JP2022115920A - 埋め込まれた多層電子機器を有する多層構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
造方法に関連する。特に、しかしながら排他的なものではなく、本発明は、多層積層体に
おける電子機器などの機能素子の提供に関する。
なる積層組立体および構造体が存在する。
に多様であり得る。結果として生じる最適化されたソリューションが最終的に多層性質を
呈するときには、サイズ節減、重量節減、費用節減、有用性の便益、または、例えば製造
プロセスもしくは物流に関連して部品の単なる効率的な統合が求められることが比較的多
い。ひいては、関連する使用シナリオは、製品パッケージまたは食品ケーシング、デバイ
スハウジングの視覚的デザイン、ウェアラブル電子機器、パーソナル電子デバイス、ディ
スプレイ、検出器またはセンサ、車室、アンテナ、ラベル、車両、および特に自動車用電
子機器などに関連し得る。
なる技法により基板素子上に提供され得る。例えば、様々な表面実装デバイス(SMD)
などの既製の電子機器は、多層構造体の内側または外側界面層を最終的に形成する基板表
面上に装着され得る。加えて、「プリンテッドエレクトロニクス」という用語に該当する
技術が、実際に電子機器を生成するために関連基板に直接的およびアディティブに適用さ
れ得る。「プリンテッド」という用語は、この文脈においては、実質的にアディティブな
印刷プロセスにより、スクリーン印刷、フレキソ印刷、およびインクジェット印刷を含む
がこれらに限定されない、印刷物から電子機器/電気素子を生成することができる様々な
印刷技法を指す。使用される基板は、可撓性でありかつプリントされた有機材料であり得
るが、必ずしも常にこれが当てはまるわけではない。
得る。実際、例えば射出成形を使用して、プラスチック層がフィルム上に提供され得、お
そらくはその後、フィルム上に存在する電子部品などのいくつかの素子を埋め込む。プラ
スチック層は、異なる機械的性質、光学的性質、電気的性質、電気的性質などを有し得る
。得られた多層構造体、または積層構造体は、電子機器などの含まれる機構、ならびに意
図する使用シナリオおよび関連する使用環境に応じて、様々な目的のために構成され得る
。例えば、それは、ホスト素子の対応した凹部と結合するためのいかり爪型突出部などの
1つもしくは複数の連結機構を備え得、またはその逆も然りである。
または唯一の機構ではない場合があり、それらは実際には、補足の任意選択的な機構にす
ぎないと見なされる場合があるため、所望の電気的効果を提供する機構の設計および実装
は、注意深く実行されなければならない。重量およびサイズ要件、高い消費電力、追加の
設計考慮、新たな加工ステップ、および製造フェーズおよび結果として生じる製品の概し
て増大された全体的な複雑性はすべて、目標とするソリューションにおいて様々な電子機
構を採用する副次的影響として容易に出現し得る数々の欠点の例である。
気的な機構をすべて基板フィルム上に植え込むことは、機構をその上に装着または生成す
るのに利用可能な表面積が限られていることから不可能ではないとしても非常に困難であ
り、例えばいくつかの素子がいずれにしても最適またはさらには適切な様式で機能するた
めには物理的に分離していることが必要である。さらに、いくつかの用途において、いく
つかの機構を、互いに隣接するか、または距離を離すかのいずれかで、共通の基板上に置
くことはいずれの場合においても準最適であり、これは、結果として生じるかなり制限さ
れた機構の空間的分離が、実装された機能性の達成可能な空間分解能を低減させるためで
あり、この機能性とは、例えば検知機能性であり得る。
々なデバイスまたは他のホスト素子の文脈において既存のソリューションに関連付けられ
る上の欠点のうちの1つまたは複数を少なくとも緩和することである。
れる。
好ましくは可撓性の第1の基板フィルムであって、少なくともその第1の側面上に、導
電性トレースおよび電子部品などの電気的機構、例えばSMD(表面実装デバイス)を収
容するように構成され、第1の側面および実質的に対向する第2の側面を有する、第1の
基板フィルムと、
好ましくは可撓性の第2の基板フィルムであって、その少なくとも第1の側面上に導電
性トレースおよび電子部品などの電気的機構を収容するように構成され、第1の側面およ
び実質的に対向する第2の側面を有し、第1の基板フィルムおよび第2の基板フィルムの
第1の側面が互いに向かい合うように構成される、第2の基板フィルムと、
第1の基板フィルムの第1の側面上の少なくとも1つの電気的機構と、
第2の基板フィルムの第1の側面上の少なくとも1つの他の電気的機構と、
第1の基板フィルムおよび第2の基板フィルムの第1の側面上に電気的機構を少なくと
も部分的に埋め込む、第1の基板フィルムと第2の基板フィルムとの間の成形プラスチッ
ク層と、を備える。
が共に接着されて積層多層組立体を確立するようにフィルム間に成形されている。
電気的機構は、検知のための電極を備えるかまたは画定する。1つまたは複数の電極は、
例えば、容量性ジェスチャおよび/または接触検知装置の一部として利用され得る。した
がって、少なくとも2つの積層された、および任意選択的に(組立体の厚さ方向に)重な
っている電極、好ましくは各フィルム上に少なくとも1つの電極は、例えば、多層組立体
に対する、またはより一般的には多層組立体の周辺における、接触または3Dジェスチャ
を検出することを目的として電極構造体の少なくとも部分を構成し得る。
または両方は、所望の3D形状に形成、例えば、熱形成される。形成は、電子部品などの
電気的機構のうちの少なくともいくつかをフィルム上に置いた後に任意選択的に行われ得
る。元々フィルムは平面であり得、機構のうちの少なくともいくつかが、造形の前にフィ
ルム上の選択された場所に位置付けられ得る。好ましくは、この場所は、既に位置付けら
れている機構、または基板上のトレースなど、それら機構の相互接続の破壊を避けるため
に、後に続く形成がその場所に過度の応力を向けることがないように選択される。
出器を含み得る。例えば、いくつかのLEDが、フィルム上に位置付けられ得る。代替的
にまたは追加的に、フォトダイオードもしくはフォトトランジスタなどの光検出器または
光起電性デバイスが、フィルム上に、または一般的には組立体内に含まれ得る。
光学的に少なくとも半透明の、任意選択的に透明の材料を含み得る。この層は、例えば、
埋め込まれた光源から周囲環境へ、または周囲環境もしくは埋め込まれた光源から埋め込
まれた検出器へ光を透過させるための導光層を確立し得る。
ど、少なくとも1つの追加の層を一方または両方のフィルムの第2の表面上にさらに含み
得る。
不透明、半透明、または透明であり得る。本フィルムは、選択された1つの色または選択
された複数の色を呈し得る。埋め込まれた光源または外部光源によって発せられる(およ
びおそらくは任意選択の光検出器によって捕捉される)周波数は、基板フィルムによって
吸収されるか、反射されるか、または透過され得る。同様の検討事項が第2の基板フィル
ムにも当てはまる。
は特に電子機構などの機能的機構を備え得る。
キスト、図などのグラフィックを含み得る。そのようなものは、IML/IMD(インモ
ールドラベリング、インモールド装飾)技術を使用して提供され得る。
され得るか、またはラミネートされ得る。ラミネーションは、熱、圧力、および/または
接着剤の適用を伴い得る。
、
好ましくは可撓性の第1の基板フィルムを得るステップであって、第1の基板フィルム
が、少なくともその第1の側面上に、導電性トレースおよび電子部品などの電気的機構、
例えばSMD(表面実装デバイス)を収容するように構成され、第1の側面および実質的
に対向する第2の側面を有する、ステップと、
好ましくは可撓性の第2の基板フィルムを得るステップであって、第2の基板フィルム
が、少なくともその第1の側面上に、導電性トレースおよび電子部品などの電気的機構を
収容するように構成され、第1の側面および実質的に対向する第2の側面を有する、ステ
ップと、
第1の基板フィルムの第1の側面上に少なくとも1つの電気的機構を提供するステップ
と、
第2の基板フィルムの第1の側面上に少なくとも1つの他の電気的機構を提供するステ
ップと、
第1の基板フィルムおよび第2の基板フィルムの第1の側面が、実質的に空隙を隔てた
関係で互いに向かい合うように構成されるように、第1の基板フィルムおよび第2の基板
フィルムを、成形型内に、好ましくは成形型半体につき1つのフィルムを配置するステッ
プと、
第1の基板フィルムと第2の基板フィルムとの間のプラスチック層を成形して、第1の
基板フィルムおよび第2の基板フィルムの第1の側面上に電気的機構を少なくとも部分的
に埋め込むステップと、を含む。
た基板フィルムが、インサートとして利用され得る。
理解されるように、必要な変更を加えて方法の実施形態に柔軟に適用され得、その逆も然
りである。
が、依然として頑丈であり、埋め込まれた機能的機構を保護し、例えば、寸法、形状、色
、および/またはグラフィックパターンに関して所望の外観を呈する。
/または一般的には素子などの、特に電気的機構の提供により、利用可能な設置空間また
は表面積および全体的な空間コンフィギュアビリティに関して大きな利益がもたらされる
。例えば導電性プリント材料から確立された1つまたは複数の電極パッドまたは電極領域
が、例えば、空間的に所望の方式で(例えば、組立体の厚さ方向に、すなわち、組立体の
層を通って進む方向に少なくとも部分的に重なっている)両方のフィルムに提供され得、
これにより、協力的に共同して、組立体に対するユーザ入力または一般的にはジェスチャ
、例えば3Dジェスチャの正確な容量検知が可能になる。接触および非接触ジェスチャの
両方が検出され得る。代替的に、例えば接触を検出するための1つまたは複数の電極ある
いは一般的には検知素子は、組立体表面上の接触場所から遠く離れた後方フィルムが検知
素子を唯一備えていたソリューションに対して接触検出を促進するために、前方(使用時
)基板フィルム上のみに提供され得る。
む様々な目的のために最適化され得る。しかしながら、成形材料は、任意選択的に他の使
用される材料と一緒に、例えば、湿度、熱、寒さ、ほこり、衝撃などの環境条件から電子
機器などの埋め込まれた機構を保護するように構成され得る。
導光材料との間の光結合は強力であり得、低損失でかつ著しいアーチファクトがない。関
連した製造プロセスの相対的な簡素さは、例えば、関連するかなり許容できるデバイスお
よび材料費、空間、工程所要時間、物流および保管要件に対して、それ自体で利益をもた
らす。
窓を通して依然として見ることが可能であり得る)、異なる表面プロファイルを有する表
面材料、全体的な形状などの構成により、操作者など見る人に対して選択された外観、例
えば触感を呈し得る。
好ましい印刷技法は、アディティブ(プリンテッドエレクトロニクス技法)であり、例え
ば、スクリーン印刷、フレキソ印刷、およびインクジェットを含む。
するために使用され、別途明示的に記述されない限り、それらを特に優先付けまたは順位
付けするものではない。
い限り、一般的に区別なく使用される。
、フラップ、または切り口などの開口部によって画定される少なくとも1つの窓を含み得
る。
意選択的に、選択された波長、例えば可視の波長を考慮して、光学的に半透明または透明
であり、板ガラスなど、任意選択的にガラスまたはプラスチックである。例えば、この材
料は、レンズ、プリズム、もしくは他の屈折素子、および/または回折素子などの光学的
機能素子を画定し得る。
部分形状など、所望の標示的および/または装飾的形状を呈し得る。さらに、窓材料は、
適用可能な場合、選択された色のものであり得る。
この材料は、例えば、基板フィルムによって画定される窓内に収容される導波層および任
意選択的に潜在的なさらなる隣接層からの突出部を画定し得る。成形材料はまた、いくつ
かの実施形態において、組立体の外(上)表面の少なくとも一部分を確立し得る。
面または両面上にさらなるフィルムまたは一般的には層を含み得る。
は付着塗料によって、一方の基板フィルム上に提供され得る。カバー層はまた、任意選択
的に、例えば、組立体の埋め込まれた光源によって発せられる光が周囲環境へと通過する
こと、または外部光が組立体内へ、例えば成形材料内を通ることを可能にする窓を含み得
る。窓は、下にある基板層の窓と整列され、少なくとも部分的に重なり得る。それらは同
じまたは異なるサイズのものであり得る。
に繊維状材料を含み得る。いくつかの実施形態において、この材料は、例えば外部光源お
よび/または組立体の内部光源によって発せられる波長を考慮して、実質的に半透明また
は透明であり得る。いくつかの他の実施形態において、この材料は実質的に不透明であり
得る。カバーは、例えばゴムのまたはゴムのような表面を有し得る。表面材料およびトポ
ロジ(表面形態)は、例えば絶縁性質(例えば湿度および/または熱)もしくは湿し性質
に加えて、またはその代わりに、所望の感触および/または審美的性質を提供するように
最適化され得る。カバー層は、可撓性、弾性、または硬性/剛性であり得る。
を介してホストに固定されない場合、ホストデバイスへの組立体の取り付けを促進し得る
。カバー層、またはいくつかのシナリオにおいては直接的に基板フィルムが、このように
して、接着剤および/またはこの目的のために例えばボス/ベース、クリップ、フック、
凹部などの形態にある機械的固定構造体などの、取り付け機構を含み得る。
て、組立体全体は、全体的に可撓性または剛性/硬性であり得る。
有機および/または繊維状材料(例えば、紙またはボール紙)を含み得る。好ましくは、
基板フィルムは、電気絶縁性(絶縁体)材料であるか、または少なくともそれを含む。基
板フィルムは、例えば、使用される材料、それらの光透過性、可撓性、電子機器などのホ
ストされる機構、層厚、および/または形状に関して、互いに類似した構成、または異な
る構成であり得る。
あり得る。組立体の外部または内部光源によって発せられて後に基板に入射する光は、使
用される材料、それぞれの屈折率、ならびに装置およびその素子の全体的な構成、例えば
ジオメトリおよび表面トポロジに応じて、一方または両方の基板フィルムによって少なく
とも部分的に吸収されるか、またはそれを通る(透過する)ことが可能であり得る。しか
しながら、基板フィルムは、少なくとも局所的に反射性であり得るか、または、例えばコ
ーティングの形態でもしくはもっと完全に、反射(表面)材料を含み得る。
慮して、光学的に実質的に不透明、半透明、または透明であり得る。いくつかの実施形態
において、成形層は、導光として機能するように構成され得る。成形層は、任意選択的に
基板フィルム上に提供されかつ少なくとも部分的に成形材料に埋め込まれる、組立体の内
部光源によって発せられる光、および/または外部光を輸送し得る。
際に、好ましくは圧力形成、真空形成、または液圧形成などの熱形成により、所望の実質
的に3次元(非平面)の、例えば基板自身の厚さに対して湾曲した、角のある、または起
伏のある形状に形成されている。プリンテッドエレクトロニクスおよび/または搭載部品
の形態にある電子機器などの電気的機構が、形成前に基板上に既に提供されている場合が
ある。結果として生じる3D形状は、当初のフィルムより数倍厚くなり得る。追加的にま
たは代替的に、そのような機構は、形成後に基板に提供されている場合がある。
長さの規模は、高さ(層が積層される方向)すなわち「厚さ」とは異なり得、「厚さ」は
大幅に小さくなり得る。例えば、厚さは、ほんの数ミリメートル以下であり得るが、幅お
よび長さは、数センチメートル以上、実施形態によってはそれよりさらに大きい場合があ
る。厚さは一定であり得るか、または厚さは、例えば、いくつかの実施形態においては組
立体の形状が全体的に適合し得る円板の全体的形状を考慮して、変化し得る。
ド、フォトトランジスタ、他の好適な光電素子などのいくつかの光受信機もしくは検出器
、または例えば光起電性素子(例えば太陽電池)が基板フィルム上に提供される。それら
は、確立されたプラスチック層の内側に成形により少なくとも部分的に埋め込まれ得る。
これらの素子は、基板もしくは例えば前述の窓を通って受信される光、および/または内
部光源によって発せられプラスチック導光層内を伝播される光を捕捉または一般的には検
知するように構成される。検知データは、例えば、光源を調節することに利用され得る。
素子上に提供されるような、組立体に含まれる電気的機構は、一般的には、導電性トレー
ス、プリンテッド導電性トレース、導体パッド、部品、集積回路(チップ)、処理ユニッ
ト、メモリ、通信ユニット、トランシーバ、送信機、受信機、信号プロセッサ、マイクロ
コントローラ、バッテリ、発光デバイス、光検知デバイス、フォトダイオード、コネクタ
、電気コネクタ、光学コネクタ、ダイオード、OLED(有機LED)、プリンテッド電
子部品、センサ、力センサ、アンテナ、加速度計、ジャイロスコープ、容量式スイッチま
たはセンサ、電極、センサ電極、プリンテッド電極、プリンテッドセンサ電極、および光
起電力電池からなる群から選択される少なくとも1つの素子を備え得る。本機構は、プリ
ンテッドエレクトロニクス技術(例えば、スクリーン印刷もしくはインクジェット、また
は他のアディティブ法)を用いてプリントされ得、および/または装着され得る。本機構
は、例えば成形導光層内または異なる層間に少なくとも部分的に埋め込まれ得る。例えば
、組立体に電力を供給するために配置され得るコネクタなどのいくつかの機構は、組立体
の周囲環境に少なくとも部分的に曝露され得る。
ルム、成形層、および/または組立体の他の素子は、それらの上または中のグラフィック
パターンおよび/または色などの視覚的に区別可能な装飾性/審美性および/または情報
性の特徴を備えている場合がある。この特徴は、組立体内にその外部表面の下に埋め込ま
れているか、組立体の外部表面上に提供されている場合がある。したがって、IML(イ
ンモールドラベリング)/IMD(インモールド装飾)技法が、これらの特徴を製造する
ために適用可能である。
する鏡映特徴を確立する表面形状を組み込み得る。形状/特徴は、例えば、突出部、格子
、ボス、ボス-ベース、凹部、溝、隆起、孔、または切り口を含み得る。
外側、の1つの実施形態を例証する。
壁を有するとしても低い、円板形状のものである。組立体100の外側表面は、基板フィ
ルム106またはその上の任意選択のカバー層108によって少なくとも部分的に画定さ
れる。任意選択的に、実質的に透明または少なくとも半透明の、この例では円形の、窓1
16Aは、材料が存在しないか、または透明もしくは半透明材料、例えばプラスチックま
たはガラスの円形の略平面のプレートを含み得る。
ス特異的に決定され得るということを理解する。
を持つことができ、したがってかなりの厚さまたは「高さ」も有する。
、いくつかの他の実施形態においては、組立体またはその部品の少なくとも1つまたは複
数は、異なる対称性を持つか、実質的に全く対称性を持たない(非対称性)。
って、この主として概念的な表現は、例えば図1の実施形態および様々な他の実施形態を
網羅し得る。図1を参照すると、この図は、例えば、線A-Aに沿って見たものであり得
る。図3は、300において、特に製造プロセスおよび層構造の見地から本質的に同じま
たは類似の実施形態を例証する。図3において、例証された層厚は、例示にすぎないが、
相対的な厚さに関しては現実のシナリオも反映し得る。例えば、一方または両方の基板1
06、202は、フィルムタイプ(例えば、約0.1ミリメートル厚を有する)のもので
あり得るが、例えば成形層204は、実質的により厚く、例えば1もしくは数ミリメート
ル、またはそれ以上であり得る。
明細書で先に記載されるように、導電性トレース(伝導体)210、電極214A、21
4B、電子部品212、214、例えば、光源214、光受信機/センサ、集積回路など
の素子が設けられている。加えて、そのような素子314Aは、好ましくは熱可塑性材料
の層204の成形後に任意選択的に少なくとも部分的に、基板の両方の側面/表面上に提
供され得、および/または基板内に埋め込まれ得る。
例えば電気的にも共に接続されて、例えばそれらの間の信号伝達および/または電流提供
を可能にし得る。
用により実現され得る。いくつかの実施形態において、ワイヤレス接続(例えば、rfま
たは光学的)も適用され得る。
特徴を使用して成形の後または成形の前に確立され得る。代替的にまたは追加的に、柱な
ど、それによって占有される空間に材料204が流れることを防ぐ適切な成形型特徴によ
って、成形中に接続素子のために、例えばリードスルーが確立され得る。
択的に電気配線、フレックス回路、または他の伝導体を介して、縁において共に電気的に
接続され得、それにより、例えば接続のための成形材料204を確立された多層積層体の
より中央の領域から後で除去する行為を省くこと、または必要なリードスルーを作成する
ための柱などの特定の成形型特徴を配置することを可能にし得る。
関連導電素子を配置するために、ドリル穿孔など機械加工され得るか、別のやり方で加工
され得る。
2への電力供給および/または通信接続は、同様の様式で、例えば縁において提供される
側面接点により、一般的には配置され得る。
しくは基板204の第1の上方表面から突出する電子機器212、214の少なくとも部
分を受容および収容するための凹部などの必要な表面形態を含む既製の素子に準拠して、
別のやり方で提供され得る。
れ得る。基板106は、例えば光源214によって発せられる光が周囲環境に向けて透過
されることを可能にするため、および/または任意選択的に検知を目的とした周囲環境と
の他の種類の相互作用のための、少なくとも1つの窓116、または本明細書内で先に論
じられるようにいくつかの実施形態においては、複数の窓を含み得る。いくつかの他の実
施形態において、基板202は、追加的にまたは代替的に、少なくとも1つのそのような
窓を含み得る(明確性を理由に図内には明示的に示されていない)。
関連素子)は、例えば相互位置、材料、寸法、および形状に関して、光源214によって
発せられ、層204内を伝播し、窓116に入射する光が、選択された入射角を少なくと
も考慮して窓116を通過するように構成されている場合がある。
素子が、見る人から実質的に完全に、または少なくとも、組立体の面法線(すなわち、窓
充填/マスキング層106、潜在的な上層108、あるいは窓充填材料がない場合には層
204の面法線)などの基準に対する選択された検査角度内に隠れたままであるようなも
のであり得る。関連臨界角の大きさは、例えば、約10度、15度、20度、30度、4
0度、45度、50度、60度、またはそれ以上であり得る。いくつかの他の実施形態に
おいて、基準は、上記の面法線とは異なり得、したがって例えば面法線から45度の角度
などの特定の角度にある線であってもよく、上記の視角はこの基準に対しておよびおそら
くはこの基準の周りで画定される。
06だけでなく、組立体全体を所望の程度まで出射するように、基板106の窓に対して
整列され得る窓116Cを伴って提供および配置され得る。例えば、窓116、116C
は、組立体の厚さ/高さ方向に沿って実質的に重ねられ得る。
02の下に提供され得る。下層218は、審美的機能(例えば、グラフィック、表面形態
、色などによって提供される)、触覚機能(例えば、表面形態、材料選択により)、保護
機能(材料性質、厚さ、可撓性/剛性、硬度、絶縁性など)、接続/固定機能(例えば、
粘着性、接着、突出部、凹部、フック、ベルクロ(登録商標)などの機械的な)、導電機
能(導電材料、トレース、リード/ワイヤ、または他の伝導体)、および/または他の機
能を有し得る。
介してホストデバイスまたは他のホスト素子218に取り付けられる。さらなる代替案と
して、組立体200は、スタンドアローン素子もしくはデバイスタイプのものであり得る
か、または、他の表面を介して(例えば、側壁/縁または上表面を介して)ホストもしく
は他の素子に取り付けられ得る。
たはカバーの少なくとも部分を形成する。組立体は、例えば、全体的に凸状、中空、入れ
物、および/または容器形状を呈するようにそれに応じて造形され得る。
面反射ベースの伝播を生じさせるように構成され得る。好適な材料を使用することにより
、望まない吸収/漏出の代わりに光の反射型伝播が強化され得る。層204は、例えば、
隣接する基板106、202、下層/ホスト素子表面/保護層218、および/または関
連反射体よりも高い屈折率を有し得る。さらに、上部または側面発光LEDなどの光源2
14に対する導光層204の場所およびジオメトリは、光が全体的に、関連する臨界角よ
りも大きい角度で材料界面に到達して、当業者によって理解されるような内面反射を確実
にするように構成され得る。
層204は、例えば屈折率に関して、実質的に同様の光学的性質を有し得る。したがって
、素子間の界面は、層204および基板106、202の機能的な組み合わせ内での入射
光および例えば光の総内面反射ベースの伝播に対して透明または実質的に存在しないと見
なされ得る。
的は、本明細書内で先に述べたようなホットスポットのない周囲環境に向けた窓116を
介して均一の照明、または均一の「輝度」分布を提供することにあり得る。光の指向性(
例えばコリメート光であるか散光であるか)は、同様にケース特異的に決定され得る。例
えば、拡散/コリメートレンズまたは他の機構が、適切に造形された窓充填物116、1
16C、および/または組立体の他の素子によって実装され得る。プレート、フィルム、
または層表面などの埋め込まれた反射/ミラリング機構が、同様の目的のために利用され
得る。
される表面の照明均一性は、反射外部光の均一性にも依存する。
る反射性質に関して、関連充填物(または、層204など、例えば貫通孔型窓の場合など
窓充填物がない場合に外部光を受容する、組立体の他の素子)は、周囲環境に面する外表
面を組み込み得る。その表面は、好ましくは、そのような入射光を全方向に等しく反射す
るために理想的にまたは最大限に拡散性である。この種の拡散性質は、例えば、表面粗さ
を高めることによって達成され得る。
0は、内部透過された光を周囲環境へ出力結合し、おそらくは外部光を反射する外部表面
の少なくとも部分を画定する窓116、116Cまたは他の素子の照明に関して構成され
得る。下にある層204からの窓116、116Cの一定の照明は、したがって、1つの
潜在的な設計目的と見なされ得る。
光度は、少なくとも十分に(適切なレベルの十分な量は、当業者によって実施形態特異的
に当然に決定されるものとする)一定であるように構成され得る。
際には、使用される素子に関連した材料、それらの相互位置付け、ならびに寸法および形
状の組み合わせによって決定され得る。形状は、表面トポロジおよび全体的ジオメトリの
両方を網羅し得る。
402の間、材料、部品、および器具の選択、獲得、較正、および他の構成行為など、必
要な作業が行われ得る。個々の素子および材料選択が、連携し、選択された製造および設
置プロセスに耐えることにおいて特別な注意がなされる必要があり、これは、当然ながら
好ましくは、製造プロセス仕様および部品データシートに基づいて前もって、または例え
ば、生成されたプロトタイプを検査および試験することによって、チェックされる。使用
される設備、中でも成形/IMD(インモールド装飾)、ラミネーション、ボンディング
、熱形成、切断、ドリル穿孔、および/または印刷設備などは、したがってこの段階で動
作可能な状態にまで準備され得る。成形型には、必要な表面形態などが用意され得る。
/または潜在的には他の好ましくは平面の基板素子が得られる。基板材料の既製の素子、
例えば、プラスチックフィルムのロールが獲得され得る。いくつかの実施形態において、
基板フィルム自体がまず、成形、押出し、または他の方法により所望の原材料から内部生
成され得る。任意選択的に、基板フィルムは加工される。基板フィルムは、本明細書内で
先に企図されるように、例えば、被覆され得、切断され得、および/または開口部、切り
目、凹部、切り口などを備え得る。当初のフィルムおよび/または結果として生じるフィ
ルムは、例えば、矩形、正方形、または円形形状を持ち得る。基板は、基板の上に提供さ
れることになる光源もしくは検出器の動作波長など、光の選択された波長または一般的に
は電磁放射を考慮して、不透明、半透明、または実質的に透明であり得る。
は回路設計の伝導体線、電極、導体パッド(または他の接触領域)などを画定するいくつ
かの導電素子またはトレースが、好ましくは関連するアディティブ技術に関するプリンテ
ッドエレクトロニクスの1つまたは複数の技法によって、一方または両方の基板フィルム
上に提供される。例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビ
ア印刷、またはオフセットリソグラフ印刷が利用され得る。また、例えばグラフィック、
視覚標識などの印刷を伴うフィルムを助長するさらなる行為がここで行われ得る。
素子、メモリ素子、検知素子、および/またはLEDなどの光源が、一方または両方の基
板フィルムおよび関連する表面に提供され得る。実際には、例えば、様々なSMDなどの
既製の部品が、はんだおよび/または接着剤によって選択された接触領域に取り付けられ
得る。代替的にまたは追加的に、プリンテッドエレクトロニクス技術は、実際に、OLE
Dなどの部品の少なくとも部分を直接フィルム上に製造するために適用され得る。
は圧力形成などの熱形成418により所望の3D形状(実質的に非平面の形状)を呈する
ように形成され得る。熱形成可能な材料を含む基板は、ホストデバイスまたは使用シナリ
オによりよく適合するように造形され得る。追加的にまたは代替的に、熱形成は、既に確
立された多層積層体がそのような加工に耐えるように設計される場合には、成形410後
に行われることさえある。形成技法を考慮して、例えば圧力形成は、基板に非常に正確な
鮮明な細部を提供するために適用され得る。圧力形成は、一般的には、望ましくない流れ
を可能にして、結果としてそこから圧力を低下させることになる(貫通)孔が基板にない
ときに好まれ得る。
においてそのようなものとして一方または両方の基板に提供され、例えば接着剤によって
固定され得る。
めの導光を任意選択的に確立する少なくとも1つの熱可塑性層が、好ましくは成形により
、基板フィルムのうちの少なくとも1つの第1の側面、ならびにトレースおよびいくつか
の電子部品など、基板フィルム上の電気的機構の少なくとも部分に、提供され得る。好ま
しくは、光源および/または他の機構は、成形材料内に少なくとも部分的に埋め込まれる
。実際には、1つまたは両方の基板フィルムは、射出成形プロセスにおいてインサートと
して使用され得る。基板素子の第1の側面および関連表面には、いくつかの実施形態にお
いて、境界線など、成形プラスチックのない1つまたは複数の領域が残っている。いくつ
かの実施形態において、基板フィルムの両面に、成形層が提供され得る。使用される熱可
塑性材料は、不透明または少なくとも半透明であり得る。熱可塑性材料は、少なくとも1
つの色を呈し得る。
ック層がそれらの間に注入されるように、基板フィルム自体の成形型半体内に挿入され得
る。好ましくは、フィルムは、完全にではないとしても、実質的に互いに空隙を隔てた関
係で、すなわちフィルム間に、注入される熱可塑性材料によって占有されるいくらかの空
間がある状態で、成形型(半体)内に位置する。
ルムの局所領域、例えば縁領域が、互いに接触状態にあるシナリオを指す。例えば、先に
参照した円板形状は、したがって、互いに接続されるかまたは少なくとも近いフィルム縁
を伴うが、フィルムの残りの部分、例えば中央部分は、成形プラスチックによって分離さ
れるために互いから離れているという結果として得られ得る。
れ得る。したがって、例えば縁注入および/または孔注入(フィルム内の1つまたは複数
の孔によるフィルム間のプラスチック注入)が適用され得る。代替的に、基板フィルムの
うちの一方は、好適なラミネーション技法によって、他方の基板フィルムおよびその後の
成形プラスチック層の既製の集合体に取り付けられ得る。
る。孔は、例えば、切断、ドリル穿孔、彫刻、スタンピング、またはエッチング工程によ
り生じ得る。成形中、熱可塑性成形材料は次いで一方または両方の側面から穴に入り得、
また任意選択的にフィルムの他方の側面へと進んで、少なくとも当該フィルムのための窓
充填物の少なくとも部分を確立し得る。
フィルムは、依然として、任意選択的に、成形材料の圧力に起因して成形中に窓形成を促
進するために、窓の標的位置において例えば薄くされた、または他のやり方で弱体化され
た(例えば上記の工程のうちの1つを使用して形成された)スポットを有し得る。いくつ
かの実施形態において、他方のフィルムに接触する成形型表面は、その上に、フィルム内
の窓の標的位置に対応する凹部、穿孔領域、フラップ、またはピンホールなどの表面特徴
を有し得、それにより成形中に窓を形成および/または充填するのを促進し得る。したが
って、フィルム内の窓の所望の領域に一致しかつそれに面する特徴は、成形材料が窓を介
してフィルムの他方の側面(すなわち成形型側/外側)に流れることをさらに可能にし得
る。
るフィルムまたは材料層は、実質的に、ポリマー、熱可塑性材料、PMMA(ポリメチル
メタクリレート)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド、メチルメタクリレートおよ
びスチレンのコポリマー(MS樹脂)、ガラス、有機材料、線維材料、ポリエチレンテレ
フタレート(PET)、ならびに金属からなる群から選択される少なくとも1つの材料か
らなる、またはそれらを含み得る。
は、二段または一般的には多段成形法を使用して成形され得る。複数の成形ユニットを有
する成形機が利用され得る。代替的に、複数の機械または単一の再構成可能な機械が、い
くつかの材料を順次提供するために使用され得る。任意選択的に、いくつかのオーバーモ
ールド適用可能材料が、1つまたは複数の成形層、例えば基板フィルム間の隣接層を確立
するために利用され得る。
って発せられる光および/または可視光などの外部(例えば周囲)光が無視できる損失で
そこを通過することを可能にする選択された波長を考慮して、光学的に実質的に不透明、
透明、または半透明の材料を含む。選択された波長での材料の十分な透過率は、例えば実
施形態に応じて、約60%、70%、75%、85%、90%、または95%、またはそ
れ以上であり得る。
ンよって組立体に提供されるプラスチック層は、一般的には、例えば弾性樹脂を組み込み
得る。より詳細には、この層は、PC、PMMA、ABS(アクリロニトリルブタジエン
スチレン)、PET、ナイロン(PA、ポリアミド)、ポリプロピレン(PP)、ポリス
チレン(GPPS)、およびMS樹脂からなる群から選択される少なくとも1つの材料を
含む1つまたは複数の熱可塑性材料を含み得る。
成形、堆積コーティング/他のコーティング方法、および取付による直接製造を含み得る
。窓を画定する切り口または孔は、任意選択的に、ドリル穿孔、彫刻、鋸断、エッチング
、切断(例えば、レーザまたは機械ブレードを用いて)によって、または当業者によって
理解されるような任意の他の実現可能な加工方法を使用して、マスキング層および潜在的
なさらなる層内に提供され得る。代替的に、この層は、例えば、成形により既製の窓特徴
を有して生成され得る。
およびその後の使用の観点から必要な強度を提供する関連する最小材料厚に大きく依存す
る。これらの態様は、個々の場合に応じて検討されるべきである。例えば、構造体の全体
的な厚さは、約1mmであり得るが、それより大幅に厚いまたは薄い実施形態も実現可能
である。
す。
者は、開示された実施形態が例示的目的のためだけに構築されたものであり、上の原則の
多くに当てはまる他の配置が、それぞれの潜在的な使用シナリオに最も適するように容易
に準備され得ることを理解するものとする。
本発明は以下の[1]から[20]の実施形態を含む。
[1]第1の基板フィルム(106)であって、少なくともその第1の側面上に電気的機構を収容するように構成され、上記第1の側面および実質的に対向する第2の側面を有する、第1の基板フィルム(106)と、
第2の基板フィルム(202)であって、少なくともその第1の側面上に電気的機構を収容するように構成され、上記第1の側面および実質的に対向する第2の側面を有し、上記第1の基板フィルムの上記第1の側面と上記第2の基板フィルムの上記第1の側面とが互いに向かい合うように構成される、第2の基板フィルム(202)と、
上記第1の基板フィルムの上記第1の側面上の少なくとも1つの電気的機構(214B)と、
上記第2の基板フィルムの上記第1の側面上の少なくとも1つの他の電気的機構(214A)と、
上記第1の基板フィルムの上記第1の側面上および上記第2の基板フィルムの上記第1の側面上に上記電気的機構(それぞれ)を少なくとも部分的に埋め込んでいる、上記第1の基板フィルムと上記第2の基板フィルムとの間の成形プラスチック層(204)と、
を備える、電子デバイスのための一体型多層組立体(100、200、300)。
[2]上記第1の基板フィルム上の上記少なくとも1つの電気的機構が、上記組立体の表面に対する接触を検出するための第1の検知素子(214B)を備える、上記[1]に記載の組立体。
[3]上記第1の検知素子が、好ましくはアディティブプリント材料の第1の電極を備える、上記[2]に記載の組立体。
[4]上記第2の基板フィルム上の上記少なくとも1つの他の電気的機構が、第2の検知素子(214A)を備え、上記第1の検知素子および上記第2の検知素子が、上記組立体の表面に対する、接触またはジェスチャ、任意選択的に、上記組立体の表面に対する追跡される対象物の非接触運動に関与する3次元ジェスチャを検出するように共同で構成される、上記[2]または[3]に記載の組立体。
[5]上記第2の検知素子が、好ましくはアディティブプリント材料の第2の電極を備える、上記[4]に記載の組立体。
[6]上記第1の基板フィルムおよび上記第2の基板フィルムの一方または両方の上に少なくとも1つの保護層(108、218)をさらに備える、上記[1]から[5]のいずれかに記載の組立体。
[7]上記第1の基板フィルムおよび上記第2の基板フィルムのうちの少なくとも一方が、3次元の非平面形状に形成されるように見える、上記[1]から[6]のいずれかに記載の組立体。
[8]上記第1の基板フィルムおよび上記第2の基板フィルムのうちの少なくとも一方が、既定の周波数または周波数帯域を考慮して光学的に不透明、半透明、または実質的に透明の材料の窓(116)を備える、上記[1]から[7]のいずれかに記載の組立体。
[9]上記第1の基板フィルムおよび上記第2の基板フィルムのうちの少なくとも一方が、充填材のない貫通孔型の窓を備える、上記[1]から[8]のいずれかに記載の組立体。
[10]上記基板フィルムが、ポリマー、熱可塑性材料、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド、メチルメタクリレートおよびスチレンのコポリマー(MS樹脂)、ガラス、有機材料、線維材料、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ならびに金属からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含む、上記[1]から[9]のいずれかに記載の組立体。
[11]上記成形プラスチック層が、PC、PMMA、ABS、PET、ナイロン(PA、ポリアミド)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(GPPS)、弾性樹脂、およびMS樹脂からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含む、上記[1]から[10]のいずれかに記載の組立体。
[12]上記第1の基板フィルムおよび上記第2の基板フィルム上に位置する上記電気的機構が、導電性トレース、プリンテッド導電性トレース、導体パッド、部品、集積回路(チップ)、処理ユニット、メモリ、通信ユニット、トランシーバ、送信機、受信機、信号プロセッサ、マイクロコントローラ、バッテリ、発光デバイス、光検知デバイス、フォトダイオード、コネクタ、電気コネクタ、光学コネクタ、ダイオード、OLED(有機LED)、プリンテッド電子部品、センサ、力センサ、アンテナ、加速度計、ジャイロスコープ、容量式スイッチまたはセンサ、電極、センサ電極、プリンテッドセンサ電極、および光起電力電池からなる群から選択される少なくとも1つの素子を備える、上記[1]から[11]のいずれかに記載の組立体。
[13]第1の基板フィルムを得るステップ(404)であって、上記第1の基板フィルムが、少なくともその第1の側面上に電気的機構を収容するように構成され、上記第1の側面および実質的に対向する第2の側面を有する、ステップ(404)と、
第2の基板フィルムを得るステップであって、上記第2の基板フィルムが、少なくともその第1の側面上に電気的機構を収容するように構成され、上記第1の側面および実質的に対向する第2の側面を有する、ステップと、
上記第1の基板フィルムの上記第1の側面上に少なくとも1つの電気的機構を提供するステップ(406、408)と、
第2の基板フィルムの上記第1の側面上に少なくとも1つの他の電気的機構を提供するステップと、
上記第1の基板フィルムおよび上記第2の基板フィルムの上記第1の側面が、実質的に空隙を隔てた関係で互いに向かい合うように構成されるように、上記第1の基板フィルムおよび上記第2の基板フィルムを、成形型内に、好ましくは成形型半体につき1つのフィルムを配置するステップと、
上記第1の基板フィルムと上記第2の基板フィルムとの間のプラスチック層を成形し(410)、上記第1の基板フィルムおよび上記第2の基板フィルムの上記第1の側面上に上記電気的機構を少なくとも部分的に埋め込むステップと、
を含む、電子デバイスのための一体型多層組立体を確立する方法(400)。
[14]上記第1の基板および上記第2の基板のうちの少なくとも一方を選択された実質的に非平面の3次元形状に形成すること(418)を、上記少なくとも1つの電気的機構をその上に提供した後に行うステップをさらに含む、上記[13]に記載の方法。
[15]上記少なくとも1つの電気的機構の上記提供が、第1の検知素子を装着またはアディティブプリントすることを含む、上記[13]または[14]のいずれかに記載の方法。
[16]上記第1の検知素子が、上記組立体に対する接触またはジェスチャを検知するための第1の電極を備える、上記[15]に記載の方法。
[17]上記第1の基板フィルムが、使用時に、そこにおいて検知されるべき、指またはタッチペンなどの、環境および電位対象物に面する前方フィルムとして構成される、上記[16]に記載の方法。
[18]上記少なくとも1つの他の電気的機構の上記提供が、第2の検知素子を装着またはアディティブプリントすることを含む、上記[15]から[17]のいずれかに記載の方法。
[19]上記第2の検知素子が、上記第1の検知素子と共同して上記組立体に対する接触またはジェスチャを検知するための第2の電極を備える、上記[18]に記載の方法。[20]上記第1の検知素子および上記第2の検知素子が、上記組立体の厚さ方向に重なるように空間的に構成される、上記[19]に記載の方法。
Claims (20)
- 第1の基板フィルム(106)であって、少なくともその第1の側面上に電気的機構を
収容するように構成され、前記第1の側面および実質的に対向する第2の側面を有する、
第1の基板フィルム(106)と、
第2の基板フィルム(202)であって、少なくともその第1の側面上に電気的機構を
収容するように構成され、前記第1の側面および実質的に対向する第2の側面を有し、前
記第1の基板フィルムの前記第1の側面と前記第2の基板フィルムの前記第1の側面とが
互いに向かい合うように構成される、第2の基板フィルム(202)と、
前記第1の基板フィルムの前記第1の側面上の少なくとも1つの電気的機構(214B
)と、
前記第2の基板フィルムの前記第1の側面上の少なくとも1つの他の電気的機構(21
4A)と、
前記第1の基板フィルムの前記第1の側面上および前記第2の基板フィルムの前記第1
の側面上に前記電気的機構(それぞれ)を少なくとも部分的に埋め込んでいる、前記第1
の基板フィルムと前記第2の基板フィルムとの間の成形プラスチック層(204)と、
を備える、電子デバイスのための一体型多層組立体(100、200、300)。 - 前記第1の基板フィルム上の前記少なくとも1つの電気的機構が、前記組立体の表面に
対する接触を検出するための第1の検知素子(214B)を備える、請求項1に記載の組
立体。 - 前記第1の検知素子が、好ましくはアディティブプリント材料の第1の電極を備える、
請求項2に記載の組立体。 - 前記第2の基板フィルム上の前記少なくとも1つの他の電気的機構が、第2の検知素子
(214A)を備え、前記第1の検知素子および前記第2の検知素子が、前記組立体の表
面に対する、接触またはジェスチャ、任意選択的に、前記組立体の表面に対する追跡され
る対象物の非接触運動に関与する3次元ジェスチャを検出するように共同で構成される、
請求項2または3に記載の組立体。 - 前記第2の検知素子が、好ましくはアディティブプリント材料の第2の電極を備える、
請求項4に記載の組立体。 - 前記第1の基板フィルムおよび前記第2の基板フィルムの一方または両方の上に少なく
とも1つの保護層(108、218)をさらに備える、請求項1から5のいずれかに記載
の組立体。 - 前記第1の基板フィルムおよび前記第2の基板フィルムのうちの少なくとも一方が、3
次元の非平面形状に形成されるように見える、請求項1から6のいずれかに記載の組立体
。 - 前記第1の基板フィルムおよび前記第2の基板フィルムのうちの少なくとも一方が、既
定の周波数または周波数帯域を考慮して光学的に不透明、半透明、または実質的に透明の
材料の窓(116)を備える、請求項1から7のいずれかに記載の組立体。 - 前記第1の基板フィルムおよび前記第2の基板フィルムのうちの少なくとも一方が、充
填材のない貫通孔型の窓を備える、請求項1から8のいずれかに記載の組立体。 - 前記基板フィルムが、ポリマー、熱可塑性材料、PMMA(ポリメチルメタクリレート
)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド、メチルメタクリレートおよびスチレンのコ
ポリマー(MS樹脂)、ガラス、有機材料、線維材料、ポリエチレンテレフタレート(P
ET)、ならびに金属からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含む、請求項1
から9のいずれかに記載の組立体。 - 前記成形プラスチック層が、PC、PMMA、ABS、PET、ナイロン(PA、ポリ
アミド)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(GPPS)、弾性樹脂、およびMS
樹脂からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含む、請求項1から10のいずれ
かに記載の組立体。 - 前記第1の基板フィルムおよび前記第2の基板フィルム上に位置する前記電気的機構が
、導電性トレース、プリンテッド導電性トレース、導体パッド、部品、集積回路(チップ
)、処理ユニット、メモリ、通信ユニット、トランシーバ、送信機、受信機、信号プロセ
ッサ、マイクロコントローラ、バッテリ、発光デバイス、光検知デバイス、フォトダイオ
ード、コネクタ、電気コネクタ、光学コネクタ、ダイオード、OLED(有機LED)、
プリンテッド電子部品、センサ、力センサ、アンテナ、加速度計、ジャイロスコープ、容
量式スイッチまたはセンサ、電極、センサ電極、プリンテッドセンサ電極、および光起電
力電池からなる群から選択される少なくとも1つの素子を備える、請求項1から11のい
ずれかに記載の組立体。 - 第1の基板フィルムを得るステップ(404)であって、前記第1の基板フィルムが、
少なくともその第1の側面上に電気的機構を収容するように構成され、前記第1の側面お
よび実質的に対向する第2の側面を有する、ステップ(404)と、
第2の基板フィルムを得るステップであって、前記第2の基板フィルムが、少なくとも
その第1の側面上に電気的機構を収容するように構成され、前記第1の側面および実質的
に対向する第2の側面を有する、ステップと、
前記第1の基板フィルムの前記第1の側面上に少なくとも1つの電気的機構を提供する
ステップ(406、408)と、
第2の基板フィルムの前記第1の側面上に少なくとも1つの他の電気的機構を提供する
ステップと、
前記第1の基板フィルムおよび前記第2の基板フィルムの前記第1の側面が、実質的に
空隙を隔てた関係で互いに向かい合うように構成されるように、前記第1の基板フィルム
および前記第2の基板フィルムを、成形型内に、好ましくは成形型半体につき1つのフィ
ルムを配置するステップと、
前記第1の基板フィルムと前記第2の基板フィルムとの間のプラスチック層を成形し(
410)、前記第1の基板フィルムおよび前記第2の基板フィルムの前記第1の側面上に
前記電気的機構を少なくとも部分的に埋め込むステップと、
を含む、電子デバイスのための一体型多層組立体を確立する方法(400)。 - 前記第1の基板および前記第2の基板のうちの少なくとも一方を選択された実質的に非
平面の3次元形状に形成すること(418)を、前記少なくとも1つの電気的機構をその
上に提供した後に行うステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの電気的機構の前記提供が、第1の検知素子を装着またはアディテ
ィブプリントすることを含む、請求項13または14のいずれかに記載の方法。 - 前記第1の検知素子が、前記組立体に対する接触またはジェスチャを検知するための第
1の電極を備える、請求項15に記載の方法。 - 前記第1の基板フィルムが、使用時に、そこにおいて検知されるべき、指またはタッチ
ペンなどの、環境および電位対象物に面する前方フィルムとして構成される、請求項16
に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの他の電気的機構の前記提供が、第2の検知素子を装着またはアデ
ィティブプリントすることを含む、請求項15から17のいずれかに記載の方法。 - 前記第2の検知素子が、前記第1の検知素子と共同して前記組立体に対する接触または
ジェスチャを検知するための第2の電極を備える、請求項18に記載の方法。 - 前記第1の検知素子および前記第2の検知素子が、前記組立体の厚さ方向に重なるよう
に空間的に構成される、請求項19に記載の方法。
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