Lámina con semiconductores orgánicos.

Lámina (1, 3, 6, 7, 8, 9), en la que la lámina (1, 3, 6, 7, 8,

9) incluye al menos un elemento constructivo en tecnología de semiconductores orgánicos, en particular uno o varios transistores de efecto de campo orgánicos, caracterizada por que una funcionalidad eléctrica, en particular aquélla al menos de un elemento constructivo electrónico en tecnología de semiconductores orgánicos, está combinada con características ópticas, en la que

a) la lámina presenta una estructura espacial (47) moldeada entre capas de la lámina, que por un lado estructura en forma de patrón una capa (46) del elemento constructivo electrónico en tecnología de semiconductores orgánicos y por otro lado genera un efecto óptico de difracción como característica óptica, o

b) la lámina es una lámina estampada o laminada, que presenta una o varias capas de laca (13, 18, 63, 68, 73, 78, 84, 90) que limitan con capas de polímero funcional, en la que la lámina presenta una capa holográficamente óptica o difractiva.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10010395.

Solicitante: LEONHARD KURZ STIFTUNG & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: SCHWABACHER STRASSE 482 90763 FURTH ALEMANIA.

Inventor/es: BREHM, LUDWIG, LUTZ, NORBERT, WILD, HEINRICH.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G06K19/16 SECCION G — FISICA.G06 COMPUTO; CALCULO; CONTEO.G06K RECONOCIMIENTO DE DATOS; PRESENTACION DE DATOS; SOPORTES DE REGISTROS; MANIPULACION DE SOPORTES DE REGISTROS (impresión per se B41J, G01V). › G06K 19/00 Soportes de registro para utilización con máquinas y con al menos una parte prevista para soportar marcas digitales. › estando constituido el marcado por un holograma o una red de difracción.
  • H01L27/28 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 27/00 Dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores o de otros componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común (detalles H01L 23/00, H01L 29/00 - H01L 51/00; conjuntos que consisten en una pluralidad de dispositivos de estado sólido individuales H01L 25/00). › con componentes que utilizan materiales orgánicos como la parte activa o que utilizan una combinación de materiales orgánicos con otros materiales como la parte activa.
  • H01L27/30 H01L 27/00 […] › con componentes especialmente adaptados para detectar radiación infrarroja, luz, radiación electromagnética de menor longitud de onda o radiación corpuscular; con componentes especialmente adaptados bien para la conversión en energía eléctrica de la energía de dicha radiación o bien para el control de energía eléctrica mediante dicha radiación.
  • H01L51/00 H01L […] › Dispositivos de estado sólido que utilizan materiales orgánicos como parte activa, o que utilizan como parte activa una combinación de materiales orgánicos con otros materiales; Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dichos dispositivos o de sus partes constitutivas (dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes formados en o sobre un sustrato común H01L 27/28; dispositivos termoeléctricos que utilizan material orgánico H01L 35/00, H01L 37/00; elementos piezoeléctricos, magnetoestrictivos o electroestrictivos que utilizan material orgánico H01L 41/00).
  • H01L51/30 H01L […] › H01L 51/00 Dispositivos de estado sólido que utilizan materiales orgánicos como parte activa, o que utilizan como parte activa una combinación de materiales orgánicos con otros materiales; Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dichos dispositivos o de sus partes constitutivas (dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes formados en o sobre un sustrato común H01L 27/28; dispositivos termoeléctricos que utilizan material orgánico H01L 35/00, H01L 37/00; elementos piezoeléctricos, magnetoestrictivos o electroestrictivos que utilizan material orgánico H01L 41/00). › Selección de materiales.
  • H01L51/40 H01L 51/00 […] › Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos o de sus partes constitutivas.
  • H05K1/16 H […] › H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.H05K CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION DE APARATOS ELECTRICOS; FABRICACION DE CONJUNTOS DE COMPONENTES ELECTRICOS (detalles de instrumentos o detalles comparables de otros aparatos no previstos en otro lugar G12B; circuitos de película delgada o de película gruesa H01L 27/01, H01L 27/13; medios no impresos para realizar conexiones con o entre circuitos impresos H01R; envolturas o detalles de realización de tipos particulares de aparatos, ver las subclases apropiadas; procedimientos que sólo comprenden una técnica prevista en otro lugar, p. ej. calefacción, pulverización, ver la subclase apropiada). › H05K 1/00 Circuitos impresos (conjuntos consistentes en una pluralidad de semiconductores o de otros dispositivos de estado sólido individuales H01L 25/00; dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, p. ej. circuitos integrados, circuitos de película delgada o de película gruesa H01L 27/00). › incorporando componentes eléctricos impresos, p. ej. resistencias, condensadores o inductancias impresas.
  • H05K3/04 H05K […] › H05K 3/00 Aparatos o procedimientos para la fabricación de circuitos impresos (producción por vía fotomecánica de superficies texturadas, materiales a este efecto o sus originales, aparellajes especialmente adaptados a este efecto, en general G03F; que implican la fabricación de dispositivos semiconductores H01L). › Siendo eliminado el material conductor mecánicamente, p. ej. por punzonado.

PDF original: ES-2439446_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Lámina con semiconductores orgánicos.

Los transistores de efecto de campo orgánicos (OFET) están constituidos por una capa semiconductora orgánica entre y por encima de un electrodo de fuente y al menos de un electrodo de sumidero, una capa aislante orgánica por encima de la capa semiconductora y un electrodo de puerta. Los electrodos de fuente, sumidero y puerta pueden estar compuestos de metales o de polímeros conductores orgánicos. Los materiales orgánicos de electrodos son por ejemplo polianilina y polipirrol. Como semiconductores se usan por ejemplo politiofeno, como aislante polivinilfenol.

Para la fabricación de OFET u otros elementos constructivos de polímeros orgánicos se requiere una estructuración de las capas de electrodos conductoras. La estructuración de las otras capas no es absolutamente necesaria, sin embargo puede mejorar la conductividad de los elementos constructivos de polímeros orgánicos.

El documento WO 02/25750 describe la fabricación de electrodos o circuitos impresos con un procedimiento litográfico. Según esto se aplica la capa orgánica conductora de polianilina (PANI) impurificada o polietilendioxitiofeno (PEDOT) mediante racleado, pulverización, revestimiento giratorio o serigrafía de manera plana sobre el sustrato, por ejemplo una lámina. Sobre esto se aplica una capa delgada de material fotorresistente y se ilumina de manera estructurada. Durante el desarrollo se desprotona la capa de polianilina descubierta mediante la acción del agente revelador y son ello se vuelve no conductora. Con un disolvente se disuelve el material fotorresistente que queda. Antes o tras esta etapa se elimina por disolución la matriz no conductora de la capa orgánica con un disolvente no básico.

Como alternativa es también posible eliminar oxidativamente las zonas descubiertas antes de la disolución del material fotorresistente mediante corrosión reactiva.

El documento WO 02/25750 describe además que sobre la capa de polímero funcional plana se imprime un compuesto químico que actúa de manera desprotonante, para obtener la estructuración. El compuesto es preferentemente una base. Mediante un lavado posterior se eliminan selectivamente zonas no conductoras.

Es desventajoso que el procedimiento litográfico funcione únicamente para el material polianilina. En el estado de la técnica no se conoce además estructurar láminas en bobina con procedimientos litográficos. Con otros procedimientos de estructuración, por ejemplo impresión, asciende la distancia mínimamente posible entre el electrodo de fuente y de sumidero a al menos de 30 µm a 50 µm. Sin embargo se tienen como objetivo longitudes de aproximadamente 10 µm, para elevar la eficacia del OFET.

El documento WO 02/47183 propone para la estructuración de la capa orgánica conductora así como de las otras capas en un OFET introducir el polímero funcional en concavidades de una capa moldeada. La capa moldeada está compuesta de otro material orgánico con propiedades aislantes, en el que se introduce a presión un troquel. Este material es por ejemplo una laca endurecible mediante UV o térmicamente que está aplicada por toda la superficie sobre un sustrato. Mediante irradiación, por ejemplo por medio de luz UV, se endurece la laca y se generan concavidades en la capa moldeada. En estas concavidades se introduce por racleado entonces el polímero funcional. Con este procedimiento pueden conseguirse por consiguiente estructuras extremadamente finas con dimensiones laterales en el intervalo de 2 - 5 µm. El procedimiento de racleado es además no específico de material, es decir es adecuado para la estructuración de todas las capas de un OFET. Además de polianilina pueden introducirse por racleado y por consiguiente estructurarse otros materiales orgánicos conductores o semiconductores, tales como por ejemplo polipirrol, politiofeno o también polivinilfenol. Además, el intervalo de viscosidad para el racleado es mucho más grande que para la impresión, de modo que los polímeros funcionales pueden dejarse ampliamente en su consistencia. Además pueden generarse capas relativamente gruesas en el intervalo de hasta 1 µm. Además se propone usar el procedimiento en la impresión por rodillos continua. La banda está compuesta a este respecto de un material de sustrato con el polímero moldeado aplicado, que puede ser una laca endurecible mediante UV, sin embargo también una laca endurecible térmicamente. Las concavidades se introducen por estampado en primer lugar con un rodillo para troquelar y se endurece el polímero moldeado mediante radiación UV.

Con una lámpara UV dispuesta después se endurece posteriormente la laca. En la laca estructurada se introduce por racleado entonces el polímero funcional con una racleta.

El documento DE 10033112 describe un procedimiento que retira el polímero funcional introducido en el molde con ayuda de un tampón y entonces lo aplica sobre el sustrato o capas ya existentes.

El artículo “Organic Smart Pixels and Complementar y Inverter Circuits Formed on Plastic Substrates by Casting and Rubber Stamping” IEEE Electron Device Letters 21 (2000) , 100 - 103 (XP011018737) da a conocer la fabricación de un visualizador sobre un sustrato de plástico flexible que comprende además de un transistor de efecto de campo orgánico también aún un LED.

El documento WO 01/73845 A1 describe dotar un circuito integrado de un elemento de almacenamiento especial, en el que un puente eléctricamente conductor entre dos electrodos comprende un material orgánico. Un transpondedor fabricado por medio de un circuito integrado de este tipo puede integrarse según esto en un documento de seguridad.

El documento EP 0 442 123 A1 describe un procedimiento para la fabricación de un componente electrónico, en el que se establece una superficie límite entre un polímero semiconductor y otra capa de material mediante fusión del polímero conductor.

La invención se basa ahora en el objetivo de mejorar la fabricación de elementos constructivos conductores en tecnología de semiconductores orgánicos y/o indicar la estructura de elementos constructivos mejorados en tecnología de semiconductores orgánicos.

Este objetivo se soluciona mediante una lámina según la reivindicación 1. Tal lámina se soluciona según la reivindicación 11.

Mediante la fabricación de circuitos electrónicos en tecnología de semiconductores orgánicos no como hasta ahora en una oblea, sino como parte de una lámina, resultan grandes ventajas de producción técnica. Los procedimientos probados y ensayados de la tecnología de láminas así como instalaciones de producción existentes pueden usarse para la fabricación de tales circuitos electrónicos, de manera que resultan ventajas de costes considerables.

Ciertas ventajas especiales resultan en la implementación de tales elementos constructivos en tecnología de semiconductores orgánicos en láminas estampadas o laminadas. Mediante esto se abre la posibilidad de aplicar circuitos electrónicos de este tipo de múltiple manera en productos y productos intermedios. Se crea un producto intermedio que va a producirse de manera económica, que puede usarse posteriormente y adaptarse según las preferencias del cliente de múltiple manera. El procedimiento de fabricación se flexibiliza debido a ello y se reducen los costes de producción. Posteriormente se ha mostrado que la tecnología de láminas y los procedimientos de fabricación usados para la fabricación de láminas estampadas y laminadas son especialmente muy adecuados para realizar circuitos electrónicos de este tipo.

De acuerdo con un ejemplo de realización preferente de la invención, una lámina estampada de este tipo, una lámina laminada o un elemento de lámina presenta una lámina de soporte, al menos una capa de un material semiconductor orgánico, en particular politiofeno, al menos una capa de un material eléctricamente aislante y dos o más capas conformadas por zonas y en forma de patrón de un material eléctricamente conductor, que actúan como capas de electrodo. Las capas eléctricamente conductoras están compuestas según esto preferentemente de un material conductor orgánico, en particular polianilina o polipirrol. La capa eléctricamente aislante está compuesta preferentemente de un material aislante orgánico, en particular polivinilfenol. Además, la lámina presenta preferentemente una capa de separación y una capa adhesiva, así como una o varias capas de laca que limitan con capas de polímero funcional.

Pueden obtenerse otras ventajas debido a que la capa eléctricamente conductora, la capa de un material semiconductor y la capa aislante son por regla general transparentes. Mediante esto es posible influir en... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Lámina (1, 3, 6, 7, 8, 9) , en la que la lámina (1, 3, 6, 7, 8, 9) incluye al menos un elemento constructivo en tecnología de semiconductores orgánicos, en particular uno o varios transistores de efecto de campo orgánicos, caracterizada por que una funcionalidad eléctrica, en particular aquélla al menos de un elemento constructivo electrónico en tecnología de semiconductores orgánicos, está combinada con características ópticas, en la que a) la lámina presenta una estructura espacial (47) moldeada entre capas de la lámina, que por un lado estructura en forma de patrón una capa (46) del elemento constructivo electrónico en tecnología de semiconductores orgánicos y por otro lado genera un efecto óptico de difracción como característica óptica, o b) la lámina es una lámina estampada o laminada, que presenta una o varias capas de laca (13, 18, 63, 68, 73, 78, 84, 90) que limitan con capas de polímero funcional, en la que la lámina presenta una capa holográficamente óptica o difractiva.

2. Lámina según la reivindicación 1, caracterizada por que en el caso a) la estructura espacial (47) está formada por una superposición de una microestructura y de una macroestructura, en la que la macroestructura sirve para la estructuración en forma de patrón de una capa (46) del elemento constructivo electrónico en tecnología de semiconductores orgánicos y la microestructura sirve para la generación de la característica óptica.

3. Lámina (1, 3, 6, 7, 8, 9) según la reivindicación 1, caracterizada por que en el caso b) la lámina estampada o laminada presenta una lámina de soporte (11, 61, 71, 81) , al menos una capa (16, 67, 76, 88) de un material semiconductor orgánico, en particular politiofeno, al menos una capa (15, 65, 75, 87) de un material eléctricamente aislante y dos o más capas (14, 17, 19, 64, 66, 74, 77, 86, 89) conformadas en forma de patrón por zonas de un material eléctricamente conductor.

4. Lámina (1, 3, 6, 7, 8, 9) según la reivindicación 3, caracterizada por que la lámina es una lámina estampada que presenta una capa de separación (12, 62, 72, 82) y una capa adhesiva (20, 69, 79, 97) .

5. Lámina (8) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la lámina es una sucesión de capas de película delgada (94, 95) .

6. Lámina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la lámina presenta una capa decorativa.

7. Lámina (8) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la lámina (8) presenta dos o más capas (83, 84, 90, 91, 94, 95) dispuestas una sobre otra, que generan una característica de seguridad óptica, en la que una o varias capas funcionales (86, 87, 88, 89) del elemento constructivo electrónico en tecnología de semiconductores orgánicos están dispuestas entre aquellas capas ópticamente activas.

8. Lámina (1, 3, 6, 7, 8, 9) según la reivindicación 3, caracterizada por que las capas eléctricamente conductoras, la capa de un material semiconductor y la capa de un material eléctricamente aislante son transparentes.䯠

9. Lámina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que en la lámina mediante replicación térmica o replicación UV de una o varias capas se realiza una estructuración de capas funcionales del elemento constructivo en tecnología de semiconductores orgánicos.

10. Lámina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la lámina se usa como elemento de seguridad.

11. Procedimiento para la fabricación de una lámina (1, 3, 6, 7, 8, 9) según la reivindicación 1, caracterizado por que la estructuración de una o varias capas (43, 49, 50) del al menos un elemento constructivo en tecnología de semiconductores orgánicos se realiza mediante replicación térmica o replicación UV, en el que mediante un proceso de replicación se generan una funcionalidad eléctrica, en particular uno o varios elementos constructivos

tecnología de semiconductores orgánicos, y una funcionalidad óptica, en particular estructuras ópticas de difracción

.

en


 

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