JP2014535111A - 柔軟な誘電体基板上に導電性の顕微鏡的なパターンを印刷するために巻き出し・巻き取り式のプロセスを用いる容量式タッチセンサ回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

相互容量式タッチセンサ回路は、ＬＥＤ、ＬＣＤ、プラズマ、３Ｄといったタッチスクリーンディスプレイや計算用並びに据え置き型、携帯型の電子機器に使用される他のディスプレイを含むディスプレイの製造に使用される。例えば巻き出し・巻き取り式の処理システムにおいてフレキソ印刷プロセスを使用することで、基板、例えば柔軟な誘電体基板上に幾何学パターンを印刷することができる。次いで、これらのパターンは導電材料、例えば無電解めっき法によりコーティングできる。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年１０月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／５５１，０７１号（代理人整理番号２９１１―０２２００）に基づく優先権を主張する。なお、この仮出願はこの参照によって本願明細書に援用されるものとする。

タッチスクリーンは、例えば指、手、またはスタイラスによる接触の存在および位置の両方を検出するべく構成できる領域を有した表示装置である。タッチスクリーンは、テレビジョン、コンピュータ、モバイルコンピューティング装置およびゲーム機に見ることができる。タッチスクリーンは、マウスまたはトラックパッドといった周辺機器または中間の電子機器を必要とすることなしに、ユーザがディスプレイに直接的に相互作用することを可能にする。抵抗膜式、表面音響波式、容量式、相互容量式、表面型静電容量式、投影型静電容量式、赤外線式および光学イメージング式を含む、利用が可能な様々なタッチスクリーン技術がある。これらの技術はＬＣＤ、ＬＥＤ、プラズマ、タッチスクリーンおよび３Ｄを含むディスプレイに用いることができる。

開示するものは、フレキソ印刷により相互容量式のタッチセンサを製造する方法であって、この方法は、誘電体基板を清掃すること、第１マスタープレートを使用して第１パターンを誘電体基板の第１面に印刷すること、および印刷された誘電体基板を硬化させることを含む。この実施例は、第２マスタープレートを使用して誘電体基板の第２面に第２パターンを印刷することをさらに含む。

別の実施例として、誘電体基板を含む相互容量式タッチセンサを製造する方法が、少なくとも第１マスタープレートおよび第１インクを使用するフレキソ印刷プロセスにより誘電体基板の第１面に第１パターンを印刷すること、および印刷された誘電体基板を硬化させること、を含む。この実施例は、少なくとも第２マスタープレートおよび第２インクを使用するフレキソ印刷プロセスにより第２マスタープレートおよび第２インクを使用して誘電体基板の第２面に第２パターンを印刷すること、第２パターンを印刷することに続いて印刷された誘電体基板を硬化させること、および第１および第２パターンが印刷された表面上に無電解めっき法により導電材料を析出させること、を更に含む。

代わりの実施例は、フレキソ印刷により相互容量式タッチセンサを製造する方法であって、第１の印刷モジュールにより誘電体基板の第１面に第１パターンを印刷すること、印刷された誘電体基板を硬化させること、第１パターンが印刷された表面に無電解めっき法により導電材料を析出させること、を含む。この実施例は、第２の印刷モジュールにより誘電体基板の第２面に第２パターンを印刷すること、第２パターンを印刷することに続いて印刷された誘電体基板を硬化させること、第２の微細構造パターン上に無電解めっき法により導電材料を析出させること、を更に含む。

本発明の例示的実施例の詳細な説明は、添付の図面を参照して行われる。
フレキソ印刷マスターの実施例である。 印刷された回路のひとつの実施例の上面図である。 柔軟な誘電体基板上に導電性の微細パターンを製造するシステムのひとつの実施例である。 計量印刷プロセスのひとつの実施例である。 容量式タッチセンサのひとつの実施例の等角図および断面図である。 薄く柔軟な透明基板に印刷される回路のひとつの実施例の上面図である。 相互容量式タッチセンサを製造する方法のひとつの実施例である。

以下の説明は本発明の様々な実施例に向けられている。これらの実施例のうちの一つまたは複数が好ましいけれども、開示される実施例は、特許請求の範囲を含むこの開示の範囲を限定するものとして解釈されまたは使用されてはならない。加えて、以下の記載が幅広い適用性を有すると共に、いずれかの実施例についての議論がその実施例の例示であることだけを意味し、かつ請求の範囲を含む開示の範囲がその実施例に限定されると暗示することを意図していないことは当業者が理解するところである。

ここに開示されるものは、例えば巻き出し・巻き取り式の製造プロセスよって相互容量式柔軟タッチセンサ（ＦＴＳ）の回路を製造するシステムおよび方法の実施例である。基板上に高解像度導電ラインを印刷するべく選択されたデザインのサーマルイメージングを使用して、複数のマスタープレートを製造できる。第１のロールを使用して基板の第１面に第１パターンを印刷することができ、かつ第２のロールを使用して基板の第２面に第２パターンを印刷できる。めっきプロセスの間に無電解めっきを使用できる。無電解めっきは、他の方法より時間はかかるが、小さく複雑であるいは入り組んだジオメトリにはよりベターであり得る。ＦＴＳは、誘電層と連通する複数の薄い柔軟電極を含むことができる。電気的な導線を含む延長テールをその電極に接続することができ、かつその導線と電気的に連通するコネクタを設けることができる。巻き出し・巻き取り式のプロセスは、柔軟な基板が、製造プロセスが生じるシステム内にそれを送り込むべく巻戻しロールと呼ぶこともできる第１のロールに装填され、かつプロセスが完了するときに巻取りロールと呼ぶこともできる第２のロール上に荷下しされる、という事実を指す。

タッチセンサは、周知の巻き出し・巻き取り式の取扱法により移送される薄い柔軟基板を用いて製造できる。基板は、プラズマ洗浄、エラストマ洗浄、超音波洗浄といったプロセスを含むことができる清掃システムに移送される。清掃サイクルの後には、物理蒸着あるいは化学蒸着のための真空容器内での薄膜の積層工程が続く。印刷あるいはエンボス加工段階と呼ぶことができるこの薄膜積層ステップでは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）といった透明な導電性材料を基板の少なくとも一つの表面上に積層する。実施例によっては、導電ラインのための適切な材料に、とりわけ銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、およびそれらの合金を含めることができる。回路のために使用する材料の比抵抗に応じて、回路は異なる応答時間および電源条件を有することができる。導電材料の層は、単位断面積あたり０．００５マイクロオームから５００オームの範囲の比抵抗、１００ナノメートル〜１０ミクロンの物理厚み、および１ミクロン〜５０ミクロンあるいはそれの以上の幅を有することができる。実施例によって、プリント基板は、噴霧蒸着または湿式化学蒸着によって付加された反射防止コーティングまたは拡散表面コーティングを有することができる。基板は、例えば赤外線ヒータ、紫外線ヒータ、対流加熱器等による加熱よって硬化させることができる。タッチセンサ回路を完成させるために、このプロセスは繰り返すことができ、かつ積層、エッチング、印刷および組立のいくつかの段階を必要とし得る。

印刷されるパターンは、複数のラインから成る高解像度導体パターンとすることができる。いくつかの実施例では、これらのラインは顕微鏡的な寸法とすることができる。パターンを印刷することの難しさは、ライン寸法が減少しかつパターンジオメトリの複雑さが増すにつれて高まり得る。様々な寸法およびジオメトリの特徴を印刷するために使用するインクは変化し得るし、インク組成物のいくつかは、より大きく単純な特徴にとってより適したものとすることができ、かついくつかはより小さく、より入り組んだジオメトリにとって適したものとすることができる。

ひとつの実施例においては、パターンを形成するために使用する複数の印刷ステーションを設けることができる。これらのステーションは、アニロックスロール上で移送できるインクの量により制限され得る。実施例によって、複数の製品ラインまたはアプリケーションを横切って延び得る、一定の特徴を印刷するための専用ステーションを設けることができるが、これらの専用ステーションは、場合によっては印刷ジョブ毎に同じインクを使用することができ、あるいはロールを変更することなしに直列に続き得るいくつかの製品あるいは製品ラインにわたって共通な標準的な特徴のものとすることができる。移送プロセスで使用するアニロックスロールのセル容積は、いくつかの実施例では０．５〜３０ＢＣＭ（１０億立方ミクロン）および他の実施例では９〜２０ＢＣＭに変動し得るが、移送するインクのタイプに応じて決まる。あるパターンの全部または一部を印刷するために使用するインクのタイプは、ラインの断面形状、ラインの厚み、ラインの幅、ラインの長さ、ラインの接続性および全体的なパターンジオメトリを含む、いくつかの要因に応じて決まる。印刷プロセスに加えて、所望の特徴高さを達成するために、少なくとも一つの硬化プロセスをプリント基板に実行できる。

マスタープレートの構成
フレキソ印刷は、例えば両面接着剤によって、彫刻プレートが印刷胴に載置される、回転ウェブ凸版印刷機の形態である。これらの彫刻プレートは、マスタープレートまたはフレクソプレートと呼ぶこともできるが、素早く乾燥する低粘度の溶媒、およびアニロックスまたは他の２つのローラインキングシステムから供給されるインクと共に使用できる。アニロックスロールは、計量された量のインクを印刷版に供給するべく使用する胴とすることができる。このインクは、例えば、水性あるいは紫外線（ＵＶ）硬化するインクとすることができる。一つの実施例において、第１のローラは、インクパンまたは計量システムから計量ローラまたはアニロックスロールへとインクを移送する。このインクは、アニロックスローラから版胴へと移送されるときに一様な厚さに調整される。巻き出し・巻き取り式の処理システムによって、基板が版胴から圧胴へと移動するときに、彫刻プレート上の画像を基板に転写する圧力を圧胴が版胴に印加する。いくつかの実施例では、版胴の代わりにファウンテンローラを設けることができ、かつローラ全体にわたるインクの分布を改良するためにドクターブレードを使用できる。

フレキソ印刷版は、例えばプラスチック、ゴム、またはＵＶ感受性ポリマーと呼ぶこともできる感光性樹脂から作ることができる。これらの印刷版は、レーザ彫刻（アブレーション）、レーザ架橋（重合）、光機械的あるいは光化学的な方法によって、製作できる。印刷版は購入するかまたは任意の周知の方法に従って製造できる。好適なフレキソ印刷プロセスは、単一または複数の印刷ステーションの積重ねが印刷機フレームの両側に垂直に配列されるとともに各積重ねが１種類のインクを使用して印刷するそれ自身の版胴を有する積重ねタイプとして組み立てることができ、この配置は基板の側面の一方または両方の印刷を可能にする。他の一つの実施例例では、印刷機フレームに取り付けられた単一の圧胴を使用する中心圧胴を使用できる。基板が印刷機に進入すると、それは圧胴に接触して適切なパターンが印刷される。代わりに、印刷ステーションが水平に配置されて共通なライン軸よって駆動される直列なフレキソ印刷プロセスを利用できる。この実施例では、印刷ステーションを硬化ステーション、ダイカッター、巻取機、または他の印刷後処理装置に接続できる。フレキソ印刷プロセスの他の構成も同様に利用できる。

ひとつの実施例において、フレキソ印刷版スリーブを、例えば円筒製版（ＩＴＲ）画像プロセスに使用できる。円筒製版プロセスにおいては、従来の版胴と呼ぶこともできる印刷胴に平坦な印刷板を取り付け得る上に議論した方法とは対照的に、感光性樹脂の版材は印刷機に装填されるスリーブ上で処理される。フレキソ印刷スリーブは、レーザアブレーションマスクコーティングが表面上に配置された、感光性樹脂が連続するスリーブとすることができる。他の実施例において、感光性樹脂の各片はベーススリーブにテープで取り付けることができ、次いで上で議論したレーザアブレーションマスク付きスリーブと同様に画像化されて処理される。フレキソ印刷スリーブは、幾通りかのやり方で、例えば、キャリヤロールの表面に取り付けられる画像化された平坦なプレートのためのキャリヤロールとして、または画像が直接彫刻された（円筒製版の）スリーブ表面として使用できる。スリーブが単にキャリヤロールとしてだけ作用する実施例においては、画像が彫刻された印刷版をスリーブに取り付けることができ、次いで印刷版は印刷ステーションの胴の上に組み付けられる。これらの予め取り付けられた印刷版は切り替え時間を減少させることができる。スリーブに既に取り付けられた印刷版と共にスリーブを保管しておくことができるからである。スリーブは、熱可塑性コンポジット、熱硬化性コンポジットおよびニッケルを含む様々な材料から製造され、かつ割れおよび分離を防止するために繊維で補強しあるいは補強しないことができる。フォームまたはクッションベースを組み込んだ長期にわたって再使用可能なスリーブが、きわめて高品質の印刷のために使用される。いくつかの実施例では、使い捨ての「薄い」スリーブをフォームまたはクッション無しに使用できる。

図１Ａ〜図１Ｃはフレキソ印刷マスターの実施例の図解である。上記したように、用語「マスタープレート」および「フレキソ印刷マスター」は入れ替えて使用できる。図１Ａは、円筒状でかつフレキソ印刷マスター３００の表面から上方に延びる複数の水平に方向付けられた突起３０２を含む、フレキソ印刷マスター３００の等角投影図を表している。図１Ｂは、ひとつの実施例の回路パターンのフレキソ印刷マスター３０４の等角投影図を表している。図１Ｃは、図１Ａに示される直線（突起）フレキソ印刷マスター３０２の一部３０６の断面を表している。図１Ｃはまた、フレキソ印刷マスターの突起の幅である「Ｗ」を表しており、「Ｄ」は突起３０６の中心点の間の距離であり、かつ「Ｈ」は突起の高さである。突起３０６の断面は、例えば矩形、正方形、半円、台形または他の幾何学的形状とすることができる。ひとつの実施例（図示せず）において、Ｄ，Ｗ，およびＨのうちの一つあるいは全部がフレキソ印刷マスターの全体にわたって同一あるいは類似の測定値とすることができる。他の実施例（図示せず）においては、Ｄ、ＷおよびＨのうちの一つまたは全てがフレキソ印刷マスターの全体にわたって異なる測定値とすることができる。ひとつの実施例（図示せず）において、フレキソ印刷マスターの突起の幅Ｗは３〜５ミクロンであり、隣接する突起の間の距離Ｄは１〜５ｍｍであり、突起の高さＨは３〜４ミクロンまで変動することができ、かつ突起の厚みＴは１．６７〜１．８５ｍｍである。ひとつの実施例において、例えば両方のパターンを含む１本のロールを使用してまたはそれぞれが一つのパターンを含む２本のロールによって、基板の一方の側に印刷することをなすことができ、次いでその基板を切断しかつ組立てることができる。別の実施例においては、例えば２つの異なる印刷ステーションおよび二つの異なるフレキソ印刷マスターを使用して、基板の両面を印刷できる。フレキソ印刷マスターは、例えば版胴が、多量の印刷についてはその版胴を効率的なものにするが小バッチまたはユニークな構成についてはそのシステムを望ましいものとすることができず、高価であるとともに取り替えが困難であることによって、使用できる。切り替えは、必要とする時間のために高コストとなり得る。対照的に、フレキソ印刷は、写真製版に紫外線暴露を使用することができて、製造にわずか１時間しかかからずに新しい版を製造できることを意味する。ひとつの実施例において、これらのフレキソ印刷マスターと適切なインクを使用することは、例えばリザーバまたはパンからインクを移送する間における圧力および界面エネルギーを制御できるやり方でのインクの装填を可能にする。印刷プロセスに使用するインクは、印刷するときにインクが適所にとどまって流れたり、汚れたり、さもなければＵＶ放射に暴露する前に印刷パターンから変形したりすることがないような、粘着性、粘度、重量％粒子（固形物含有量）およびＵＶ硬化性といった特性を有する必要がある。更にインクの特性は、正確で時には顕微鏡的な幾何学的形状を促進するように作用し、インクは互いに結合して所望の特徴を形成する。実施例によって、インクは、例えば無電解めっきの間にシード層として作用する、めっきに資する触媒を含むことができる。各パターンは、例えば少なくとも一つのフレキソ印刷マスターおよび少なくとも一つのタイプのインクを含む製法を使用して製作できる。異なる解像度のライン、異なる寸法のラインやスペース（間隙）、および異なる幾何学的形状は、例えば異なる製法を必要とし得る。

図２Ａは、薄く柔軟で透明な基板の一方の側部に最初に印刷されるパターン４００ａの上面図を表している。第１パターン４００ａは、Ｘ―Ｙ格子のＹ方向セグメントを構成し得る複数のライン４０２と、複数の電気的導線４０６および複数のコネクタ４０８から成るテール４０４とを含んでいて、第１の柔軟な基板の一方の側部に印刷できる。図２Ｂは、Ｘ―Ｙ格子（図示せず）のＸ方向セグメントを構成し得る複数のライン４１０と、電気的導線４１４および複数のコネクタ４１６から成るテール４１２とを含んでいる、第２の柔軟基板の一方の側に印刷できる第２パターン４００ｂの実施例を表している。

高解像度導電ラインの印刷
図３は、柔軟な誘電体基板上に導電性の微細パターンを製造するシステムのひとつの実施例である。このシステム５００は、本発明の様々な実施例のタッチセンサ回路を製造するために使用できる。プロセスの後、細長く、透明で、柔軟な、薄い誘電体基板５０２が巻き出しロール５０４上に置かれる。様々な透明で柔軟な誘電体のいずれをも使用できる。実施例によっては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が、一つの使用できる透明な誘電体である。追加の実施例として、アクリル、ポリウレタン、エポキシ、ポリイミド、および上述した誘電材料の様々な組合せを使用できる。

誘電体基板５０２の厚みは、タッチセンサを湾曲させる間における過剰な応力を回避するべく、かつ実施例によっては光学的な透過率を改善するべく、好ましくは十分に小さくなければならない。あまりに薄い誘電体基板は、製造プロセスの間、このレイヤーまたはその材料特性の連続性を危うくし得る。実施例によっては、１ミクロン〜１ミリメートルの厚みで十分である。薄い誘電体基板５０２は、周知の巻き出し・巻き取り式の取扱法により、巻き出しロール５０４から第１の洗浄ステーション５０６（例えば、ウェブクリーナ）に移送できる。巻き出し・巻き取り式のプロセスが柔軟な基板に影響を与えるので、基板とフレキソ印刷マスタープレート５１２との間のアライメントはいくらか挑戦的であり得る。印刷プロセスの間に正しいアライメントが維持されるならば、高解像度ラインの印刷はより容易に実行できる。ひとつの実施例においては、これらの２つの特徴の間の直角方向のアライメントを維持するために位置決めケーブル５０８を使用できるが、他の実施例ではこのために他の手段を使用できる。実施例によって、第１の洗浄システム５０６は高電界オゾン発生器を含み得る。生成されたオゾンは、次いで、誘電体基板５０２から不純物、例えば油またはグリースを除去するために使用できる。

次いで、誘電体基板５０２は第２の洗浄システム５１０を通過できる。この第２の洗浄ステーション５１０はウェブクリーナから構成できる。第１および第２の洗浄システムは、同じあるいは異なるタイプのシステムとすることができる。これらの洗浄段階の後、誘電体基板５０２は、微細パターンが誘電体基板５０２の面の１つに印刷される第１の印刷プロセスを通り抜けることができる。２００〜２０００ｃｐｓの粘度を有する紫外線硬化インクを使用するマスタープレート５１２によって、微細パターンが印刷されるが、粘度はその範囲には限定されない。更に、微細パターンは、例えば１〜２０ミクロンあるいはそれ以上の幅のラインにより形成できる。このパターンは、図４に示される第１パターンに類似したものとすることができる。実施例によって、マスタープレート５１２から誘電体基板５０２に移送されるインクの量は、高精度計量システムによって調整できるとともに、プロセスの速度、インクの組成、パターンの形状および寸法に応じて決まる。ひとつの実施例においては、マシン速度が２０フィート毎分（ｆｐｍ）から７５０ｆｐｍに変動し、代わりの実施例ではマシン速度が５０ｆｐｍから２００ｆｐｍに変動する。ひとつの実施例において、インクはめっき触媒を含むことができる。ひとつの実施例においては、第１の印刷ステーションに硬化ステーションを続けることができる。上側のパターンライン５２８は、誘電体基板５０２の上面に形成される。硬化ステーション５１４は、例えば約０．５ｍＷ／ｃｍ²から約５０ｍＷ／ｃｍ²の目標強度および約２８０ナノメートルから約４８０ナノメートルの波長の紫外光の硬化を含むことができる。ひとつの実施例において、硬化ステーション５１６は約２０℃〜約１２５℃の温度範囲の熱を加えるオーブン加熱モジュールを含むことができる。５１４および５１６に加えてまたはそれに代えて、他の硬化ステーションも同様に使用できる。

図２の後、実施例によっては、印刷されたラインがない誘電体基板５０２の底面は第２の印刷ステーションを通過できる。微細パターンは誘電体基板５０２の底面に印刷できる。紫外線硬化インクを使用する第２マスタープレート５１８によって、微細パターンを印刷できる。図２に示される第２の（右側の）パターンと類似のパターンを使用できる。第２マスタープレート５１８から誘電体基板５０２の底面に移送されるインクの量は、高精度計量システムによって、調整することもできる。この第２の印刷ステーションには硬化段階を続けることができる。この硬化は、例えば約０．５ｍＷ／ｃｍ²から約５０ｍＷ／ｃｍ²の目標強度と約２８０ナノメートルから約５８０ナノメートルの波長の紫外光硬化ステーション５２０から構成できる。それに加えてあるいはそれに代えて、この硬化は約２０℃〜約１２５℃の温度範囲の熱を加えるオーブン加熱ステーション５２２を含むことができるが、他の硬化ステーションも同様に使用できる。この硬化段階の後、底面のパターン化されたラインは、印刷ステーション５３０での誘電体基板５０２の底面の印刷により形成される。

無電解めっき
微細パターンを両側部に印刷すると、上面のパターン印刷されたライン５２８および底面のパターン印刷されたライン５３０、誘電体基板５０２は、無電解めっきステーション５２４にさらすことができる。この段階では、導電性材料の層を微細パターン上に積層する。このことは、誘電体基板５０２のうち印刷ステーション５２８で印刷された上面のパターン印刷ラインおよび印刷ステーション５３０で印刷された底面のパターン印刷ラインを、２０℃から９０℃の温度範囲（例えば４０℃）において、溶液の形態の銅あるいは他の導電材料の化合物を含み得る無電解めっきステーション５２４のめっき槽に浸漬することによって、達成できる。一つの実施例において、導電材料の成膜速度は毎分１０ナノメートルおよび約０．００１ミクロン〜約１００ミクロンの厚みの範囲内とすることができるが、成膜速度はウェブの速度および用途の要件によって、決まる。この無電解めっき法は、電流の適用を必要とすることがなく、かつ硬化プロセスの間におけるＵＶおよび／または他の熱放射線に対する暴露により、前もって活性化されためっき触媒を含んでいるパターン領域のみをめっきする。他の実施例おいては、めっき金属としてニッケルを用いることができる。銅めっき浴は、ホルムアルデヒド、ホウ化水素またはホスフィン酸塩といった、めっきが生じるようにする強力な還元剤を含むことができる。電界が存在しないことにより、電気めっきに比較するとめっき厚は均一となる傾向がある。無電解めっきは一般的に電解めっきより時間がかかるが、無電解めっきは複雑な幾何学的形状および／または多くの微細な特徴を有する部品に良好に適する。めっき段階の後、容量式タッチセンサ回路５３２は、誘電体基板５０２の両側部に印刷される。

実施例によっては、洗浄ステーション５２６が無電解めっき５２４の後に続く。めっきステーション５２４の後、容量式タッチセンサ回路５３２は室温の水を収容した清浄タンクに浸漬させることにより清浄化し、次いで室温の空気の適用によって、乾燥できる。もう一つの実施例では、導電材料と水との間のあらゆる危険なあるいは不必要な化学反応を防止するために、パターンスプレーの不動態化段階を乾燥段階の後に追加できる。

精密計量システム
図４Ａおよび図４Ｂは、高精度計量システムの実施例を表している。図３の製造方法５００の両方の印刷段階で説明したように、高精度計量システム６００は、マスタープレート６０４によって、基板５０２に移送される正確なインク量を制御できる。図４Ａは、基板の１つの面（上面）の印刷のための計量システムを表している。図４Ｂは、基板の他の面（底面）の印刷のための計量システムを表している。いくつかの実施例では、２つのシステムを一緒に使用できる。両方のシステムが、インクパン６０６、トランスファロール６０８、アニロックスロール６１０、ドクターブレード６１２、およびマスタープレート６０４を含んでいる。インクパン６０６に収容されているインクの一部がアニロックスロール６１０に移送されるが、それはもしかすると鋼またはアルミニウムコアから造られ、その表面はセルとして公知の何百万もの非常に微細な凹みを含んでいる工業用セラミックよって被覆できる。印刷プロセスの設計に応じ、アニロックスロール６１０は、インクパン６０６に半分沈んでおり、あるいはトランスファロール６０８と接触できる。ドクターブレード６１２は、表面から過剰なインクを掻取ってまさに計量されたインク量をセルに残すために使用できる。それから、ロールは回転して、基板５０２への移送のためにセルからインクを受け取るフレキソ印刷版（マスタープレート６０４）に接触する。マスタープレート６０４の回転速度は、好ましくは、２０ｆｐｍと７５０ｆｐｍとの間で変化し得るウェブの速度と一致しなければならない。ここで留意されるべきことは、システム４Ａと４Ｂの違いが、基板５０２が送り出される位置、およびマスタープレート６０４およびアニロックスロール６１０が如何に構成されているかという点にあることである。図４Ａにおいては、基板５０２がシステムの最上部を通って供給され、かつマスタープレート６０４は基板５０２の下方でアニロックスロール６１０の最上部に配置されている。これは、基板５０２がシステムの底部を通って供給されるとともにマスタープレート６０４が基板５０２の上方でアニロックスロール６１０の下方に配置されている図４Ｂとは、対照的である。

最終製品の薄膜
図５Ａは、容量式タッチセンサ回路５３２のひとつの実施例の断面図７００である。図５Ｂは、容量式タッチセンサ５３２のひとつの実施例の等角投影図である。この図に示されているものは、誘電層７０４の上面に形成された上部電極７０２および底面に形成された下部電極７０６である。実施例によっては、上記の電極金属構成により、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）を使用するものより７５％少ない電力を消費する回路を達成できる。一つの特定の実施例において、印刷される電極の幅（Ｗ）は＋／−１０％の誤差で５から１０ミクロンに変動する。ラインの間の間隔Ｄは約２００ミクロンから５ｍｍに変動し得る。間隔Ｄおよび幅Ｗは、ディスプレイの寸法およびセンサの所望の解像度の関数とすることができる。高さＨは、約１５０ナノメートルから約６ミクロンにおよぶ。パターンは、ラインの厚みが１ミクロンから２０ミクロンあるいはそれ以上のプリントパターンを生じさせるべく構成できる。誘電層７０４は、１ミクロンから１ミリメートルの厚みＴ、および２０ダイン／ｃｍから９０ダイン／ｃｍの好適な界面エネルギーを呈することができる。ひとつの実施例において、上部電極７０２および下部電極７０６よって表される突起は、正方形、長方形、半円、三角形、台形等の断面幾何形状を有することができる。

図６は、薄く柔軟で透明な基板に印刷された回路のひとつの実施例の上面図である。この図に示されているものは、電極を具備する導電性の格子ライン８０２と、電気的導線８０６およびコネクタ８０８を具備するテール８０４である。これらの電極は、ユーザがセンサと相互作用した位置の認識を可能にするＸ―Ｙ格子に一致できる。この格子は、１６×９もしくはそれを超える導電ラインおよび２．５ｍｍ×２．５ｍｍから２．１ｍ×２．１ｍの範囲の寸法を有することができる。Ｙ軸に対応する導電性ラインは誘電層の第１面に印刷することができ、かつＸ軸に対応する導電性ラインは誘電層の第２面に印刷できる。

図７は相互容量式タッチセンサを製造する方法のひとつの実施例である。最初に誘電体基板が洗浄９０２され、第１の導電性微細構造パターンが基板の第１面に印刷９０４される。基板は、透明で柔軟な誘電体とすることができる。市場において、利用可能なおよび周知の透明で柔軟な誘電体を使用できる。実施例によっては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が使用できる透明な材料の一つである。また、例えばアクリル、ポリウレタン、エポキシ、ポリイミド、上述した誘電性材料の様々な組合せ、あるいは紙を用途に応じて使用できる。不透明な導電性材料と考えられるために、材料は、肉眼によっては容易に検出されない複数の小さく不透明な構造を含むことができる。導電性の微細構造パターンは、非導電性基板にパターン印刷された不透明な導電性材料とすることができるが、「不透明」とは透明度が５０％未満の材料を意味する。

印刷ステーション９０４において、めっき触媒を含み得るインクを使用して誘電体基板の第１面を印刷するために、第１マスタープレートが使用される。マスタープレートは、予め定められたパターンがその上に印刷された任意のロールとすることができ、任意の基板上にそのパターンを印刷するために使用される。めっき触媒はめっきプロセスにおける化学反応を可能にする。実施例によって、インクの粘度および組成に対応し得る、マスタープレートと基板との間の接触圧は、印刷プロセスの間に最大の解像度が達成されるように構成されなければならない。更にインクは、モノマー、オリゴマー、あるいはポリマー、金属元素、金属元素錯体、または基板表面に別個に適用できる液性状態の有機金属化合物の組み合わせとすることができる。アニロックスロールは、計量された量のインクを印刷版に供給するために使用する胴である。基板９０４の第１面を印刷した後、基板は、紫外光またはオーブン加熱プロセスのいずれかを使用する硬化ステーション９０６で硬化される。硬化は、基板に予め適用されたコーティングまたはインクを乾燥し、凝固し、または固定するプロセスを指す。ひとつの実施例（図示せず）においては紫外光のみを使用できる。ひとつの実施例において、基板の第１パターンが印刷された表面は９０８において、例えば無電解めっきよりめっきされ、かつ９１２において、基板の第２面に第２パターンを印刷するより前に、９１０において、洗浄される。無電解めっきは、マスタープレートを使用して印刷された微細パターン上に導電材料の層を積層するプロセスである。使用する導電材料は、例えば、銅またはニッケル化合物の溶液とすることができる。導電材料は、単位断面積当たり０．００５マイクロオームから５００オームの範囲の比抵抗、１００ナノメートルから１０ミクロンの物理的な厚み、および１〜５０ミクロンあるいはそれ以上の幅を有することができる。上述したように基板印刷プロセスの間に使用するインクに含ませためっき触媒をそれらの領域が含むので、パターンが印刷された領域だけがめっきされる。基板のうち第１パターンが印刷された側部を無電解めっきプロセス９０８でめっきした後、基板は９１０において、洗浄される。ひとつの実施例においては、９１２において、第１パターンとは異なるマスタープレートを使用して第２パターンを印刷することができ、かつ実施例によっては、９０４において印刷された第１パターンに使用したものとは異なるインクを使用して印刷できる。次いで第２パターンは、硬化プロセス９１４において、硬化させ、かつ９１６において、めっきすることができる。次いで基板は、洗浄プロセス９１８において、洗浄し、かつ乾燥プロセス９２０において、乾燥できる。実施例によって、基板は不動態化プロセス９２２を受けることができる。代わりの実施例においては、基板の第２面に第２の導電性微細構造パターン９１２を印刷するために第２マスタープレートを使用する。第２マスタープレートは第１のプレートとは異なるパターンを含むことができる。次いで基板は、硬化ステーション９１４において、再び硬化させることができる。次いで基板は、例えば洗浄ステーション９１８において、室温で水洗し、かつ乾燥ステーション９２０において、乾燥できる。この洗浄は、基板またはウェブから粒子を除去するためにウェブ製造において使用するウェブクリーナとすることができる。

好ましい実施例において、印刷およびめっきは、薄膜の両方の側部に同時にあるいは連続して実行される。この実施例は図示されないが、処理ステーションの機能は図７のそれと同じまたは類似である。この実施例では、薄膜は、ウェブクリーナまたは高電界オゾン発生器のうちの少なくとも１つによって、両側部が同時にまたは連続して清浄化される第１の清浄ステーション９０２において、清浄化される。複数のラインおよびテールを含むパターンがインクを使用して印刷される印刷ステーション９０４において、薄膜の第１面がフレキソ印刷によって印刷される。次いで第１の印刷パターンは、紫外線硬化またはオーブン硬化のうちの少なくとも１つを含む硬化ステーション９０６において、硬化される。第１の印刷パターンを硬化させた後、第２面は、印刷ステーション９１２において、印刷され、かつ硬化ステーション９０６において、硬化される。印刷ステーション９０４および９１２における両側部の印刷に続き、基板の両側部を清浄化する第２の清浄化ステーションにおいて、基板が再び洗浄される９１０。洗浄の後、第１および第２の側部の両方がめっきステーション９０８において、同時にめっきされる。めっきステーション９０８におけるめっきに続き、基板は、第３の洗浄サイクル９１８を受け、乾燥ステーション９２０において、乾燥し、かつ不動態化ステーション９２２において、不動態化処理を受けることができる。

上の議論は、本発明の原理および様々な実施例の例証であることを意味している。数多くの変形および変更は、上の開示を一旦完全に理解すれば当業者にとって明らかになる。すべてのそのような変形および変更を以下の請求の範囲が包含するものと解釈されることが意図されている。

Claims (20)

1. フレキソ印刷により相互容量式タッチセンサを製造する方法であって、
   誘電体基板を清掃する工程と、
   誘電体基板の第１面に第１マスタープレートを使用して第１パターンを印刷する工程と、
   印刷された誘電体基板を硬化させる工程と、
   誘電体基板の第２面に第２マスタープレートを使用して第２パターンを印刷する工程を含む方法。
2. 請求項１の方法であって、誘電体基板の第１および第２の側部に印刷する工程で、第１および第２パターン上に無電解めっき法により導電材料を積層するもの。
3. 請求項２の方法であって、導電材料が銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）およびパラジウム（Ｐｄ）、またはそれらの合金のうちの少なくとも一つを含むもの。
4. 請求項１の方法であって、第１パターンが第１インクを使用して印刷され、第２パターンが第２インクを使用して印刷され、第１および第２インクがそれぞれ少なくとも一つのめっき触媒を含むもの。
5. 請求項１の方法であって、基板が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリウレタン、エポキシおよびポリイミドのうちの少なくとも一つであるもの。
6. 請求項１の方法であって、基板が不動態化プロセスを受けるもの。
7. 請求項１の方法であって、第１パターンが第１の複数のラインを含み、第２パターンが第２の複数のラインを含むもの。
8. 誘電体基板を含む相互容量式タッチセンサを製造する方法であって、
   少なくとも第１マスタープレートおよび第１インクを使用するフレキソ印刷プロセスにより、誘電体基板の第１面に第１パターンを印刷する工程と、
   印刷された誘電体基板を硬化させる工程と、
   少なくとも第２マスタープレートおよび第２インクを使用するフレキソ印刷プロセスにより誘電体基板の第２面に第２パターンを印刷し、第２マスタープレートおよび第２インクを用いて第２パターンを印刷する工程と、
   第２パターンを印刷する工程に続いて印刷された誘電体基板を硬化させる工程と、
   第１および第２パターンが印刷された表面に無電解めっき法により導電材料を積層する工程を含む方法。
9. 請求項８のシステムであって、第１マスタープレートのパターンが第２マスタープレートのパターンと異なっているもの。
10. 請求項８の方法であって、第１パターンおよび第２パターンのうちの少なくとも一つを印刷するために、複数のマスタープレートのうち少なくとも２つのマスタープレートを使用するもの。
11. 請求項８の方法であって、少なくとも２つのマスタープレートのうち第１のプレートで印刷するために使用するインクが、複数のマスタープレートのうちの少なくとも一つの他のマスタープレートで印刷するために使用するインクと異なっているもの。
12. 請求項１１のシステムであって、めっきが無電解めっきであり、かつ導電材料が銅またはニッケルのうちの少なくとも一つであるもの。
13. フレキソ印刷により相互容量式タッチセンサを製造する方法であって、
    第１の印刷モジュールにより誘電体基板の第１面に第１パターンを印刷する工程と、
    印刷された誘電体基板を硬化させる工程と、
    第１パターンが印刷された表面に無電解めっき法により導電材料を積層する工程と、
    第２の印刷モジュールにより誘電体基板の第２面に第２パターンを印刷する工程と、
    第２パターンを印刷する工程に続いて印刷された誘電体基板を硬化させる工程と、
    第２の微細構造的なパターン上に無電解めっき法により導電材料を積層する工程を含む方法。
14. 請求項１３の方法であって、導電材料が銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）およびパラジウム（Ｐｄ）のうちの少なくとも一つを含むもの。
15. 請求項１３の方法であって、第１の印刷モジュールおよび第２のうちの少なくとも一つが、複数のマスタープレートのうちの少なくとも一つを含むもの。
16. 請求項１３の方法であって、第１の印刷モジュールおよび第２の印刷モジュールのうちの少なくとも一つが少なくとも二つのマスタープレートを含むもの。
17. 請求項１３の方法であって、第１の印刷モジュールおよび第２の印刷モジュールのうちの少なくとも一つが一つのマスタープレートを含むもの。
18. 請求項１３の方法であって、第１パターンを印刷するために第１インクを使用し、かつ第２パターンを印刷するために第２インクを使用するもの。
19. 請求項１８の方法であって、第１および第２インクがそれぞれ少なくとも一つのめっき触媒を含有しているもの。
20. 請求項１９の方法であって、第１インクおよび第２インクが異なる触媒を含有しているもの。
    

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