TW201347302A

TW201347302A - 基於柔版印刷的低可見度天線

Info

Publication number: TW201347302A
Application number: TW102112828A
Authority: TW
Inventors: Robert Petcavich; Reed Killion
Original assignee: Unipixel Displays Inc
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-11-16
Also published as: WO2013154713A1

Abstract

低可見度天線是獨立的結構，其係容許在一撓性的基板的一側或是兩側上高解析度的印刷一單一天線或天線陣列之導電的電極電路。由於該些元件的物理配置，這些天線陣列可同時工作在不同的頻帶中，此係容許調整輻射效率、方位、頻帶以及阻抗匹配，此在例如是行動電話手機的無線通訊裝置的效能上具有重大的影響。系統及方法係在此被揭示以用於在一撓性透明的基板的一或兩側上柔版地印刷包含迴路及陣列的天線圖案，並且用一種捲繞式製程來電鍍該些圖案，而在某些實施例中是塗佈該些圖案。

Description

基於柔版印刷的低可見度天線

此揭露內容係有關但不限於用於輻射或接收電磁信號之不同類型的低可見度天線的設計及製造之方法，該些天線可藉由高解析度的導電的微電極而個別地加以調整以適合不同的頻率或頻道，該些微電極可藉由一種捲繞式(roll to roll)製程而被印刷在一透明的薄的撓性基板上。

主張其它申請案的優先權

本申請案係主張2012年4月12日申請的美國臨時專利申請案號61/623,327(代理人文件編號2911-03800)的優先權；其係藉此被納入在此作為參考。

傳統上，低可見度天線可藉由利用一種銅/銀的導電膏來網版印刷一厚膜、或是銅的微影來加以製造。若一天線是藉由網版印刷來加以製造的，則一例如是一種載有銀的聚合物之厚膜膏係被印刷並且在一烘箱中固化。若微影係被使用，則一銅箔係被積層為一撓性膜並且利用微影來加以圖案化。用於無線行動設備的天線可針對例如是特徵在於GPS(全球定位系統)、藍芽、無線電以及電視廣播的頻率之各種的通訊頻率而被最佳化。此外，多個天線可被用來致能例如是電話網際網路通訊的功能。

在一實施例中，一種射頻天線，其係包括：一基板；以及一設置在該基板的一第一側上的第一天線迴路陣列，其中該第一天線迴路陣列係藉由柔版印刷來加以形成，其中該第一天線迴路陣列係包括至少一利用一導電材料加以電鍍的線路，並且其中該至少一線路是1微米至25微米寬的。

在一實施例中，一種製造一天線結構之方法，其係包括：利用一包括一電鍍催化劑的墨水以在一基板的一第一側上印刷一第一天線迴路陣列，其中該第一天線迴路陣列係包括一個1微米至25微米厚的線路；利用一包括一電鍍催化劑的墨水以在該基板的一第二側上印刷一第二天線迴路陣列，其中該第二圖案係包括複數個1微米至25微米厚的線路；固化該第一天線迴路陣列以及該第二天線迴路陣列；利用一導電材料以電鍍該第一天線迴路陣列以及該第二天線迴路陣列；以及在該第一天線迴路陣列以及該第二天線迴路陣列上設置一塗層。

在一替代實施例中，一種射頻天線，其係包括：一設置在一基板的一第一側上的第一天線迴路陣列，其中該第一圖案係藉由柔版印刷來加以設置，其中該第一天線迴路陣列係包括一第一複數個電極結構，其中該第一複數個電極結構的每個電極結構係包括一基本線路、一尾部線路、以及一螺旋線路，其中該尾部線路的一第一端係連接至該螺旋線路，並且其中該尾部的一第二端係連接至該基本線路，並且其中該尾部、基本線路以及螺旋線路是1微米至25微米寬的；並且其中該第一圖案係在柔版印刷之後利用一導電材料來加以電鍍。

100‧‧‧RF天線結構

102‧‧‧低可見度單一迴路的矩形的電極圖案/圖案

104‧‧‧透明的撓性基板

106‧‧‧寬度

108‧‧‧長度

202‧‧‧高度

204‧‧‧寬度

300‧‧‧結構

302‧‧‧迴路矩形的電極圖案/圖案

304‧‧‧寬度

306‧‧‧寬度

308‧‧‧間隔

310‧‧‧最小的迴路

404‧‧‧高度

406‧‧‧間隔

500‧‧‧雙面的天線

700‧‧‧陣列結構/低可見度平面的天線陣列

706‧‧‧導電的線路

708‧‧‧電極

710‧‧‧尾部

712‧‧‧漩渦

802‧‧‧電鍍的厚度

900‧‧‧捲繞式處理系統

904‧‧‧放卷台

906‧‧‧第一清潔台

908‧‧‧對準台

910‧‧‧第二清潔台

912‧‧‧印刷台

912a‧‧‧輥

914‧‧‧第一固化台

916‧‧‧第二固化台

918‧‧‧第二印刷台

920‧‧‧固化台

922‧‧‧第二固化台

924‧‧‧無電電鍍台

926‧‧‧清洗台

1002‧‧‧柔版母版

1004‧‧‧柔版母版

1102‧‧‧所選的抗刮的塗層

1402-1420‧‧‧流程圖的步驟

本揭露內容之最佳化的設計及製造方法以及其各種特點、目的及優點之完整的理解可以從以下的圖式的圖示來加以獲得：圖1是一種平面的雙極低可見度射頻(RF)單一迴路天線結構的俯視圖的一實施例的圖示。

圖2是一種平面的雙極低可見度RF單一迴路天線結構的橫截面圖的一實施例的圖示。

圖3是一種平面的雙極低可見度RF多迴路的天線結構的俯視圖的一實施例的圖示。

圖4是一種平面的雙極低可見度RF多迴路的天線結構的橫截面圖的一實施例的圖示。

圖5是一種低可見度雙面射頻識別(RFID)天線結構的俯視圖的一實施例的圖示。

圖6是一種低可見度雙面RFID天線結構的橫截面圖的一實施例的圖示。

圖7是一種低可見度RFID天線陣列結構的俯視圖的一實施例的圖示。

圖8是一種低可見度RFID天線陣列結構的橫截面圖的一實施例的圖示。

圖9是一種用於藉由一捲繞式柔版印刷製程以製造低可見度天線之系統的一實施例的圖示。

圖10是頂端及底部柔版母版(flexomaster)圖案的等角視圖的實施例的圖示。

圖11是一種平面的雙極低可見度RFID天線結構的橫截面圖的一實施例的圖示。

圖12是一種單一迴路雙極的橫截面圖的一實施例的圖示，其係描繪一種具有抗刮塗層的雙面天線結構的橫截面圖。

圖13是一種低可見度RFID天線陣列結構的一實施例的圖示，其係在該基板的相對於該印刷的圖案的該側上具有抗刮塗層。

圖14是一種製造低可見度天線之方法的一實施例的流程圖。

本揭露內容係有關但不限於最佳化低可見度天線結構的設計及製造之方法，並且有關於增大低可見度天線結構的應用範圍。這些天線結構亦可被稱為天線陣列，其可包括設置有圖案的撓性基板，該基板可包括玻璃或是透明的聚酯、聚碳酸酯的撓性膜以及一高解析度的導電材料電路。該撓性基板可藉由一種捲繞式製程而在一或兩側上加以印刷。在某些實施例中，該基板的每一側係個別地被印刷，而在其它實施例中，該撓性基板的兩側係同時被印刷，其可以改善效率及成本，且此係依據製造量而定。在此論述的方法及系統可增大RFID及RF低可見度天線或是具有陣列配置的天線的應用範圍。該低可見度天線電路之高解析度的導電的電極可以用任意的圖案幾何或是用任意的天線圖案的陣列來加以設計，其可以個別地被調整以適合不同的頻率或頻道，以視情況而定地接收或發送地面廣播及衛星廣播以及無線電信號以用於例如是蜂巢式電話手機的無線通訊。

以下的美國專利係在此加以參照，它們可能包含周邊相關於本揭露內容的資料：US7,973,997 B2：透明的結構；US6,245,249：微結構以及製造方法及裝置；US6,632,342：製造微結構陣列的方法；US7,233,296 B2：透明的薄膜天線；US5,709,832：製造印刷的天線的方法；US6,753,825 B2：印刷的天線及其應用；US5,355,144：透明的窗式天線；US5,528,314：透明的交通工具窗式天線；US6,388,621 B1：光學透明的相位陣列天線；US7,821,469：印刷的天線；以及US7,656,357 B2：用於交通工具的透明天線以及具有天線的交通工具玻璃。

在無線通訊中對於頻寬之增大的需求係導致對於多向性信號天線之一對應的需求，以便於達到多個適當的範圍。傳統上，多個具有不同頻率的單元天線已經被用來增大習知的單一天線頻道的效率，並且達成高的天線增益。在某些配置中，該裝置係包括設計用於優異的寬頻效能之平面、雙極的各種類型的低可見度天線，其中一鍍鎳的銅導體電路係被印刷在一薄的、透明的、撓性的基板之一頂端側上，並且另一電路係被印刷在其底部側上，該基板可以是一聚合物膜，以適合用於許多應用。本揭露內容係有關於一種用於複數個應用之撓性的、耐震的、薄的、順應性的、在一製程中可捲的/在一製程期間可饋送的RFID及RF低可見度天線的設計及製造之方法。該術語“低可見度”可被用來指稱可包括小於30微米的寬度而且無法藉由肉眼輕易地偵測到的複數個線路或特點之結構。該天線可藉由一種由不使用化學蝕刻之捲繞式製程所構成之最佳化的製造方法來加以製造。低可見度天線可適合用於多個應用，其包含窗式安裝的應用，其係用於具有天線桿或是其它類型的外部天線的車輛及飛機之一種所期望的替代物，其中這些低可見度天線可被配置為發送器或接收器天線。於是，由於藉由該捲繞式製程來在一薄的、透明的、撓性基板上高解析度地印刷低可見度、抗腐蝕性、導電的、電極材料，因此該製程可以比習知的方法更具成本效益的，此部分是因為此製程並不使用到化學蝕刻。

柔版印刷術是一種類型的旋轉凸版輪，其中凸版例如是利用雙面黏著劑而安裝在一印刷滾筒之上。這些凸版亦可被稱為母版(master plate)或是柔版(flexoplate)，其可以結合從網紋輥(anilox)或是其它的兩輥上墨系統所饋入之快乾的低黏度溶劑及墨水來加以使用。該網紋輥可以是一被用來提供一經量測的墨水量到一印刷版之滾筒。該墨水例如可以是水性或是紫外線(UV)可固化的墨水。在一例子中，一第一輥係將墨水從一墨水池或計量系統轉移到一計量輥或是網紋輥。當該墨水從該網紋輥被轉移到一版滾筒時，該墨水係被計量到一均勻的厚度，以便於在該墨水最終轉移至該基板時具有一均勻的分布。當該基板透過該捲繞式處理系統從該版滾筒移動到該壓印滾筒時，該壓印滾筒係施加壓力至該版滾筒，該版滾筒係將該凸版上的影像轉印到該基板。在某些實施例中，可以有一墨槽輥(fountain roller)，而不是該版滾筒，並且一刮刀可被用來改善橫跨該輥的墨水分布。

柔版印刷的板可以由例如是塑膠、橡膠或是一光聚合物來製成，該光聚合物亦可被稱為一UV敏感的聚合物。該些板可藉由雷射刻印、光學機械、或是光化學的方法來加以製成。該些板可被購得、或是根據任何已知的方法來加以製成。較佳的柔版製程可被設置成一種堆疊類型，其中一或多個堆疊的印刷台係被垂直地配置在印刷機的每一側上，並且每個堆疊係具有其本身的版滾筒，該版滾筒係利用一種類型的墨水來印刷，並且該設置可容許在一基板的一或兩側上印刷。在另一實施例中，一中央壓印滾筒可被使用，其係使用安裝在該印刷機中的單一壓印滾筒。當該基板進入該印刷機時，其係接觸該壓印滾筒，因而適當的圖案係被印刷。或者是，一種直線式(inline)柔版印刷製程可被利用，其中該些印刷台係被配置在一水平線上，並且藉由一共同的線軸加以驅動。在此例子中，該些印刷台可耦接至固化台、切割機、摺疊機或是其它印刷後的處理設備。該柔版印刷製程的其它配置也可被利用。

在一實施例中，柔版套管例如可被使用在一種柔版套筒(ITR)成像製程中。在一種ITR製程中，該光聚合物板材料係在一將會被載入到該印刷機的套管上被處理，此係相對於以上論述的方法，其中一平板可被安裝到一印刷滾筒，其亦可被稱為一習知的版滾筒。該柔版套管可以是一種具有一雷射剝蝕光罩塗層設置在一表面上的光聚合物之連續的套管。在另一例子中，個別片的光聚合物可以利用帶子而被安裝在一基本套管之上，並且接著用和以上論述的具有雷射剝蝕光罩之套管相同的方式加以成像及處理。柔版套管可以用數種方式來加以利用，例如，作為載體輥(carrier roll)以用於成像的平板安裝在該導網輥的表面之上、或是作為已經直接刻印(柔版套筒)有一影像的套管表面。在其中一套管單獨作用為一載體角色的例子中，具有刻印的影像印刷版可被安裝到該套管，該套管係接著被安裝到該印刷台內，而在套筒上。這些預先安裝的版可減少轉換時間，因為該些套管可以在該些版已經安裝到套管下加以儲存。套管係由各種的材料所做成，其包含熱塑性合成物、熱固性合成物以及鎳，並且可有或可無利用纖維來強化，以對抗裂開及分離。納入有一泡綿或軟墊基體之長期可重複使用的套管係被使用於非常高品質的印刷。在某些實施例中，不具有泡綿或軟墊之用完即丟棄的“薄的”套管可被使用。柔版印刷製程可使用網紋輥以用於墨水傳輸，其係作為一種計量該墨水的手段，因而該墨水在清楚均勻的特點且沒有結塊或髒污下印刷所要的圖案。

低可見度天線是獨立的結構，其係容許在一撓性的基板的一側或是兩側上高解析度地印刷一單一天線或天線陣列之導電的電極電路。由於該些元件的物理配置，這些天線陣列可同時工作在不同的頻帶中，此係容許調整輻射效率、方位、頻帶以及阻抗匹配，此係在例如是行動電話手機的無線通訊裝置的效能上具有影響。低可見度天線亦可被使用於交通工具的擋風玻璃以用於電子收費，其中該天線是積層的、或是被使用在手機基地台之間提升行動電話的接收、以及用於衛星及地面電信，低可見度天線之彈性的設計功能係允許接收或發送在一個範圍從125KHz到20GHz內的電磁信號。傳統上，在產業中的標準是13.56MHz，此係使得這些低可見度天線適合被積層在高聳建築物的窗戶上，並且因此該建築物本身變成一基地台，以便於取代現有某些昂貴的電信基地台。低可見度天線的另一種應用是低可見度天線與汽車的近場感測器系統的無線整合，以警告駕駛當其正靠近另一部汽車或建築物的一側時，以便於警告即將的碰撞。RFID天線的其它應用可包含用於Wi-Fi、WiMax、3G及4G、微基地台及衛星通訊、或是需要極佳的無線通訊系統之類似的電子設備。低可見度天線亦可被用在零售並且附接至衣服以作為射頻識別(RFID)，以取代在商店中被用來避免偷竊之大型的安全標籤。此外，該些天線可被用來監視老人、懷孕婦女或是任何其他需要監視健康狀況的人之健康狀況。在另一例子中，該些天線在某些實施例中可被用於追蹤軍隊的移動、生命徵象、大眾運輸工具的旋轉閘門入口、電子付費系統、與類似者。

為了將這些天線整合到一例如是行動電話手機的無線行動設備中，該天線可能需要裝入所配置的空間、或是需要承受環境的狀況。在某些應用中，配置用於該天線的空間可能是小的且/或在一未被保護的區域中，其可能受到例如來自消費者在一商店中拾起及/或試穿具有安全標籤的商品所帶來的機械變形。就此而論，該天線設計較佳的是一種薄的、撓性的、抗震的、順應性的低可見度天線，其可被印刷在一薄的透明的撓性基板的一側或兩側上，以產生不同的天線電路。這些各種的天線配置或陣列都可被整合到一例如是行動電話手機的無線通訊裝置的前表面，而不是該行動設備的背面。所體認到的是，在此論述的基板是一種使用作為一基底來印刷積體電路的絕緣材料。在某些實施例中，該天線設計可包括迴路，迴路的數目可決定資料被發送或接收所在的頻率。

一種低可見度天線電路可利用一捲繞式製程來印刷導電的微結構圖案在一撓性基板的一或兩側上來加以製造。此製程可包含：(1)利用例如是高電場的臭氧清潔器以及捲筒(web)清潔器來清潔該撓性基板；(2)藉由一種利用UV可固化的墨水的柔版印刷製程來印刷高解析度的低可見度天線圖案在該撓性基板的一或兩側上，該UV可固化的墨水係包括一電鍍催化劑；(3)固化該基板(例如，紫外線(UV)固化)；(4)無電電鍍該基板以利用一導電材料來覆蓋該些低可見度天線圖案；(5)清洗該電鍍且印刷的低可見度天線電極；以及(6)乾燥該電鍍及印刷的低可見度天線電極。用在該無電電鍍製程的導電的電鍍材料可包括鎳(Ni)、錫(Sn)、金(Au)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鈀(Pd)、銅(Cu)、銀(Ag)、或是其組合，以提供抗腐蝕。用在該天線電路之電鍍製程的導電材料可電鍍天線圖案，其中每個線路在電鍍前是從1微米至30微米厚的。該電鍍的圖案亦可達成大於85%的透光，以達到在一所關注的特定區域中的低可見度。所體認到的是，進行無電電鍍製程的基板可以不使用化學蝕刻。在此揭露的方法及系統可藉由一種最佳化、有成本效益的設計及製造低可見度天線之方法來降低或消除在傳統的製造方法中可見的低可見度缺點。因此，在某些應用中，一種薄的、低可見度的、印刷的天線電路可被整合在一例如是行動電話手機或是其它可攜式電子裝置的無線通訊裝置的前表面中。

低可見度RFID單面的天線

圖1-4是印刷在一基板的單一側上的各種的天線配置的實施例的圖示。圖1是一種印刷在一基板的一側上之平面的雙極低可見度RF天線結構的俯視圖的一實施例的圖示。當在電信應用中，此低可見度RF天線結構100可被設計以用於輻射或接收無線電磁信號。在一實施例中，該RF天線結構100係包括一平面的雙極低可見度單一迴路的矩形電極圖案102，其可被稱為一天線迴路陣列或是一第一天線迴路陣列。圖案102係包括一具有矩形迴路幾何的單一線路。所體認到的是，天線幾何並不限於一矩形迴路，並且可包括例如是方形、三角形、圓圈、螺旋、多邊形、或是其之組合的幾何。線段A-A係被展示在圖1上，並且被展示及敘述在圖2中。用在該天線設計之低可見度單一迴路的矩形電極圖案102係具有一可變化在1微米至30微米的寬度106，較佳的是5微米至10微米。此範圍可產生對於肉眼的低可見度效果，其係依據到使用者的距離而定。此電極圖案102是一導電的圖案，其可能已經在一柔版印刷及無電電鍍的製程中被印刷及電鍍的。在該低可見度單一迴路的矩形電極圖案102中之印刷的電極可呈現大於85%的透光效率。該導電的電極可以由鍍金的銅、鍍銀的銅、或是鍍鎳的銅所建構的，以提供並未使用化學蝕刻的銅的抗腐蝕鈍化。或者是，所使用導電材料是一種例如是鋁、鈀、鎳、鋅、或是其之組合的金屬材料，其係包含可移動的帶電微粒的電子。

在某些實施例中，在該低可見度單一迴路的矩形電極圖案102中之印刷的電極的電阻率範圍可以從每平方0.005微歐姆至500歐姆。該印刷的電極的長度108可以從0.01m變化到1m，此係根據亦可從125MHz變化到25GHz的頻率範圍而定。在某些實施例中，該低可見度RF天線結構100可根據所要的應用而呈現一全向輻射的模式。用於RF天線的阻抗可藉由該天線的形狀、所使用的材料類型、以及在該環境中的變化而得。

該透明的撓性基板104可以是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚碳酸酯、以及其它聚合物。在某些實施例中，該透明的撓性基板104可包含杜邦的Teijin Melinex 454以及杜邦的Teijin Melinex ST505，後者是一種特別設計用於其中牽涉到熱處理的製程之熱穩定化膜。該撓性基板104可呈現一在5到500微米之間的厚度，其中一較佳的厚度是在100微米到200微米之間。一種利用捲繞式製程來製造低可見度天線電路之詳細的方法係被描繪在圖9中，以在該透明的撓性基板104的一或兩側上印刷導電的微結構的圖案。儘管一矩形幾何被呈現在圖1中，但是該低可見度RF天線結構100可被設計成任意的圖案幾何、或是天線圖案的陣列，例如方形、圓形、半圓形、梯形、六邊形、五邊形、或是其它形狀以及形狀的組合，其可被調整以適合不同的頻率或頻道來接收或發送地面廣播及衛星廣播以及可被使用於電信應用的無線電信號。該低可見度RF天線結構100可和反射的元件(未繪出)一起被使用以增加該輻射模式的方向性。

圖2是單一迴路天線的橫截面圖的一實施例的圖示。圖2是圖1中描繪的低可見度RF天線結構100的橫截面“A-A”的視圖。線段A-A係包括一種印刷在先前界定的透明撓性基板104的頂表面上之印刷的雙極低可見度單一迴路的矩形電極圖案102之高解析度的電路。圖案102的每個部分或線路都可具有一從1微米至50微米的寬度204。所體認到的是，如同相關圖1所論述的，儘管該橫截面係指出電極圖案102在其表面上是矩形，其亦具有矩形橫截面的線路，該橫截面的幾何可包含例如是半圓、梯形、方形、多邊形、圓形、三角形、或是其之組合的幾何。在某些實施例中，在該低可見度單一迴路的矩形電極圖案102以及該複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302中之印刷的導電線路的高度202可以從200nm變化到100微米厚的，較佳的是從5變化到10微米，同時在導電線路之間的距離可以從10微米變化到5mm。

圖3是一種低可見度RFID天線結構的一實施例的俯視圖的圖示。RFID天線可以是雙面或單面的，此係根據該天線最終將會被使用的應用而定。在一實施例中，該結構300係被設計以用於RFID應用並且包括複數個印刷在一透明的撓性基板104的頂表面上的低可見度平面的雙極迴路矩形的電極圖案302。在該複數個迴路矩形的電極圖案302中之印刷的天線電極的寬度304可以從1微米變化到30微米，此尺寸範圍可產生對肉眼的低可見度效果，其係依據到使用者的距離而定。在該圖案302中的複數個線路的每個線路之寬度306是從1微米至50微米。所體認到的是，在該圖案302中的複數個迴路的每個迴路的寬度306可以是和該圖案302中的其它迴路等距的。在一例子中，該寬度306可以是10微米；對於在該圖案302中的全部線路都是相同的，並且在線路之間的間隔308是10微米。在另一例子中，該寬度306可以是5微米，並且該間隔308可以是10微米。

在該複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302中之印刷的電極的電阻率範圍可以從每平方0.005微歐姆到每平方500歐姆。在此例子中，該些迴路是同心的，並且由單一連續的線路所構成。在某些實施例中，最小的迴路310的寬度304可以從0.01m變化到1m。迴路的數目可以分別從約1迴路到約1000迴路，此係根據亦可從125MHz變化到25GHz的頻率範圍而定。在該些迴路之間的間隔可以是部分藉由該些迴路的寬度所決定的。該低可見度RFID天線結構300可以根據所要的應用而呈現一全向性或方向性的輻射模式。用於RFID天線的阻抗可以藉由例如是該天線的形狀、所使用的材料類型、以及在環境上的變化來加以決定。圖3亦包括線段C-C，其係在圖4中詳細地論述。

圖4是在圖3中的低可見度RFID天線結構的橫截面圖的圖示。圖3係展示線段“C-C”，其係包括將被採用於RFID應用之先前界定的撓性基板104以及一包括複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302之高解析度的電極電路，該高解析度的電極電路係藉由圖9所述的一捲繞式製程而被印刷在該透明的撓性基板104的頂端側上，其係具有印刷低可見度電極天線的任何電路、或是天線陣列在該透明的撓性基板104的一側或同時在兩側上的選擇，此係確保高效率以及符合成本效益的製造。在該圖案302中的複數個迴路的每個迴路係包括一高度404、一寬度306以及一間隔406。在某些實施例中，該高度404、厚度306及間隔406可以是非均勻的，其係依據所要的頻率而定。此係在以下相關圖6更詳細地論述。較佳的是，在迴路之間的間隔406以及該高度404及厚度306在該複數個迴路的每個迴路之間可以是均勻的。

低可見度雙面的RFID天線

除了在圖1-4中揭露的實施例之外，一種天線結構可以是雙面的，換言之，一單一基板在該基板的兩側上可包含至少一天線迴路陣列。圖5是一種低可見度雙面RFID天線結構的俯視圖的一實施例的圖示。轉到圖1-4及圖5，雙面天線500係包括先前敘述的印刷在該撓性基板104的頂表面上之複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302的電路以及一印刷在該撓性基板104的底部側上之低可見度單一迴路的矩形的電極圖案102的電路，即如上相關圖1-4所論述者。此種類型的雙面天線配置例如可被使用以最佳化此種其中天線有空間限制之天線結構的RFID應用。

先前印刷在該撓性基板104的底表面上之平面的雙極低可見度單一迴路的矩形的電極圖案102、以及印刷在該撓性基板104的頂表面上之複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302的電阻率範圍可以從每平方0.005微歐姆到每平方500歐姆。在一實施例中，在該複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302中之印刷的電極的長度以及迴路的數目分別可以從0.01m變化到1m以及從約1迴路變化到約1000迴路，此係根據亦可從125MHz變化到25GHz的頻率範圍而定。在雙面上具有印刷的天線圖案之低可見度雙面的RFID天線結構500可根據所要的應用而呈現一全向性或方向性的輻射圖案，而其阻抗可藉由該天線的形狀、所使用的材料類型、以及在環境上的變化而得出。該單一迴路的矩形的電極圖案102以及複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302兩者可被印刷在該撓性基板104的任一側上，並且可運作在不同的頻率下。此外，每個圖案可呈現不同的可個別地調整的輻射模式，以適合用於同時接收或發送無線通訊的需求。

圖6係描繪在圖5中所描繪之低可見度雙面的RFID天線結構500的橫截面圖“B-B”，其係包括先前界定的撓性基板104，而位在該低可見度雙面的RFID天線結構500的中心處。該撓性基板104係在一第一(頂端)側上具有複數個構成電極圖案302的低可見度矩形迴路之高解析度的電路，並且一低可見度單一迴路的矩形的電極圖案102之電路係被印刷且電鍍在底部側上。所體認到的是，如同在圖6中所示的圖案102以及圖案302是不同的寬度。儘管此僅被展示為一個例子而已，所體認到的是，在一例如是圖6的實施例中，其中兩個圖案係被設置在一基板的相反側上，該兩個圖案可具有變化的寬度、高度及厚度，此係依據最終應用所要的一或多個頻率而定。再者，所體認到的是，每個圖案可以依據特定的特點所要的尺寸，而利用複數個柔版母版及不同的墨水來加以印刷。

低可見度天線陣列

有不同類型的低可見度天線陣列，其包含線性陣列。當該低可見度天線陣列以一直線配置時，此係稱為一線性陣列，其係以平行線配置在一平面上而具有一個二維的平面陣列。一低可見度天線陣列的增益係通常成比例於個別的天線的數目，但是可能受到該些天線是如何可精確地被設置在一起的程度之限制。所體認到的是，該低可見度RFID天線陣列結構700的電氣特徵可以根據該天線設計的應用來加以決定。圖7是一種低可見度RFID天線陣列結構的俯視圖的一實施例的圖示。該陣列結構700係包括一低可見度平面的天線陣列702的電路，其可以藉由一種捲繞式製程來加以柔版印刷在該透明的撓性基板104的頂表面上。該陣列結構700係包括設置在複數個導電線路706上的複數個電極708。在一例子中，可以有四個線路706，其中四個電極(亦可被稱為漩渦形或棒棒糖形)708係從該四個線路706的每一個單向地延伸。每個電極係具有一附接至該線路706的尾部710以及一漩渦形設計712。圖7係描繪可被稱為一種棒棒糖形陣列者。在該低可見度平面的天線陣列702中，每個形成該印刷的天線電極的尾部710及漩渦712的線路可以從1微米變化到30微米寬的，這是一個可對於肉眼產生低可見度效果的尺寸範圍，其係依據該天線結構到使用者的距離而定。在某些實施例中，每個線路的電鍍的厚度802是從200nm到100微米厚的，並且可能較佳的是從5到10微米。所體認到的是，該電鍍的厚度802是說明性質的，並且是指在該印刷的陣列結構700上的電鍍厚度，而不是該印刷的陣列結構700的高度或厚度。此陣列結構700係被設計以工作在例如是那些以上所論述的空間是珍貴的應用中，此配置亦可最佳化該RFID及RF應用。

一低可見度天線陣列的增益可以是成比例於個別的天線的數目，但是受限於它們是如何可精確地被設置一起而定。所體認到的是，該低可見度RFID天線陣列結構700的電氣特徵可根據該天線設計的應用來加以決定。

圖8是該低可見度RFIO天線陣列結構的橫截面圖的圖示。圖8是在圖7中的陣列的線段D-D的橫截面。儘管一單面的橫截面係被描繪在圖8中，但該陣列可以用和如上有關圖5-6中的迴路配置所論述之相同的雙面方式來加以印刷。橫截面圖“D-D”700係包括先前界定的撓性基板104以及來自圖7的一種低可見度平面的天線陣列700之高解析度的電路，該高解析度的電路係被印刷在該透明的撓性基板104的頂表面上。該些線路706以及漩渦712的線路與尾部710的輪廓都是可見的。體認到的是，如上相關圖5-6所論述的，此類型的棒棒糖形陣列亦可用一種雙面配置來加以印刷。

捲繞式製程

圖9是一種用於藉由一捲繞式柔版印刷製程來製造低可見度天線之系統的一實施例的圖示。圖14是一種製造低可見度天線之方法的一實施例的流程圖。明確地說，圖9是一個例子，藉此一捲繞式處理系統900係被用來製造低可見度天線配置的各種的單面及雙面實施例。撓性基板104的厚度可被選擇成使得其係足夠薄到足以避免在撓曲期間之過大的應力。對於某些應用而言，該透明的撓性基板104介於100微米到200微米之間的厚度是較佳的。在一對準台908的一定位纜線可被用來在該印刷及電鍍製程期間維持該些特徵的正確對準。為了開始該捲繞式製程，該透明的撓性基板104係藉由任何已知的捲繞式處理方法從一在放卷(unwind)台904的放卷輥被轉移到一第一清潔台906。在某些實例中，在方塊1402的清潔該基板係包括一第一清潔台906，其中該第一清潔台906係包括一高電場的臭氧產生器，其係被用來從該撓性基板104移除像是油或是油脂的雜質。在某些實施例中，如同在方塊1402所指出的清潔該基板係包括超過一個清潔製程，並且該撓性基板104係在第二清潔台910移動通過一第二清潔，該第二清潔台910可包括一捲筒清潔器。

在利用清潔台906及910中的至少一個來清潔的方塊1402之後，該透明的撓性基板104可以在一柔版製程中被印刷1404，其中至少一第一圖案係在方塊1406之處被印刷。印刷台912可以使用一設置在一輥912a(未繪出)上的柔版母版(如同在以下圖10中所繪及論述)，利用一柔版印刷製程以及一包括一電鍍催化劑的墨水以在撓性基板104的頂端側上印刷一微觀的天線圖案，該墨水亦可包括其它聚合物、黏合劑以及光起始劑。該天線圖案亦可被稱為一天線迴路陣列，其可包括如同在圖1-6中所論述的單一或是多迴路的圖案、或是可包括一如同在圖7-8中所論述的陣列。該微觀的天線圖案係在該第一印刷台912利用UV可固化的墨水藉由第一母版來加以刻印，該墨水可具有一在200到2000cps之間的黏度。從在第一印刷台912處的第一母版被轉移至該撓性基板104的墨水量可藉由一高精確度的計量系統來加以調節。被轉移的墨水量(體積)亦可依據該製程的速度、墨水成分、圖案形狀以及尺寸而定。在某些實施例中，該機器的速度可以從20尺/分鐘變化到750尺/分鐘。較佳的是，該機器的速度可以是50尺/分鐘至200尺/分鐘。在第一印刷台912之第一印刷接著可以是在方塊1410的固化。在方塊1410處之固化可包括在一第一固化台914處之具有從約0.5mW/cm²到約50mW/cm²的目標強度以及從約280nm至約480nm的波長之紫外光固化，此外其可包括在一第二固化台916處之一烘箱加熱，該第二固化台916係施加在一個約20℃到大約85℃的溫度範圍內的熱。在一實施例中，一雙面天線可藉由在該基板相對於其中印刷該第一圖案1406的側上印刷一第二圖案1408，亦即例如是一單一迴路、多迴路、或是陣列的圖案之第二低可見度天線來加以製造。此第二圖案係被印刷1408在該撓性基板104的底部側上，並且撓性基板104的底部側可通過在一第二印刷台918處之一第二印刷製程。當一第二微觀的天線圖案被印刷在撓性基板104的底部側上時，該第二微觀的圖案係藉由一利用UV可固化的墨水之第二母版來加以刻印。從一第二母版被轉移至撓性基板104的底部側的墨水量可藉由一高精確度的計量系統來加以調節，該計量系統係傳輸足夠的墨水以均勻地印刷該圖案，但是不會有過多的墨水而導致結塊、髒污或是其它印刷的併發症。在方塊1408處之印刷該第二圖案接著可以是在方塊1410處之固化該第二圖案。固化該圖案可包括在固化台920處之一具有從約0.5mW/cm²到約50mW/cm²的目標強度以及從約280nm到約480nm波長的紫外光固化，此外其可包括一第二固化台922，該第二固化台922可以是烘箱加熱。第二固化台922係施加在一個約20℃至約85℃的溫度範圍內之熱。在該第二固化步驟之後，該低可見度單一迴路的矩形的電極圖案102係形成在該撓性基板104的底部側上。在一實施例中，該第一以及第二圖案不是同時、就是串級地被印刷，因而該基板是在兩個圖案都已經印刷時加以固化的。

無電電鍍

在方塊1406處之印刷該第一圖案以及在方塊1408處之印刷第二圖案之後，該低可見度天線電極圖案可以在方塊1412而在一無電電鍍台924加以電鍍。類似地，一如同在圖7-8中所論述的印刷在該基板上的陣列圖案亦可被無電電鍍。在電鍍期間，一層導電材料係沉積在該些微觀的印刷的圖案上，該些圖案亦被稱為高解析度的圖案或是高解析度的導電的圖案。電鍍可以是藉由浸沒該基板104到一無電電鍍槽中來加以達成，該基板104係包括印刷在該撓性基板104上之頂端的複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302以及該底部的低可見度單一迴路的矩形的電極圖案102、或是一單一或雙面的陣列圖案。在無電電鍍台924之電鍍槽可包含在一介於20℃到90℃之間的溫度範圍的處於一液體狀態的銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鋅(Zn)、鋁(Al)、或是其之組合。較佳的是，該導電材料是被保持在約80℃的銅。在一實施例中，該沉積速率可以是每分鐘10奈米，並且該導電材料可以在一個約0.001微米至約100微米的厚度下被設置在該圖案上，此係根據該捲筒的速度以及根據應用而定。在方塊1412，在電鍍台924之無電電鍍並不需要電流的施加，並且僅電鍍先前在該固化製程期間藉由曝光到UV輻射而啟動之包含電鍍催化劑之圖案化的區域。在一實施例中，該電鍍槽是銅，並且該銅電鍍槽可包含例如是硼氫化物或次磷酸鹽的高效還原劑。由於沒有電場，因此該電鍍厚度相較於有電電鍍是傾向於均勻的。在方塊1412之無電電鍍可能相當適合於具有複雜幾何及/或許多細微特點的部件，例如那些由該印刷的低可見度天線圖案所呈現者。

在某些實施例中，在方塊1414，該基板104可以在電鍍後於清洗台926處加以清洗。在方塊1412的無電電鍍之後，該印刷且電鍍的複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302以及低可見度單一迴路的矩形的電極圖案102(或是一如同在圖7-8中所論述的陣列)兩者都可在方塊1414，在該清洗台926的一清潔槽中加以清潔，該清潔槽可包含在室溫下的水。該基板104接著可在方塊1416之處被烘乾，其例如是藉由在一乾燥台(未繪出)之處施加在室溫下的空氣。在另一實施例中，該基板可以在方塊1416的乾燥之後，在方塊1418之處於一鈍化(passivation)台(未繪出)加以鈍化，其中一圖案噴塗可施加至該圖案以避免在該導電材料與水之間的任何危險或非所要的化學反應。此外，而且是如下相關圖11-13所論述，該基板可在方塊1420之處加以塗佈例如是一如同在圖11-13中所論述之抗刮的塗層。

圖10是頂端及底部柔版母版圖案的等角視圖的兩個實施例的圖示。圖10係描繪在一柔版母版1002上的單一迴路圖案102，其在某些實施例中可被稱為一底部柔版母版，以及描繪在柔版母版1004上之多迴路的圖案302，其在某些實施例中可被稱為一頂端柔版母版。在一實施例中，一頂端柔版母版102係安裝在該輥912a之上，並且結合一例如是計量的印刷系統之印刷系統來加以使用，以在一撓性基板的頂表面上印刷該透明的單一迴路天線電路102，即例如在圖1中所繪者。該頂端柔版母版1004係被採用以在該透明的撓性基板的底表面上印刷包括複數個迴路之透明的多個迴路天線電路302。在一實施例中，柔版母版1004以及柔版母版1002是分別設置在一不同的輥上之個別圖案化的柔版胚料(flexoblank)。在此實施例中，例如是輥912a的輥可以串級地加以配置，其中藉由1004所產生的第一圖案係被印刷在該頂表面上，並且藉由1002所產生的第二圖案係被印刷在相鄰於該第一圖案102的頂表面上。在一替代實施例中，該些輥可被配置以使得該第一圖案以及該第二圖案係藉由在兩個不同的輥上之兩個不同的柔版母版來加以印刷，並且兩個圖案係被印刷在一基板上，其中該第一圖案102係被印刷在該頂端(第一)表面上，並且該第二圖案302係被印刷在該底部(第二)表面上。此可同時發生、或是以一線上式製程的部分來串級地發生。在另一例子中，該頂端圖案或是該底部圖案中的至少一個係藉由設置在複數個輥上的複數個柔版來加以形成。此可能會發生，例如是因為所要的最終圖案係以變化的轉變、尺寸及幾何來加以設計，此可能使得使用超過一種墨水是適當的，其於是表示將會有超過一輥可被使用。在另一例子中，多個輥可被用來產生一圖案，因為該圖案幾何、轉變、或是尺寸是以多個階段而更均勻地加以印刷。在一實施例中，被用來產生一用於該底部柔版母版1002以及該頂端柔版母版1004的母版之柔版胚料的厚度範圍可以在1mm到3mm之間，較佳的是在1.65mm到1.90mm之間。

圖11是一種平面的雙極低可見度RFID天線結構的橫截面圖的一實施例的圖示。天線結構300係包括一印刷在該撓性基板104的頂表面上之平面的雙極複數個低可見度迴路矩形的電極圖案302。所採用的材料類型、該高解析度的印刷的電極的寬度、以及整體特徵可以是和先前在圖3中敘述的配置相同的。在此實施例中，該低可見度RFID天線結構300的頂表面可利用一層抗刮的塗層1102來加以保護，以保護該高解析度的導電的天線電極，使得此頂表面是耐用的、可清洗的、抗刮的、抗震的、抗化學物質的、以及抗指紋的。該所選的抗刮的塗層1102可以是由多官能的丙烯酸酯單體以及丙烯酸酯寡聚物所構成，其可以藉由狹縫模具式塗佈(Slot Die)、照相凹版印刷噴塗(Gravure spray)、梅耶桿(Meier Rod)塗佈、或是藉由浸漬(dip)塗佈施加之標準的協定而被施加或沉積在該低可見度RFID天線結構300的頂端外表面之上。在某些實施例中，此塗層可在如同在圖9中相關電鍍台924所敘述的電鍍之後被施加。在替代的實施例中，該塗層可在如同在圖9中論述的鈍化之後被施加、或是做為一後續的離線式製程的部分。

圖12是一種單一迴路雙極天線的橫截面圖的一實施例的圖示，其係描繪一種具有抗刮塗層之雙面天線結構的橫截面圖。在此實施例中，該平面的雙極低可見度雙面的RFID天線結構500的另一配置，其係包括複數個印刷在該撓性基板104的頂表面上的低可見度迴路矩形的電極圖案302的電路、以及一印刷在該撓性基板104的底部側上的低可見度單一迴路的矩形的電極圖案102的電路。在一實施例中，該天線結構500可包括如同在圖12中的矩形迴路，而在替代實施例中，該天線結構500可包括圓形或多邊形的迴路、或是其之組合。所採用的材料類型、該高解析度的印刷的電極的寬度、以及整體特徵可以是和先前在圖5中敘述的配置相同的。

在一實施例中，根據該天線結構500的應用，該平面的雙極低可見度雙面的RFID天線結構500的頂表面及/或底表面可利用一層抗刮的塗層1102來加以保護。此塗層1102可被施加以保護印刷在兩面上的低可見度高解析度的導電的電極，使得兩個表面是耐用的、可清洗的、抗刮的、抗震的、抗化學物質的、以及抗指紋的。該所選的抗刮的塗層1102可以是由多官能的丙烯酸酯單體以及丙烯酸酯寡聚物所構成，其可以藉由狹縫模具式塗佈、照相凹版印刷噴塗、梅耶桿塗佈、或是藉由浸漬塗佈施加之標準的協定而被施加或沉積在該撓性基板104的相對於該低可見度天線的側的外表面之上。該所選的抗刮的塗層1102可具有和先前在圖11所述者相同的化學品成分，其係採用相同的塗佈施加協定，其中該浸漬塗佈施加是較佳的。

圖13是一種在該基板的相對於該印刷的圖案的側上具有抗刮塗層之低可見度RFID天線陣列結構的一實施例的圖示。圖13係展示來自圖7的陣列700，其係包括藉由一種捲繞式製程而被印刷在該撓性基板104的頂表面上之一低可見度平面的天線陣列702的電路，其係具有印刷低可見度天線或是天線陣列的任一電路在該撓性基板104的一側或是兩側上的選擇。所採用的材料類型、該高解析度的印刷的電極的寬度以及整體特徵是和先前在圖7中敘述的配置相同。根據應用，相對於該低可見度平面的天線陣列702的電路的側可以利用一層抗刮的塗層1102來加以保護，以保護該透明的撓性基板104的表面，使得此表面是耐用的、可清洗的、抗刮的、抗震的、抗化學物質的、以及抗指紋的。因此，本揭露內容係包括一種設計及製造RFID及RF透明的天線之最佳化的方法，本揭露內容係包括描繪一高解析度的印刷的天線在一撓性基板材料的一側或兩個表面上的配置之概要圖，該撓性基板材料可以是玻璃或是一種例如是聚酯或聚碳酸酯膜之薄的撓性的透明聚合物，並且一高解析度的低可見度導電材料電路係藉由一最佳化的捲繞式製程來加以印刷，該捲繞式製程並不使用化學蝕刻，並且具有印刷該撓性基板的一側或是同時兩側的選擇，藉此確保高效率及符合成本效益的製造。

儘管本發明的較佳實施例已被展示及描述，但是對於該些較佳實施例的修改可以藉由熟習此項技術者在不脫離本發明的精神及教示下完成。在此敘述的實施例以及提出的例子只是範例而已，因而並不欲是限制性的。在此揭露的本發明的許多變化及修改是可能的並且在本發明的範疇內。於是，保護的範疇並不限於以上闡述的說明，而是只受限於以下的申請專利範圍，其範疇係包含該些申請專利範圍之標的之所有等同物。為了進一步描繪本發明的各種說明的實施例，以下的例子係被提出。