Procedimiento para la realización de topologías (4) en la superficie de una capa delgada orgánica (1) que se presenta de forma líquida o gelificada reposando sobre un sustrato (3),

comprendiendo una etapa de proyección localizada, por lo menos, de un material líquido (2) no miscible con el material que constituye la capa delgada (1) .

Estructuración superficial de capas delgadas por proyección localizada de líquido no miscible

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la estructuración, es decir, a la realización de topologías, en la superficie de capas delgadas líquidas o gelificadas, de acuerdo con la reivindicación 1. Consiste en proyectar, con ayuda de cabezales de microproyección, gotas de un material no miscible con el material no miscible con el material constitutivo de la capa delgada.

Mediante la utilización de cabezales de microproyección, es posible modificar, según deseo, el número, posición, reparto y forma de la topología obtenida de este modo. Estas topologías permiten especialmente desmultiplicar la superficie en contacto entre dos materiales o modificar localmente propiedades ópticas de una capa delgada.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

La estructuración de materiales polímeros se puede hacer con ayuda de los métodos clásicos de la microelectrónica, es decir, mediante etapas de fotolitografía. No obstante, estos métodos son costosos y su compatibilidad con los materiales orgánicos, tal como especialmente materiales polímeros, es limitada.

Por otra parte, la técnica llamada del "Hot Embossing" (Embutición en Caliente) permite crear una topología superficial sobre un material. No obstante, esta técnica solo puede ser puesta en práctica sobre materiales resistentes, simultáneamente, a la temperatura y a la presión, que son intrínsecas de este procedimiento.

Se debe observar que, para estos dos métodos, cualquier cambio de motivo gráfico requiere un cambio de molde o de mascarilla. Por lo tanto, no es posible modificar los motivos gráficos de manera fácil y con coste reducido.

La publicación de Kawase y otros, (Adv, Mater, 13 (21) , 1601-05, 2001) describe igualmente un método que es aplicable en la electrónica orgánica. Consiste en disolver un polímero con ayuda de un disolvente de dicho polímero. Este disolvente es proyectado mediante un cabezal o tobera de chorro de tinta, y disuelve de manera efectiva el polímero. No obstante, aparece alrededor de los motivos gráficos un nuevo depósito de material que es perjudicial para la calidad de las topologías fabricadas de este modo.

Finalmente, un último medio que se ha dado a conocer es el que se describe en la publicación de Sirringhaus y otros (Science 290 (5499) , 2123-26, 2000) . El sustrato es recubierto de zonas hidrófilas o hidrófobas, obtenidas a partir de capas delgadas. Según la naturaleza de la tinta, ésta se localiza preferentemente, en las zonas hidrófilas o hidrófobas. Este método recurre, por lo tanto, al depósito de la capa delgada de material hidrófilo ó hidrófobo sobre el sustrato, seguido de un "patterning" (modelado) realizado por técnicas de fotolitografía. El coste de este procedimiento es elevado y la estructuración de la capa se hace forzosamente sobre todo su espesor.

El documento US2003/029831 describe un procedimiento para la realización de topologías en la superficie de una capa orgánica que se presenta en forma líquida o gelificada, y que comprende una etapa de proyección localizada, por lo menos, de un material líquido.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Existe, por lo tanto, una necesidad evidente de desarrollar métodos fáciles y poco costosos que permitan crear, de forma controlada, motivos gráficos en la superficie de capas delgadas de naturaleza muy diversa.

Por lo tanto, la invención se refiere a un procedimiento de realización de topologías en la superficie de una capa delgada orgánica que se presenta en forma líquida o gelificada, comprendiendo una etapa de proyección localizada de un material líquido no miscible con el material que constituye la capa delgada.

El procedimiento, según la invención, se basa en el principio físico de la separación de fases, también llamada "desmezclado" ("démixtion") . La incompatibilidad de mezcla entre un material líquido proyectado, llamado a continuación fase II y el material que constituye la capa delgada, llamado a continuación fase I, se traduce en la no miscibilidad del líquido en este material. En razón de las fuerzas físicas asociadas a la separación de fases, esta segunda fase II repele el material constitutivo de la fase I. De este modo, la capa delgada constituida por el material de la fase I se deforma. Se debe observar que el material de la fase II no es un disolvente del material de la fase I.

La presente invención se basa en la estructuración superficial de capas delgadas. Esto implica que la deformación que hace hueca la capa delgada no la atraviesa. En otras palabras y en una forma de realización preferente, según la cual la capa delgada reposa sobre un sustrato, la capa delgada posee siempre la misma superficie de contacto con el sustrato al final del procedimiento, según la invención.

Tal como se ha indicado, la capa delgada a la que se hace referencia es de naturaleza orgánica. En la práctica, el material de la fase I, es decir, constitutivo de la capa delgada, se encuentra en forma líquida o ventajosamente gelificada. De manera más precisa, este material se presenta en una de las formas siguientes: monómeros en solución, polímeros en solución, monómeros líquidos o gel de polímeros.

Una capa delgada del tipo al que se refiere la invención, presenta ventajosamente un espesor superior o igual a 20 micras. Este espesor corresponde a la medida sobre la capa en su estado líquido o gelificado, es decir, en el momento de la proyección del material no miscible. Este espesor puede disminuir a continuación, en especial por secado o polimerización.

Tal como se ha mencionado anteriormente, las topologías creadas con ayuda del procedimiento, según la invención, se localizan en la superficie de la capa. De forma más precisa, su profundidad no supera el 50% del espesor de la capa y, de manera preferente, es inferior al 20%.

En el caso en el que el material I que constituye la capa delgada adopte forma líquida, presenta ventajosamente una viscosidad comprendida entre 200 y 5000 cps. Estos valores de viscosidad son determinados por la técnica Brookfield, bien conocida por el técnico en la materia (T ambiente, P = 1 atmosfera) . Una etapa previa de recorrido puede ser necesaria para conseguir estos valores.

De manera alternativa y para evitar la coalescencia del material proyectado, puede ser deseable gelificar el material constitutivo de la capa delgada antes de proceder a la proyección del material no miscible. Esta gelificación es efectuada ventajosamente por foto o termopolimerización. A estos efectos, se puede añadir al material un iniciador de polimerización.

Con referencia al material utilizado para crear las topologías en la superficie de la capa delgada, este presenta la propiedad esencial de ser no miscible con el material de la capa delgada. En otros términos, presenta incompatibilidad de mezcla con el material que constituye la capa delgada.

En la medida en la que la proyección localizada de este material se hace ventajosamente con ayuda de un cabezal de microproyección, incluso más ventajosamente un cabezal de impresión por chorros de tinta, este es, de modo preferente, un líquido proyectado desde el cabezal en forma de gotas. De este modo, la proyección del material no miscible en la superficie de la capa delgada, ventajosamente en forma de gotas, comporta la formación de alvéolos.

Además, y cuando este líquido es menos denso que el material constitutivo de la capa delgada, se ha observado que las topologías son realizadas, únicamente en la superficie. Esto constituye, por lo tanto, una forma de realización preferente en la medida en la que esta estructuración es deseada. No obstante, es posible repetir la proyección en el mismo lugar para "formar huecos" en el motivo gráfico.

Desplazando la capa y/o el dispositivo de proyección, es posible crear topologías de este tipo en diferentes lugares de la capa delgada.

La estructura y la frecuencia de los alvéolos creados en la superficie de la capa delgada pueden ser, por lo tanto, escogidas y controladas. De este modo, en especial en función de la etapa de proyección de las gotas y de la viscosidad del material constitutivo de la fase I o de su relación de reticulación, es posible yuxtaponer las zonas de deformación y realizar topologías variadas.

El líquido no miscible de la fase II,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la realización de topologías (4) en la superficie de una capa delgada orgánica (1) que se presenta de forma líquida o gelificada reposando sobre un sustrato (3) , comprendiendo una etapa de proyección localizada, por lo menos, de un material líquido (2) no miscible con el material que constituye la capa delgada (1) .

2. Procedimiento para la realización de topologías en la superficie de una capa delgada orgánica, según la reivindicación (1) , caracterizada porque el material que constituye la capa delgada (1) se presenta ventajosamente de la forma siguiente: monómeros en solución, polímeros en solución, monómeros líquidos, o gel de polímeros.

3. Procedimiento para la realización de topologías en la superficie de una capa delgada orgánica, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa delgada (1) presenta un espesor superior o igual a 20 micras en su estado líquido o gelificado.

4. Procedimiento para la realización de topologías en la superficie de una capa delgada orgánica, según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material que constituye la capa delgada se encuentra en forma líquida con una viscosidad comprendida entre 200 y 5000 cps.

5. Procedimiento para la realización de topologías en la superficie de una capa delgada orgánica, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material constitutivo de la capa delgada se encuentra en forma líquida y sufre una gelificación, ventajosamente por fotopolimerización o termopolimerización antes de la etapa de proyección.

6. Procedimiento para la realización de topologías en la superficie de una capa delgada orgánica, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material líquido no miscible (2) es menos denso que el material que constituye la capa delgada (1) .

7. Procedimiento para la realización de topologías en la superficie de una capa delgada orgánica, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la proyección localizada es realizada con ayuda de un cabezal de microproyección, ventajosamente un cabezal de impresión por chorros de tinta.

8. Procedimiento para la realización de topologías en la superficie de una capa delgada orgánica, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque después de la etapa de proyección, el material que constituye la capa delgada (1) y/o el material líquido no miscible (2) son sometidos a una etapa de evaporación.

9. Procedimiento para la realización de topologías en la superficie de una capa delgada orgánica, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque después de la etapa de proyección, el material que constituye la capa delgada (1) y/o el material no miscible (2) son sometidos a una etapa de polimerización.