JP2015503139A - フレキソ印刷よって抵抗膜式タッチセンサ回路を製造する方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも一つの柔軟な誘電体基板の片面に微細パターンを印刷する巻き出し・巻き取り式のプロセスを使用して抵抗膜式タッチセンサ回路を製造する方法は、微細パターンを印刷するために複数のフレキソ印刷マスターを使用し、次いでそれらのパターンはめっきされて微細パターンを形成する。

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６１／５５１，１０９号（代理人整理番号２９１１―０２３００）に基づく優先権を主張する。なお、こ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。

この開示は、全般的に柔軟プリント電子回路、特に高解像度のラインによって、形成できるタッチセンサ回路の製造に関する。

タッチセンサを製造するプロセスは、巻き出し・巻き取り式の製造法により移送される薄い柔軟基板シートを含み得る。この巻き出し・巻き取り式の方式は、フィードリールから、例えばプラズマ洗浄法、エラストマ洗浄法、あるいは超音波洗浄法とすることができる洗浄システムに基板を送る。洗浄サイクルに続いて、化学的あるいは物理的な蒸着槽内で薄膜を蒸着できる。この薄膜蒸着プロセスの間に、透明な導電性材料、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）が柔軟基板の表面上に蒸着される。次いで、この基板は、赤外線ヒータ、紫外線ヒータ、あるいは対流加熱器による加熱といった方法で硬化させることができ、かつ巻取リール上に基板を巻取る前に乾燥段階を実行できる。複数の積層段階は、例えば積層、エッチング、印刷を実行することができ、かつ完成したタッチセンサ回路を形成するために組み立てを必要とし得る。

様々な実施例によると、一つの方法は、柔軟で透明な基板を洗浄する工程、基板上に微細パターンを形成する工程、基板の微細パターンを無電解めっきすることにより導体パターンを作成する工程、基板上にスペーサドットを印刷する工程、抵抗膜式タッチセンサ回路を組み立てる工程を含む。

ひとつの実施例としての抵抗膜式タッチセンサ回路を製造する方法は、第１の回路部品を作成する工程を備え、この第１の回路部品を作成する工程が、第１マスタープレートと第１インクを使用するフレキソ印刷プロセスにより、第１の基板の第１面上に第１パターンを印刷する工程、前記基板を硬化させる工程、無電解めっき法により、前記第１の基板の第１面に第１の導電材料を積層する工程、第２マスタープレートと第２インクを使用するフレキソ印刷プロセスによって、第１の複数のスペーサ微細構造を印刷する工程、その後に前記基板を硬化させる工程、を含む。この実施例は、第２の部品を作成する工程をさらに備え、この第２の部品を作成する工程は、第３のマスタープレートと第３のインクを使用するフレキソ印刷プロセスにより、第２の基板の第１面に第２パターンを印刷する工程、基板を硬化させる工程、無電解めっき法により、第２の基板の第１面に第２の導電材料を積層する工程、第４のマスタープレートと第４のインクを使用するフレキソ印刷プロセスにより、第２の複数のスペーサ微細構造を印刷する工程、その後で前記基板を硬化させる工程、を含む。

別の実施例としての抵抗膜式タッチセンサ回路を製造する方法は、基板の面がＸ軸とＹ軸を含む基板を洗浄する工程、第１マスタープレートと第１インクを用いたフレキソ印刷プロセスより、基板の第１面に第１パターンを印刷する工程、第２マスタープレートとインクを用いたフレキソ印刷プロセスにより、基板の第１面に第２パターンを印刷する工程、を含む。この実施例は、基板を硬化させる工程、無電解めっき法により基板の第１面に導電材料を積層する工程、第３のマスタープレートと第２インクを用いたフレキソ印刷プロセスにより、基板のうち第１パターンが印刷されたのと同じ領域に複数のスペーサ微細構造を印刷する工程、その後で基板を硬化させる工程、をさらに備える。

代わりの実施例としての抵抗膜式タッチセンサ回路を製造する方法は、第１マスタープレートと第１インクを使用して、基板の第１面に第１パターンを印刷する工程、第２マスタープレートと第２インクを用いたフレキソ印刷プロセスにより基板の第１面に第２パターンを印刷し、第１と第２パターンを互いに隣接させて基板の表面に沿って印刷する工程、基板を硬化させる工程、無電解めっき法により基板の第１の、パターン化された面に導電材料を積層する工程、を備える。

本発明の例示実施例の詳細な説明は、添付の図面を参照して行なわれる。
フレキソ印刷マスターの実施例の図解である。 パターン化されたフレキソ印刷マスターの図解である。 抵抗膜式タッチセンサの等角投影図である。 抵抗膜式タッチセンサの断面図である。 抵抗膜式タッチセンサを製造する方法のひとつの実施例としてある。 精密にインクを計量するシステムの方法のひとつの実施例としてある。 印刷されたタッチセンサ回路の上面図の図解である。 タッチセンサ回路を製造する方法の一実施例のフローチャートである。 抵抗膜タッチセンサ回路の製造方法のひとつの実施例としてある。

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によって抵抗膜式柔軟タッチセンサ（ＦＴＳ）回路を製造するシステムと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・巻き取り式の処理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洗浄システムに移送される。洗浄サイクルの後には、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）を含めることができる。回路に使用する材料の比抵抗に応じて、その回路は異なる応答時間および電力要件を有することができる。積層した導電材料の層は、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〜５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、印刷および組み立て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。実施例によっては、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。様々な寸法および形状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、より入り組んだ形状にとって適したものとすることができる。

一実施例においては、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、実施例によっては０．５〜３０ＢＣＭ（１０億立方ミクロン）および別の実施例では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。

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シリンダに載置される、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。ひと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。実施例によっては、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。印刷版はレーザー彫刻、光機械的または光化学的な方法よって製造できる。印刷版は購入し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。他のひとつの実施例例では、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、切断機、折りたたみ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。

一実施例において、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。別の実施例において、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。実施例によっては、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、ブロック２００における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、２つのフレキソ印刷マスター（上側の画像）、円筒状である直線フレキソ印刷マスターの等角投影図をブロック２０２で表している。図１Ｂは、回路パターンフレキソ印刷マスターの実施例の等角投影図をブロック２０４で表している。図１Ｃは、図１Ａに示したブロック２０２の直線フレキソ印刷マスターの断面をブロック２０６で表している。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２０６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２０６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。一実施例（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。別の実施例（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。一実施例（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。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。一実施例において、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み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。一実施例において、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、粘着性、ＵＶ硬化性といった属性を有することを必要とし、かつ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、さもなければ印刷パターンから変形したりすることがないように粒子、改質材または分散剤を含むことができる。更に、インクよって形成される特徴がスムーズにかつ正しい幾何学的形状に結合して所望の特徴を形成するように、インクを調製しあるいは選択できる。インクは、めっき、例えば無電解めっきに資する触媒を含むことができる。ここに開示するめっき触媒は、めっきプロセスの間におけるインクと導電材料との間の化学反応を可能にする。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、および異なる幾何学的形状は、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に最初に印刷されるパターン３００ａの上面図を表している。第１パターン３００ａは、Ｘ―Ｙ格子のＹ方向セグメントを構成し得るライン３０２と、電気的導線３０６およびコネクタ３０８から成るテール３０４とを含んでいて、第１の柔軟基板の一方の側に印刷できる。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３１０と、電気的導線３１４およびコネクタ３１６から成るテール３１２とを含んでいて、第２の柔軟基板の一方の側に印刷できる第２パターン３００ｂの一実施例を表している。

図３Ａおよび図３Ｂは、抵抗膜式タッチセンサ回路の等角投影図および断面図を表している。図４Ａにおいて、抵抗膜式タッチセンサ回路４００は、第１の複数の導電ライン４０４と呼ぶこともできる第１のセットと、複数の微細構造的な絶縁突起４０６とを含んでいる。複数の微細構造的な絶縁突起４０６は、スペーサドット、スペーサ微細構造、またはスペーサと呼ぶことができるとともに、第１の基板４０２に取り付けられている。加えて、第２の複数のラインと呼ぶこともできる第２のセットの導電ライン４１２は、第２の基板４１０に取り付けることができる。第１および第２のセットの導電ライン４０２および４１２は、複数のラインのうちの少なくとも一つのラインを含むことができる。一実施例において、回路４００は、第１の基板４０２および第２の基板４１０を接着する接着性の促進物質４０８を含む。図３Ｂは、組み立てられた抵抗膜式タッチセンサ回路の断面図であり、高さ「Ｈ」および幅「Ｗ」の複数の導電ライン４０４が第１の基板４０２上に配置されている。高さ「ｈ」および直径「Ｄ」の複数の微細構造的な絶縁突起４０６は、複数の導電ライン４０４の各ラインと交互に配置されており、かつ第２の基板４１０が第１の基板４０２の上部に配置されている。第２の基板は、第２の複数の導電ライン４１２、および第１の基板４０２と第２の基板４１０の間に配置された接着性の促進物質４０８を含んでいる。

実施例によって、第１および第２のセットの導電ラインに適した材料は、中でも銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）およびパラジウム（Ｐｄ）を含むことができる。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。実施例によって、回路のラインは、単位断面積あたり０．００５マイクロオーム〜５００オームの比抵抗、およびナノ秒〜ピコ秒の範囲の応答時間を有することができる。上記の金属構成を有する実施例によっては、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１００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である。高さＨは、約１５０ナノメートルから約６ミクロンにわたる。接着性の促進物質４０８およびスペーサドット４０６の高さ（ｈ）は、第１および第２のセットの導電ラインの高さＨに応じて５００ナノメートルまたはそれ以上とすることができる。薄い第１の基板４０２および第２の基板４１０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。

図４は、本発明の様々な実施例によるタッチセンサの製造方法のひとつである製造方法５００を表している。プロセスの後、細長く、透明で、柔軟な、薄い第１の基板４０２が巻き出しロール５０２上に配置される。市場にある様々な透明で柔軟な基板を使用できる。実施例によっては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリエステルおよびポリカーボネートが、使用できる透明な材料である。第１の基板４０２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選択される。第１の基板４０２の厚みはまた、製造プロセスの間におけるこのレイヤーの連続性またはその材料特性を危うくしないように十分に厚いものを選択できる。一実施例において、１ミクロン〜１ミリメートルの厚みが適切であり得る。第１の基板４０２は、任意の周知の巻き出し・巻き取り式の取扱方法を介して、巻き出しロール５０２から第１の洗浄システム５０４へと移送される。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５１０と間のアライメントはいくらか挑戦的であり得る。高解像度のラインを印刷することがプロセスの焦点であると仮定すると、直角方向のアライメントを維持する際の精度が好まれ得る。一実施例においては、これらの２つの特徴の間のアライメントを維持するために位置決めケーブル５０６を使用できるが、別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５０４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、第１の基板４０２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。

一実施例において、第１の基板４０２は第２の洗浄システム５０８を通過できる。この特定の実施例において、第２の洗浄システム５０８はウェブクリーナを含むことができる。洗浄段階５０６および５０８の後、第１の基板４０２は、第１の基板４０２の第１面に微細パターンが印刷される第１の印刷プロセス５１０を受けることができる。微細パターンは、例えば２００〜２０００ｃｐｓあるいはそれ以上の粘性を有し得る紫外線硬化インクを使用しつつ、マスタープレート５１０よって印刷される。一実施例において、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を含むことができる。一実施例において、このパターンは、図３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５１０から基板４０２に移送されるインクの量は、高精度計量システム５１２よって調整できるとともに、プロセスの速度、インク組成物、パターン形状および寸法に応じて決まる。一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。

一実施例において、インクはめっき触媒を含むことができる。第１の印刷プロセス５１０には硬化段階５１４を続けることができる。この硬化は、例えば目標強度の紫外光硬化プロセス５１４を含むことができる。一実施例において、目標強度は約０．５ｍＷ／ｃｍ²から約５０ｍＷ／ｃｍ²、そして波長は約２４０ナノメートルから約５８０ナノメートルとすることができる。加えて、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モジュール５１６を含むことができる。実施例によって、紫外線硬化に加えてまたはその代わりとして、熱処理といった他の硬化プロセスを使用できる。硬化段階５１０の後、第１パターンライン５１８が第１の基板４０２上に形成される。

一実施例において、第１の基板４０２は、微細パターンを基板の第１面に印刷することに続けて、無電解めっき５２０を受けることができる。導電材料層５２０は、生成された微細パターン５１８上に積層あるいは配置できる。一実施例において、このことは、第１の基板４０２の第１パターンライン５１８をめっき槽５２０内に浸漬させることよって達成できる。一実施例において、めっき槽は、２０℃と９０℃の間（例えば４０℃）の温度領域で溶解した状態の銅あるいは他の導電材料の化合物を含むことができる。一実施例において、めっき５２０の後では、第１セットの導電ラインが第１の基板４０２上に形成されている。一実施例において、無電解めっき５２０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。成膜速度は、ウェブの速度次第でありかつ用途にしたがう。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、硬化プロセス５１４の間の紫外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をめっきするだけである。

一実施例おいては、めっき金属としてニッケルを用いることができる。他のひとつの実施例では、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。一実施例において、電界が存在しないことにより、電気めっきに比較してめっき厚を均一とすることができる。無電解めっきは電解めっきより全般的に時間がかかるが、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合できる。

実施例によっては、ブロック５２０の無電解めっきに洗浄プロセス５２２が続く。めっきプロセス５２０の後、第１の基板４０２は、室温の水を含む清浄タンクに浸漬させることよって洗浄することができ、かつ好ましくは室温の空気の適用よって乾燥させる乾燥段階５２４を通過する。もうひとつの実施例では、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、例えば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。

これには、図３に示されるスペーサドット４０６の作成を続けることができる。次いで、微細構造的なスペーサドットのパターンが第１の基板４０２の第１面に印刷される。このパターンは、２００〜２０００ｃｐｓあるいはそれ以上の粘性の紫外線硬化インクを使用する第２マスタープレート５２６よって印刷できる。実施例によって、第２マスタープレート５２６から基板４０２に移送されるインクの量は、高精度計量システム５３０よって調整され、かつプロセス速度、インク組成物、パターンの形状および寸法に応じて決まる。

一実施例において、スペーサドット４０６を印刷するために用いるインクは、塩化水素酸を使用して加水分解した網目形成成分としてメチルオルトケイ酸テトラエチルまたはグリシドプロピルトリメトキシシランを利用する、有機無機のナノコンポジットから構成できる。シリカゾル、シリカ粉体、エチルセルロースおよびヒドロキシプロピルは、粘度を調整する添加剤として利用できる。インクは、Ｃｙｒａｃｕｒｅ、ＦｌｅｘｏｃｕｒｅまたはＤｏｕｂｌｅｃｕｒｅといった、紫外光硬化の使用を可能にする市販の光重合開始剤を含むこともできる。実施例によって、スペーサドット４０６は、二酸化チタン（Ｔ１Ｏ２）、バリウム二酸化チタン（ＢａＴｉＯ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）およびプラチナ（Ｐｔ）といったナノ粒子金属酸化物および色素によって、光学的に強化できる。スペーサドットの屈折率は、好ましくは第１のセットの導電ライン４０４の屈折率と光学的に一致する。インクの粘度を調整するためにナノ粒子を使用することもできる。更にまた、硬化の間の収縮はナノ粒子鉛のインクへの取り込みによって、低減できる。

スペーサドット印刷プロセス５２６の後、第１の基板４０２は、０．５ｍＷ／ｃｍ²から２０ｍＷ／ｃｍ²の強度の紫外光硬化５３２および／または約２０℃から１５０℃の温度でのオーブン乾燥５３４を含む第２の硬化段階を通り抜けることができる。一実施例実施において、スペーサドット４０６は、８０ミクロンから４０ミクロンの半径および５００ナノメートルから１５ミクロンの高さを有することができる。一実施例において、スペーサドット印刷５２６の後、第１の基板４０２は第２の洗浄プロセス５３６を通り抜けることができる。この第２の洗浄プロセス５３６は、例えば周知の従来の洗浄技術を使用して実行することができ、かつ第１の基板４０２は第２の乾燥段階５３８において、室温の空気を使用して乾燥できる。

並列プロセスにおいては、５０２〜５３８のような類似の段階に続けて、図３に示される第２のセットの導電ライン４１２を第２の基板４１０の一方の側に作成できる。一実施例において、第１の基板の第２面に導電ラインを作成するために、異なるセットのマスタープレートが使用される。もうひとつの実施例では、第１のセットのラインに隣接して第１の基板の第１面に第２のセットの導電ラインを作成するために、異なるセットのマスタープレートを使用できる。そして、一実施例において、この第２のセットのラインは、第１のセットのラインとは異なる平面に沿ったものとすることができる。例えば、第１のセットのラインは第１の基板のＸ軸に沿って印刷することができ、かつ第２のセットのラインはＹ軸に沿って印刷できる。代わりに、スペーサドットは、ブロック５２６での印刷に加えてまたはそれに代えて、上述した方法と仕様にしたがって第２の基板４１０上に印刷できる。

一実施例において、抵抗膜式タッチセンサは、２つの印刷パターンを使用して組み立てることができる。最初に、第１セットの導電ライン４０４を囲む接着促進物質の層４０８を、第１の基板４０２上に付加できる。接着剤層は、５００ナノメートルを越える層厚さとすることができる。それから、第２のセットの導電ライン４１２を担持している第２の基板４１０を基板４０２に接着できる。一実施例において、両方の導体パターンが位置合わせされ、互いに対向し、かつスペーサドット４０６と接着剤促進物質４０８よって作成される小さな間隙により分離されるようにして、第１の基板４０２を第２の基板４１０に接着できる。結果として生じる構造は、抵抗膜式Ｘ―Ｙ行列のタッチセンサであり、第１と第２のセットの導電ラインの各交差は、図４に示されるような常開の押しボタンスイッチを形成する。一実施例において、両方のパターンが第１の基板の同じ面に印刷される場合は、基板を切断や縁取りする必要がある。

図５Ａと図５Ｂは、高精度計量システムの実施例を表している。図５Ａにおいては、システム６００が高精度計量システム５１２であり、かつ図５Ｂには高精度計量システム５３０がある。高精度計量システム５１２と５３０の両方が、図４の製造法５００の両方の印刷段階で説明したように、マスタープレート５１０と第２マスタープレート５２６よって第１の基板４０２に移送される正確なインク量を制御できる。一実施例において、第１の複数のパターン化されたライン５１８を基板４０２上に印刷するために図５Ａのシステム５１２を使用することができ、かつスペーサドット４０６を例えば基板４０２上に印刷するために図５Ｂのシステムを使用できる。図５Ａと図５Ｂのシステムは、インクパン６０６、トランスファロール６０８、アニロックスローラ６１０、ドクターブレード６１２、マスタープレート５１０、５２６を含んでいる。図５Ａと図５Ｂの両方において、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ラ６１０に転送されるが、それはおそらくはその表面が何百万もの非常に微細なセルとして公知の凹みを含んでいる工業用セラミックよって被覆できる鋼またはアルミニウムコアから造られる。印刷プロセスの設計に応じ、アニロックスローラ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６１０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、第１の基板４０２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５１０と第２マスタープレート５２６）と接触する。印刷版の回転速度は、好ましくは、２０ｆｐｍから７５０ｆｐｍに変化し得るウェブの速度と一致しなければならない。

図６Ａと図６Ｂは、薄く柔軟で透明な基板を印刷して組み立てた抵抗膜式回路の一実施例の上面図の図解である。図６Ｂにおいて、この上面図７００は、複数の導電性グリッドライン７０２と、複数の電気的導線７０６および複数のコネクタ７０８から成るテール７０４とを含んでいる。これらのセットの導電ライン（図６Ａで後述する）は、ユーザがセンサ（図示せず）と相互に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。一実施例において、この格子は１６×９の導電ラインのもう一つのセットを有することができる。一実施例において、これらのセットの導電ラインの寸法範囲は、２．５ｍｍ×２．５ｍｍから２．１ｍ×２．１ｍまで変動できる。導電ラインの少なくとも一つのセットがＹ軸に対応すると共に、スペーサドットは第１の基板上に印刷されることができ、かつＸ軸に対応する導電ラインの少なくとも一つのセットは２枚目の基板に印刷できる。図６Ａは、複数のスペーサドット４０６およびＸ―Ｙ格子が、第１のセットの導電ライン４０４および第２のセットの導電ライン４１２により形成された一実施例の分解立体図７１０を示している。

図７は、抵抗膜式タッチセンサ回路の製造方法の一実施例を図示している。８００おいては、例えば図１に開示されたシステムを使用して少なくとも一つのマスタープレートが形成される。少なくとも一つのマスタープレートが形成された後、第１の回路の構成部品が８０２で作成される。第１の基板は、清掃ステーション８０４において、例えばプラズマ洗浄法、エラストマ洗浄法、または超音波洗浄法、高電界オゾン発生器、ウェブクリーニングまたは水洗により清掃する。清掃に続いて、微細構造的なまたは顕微鏡的なパターンと呼ぶこともできる一組の顕微鏡的導電ラインを含み得る第１パターンが、ブロック８０６において、第１マスタープレートよって第１の基板の第１面上に印刷される。第１のセットの導電ラインの印刷には導電材料を使用することができ、この導電材料は銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）のうちの少なくとも一つを含む。硬化ステーション８０８において、例えば、赤外線ヒータ、紫外線ヒータまたは対流加熱器のうちの少なくとも一つによって、基板が硬化される。めっきステーション８１０において、無電解めっきが第１の基板に実行される。基板は、洗浄ステーション８１２において、洗浄し、かつ乾燥用ステーション８１４において、乾燥できる。印刷ステーション８１６においては、基板のうち第１の微細構造的パターンが印刷されたところと同じ領域に一組のスペーサ微細構造を印刷できる。図４に戻ると、スペーサドット４０６を印刷するために用いるインクは、塩化水素酸を使用して加水分解した網目形成成分としてメチルオルトケイ酸テトラエチルまたはグリシドプロピルトリメトキシシランを利用する、有機無機のナノコンポジットから構成できる。シリカゾル、シリカ粉体、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルは、粘度を調整する添加剤として利用できる。インクは、Ｃｙｒａｃｕｒｅ、ＦｌｅｘｏｃｕｒｅまたはＤｏｕｂｌｅｃｕｒｅといった、紫外光硬化の使用を可能にする市販の光重合開始剤を含むこともできる。実施例によって、スペーサドット４０６は、二酸化チタン（Ｔ１Ｏ２）、バリウム二酸化チタン（ＢａＴｉＯ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）およびプラチナ（Ｐｔ）といったナノ粒子金属酸化物および色素によって、光学的に強化できる。硬化ステーション８２０において、第１の基板を硬化できる。

実施例によっては、第２マスタープレートが８００において形成され、第２の回路の部品はプロセス８２２よって作成できる。第１の基板は、洗浄ステーション８２４において、例えばプラズマ洗浄プロセス、エラストマ洗浄プロセス、または超音波洗浄、高電界オゾン発生器、ウェブクリーニングまたは水洗により洗浄される。洗浄に続いて、第２のセットの導電ラインを含むことができる第２の微細構造的なパターンが、印刷ステーション８２６において、第２マスタープレートよって第２の基板の第１面上に印刷される。第２のセットの微細構造的なパターンは、第１のセットと同じインクで、またはひとつの実施例としては異なるインクで印刷できる。一実施例において、第１のおよび／または第２のセットの導電ラインは、複数のフレキソ印刷マスターを使用して印刷できる。第２のセットの導電ラインの印刷は導電材料を使用することができ、この導電材料は銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ、（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）のうちの少なくとも一つを含む。硬化ステーション８２８においては、基板が、例えば赤外線ヒータ、紫外線ヒータまたは対流加熱器のうちの少なくとも一つにより硬化される。めっきステーション８３０においては、無電解めっきが第１の基板に実行される。基板は、洗浄ステーション８３２において、洗浄し、かつ乾燥ステーション８３４において、乾燥できる。印刷ステーション８３６においては、基板のうち第１の微細構造的パターンが印刷されたところと同じ領域に一組のスペーサ微細構造を印刷できる。図４に戻ると、スペーサドット４０６を印刷するために用いるインクは、塩化水素酸を使用して加水分解した網目形成成分としてメチルオルトケイ酸テトラエチルまたはグリシドプロピルトリメトキシシランを利用する、有機無機のナノコンポジットから構成できる。シリカゾル、シリカ粉体、エチルセルロースおよびヒドロキシプロピルは、粘度を調整する添加剤として利用できる。インクは、Ｃｙｒａｃｕｒｅ、ＦｌｅｘｏｃｕｒｅまたはＤｏｕｂｌｅｃｕｒｅといった、紫外光硬化の使用を可能にする市販の光重合開始剤を含むこともできる。実施例によって、スペーサドット４０６は、二酸化チタン（Ｔ１Ｏ２）、バリウム二酸化チタン（ＢａＴｉＯ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、プラチナ（Ｐｔ）といったナノ粒子金属酸化物および色素によって、光学的に強化できる。硬化ステーション８３８において、第１の基板を硬化できる。８４０において、回路を組み立てることができるが、実施例によって、この回路は第１と第２の基板を位置合わせすることよって組み立てられる。実施例によって、位置合わせは、第１の基板の第１の微細構造的パターンを第２の基板の第２の微細構造的パターンに向けて対向させることを含む。一実施例においては、回路を組み立てるために接着剤を使用し、接着剤層の厚みは最高で５００ナノメートルとすることができる。一実施例において、第１の基板および／または２枚目の基板は、組み立ての前に切断しあるいは縁取りすることができる。一実施例において、第１のあるいは第２の基板は、乾燥ステーション８１４および／または８３４において、乾燥させた後に不動態化させることができる。

図８は、抵抗膜式タッチセンサ回路の製造方法のひとつの実施例としてある。基板は、洗浄ステーション９０２において、例えばプラズマ洗浄プロセス、エラストマ洗浄プロセス、または超音波洗浄、高電界オゾン発生器、ウェブクリーニングまたは水洗のうちの少なくとも一つにより洗浄される。洗浄に続いて、導電ラインを含むことができる第１の微細構造的なパターンは、印刷ステーション９０４において、第１マスタープレートよって第１の基板の第１面上に印刷できる。第２パターンは、印刷ステーション９０６において、例えば第２マスタープレートを使用して印刷できる。第１または第２のセットの導電ラインパターンは、一つのフレキソ印刷マスターまたは複数のフレキソ印刷マスターを使用して印刷できる。第１と第２のセットの導電ラインパターンは、同一のまたは異なるインクを用いて印刷できる。一実施例において、第１のおよび／または第２のセットの導電ラインの印刷は導電材料を使用することができ、この導電材料は銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。硬化ステーション８０８においては、例えば赤外線ヒータ、紫外線ヒータまたは対流加熱器のうちの少なくとも１つよって基板を硬化する。めっきステーション８１０において、基板上に無電解めっきを実行する。無電解めっきに続き、組み立てステーション９１２において、基板を組み立てることができる。代わりの実施例において、基板は、洗浄ステーション８１２において、洗浄し、印刷ステーション９０８において、スペーサを印刷する前に乾燥ステーション８１４で乾燥できる。印刷ステーション９０８においては、一組のスペーサが、印刷ステーション９０４と９０６において第１と第２マスタープレートよって製作されたパターンの一方または両方の上に印刷できる。一実施例において、基板は、組み立てステーション９１２における組み立てに続いて硬化ステーション９１０において、硬化できる。一実施例において、基板は、組み立ての前に切断や縁取りすることができる。

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. 抵抗膜式タッチセンサ回路を製造する方法であって、第１の回路部品を作成する工程と、第２の回路部品を作成する工程を備えており、
   第１の回路部品を作成する工程において、第１マスタープレートと第１インクを使用するフレキソ印刷プロセスにより第１の基板の第１面上に第１パターンを印刷する工程と、基板を硬化させる工程と、無電解めっき法より第１の基板の第１面に第１の導電材料を積層する工程と、第２マスタープレートと第２インクを使用するフレキソ印刷プロセスによって第１の複数のスペーサ微細構造を印刷する工程と、その後に基板を硬化させる工程を行い、
   第２の回路部品を作成する工程において、第３のマスタープレートと第３のインクを使用するフレキソ印刷プロセスによって第２の基板の第１面に第２パターンを印刷する工程と、基板を硬化させる工程と、無電解めっき法により、第２の基板の第１面に第２の導電材料を積層する工程と、第４のマスタープレートと第４のインクを用いたフレキソ印刷プロセスにより、第２の複数のスペーサ微細構造を印刷する工程と、その後で基板を硬化させる工程とを行う方法。
2. 請求項１の方法であって、第１の基板上の第１パターンの周囲に接着剤の第１の層を付加する工程を更に備えるもの。
3. 請求項２の方法であって、接着剤の層の厚さが少なくとも５００ナノメートルであるもの。
4. 請求項１の方法であって、第１インクと第２インクとが異なっているもの。
5. 請求項１の方法であって、第１と第２の構成部品を組み立てる工程を更に備えており、
   この回路を組み立てる工程中に第１と第２の基板を位置合わせする工程を備えており、
   この位置合わせする工程中に第２の基板の第２パターンに向けて第１の基板の第１パターンを対向させる工程を備えているもの。
6. 請求項５の方法であって、
   回路を組立てることが、第１と第２パターンの複数の交差を有するＸ―Ｙ行列抵抗膜式タッチセンサを含み、
   第１と第２パターンの複数の交差の各々が常開の押しボタンスイッチを形成するもの。
7. 請求項１の方法であって、第１と第２の導電材料が異なっているもの。
8. 請求項１の方法であって、
   第２インクと第４のインクが複数のナノ粒子金属酸化物と色素のうちの少なくとも１つによって光学的に強化することができるものであり、
   複数のナノ粒子金属酸化物と色素が二酸化チタン（Ｔ１Ｏ２）バリウム二酸化チタン（ＢａＴｉ０３）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、プラチナ（Ｐｔ）を含むもの。
9. 請求項１の方法であって、
   第２インクと第４のインクが少なくとも一つの網目形成成分を含むことができ、
   少なくとも一つの網目形成成分が、メチルオルトケイ酸テトラエチルとグリシドプロピルトリメトキシシランを使用する有機無機ナノコンポジットを含むもの。
10. 抵抗膜式タッチセンサ回路を製造する方法であって、
    基板の面がＸ軸とＹ軸を含む基板を清掃する工程と、
    第１マスタープレートと第１インクを使用するフレキソ印刷プロセスにより第１パターンを基板の第１面に印刷する工程と、
    第２マスタープレートと第１インクを使用するフレキソ印刷プロセスにより第２パターンを基板の第１面に印刷する工程と、
    基板を硬化させる工程と、
    無電解めっき法により基板の第１面に導電材料を積層する工程と、
    第３のマスタープレートと第２インクを用いたフレキソ印刷プロセスにより、基板のうち第１パターンが印刷されたのと同じ領域に複数のスペーサ微細構造を印刷する工程と、
    その後で基板を硬化させる工程を備えた方法。
11. 請求項１０の方法であって、第１パターンがＸ軸に沿って印刷され、かつ第２パターンが第１パターンに隣接しつつＹ軸に沿って印刷されるもの。
12. 請求項１０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）、パラジウム（Ｐｄ）のうちの少なくとも一つを含むもの。
13. 請求項１０の方法であって、スペーサドットの屈折率が第１パターンの屈折率と光学的に一致するもの。
14. 請求項１０の方法であって、
    第１と第２の構成部品を組み立てる工程をさらに備え、
    回路を組み立てる工程で第１と第２の基板を位置合わせする工程を更に含み、
    位置合わせする工程で第１の基板の第１パターンを第２の基板の第２パターンに向けて対向させる工程を含むもの。
15. 請求項１０の方法であって、第１インクと第２インクが、複数のめっき触媒のうち少なくとも一つのめっき触媒を含むもの。
16. 抵抗膜式タッチセンサ回路を製造する方法であって、
    第１マスタープレートと第１インクを使用して基板の第１面に第１パターンを印刷する工程と、
    第２マスタープレートと第２インクを使用するフレキソ印刷プロセスより、第２パターンを基板の第１面に印刷し、第１と第２パターンを基板の表面に沿って互いに隣接して印刷する工程と、
    基板を硬化させる工程と、
    無電解めっき法により、基板の第１パターン化された側に導電材料を積層する工程を備えた方法。
17. 請求項１６の方法であって、プラズマ洗浄法、エラストマ洗浄法、超音波洗浄法のうちの少なくとも一つによって基板が清掃されるもの。
18. 請求項１６の方法であって、基板が不動態化されるもの。
19. 請求項１６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）、パラジウム（Ｐｄ）のうちの少なくとも一つを含むもの。
20. 請求項１６の方法であって、第１インクと第２インクとが異なっているもの。
    

Images