KR20210048498A - 감지 어플리케이션 및 그 제조 방법에 사용하기 위한 통합 다층 구조 - Google Patents
감지 어플리케이션 및 그 제조 방법에 사용하기 위한 통합 다층 구조 Download PDFInfo
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Abstract
감지 어플리케이션들에서 사용하기 위한 통합 다충 구조 및 제조 방법이 제시된다. 다층 구조는 적어도 하나의 성형되거나 주조된 플라스틱 층 및 상기 플라스틱 층의 제1 및 제2 면들 양쪽 상의 필름 층을 포함한다. 상기 플라스틱 층의 제1 면 상의 상기 필름 층은 리액턴스 감지 전자장치가 제공된다. 감지 전자 장치는 적어도 하나의 감지 요소 및 감지 요소를 관련 제어 회로부에 연결하기 위한 전기 연결부를 포함한다. 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의 필름 층은 감지 전자 장치의 감지 요소와 중첩되는 감지 영역을 갖는다. 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의 필름 층과 감지 요소 사이의 전기적 거리는 관련 감지 감도를 향상시키도록 필름 층의 감지 영역의 위치에서의 물리적 특징에 의해 국부적으로 감소된다.
Description
본 발명은 일반적으로 전자 장치, 관련 장치, 구조 및 제조 방법에 관한 것이다. 배타적인 것은 아니나, 특히, 본 발명은 감지 어플리케이션들에 함께 통합되어 사용되는 필름 층 및 인접한 성형 플라스틱 층을 포함하는 기능적 구조를 갖는 통합 다층 구조들 및 이러한 구조들의 제조 방법들에 관한 것이다.
전자 장치 및 전자 제품의 맥락에서 다양한 다른 적층 어셈블리들 및 구조들이 존재한다. 전자 장치 및 관련 제품의 통합 뒤에 숨겨진 동기는 관련 사용 컨텍스트만큼 다양할 수 있다. 상대적으로 크기 절감, 무게 절감, 비용 절감 또는 구성 요소들의 효율적인 통합은 결과 솔루션이 궁극적으로 다층 특성을 나타낼 때 추구된다. 차례로, 관련 사용 시나리오들은 제품 패키지 또는 식품 케이스, 장치 하우징의 시각적 디자인, 웨어러블 전자 장치, 개인용 전자 장치, 디스플레이, 검출기 또는 센서, 차량 인테리어, 안테나, 라벨, 차량 전자 장치 등과 관련될 수 있다.
전자 부품들, IC들(집적 회로) 및 전도체들과 같은 전자 장치들은 일반적으로 복수의 서로 다른 기술들에 의해 기판 요소에 제공될 수 있다. 예를 들어, 다양한 표면 실장 장치들(SMD)과 같은 레디 메이드 전자 장치들은 궁극적으로 다층 구조의 내부 또는 외부 인터페이스 층을 형성하는 기판 표면 상에 실장될 수 있다. 추가로, "인쇄 전자 장치들"라는 용어에 속하는 기술들은 실제로 전자 장치들을 관련 기판에 직접적이고 부가적으로 생산하는 데 적용될 수 있다. "인쇄"라는 용어는 이 컨텍스트에서 이에 제한되는 것은 아니나, 실질적인 적층 인쇄 공정을 통해 스크린 인쇄, 플렉소그래피 및 잉크젯 인쇄를 포함하여, 인쇄물로부터 전자 장치들/전기 소자들을 생산할 수 있는 다양한 인쇄 기술들을 의미한다. 사용된 기판들은 플렉서블하고 유기적인 인쇄물일 수 있지만, 항상 그런 것은 아니다.
더욱이, 사출 성형 구조 전자 장치(Injection Molded Structure Electronics; IMSE)의 개념은 실제로 전자 기능을 가능한 한 심리스하게 캡슐화하는, 다층 구조의 형태로 기능 장치들 및 부품들을 구축하는 것을 포함한다. IMSE의 특징은 또한 전자 제품이 일반적으로 전체 타겟 제품, 부품 또는 일반적 디자인의 3D 모델들에 따라 진정한 3D(비평면) 형태로 제조된다는 것이다. 3D 기판 및 관련 최종 제품에서 전자 장치의 원하는 3D 레이아웃을 달성하기 위해, 전자 장치는 2차원(2D) 전자 조립 방법을 사용하여 필름과 같은 초기 평면 기판에 계속 제공될 수 있으며, 이에 따라 이미 전자 장치를 수용하는 기판은 원하는 3차원, 즉 3D 형상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 전자 장치와 같은 기본 요소들 커버하고 내장하고, 따라서 환경으로부터 요소들을 보호하고 잠재적으로 숨기는 적절한 플라스틱 재료에 의해 오버 몰딩될 수 있다.
전자 장치들에는 버튼들 또는 기타 제어 수단들이 있는 것이 일반적이다. 이들은 예를 들어, 기계적 힘의 적용을 기반으로 하는 푸시 버튼들, 또는 예컨대 용량성 감지를 기반으로 하는 리액턴스 감지 장치들일 수 있다. 일부 공지된 솔루션들에서, 비교적 큰 전극들이 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 장치의 표면 또는 표면에 가깝게 배열되어 있다. 그런 다음, 전극들 및 PCB를 커버하도록 배열된 추가 층이 있을 수 있다. 감지 장치를 작동시키기 위해, 전극과 같은 감지 요소에서 전기장이 생성될 수 있으며, 예를 들어 장치의 동작을 제어하는 데 사용되는 손가락이나 물체의 존재를 감지하기 위해 충분히 좋은 신호 대 잡음비를 얻도록 제어될 수 있다.
공지된 솔루션들은 큰 전극들 사용할 경우 인접 센서들을 가까이 둔 채 솔루션들을 설계하기가 어렵다는 단점들을 갖는다. 이는 또한 다른 전자 제품의 공간을 차지한다. 감지 감도 및 간섭으로 인해 다양한 문제가 발생할 수 있다. 공지된 솔루션들은 별도의 컴포넌트들로 구성되며, 따라서 비용과 조립 시간이 증가한다. 이러한 컴포넌트들은 사출 성형 공정에 존재하는 압력을 받을 때 더욱 느슨해질 수 있다. 제조 가능성에 영향을 미치는 결과적인 구조들은 더 복잡해진다.
본 발명의 목적은 통합 다층 구조 및 그 안에 내장된 전자 장치의 맥락에서 기존 솔루션과 관련된 상기 단점들 중 하나 이상을 적어도 완화시키는 것이다.
목적은 본 발명에 따른 다층 구조 및 관련 제조 방법의 다양한 실시예들로 달성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선택적으로 터치, 근접, 제스처 및/또는 힘의 감시 시, 감지 어플리케이션에서 사용하기 위한 통합 다충 구조는 유리하게는 예를 들어, 적어도 하나의 성형 또는 주조된, 플라스틱 층, 바람직하게는 제1 및 대향되는 제1 면을 갖는 실질적으로 전기 절연 재료를 포함한다. 상기 구조는 상기 플라스틱 층의 제1 및 제2 면들 양쪽 상의 필름 층을 포함한다. 게다가, 상기 플라스틱 층의 제1 면 상의 필름 층은 하나 이상의 선택된 타겟 양 및/또는 품질 및 이들을 대표적인 전기 신호로의 변환을 감지하는 (투영) 커패시턴스 또는 인덕턴스와 같은 리액턴스를 위한 (리액턴스) 감지 전자 장치가 제공되며, 상기 감지 전자 장치는 상기 필름 층 상에 선택적으로 인쇄된, 감지 전극 또는 감지 코일과 같은 적어도 하나의 감지 요소, 및 상기 감지 요소를 바람직하게는 상기 감지 요소를 구동하는 관련 제어 회로부에 연결하기 위한, 전기 연결부, 바람직하게는 갈바닉 연결 요소 또는 용량성 연결부 또는 유도성 연결부를 포함하며, 상기 구조는 선택적으로 제어 회로부의 적어도 일부를 호스팅하고, 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의 필름 층은 리액턴스 감지 전자 장치의 감지 요소와 중첩되고, 이와 선택적으로 실질적으로 축 방향으로 정렬되는 감지 영역을 갖는다. 또한, 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의 필름 층과 감지 요소 사이의 전기적 거리는 관련 감지 감도를 향상시키도록 필름 층의 감지 영역의 위치에서의 적어도 하나의 물리적 특징에 의해 국부적으로 감소된다.
필름 층은 레디 메이드 라미네이트 또는 성형에 의해 제조된 필름 층과 같은 필름 기판일 수 있다. "필름 층" 이라는 용어는 본원에서 본질적으로 필름 층이 x-방향 및 y-방향과 같은 다른 치수들에 대해 z-방향으로 얇은 것과 같이, 3개의 수직 방향들 중 하나에 대해 상당히 더 얇거나 더 짧은 치수들을 갖는 임의의 기판 또는 재료 조각을 지칭한다. 따라서, 필름 층은 평면형 요소 또는 기판일 수 있다.
필름 층은 적어도 두 개의 층들을 갖는 것과 같은, 다층 구조의 하나의 층을 형성할 수 있다. 다른 층들은 예를 들어, 필름 층 상에 라미네이트될 수 있다. 필름 층은 다층 구조의 최외각 층을 정의하거나 나타내지 않고 오히려 예를 들어 필름 층의 양면에 라미네이트될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 감지 영역에 대한 플라스틱 층의 적어도 대응하는 일부는 바람직하게는 탄력적이다. 이와 같은 탄성부를 갖는 구조는 감지 영역에 가해지는 힘을 간접적으로 측정하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 감지 요소에 연결되는, 실질적으로 상기 플라스틱 층 내의 전기 전도성 요소를 포함한다.
일부 실시예들에서, 전도성 요소는 감지 요소 상에 성형된 수지를 포함한다.
수지는, 예를 들어, 전기 전도성 폴리에스테르계 열가소성 폴리우레탄 화합물일 수 있다. 수지의 전도성은 전도성 카본 블랙 재료를 사용하여 달성 및/또는 조정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전도성 요소는 감지 요소 상에 위치된 전도성 재료 조각을 포함한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 상기 플라스틱 층의 제1 및/또는 제2 면 상의 필름 층에 의해 정의되고, 상기 플라스틱 층의 인접 부분에 리세스로 돌출하며, 이에 의해 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의 필름 층과 상기 감지 영역의 위치에 있는 감지 요소 사이의 물리적 거리를 국부적으로 감소시키는, 돌출 형상을 포함한다.
일부 실시예들에서, 리세스 형상은 본질적으로 반구형 또는 구형 캡 형상을 정의한다.
일부 실시예들에서, 필름 층에 의해 정의된 형상은 필름의 3D 형성, 선택적으로 열 성형으로부터 생성되는 세장형 필름 재료를 포함한다.
일부 실시예들에서, 감지 전자 장치의 감지 요소로 자기 커패시턴스 감지 배열을 설정하기 위해 접지 패턴 또는 솔리드 기준 평면이 상기 플라스틱 층의 제1 또는 제2 면 상의 필름 층 상에 제공, 선택적으로는 인쇄된다.
일부 실시예들에서, 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의 필름 층은 감지 전자 장치의 감지 요소로 상호 용량성 감지를 위한 송신기-수신기 전극 쌍을 설정하도록 구성된, 감지 영역의 위치에서 전극을 호스팅하며, 감지 요소는 감지 전극이다.
일부 실시예들에서, 구조는 상기 플라스틱 층의 제1 면 또는 제2 면 상의 필름 층 상에 보호, 장식 또는 기능 층과 같은 적어도 하나의 오버레이 층을 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 구조는 상기 플라스틱 층의 양쪽 면들 상의 필름 층들을 정의하는 실질적으로 두 개의 대향 섹션들로 구부러지는 필름을 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 구조는 상기 플라스틱 층의 제1 면 상의 제1 필름 및 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의 제2 필름을 포함한다.
일부 실시예들에서, 감지 요소를 포함하는 감지 전자 장치의 적어도 일부는 상기 플라스틱 층과 대면하는 필름 층의 표면 상에 위치된다.
본 발명의 하나의 다른 실시예에 따르면, 어플리케이션들을 감지하기 위한 통합 다층 구조를 제조하는 방법은,
적어도 하나의, 선택적으로는 플라스틱의, 필름을 획득하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 필름은 감지 영역을 포함하는, 상기 획득하는 단계;
상기 적어도 하나의 필름을 하나 이상의 선택된 타겟 양 및/또는 품질 및 이들을 대표적인 전기 신호로의 변환에 대한, 투영 커패시턴스 또는 인덕턴스 감지와 같은 감지를 위한 리액턴스 감지 전자 장치로 배열하는 단계로서, 상기 감지 전자 장치는 감지 전극 또는 감지 코일과 같은 적어도 하나의 감지 요소, 및 상기 감지 요소를 바람직하게는 상기 감지 요소를 구동하는 관련 제어 회로부에 연결하기 위한, 갈바닉 연결 요소, 용량성 연결부 또는 유도성 연결부와 같은 전기 연결부를 포함하며, 선택적으로는 상기 적어도 하나의 필름을 상기 제어 회로부의 적어도 일부로 추가 배열하는, 상기 배열하는 단계; 및
적어도 하나의 플라스틱 층, 바람직하게는 실질적으로 전기 절연 재료를 성형 또는 주조하고 구성하여, 상기 플라스틱 층이 상기 감지 전자 장치와 상기 감지 영역 사이에 통합된, 중간 층을 정의하고, 상기 감지 영역이 상기 감지 전자 장치의 상기 감지 요소와 중첩되고, 이와 선택적으로 실질적으로 축 방향으로 정렬되도록 하는 단계를 포함하며,
상기 감지 영역과 상기 감지 요소 사이의 전기적 거리를 국부적으로 감소시켜 관련 감지 감도를 개선하도록 적어도 하나의 물리적 특징이 더 제공된다.
일부 실시예들에서, 전자 장치의 적어도 일부는 인쇄 전자 장치 기술에 의해 인쇄되거나, 사출 성형에 의해 또는 딥 성형에 의해 제공된다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 감지 영역과 감지 요소 사이에 제공된, 바람직하게는 감지 요소 상에 상기 요소를 성형하는 것을 통해 제공된 전기 전도성 요소를 포함한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 물리적 특징의 제공은 성형하는 동안 상기 적어도 하나의 성형된 플라스틱 층의 재료를 향해 연장되고 이에 의해 오버 몰딩된 대응하는 돌출 형상을 정의하고, 이에 의해 상기 적어도 하나의 성형된 플라스틱 층의 두께뿐만 아니라 감지 영역 및 감지 요소 사이의 물리적 거리를 국부적으로 감소시키기 위해 감지 영역 및/또는 감지 요소의 위치에서 적어도 하나의 필름의 3D 형성을 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 필름 중 제1 필름을 제공하고 그것을 상기 감지 전자 장치와 배열하는 단계, 상기 적어도 하나의 필름 중 제2 필름을 제공하는 단계로서, 상기 제1 필름은 상기 감지 영역을 정의하는, 상기 제2 필름을 제공하는 단계, 감지 영역과 감지 요소가 서로 중첩되도록 제1 및 제2 필림들을 몰드의 인서트들로서 제공하는 단계, 및 그들 사이에 적어도 하나의 플라스틱 층을 성형하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 필름은 그 위에 정의된 감지 영역 및 그 위에 배열된 감지 요소가 서로 중첩되고, 그들 사이에 적어도 하나의 플라스틱 층을 성형하도록 구부러지는 필름을 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 선택적으로 적어도 하나의 필름 치 그 감지 영역 위에 전기적 요소들 또는 기능들을 포함하는, 보호, 장식 또는 기능 층과 같은 오버레이 층의 제공을 포함한다.
일부 실시예들에서, 전자 장치의 적어도 일부는 인쇄 전자 장치이며, 예를 들어 선택된 인쇄 전자 장치 기술에 의해 설정되거나, 사출 성형에 의해 또는 딥 성형에 의해 제공된다.
다양한 실시예들에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 터치 영역과 전극 사이에 제공된, 바람직하게는 전극 위에 상기 요소를 성형하는 것을 통해 제공된 전기 전도성 요소를 포함한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 물리적 특징의 제공은 성형하는 동안 상기 적어도 하나의 성형된 플라스틱 층의 재료를 향해 연장되고 이에 의해 오버 몰딩된 대응하는 돌출 형상을 정의하고, 이에 의해 상기 적어도 하나의 성형된 플라스틱 층의 두께뿐만 아니라 감지 영역 및 전극 사이의 물리적 거리를 국부적으로 감소시키기 위해 감지 영역 및/또는 전극의 위치에서 상기 적어도 하나의 필름의 3D 형성을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 필름 중 제1 필름을 제공하고 그것을 상기 감지 전자 장치와 배열하는 단계, 상기 적어도 하나의 필름 중 제2 필름을 제공하는 단계로서, 상기 제1 필름은 상기 감지 영역을 정의하는, 상기 제2 필름을 제공하는 단계, 감지 영역과 전극이 서로 중첩되도록 제1 및 제2 필림들을 몰드의 인서트들로서 제공하는 단계, 및 그들 사이에 적어도 하나의 플라스틱 층을 성형하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 감지 영역에 대한 플라스틱 층의 적어도 대응하는 일부는 바람직하게는 탄력적이다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 필름은 그 위에 정의된 감지 영역 및 그 위에 배열된 전극이 서로 중첩되고, 그들 사이에 적어도 하나의 플라스틱 층을 성형하도록 구부러지는 필름을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 상기 방법은 적어도 하나의 필름 및 이의 감지 요소 위에, 보호, 장식 또는 기능 층과 같은 오버레이 층의 제공을 포함한다.
다양한 추가 또는 보조 실시예들에서, 필름은 본질적으로 평면이거나 적어도 국부적으로 본질적으로 3차원 형상, 선택적으로는 곡선 형상, 각진 형상, 경사진 형상 또는 돔 형상을 나타낸다.
다양한 추가 또는 보조 실시예들에서, 필름(들)은 예를 들어, 열가소성 폴리머와 같은 플라스틱, 및/또는 예를 들어, 목재, 가죽 또는 직물에 관한 유기 또는 생체 재료, 또는 이러한 재료들을 서로 또는 플라스틱들이나 폴리머들이나 금속들과의 임의의 조합과 같은 재료(들)을 포함하거나 구성될 수 있다. 기판 필름은 열가소성 재료를 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 필름은 본질적으로 가요성이거나 구부러질 수 있다. 일부 실시예들에서, 필름은 대안적으로 실질적으로 단단할 수 있다. 필름의 두께는 실시예에 따라 매우 달라질 수 있다; 이는 예를 들어, 몇 십 또는 몇 백만분의 1 밀리미터일 수 있거나, 일 또는 몇 밀리미터(들)의 크기로 상당히 더 두꺼울 수 있다.
예를 들어, 필름은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다: 폴리머, 열가소성 재료, 전기 절연 재료, PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리카보네이트(PC), 코폴리에스터, 코폴리에스터 수지, 폴리이미드, 메틸 메타크릴레이트와 스티렌의 코폴리머(MS 수지), 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 탄소 섬유, 유기 재료, 생체 재료, 가죽, 목재, 섬유, 직물, 금속, 유기 천연 소재, 원목, 베니어판, 합판, 껍질, 나무 껍찔, 자작나무 껍질, 코르크, 천연 가죽, 천연 섬유 또는 직물 소재, 자연 재배 소재, 면, 양모, 린넨, 실크 및 임의의 위의 조합.
추가의, 보충적 또는 대안적 실시예에서, 포함된 필름들 중 하나 이상은 예를 들어 가시 스펙트럼에서 미리 정의된 파장들과 관련하여 적어도 부분적으로 광학적으로 실질적으로 불투명하거나 적어도 반투명할 수 있다. 필름은 그래픽 패턴 및/또는 그 위나 그 내부의 색상과 같은 시각적으로 구별할 수 있는, 장식용/미적 및/또는 유익한 특징들이 제공되었을 수 있다. 특징들은 관련 오버 몰딩 절차를 통해 플라스틱 재료(들)에 의해 적어도 부분적으로 밀봉되도록 전자 장치와 함께 필름의 동일한 면에 제공되었을 수 있다. 따라서, IML(인-몰드 라벨링)/IMD(인-몰드 데코레이션) 기술이 적용 가능하다. 필름(들)은 적어도 부분적으로, 즉 적어도 장소에서, 전자 장치에 의해 방출되는 가시광과 같은 방사선에 광학적으로 실질적으로 투명할 수 있다. 투과율은 예를 들어, 약 80 %, 85 %, 90 %, 95 % 이상일 수 있다.
필름(들) 상에 성형된 플라스틱 층(들)은 폴리머, 유기물, 생체 재료, 복합재 뿐만 아니라 이들의 임의의 조합과 같은 재료들을 포함할 수 있다. 성형된 재료는 열가소성 및/또는 열경화성 재료(들)를 포함할 수 있다. 성형된 층(들)의 두께는 실시예에 따라 매우 달라질 수 있다; 이는 예를 들어, 1, 몇 또는 수십 밀리미터 정도의 크기일 수 있다. 성형된 재료는 예를 들어 전기 절연재일 수 있다.
보다 구체적으로, 적어도 하나의 성형 플라스틱 층은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다: 탄성 수지, 열경화성 재료, 열가소성 재료, PC, PMMA, ABS, PET, 코폴리에스터, 코폴리에스터 수지, 나일론(PA, 폴리아미드), PP(폴리프로필렌), TPU(열가소성 폴리우레탄), 폴리스티렌(GPPS), TPSiV(열가소성 실리콘 가황산염) 및 MS 수지.
다양한 추가 또는 보조 실시예들에서, 전기 전도성 영역들 및/또는 감지 요소(들) 및/또는 코일들 또는 전극들은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 재료를 포함한다: 전도성 잉크, 전도성 나노입자 잉크, 구리, 강철, 철, 주석, 알루미늄, 은, 금, 백금, 전도성 접착제, 탄소 섬유, 합금, 은 합금, 아연, 황동, 티타늄, 솔더 및 임의의 그 컴포넌트. 사용된 전도성 재료들은 가시광과 같은 원하는 파장들에서 광학적으로 불투명하고, 반투명하고/하거나 투명하여, 예를 들어 가시광과 같은 방사선이 그로부터 반사되거나 그에 흡수되거나 통과되도록 할 수 있다.
패턴들 또는 컬러링과 같은 시각적 특징들은 예를 들어, 특징들이 분리된 상태를 유지하고 따라서 적어도 필름의 두께와 선택적으로 환경 위협에 대해 필름이 어느 면에 제공되었는지에 따라 성형된 층에 의해 환경적 영향들로부터 보호되도록 성형된 플라스틱을 마주하는 (기판) 필름의 면 상의, 내부 층들을 통해 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어 도장, 인쇄 또는 장착 표면 특징을 쉽게 손상시킬 수 있는 다양한 충격들, 마찰들, 화학 물질들 등은 특징들에 영향을 주거나 영향을 미치지 않는다. 필름은 성형된 재료와 같은 근본 특징들을 노출하기 위해 홀들이나 노치들과 같은 필요한 특성들을 갖는 원하는 형상으로 쉽게 제조 또는 가공되고, 선택적으로 절단될 수 있다.
본 발명의 유용성은 실시예에 따른 복수의 문제들에서 발생한다. 용량성 또는 유도성 터치 검출과 같은 리액턴스 감지는 본질적으로 커패시턴스 또는 인덕턴스와 같은 리액턴스의 변화에 기반한다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 예를 들어 전체 리액턴스의 변화는 물체가 감지 영역에 배치될 때 공지된 솔루션들에서보다 훨씬 높다. 감지 요소와 감지 영역 사이의 전기적 거리를 적어도 국부적으로 줄임으로써, 관련 감지 감도가 향상되는 동시에, 예를 들어 감지 요소와 그 제어 회로 사이의 전기적 연결의 거리가 간섭을 줄이기 위해 감지 영역에서 충분히 길도록 유지된다.
"다수의" 라는 표현은 본원에서 일(1)로부터 시작하는 임의의 양의 정수를 지칭할 수 있다.
"복수의"라는 표현은 각각 이(2)로부터 시작하는 임의의 양의 정수를 지칭할 수 있다.
"제1" 및 "제2"라는 용어들은 본원에서 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용되며, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 그들을 특별히 우선 순위를 지정하거나 순서를 지정하지 않는다.
다층 구조, 관련 제조 방법 또는 그 안에 포함된 특징들의 "서로 다른" 또는 "다양한" 실시예들이 본원에서 언급될 때, 실시예들은 상호 보완적인 것으로 간주되어야 하며, 따라서 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 또는 관련 솔루션이 솔루션의 매우 동일한 기능을 구현하기 위한 상호 명백하게 배타적인 대안 솔루션이라는 것이 당업자에게 명백한 한 공통 실시예들에서 실현될 수 있다.
본 발명의 서로 다른 실시예들이 첨부된 종속항들에 개시된다.
다음으로, 본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다:
도 1a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 1b는 도 1a의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 2a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 2b는 도 2a의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 3a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 3b는 도 3a의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 3c는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 3d는 도 3c의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 4a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 4b는 도 4a의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 5a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 5b는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 6a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 6b는 도 6a의 실시예를 상부로부터의 뷰를 통해 예시한다.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방법 동안 통합 다층 구조의 서로 다른 단계들을 예시한다.
도 1a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 1b는 도 1a의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 2a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 2b는 도 2a의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 3a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 3b는 도 3a의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 3c는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 3d는 도 3c의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 4a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 4b는 도 4a의 실시예를 사시도를 통해 예시한다.
도 5a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 5b는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 6a는 본 발명에 따른 통합 다층 구조의 일 실시예를 측면도를 통해 예시한다.
도 6b는 도 6a의 실시예를 상부로부터의 뷰를 통해 예시한다.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방법 동안 통합 다층 구조의 서로 다른 단계들을 예시한다.
도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 통합 다층 구조(100)의 실시예를 (단면) 측면도를 통해 예시한다.
다층 구조(100)는 예를 들어, 최종 생성물 그 자체, 예를 들어, 전자 장치를 확립하거나, 예를 들어 집합 부품 또는 모듈로서 호스트 장치, 호스트 시스템 또는 호스트 구조에 배치되거나 적어도 이에 연결된다. 구조(100)는 명확성을 위해 도면에 명시적으로 도시되지 않은 다수의 다른 요소들 또는 층들을 포함할 수 있다.
도 1a(측면도) 및 1b(사시도)에서, 선택적으로 터치, 근접, 제스처, 힘, 압력, 변형, 유체와 같은 물질, 표면 레벨 또는 흐름의 감지 시, 감지 어플리케이션들에서 사용하기 위한 통합 다층 구조(100)로서, 상기 다층 구조는 제1 면(1) 및 대향되는 제2면(2)을 갖는, 적어도 하나의 성형 또는 주조 플라스틱 층(5), 바람직하게는 실질적으로 전기 절연 물질을 포함한다. 구조는 상기 플라스틱 층(5)의 제1 면(1)과 제2 면(2) 둘 모두 상에 필름 층(10, 20)을 더 포함할 수 있다.
상기 플라스틱 층(5)의 제1 면(1) 상의 필름 층(10)은 하나 이상의 선택된 타겟 양 및/또는 품질 및 이들을 대표적인 전기 신호로의 변환을 감지하는, 투영 커패시턴스 또는 인덕턴스와 같은 리액턴스 또는 리액티브를 위한 리액턴스 감지 전자 장치가 제공될 수 있다. 감지 전자 장치는 필름 층(10) 상에 선택적으로 인쇄된 특히 용량성 감지를 위한 감지 전극과 같은 적어도 하나의 감지 요소(30A) 및 감지 요소(30A)를 바람직하게는 감지 요소(30A)를 구동하는 관련 제어 회로부(80)에 연결하기 위한, 전기적 연결부(50), 바람직하게는 갈바닉 연결 요소 또는 용량성 연결부 또는 유도성 연결부를 포함할 수 있다. 상기 구조(100)는 선택적으로 제어 회로부(80)의 적어도 일부를 호스팅할 수 있다.
필름 층(10)은 예를 들어, 적어도 두 개의 층들을 갖는 것과 같은, 다층 구조의 하나의 층을 형성할 수 있다. 다른 층들은 예를 들어, 필름 층(10) 상에 라미네이트될 수 있다. 필름 층(10)은 다층 구조의 최외각 층을 정의하거나 나타내지 않고 오히려 예를 들어 필름 층(10)의 양면에 라미네이트될 수도 있다.
상기 플라스틱 층(5)의 제2 면(2) 상의 필름 층(20)은 감지 전자 장치의 감지 요소(30A)와 중첩되거나, 이와 선택적으로 실질적으로 축 방향으로 정렬된 감지 영역(40)을 갖거나 그의 적어도 일부는 이 감지 영역을 정의한다. 게다가, 상기 플라스틱 층(5)의 제2 면(2) 상의 필름 층(20)과 감지 요소(30A) 사이의 전기적 거리는 관련 감지 감도를 향상시키도록 필름 층(10)의 감지 영역(40)의 위치에서 적어도 하나의 물리적 특징에 의해 국부적으로 감소될 수 있다. 리액턴스 감지 전자 장치는 감지 영역(40)에 근접하거나 이에 접촉하는 손가락(99)의 존재를 측정하도록 배열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 감지 영역(40)에 대한 플라스틱 층(5)의 적어도 (대응하는) 일부는 바람직하게는 탄력적이다. 따라서, 이와 같은 탄성부를 갖는 구조(100)는 감지 영역(40)에 가해지는 힘을 간접적으로 측정하는 데 사용될 수 있다.
도 1a 및 1b에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 깊이(65)를 갖는 성형 또는 주조된 플라스틱 층(5)으로의 리세스(60A)이다. 깊이(65)는 예를 들어, 플라스틱 층(5)의 총 두께의 25 내지 95%일 수 있다. 깊이(65)는 바람직하게는 감지 요소(30A)가 제2 면(2) 상의 필름 층(20)과 리세스(60A)의 하단 사이에 맞도록 할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 감지 영역(40)의 위치에서 플라스틱 층(5)에 리세스가 있을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 두 필름 층들(10, 20)에서 감지 영역(40)의 위치에 리세스들이 있을 수 있다.
일부 실시예들에서, 감지 전자 장치의 감지 요소로 자기 커패시턴스 감지 배열을 설정하기 위해 접지 패턴(90) 또는 솔리드 기준 평면(90)이 상기 플라스틱 층의 제1 또는 제2 면 상의 필름 층 상에 인쇄되어 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 상기 플라스틱 층의 제1 및/또는 제2 면 상의 필름 층에 의해 정의되고, 상기 플라스틱 층의 인접 부분에 리세스로 돌출하며, 이에 의해 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의 필름 층과 상기 감지 영역의 위치에 있는 감지 요소 사이의 물리적 거리를 국부적으로 감소시키는 돌출 형상을 포함한다. 일부 실시예들에서, 리세스 형상은 본질적으로 반구형 또는 구형 캡 형상을 정의한다. 일부 다른 실시예들에서, 필름 층에 의해 정의된 형상은 필름의 3D 형성, 선택적으로 열 성형으로부터 생성되는 세장형 필름 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의 필름 층은 감지 전자 장치의 감지 요소로 상호 용량성 감지를 위한 송신기-수신기 전극 쌍을 설정하도록 구성된, 감지 영역의 위치에서 전극을 호스팅하며, 감지 요소는 감지 전극이다.
다양한 실시예들에서, 구조(100)는 상기 플라스틱 층의 제1 면 또는 제2 면 상의 필름 층 상에 보호, 장식 또는 기능 층과 같은 적어도 하나의 오버레이 층을 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 구조(100)는 상기 플라스틱 층(5)의 제1 면(1) 상의 제1 필름(10) 및 상기 플라스틱 층(5)의 제2 면(2) 상의 제2 필름(20)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1(10) 및 제2(20) 필름들은 서로 다른, 별도의 필름들이다.
다양한 실시예들에서, 감지 요소(30A)를 포함하는 감지 전자 장치의 적어도 일부는 상기 플라스틱 층과 대면하는 필름 층의 표면 상에 위치된다.
일반적으로, 다층(100) 구조는 또한 예를 들어 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 전자 부품, 기타 기능 요소 또는 기타 특징을 포함할 수 있다: 전자 컴포넌트, 전자 기계 컴포넌트, 전기 광학 컴포넌트, 복사 방출 컴포넌트, 발광 컴포넌트, LED(발광 다이오드), OLED(유기 LED), 측면 촬영 LED 또는 기타 광원, 상면 촬영 LED 또는 기타 광원, 하면 촬영 LED 또는 기타 광원, 방사선 감지 컴포넌트, 광 감지 또는 감광 컴포넌트, 포토다이오드, 포토트랜지스터, 광전지 장치, 센서, 마이크로 기계 컴포넌트, 스위치, 터치 스위치, 터치 패널, 근접 스위치, 터치 센서 , 대기 센서, 온도 센서, 압력 센서, 수분 센서, 가스 센서, 근접 센서, 용량성 스위치, 용량성 센서, 투영 용량성 센서 또는 스위치, 단일 전극 용량성 스위치 또는 센서, 용량성 버튼, 다중 전극 용량성 스위치 또는 센서, 자기 커패시턴스 센서, 상호 용량성 센서, 유도성 센서, 센서 전극, 미세 기계 컴포넌트, UI 요소, 사용자 입력 요소, 진동 요소, 사운드 생성 요소, 통신 요소, 송신기, 수신기, 트랜시버, 안테나, 적외선(IR) 수신기 또는 송신기, 무선 통신 요소, 무선 태그, 라디오 태그, 태그 리더, 데이터 처리 요소, 데이터 저장 요소, 전자 서브 어셈블리, 광 지향 요소, 광가이드, 렌즈 및 리플렉터.
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 통합 다층 구조(100)의 실시예를 (단면) 측면도 및 사시도를 통해 예시한다.
도 2a 및 2b는 각각 도 1a 및 1b와 유사하다. 그러나, 도 2a 및 2b에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 플라스틱 층(5)으로 사출 성형되거나 주조된 것과 같은, 성형된 전기 전도성 요소(60B)이다. 바람직하게는, 적어도 하나의 물리적 특징은 감지 요소(30A)에 연결되는, 실질적으로 상기 플라스틱 층(5) 내에 전기 전도성 요소(60B)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 전도성 요소(60B)는 감지 요소 상에 성형 된 수지를 포함한다. 전도성 요소(60B)는 감지 요소(30A) 상에 위치된 전도성 재료 조각을 포함할 수 있다. 전기 전도성 요소(60B)는 리액턴스 감지 전자 장치의 감지 요소(30A)의 일부를 정의할 수 있다. 상기 전기 전도성 요소(60B)는 플라스틱 층(5)에 의해 정의된 리세스로 몰딩될 수 있다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 통합 다층 구조(100)의 실시예를 (단면) 측면도 및 사시도를 통해 예시한다.
도 3a 및 3b는 각각 도 1a 및 1b와 유사하다. 그러나, 도 3a 및 3b에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 감지 요소(30A) 상에 위치된 전도성 재료(60C) 조각의 전기 전도성 요소이다.
도 3c 및 3d는 본 발명에 따른 통합 다층 구조(100)의 실시예를 (단면) 측면도 및 사시도를 통해 예시한다.
그렇지 않으면 도 3c 및 3d는 각각 도 3a 및 3b와 유사하다. 그러나, 도 3c 및 3d에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 전도성 재료(60C) 조각의 전기 전도성 요소일 수 있거나 감지 요소(30A)의 관련 감지 감도를 개선하기 위해 필름 층의 감지 영역의 위치에서 상기 플라스틱 층의 제2 면 상의, 몰딩되거나 주조된 플라스틱 층 내에 있는, 필름 층의 내부 표면 상에 배열된 전기 전도성 요소(60B)일 수 있다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 통합 다층 구조(100)의 실시예를 (단면) 측면도 및 사시도를 통해 예시한다.
도 4a 및 4b에서, 적어도 하나의 물리적 특징은 전도성 재료(60C) 조각의 전기 전도성 요소일 수 있거나 감지 요소(30A)의 관련 감지 감도를 개선하기 위해 필름 층의 감지 영역의 위치에서 상기 플라스틱 층의 제1 면 상의, 몰딩되거나 주조된 플라스틱 층 내에 있는, 필름 층의 내부 표면 상에 배열된 전기 전도성 요소(60B)일 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 적어도 하나의 물리적 특징은 도 1a 및 1b에서와 같이, 감지 영역(40)의 위치에 배열된 리세스일 수 있다.
더욱이, 도 4a 및 4b의 구조(100)는 용량성 감지 요소와 같은 제2 감지 요소(45) 또는 특히 바람직하게는, 감지 영역(40)의 위치에서, 제2 필름(20)의 내부 또는 외부 표면과 같은 표면에 배열된, 그 요소들 사이의 상호 커패시턴스를 기반으로 하는 용량성 센서의 감지 전극을 포함할 수 있다.
전도성 재료(60C) 조각의 전기 전도성 요소 또는 전기 전도성 요소(60B)와 같은 적어도 하나의 물리적 특징은 또한 도 1a 및 1b 또는 5a 및 5b와 관련된 특징들과 같은, 다양한 실시예들에서 필름 층의 감지 영역의 위치에서 필름 층의 내부 표면 상에 배열될 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 통합 다층 구조(100)의 두 개의 실시예들을 (단면) 측면도들을 통해 예시한다.
도 5a 및 5b는 각각 도 1a 및 3a와 유사하다. 그러나, 도 5a 및 5b의 실시예들에서, 구조(100)는 상기 플라스틱 층(5)의 양쪽 면들 상에, 필름 층들(10, 20) 또는 필름 섹션들을 정의하는 실질적으로 대향하는 두 개의 섹션들로 구부러지는 하나의 필름 또는 필름 층만을 포함한다.
도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 통합 다층 구조(100)의 실시예를 (단면) 측면도 및 상부로부터의 뷰를 통해 예시한다.
상기 플라스틱 층(5)의 제1 면(1) 상의 필름 층(10)은 하나 이상의 선택된 타겟 양 및/또는 품질 및 이들을 대표적인 전기 신호로의 변환을 (리액턴스) 감지하는, 리앤턴스 감지 전자 장치가 제공될 수 있다. 감지 전자 장치는, 이 특정 경우에, 필름 층(10) 상에 선택적으로 인쇄된 감지 코일(30B) 및 바람직하게는 코일(30B)을 구동하는, 관련 제어 회로부(80)에 코일(30B)을 연결하기 위한, 전기 연결부, 바람직하게는 갈바닉 연결 요소 또는 용량성 연결부 또는 유도성 연결부를 포함할 수 있다. 상기 구조(100)는 선택적으로 제어 회로부(80)의 적어도 일부를 호스팅할 수 있다. 더욱이, 솔리드 재료와 같은 타겟 요소(70)가 있을 수 있다. 유도성 터치 감지는 타겟(70)과 상기 코일(30B) 사이의 자기 결합 특성들의 변화를 감지함으로써 작동한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 물리적 요소(60A)는, 예를 들어, 도 1a 및 1b에서와 같이, 감지 영역(40)의 위치에 배열된 리세스일 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도를 예시한다.
다층 구조 제조 방법의 시작 부분에서, 시작 단계(700)가 실행될 수 있다. 시작하는 동안, 재료, 컴포넌트 및 툴 선택, 획득, 교정 및 기타 구성 태스크들과 같은 필요한 태스크들이 일어날 수 있다. 개별 요소와 재료 선택이 함께 작동하고 선택된 제조 및 설치 프로세스에서 살아남도록 특별한 주의를 기울여야 하며, 이는 당연히 바람직하게는 예를 들어 제조 프로세스 사양 및 컴포넌트 데이터 시트에 기반하거나 생성된 프로토타입을 조사 및 테스트하여 선행 점검한다. 따라서, 그 중에서도, 성형/IMD(인-몰드 데코레이션), 라미네이션, 본딩, (열) 성형, 전자 어셈블리, 절단, 드릴링 및/또는 프린팅 장비와 같은 중고 장비는 이 단계에서 작동 상태로 램핑 업될 수 있다.
710에서, 적어도 하나의 선택적 플라스틱 필름(10)이 얻어진다. 상기 적어도 하나의 필름(10)은 필름(10) 상의 감지 영역(40), 바람직하게는 특히 터치 감지 영역(40)을 가지거나, 필름(10)의 적어도 일부는 이를 정의한다. 필름(10)은 초기에 실질적으로 평면이거나 예를 들어 곡면일 수 있다. 재료로 사용하기 위해 레디 메이드 요소, 예를 들어, 플라스틱 필름 롤 또는 시트가 획득될 수 있다. 일부 실시예들에서, 필름 자체는 선택된 시작 재료(들)로부터 성형 또는 기타 방법들에 의해 자체적으로 처음 생산될 수 있다. 선택적으로, 필름(10)은 이 단계에서 더 처리될 수 있다. 예를 들어, 홀, 노치, 리세스, 컷 등이 제공될 수 있다.
720에서, 상기 적어도 하나의 필름(10)은 하나 이상의 선택된 타겟 양 및/또는 품질 및 이들을 대표적인 전기 신호로의 변환을 감지하는, 투영 커패시턴스 또는 인덕턴스와 같은 리액턴스를 위한 리액턴스 감지 전자 장치로 배열된다. 상기 감지 전자 장치는 감지 전극(30A) 또는 감지 코일(30B)과 같은 적어도 하나의 감지 요소(30A), 및 감지 요소(30A)를 바람직하게는 감지 요소(30A)를 구동하고, 선택적으로 상기 적어도 하나의 필름(10)을 제어 회로부(80)의 적어도 일부로 추가로 배열하는, 관련 제어 회로부(80)에 연결하기 위한, 갈바닉 연결 요소, 용량성 연결부 또는 유도성 연결부와 같은 전기 연결부(50)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 회로 설계를 구성하기 위해 예를 들어, 전도체 라인들(트레이스들) 및/또는 접촉 패드들 및/또는 전극들을 정의하는 다수의 전도성 영역들은 필름(들) 상에, 즉 바람직하게는 인쇄 전자 기술의 하나 이상의 적층 기술들에 의해, 그 필름(들)의 한 면 또는 양면들에 제공된다. 예를 들어, 스크린, 잉크젯, 플렉소그래픽, 그라비아 또는 오프셋 리소그래픽 인쇄가 사용될 수 있다. 또한 예를 들어, 그래픽, 시각적 표시기, 광학 요소 등의 인쇄 또는 일반적인 제공을 포함하는 필름(들)을 구축하는 추가 동작들이 여기서 일어날 수 있다.
730에서, 적어도 하나의 물리적 특징(60A, 60B, 60C)은 감지 영역(40)과 감지 요소(30A) 사이의 전기적 거리를 국부적으로 감소시켜 관련 감지 감도를 개선하도록 제공될 수 있다. 적어도 하나의 물리적 특징이 리세스인 실시예들에서, 예를 들어, 리세스는 리세스를 필름(10) 내로 열 성형, 냉간 성형 및 진공 성형과 같이 성형함으로써 형성될 수 있다. 형성은 바람직하게는 필름 상에 감지 요소(30A)를 제공한 후에 발생할 수 있지만, 대안적으로 상기 요소 (30A)를 제공하기 전에 발생할 수 있다.
740에서, 적어도 하나의 플라스틱 층(5), 바람직하게는 실질적으로 전기 절연 재료를 성형 또는 주조하고 구성하여, 상기 플라스틱 층(5)이 감지 전자 장치와 감지 영역(40) 사이에 통합된, 중간 층을 정의하고, 감지 영역(40)이 감지 전자 장치의 감지 전극 또는 코일과 같은 감지 요소(30A)와 중첩되고, 이와 선택적으로 실질적으로 축 방향으로 정렬되도록 한다. 실제로, 기판 필름은 사출 성형 공정에서 인서트로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 필름의 한 면은 성형된 플라스틱이 없는 상태로 남을 수 있다. 두 개의 필름들이 사용되는 경우, 그들 둘 다 자신의 몰드 절반에 삽입되어 플라스틱 층이 그 사이에 주입되도록 할 수 있다. 대안으로, 제2 필름은 적절한 라미네이션 기술에 의해 나중에 제1 필름과 플라스틱 층의 집합체에 부착될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따르면, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 필름 층들(10, 20)을 제공하기 위해 하나의 필름만이 사용된다. 다양한 실시예들에서, 두 개의 개별 필름들(10, 20)이 사용될 수 있다.
단계들(730 및 740)은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 예를 들어, 적어도 물리적 특징(60A)이 리세스인 경우, 이는 성형 또는 주조 전에 층에 제공될 수 있다. 또한, 적어도 물리적 특징(60C)이 전도성 재료 조각인 경우, 이는 성형 또는 주조 전에 층에 제공될 수 있다. 한편, 전기 전도성 요소(60B)의 경우, 상기 요소(60B)는 전술한 바와 같이 플라스틱 층(5) 이후 또는 실질적으로 동시에 성형될 수 있다.
799에서, 방법 실행이 종료된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방법 동안 통합 다층 구조의 서로 다른 단계들을 예시한다.
보이는 바와 같이, 도 8에서, 적어도 하나의 물리적 특징(60A)은 플라스틱 층(5)으로 연장되는 리세스이다. 710에서, 적어도 하나의 선택적 플라스틱 필름(10)이 얻어진다. 상기 적어도 하나의 필름(10)은 필름(10) 상의 감지 영역(40), 바람직하게는 특히 터치 감지 영역(40)을 가지거나, 필름(10)의 적어도 일부는 이를 정의한다. 720에서, 상기 적어도 하나의 필름(10)은 리액턴스 감지를 위한 리액턴스 감지 전자 장치로 배열된다. 상기 감지 전자 장치는 감지 요소(30A)를 바람직하게는 감지 요소(30A)를 구동하고, 선택적으로 상기 적어도 하나의 필름(10)을 제어 회로부(80)의 적어도 일부로 추가로 배열하는, 관련 제어 회로부(80)에 연결하기 위한, 적어도 하나의 감지 요소(30A) 및 갈바닉 연결 요소와 같은 전기 연결부(50)를 포함할 수 있다.
730에서, 적어도 하나의 물리적 특징(60A)은 감지 영역(40)과 감지 요소(30A) 사이의 전기적 거리를 국부적으로 감소시켜 관련 감지 감도를 개선하도록 제공될 수 있다. 리세스는 리세스를 필름(10)에 열 성형, 냉간 성형 및 진공 성형과 같이 성형함으로써 형성될 수 있다. 형성은 바람직하게는 필름 상에 감지 요소(30A)를 제공한 후에 발생할 수 있지만, 대안적으로 상기 요소 (30A)를 제공하기 전에 발생할 수 있다. 740에서, 적어도 하나의 플라스틱 층(5), 바람직하게는 실질적으로 전기 절연 재료를 성형 또는 주조하고 구성하는 것은 상기 플라스틱 층(5)이 감지 전자 장치와 감지 영역(40) 사이에 통합된, 중간 층을 정의하고, 감지 영역(40)이 감지 전자 장치의 감지 전극 또는 코일과 같은 감지 요소(30A)로 선택적으로 실질적으로 축 방향으로 정렬되어 이와 중첩되도록 발생한다.
일부 실시예들에서, 다양한 SMD들과 같은 전자 컴포넌트들을 포함하는 하나 이상의 전형적인 레디 메이드 컴포넌트들이 예를 들어 솔더 및/또는 접착제들에 의해 필름(들) 상의 접촉 영역들에 부착될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 인쇄 전자 기술은 OLED들과 같은 컴포넌트들의 적어도 일부를 필름(들) 상에 직접 실제 제조하는 데 적용될 수 있다.
갈바닉 연결 요소와 같은 전기 연결부(50)는 표준 픽 앤 플레이스 방법/장비(적용 가능한 경우)와 같은 임의의 실행 가능한 포지셔닝 또는 설치 기술을 이용하여 필름 상에 제공될 수 있다. 적용 가능한 본딩(예를 들어, 접착제 또는 기타 본딩 물질을 사용), 아교 및/또는 추가 고정 기술들이 추가로 사용될 수 있다. 게다가, 연결부(50)는 인쇄, 사출 성형 또는 딥 성형될 수 있다.
구조(100)는 또한 IC(들) 및/또는 다양한 컴포넌트들과 같은 다른 전자 장치를 통합할 수 있다. 다층 구조(100)의 전자 장치의 적어도 일부는 서브 어셈블리를 통해 필름(들)(10, 20)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 서브 어셈블리는 필름(10, 20)에 부착되기 전에 보호 플라스틱 층에 의해 적어도 부분적으로 오버 몰딩될 수 있다. 예를 들어, 접착제, 압력 및/또는 열은 필름(10, 20)과 서브 어셈블리의 기계적 결합을 위해 사용될 수 있다. 솔더, 배선 및 전도성 잉크는 서브 어셈블리의 요소들과 필름(들)의 나머지 전기 요소들 사이에 전기적 연결부들을 제공하기 위한 적용 가능한 옵션들의 예들이다.
획득된 적층 다층 구조의 결과적인 전체 두께와 관련하여, 이는 예를 들어 제조 및 후속 사용을 고려하여 필요한 강도를 제공하는 사용된 재료들 및 관련 최소 재료 두께들에 따라 달라진다. 이러한 측면들은 사례별로 고려되어야 한다. 예를 들어, 구조의 전체 두께는 약 1mm 또는 수 밀리미터일 수 있지만, 상당히 두껍거나 얇은 실시예들도 실시 가능하다.
라미네이션 또는 적절한 코팅(예를 들어, 증착) 절차에 의해 다층 구조에 추가 층들이 추가될 수 있다. 층들은 보호, 표시 및/또는 미적 가치(그래픽, 색상, 그림, 텍스트, 숫자 데이터 등)일 수 있으며, 추가 플라스틱 대신 또는 이외에 예를 들어, 섬유, 가죽 또는 고무 재료들을 포함할 수 있다. 전자 장치와 같은 추가 요소들은 기판의 외부 표면과 같은 구조의 외부 표면(들)에 설치될 수 있다. 커넥터 요소가 제공되고 외부 장치, 시스템 또는 구조의 외부 커넥터와 같은 원하는 외부 연결 요소에 연결될 수 있다. 예를 들어, 이 두 커넥터들은 함께 플러그 앤 소켓 유형 연결부를 형성할 수 있다.
다양한 추가 또는 보조 실시예들에서, 필름(들)은 예를 들어, 열가소성 폴리머와 같은 플라스틱, 및/또는 예를 들어, 목재, 가죽 또는 직물에 관한 유기 또는 생체 재료, 또는 이러한 재료들을 서로 또는 플라스틱들이나 폴리머들이나 금속들과의 임의의 조합과 같은 재료(들)을 포함하거나 구성될 수 있다. 기판 필름은 열가소성 재료를 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 필름은 본질적으로 가요성이거나 구부러질 수 있다. 일부 실시예들에서, 필름은 대안적으로 실질적으로 단단할 수 있다. 필름의 두께는 실시예에 따라 매우 달라질 수 있다; 이는 예를 들어, 몇 십 또는 몇 백만분의 1 밀리미터일 수 있거나, 일 또는 몇 밀리미터(들)의 크기로 상당히 더 두꺼울 수 있다.
예를 들어, 필름은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다: 폴리머, 열가소성 재료, 전기 절연 재료, PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리카보네이트(PC), 코폴리에스터, 코폴리에스터 수지, 폴리이미드, 메틸 메타크릴레이트와 스티렌의 코폴리머(MS 수지), 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 탄소 섬유, 유기 재료, 생체 재료, 가죽, 목재, 섬유, 직물, 금속, 유기 천연 소재, 원목, 베니어판, 합판, 껍질, 나무 껍질, 자작나무 껍질, 코르크, 천연 가죽, 천연 섬유 또는 직물 소재, 자연 재배 소재, 면, 양모, 린넨, 실크 및 임의의 위의 조합.
추가의, 보충적 또는 대안적 실시예에서, 포함된 필름들 중 하나 이상은 예를 들어 가시 스펙트럼에서 미리 정의된 파장들과 관련하여 적어도 부분적으로 광학적으로 실질적으로 불투명하거나 적어도 반투명할 수 있다. 필름은 그래픽 패턴 및/또는 그 위나 그 내부의 색상과 같은 시각적으로 구별할 수 있는, 장식용/미적 및/또는 유익한 특징들이 제공되었을 수 있다. 특징들은 관련 오버 몰딩 절차를 통해 플라스틱 재료(들)에 의해 적어도 부분적으로 밀봉되도록 전자 장치와 함께 필름의 동일한 면에 제공되었을 수 있다. 따라서, IML(인-몰드 라벨링)/IMD(인-몰드 데코레이션) 기술이 적용 가능하다. 필름(들)은 적어도 부분적으로, 즉 적어도 장소에서, 전자 장치에 의해 방출되는 가시광과 같은 방사선에 광학적으로 실질적으로 투명할 수 있다. 투과율은 예를 들어, 약 80 %, 85 %, 90 %, 95 % 이상일 수 있다.
필름(들) 상에 성형된 플라스틱 층(들)은 폴리머, 유기물, 생체 재료, 복합재 뿐만 아니라 이들의 임의의 조합과 같은 재료들을 포함할 수 있다. 성형된 재료는 열가소성 및/또는 열경화성 재료(들)를 포함할 수 있다. 성형된 층(들)의 두께는 실시예에 따라 매우 달라질 수 있다; 이는 예를 들어, 1, 몇 또는 수십 밀리미터 정도의 크기일 수 있다. 성형된 재료는 예를 들어 전기 절연재일 수 있다.
보다 구체적으로, 적어도 하나의 성형 플라스틱 층은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다: 탄성 수지, 열경화성 재료, 열가소성 재료, PC, PMMA, ABS, PET, 코폴리에스터, 코폴리에스터 수지, 나일론(PA, 폴리아미드), PP(폴리프로필렌), TPU(열가소성 폴리우레탄), 폴리스티렌(GPPS), TPSiV(열가소성 실리콘 가황산염) 및 MS 수지.
다양한 추가 또는 보조 실시예들에서, 전기 전도성 영역들 및/또는 감지 요소(들) 및/또는 코일들 또는 전극들은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 재료를 포함한다: 전도성 잉크, 전도성 나노입자 잉크, 구리, 강철, 철, 주석, 알루미늄, 은, 금, 백금, 전도성 접착제, 탄소 섬유, 합금, 은 합금, 아연, 황동, 티타늄, 솔더 및 임의의 그 컴포넌트. 사용된 전도성 재료들은 가시광과 같은 원하는 파장들에서 광학적으로 불투명하고, 반투명하고/하거나 투명하여, 예를 들어 가시광과 같은 방사선이 그로부터 반사되거나 그에 흡수되거나 통과되도록 할 수 있다.
패턴들 또는 컬러링과 같은 시각적 특징들은 예를 들어, 특징들이 분리된 상태를 유지하고 따라서 적어도 필름의 두께와 선택적으로 환경 위협에 대해 필름이 어느 면에 제공되었는지에 따라 성형된 층에 의해 환경적 영향들로부터 보호되도록 성형된 플라스틱을 마주하는 (기판) 필름의 면 상의, 내부 층들을 통해 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어 도장, 인쇄 또는 장착 표면 특징을 쉽게 손상시킬 수 있는 다양한 충격들, 마찰들, 화학 물질들 등은 특징들에 영향을 주거나 영향을 미치지 않는다. 필름은 성형된 재료와 같은 근본 특징들을 노출하기 위해 홀들이나 노치들과 같은 필요한 특성들을 갖는 원하는 형상으로 쉽게 제조 또는 가공되고, 선택적으로 절단될 수 있다.
본 발명의 범위는 그 등가물과 함께 첨부된 청구 범위에 의해 결정된다. 당업자는 개시된 실시예들이 단지 예시 목적으로만 구성되었으며, 상기 원리들 중 다수를 적용하는 다른 배열들이 각각의 잠재적인 사용 시나리오에 가장 적합하도록 쉽게 준비될 수 있다는 사실을 이해할 것이다. 예를 들어, 플라스틱을 기판에 직접 성형하는 대신 또는 그 외에, 플라스틱 층이 맨 앞에 미리 준비된 다음 예를 들어, 접착제, 기계적 부착 수단(나사, 볼트, 못 등), 압력 및/또는 열을 적용하는 적절한 라미네이션 기술에 의해 기판에 부착될 수 있을 것이다. 마지막으로, 일부 시나리오들에서, 성형 또는 주조 대신에, 플라스틱 또는 유사한 기능의 다른 층이 적절한 증착 또는 추가 대안 방법을 사용하여 기판 상에 생성될 수 있다. 그러나, 인쇄된 트레이스들 대신에, 트레이스들이 다른 방법으로 생성/제공될 수 있다. 예를 들어, 다른 옵션들 중에서, 에칭을 사용하여 제조된 전도체 필름이 적용될 수 있다.
Claims (20)
- 선택적으로 터치, 근접, 제스처, 힘, 압력, 변형, 유체와 같은 물질, 표면 레벨 또는 흐름의 감지 시, 감지 어플리케이션들에 사용하기 위한 통합 다층 구조로서, 상기 다층 구조는,
바람직하게는 제1 및 대향되는 제2 면을 갖는 실질적으로 전기 절연 재료의, 적어도 하나의 성형 또는 주조 플라스틱 층;
상기 플라스틱 층의 제1 및 제2 면들 양쪽 상의 필름 층을 포함하며,
상기 플라스틱 층의 상기 제1 면 상의 상기 필름 층은 하나 이상의 선택된 타겟 양 및/또는 품질 및 이들을 대표적인 전기 신호로의 변환에 대한, 투영 커패시턴스 또는 인덕턴스 감지와 같은 감지를 위한 리액턴스 감지 전자 장치가 제공되며, 상기 감지 전자 장치는 상기 필름 층 상에 선택적으로 인쇄된, 감지 전극 또는 감지 코일과 같은 적어도 하나의 감지 요소, 및 상기 감지 요소를 바람직하게는 상기 감지 요소를 구동하는 관련 제어 회로부에 연결하기 위한, 전기 연결부, 바람직하게는 갈바닉 연결 요소 또는 용량성 연결부 또는 유도성 연결부를 포함하며, 상기 구조는 선택적으로 상기 제어 회로부의 적어도 일부를 호스팅하고;
상기 플라스틱 층의 상기 제2 면 상의 상기 필름 층은 상기 감지 전자 장치의 상기 감지 요소와 실질적으로 중첩되고, 이와 선택적으로 실질적으로 축 방향으로 정렬된 감지 영역을 가지며;
상기 플라스틱 층의 상기 제2 면 상의 상기 필름 층과 상기 감지 요소 사이의 전기적 거리는 관련 감지 감도를 향상시키도록 상기 필름 층의 상기 감지 영역의 위치에서 적어도 하나의 물리적 특징에 의해 국부적으로 감소되는, 구조. - 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물리적 특징은 상기 감지 요소에 연결되는, 실질적으로 상기 플라스틱 층 내의 전기 전도성 요소를 포함하는, 구조.
- 제2항에 있어서, 상기 전도성 요소는 상기 감지 요소 상에 성형된 수지를 포함하는, 구조.
- 제2항에 있어서, 상기 전도성 요소는 상기 감지 요소 상에 위치된 전도성 재료 조각을 포함하는, 구조.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물리적 특징은 상기 플라스틱 층의 상기 제1 및/또는 제2 면 상의 상기 필름 층에 의해 정의되고, 상기 플라스틱 층의 인접 부분에 리세스로 돌출하며, 이에 의해 상기 플라스틱 층의 상기 제2 면 상의 상기 필름 층과 상기 감지 영역의 상기 위치에 있는 상기 감지 요소 사이의 물리적 거리를 국부적으로 감소시키는 돌출 형상을 포함하는, 구조.
- 제5항에 있어서, 상기 리세스 형상은 본질적으로 반구형 또는 구형 캡 형상을 정의하는, 구조.
- 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필름 층에 의해 정의된 상기 형상은 상기 필름의 3D 형성, 선택적으로 열 성형으로부터 생성되는 세장형 필름 재료를 포함하는, 구조.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지 전자 장치의 상기 감지 요소로 자기 커패시턴스 감지 배열을 설정하기 위해 상기 플라스틱 층의 상기 제1 또는 제2 면 상의 상기 필름 층 상에 제공된, 선택적으로는 인쇄된, 접지 패턴 또는 솔리드 기준 평면을 포함하는, 구조.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스틱 층의 상기 제2 면 상의 상기 필름 층은 상기 감지 전자 장치의 상기 감지 요소로 상호 용량성 감지를 위한 송신기-수신기 전극 쌍을 설정하도록 구성된, 상기 감지 영역의 상기 위치에서 전극을 호스팅하며, 상기 감지 요소는 감지 전극인, 구조.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스틱 층의 상기 제1 또는 상기 제2 면 상의 상기 필름 층 상에, 선택적으로 전기 특징을 포함하는, 보호, 장식 또는 기능 층과 같은 적어도 하나의 오버레이 층을 포함하는, 구조.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스틱 층의 양쪽 면들 상의 상기 필름 층들을 정의하는 실질적으로 두 개의 대향 섹션들로 구부러지는 필름을 포함하는, 구조.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스틱 층의 상기 제1 면 상의 제1 필름 및 상기 플라스틱 층의 상기 제2 면 상의 제2 필름을 포함하는, 구조.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지 요소를 포함하는 상기 감지 전자 장치의 상기 적어도 일부는 상기 플라스틱 층과 대면하는 상기 필름 층의 표면 상에 위치되는, 구조.
- 감지 어플리케이션들을 위한 통합 다층 구조를 제조하는 방법으로서,
적어도 하나의, 선택적으로는 플라스틱의, 필름을 획득하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 필름은 감지 영역을 포함하는, 상기 획득하는 단계;
상기 적어도 하나의 필름을 하나 이상의 선택된 타겟 양 및/또는 품질 및 이들을 대표적인 전기 신호로의 변환에 대한, 투영 커패시턴스 또는 인덕턴스 감지와 같은 감지를 위한 리액턴스 감지 전자 장치로 배열하는 단계로서, 상기 감지 전자 장치는 감지 전극 또는 감지 코일과 같은 적어도 하나의 감지 요소, 및 상기 감지 요소를 바람직하게는 상기 감지 요소를 구동하는 관련 제어 회로부에 연결하기 위한, 갈바닉 연결 요소, 용량성 연결부 또는 유도성 연결부와 같은 전기 연결부를 포함하며, 선택적으로는 상기 적어도 하나의 필름을 상기 제어 회로부의 적어도 일부로 추가 배열하는, 상기 배열하는 단계; 및
적어도 하나의 플라스틱 층, 바람직하게는 실질적으로 전기 절연 재료를 성형 또는 주조하고 구성하여, 상기 플라스틱 층이 상기 감지 전자 장치와 상기 감지 영역 사이에 통합된, 중간 층을 정의하고, 상기 감지 영역이 상기 감지 전자 장치의 상기 감지 요소와 중첩되고, 이와 선택적으로 실질적으로 축 방향으로 정렬되도록 하는 단계를 포함하며,
상기 감지 영역과 상기 감지 요소 사이의 전기적 거리를 국부적으로 감소시켜 관련 감지 감도를 개선하도록 적어도 하나의 물리적 특징이 더 제공되는, 방법. - 제14항에 있어서, 상기 전자 장치의 적어도 일부는 인쇄 전자 장치 기술에 의해 인쇄되거나, 사출 성형에 의해 또는 딥 성형에 의해 제공되는, 방법.
- 제14항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물리적 특징은 상기 감지 영역과 상기 감지 요소 사이에 제공된, 바람직하게는 상기 감지 요소 상에 상기 요소를 성형하는 것을 통해 제공된 전기 전도성 요소를 포함하는, 방법.
- 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물리적 특징의 제공은 성형하는 동안 상기 적어도 하나의 성형된 플라스틱 층의 재료를 향해 연장되고 이에 의해 오버 몰딩된 대응하는 돌출 형상을 정의하고, 이에 의해 상기 적어도 하나의 성형된 플라스틱 층의 두께뿐만 아니라 상기 감지 영역 및 상기 감지 요소 사이의 물리적 거리를 국부적으로 감소시키기 위해 상기 감지 영역 및/또는 상기 감지 요소의 상기 위치에서 상기 적어도 하나의 필름의 3D 형성을 포함하는, 방법.
- 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 필름 중 제1 필름을 제공하고 제1 필름을 상기 감지 전자 장치와 배열하는 단계, 상기 적어도 하나의 필름 중 제2 필름을 제공하는 단계로서, 상기 제1 필름은 상기 감지 영역을 정의하는, 상기 제2 필름을 제공하는 단계, 상기 감지 영역과 상기 감지 요소가 서로 중첩되도록 상기 제1 및 제2 필림들을 몰드의 인서트들로서 제공하는 단계, 및 그들 사이에 상기 적어도 하나의 플라스틱 층을 성형하는 단계를 포함하며, 적어도 상기 감지 영역에 대해 상기 플라스틱 층의 대응하는 부분은 바람직하게는 탄력적인, 방법.
- 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 필름은 그 위에 정의된 상기 감지 영역 및 그 위에 배열된 상기 감지 요소가 서로 중첩되고, 그들 사이에 상기 적어도 하나의 플라스틱 층을 성형하도록 구부러지는 필름을 포함하는, 방법.
- 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 필름 및 이의 상기 감지 요소 위에, 보호, 장식 또는 기능 층과 같은 오버레이 층의 제공을 포함하는, 방법.
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