加剂。
转印层的一个实例包括单组分或多组分转印单元，其用于在受体上形成多层装置的至少一部分，所述多层装置例如为有机电致发光(OEL)装置，或与OEL装置结合使用的另一种装置。在一些情况下，转印层可以包括形成操作装置所需的所有层。在其他情况下，转印层可以包括比形成操作装置所需的所有层更少的层，其他层通过从一个或多个其他供体元件转印的方式或通过其他合适的转印或图案化方法形成。在另外一些情况下，可以将装置的一个或多个层设置于受体上，其余的层被包含到一个或多个供体元件的转印层内。作为另外一种选择，可以在转印层形成图案之后，将装置的一个或多个附加层转印到受体上。在某些情况下，转印层只用于形成装置的一个层。
在一个实施例中，示例性转印层包括能够形成多层装置的至少两层的多组分转印单元。多层装置的这两层常常与转印层的两层相对应。在本例中，通过多组分转印单元的转印而形成的其中一个层可以是活性层(即用作导电层、半导电层、电子阻挡层、空穴阻挡层、发光层(例如，发冷光、发光、发荧光和/或发磷光的层)、电子产生层和/或空穴产生层)。通过多组分转印单元的转印而形成的第二层可以是另一个活性层或操作层(即装置内用作绝缘层、导电层、半导电层、电子阻挡层、空穴阻挡层、发光层、电子产生层、空穴产生层、吸光层、反射层、衍射层、相位延迟层、散射层、分散层和/或漫射层的层)。第二层也可为非操作层(即在装置工作过程中不执行功能，但是为(例如)方便在图案化过程中将转印单元转印和/或粘结到受体基底上而设置的层)。多组分转印单元也可以用于形成另外的活性层、操作层、和/或非操作层。
在另一方面，本发明提供用于热转印供体元件的基底膜的制备方法。该方法包括：形成包括至少两个成对层的层叠堆，其中每个成对层均包括：吸收性第一层；以及基本非吸收性的第二层，其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。
在另一方面，本发明提供热转印供体元件的制备方法，以及使用此类供体元件的选择性热质转印方法。在某些实施例中，该方法包括：提供基本非吸收性的基底；以及在基底的至少一部分上形成包括至少两个成对层的层叠堆，其中所述至少两个成对层中的每一个均包括：吸收性第一层；以及基本非吸收性的第二层，其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。
可使用多种方法来形成LTHC层，其中LTHC层包括含有至少两个成对层的层叠堆。示例性方法包括：(i)依次涂覆在可交联粘结剂内分散有吸收剂材料的层和未添加吸收剂材料的可交联粘结剂层，并在每个涂覆步骤之后进行交联，或在所有相关层都被涂覆之后将多个层交联在一起；(ii)依次进行吸收性层和基本非吸收性层的气相沉积；(iii)依次形成在可交联粘结剂内分散有吸收剂材料的层和基本非吸收性的气相沉积层，其中可交联粘结剂既可以在涂覆具体层后立即进行交联，也可以在执行其他涂覆步骤之后再进行交联；(iv)依次形成包含未添加吸收剂材料的可交联粘结剂的层和吸收性气相沉积层，其中可交联粘结剂既可以在涂覆具体层后立即进行交联，也可以在执行其他涂覆步骤之后再进行交联；(v)依次挤出具有分散在粘结剂内的吸收剂材料的层和未添加吸收剂材料的粘结剂层；(vi)挤出由成对层形成的叠堆，其中每个成对层均包括吸收性层和基本非吸收性的层；以及(vii)上述步骤的任何合适的组合或排列。本领域所已知的这类方法包括(例如)下列文献中所述的多层挤出法：美国专利No.5,882,774(Jonza等人)、No.6,352,761(Hebrink等人)、No.6,368,699(Gilbert等人)、No.6,569,515(Hebrink等人)、No.6,673,425(Hebrink等人)、No.6,783,349(Neavin等人)和No.6,946,188(Hebrink等人)以及美国专利申请公开No.2004/0214031 A1(Wimberger-Friedl等人)。本领域所已知的其他此类方法包括(例如)美国专利No.5,440,446(Shaw等人)、No.5,725,909(Shaw等人)和No.6,231,939(Shaw等人)中所述的多层涂覆-沉积方法。
可选地，如美国专利No.6,045,737(Harvey等人)中所述，层的取向可以在层的形成过程中进行，也可以在形成之后进行。例如，聚酯薄膜的取向会影响材料形态(例如，结晶度增大)。另外，取向(例如，拉幅)会产生包括(例如)各向异性导热性在内的各向异性特性，该特性会影响热转印工艺中被转印材料的保真性。在低于聚合物熔点的温度(即，对于某些聚酯而言，熔点为约260℃)下进行的取向，还会影响包括(例如)热膨胀、热收缩、和物理性质(例如，模量和弹性)在内的多种其他性质。
在一些实施例中，该方法包括挤出至少一个成对层的第一层和第二层(例如，共挤出第一层和第二层，优选同时进行第一层和第二层的共挤出)。在某些实施例中，所述至少两个成对层的每一层都被同时挤出到基底上。在某些实施例中，将每一层与基底共挤出(例如，同时共挤出)。这类挤出方法包括本文所述的多层挤出法。
在某些其他实施例中，本发明提供制备热转印供体元件的方法，该方法包括：提供基本非吸收性的基底；在基底的至少一部分上形成吸收性第一层；以及在吸收性第一层的至少一部分上形成基本非吸收性的第二层，其中基本非吸收性的基底的组成与基本非吸收性的第二层的组成基本相同。这些方法可选地还包括形成热转印层。在某些实施例中，形成第一层和/或第二层的过程包括挤出第一层和/或第二层(例如，共挤出第一层和第二层，优选同时进行第一层和第二层的共挤出)。在某些实施例中，所述至少两个成对层的每一层都被同时挤出到基底上。
上述方法可用于制备单片供体(即，看起来为单层形式的供体)。例如，可以将单片供体描述为具有一体式LTHC层和夹层的支撑膜，其中LTHC层和夹层都基于相同的热塑性树脂。对于另一个实例，可以将单片供体描述为具有经掺杂或经填充的激光吸收区域的、单独的单片塑性薄膜。与本领域已知的包括多个截然不同的层的供体相比，单片供体可具有多个优点。例如，对于基于由相同热塑性材料形成的三个热熔合层的多层供体而言，其结构完整性预期会优于溶液涂覆构造的结构完整性。此外，根据本文所述方法制备的单片供体可以具有更低含量的外来化合物(例如，分散剂、表面活性剂、润湿剂、溶剂和/或单体)，这样可以减少或消除根据传统方法制备的供体常常遇到的渗气现象。另外，根据本文所述方法制备的单片供体可以在不使用丙烯酸酯的情况下制备，据人们所知，丙烯酸酯是对OLED图案化过程有害的激发态猝灭物质。此外，由于可以省略两种溶液涂覆步骤，以及多次复卷、检查和/或清洁步骤，所以该方法的效率可提高。最后，该方法可以与保护衬里(例如，聚丙烯衬里)的应用相容，从而在暴露于超洁净显示器制造环境中之前，将关键的清洁界面遮掩起来。
共挤出法允许从广泛得多的材料中选择粘结剂载体。例如，可以很容易获得载有染料或颜料(例如，炭黑和/或铜酞菁)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)颗粒，其中该染料或颜料能够吸收波长从808到1064纳米的大量的光。这些颗粒可用于挤出LTHC层，而具有相同等级聚酯的无颜料颗粒则可以用于挤出基底层和/或夹层。由于粘结剂载体材料的选择更为广泛，因此会带来很多优点，包括(例如)：提高热稳定性、改善分子量分布、提高耐溶剂性、减少或消除低分子量添加剂和/或副产物(例如，助流剂、分散剂、光引发剂和/或未反应单体)、减少或消除残留溶剂、以及省略了所需的粘附到基底膜上的底漆层和/或粘结层。
另外，尽管PET是用于共挤出的一种很好的选择，但也可以使用可以为供体带来有重要益处的许多其他的可挤出聚合物。其他的聚合物选择包括(例如)丙烯酸树脂、聚氨酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、共聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚乙烯、聚丙烯、橡胶、聚苯乙烯、硅树脂、氟聚合物、酚醛和/或环氧树脂。人们可以根据多种因素选择聚合物或共混聚合物，这些因素包括(例如)折射率、Tg(玻璃化转变温度)、熔点、分子量分布、尺寸稳定性、柔性、刚度、和/或双折射性。
包括共挤出在内的方法会在许多方面潜在地提高工艺效率，包括(例如)无需底漆层和/或粘结层、省略多次通过涂布机的步骤、省略干燥步骤、省略UV固化步骤、消除与溶液涂覆相关的产出损耗、和/或额外的材料处理损耗。此外，在包括共挤出在内的方法中，产品参数往往容易调节。例如，在共挤出方法中，可以显著改变单片供体各部分的厚度。诸如纵向取向、拉幅、热定形和/或结晶区域之类的传统下游料片加工也可以与共挤出结合使用，以赋予供体所需的特性(例如，各向异性热导率)。此外，诸如闪光灯、压延和/或火焰压花(flame embossing)之类的表面改性技术可以与共挤出结合使用，以便对表面粗糙度、形态和/或其他所需特性进行有利的改变。
在另一个方面，本发明提供使用本文所述热转印供体元件来选择性地进行热质转印的方法。示例性方法包括：提供本文所述的热转印供体元件；将供体元件的热转印层设置成与受体基底相邻；以及利用可被光热转换层吸收并转换为热能的成像辐射来选择性地照射供体元件，从而将部分热转印层从供体元件热转印到受体基底上。本领域所熟知的热转印法在(例如)美国专利No.7,014,978(Bellman等人)中有所描述。
例如，在本发明的方法中，通过将供体元件的转印层放置在邻近受体的位置上，并选择性地加热供体元件，可以将发射性有机材料(包括发光聚合物(LEP)或其他材料)从供体薄片的转印层选择性地转印到受体基底。示例性地，通过采用可被光热转换材料吸收、并转换为热量的成像辐射来照射供体元件，可以选择性地加热供体元件，其中光热转换材料被设置在供体中，通常被设置在独立的LTHC层中。在这些情况下，可以将供体暴露在穿过供体基底和/或受体的成像辐射中。辐射可以包括一个或多个波长的辐射，其中包括来自(例如)激光器、灯泡或其他此类辐射源的可见光、红外线辐射、或紫外线辐射。也可以使用其他选择性加热方法，例如，使用热印刷头或使用热印模(例如，图案化热印模，如这样的加热型硅树脂印模：该加热型硅树脂印模具有可用于选择性加热供体的浮雕图案)。来自热转印层的材料可以以这种方式选择性地转印到受体，从而在受体上按图像形成被转印材料的图案。在许多情况下，使用来自(例如)灯泡或激光器的光来对供体进行图案化曝光的热转印法可能是有利的，因为这样往往可以达到一定的精度和准确度。通过(例如)选择光束尺寸、光束的曝光图案、定向光束接触供体薄片的持续时间和/或供体薄片的材料，可以控制被转印图案的尺寸和形状(例如，线形、圆形、正方形、或其他形状)。透过掩模照射供体元件，也可以控制被转印图案。
如前文所述，也可以使用热印刷头或其他加热元件(图案化或非图案化的加热元件)来选择性地直接加热供体元件，从而将部分转印层进行图案化转印。在这种情况下，供体薄片内的光热转换材料是可选的。热印刷头或其他加热元件可能尤其适合制备图案分辨率较低的材料，或适于用作无需对布置方式进行精确控制的图案化元件。
也可以在不对转印层进行选择性转印的情况下，从供体薄片进行转印层的转印。例如，转印层可以形成于实质上充当临时衬里的供体基底上，在转印层与受体基底接触之后，通常可以通过加热或施压从而将该衬里释放。这种方法被称为层压转印法，这种方法可用于将整个(或大部分)转印层转印至受体。
下面将举例说明本发明的某些实施例。应当理解，具体的实施例、材料、量及步骤应结合本发明的范围和精神进行广义地解释。
本文所述为用于形成供体薄片的LTHC层的多种光学材料，这些供体薄片用于通过采用激光感应热成像(LITI)工艺从而使材料形成图案。例如，使用808nm的成像波长和由聚合物基质(其载有诸如炭黑或蓝色颜料吸收剂之类的吸收性材料)构成的LTHC层，通常可以对有机发光装置(OLED)材料进行图案化。这些所谓的“分散颗粒吸收剂”在成像波长下的吸光度比普通聚合物的吸光度大得多，例如，在0.5微米-1至2.0微米-1范围内，优选地为1.0微米-1，但与可以使用气相涂覆法进行涂覆的吸光性无机材料的吸光度相比要小(例如，锗在808nm波长下的吸光度为约10微米-1)。用于将OLED图案化的典型供体包括厚度2.7微米、吸光度1.0微米-1的LTHC层(以下称“标准均匀LTHC层”)。本文所述为使用一系列高吸收性薄层的供体的实例，其光学特性接近基于分散颗粒吸收剂的供体的光学特性。
本文公开了使用具有成对层组的LTHC层来近似模拟具有任意、有限、非均匀吸收分布aNU(x)(其为在LTHC层中的深度x的函数)(下标NU表示非均匀)的LTHC层的光学响应的一个实例，其中成对组由具有恒定吸光度a0的吸收性材料和基本非吸收性材料这两种材料构成。通过成对层厚度变化来近似模拟非均匀吸收分布。为便于比较，下面将描述一些物理量。
光学吸收率被定义为从一点x0到另一点x1的光学功率的衰减与这两点间的距离之比。这两点间的距离是在LTHC层中深度为x的点到入射表面的距离x。
随LTHC层中的深度x而变化的透射功率系数T为相对于LTHC层入射表面处的光学功率值归一化的瞬时光学功率(波印亭向量的大小)。假设吸收率仅为深度x的函数，则透射功率系数可被描述为
T ( x ) = exp { - ∫ 0 x a ( x ′ ) dx ′ } .
截止到x点的总吸收功率系数F(x)就是未透射功率或
F(x)＝1-T(x)。
随深度x变化的吸收功率密度的分布g(x)为x点处的瞬时吸收功率密度，其被表示为(波印亭向量的散度的负值)
g ( x ) = - dT ( x ) dx = a ( x ) exp { - ∫ 0 x a ( x ′ ) dx ′ } .
为了比较光学行为与典型均匀LTHC层类似的多层分级LTHC层，较方便的方法是，考虑第二个量(透射功率系数T)和第三个量(总吸收功率系数F(x))的图线，其中光学行为类似的LTHC层具有类似的T(x)和F(x)量。
参见图1，该坐标图对具有相同厚度(2.7微米)的标准均匀LTHC层(实线)和锗单层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数随LTHC层中的深度而变化的情况进行了比较。注意，锗层的透射光系数在0.1微米处减少至其初值的1/e倍，而标准均匀LTHC层则在1微米处减少至其初值的1/e倍。
为了近似模拟标准均匀LTHC层的吸收分布，此处从理论上示出了使用由锗和诸如MgF之类非吸收性材料构成的成对层制备的多层分级LTHC层。使用(例如)具有多个成对层的LTHC层(例如，图2所示的LTHC层)的实施例可以实现这一目标。在本设计的情况下，对于每个成对层，吸收性层的厚度hi与成对层总厚度di的比值被设定为使得每个成对层的总吸收功率与相同厚度的标准LTHC层薄片的吸收功率相同。通过设定如下等式可以实现这一目的：
h 1 d 1 = a LTHC a Ge ,
其中aLTHC为标准均匀LTHC层的吸收率，aGe为锗层的吸收率。在图2中，每个成对层的厚度可以根据需要进行变化。
参见图2，多层分级LTHC层20包括成对层1、2、3、和4。成对层1、2、3、和4中的每一个均包括吸收性层和基本非吸收性层。通常，层叠堆包括交替层叠的吸收性层和基本非吸收性层。例如，层5、7、9、和11可以是吸收性层，而层6、8、10、和12可以是基本非吸收性层。作为另外一种选择，层5、7、9、和11可以是基本非吸收性层，而层6、8、10、和12可以是吸收性层。图2进一步示出了可选基底30、可选夹层和/或转印层40、以及可选受体50。
成对层1、2、3、4的厚度可以分别被表示为d1、d2、d3、和dN。当层5、7、9、和11表示吸收性层，层6、8、10、和12表示基本非吸收性层时，每个成对层的吸收性材料比率(δ)可以被表示为吸收性层的厚度(对于层5、7、9、和11，分别表示为h1、h2、h3、和hN)与成对层的厚度的比值。对于图2所示实施例，每个成对层的吸收性材料比率(δ)基本相同，并且成对层总厚度(d1、d2、d3、和dN)经过调整以使得每个成对层吸收的总功率基本相同。于是，成对层的总厚度必然随着LTHC层中的深度而增加，所以每个成对层的平均吸收功率密度随着LTHC层中的深度而减少，并且一级近似下LTHC层中的峰值温升随着LTHC层中的深度而减小。
需要构建具有均匀的光学和热学性质的材料时，可以使用诸如图2中所示的构造。此外，当LTHC层的激光入口区域附近需要增大温升、以帮助LTHC层内产生一个或多个气泡、从而形成有助于引发转印的压力波时，也可使用这种构造。可对LTHC层中的多个层进行调整，以增大或减小形成气泡的预期区域，并且多个基本非吸收性区域可以作为气泡表层来防止气泡破裂。
图3对标准均匀LTHC层(实线)及如图2所示具有8个锗-MgF成对层的多层分级LTHC层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数进行了比较。每一层中锗和MgF的厚度比值均为1:9(锗层厚度为每个成对层总厚度的0.1)。图3示出，对于具有8个成对层的多层结构，其吸收功率随LTHC层中的深度的分布和透射功率随LTHC层中的深度的分布都非常接近于标准均匀LTHC层的相应分布。换句话讲，利用具有8个成对层的多层结构，能够使在LTHC层的整个深度范围内的光能吸收近似于标准均匀LTHC层内的吸收分布。图3为图2所示实例的一种情况，其中要求每个成对层的厚度都相等。
图4示出了与图2所示相似的多层分级LTHC层的另一个实例，不同的是，每个成对层的吸收性材料比率(δ)基本相同，并且每个成对层的厚度(d)也基本相等。这样就形成了单位体积平均吸收率恒定的LTHC复合层。这种构造可用于(例如)降低由真空涂覆材料(如低价氧化铝和铟锡氧化物)构成的多个成对层的单位体积吸收率，其中单层较厚的低价氧化铝可能会因吸收率过大而容易发生严重的热缺陷。诸如图4所示之类的构造可用于控制LTHC层厚度和在本文所述LTHC层中的单位深度上的平均吸光量。
图5示出了标准均匀LTHC层(实线)与如图4所示具有8个锗-MgF成对层的多层分级LTHC层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数的比较关系。
参见图6，其示出了与图2和图4类似的多层分级LTHC层的另一个实例，不同的是由N个成对层形成的叠堆被布置为使得每个成对层的厚度(d)基本相同。可以改变吸收性层6、8、10、和12的厚度(分别为h1、h2、h3、和hN)。吸收性层的厚度经过选择，使得每个成对层的总吸收功率基本相同。注意，每个吸收性层的厚度(h1...N)与每个基本非吸收性层的厚度(d-hl...N)的比值不是恒定的。由于每个成对层的总吸收功率基本相同，并且每个成对层的总厚度也基本相同，所以每个成对层的总吸收功率平均密度也基本相同。经一级近似，每个成对层的平均温升因此也相同，并且LTHC层在其整个厚度范围内的温升也大致均匀。此外，通过调整成对层的厚度，可以调整LTHC层的峰值温度。
图6所示的多层分级LTHC层可以最大限度地降低热感应伪像的出现概率，因此可能是有利的。通过使作为LTHC层中深度的函数的峰值温度相对于深度尽量保持不变，可以最大限度地降低相对于LTHC层中深度的峰值温度。由于热感应伪像的出现概率与LTHC层内的峰值温度相关，所以通过将作为LTHC层中深度的函数的峰值温度降至最低，可以使这类缺陷的发生概率减至最低。图6所示多层分级LTHC层的另一个优点是：通过调整每个成对层的总厚度，可以调整LTHC层的总体峰值温度，进而调整供体材料达到的总体峰值温度。这种控制方案可用于减小供体材料遭受热损坏的概率。
图7对具有目标线性分布的LTHC层(实线)和如图6所示具有8个锗-MgF成对层的多层分级LTHC层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数进行了比较。图7显示，图6所示具有8个成对层的实施例的吸收功率和透射功率可以接近线性分布，而使用单个成对层或单层则无法实现这一目的。图7所示实例的透射比被调整成与标准均匀LTHC层的透射比相匹配。
参见图8，其示出了多层分级LTHC层20的另一个实例，其包括两组成对层(25和125)。尽管图中未示出，但多层分级LTHC层可以可选地包括另外的成对层组。此外，每组成对层中成对层的数量仅出于示例性目的，每组成对层可以独立地包括比图8所示更多或更少的成对层。
参见图8，成对层组25包括成对层1、2、3、4、和5。成对层1、2、3、4、和5中的每一个均包括吸收性层和基本非吸收性层。通常，成对层组包括交替层叠的吸收性层和基本非吸收性层。例如，层6、8、10、12、和14可以为吸收性层，而层7、9、11、13、和15则可以为基木非吸收性层。作为另外一种选择，层6、8、10、12、和14可以为基本非吸收性层，而层7、9、11、13、和15则可以为吸收性层。成对层1、2、3、4、和5的厚度可以被表示为d1。当层6、8、10、12、和14表示吸收性层，层7、9、11、13、和15表示基本非吸收性层时，每个成对层的吸收性材料比率(δ1)可以被表示为吸收性层的厚度(用h1表示)与成对层厚度的比值。
同样参见图8，与成对层组25类似，成对层组125包括成对层101、102、103、104、105、和106。成对层101、102、103、104、105、和106中的每一个均包括吸收性层和基本非吸收性层。通常，成对层组包括交替层叠的吸收性层和基本非吸收性层。例如，层107、109、111、113、115、和117可以为吸收性层，而层108、110、112、114、116、和118可以为基本非吸收性层。作为另外一种选择，层107、109、111、113、115、和117可以为基本非吸收性层，而层108、110、112、114、116、和118可以为吸收性层。成对层101、102、103、104、105、和106的厚度可以被表示为d2。当层107、109、111、113、115、和117表示吸收性层，层108、110、112、114、116、和118表示基本非吸收性层时，每个成对层的吸收性材料比率(δ2)可以被表示为吸收性层的厚度(用h2表示)与成对层厚度的比值。
图8进一步示出了可选基底30、可选夹层和/或转印层40、以及可选受体50。
对于图8所示实施例，每个成对层的吸收性材料比率(δ)基本相同，成对层组25中的每个成对层都具有基本相同的厚度d1，成对层组125中的每个成对层都具有基本相同的厚度d2，每个成对层组的吸收功率保持不变，并且每个成对层组吸收的峰值功率最低。图8所示的构造将与图6所示类似的构造(在该构造中，可以控制单个成对层叠堆的厚度和每单位深度上的平均吸光量)与如(例如)美国专利No.6,228,555、No.6,468,715和No.6,689,538(均属于Hoffend Jr.等人)中所述的分层(例如，双层)LTHC层结合在一起。图8所示的两组或多组LTHC层可由本来会导致热感应伪像的材料形成的多个薄层制成。
图9对目标线性分布LTHC层(实线)和如图8所示的多层分级LTHC层(虚线)的吸收功率系数和透射功率系数进行了比较，后者具有两个成对层组，每个成对层组均包括8个锗-MgF成对层。在图9中，每组成对层都经过选择，从而通过使用与图4所示类似的构造来使其具有恒定的吸收率。对两组成对层的吸收率的组合进行选择，以近似模拟线性分布。
本文引用的所有专利、专利申请、出版物和电子文献的全部公开内容以引用方式并入。上述具体实施方式和实例仅为清楚理解本发明而给出。应当了解，它们不是为了限制本发明。本发明并不限于所示和所述的具体细节，对本领域的技术人员显而易见的变型亦包含在由权利要求书所限定的本发明中。

Claims (31)

1.一种用于热转印供体元件的基底膜，所述基底膜包括含有至少两个成对层的层叠堆，其中每个成对层均包括：
吸收性第一层；以及
基本非吸收性的第二层，
其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。
2.根据权利要求1所述的基底膜，其中所述至少两个成对层形成具有交替层叠的吸收性层和基本非吸收性层的叠堆。
3.根据权利要求1所述的基底膜，还包括位于所述膜的至少一个表面上的表层。
4.根据权利要求1所述的基底膜，还包括位于所述膜的两个表面上的表层。
5.一种热转印供体元件，包括：
基本非吸收性的基底；以及
位于所述基底的至少一部分上的光热转换层，其中所述光热转换层包括含有至少两个成对层的至少第一种层叠堆，其中所述第一种层叠堆的所述至少两个成对层中的每一个均包括：
吸收性第一层；以及
基本非吸收性的第二层，
其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。
6.根据权利要求5所述的热转印供体元件，还包括设置在所述基底和所述光热转换层之间的垫层。
7.根据权利要求5所述的热转印供体元件，还包括位于所述光热转换层的至少一部分上的热转印层。
8.根据权利要求5所述的热转印供体元件，还包括位于所述光热转换层的至少一部分上的夹层。
9.根据权利要求8所述的热转印供体元件，还包括位于所述夹层的至少一部分上的热转印层。
10.根据权利要求5所述的热转印供体元件，其中所述第一种层叠堆的所述至少两个成对层形成具有交替层叠的吸收性层和基本非吸收性层的层叠堆。
11.根据权利要求5所述的热转印供体元件，其中所述第一种层叠堆中每个成对层的总厚度基本相同。
12.根据权利要求11所述的热转印供体元件，其中每个成对层的所述第一层的厚度和所述第二层的厚度经过选择，使得所述第一种层叠堆中每个成对层的总吸收功率基本相同。
13.根据权利要求11所述的热转印供体元件，其中所述第一种层叠堆中每个成对层的吸收性材料比率基本相同。
14.根据权利要求5所述的热转印供体元件，其中所述第一种层叠堆中每个成对层的吸收性材料比率基本相同；并且其中所述第一种层叠堆中每个成对层的厚度经过选择，以使所述第一种层叠堆中每个成对层具有基本相同的总吸收功率。
15.根据权利要求5所述的热转印供体元件，还包括含有至少两个成对层的第二层叠堆；其中所述第二层叠堆中每个成对层的所述吸收性材料比率基本相同；并且其中所述第一种层叠堆中每个成对层的所述吸收性材料比率基本相同。
16.根据权利要求15所述的热转印供体元件，其中所述第一种层叠堆中每个成对层的总厚度基本相同；其中所述第二层叠堆中每个成对层的总厚度基本相同；并且其中所述第一种层叠堆中每个成对层的总厚度不同于所述第二层叠堆中每个成对层的总厚度。
17.一种制备用于热转印供体元件的基底膜的方法，所述方法包括：
形成包含至少两个成对层的层叠堆，其中每个成对层均包括：
吸收性第一层；以及
基本非吸收性的第二层，
其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。
18.根据权利要求17所述的方法，其中形成所述层叠堆的过程包括将所述至少两个成对层和一个基底层共挤出。
19.一种制备热转印供体元件的方法，所述方法包括：
提供基本非吸收性的基底；以及
在所述基底的至少一部分上形成包含至少两个成对层的层叠堆，其中所述至少两个成对层中的每一个均包括：
吸收性第一层；以及
基本非吸收性的第二层，
其中所述至少两个成对层中的每个吸收性第一层都具有基本相同的光学吸收率。
20.根据权利要求19所述的方法，其中形成过程包括挤出至少一个成对层的所述第一层和所述第二层。
21.根据权利要求20所述的方法，其中挤出过程包括将所述至少一个成对层的所述第一层和所述第二层共挤出。
22.根据权利要求19所述的方法，其中形成过程包括将所述至少两个成对层的每一层共挤出到所述基底上。
23.根据权利要求19所述的方法，还包括在所述光热转换层的至少一部分上形成热转印层。
24.一种制备热转印供体元件的方法，所述方法包括：
提供基本非吸收性的基底；
在所述基底的至少一部分上形成吸收性第一层；以及
在所述吸收性第一层的至少一部分上形成基本非吸收性的第二层，
其中所述基本非吸收性的基底的组成与所述基本非吸收性的第二层的组成基本相同。
25.根据权利要求24所述的方法，其中形成所述第一层的过程包括挤出所述第一层。
26.根据权利要求24所述的方法，其中形成所述第二层的过程包括挤出所述第二层。
27.根据权利要求24所述的方法，其中形成所述第一层和形成所述第二层的过程包括将所述第一层和所述第二层共挤出。
28.根据权利要求24所述的方法，其中形成所述第一层和形成所述第二层的过程包括将所述第一层和所述第二层共挤出到所述基底上。
29.根据权利要求24所述的方法，其中形成所述第一层和形成所述第二层的过程包括将所述第一层、所述第二层、和所述基底共挤出。
30.根据权利要求24所述的方法，还包括在所述第二层的至少一部分上形成热转印层。
31.一种用于选择性热质转印的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求7所述的热转印供体元件；
将所述供体元件的所述热转印层设置成与受体基底相邻；以及
利用可被所述光热转换层吸收并转换为热能的成像辐射，来选择性地照射所述供体元件，从而将部分所述热转印层从所述供体元件热转印至所述受体基底。
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