Die Entwicklung leitender und halbleitender Polymere macht deren Einsatz zur Erzeugung von elektrischen und/oder elekt- ronischen Bauteilen möglich. Der Reiz der Polymerelektronik liegt in ihrer einfachen Herstellbarkeit, da die Polymere aus der Lösung zu Schichten verarbeitbar sind. Elektronische Funktionsteile, wie beispielsweise Transistoren, sind aus aufeinander folgenden, strukturierten Schichten aufgebaut, welche durch Drucken erzeugt werden können.

Bei der Produktion von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen auf Basis von organischen Polymeren ist ein wesent- licher Aspekt die Erzeugung von Schichten hoher Homogenität und möglichst geringer Dicke, da die elektrische Funktionali- tät hiervon in erheblichem Maße abhängt.

Bisher wurden organische Schichten über das sogenannte Spin- Coating (Drehschleudern), ein viel verwendetes Reinraumver- fahren, erzeugt. Dabei wird das zu beschichtende Substrat auf einen Drehteller gelegt und durch ein Vakuum angesaugt. Da- nach wird eine Lösung des organischen Materials auf das Sub- strat aufgebracht. Durch die anschließende Rotation des Dreh- tellers verteilt sich die Lösung ziemlich homogen auf dem Substrat. Die Schichtdicke lässt sich über die Drehgeschwin- digkeit des Tellers und den Feststoffanteil der Lösung regu- lieren. Dieses Verfahren erzeugt Schichten von relativ hoher Güte, wobei eine deutliche Überhöhung zum Rand hin auftritt.

Durch dieses Verfahren lässt sich kein hoher Durchsatz erzie-

len, da es sich dabei um einen diskontinuierlichen Prozess handelt.

Als alternatives Verfahren wurde eine Variante des Tinten- strahldruckens vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren wird die Lösung des organischen Materiales in den Farbbehälter eines Tintenstrahldruckers gefüllt und dann wie herkömmliche Tinte verdruckt. Auch mit diesem Verfahren lassen sich nur einge- schränkte Produktionsgeschwindigkeiten erzielen und darüber hinaus erzeugen die einzelnen aus der Farbdüse austretenden Mikrotropfen eine Pixelung in der erzeugten Schicht und damit eine Inhomogenität.

Ein weiteres Beschichtungsverfahren ist das sogenannte Air- Brush-Verfahren. Dabei wird die aufzubringende Lösung des or- ganischen Materiales in einen Luftstrom beigemengt. Die Be- schichtung erfolgt über den Flüssigkeitsnebel. Bei diesem Verfahren wird wegen der einzelnen kleinen Flüssigkeitströpf- chen ebenfalls keine homogene glatte Schicht erzeugt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Metho- dik zu entwickeln, mit welcher sich Polymerschichten hoher Homogenität und geringer Dicke erzeugen und gegebenenfalls auf ein Substrat strukturiert und/oder unstrukturiert über- tragen lassen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung dünner, homogener Polymerschichten, bei dem man niederviskose Lösungen von funktionalen Polymeren mittels Lackwerken zu dünnen Schichten verarbeitet. Insbesondere ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung dünner, homogener Polymerschichten in der Produktion von Polymer- elektronik, bei dem man niederviskose Lösungen von funktiona- len Polymeren mittels Lackwerken zu dünnen Schichten verar- beitet und mittels Drucktechnik gegebenenfalls strukturiert auf ein Substrat überträgt.

Mit Lackwerken werden in der Druckindustrie Lacke auf Papier aufgetragen. Lackwerke sind im Wesentlichen Walzensysteme und integrale Bestandteile von Druckmaschinen mit höchstem Durch- satz, so dass eine Eignung für die Massenproduktion, die auch bei der Erzeugung von Polymerelektronik wünschenswert ist, gegeben ist. Es hat sich gezeigt, dass mit solchen Lackwerken Polymerschichten mit definierter Schichtdicke und hoher Homo- genität erzeugt werden können, wobei sich sogar Schichtdicken zwischen 10 nm und 1 Wm realisieren lassen und zwar sogar in der Massenproduktion. Für den Anwendungsfall Polymerelektro- nik werden bevorzugt niederviskose Lösungen von nichtleiten- den, leitenden und/oder halbleitenden organischen Polymeren verwendet. Leitende Polymerverbindungen sind beispielsweise Polyanilin (PANI) oder dotiertes Polyethylen (PEDOT). Bevor- zugte halbleitende Polymerverbindungen sind konjungierte Po- lymere, vorzugsweise Polythiophene, Polythienylvinylene oder Perfluorderivate. Isolierende Polymerverbindungen sind Poly- hydroxystyrole oder Hydroxylgruppen enthaltende Melamin- Formaldehyd-Harze. Diese Aufzählung darf jedoch nicht als ab- schließend betrachtet werden.

Für die Polymerelektronik sind Schichtdicken anzustreben, die zwischen 10 nm und 1 um liegen.

Ein Lackwerk, das intregraler Bestandteil einer Druckmaschine mit höchstem Durchsatz sein kann und gemäß der Erfindung ein- setzbar ist, besteht im Wesentlichen aus einer sogenannten Schöpfwalze und einer Dosierwalze, wie sie nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert wird.

Erfindungsgemäß lässt sich die erzeugte bzw. zu erzeugende Schichtdicke durch den Druck und/oder die Differenzgeschwin- digkeit zwischen Schöpf-/und Dosierwalze regeln bzw. ein- stellen.

Ein weiteres Lackwerk, das integraler Bestandteil einer Druckmaschine mit höchstem Durchsatz ist, ist erfindungsgemäß

eine Kammerrakel, die im Wesentlichen aus einem Rakelmesser und einer sogenannten Rasterwalze besteht. Ein solches Lack- werk wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine weitere Zeichnung näher erläutert. Die erzeugte bzw. zu erzeugende Schichtdicke lässt sich hier durch Einstellen des Schöpfvolu- mens der Rasterwalze bestimmen.

Zur Erhöhung der Homogenität der erzeugten Schicht und zur weiteren Reduzierung der Schichtdicke wird erfindungsgemäß wenigstens eine weitere Walze verwendet. Je mehr Walzen nach- geschaltet werden, bevor die Polymerschicht auf ein Substrat übertragen wird, desto feiner und homogener wird die zu er- zeugende Schicht. Zur Übertragung auf ein Substrat, struktu- riert oder unstrukturiert, wird erfindungsgemäß bevorzugt ein Hochdruck-und/oder Flachdruckverfahren verwendet.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei mögliche Ausführungsformen für Lackwerke, die bei einem erfindungsgemäßen Verfahren Anwen- dung finden können, gezeigt. Zur Erzeugung eines homogenen dünnen Filmes bzw. einer solchen Schicht einer Polymerlösung wird jeweils ein Walzensystem, bestehend aus wenigstens zwei Walzen angewendet ; eine Walze, welche die Lösung aus einem die Polymerlösung enthaltenden Reservoir entnimmt und eine Walze zur Vergleichmäßigung des entstandenen Filmes. Als Re- servoir für die Polymerlösung sind zwei unterschiedliche Va- rianten einsetzbar.

Nach Fig. 1 dient dazu ein nach oben geöffneter Behälter, die Wanne 1. In der Wanne 1 befindet sich zu jeder Zeit eine be- stimmte Menge der Polymerlösung. Mit der Schöpfwalze 2, wel- che in die Lösung eintaucht, wird durch deren rotierende Be- wegung, eine nicht definierte Menge der Lösung an ihrer Ober- fläche weitertransportiert. Um diese nicht definierte Menge zu dosieren, wird eine weitere Walze, eine sogenannte Dosier- walze 3 verwendet. Mit Hilfe dieser Dosierwalze lässt sich die Menge an Polymerlösung bestimmen, die von ihr selbst auf- genommen wird. Geeignete Parameter sind dazu der Pressdruck

zwischen Schöpf-und Dosierwalze oder eine einstellbare Ge- schwindigkeitsdifferenz, d. h. unterschiedliche Umdrehungszah- len der jeweiligen Walzen. Von der Dosierwalze lässt sich der homogene Polymerfilm definierter Dicke auf eine Druckwalze, im gezeigten Fall eine Hochdruckform, übertragen.

In Fig. 2 ist die Verwendung eines geschlossenen Systemes, hier eine sogenannte Kammerrakel 1 gezeigt. Es besteht aus einer Kammer, die ausschließlich zu einer Seite geöffnet ist.

An den Kanten der geöffneten Seite befinden sich zwei scharf- kantige Metallbleche, die Rakelmesser 2. Die Rakelmesser 2 stehen in ständigem Kontakt zu einem an der Oberfläche struk- turierten Zylinder, d. h. der Rasterwalze 3. Das Ganze stellt ein geschlossenes System dar. In der Kammer befindet sich die Polymerlösung. Dreht sich die Rasterwalze 3, sorgen die Ra- kelmesser 2 dafür, dass nur in den Vertiefungen (nicht ge- zeigt) in der Oberfläche der Rasterwalze 3, den sogenannten Näpfchen, Polymerlösung zurückbleibt. Das bedeutet aber auch, dass die Strukturierung der Oberfläche die maximal zu trans- portierende Menge der Polymerlösung und damit die zu erzie- lende Schichtdicke bestimmt. Beispielsweise trägt eine Ras- terwalze 3 mit einem Schöpfvolumen von 20 cm3/m2 eine gleich- mäßige Schicht mit einer Dicke von etwa 8 pm vollflächig auf ein Substrat auf.

Durch eine Verfeinerung der Strukturierung kann die Schicht- dicke somit reduziert werden. Der Einsatz einer oberflächen- strukturierten Walze nutzt den Vorteil, dass kleine Flächen leichter mit homogener Schichtdicke erzeugt werden können.

Eine Nachschaltung wenigstens einer weiteren Walze (nicht ge- zeigt) bewirkt eine Vergleichmäßigung der Mikrostrukturierung und es entsteht eine homogene geschlossene Fläche. Hierbei wird der Effekt ausgenützt, dass die Lösung nicht vollständig von einer Walze zur nächsten übertragen wird. Man bezeichnet das als den sogenannten Spalteffekt, d. h. ein ursprünglich erzeugter Film einer definierten Dicke wird teilweise aber vollflächig auf eine nächste Walze übertragen. Hierdurch wird

eine Verringerung der Schichtdicke und weitere Homogenisie- rung der Schicht erzeugt. Die Homogenität kann weiter gestei- gert werden, wenn eine seitliche Bewegung der Walzen zueinan- der vorgesehen wird.

Auch hier wird nach dem Erzeugen der dünnen, homogenen Schicht, diese auf ein sich anschließendes Drucksystem 4 übertragen. Das Drucksystem dient zum Auftragen der Schicht in strukturierter oder unstrukturierter Weise auf ein Sub- strat.

Als Druckverfahren können zum Beispiel in vorteilhalfter Wei- se das Hochdruck oder auch ein Flachdruckverfahren eingesetzt werden. Beim Hochdruckverfahren sind die zu druckenden Stel- len erhaben gegenüber den nicht zu druckenden. Die letzte Walze des Walzensystemes zur Erzeugung der dünnen Schicht überträgt diese auf die druckenden Stellen der Druckform. Das Übertragen der Struktur auf das zu bedruckende Substrat kann direkt von der Druckform oder indirekt über einen weiteren Zylinder geschehen. Die Druckform ist auf einem Zylinder be- festigt und auswechselbar. Gleiches gilt auch für das Flach- druckverfahren.