CN104854967A - 用于在衬底上形成材料图案的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于在衬底（108；214）上形成材料图案的方法，该方法包括：提供（S100）材料层（104）；提供（S104，S106）粘性层（106），其中所述材料层（104）或者所述粘性层（106）中的至少一者包括对应于要在所述衬底（108；214）上形成的所述图案的图案；以及使用将所述材料固定到所述衬底（108；214）的表面（110；216）的粘结剂将所述材料转印（S108）到所述衬底（108；214）。这解决了在衬底上形成由于材料不能被打印和/或相对于衬底不具有或具有较小粘性性质这一事实而通常不能被直接施加到衬底的材料的图案的问题。

Description

用于在衬底上形成材料图案的方法和设备

背景技术

为了在衬底上提供例如导电材料的材料的图案或图像以便形成例如导体迹线，该材料可以以如下方式被处理，即，使得其能够被直接打印到衬底上且在打印之后关于衬底呈现出足够的粘附性质以致图案被固定/定影到衬底。

附图说明

图1是LEP（液体电子照相）打印引擎的示意图；

图2是描述用于在衬底上形成材料图案的方法的示例的流程图；

图3示出了当应用如图2所示的方法时将具有所需图案的材料转印到衬底的各种示例；

图4是用于在衬底上形成所需材料图案的设备的示例的示意性代表图；

图5是用于在衬底上形成特定材料图案的LEP（液体电子照相）设备的示例的示意性代表图；

图6是用于在衬底上形成所需材料图案的设备的另一示例；

图7是图1的LEP打印引擎的示例的示意性代表图，其已经被修改用于打印任意类型的材料；

图8示出由图7所示打印引擎做出的多层结构的示例；

图9示出由针对图7描述的打印引擎做出的多层功能性装置的示例；以及

图10示出通过使用“胶合”概念被打印在纸上的碳纳米管的样品。

具体实施方式

对于各种衬底，可能需要向其表面施加具有预定图案的材料。例如在电子领域，会需要在衬底上提供电路的导体图案。在打印领域，例如宣传册领域，会需要向宣传册的一部分或其纸张施加材料以获得所需美学效果。也会需要其他产品具有带图案材料来获得美学效果，例如贺卡等可以具有金属材料以便当有光入射时提供闪闪发光的效果。

为了在衬底上提供图案，可以使用模拟和数字方法，例如喷墨打印、LEP（液体电子照相）打印和干法EP（电子照相）打印。这些技术允许通过“打印”所述材料而在衬底上精确地形成所需图案。材料需要可以被相应技术“打印”并且关于待施加该材料的衬底具有足够的粘附性质，以致在打印过程之后所述材料保持固定在衬底上。

遗憾的是，并非希望以特定图案被提供到衬底上的所有材料均具有这样的性质。材料可能是不可打印的且/或待施加该材料的衬底可能不会展现足够的粘附性质。因此，即使在材料可以被打印的情况下，材料在被打印之后仍可能不足以粘附到衬底。一些能够被打印的材料可以被改性（例如通过包括聚合体以在打印期间产生粘性膜来实现）成具有足够的粘附性质，这对于所有材料并非均是可能的或希望的，因为原始材料（基于其来形成图案）需要被改性。除了改性所述材料所需的额外劳动之外，这还会影响材料在施加到衬底之后的外观和/或性质，所述外观和/或性质可能会不同于原始外观/性质，例如在传导性方面或者在要实现的美学效果方面。

换言之，打印过程受限于它们能够打印的材料范围。作为示例，当喷墨打印具有大或重颗粒的材料（例如碎片）时，这些颗粒试图沉在墨水中。当LEP（液体电子照相）和DEP（干法电子照相）打印高电导性材料时，LEP或干法EP压机中的这些传导颗粒将缩短电极之间的间隙并且将放电，从而阻止其材料转印的能力。此外，通过打印过程打印新材料会需要针对新墨水的研发进行高额投资。此外，被打印材料通常与载体材料混合，这会影响其功能性或者需要后打印过程以将其去除。

在下文中，将描述一种在衬底上形成材料图案的方法，其中由于该材料不能被打印和/或关于衬底不具有或具有减小的粘附性质这一事实，该材料通常不能够被直接施加到衬底。这样的材料的示例是碳纳米管，已经基于所述材料进行了测试，碳纳米管在LEP过程中能够被充电成粘附到照片印版和胶布。但是，它们将不会粘附到衬底（如纸张）上。对于这样的材料，随后描述的方法将允许这样的材料的图案转印到衬底上，而不管其是否能够被打印且/或不具有或具有减小的粘附性质的事实。材料具有粘性层，例如透明LEP墨水，并且具有施加到其的粘性墨水的图案被转印到衬底以致所述材料借助于粘性材料被固定到衬底。同样，不希望被调制或改性的材料也能够被施加到衬底，例如不可能与聚合体材料或其他材料结合来向材料中引入粘附性质的材料。

当考虑到LEP打印的领域时，LEP过程允许以良好品质将各种材料可靠地转印到衬底。但是，存在会在LEP设备的相应鼓轮和/或在被打印衬底上产生背景图像的材料。另一些材料可能不足以电介地被电场电转印到LEP设备的照片印版，从而导致被打印图像的不良品质。另一些材料会由于其向衬底的低粘附性质而不能可靠地转印到衬底。

借助于随后讨论的方法，上述材料也能够以所需图案被施加到衬底。

在示例中，可以通过使用LEP墨水通过基于LEP的压机来打印各种材料，其中该LEP墨水当被加热时变为粘性聚合体层（“胶”）。所需材料以散布形式被施加，并且黏贴到成图案的“胶”层。这种能力使得基于LEP的压机能够打印许多类型的材料，包括例如装饰片的装饰性材料、陶瓷材料、药物和如导体和半导体的功能性材料。

图1是LEP（液体电子照相）打印引擎的示意图，例如HP靛蓝打印引擎。参考图1的打印引擎描述LEP过程。光电导体10（PIP-照片印版）被充电辊12充电。激光写入头14（WH–写入头）将所需图像图案放电到PIP 10上（形成潜像），随后将来自二进制墨水形成（BID）单元16a-16g之一的被充电LEP墨水电转印到PIP 10的被放电区域上。之后，墨水被转印到胶布（ITM–中间）鼓轮18，在所述胶布鼓轮18处所述墨水通过使用内部和外部加热器20二者经历干燥和软化-融化。干燥熔融墨水作为与“热熔胶”类似的胶粘膜从ITM鼓轮18浮现，并且最终墨水被压制到被接收在ITM鼓轮和压印（IMP）鼓轮22之间的介质上并粘附于该介质。

墨水中的树脂允许在几乎任意衬底上打印。墨水的这种性质（可打印在几乎任意衬底上）允许使得大多数材料粘附到树脂。LEP墨水用作胶的这一特征可以被开发用于打印“不可打印的”材料。打印“不可打印的”材料的能力可以增加任意打印系统的吸引力，并且应用能够从有吸引力的图像增强特征（例如闪闪发光的材料）到功能性打印（例如印刷型电子产品）。功能性材料作为各种结构的低成本铺层的可能性允许针对低成本应用产生便宜的装置，例如RFID（射频识别）、LED（发光二极管）或太阳能电池。

图2是描述用于在衬底上形成材料图像或图案的方法的示例的流程图。在第一步骤S100中，所需材料层被提供在中间载架上。之后，确定材料层是否以图案被提供，如在步骤S102中所示。在材料层以对应于要被转印到衬底的图案的图案被提供时，在步骤S104中，粘性或粘着材料层被提供在成图案材料层上。粘性材料层可以不成图案，即，可以被施加到中间载体的大致整个表面上，或者其可以以基本对应于材料层的图案的图案被确定图案以致要以所需图案被施加到衬底的材料基本被粘性材料层覆盖。在材料层不成图案的情况下，在步骤S106中，粘性材料层在未成图案的材料层上具有图案，其中粘性材料层的图案对应于要被施加到衬底的材料的图案。在步骤S108中，使用将材料固定或“胶粘”到衬底表面的粘性材料将材料转印到衬底。

在示例中，该过程可以包括数字打印过程（例如喷墨打印、LEP打印或者干法EP打印），而不需要提供任何箔或者热箔过程来固定在衬底和箔之间的图案或图像。

在示例中，LEP设备的胶布鼓轮和压印鼓轮以交替方式被使用，并且LEP墨水是粘性（胶）材料，其可能不仅经由照片印版鼓轮被施加并还通过任意其他的数字方法（例如被喷墨打印到胶布上）或者数字打印方案（其能够打印各种图像）被施加。

材料可以是不能够被可靠地打印和/或转印到衬底上和/或在被施加到衬底之后不能可靠地粘附到衬底上的任意材料。这样的材料的示例是传导材料，如碳纳米管、金属材料或者大体上难以使用上述技术中的一种被施加到衬底的材料。

材料层可以通过上述技术中的一种被提供到中间载体上以便在要提供成图案材料层的情况下获得所需图案。替代性地，例如当材料不能被上述技术中的一种施加或者难以被上述技术中的一种施加时，未成图案的材料层被施加到中间载体并且通过施加具有所需图案的粘性材料来产生所需图案。

这种方法是有利的，因为其允许以所需图案大致施加任意材料到衬底而不需要针对特定打印技术来改性或优化该材料。基本不限制大小、传导性等等，而是材料能够直接被使用，从而避免在将其施加到衬底后由于其条件而任何地改变材料的特定性质。不再需要产生包括材料或装载的胶粘粘性膜，例如通过提供具有高颜料含量的金属颗粒以便使得可以通过使用喷墨技术打印的颗粒，而是，金属颗粒能够被直接使用而不需要调整金属颗粒使其能够以所需图案被打印到衬底上。当考虑到LEP技术时，为了在LEP设备中经由胶布辊打印，装载材料需要可转印到胶布，并且之后从胶布被转印到衬底。不是所有的材料均具有这种性质，但是，通过应用上述方法，任意材料均能够被打印，并且作为粘性材料层，LEP墨水（例如透明墨水或者彩色墨水或者包含一些功能材料的墨水）。粘结剂可以是任意种类的标准或者非标准墨水（包括由功能材料构成的墨水），可以使用具有很大粘性的粘结剂，所述粘结剂将材料胶粘到衬底。

图3示出了当应用如上文参考图2所述的方法时将具有所需图案的材料转印到衬底的各种示例。图3（a）示出了在第一位置的中间载体100，其中在中间载体100的一个表面102上已经例如通过喷墨打印、EP打印、LEP打印或任意其他适当方法施加了成图案材料层104。材料层104是成图案的，如从图3（a）中能够看出的，并且图案对应于要被施加到衬底的材料所具有的最终图案。此外，粘性材料层106被施加到材料层104。粘性材料层106被成图案为具有与材料层104基本相同的图案，从而基本覆盖材料104。粘性材料层106可以是由LEP过程施加到材料层104的LEP墨水。被示于图3（a）中处于第一位置的中间载体100之后被进一步处理，如图3（a）中处于第二位置所示。以使得粘性材料层106和衬底108的表面110彼此接触的方式使得带有已经施加到其的层104和106的中间载体100和衬底108设置在一起。可以以施加特定压力量的方式使得中间载体100和衬底108设置在一起。由于衬底108的表面110和粘性材料层106之间的接触，粘性材料层106被固定在衬底108的表面110上，其中表面100和粘性材料层106之间的连接强度大于材料层104被保持在中间载体的表面102上所用的连接强度。在进一步转印过程期间，中间载体100和衬底108彼此分离，如图3（a）中的第三位置处所示，并且由于当与粘性材料层106和衬底108的表面110之间的连接强度相比较时材料层104和中间载体100的表面102之间的连接强度较低，所以包括材料层104和粘性材料层106的成层结构脱离于中间载体100并且保持在衬底108的表面110上。衬底108（现在包括材料104的所需图案）被示于图3（a）中的下部。材料图案104已经被转印到衬底108并且借助于粘性材料106被固定或者“胶粘”到衬底108的表面110。

图3（b）示出与图3（a）类似的过程并且使用相同的附图标记。当与图3（a）比较时，在图3（b）中，如能够在第一位置处所见，材料层104不成图案，并且其可以被施加到中间载体100的一部分或全部表面。当难以借助于如上所述的打印方法来施加材料104时可以使用这个过程。在这种情况下，更易于简单地在载体100的表面上施加材料104，并且通过可以借助于上述一种技术被施加的成图案粘性材料层106来限定要被转印的图案。这允许精确地施加具有所需图案的粘性材料，例如根据LEP技术施加LEP墨水。如能够在图3（b）中的第二和第三位置所见，转印过程导致成图案的粘性材料层以上文中关于图3（a）所述的方式被转印到衬底108的表面100。同样地，材料层被粘性材料106覆盖的部分104a被转印，并且一些材料104b在转印后保留在中间载体100上。从而，材料以所需图案被转印到衬底，从而得到与图3（a）相同的结构（如在图3（b）下部所示）。

图3（c）示出用于将具有所需图案的材料转印到衬底的又一种可能性。当与图3（a）比较时，差别在于施加没有图案的粘性材料层106以便基本覆盖中间载体100的整个表面，从而覆盖载体的表面102和成图案的粘性材料层104。这导致衬底100其上具有借助于现在基本覆盖衬底100的整个表面的粘性材料层106以所需图案被胶粘到表面的材料104。

在图2（a）至图2（c）中，材料层104和粘性材料层106被提供在同一中间载体100上。但是，根据另一些示例，材料层104可以被提供在中间载体100上，而粘性材料层106可以被提供在另一中间载体上。这被描述于图3（d）中，其基于用于以与参考图3（b）所述方式获得具有预定图案的衬底的示例。但是，注意到参考图3（d）所述的方法也可以被应用成获得在图2（a）和（c）中的第一位置处所示的中间载体。中间载体100已经向其表面102施加未成图案的材料层104。提供已经向其表面114施加成图案的粘性材料层106的另一中间载体112。中间载体100和另一中间载体112以图3（d）中所示的第二位置的方式被放在一起以致粘性材料层106接触材料层104。之后，中间载体100、112在如图3（d）所示的第三位置被分开，从而获得在图3（b）中第一位置处所示的中间载体100，其之后以参考图3（b）所述方式被进一步处理以便获得具有借助于粘性材料被胶粘到其表面的所需材料图案的衬底108。

图4示出了用于在衬底上形成所需材料图案的设备的示意性代表图。设备200包括打印站202以用于将粘性材料层打印到材料层上。例如，如上文参考图2（a）和图2（b）所述，打印站202可以是LEP设备的一部分，其用于施加透明LEP墨水，该墨水用于在转印之后将材料固定或“胶粘”到衬底，因此，如图3所示，打印站202可以被看作施加“数字胶合图像”。中间载体204具有材料层，如块206示意性代表的，其表明不可转印图像材料被施加到中间载体204。在示例中的中间载体204可以是LEP设备的胶布鼓轮，并且块206可以代表适于应用材料层或成图案材料层到胶布鼓轮204的表面的站。以参考图3在上文所述的方式，借助于打印站202，粘性材料被施加到胶布鼓轮204上的材料层，并且因此所产生的两层结构朝向转印站208前进，该转印站208由胶布鼓轮204和压力鼓轮210形成，从而限定其间的辊隙212以用于接收介质或衬底214，例如如纸张的柔性材料。随着衬底214运动穿过辊隙212，胶布鼓轮204的表面上的分层结构以参考图3在上文所述的方式被转印到衬底214的表面216上。

设备进一步包括控制单元218，其控制打印站202和设备的其他元件的操作。在块206形成用于将材料图像施加到胶布204上的另一打印站的情况下，控制单元218还被用于控制所述另一打印站206，如图4中虚线箭头所示。

控制单元218可以导致打印机构206将具有根据要被成形在衬底214上的图案的图案的材料层打印到鼓轮204上，并且可以导致打印机构202将不具有图案或具有对应于成图案材料层的图案的粘性材料层打印到材料层上。替代性地，控制件218可以控制打印机构206施加无图案的材料层并且可以控制打印机构202根据要被成形在衬底214上的图案将粘性材料层施加到材料。

因此，图4示出了允许处理（例如通过使用LEP技术）难以打印的材料的方法。借助于打印机构206，材料被置于胶布鼓轮204上，例如通过模拟或者数字方法，例如喷墨打印、LEP打印、干法或液体照相打印或者其他合适的手段。借助于打印站202，数字或选择性图像被打印在这个材料层的顶部上，例如通过使用透明LEP墨水，其粘附于装载或者材料层。之后，完整的图像被转印到衬底214，并且被置于装载材料上方的LEP墨水粘附到介质214，从而在顶部上产生具有装载材料的打印图像。

在示例中，在热胶布204上，装载材料可以被选择性打印成形成图像图案（见图3（a））或者作为均一膜被打印（见图3（b））。这在没有转印到衬底214的情况下被完成。聚合体材料可以被打印站202打印到装载材料上。聚合体材料成为“胶”，例如当在胶布鼓轮204上加热时。聚合体材料可以以具有对应于要被打印的图像的准确形式或图案被施加或者作为均一膜被施加。之后胶布204接合于介质214，并且聚合体膜粘附于衬底或介质214和装载材料，从而在其间产生胶，因此在衬底214上产生图像且装载材料在顶部上。

图5示出了以参考图2在上文所述的方式用于在衬底上形成特定材料图案的LEP设备的示意性代表图。在图5中，已经参考图4被描述的那些元件具有相同附图标记并且省略了对其重复的描述。除了胶布鼓轮204之外，照片印版PIP 220被提供以用于在沿着PIP 220的周边设置的相应二进制墨水显影件（BID）220a、220b处接收导电墨水。BID 220a被提供以用于将部分导电墨水施加到PIP 220上，其能够被LEP设备处理并且能够被转印到胶布204，但是，墨水由在衬底214上不具有粘附性质或具有较少粘附性质的材料形成并且因此其不能够通过将其简单地LEP打印到衬底214上而被施加。因此，参考图1和图2在上述所述的方法被实施于图5的LEP设备200中，使得借助于二进制202b提供透明墨水或彩色墨水或包含一些功能材料的墨水来形成粘性材料层。粘结剂可以是任意种类的标准或者非标准墨水，包括由功能材料形成的墨水。

借助于写入头202/206，例如当写入头的激光束撞击PIP时充电的PIP 220（可以被负充电）放电。墨水也被充电，例如被负充电，并且因此被吸引到PIP 220的被放电的部分或区域。由墨水在PIP 20上产生的任意图像经由在PIP 220和胶布鼓轮204上的另一转印站222被转印到胶布鼓轮上并且由此以参考图4在上文描述的方式被转印到衬底214。图5所示的设备200在控制单元218的控制下操作。在第一阶段期间，写入头202/206被控制成根据材料层的所需图案施加图像到PIP 220上。在这个阶段，BID 220a被激活以用于施加部分导电墨水到PIP 220的放电区域并且经由转印区域222将其转印到胶布204上。在这个阶段在转印站208不存在衬底214。在第二阶段期间，写入头202/206根据要生成粘性材料层的图案在PIP 220上产生放电图案。粘性材料经由BID 220b通过透明墨水或彩色墨水或者包含一些功能材料的墨水提供。在第二阶段，透明墨水被转印到胶布204上的材料上，从而以如图3所示方式产生中间载体，并且胶布鼓轮204上的成层结构被转印到在第二阶段被施加到设备的衬底214上，从而在衬底214上产生借助于透明墨水或彩色墨水或者包含一些功能材料的墨水被胶粘到表面216上的材料图案。粘结剂可以是任意种类的标准或者非标准墨水，包括由功能材料构成的墨水。

在图5的示例中，部分导电墨水可以包括要被打印到衬底214上的材料，并且材料可以处于其不粘附到衬底214但是仍粘附到透明墨水的阶段。这可以通过显著地减少树脂含量来实现，例如材料可以具有50%或者更少的固体作为树脂，并且剩余物可以是感兴趣材料。这允许根据LEP过程处理墨水，但是树脂的含量足够小以便获得要被施加到衬底的材料的所需性质或保持所需性质。通过上述方法通过使用由LEP墨水形成且设置在感兴趣材料和衬底之间的熔融树脂层，将改性材料施加到衬底204。

为了清洁的目的，整个纸张可以使用透明墨水被打印并且被转印到便宜的介质，从而从相应的中间载体204、220去除可能的背景图像。

在图5的示例中，LEP设备进一步包括加热器或者干燥器223以用于使得聚合体升温到其变得粘着以便作为胶使用的温度。替代性地，胶布鼓轮204可以包括内部加热器以致胶布鼓轮204从内部被加热。

图6示出了用于在衬底上形成所需材料图案的设备的另一示例。在图6中，设备200接收中间载体204，其中该中间载体204上已经具有被成图案（如图6所示）或未成图案（如参考图3在上文所述）的粘性材料层104。在示例中，设备200可以包括打印机构206，其在控制单元218的控制下操作以用于在中间载体204上生成材料层104。替代性地，其上已经施加有材料层104的中间层204被外部地提供到且供应到设备200。在这样的示例中，不需要打印机构206。设备200包括另一中间载体224，在该另一中间载体224上借助于打印机构202来施加粘性材料层（如图6所示成图案或者未成图案）。设备包括被形成在另一中间载体224（其可以例如是类似于图5的PIP）和压力鼓轮228之间的转印站226。在鼓轮224和228之间限定辊隙230，其上施加有材料层104的中间载体204穿过该辊隙。当穿过辊隙230时，粘性材料层106从鼓轮224被转印到材料层104，从而产生在图6中心处所示的其上施加有包括材料层104和粘性材料层106的成层结构的中间载体204。中间载体204前进到另一转印站232，其限定在两个压力鼓轮234a和234b之间的辊隙236。辊隙接收包括两层104和106以及衬底214的中间载体204，从而使得衬底214和中间载体204在一起以致粘性材料层106和衬底214的表面216彼此接触，从而如参考图3在上文所述的，粘性材料层106将与材料104一起被固定到衬底214的表面216，如图6中右手部分所示。中间层204可以被丢弃并且可以被循环供将来使用以便产生要被转印的进一步的图案。

图7是图1的LEP打印引擎的示例的示意性代表图，其已经被修改成打印任意类型的材料。为了清晰，图1中所示的成像零件（充电、写入和清洁）在图7中没有被示出。BID单元16a-16c施加LEP墨水106a-106c，其可以包括简单的印刷三原色（CMYK）、透明墨水、电介墨水或者功能材料例如半导体。LEP基墨水106a-106c可以包含足够树脂以致它们能够用作胶或者粘结剂。LEP材料106a-106c被转印到ITM鼓轮18，在此其被外部加热器20和/或内部加热器20’加热，以致其干燥和熔化。在ITM鼓轮18处，存在多个施敷器24a、24b，其在辊上承载以散布或粘着形式的功能材料104a、104b，其中该辊稍接触ITM鼓轮18。功能材料104a、104b黏贴到LEP材料106但由于胶布释放层18a而不黏贴到ITM鼓轮18。替代性地，功能材料104a、104b可以被充电，并且电场能够将它驱离未涂覆的胶布鼓轮18。存在功能材料104a、104b的多个施敷器24a、24b，且一次ITM鼓轮18仅接合其中一个。在ITM鼓轮18下方是IMP鼓轮22，其能够通过使用接合机构与ITM鼓轮18动态接合和脱离接合（见箭头22a）。

在第一步骤中，IMP鼓轮22与ITM鼓轮18脱离接合，并且ITM鼓轮18继续旋转并拾起额外的LEP材料106层。成层结构24作为示例被示出，其包括在ITM鼓轮18上的第一层LEP材料106₁、在第一层上的第二层功能材料104a和在功能材料104上的第三层LEP材料106₂。这可以被重复以便产生被“夹”在LEP材料（其也能够是功能性的）之间的多层功能材料。

在下一步骤中，IMP鼓轮22接合ITM鼓轮18，并且一个功能材料的“夹层”24被转印到IMP鼓轮。LEP材料层用作胶，从而将“夹层”24附接到衬底26（例如纸张或者塑料）。在IMP鼓轮22上，墨水106可以被加热器28a、28b再次加热，以便变粘并且能够在顶部上收集额外的功能材料104c。额外的功能材料104c可以由施敷器30提供，该施敷器30在辊上承载以散布或粘着形式的功能材料104c，其中该辊稍接触IMP鼓轮22。

根据另一示例，可以使用用于在BKT（胶布）鼓轮18和被提供在IMP鼓轮22上的衬底26二者上施加材料的功能材料施敷器。

图8示出由图7所示打印引擎做出的多层结构24’的示例。功能材料104a、104b被“夹”在LEP材料A、B和C之间。LEP材料A将结构24’附接到衬底26。功能材料104c在最终步骤中由施敷器30添加到IMP鼓轮22上。

图9示出由关于图7所述的打印引擎做出的多层功能性装置的示例。在这种示例中，功能材料层是导体并且其间的LEP层可以是电介质，从而形成电容。大体而言，LEP层可以是半导体或电阻性的。图9（a）示出了层的横截面，而图9（b）以三维示出了层层堆叠的成图案层。

图9中示出了打印装置的步骤，如下所述：第一层LEP材料106a被打印，同时IMP鼓轮22被接合并被转印到衬底26。第一层106a在IMP鼓轮22处被加热并且功能材料104c（在这种示例中是导体）被胶粘到LEP材料106c。在IMP鼓轮22仍被接合的同时，LEP电介材料层106b从ITM鼓轮18被转印到衬底26上的先前的层106a、104c上。IMP鼓轮22脱离接合，并且顶部LEP材料106c被形成在ITM鼓轮18上，在其上收集有功能材料104b，该功能材料104b根据本示例也是导体。IMP鼓轮22再次接合并且两个层104b、106c被转印到衬底26，完成电容装置。在这种示例性装置中，在该图右手侧的第一和第二导电层104b、104c重叠而其间没有任何材料，以致材料将试图附接彼此以便形成连续导电路径。

要被转印到衬底的图案可以被用于各种领域，例如用于生成如贺卡或宣传册的打印文档。这个过程也可以被用于产生电学结构，例如通过在衬底上以所需图案施加碳纳米管。通过在如上所述的设备中使用碳纳米管墨水获得不同的电路图案。电路图案包括不同的导电迹线，例如可以被用在电气电路中的导体线路或螺旋导体。用于生成图案的碳纳米管墨水具有40%的固体颗粒，其是树脂。这种树脂的缺乏导致图像在衬底上的粘附性质缺乏或减小，以致会由于上述方法使得从胶布向衬底转印图像会变成可能，其中该方法导致图像不具有背景并且导致几个kΩ/□的所需电阻。图10示出通过使用“胶合”概念被打印在纸张上的碳纳米管样品。通过使用图7的改性打印引擎来打印包括高百分比（总固体材料的40%）碳纳米管（CNT）的墨水。这种墨水能够从PIP鼓轮10运动到BKT鼓轮18，从而在BKT鼓轮18上生成图像。通过聚积来自PIP鼓轮10的16层墨水层，其中IMP鼓轮22脱离接合，厚的CNT层被收集在BKT鼓轮18上。由于树脂的低含量原因，CNT层不转印并且粘附到衬底26。下一步骤是使用黄色LEP墨水打印所需图像图案。IMP鼓轮22被接合并且CNT被转印到衬底26并且粘附到打印LEP墨水的地方。剩余（背景）图像保持在BKT鼓轮18上。最终，清洁剂页被发送以便清除背景图像。从图10能够意识到，材料转印是非常良好的并且没有任何可见的背景图像。

在衬底上形成材料图案的示例提供了在中间载体上的成图案粘结层并且随后将材料转印到粘结层上，例如在材料不可通过打印方法控制的情况下，所述材料例如是不能够被充电或喷射等的粉末或粘性材料。

示例可以替代性地在中间鼓轮上施加粘结剂和材料（例如在每个阶段期间不同材料和/或不同粘结剂）并且最终将堆叠转印到衬底上。这允许产生具有多层的装置。替代性地，粘结剂和材料的层可以被逐层地施加到衬底上。作为进一步替代方案，堆叠的第一部分可以产生在中间载体上并且被转印到衬底上，并且之后其他层可以被施加到衬底上的堆叠上。

示例可以在衬底上形成结构，其中粘结剂在顶部，并且之后材料可以被粘附到暴露的粘结剂。

可以针对各元件具有各种尺寸和/或位置来施加粘结剂和材料（例如为了形成在中间具有块且顶部和底部具有条的装置）。

虽然已经在设备的背景下描述了一些方面，但是清楚的是这些方面也代表对应方法的描述，其中块或装置对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤背景中描述的方面也代表对应设备的对应块或项目或特征的描述。

上述描述仅是用于在衬底上形成材料图案的方法和设备的原理的示意说明。应该理解的是，本领域技术人员将显而易见到本文所述的设置和细节的改型和变型。因此，试图通过所附专利权利要求的范围而不是通过这里是描述和解释的方式呈现的特定细节来限定本发明。

Claims (15)

1. 一种用于在衬底（108；214）上形成材料图案的方法，该方法包括：

提供（S100）材料层（104）；

提供（S104，S106）粘性层（106），其中所述材料层（104）或者所述粘性层（106）中的至少一者包括对应于要在所述衬底（108；214）上形成的图案的图案；以及

使用将所述材料固定到所述衬底（108；214）的表面（110；216）的粘结剂将所述材料转印（S108）到所述衬底（108；214）。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述材料层（104）根据要在所述衬底（108；214）上形成的所述图案被成图案，并且其中所述粘性层（106）被提供成不具有图案或具有大致对应于所述成图案的材料层（104）的图案。

3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述材料层（104）被提供成不具有图案，并且其中所述粘性层（106）在所述未成图案的材料层（104）上被提供有对应于要在所述衬底（108；214）上形成的所述图案的图案。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中提供所述材料层（104）包括：在所述中间载体（100；204）上打印所述功能材料。

5. 根据权利要求4所述的方法，其中所述材料层（104）通过喷墨打印、LEP打印或EP打印被打印。

6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中提供所述粘性层（106）包括：将所述粘性层（106）打印到设置在所述中间载体（100；204）上的所述材料层（104）上。

7. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中提供所述粘性层（106）包括：将所述粘性层（106）打印到另一中间载体（112；224）上，并且其中所述方法包括将所述粘性层（106）从所述另一中间载体转印到在所述中间层上的所述材料层（104）上。

8. 根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中将所述材料层（104）转印到所述衬底（108；214）包括：将所述中间载体（100；204）和所述衬底（108；214）放在一起以致所述材料层（104）上的所述粘性层（106）接触所述衬底（108；214）的表面（110；216）。

9. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述粘结剂包括透明墨水或彩色墨水或者包含功能材料的墨水。

10. 一种用于在衬底（108；214）上形成所需材料图案的设备，该设备包括：

打印站（202，206），其被构造成打印粘性层（106）到在所述中间载体（100；204）上被提供到所述打印站的材料层（104）上，其中所述材料层（104）或者所述粘性层（106）中的至少一者包括对应于要在所述衬底（108；214）上形成的所述图案的图案；以及

转印站（208，236），其被构造成接收所述衬底（108；214）并且使用将所述材料固定到所述衬底（108；214）的表面（110；216）的粘结剂将所述材料层（104）转印到所述衬底（108；214）。

11. 根据权利要求10所述的设备，其中所述打印站包括被构造成在所述中间载体（100；204）上施加所述材料层（104）的第一打印机构（202）和被构造成在所述材料层（104）上施加所述粘结剂的第二打印机构（206）。

12. 根据权利要求10所述的设备，其中所述打印站包括被构造成在所述中间载体（100；204）上施加所述材料层（104）的第一打印机构（202）和被构造成在向另一中间载体（112；224）上施加所述粘性层（106）的第二打印机构（206），并且其中所述设备包括被构造成将所述粘性层（106）从所述另一中间载体（112；224）转印到在所述中间载体（100；204）上的所述材料层（104）上的另一转印站（230）。

13. 根据权利要求11或12所述的设备，包括控制单元（218）该控制单元（218）被构造成：

导致所述第一打印机构（202）打印具有根据要被成形在所述衬底（108；214）上的所述图案的图案的所述材料层（104），并且导致所述第二打印机构（206）打印不具有图案或具有大致对应于所述成图案材料层（104）的图案的所述粘性层（106），或者

导致所述第一打印机构（202）打印不具有图案的所述材料层（104），并且导致所述第二打印机构（206）打印具有根据要在所述衬底（108；214）上形成的图案的图案的所述粘性层（106）。

14. 根据权利要求10至13中任一项所述的设备，包括LEP压机（200）。

15. 根据权利要求14所述的设备，其中所述LEP压机（200）包括：

所述打印站（202，206）；

照片印版（220）；

胶布（204）；和

压印元件（210），

其中所述打印站包括被构造成将图像写到所述照片印版（220）上的写入头（202，206）、被构造成将包括所述材料（104）的墨水施加到所述照片成像鼓轮（220）上的第一二元墨水显影件（220a）以及被构造成将透明墨水或彩色墨水或包含功能材料的墨水施加到所述照片成像鼓轮（220）上的第二二元墨水显影件（220a），

其中所述LEP压机可操作成将材料图像（104）和透明墨水图像（106）从所述照片印版（220）转印到所述胶布（204），并且

其中所述转印站包括被构造成在其间接收所述衬底（108；214）的所述胶布（204）和所述压印元件（210），所述LEP压机可操作成将所述胶布（204）上的两层图像转印到所述衬底（108；214）。