JP2022546389A - 多層積層体を備えている電子デバイス - Google Patents

Abstract

電子デバイス（１００）であって、少なくとも１つの発光デバイス（１２）を備えている電子基板（１０）、少なくとも１つの窓（２２）を備えているグラフィックパターンを備えているカバー基板（２０）、及び前記電子基板（１０）と前記カバー基板（２０）との間の熱可塑性層（３０）を備えている前記電子デバイス（１００）。前記電子デバイス（１００）の多層積層体（４０）は、前記熱可塑性物質（３０ｍ）の可塑性を増大させる為に、前記電子基板（１０）と前記カバー基板（２０）とを積層して組み合わせることによって形成され、ここで、突出している電子構成部品（１１、１２）は、前記熱可塑性層（３０）に対向する。少なくとも前記熱可塑性層（３０）が、積層温度（Ｔｌ）に加熱される。前記電子構成部品（１１、１２）が、前記電子構成部品（１１、１２）を前記熱可塑性物質（３０ｍ）内に埋め込む為に、加熱された熱可塑性層（３０）に積層によって押し込まれる。【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、多層電子デバイス及び製造方法に関する。

電子デバイスは一般に、電子構成部品、グラフィック構成部品、導電性物質、回路等の複数の層を備えていることができる。典型的には、電子デバイスの製造は多ステップのプロセスシーケンスを含み、該プロセスシーケンス中に該層が基板上に徐々に形成され、プラスチックでオーバーモールドされて、埋め込まれた電子機器を有する多層構造を形成する。例えば、熱成形、射出成形、ブロー成形、回転成形等による。従って、該電子機器は、密封され、そして環境から保護される。

例えば、インモールド電子デバイス（in-mold electronicdevices）は、熱成形された膜の裏側射出成形によって作られることができる。しかしながら、熱成形可能及び／又は射出成形可能な製品の中に電子機器とグラフィックの両方を含めることは、典型的には、物質及び処理の入念な選択を必要とする。誤った選択又は手法は、結果として、ユーザに対して回路及び構成部品を見えるようにする光学的欠陥を生じることができる。この問題の一つの解決法は、より厚い基板を使用することである。しかしながら、より厚い基板ははるかに高価である為、これはより高いコストにつながる。更に、射出成形は、その他では平坦な表面から突き出している構成部品に、より高いせん断応力を局所的に加える。そのような構成部品は、その力の結果外れることができ、歩留まりの損失につながる。物質の流れに対して垂直な向きの構成部品が、最もせん断の影響を受けやすい。強い糊（アンダーフィル(underfill)）が助けとなりうるが、別個の手作業による適用ステップを必要とし得、また構成部品の接触に関する他の問題を誘発しうる。成形された層のセグメント化は、一つの物質につき１つの型が必要となる為、裏側射出成形に伴う別の大きな問題である。例えば、光学的クロストークを呈さない光ガイドを作製する為に、セグメント化が使用されることができる。同じ物質からなる別々の島は、成形によってそれらを埋める為に連結される必要があり、そうでなければ、それぞれの島がそれ自体の型を必要としうる。それ故に、局所的な光ガイドは、成形によって作るのが難しい。最後に、剛体又は柔軟コネクタを使用して電気回路にアクセスすることは、裏側射出成形が使用される場合には困難である。そのようなコネクタは、例えば、プラスチック部品の特定の部分を通じてレーザを印加することにより、又は型から突き出す柔軟接点を作製することにより、形成される。しかしながら、成形中、成形された部分及びコネクタからの遷移の箇所で応力が最大となり、損傷しやすくなる。これは、例えば銅／ポリイミドの柔軟接点を使用することにより、部分的に回避されることができるが、それらは相対的に高価でありうる。

多層電子デバイスの製造において更なる改良に対する必要が依然としてある。

本開示の観点は、電子デバイスを製造する方法、及び関連する製品、例えばそのような方法によって得られる関連する製品、に関する。本明細書に記載されているように、該方法は、例えば電子層及び／又はグラフィック層を有する、様々な基板を多層積層体として組み合わせることを含む。例えば、電子基板は典型的には、該電子基板の少なくとも一方の側に配設され、且つ該側から突出している電子構成部品を備えている。

幾つかの実施態様において、該電子構成部品は、光を放出する為の少なくとも１つの発光デバイスを備えている。このようにして、該電子基板は、例えば他の又は更なる層に背面照明を提供することができる。幾つかの実施態様において、グラフィックパターンを有するカバー基板が使用される。例えば、該グラフィックパターンは、（不透明）物質の１以上の層を備えている。該グラフィックパターンは、それぞれの発光デバイスからの該放出された光の少なくとも一部を透過させる為の１以上の領域を備えうる。

幾つかの実施態様において、電子基板及びカバー基板は、別々の機能を備えて製造されることができ、それにより、一つの膜上に構築する際に発生する物質の干渉を回避する。好ましくは、熱可塑性層が該電子基板と該カバー基板との間に設けられる。例えば、該熱可塑性層は、光を透過させることが可能な熱可塑性物質を含む。最も好ましくは、該背面照明は、該電子基板から該熱可塑性層を通り、該カバー基板の該窓を通って、該ユーザに到達する。

有利には、多層積層体が、熱可塑性層を、熱可塑性層に対向する突出している該電子構成部品と積層して、電子基板とカバー基板とを組み合わせることによって形成されることができる。該熱可塑性物質の可塑性を増大させる為に少なくとも該熱可塑性層を積層温度まで加熱することにより、該電子構成部品は、該電子構成部品を該熱可塑性物質内に埋め込む為に、該加熱された熱可塑性層内に積層によってより容易に押し込まれうる。このようにして、該電子基板と該カバー基板とが該積層体の２つの側の間で分割されることができることが認識されよう。加えて、多層積層体の形成は、幾つかの連続した形成ステップ及び型内での複数膜の位置合わせを行うことを回避しうる。

任意的に、該多層積層体は、所望の形状、例えば３次元の形状、に熱成形されうる。代替的には、又は追加的に、該積層体は任意的に、（裏側）射出成形により更に強化されうる、又は他の方法でオーバーモールドされうる。熱可塑性層を使用して該層同士を最初に積層することにより、該構成部品、電子回路、及び／又はグラフィック層が、更なる処理から保護されることができ、例えば、熱成形及び射出成形の際のせん断力のリスクを緩和する。

幾つかの実施態様において、該熱可塑性層は、機械的剛性、吸収、光の導光、遮断、光の反射のような光学的性質、又は他の電子若しくは熱的性質のような性質の構造化された組を備えている。従って、該積層体が３つの膜から構築される際に、それら性質の差異化が、積層の前に該熱可塑性層内で規定されることができる。

本開示の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、観点、並びに利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付図面からよりよく理解されよう。

図１Ａは、電子デバイスの製造を説明する。（power＝電源） 図１Ｂは、電子デバイスを示す。（power＝電源） 図２Ａは、該多層積層体の熱成形の断面図を示す。 図２Ｂは、熱成形型の内部にある該多層積層体を示す。 図３Ａは、多層積層体の裏側射出成形を示す。 図３Ｂは、多層積層体の裏側射出成形を示す。 図４Ａは、電子デバイスの断面図を模式的に示す。 図４Ｂは、電子デバイスの断面図を模式的に示す。

特定の実施態様を説明する為に使用される術語は、本発明を制限することは意図されない。本明細書で使用される場合、単数形の「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」及び「該，前記（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに別のように指示しない限り、複数形も包含することが意図される。語「及び／又は」は、関連する列挙された項目の１以上の任意及び全ての組み合わせを包含する。語「～を備えている（comprises）」及び／又は「～を備えている（comprising）」は、述べられる特徴の存在を明示するが、１以上の他の特徴の存在又は追加を除外しないことが理解されよう。方法の特定のステップが別のステップに続くとして参照される場合、それは、別段の指定がない限り、上記他のステップの直後に続くことができ、又は該特定のステップを実施する前に１以上の中間ステップが実施されうることが更に理解されよう。同様に、構造又は構成部品間の接続が説明されるとき、その接続は、別段の指定がない限り、直接確立されることも、又は中間の構造若しくは構成部品を通じて確立されることもありうることが理解されよう。

本開示の観点は、多層積層体を含み、そこでは、該電子基板とグラフィック基板とが、該積層体の２つの側の間で分割される。典型的には、エラストマーが該２つの基板の間に配設されて、異なる（光学的）性質を持つパッチ／島を有する単一のセグメント化された層を形成する。例えば、物質及び３次元形状の選択を通じて、剛性が達成され、裏側射出成形を不要にする。有利には、光の管理、感知、作動、及び該デバイスの動作の為の構成部品が、どのような向きにあっても該構成部品における応力を回避する為に、熱成形中に十分に流動するエラストマー層内に埋め込まれる。加えて、安価で単純明快な方式での、印刷された電子機器の容易な外部接触が可能となる。幾つかの実施態様において、グラフィックは、相対的に薄い膜に印刷され、別の膜に電子機能が与えられる。例えば、パターン形成された導体及び誘電体、並びに構成部品が、可能性としては多層に組み立てられる。両方の膜は別々に製造されて、光学的管理、光の反射、遮断、又は吸収において役立つ物質が印刷されることができることが認識されよう。

幾つかの実施態様において、２以上の膜が組み合わせられて積層体とされ、該構成部品を埋め込む為のその処理温度よりも上の温度における第３のエラストマー層の積層によって、該印刷された物質を互いの方に向かせる。他の又は更なる実施態様において、該エラストマー層は、セグメント化されることができ、半透明、不透明な、着色された及び無色の透過性物質の交互の配置を備えている。該エラストマーの剛性及び外部層の選択により、該デバイスは、更なる処理、例えば裏側射出成形、の必要なしに、十分に高い剛性及び安定性を有することが構想されうる。

本発明は、以下で、本発明の実施態様が示されている添付図面を参照して、より完全に説明される。図面において、システム、構成部品、層、及び領域の絶対サイズ及び相対サイズは、明瞭の為に誇張されうる。実施態様は、可能性としては理想化された本発明の実施態様及び中間構造の模式図及び／又は断面図を参照して説明されうる。説明及び図面において、同様の番号は全体を通じて同様の要素を参照する。関係を表す語並びにその派生形は、その時に説明されている又は論じられている図面に示されている向きを基準とすると解釈されるべきである。そのような関係を表す語は、説明の便宜の為であり、別段の指定がない限り、システムが特定の向きで構築又は動作されることを必要としない。

図１Ａは、電子デバイス１００の製造を説明し、及び、図１Ｂは、電子デバイス、例えばそのような方法から得られる電子デバイス、を示す。

幾つかの実施態様において、該方法は、電子基板１０を用意することを含む。例えば、図示されている通り、該電子基板１０は、該電子基板１０の少なくとも一方の側１０ａに配設され且つそこから突出しているところの電子構成部品１１、１２を備えている。幾つかの好ましい実施態様において、該電子構成部品１１、１２は、少なくとも１つの発光デバイス１２を備えている。例えば、該発光デバイス１２は、光１２ａ、例えば可視光、を放出するように構成されることができる。他の又は更なる実施態様において、カバー基板２０、例えばグラフィックパターン２１を備えているカバー基板２０、が設けられることができる。例えば、該グラフィックパターン２１は、物質の１以上の層２０ａによって形成されることができる。該物質は、該放出された光又は他の光の少なくとも一部を該カバー基板２０の特定の領域内で反射又は遮断する為の、不透明な物質スタック２０ｍを含みうる。また、様々な度合いの不透明性／透明性を有する他の又は更なる物質が使用されることができる。好ましくは、該グラフィックパターン２１は、それぞれの発光デバイス１２からの該放出された光１２ａの少なくとも一部を透過させる為の少なくとも１つの窓２２を備えている。

幾つかの実施態様において、熱可塑性層３０が、該電子基板１０と該カバー基板２０との間に設けられている。好ましくは、該熱可塑性層３０は、該熱可塑性層３０の少なくとも一部を通して該放出された光１２ａの少なくとも一部を透過させる為の熱可塑性物質３０ｍを有する、少なくとも幾つかの領域を備えている。

幾つかの実施態様において、該電子基板１０と該カバー基板２０とを積層によって組み合わせることにより、多層積層体４０が形成される。好ましくは、該電子基板１０は、突出している該電子構成部品１１、１２が中間の熱可塑性層３０に対向するように配置されている。最も好ましくは、少なくとも該熱可塑性層３０が、高められた温度、例えば少なくとも室温（３００Ｋ）よりも上、まで加熱される。例えば、該熱可塑性物質３０ｍは、積層温度Ｔｌまで加熱される。このことは、該熱可塑性物質３０ｍの可塑性の増大を生じさせうる。幾つかの実施態様において、該電子構成部品１１、１２は、該電子構成部品１１、１２を該熱可塑性物質３０ｍ内に埋め込む為に、該積層により、該加熱された熱可塑性層３０の中に押し込まれる。

典型的には、１以上の電子デバイスが一つの電子基板１０に配設されて、例えば後部プレートを形成することができる。例えば、該電子基板１０は、該電子デバイス１００に電子機能を与えることができる。例えば、該機能は、照明、感知、作動、又は該デバイスの任意の他の動作若しくは相互作用の１以上を包含しうる。例えば、該電子構成部品は、電気機械構成部品、電気光学構成部品、集積回路チップ、放射線放出構成部品、フォトトランジスタ、光起電デバイス等を包含しうる。好ましい実施態様において、例えば図示されている通り、該電子基板１０は、例えば該電子デバイス１００に背面照明を提供する為に、発光性を有する少なくとも１つの構成部品又はデバイス１２、例えば発光ダイオードＬＥＤ、を備えている。図に示されているように、他の（非発光）デバイス、例えば、集積回路（チップ）等、がまた存在しうる。

該電子基板１０は、様々な物質１０ｍ、例えば印刷された電子機器、パターン形成された導体、誘電体、トランジスタ、電気回路、を、該電子基板１０ａの一方の側又は両側に備えうる。また、例えば、光学機能を提供する為に、他の物質１０ｍ、例えば光を反射、遮断、及び／又は吸収する物質、が該電子基板１０に印刷されることができる。好ましい実施態様において、該電子基板１０は、薄膜として形成される。例えば、該電子基板１０は、１ミリメートル未満、好ましくは１０～１０００ミクロン、より好ましくは５０～５００ミクロン、例えば１００ミクロン、の相対的に薄い厚さを持つポリカーボネート（ＰＣ）の薄膜である。

幾つかの実施態様において、本明細書に記載されている該カバー基板２０は、ユーザインターフェースの前部プレートを形成することができる。例えば、該カバー基板２０は、該電子デバイス１００にグラフィック機能及び視覚機能を提供することができ、それは、例えば、光学的透過、光の遮断、テキスト、パターン、色の提供、又は保護を包含しうる。好ましい実施態様において、例えば図示されている通り、該カバー基板２０は、該電子デバイス１００の少なくとも一部をユーザから遮蔽又は隠す為、並びに該光ガイド内で光を反射する為に、不透明物質２０ｍの１以上の層２０ａによって形成されるグラフィックパターン２１を備えている。例えば、該グラフィック層は、該電子基板と同じ又は異なる物質であることができる、（支持）基板又は膜に配設される。幾つかの実施態様において、該カバー基板２０は、黒色若しくは白色インク又は任意の他の色でありうるグラフィックインク又は機能性インクの層又はセグメント層２０ａを含みうる。他の又は更なる実施態様において、機能性パターンは、光を遮断する為のカバー層を含みうる。他の又は更なる実施態様において、該カバー基板２０は、保護層、例えば傷防止、摩耗耐性、又はＵＶ保護層、を含みうる。

好ましい実施態様において、該カバー基板２０は複数の層によって形成され、例えば、視覚的特徴、例えばパターン又は着色、が内部層又は外部層を介して提供されうる。幾つかの実施態様において、該特徴が少なくとも該膜の厚さによって隔離された状態を保ち、よって環境の影響から保護されるように、該グラフィック層の少なくとも一部は、該熱可塑性層３０と対向する側に配設される。その為、例えば塗装された表面特徴を容易に損傷しうる、種々の衝撃、摩擦、化学薬品等がそれらの層に到達しない。

別の又は更に好ましい実施態様において、該グラフィックパターン２１は、それぞれの発光デバイス１２からの該放出された光１２ａの少なくとも一部を通過させる為の少なくとも１つの窓２２を備えている。該少なくとも１つの窓２２は、背面照明が該カバー基板２０を通って該ユーザに伝わることを可能にする為のものである。幾つかの実施態様において、該グラフィックパターン２１は、下方にある該電子基板１０の視認を遮断する、及び／又は、例えば該発光デバイス１２から該窓２２以外の該カバー基板２０の部分を通って放出された光を遮断するように構成される。例えば、該カバー基板２０及び／又は該不透明物質２０ｍの厚さ、吸収及び／又は（後方）反射は、該放出された光１２ａの９０パーセント未満、９５パーセント未満、又は更には９９パーセント未満が該不透明領域を通ることができるように構成される。

好ましい実施態様において、該カバー基板２０は、薄膜により形成される。例えば、該カバー基板２０は、１ミリメートル未満、好ましくは１００～１０００ミクロン、より好ましくは２００～５００ミクロン、例えば３００ミクロン、の相対的に薄い厚さを持つＰＣ薄膜である。

幾つかの実施態様において、該電子基板１０及び／又はカバー基板２０の一方又は両方が、印刷された物質を含みうる。印刷は、例えば所定の形状を形成するように、物質、例えばインク又は他の液体、を対象基板に転写するプロセスと理解されることができる。本明細書に記載されているように、該印刷される物質は、電気接続を形成することが可能な導電性物質、例えば導電性インク、及び／又は印刷された物質からグラフィック要素を作成する為の着色された物質を包含しうる。印刷技法は、例えばスクリーン印刷、フレキソ印刷、及びインクジェット印刷を包含しうる。無論、物質を堆積させる他の方法、例えば積層、リソグラフィ、ピックアンドプレース等、も、層、回路、及び／又は構成部品を適用する為に使用されることができる。

典型的には、熱可塑性、又は熱軟化物質は、ある高められた温度で曲げ可能又は成形可能になり、冷却されると固化する、プラスチックポリマー物質である。熱可塑性は、硬化プロセスの間に不可逆性の化学結合を形成する熱硬化性ポリマーとは異なる。ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも上且つ融点よりも下において、熱可塑性の物理的性質は、関連する相転移を伴わずに劇的に変化する。一部の熱可塑性は、該ガラス転移温度よりも下では完全には結晶化せず、その非結晶特性の一部又は全てを保持する。例えば、非結晶及び半非結晶プラスチックが、幾つかの実施態様において、高い光学的清澄性を提供する為に好ましい。

好ましい実施態様において、該熱可塑性層は、本明細書に記載されているように、硬質ポリウレタンの族、例えば熱可塑性ポリウレタンＴＰＵ又はポリビニルブチラールＰＶＢ、から選択されるエラストマーを包含しうる。例えば、該熱可塑性層３０は、１ミリメートル以下、好ましくは２００～１０００ミクロン、より好ましくは４００～８００ミクロン、例えば５００ミクロン、ただし、少なくともこの層内に埋め込まれる最も高い構成部品の高さである、相対的に薄い厚さを有する。

好ましい実施態様において、該電子基板１０、カバー基板２０、及び熱可塑性層３０は、別々に処理される。各物質は、該電子デバイス１００の機能的性質及び特徴に応じて構成されうる。別の又は更に好ましい実施態様において、例えば図示されている通り、該カバー基板２０及び該電子基板１０は、後に、それらの間に該熱可塑性層３０を積層することにより組み合わされて多層積層体４０とされ、スタック全体を形成する。幾つかの実施態様において、該電子基板及び／又はカバー基板１０、２０は、熱可塑性物質をも含みうる。

物理学及び物質科学において、可塑性は一般に、例えば弾性変形と対照的に、加えられた力に応じて不可逆性の形状変化を受ける（固体）物質の変形を表す。本開示の文脈において、該熱可塑性物質３０ｍは、該電子構成部品１１、１２が該熱可塑性層３０の中に押し込まれることにより、変形されることができる。該熱可塑性物質３０ｍの該可塑性を増大させることにより、該物質を変形させて該電子構成部品１１、１２が該熱可塑性層３０の中に押し込まれるようにすることが相対的に容易になりうる。例えば、該可塑性は、好ましくは該物質のガラス転移温度の近傍又はそれより上である、積層温度Ｔｌまで該物質を加熱することにより、増大されることができる（すなわち該物質がより曲げ可能又は成形可能になる）。

ガラス転移は一般に、温度が上昇されるのに伴う、非結晶物質又は半結晶物質中の非結晶領域における、硬くて相対的に脆い「ガラス状」の状態から、粘性のある又はゴム状の状態への漸進的且つ可逆性の遷移と理解される。典型的には、物質の該ガラス転移温度（Ｔｇ）は、そのガラス転移が起こる狭い温度範囲を特徴付けうる。該物質に応じて、Ｔｇよりも下と上での剛性の差は、数桁であることができる。Ｔｇの種々の定義は、摂氏数度ケルビンだけ異なりうるが、物質は、ガラス転移が起こる該範囲内の臨界閾値が超えられると大幅に展性が高くなることができることが性質上明らかであろう。本開示において使用される相対温度の曖昧性を解消する為に、該ガラス転移温度は、粘性を基準として定義されることができ、Ｔｇを、１０^１３ポアズ又は１０^１２Ｐａ・ｓの値に固定する。

好ましい実施態様において、該積層温度Ｔｌは、該熱可塑性物質３０ｍのガラス転移温度Ｔｇ３０よりも上、且つ該電子基板及び／又はカバー基板１０、２０のガラス転移温度Ｔｇ１０、Ｔｇ２０よりも下である。例えば、該積層温度Ｔｌは、該熱可塑性物質３０ｍの該ガラス転移温度Ｔｇ３０よりも少なくとも摂氏１、２、３、又は５度上、及び／又は、該電子基板及び／若しくはカバー基板１０、２０（これらは同じ物質であることもそうでないこともありうる）の該ガラス転移温度Ｔｇ１０若しくはＴｇ２０よりも少なくとも摂氏１、２、３、又は５度下である。有利には、これは、第１の処理温度、すなわち積層温度Ｔｌ、の設定を可能にし得、そこでは、該熱可塑性層３０は相対的に柔らかくなり、対して該電子基板及び／又はカバー基板１０、２０は依然として相対的に硬い。例えば、該第１の処理温度において、該電子構成部品１１、１２が該熱可塑性層３０の中に押し込まれることができ、それにより、該構成部品は少なくとも部分的に該熱可塑性物質３０ｍの中に沈められる又は埋め込まれる。

理解されるように、該電子構成部品１１、１２を該熱可塑性層３０の中に押し込むことにより、該電子構成部品１１、１２が、その層内の該熱可塑性物質３０ｍの一部を押し出すことができ、該熱可塑性物質３０ｍは、該熱可塑性層３０の該高められた温度によって柔らかくなっており、その為、該電子構成部品１１、１２は、沈み込んでしっかりと埋め込まれる、すなわち、該熱可塑性物質３０ｍに包囲される又は包み込まれることができる。該熱可塑性物質が例えば該発光デバイス１２を取り囲み、それに接触することにより、該放出された光１２ａを誘導する為の好適な接続が形成されうる。

好ましくは、該熱可塑性層３０の該ガラス転移温度は、該電子基板及び／又はカバー基板１０、２０の該ガラス転移温度よりも、少なくとも摂氏１０度、好ましくは２０度、又は少なくとも３０度又はそれ以上、低い。該熱可塑性層３０の該ガラス転移温度が、例えば少なくとも該電子基板１０の該ガラス転移温度と比べて低いほど、該電子基板１０の形状に影響することなく該構成部品がより良好に該熱可塑性層３０の中に押し込まれることができる、及び／又は該電子構成部品１１、１２に加えられる応力がより少なくなる。他方、好ましくは、該デバイスの通常の使用中に自然発生する軟化を防止する為に該熱可塑性層３０の該ガラス転移温度は相対的に高く、例えば、摂氏８０度よりも上、好ましくは摂氏１００度よりも上又はそれ以上、のガラス転移温度を有する。他の又は更なる重要な観点は、該物質の剛性又は硬度に関係しうる。例えば、５０超、８０超、又は更には１００超のショアＡ硬度を有する基板又は層を使用することが好ましいことがありうる。

幾つかの実施態様において、該多層積層体４０は、相対的に薄い厚さ、例えば３ミリメートル以下、好ましくは０．５ミリメートル～１．５ミリメートル、より好ましくは８００ミクロン～１ミリメートル、例えば９００ミクロン、を有するシートとして形成される。好ましくは、該厚さは、少なくとも最も高い構成部品の厚さと等しい。幾つかの実施態様において、該多層積層体４０は、エンドユーザ製品としての該電子デバイスを形成する。他の又は更なる実施態様において、該多層積層体４０は、他の又は更なる部品若しくはデバイスの一部を形成する。

他の又は更なる観点は、例えば本明細書に記載されている方法又はその他の方法により製造される、電子デバイス１００として具現化されることができる。例えば、図示されている通り、該電子デバイス１００は、該電子基板１０、カバー基板２０、及び該電子基板１０と該カバー基板２０との間の熱可塑性層３０、の１以上を備えうる。また、他の又は更なる層、例えば複数の電子基板（図示せず）、が設けられることができる。該層は、該熱可塑性物質３０ｍの可塑性を一時的に増大させる為に、高められた積層温度Ｔｌで、該電子基板１０と該カバー基板２０とを積層して組み合わせることによって形成される多層積層体４０を形成し得、ここで、突出している該電子構成部品１１、１２は、該電子基板１０と該カバー基板２０との間の該熱可塑性層３０に対向する。従って、該電子構成部品１１、１２は、該熱可塑性物質３０ｍ内に埋め込まれる。幾つかの実施態様において、以下で説明されるように、該多層積層体４０は、面外曲げ形状を有することができる。他の又は更なる実施態様において、該電子基板１０は、該熱可塑性物質３０ｍと、射出成形された熱硬化性物質６０ｍとの間に配置される。

図２Ａは、該多層積層体４０の熱成形の断面図を示し、及び、図２Ｂは、熱成形型５０の内部にある該多層積層体４０を示す。

幾つかの実施態様において、例えば図示されている通り、該多層積層体４０は、形状変形プロセスによって更に処理される。好ましくは、該変形プロセスは、熱成形を含む。例えば、該変形プロセスは、該スタックを熱成形する為に、予め決められた巨視的形状を該多層積層体４０に与えることを含む。熱成形は一般に、熱可塑性（熱軟化性プラスチック（thermosoftening plastic)）物質からなる基板が、曲げ可能な形成温度まで加熱される製造プロセスとして理解される。典型的には、該物質のガラス転移温度よりも上且つ融点よりも下では、熱可塑性の物理的性質が、関連する相転移を伴わずに劇的に変化する。該加熱された基板は、例えば型を使用して、特定の形状に形成されることができ、使用可能な製品を作り出す為に任意的に切り落とされることができる。典型的には、該基板、例えばシート又は膜、は、伸びて型に入る又は載ることを可能にする為に相対的に高い温度まで加熱され、冷却されて完成形状となる。

幾つかの実施態様において、該電子基板１０と、カバー基板２０と、熱可塑性層３０が積層されて、平面状の多層積層体４０を初めに形成する。好ましくは、該平面状の多層積層体４０は、後の熱成形プロセスによって面外に変形される。最も好ましくは、該多層積層体４０は、１回の熱成形ステップによって処理されて該電子デバイス１００の最終的な３次元形態にされる。例えば、特定の形状の型５０が最終形状を製造する為に使用される。

一つの実施態様において、該多層積層体４０は、熱成形プロセスで、熱成形温度（Ｔｔ）、例えば該電子基板及び／又はカバー基板１０、２０のガラス転移温度（Ｔｇ）の近傍又はそれよりも上（すなわち、同じく該熱可塑性層３０の該Ｔｇより上）、まで加熱されて、該層が該型５０の形状に従って変形されることを可能にする。該多層積層体４０は、その最終形状を維持するように、後に冷却されうる。好ましくは、該熱可塑性層３０は、該熱成形温度において十分に可動性となって、該電子構成部品１１、１２にかかる（横方向）応力を緩和する。例えば、該多層積層体４０は、それぞれの曲率半径Ｒを有する１以上の面外方向に沿って変形されうる。例えば、該熱成形される多層積層体４０の少なくとも一部の部分の該曲率半径Ｒは、１メートル未満、０．５メートル未満、２０センチメートル未満、１０センチメートル未満、５センチメートル未満、又は更にはそれより小さいものであることができる。他の部分は、より湾曲が小さい及び／又は平面状を維持することができ、例えば１メートル超、５メートル超、１０メートル超の曲率半径Ｒを有する。湾曲は、異なる方向に延びることもできる。有利には、該積層体を横方向に曲げることは、その剛性を増しうる。無論、該曲率半径Ｒは、凸状、凹状、又は更には鞍形状の湾曲を形成する為に異なる方向において異なることができる。

図は二重型による熱成形を示しているが、単一の型も使用されることができ、例えば該カバー基板２０の外側が該型上にある。例えば、金属製の型の代わりに、（加熱された）空気（８０バール又は同様）と共に圧力が印加される。積層体が使用される場合は、全てのオプションが可能である。幾つかの実施態様において、電子基板１０の、例えば該電子機器の位置に、開口が設けられることができる。任意的に、該電子基板１０の内側に、例えば該熱可塑性層３０に接して、フラップが設けられることができる。このようにして、外側から内側の該回路への接触がなされることができる。例えば、該電子基板１０の該開口の為に、該射出成形物質６０ｍ内に開口が維持されることができる。

図３Ａ及び図３Ｂは、多層積層体４０の裏面射出成形を示す。幾つかの実施態様において、該熱成形される部分は相対的に高い剛性を有し、例えば、該電子デバイス１００は、更なる処理を伴わずにその（３Ｄ）形状を維持する。他の又は更なる実施態様において、該電子デバイス１００は、更なるプロセス、例えば追加的な層又は裏打ち、により強化される。一つの実施態様において、該多層積層体４０は、少なくとも部分的に、閉じられた体積の一部を形成し、該方法は、該多層積層体４０を強化する為に、該体積を射出成形物質６０ｍによって埋める射出成形プロセスを適用することを更に含む。例えば、図示されている通り、該射出成形物質６０ｍは、熱硬化性物質を含む。有利には、該熱硬化性物質は、使用中に変形することなく高温に耐えることができるように、相対的に高い溶融温度を有しうる。好ましい実施態様において、該電子基板１０は、該電子構成部品１１、１２と該射出成形物質６０ｍとの間に配置される。該射出成形物質６０ｍは、該電子構成部品１１、１２と直接接触する必要はないことが認識されよう。その為、製造中の該構成部品の過熱が回避されうる。

幾つかの実施態様において、該電子基板１０は、該熱可塑性物質３０ｍと、射出成形によって適用される熱硬化性物質を含む裏打ち層との間に配置される。他の又は更なる実施態様において、該裏打ち層は、該多層積層体４０の形状に従う。例えば、図に示されているように、射出成形形状６０が、該熱成形された多層積層体４０と同じ又は同様の形状を持つ表面を形成する。例えば該電子基板１０からある距離に置かれた、先に該熱成形プロセスに使用されたものと同じ型５０を使用することさえ構想されることができる。代替的には、該裏打ち層は、他の形状を有することもでき、例えば、該熱成形された多層積層体４０によって形成される該体積の後部を単に埋める。

図４Ａ及び図４Ｂは、電子デバイス１００の断面図を模式的に示す。例えば、該図は、該電子基板１０、カバー基板２０及び熱可塑性層３０に関係する好ましい実施態様又は変形例を示している。幾つかの実施態様において、該熱可塑性層３０は、熱可塑性物質３０ｍを含むか又は本質的にそれからなる。好ましくは、該熱可塑性層３０の少なくとも一部は、該電子基板１０からの該放出された光１２ａの少なくとも一部が、該熱可塑性層３０の少なくとも一部を通じて透過されて該カバー基板２０に伝えられることを可能にする光学的性質を有する。従って、該放出された光１２ａはユーザに到達することができる。例えば、該発光デバイス１２を取り囲む該熱可塑性層３０の少なくとも一部は、透明又は半透明である。

他の又は更なる実施態様において、例えば他の非発光構成部品１１を含む、該熱可塑性物質３０ｍ’の部分は、該放出された光１２ａに対して透明性がより低い及び／又は吸収性でありうる。それにより、例えば該カバー基板２０の側から該電子デバイス１００を見るユーザに対する、上記他の構成部品の可視性を低減しうる。好ましい実施態様において、該熱可塑性層３０は、少なくとも２つの異なる種類の熱可塑性物質３０ｍを含む。幾つかの実施態様において、該発光デバイス１２を備えている第１の領域内の該熱可塑性層３０は、該放出された光１２ａに対して相対的に透明な第１の種類の熱可塑性物質３０ｍを含む。他の又は更なる実施態様において、発光デバイス１２を備えていない第２の領域内の該熱可塑性層３０は、該放出された光１２ａに対して相対的に不透明である、例えば少なくとも上記第１の領域よりも透明性が低い、第２の種類の熱可塑性物質３０ｍ’を含む。例えば、該第２の領域内の該熱可塑性物質３０ｍ’は、該第１の領域内の該熱可塑性物質３０ｍよりも少なくとも２倍高い吸収係数（例えば該放出された光又は他の可視光に対する）を有する。好ましい実施態様において、そのような熱可塑性層３０は、異なる熱可塑性物質３０ｍの２以上の層を相補的なパターンに切り分けることによって形成される。例えば、該パターンは、該少なくとも１つの発光デバイス１２を覆う為の相対的に透明な熱可塑性物質３０ｍのパターンを包含しうる。

幾つかの実施態様において、該相対的に不透明な熱可塑性物質３０ｍ’の少なくとも一部は、例えば該電子構成部品１１の一部を見えないように遮蔽する為に、黒色であることができ、すなわち該光の大半を吸収する。他の又は更なる実施態様において、該熱可塑性層３０の少なくとも一部は、該少なくとも１つの発光デバイス１２の該放出された光１２ａをそれぞれの窓２２に向けて反射する為に、不透明な白色熱可塑性物質３０ｍ’のパッチを備えている。有利には、該相対的に不透明な熱可塑性物質３０ｍ’が白色である場合（少なくとも該第１の領域を取り囲む）、そのことは、該発光デバイス１２からの該放出された光１２ａを、該相対的に透明な熱可塑性物質３０ｍを通して反射する助けとなりうる。代替的には、又は反射性の熱可塑性物質を使用するのに加えて、該発光デバイス１２を備えている該熱可塑性層３０の体積が、反射性物質の１以上の層１０ｗ、２０ｗ、３０ｗによって被覆されることも構想されることができる。

幾つかの実施態様において、例えば上の図に示されているように、反射及び／又は白色層２０ｗが、該熱可塑性層３０と該カバー基板２０との間に形成されることができる。任意的に、別の、例えば黒色又は他の吸収する色の層２０ｂが、該反射及び／又は白色層２０ｗと該カバー基板２０及び／又は該デバイスの上部側との間に配置されることができる。認識されるように、該下部の白色／反射層２０ｗは、該光を下方に反射するのを助け得（それにより効率を向上させ）、対して、該上部の黒色層は、該白色層を透過された光を吸収するのを助けうる。他の又は更なる実施態様において、例えば下の図に示されているように、反射性物質の更なる層１０ｗ、２０ｗが、例えば該電子基板１０に、及び／又は該熱可塑性層３０の一部として、適用されることができる。例えば、光ガイド構造が形成されることができる。

幾つかの実施態様において、例えば下の図に示されているように、該電子基板１０は、２以上の発光デバイス１２を備えている。他の又は更なる実施態様において、該カバー基板２０は、それぞれの発光デバイス１２からの該放出された光１２ａの少なくとも一部を透過する為の２以上の窓２２を、例えば一つの発光デバイス１２につき１つ、備えている。一つの窓につき複数の発光デバイス、又は一つの発光デバイスにつき複数の窓を使用することも構想されることができる（図示せず）。

好ましい実施態様において、該発光デバイス１２は、それぞれの窓２２の下方に中心が置かれ、該窓２２の位置と少なくとも（部分的に）重なる。例えば、該窓は、該放出された光１２ａの２０パーセント超、３０パーセント超、５０パーセント超、８０パーセント超、９０パーセント超、９５パーセント超、又は更には９９パーセント超、を、該窓領域を通じて透過するように構成される。幾つかの実施態様において、該窓は、色フィルタリング部分を備え、例えば該放出された光１２ａの特定の波長を透過する。他の又は更なる実施態様において、該電子基板１０は、導光を助ける１以上の少なくとも部分的に反射性の表面又は物質１０ｍを備え、例えば、該放出された光１２ａの２０パーセント超、３０パーセント超、５０パーセント超、８０パーセント超、９０パーセント超、９５パーセント超、又は更には９９パーセント超、を反射する。例えば、該電子基板１０は、白色のパッチを備えうる。

幾つかの実施態様において、例えば図示されている通り、該カバー基板２０は２つのグラフィックパターン２１を備え、例えば該カバー基板２０の外側に一方があり、該熱可塑性層３０に対向する該カバー基板２０の内側に他方がある。該グラフィックパターンは各々、（グラフィック）物質の１以上の層を備えうる。他の又は更なる実施態様において、例えば図示されている通り、該カバー基板２０は、白色インク２０ｗ及び／又は黒色インク２０ｂの１以上の層を備えている。

幾つかの実施態様において、例えば図示されている通り、該電子基板１０の他の変形例が可能である。例えば、該電子基板１０は、電気回路線１３を備えている。好ましくは、該電気回路線１３は可撓性である。例えば、該回路線は、例えば（可撓性）インクで、印刷されうる。該電子構成部品１１、１２は、該電子基板１０の少なくとも一方の側で該電気回路線１３に接続されうる。他の又は更なる実施態様において、例えば図示されている通り、該電子基板１０は、該側１０ａと反対側の該電子基板１０の別の側から、該電気回路線１３に電気的にアクセスする為の相互接続アクセス１４を備えており、ここで、該電子構成部品１１、１２は、該電子基板１０から該熱可塑性物質３０ｍ内に突出している。例えば、該相互接続アクセス１４は、該電子構成部品１１、１２を更なる回路若しくはコントローラに容易に接続する為、又は埋め込まれた回路の保守を行う為に使用されることができる。例えば、該電気回路線１３は、孔及び配線により、又は縦方向の相互接続アクセスＶＩＡにより、該相互接続アクセス１４によってアクセスされることができる。

明瞭性及び簡潔な説明の目的で、特徴は、本明細書において同じ又は別々の実施態様の一部として説明されるが、本発明の範囲は、該記載されている特徴の全て又は一部の組み合わせを有する実施態様を包含しうることが認識されよう。論じられ、示されている該実施態様の様々な要素は、特定の利点、例えば製造の容易さ、堅牢性及び低コスト、をもたらす。無論、上記の実施態様又はプロセスのいずれか１つが、１以上の他の実施態様又はプロセスと組み合わされて、設計及び利点を見出し、それらを合わせることにおける更なる改良を提供しうることが認識されるべきである。本開示は、前面カバーのグラフィックパターンの為の背面照明として配置された発光デバイスを組み合わせるユーザインターフェースの設計に対して特有の利点をもたらし、一般に、層同士の一体化された組み合わせの間にある電子構成部品を保護する為の任意の用途に適用されることができることが認識される。

添付の特許請求の範囲を解釈する際、単語「～を備えている」は、所与の請求項に列挙されるもの以外の要素又は動作の存在を除外せず、要素の前にある単語「一つ（ａ）」又は「一つ（ａｎ）」は、複数のそのような要素の存在を除外せず、特許請求の範囲中の参照符号は、その範囲を限定せず、幾つかの「手段」が同じ若しくは異なる項目、又は実施される構造若しくは機能によって表され得、開示されているデバイス又はその一部はいずれも、特に明記しない限り、互いと組み合わせられる又は更なる部分に分割されうることが理解されるべきである。ある請求項が別の請求項を参照する場合、そのことは、それら各自の特徴の組み合わせによって達成される相乗的な利点を意味しうる。しかし、特定の手段が相互に異なる請求項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。よって、本開示の実施態様は、請求項の全ての有効な組み合わせを包含し得、各請求項は、原理上、文脈によって明らかに除外されない限り、どの先行する請求項をも参照することができる。

Claims (15)

1. 電子デバイス（１００）を製造する方法であって、
   電子基板（１０）の少なくとも一方の側（１０ａ）に配設され且つそこから突出している電子構成部品（１１、１２）を備えているところの前記電子基板（１０）を用意すること、ここで、前記電子構成部品（１１、１２）が、光（１２ａ）を放出する為の少なくとも１つの発光デバイス（１２）を備えている、
   不透明物質（２０ｍ）の１以上の層（２０ａ）によって形成されるグラフィックパターン（２１）を備えているカバー基板（２０）を用意すること、ここで、前記グラフィックパターン（２１）が、それぞれの発光デバイス（１２）からの前記放出された光（１２ａ）の少なくとも一部を透過させる為の少なくとも１つの窓（２２）を備えている、
   前記電子基板（１０）と前記カバー基板（２０）との間に熱可塑性層（３０）を設けること、ここで、前記熱可塑性層（３０）が、前記熱可塑性層（３０）の少なくとも一部を通して前記放出された光（１２ａ）の少なくとも一部を透過させる為の熱可塑性物質（３０ｍ）を含む、
   前記電子基板（１０）及び前記カバー基板（２０）とを積層して組み合わせることによって多層積層体（４０）を形成すること、ここで、突出している前記電子構成部品（１１、１２）は、前記電子基板（１０）と前記カバー基板（２０）との間の前記熱可塑性層（３０）に対向する、ここで、少なくとも前記熱可塑性層（３０）は、前記熱可塑性物質（３０ｍ）の可塑性を増大させる為に積層温度（Ｔｌ）まで加熱され、前記電子構成部品（１１、１２）は、前記電子構成部品（１１、１２）を前記熱可塑性物質（３０ｍ）内に埋め込む為に、前記加熱された熱可塑性層（３０）内に前記積層によって押し込まれる、
   前記方法。
2. 前記積層温度（Ｔｌ）が、前記熱可塑性物質（３０ｍ）のガラス転移温度（Ｔｇ３０）よりも上、且つ、前記電子基板及び／又はカバー基板（１０、２０）のガラス転移温度（Ｔｇ１０、Ｔｇ２０）よりも下である、請求項１に記載の方法。
3. 前記電子基板（１０）と、カバー基板（２０）と、熱可塑性層（３０）とが積層されて、平面状の多層積層体（４０）を初めに形成する、ここで、前記平面状の多層積層体（４０）は、後の熱成形プロセスによって面外に変形される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記多層積層体（４０）が、熱成形プロセスにおいて、前記カバー基板（１０、２０）のガラス転移温度（Ｔｇ）よりも上の熱成形温度（Ｔｔ）まで加熱される、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記多層積層体（４０）が、閉じられた体積の一部を形成し、前記方法が、前記多層積層体（４０）を強化する為に、前記体積を射出成形物質（６０ｍ）によって埋める射出成形プロセスを適用することを更に含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記電子基板（１０）が、前記熱可塑性物質（３０ｍ）と、射出成形によって適用される熱硬化性物質を含む裏打ち層との間に配置される、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記熱可塑性層（３０）が、前記少なくとも１つの発光デバイス（１２）の前記放出された光（１２ａ）をそれぞれの窓２２に向けて反射する為に、不透明な白色熱可塑性物質（３０ｍ’）のパッチを備えている、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記発光デバイス（１２）を備えている前記熱可塑性層（３０）の体積が、反射性物質の１以上の層（１０ｗ、２０ｗ、３０ｗ）によって被覆される、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記カバー基板（２０）が、少なくとも１つの白色層（２０ｗ）と少なくとも１つの黒色層（２０ｂ）とを備えており、前記白色層（２０ｗ）が前記電子基板（１０）と前記黒色層（２０ｂ）との間に配置される、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記電子基板（１０）は、前記電子構成部品（１１、１２）が前記電子基板（１０）から前記熱可塑性物質（３０ｍ）内に突出している前記側（１０ａ）と反対側の前記電子基板（１０）の別の側から、前記電子構成部品（１１、１２）に接続された電気回路線（１３）に電気的にアクセスする為の相互接続アクセス（１４）を備えている、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記熱可塑性層（３０）が、少なくとも２つの異なる種類の熱可塑性物質（３０ｍ）を含む、ここで、前記発光デバイス（１２）を備えている第１の領域内の前記熱可塑性層（３０）は、前記放出された光（１２ａ）に対して相対的に透明な第１の種類の熱可塑性物質（３０ｍ）を含み、発光デバイス（１２）を備えていない第２の領域内の前記熱可塑性層（３０）は、相対的に不透明な第２の種類の熱可塑性物質（３０ｍ’）を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記熱可塑性層（３０）が、異なる熱可塑性物質（３０ｍ）の２以上の層を相補的なパターンに切り分けることによって形成され、前記パターンが、前記少なくとも１つの発光デバイス（１２）を覆う為の相対的に透明な熱可塑性物質（３０ｍ）のパターンを包含する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 電子デバイス（１００）であって、
    電子基板（１０）の少なくとも一方の側（１０ａ）に配設され且つそこから突出しているところの電子構成部品（１１、１２）を備えている前記電子基板（１０）、ここで、前記電子構成部品（１１、１２）が、光（１２ａ）を放出する為の少なくとも１つの発光デバイス（１２）を備えている、
    不透明物質（２０ｍ）の１以上の層（２０ａ）によって形成されるグラフィックパターン（２１）を備えているカバー基板（２０）、ここで、前記グラフィックパターン（２１）が、それぞれの発光デバイス（１２）からの前記放出された光（１２ａ）の少なくとも一部を透過させる為の少なくとも１つの窓（２２）を備えている、
    前記電子基板（１０）と前記カバー基板（２０）との間の熱可塑性層（３０）、ここで、前記熱可塑性層（３０）が、前記熱可塑性層（３０）の少なくとも一部を通して前記放出された光（１２ａ）の少なくとも一部を透過させる為の熱可塑性物質（３０ｍ）を含む、
    前記熱可塑性物質（３０ｍ）の可塑性を一時的に増大させる為に、高められた積層温度（Ｔｌ）で、前記電子基板（１０）及び前記カバー基板（２０）とを積層して組み合わせることによって形成される多層積層体（４０）、ここで、突出している前記電子構成部品（１１、１２）は、前記電子基板（１０）と前記カバー基板（２０）との間の前記熱可塑性層（３０）に対向する、ここで、前記電子構成部品（１１、１２）が前記熱可塑性物質（３０ｍ）内に埋め込まれている、
    を備えている、
    前記電子デバイス（１００）。
14. 前記多層積層体（４０）が面外曲げ形状を有する、請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記電子基板（１０）が、前記熱可塑性物質（３０ｍ）と、射出成形された熱硬化性物質（６０ｍ）との間に配置されている、請求項１３又は１４に記載のデバイス。

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