JP2018504779A - 電子装置の液浸転写 - Google Patents

Abstract

本発明は、３Ｄオブジェクト２０上に電子装置１０を付与する液浸転写プロセスであって、（ｉ）箔提供段階で、固体担体１２０に箔１１０を提供するステップと、（ｉｉ）電子装置提供段階で、箔１１０に電子配線１３０及び電子構成要素１４０を提供して、前記電子装置１０を提供するステップと、（ｉｉｉ）液体付与段階で、固体担体１２０を除去し、箔１１０を液体３０上又は液体中に配するステップと、（ｉｖ）転写段階で、電子装置１０を３Ｄオブジェクト２０に転写するステップとを含む液浸転写プロセス、並びにこのプロセスによって得られる３Ｄオブジェクト２０を提供する。

Description

本発明は、液浸転写プロセス、この液浸転写プロセスが適用された３Ｄオブジェクト、及びこの液浸転写プロセスのためのシステムに関する。

電子装置を３Ｄオブジェクトと一体化する方法は、当技術分野で知られている。例えば、米国特許出願公開第２０１４／０２５７５１８号には、生体電子工学デバイス及びこのデバイスを作製する方法が記載されている。この米国特許出願公開第２０１４／０２５７５１８号のデバイスは、３Ｄ（３次元）印刷によって形成されたスカフォールドを含む。このデバイスは、３Ｄ印刷によって形成された電子デバイス及び生物製剤も含み、生物製剤及び電子デバイスは、スカフォールドと編成又は結合されている。電子構成要素は、例えば、硬質導体、軟質導体、絶縁体、半導体のうちの少なくとも１つを含み得る。スカフォールドは、合成高分子及び天然生物高分子のうちの少なくとも１つで構成される。「生物製剤」とは、動物の細胞、植物の細胞、細胞小器官、タンパク質、及びＤＮＡ（ＲＮＡも含む）のうちの少なくとも１つを含み得る。

ＬＥＤは、照明の世界で革命を実現しつつある。テクノロジーは、もはや標準的な取付け具を備えたガラス球及びガラス管に制約されることはない。ＬＥＤは、非常に小さく、ガラス、シリコーン、木、プラスチック、織物など、あらゆる種類の材料に結合し、又は埋め込むことさえもできる。これにより、照明デザイナにとっては全く新しい世界が開かれている。例えば、有機成形照明器具は、非常に魅力的な製品である。したがって、大型の有機成形オブジェクトにＬＥＤを取り込むことを可能にする方法が求められている。

従来、ＬＥＤは、他の半導体ダイと同様に、自動ピックアンドプレース機器によって平板な２Ｄプリント回路基板上に組み付けられる。これらの回路基板は、剛性であることも可撓性であることもある。可撓性プリント回路基板は、直線状のＬＥＤストリップだけでなく、２Ｄで組み立てられるが、その後にある程度は折り曲げたり、捻ったりすることができる。これにより、既に、多数の新たな照明の応用技術がもたらされている。

例えば光ガイドと組み合わせて透明な３Ｄ形状の内側にＬＥＤストリップを挿入することによって、一種の３Ｄ照明の外観を有する製品を作製することができる。この方法は、ストリップの屈曲性、ストリップ上のＬＥＤの間隔、並びに光ガイドの光学的デザイン及び効率により制約を受ける。

さらに高度な３Ｄ電子照明デバイスを、成形回路部品（ＭＩＤ）技術によって作製することができる。このような技術では、専用高分子材料で成形した製品上に導電性トラックを形成する。これにより、ＬＥＤを任意の角度で任意の方向に配置することが可能になる。ただし、異形表面に電子装置を取り込むには、受け取る側の担持基板の操作自由度が大きいことが必要になる、又は「任意角」配置工具が必要になり、これは高価であるので、異形表面に使用するには、非ピックアンドプレースの解決策が好ましい。使用することができる電子装置の一例は、ＯＬＥＤである。可撓性ＯＬＥＤは、自由な形状の発光性構成を提供することができる見込みがあるが、これらは依然として開発の初期段階にある。

このように、ＬＥＤなどの電気構成要素だけでなく、センサ、太陽電池など、（複雑な形状の）３Ｄオブジェクトのその他の電気構成要素を提供することにも関心がある。しかし、現在知られている技術は、可撓性、電力、技術の単純性、生成／処理することができる３Ｄオブジェクトの複雑さなどの間の兼ね合いで最適なものが得られないことが多い。

したがって、本発明の１態様は、上述の欠点のうちの１つ又は複数をさらに少なくとも部分的に解消することが好ましい、電子装置を３Ｄオブジェクトに付与する代替のプロセスを提供することである。また、本発明の１態様は、上述の欠点のうちの１つ又は複数をさらに少なくとも部分的に解消することが好ましい、電子装置を３Ｄオブジェクトに付与する上記のプロセスに使用することができる代替の装置を提供することである。さらに、本発明のさらに別の態様は、上述の欠点のうちの１つ又は複数をさらに少なくとも部分的に解消することが好ましい、例えば上記の（代替の）プロセスで得ることができる、代替の３Ｄオブジェクトを提供することである。

本発明において、我々は、特に、例えば無機ＬＥＤをベースとする発光表面を有する３Ｄ形状の電子デバイスを実現する方法を提案する。我々の目的は、事前組立の平坦なアセンブリの転写への浸漬技術の方法を使用することである（様々な既存の、又は改変した基板作製及び構成要素Ｐ＆Ｐ（ピックアンドプレース）方法を利用する）。事前組立の平坦な幾何学的形状は、アプリケーションの想定される３Ｄの最終的構造に実質的に適合する。本発明は、標準的な平坦な２Ｄ回路及び組立て技術を使用して、リアルな３Ｄ形状の電子デバイスの費用対効果の大きい作製を可能にする。例えばＬＥＤを光源として使用すると、光の色、光出力（光束）、（開発ロードマップに沿った）構成要素の選択において大きな柔軟性が得られるが、これはＯＬＥＤによる解決策には当てはまらないだろう。また、我々は、特に、本明細書において、例えばＬＥＤパッケージ、非照明電子構成要素、受動電気構成要素、及び導体トラックなどで構成される電気回路を極めて柔軟且つ個別化されたやり方で製造又は作製し、最小数のビルディングエレメントから様々な最終製品（多様性のある製品）の作製を可能にする、完全にデジタル化された方法も提案する。これにより、少数の一連の個別化した照明製品の費用対効果の大きい作製が可能になる。このような方法又はプロセスを、ここでは、「ハイブリッド付加製造」（プロセス）と呼ぶ。

液浸転写は、水転写印刷、ハイドログラフィック印刷、ハイドログラフィック技術、浸漬印刷、水転写印刷、水転写イメージング、立体印刷などとしても知られている。これは、プリントデザインを３次元（３Ｄ）表面に付与する方法である。ハイドログラフィックプロセスは、金属、プラスチック、ガラス繊維、ガラス、（硬）木、セラミック、及びその他の様々な材料に使用することができる。ただし、生物又は人間からさえ得られるその他の材料を適用することもできる。液浸転写は、各部を水に浸漬することから、「ハイドロ浸漬」とも一般に呼ばれる。しかし、原理的には、他の液体を適用することもできる。したがって、本発明は、液体として水を使用する転写プロセスに限定されない。「液体」は、本明細書では、「転写液」とも呼ばれる。

特に、ＥＰ２４９５１０９には、水転写印刷プロセスを広範に使用して、あらゆる種類の品目を装飾することが記載されている。あらゆる種類の基板に、フィルムを貼付することができる。概して、品目を水に浸漬することができ、従来の技術を用いて塗装することができるなら、ハイドログラフィック印刷プロセスを使用することができる。事前に転写インクの適当な水不溶性の転写パターンを水溶性フィルム（保持シート）に付与することによって作製した転写フィルムを、転写フィルムが転写液に浮くように転写槽（転写液）内にセットし、転写フィルム（水溶性フィルム）が転写液（つまり水）で湿っていく間に、オブジェクトを転写フィルムと接触させながら転写槽内の液体に押し付け、液圧を利用して、フィルム上の転写パターンをオブジェクトの表面上に転写して形成する、液圧転写も知られている。上述のように、水溶性の転写フィルム上には、予めインクで転写パターンが形成（印刷）されており、転写パターンのインクは、乾いた状態である。したがって、転写中に、活性剤、希釈剤などを転写フィルム上の転写パターンに付与して、転写パターンを転写パターンの印刷直後の状態のような湿った状態に戻す、すなわち転写パターンを接着性が得られる状態に戻す必要があり、これを活性化と呼ぶ。次いで、転写後に、転写槽から取り出したオブジェクトから、半分溶解した水溶性フィルムを水洗浄などによって除去し、その後、オブジェクトを乾燥させる。オブジェクトに転写され形成された装飾層を保護するために、多くの場合は、オブジェクトにトップコーティングを施す。

前段落では、一般的な浸漬転写プロセスの実施形態について述べた。その要素は、現在述べているプロセスで使用することもできるが、修正することもできる。

上述のように、本明細書において、我々は、様々な表面、特に湾曲面などの複雑な表面に、電子構成要素を付与する液浸転写プロセスを使用することを提案する。

第１の態様では、本発明は、３Ｄオブジェクト（部分）上に電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上を付与する液浸転写プロセスであって、プロセスは、
箔提供段階で、箔（本明細書では「転写フィルム」とも呼ぶ）、特に固体担体に箔を提供するステップと、
電子装置提供段階で、箔に電子配線（「導体トラック」）及び電子構成要素のうちの１つ以上、特に電子配線及び電子構成要素の両方を提供して、前記電子装置を提供するステップと、
液体付与段階で、（任意選択の）固体担体を除去し、箔を液体上又は液体中に配するステップと、
転写段階で、特に３Ｄオブジェクトを液体に少なくとも部分的に浸漬することによって、電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上を３Ｄオブジェクトに転写するステップとを含む、液浸転写プロセスを提供する。

驚くべきことに、本プロセスは、可撓性、電力、技術の簡潔性、及び生成／処理される３Ｄオブジェクトの複雑さの点で様々な利点を提供するように見える。紙回路を使用する、伸縮性基板を使用する、薄い箔を使用する、又はＰＣＢをＶカットする、フィルムインサート成形、３Ｄ印刷、及び折り畳みなどの考慮したその他の技術は、これらの点のうちの１つでは良好である可能性があるが、他の点では（少なくとも本目的のためには）悪いように見える。しかし、ここで提供されるプロセスは、可撓性、電力、技術の簡潔性、及び使用又は作製することができる３Ｄオブジェクトの複雑さという上記の望ましい特徴のうちの２つ以上の間で驚くほど良好な兼ね合いを付けることができる。

３Ｄオブジェクトは、原理的には、いかなるオブジェクトであってもよい。オブジェクトの一部、又はオブジェクト全体さえを、液体に沈めることができる。電子配線及び／又は電子構成要素が転写されるのは、オブジェクトのこの部分（少なくとも部分的に、又は完全に沈める（すなわち浸漬する）部分）である。オブジェクトのこの部分は、本明細書ではオブジェクト部分とも呼ぶが、平坦であることも、湾曲していることもある。オブジェクト部分は、１つ又は複数の湾曲部を含むことができ、「異形」とすることができる。基本的に平坦な表面への電子装置の付与は、いくつかの方法で行うことができ、本発明のプロセスには、特に、電子装置（及びプリントデザイン）を非平坦なオブジェクトに付与しなければならないときに、他に優る大きな利点がある。ただし、本発明は、非平坦な３Ｄオブジェクト部分への適用に限定されるわけではない。このように、特に、３Ｄオブジェクトは、非平坦な３Ｄオブジェクト部分を含み、この部分は、１つ又は複数の湾曲部を含むことがある。３Ｄオブジェクト、又は特に３Ｄオブジェクト部分は、複雑な形状を有することができる。

３Ｄオブジェクトは、（（付与される）電子装置を除けば）特別な用途機能のない芸術的オブジェクトであってもよいし、芸術的要素を有する機能的なオブジェクトであってもよいし、或いは実質的に機能的なオブジェクトであってもよい。（機能性）３Ｄオブジェクトの例は、例えばヘルメット、ダッシュボード、家具（机、テーブル、椅子、カップボードなど）、道具、家庭器具、玩具、ランプシェード、スマートフォンカバー、照明器具、壁又は天井に取り付けられる照明デバイス、医療デバイス、装身具（服、靴、ブーツなど）ウェアラブルデバイス（すなわち装身具用のデバイス（ウェアラブルデバイスの例は、例えば腕時計、眼鏡、コンタクトレンズ、Ｅテキスタイル及びスマートファブリック、ヘッドバンド、ビーニー及びキャップ、指輪やブレスレットなどの宝飾品、イヤリングのように見えるようにデザインされた補聴器などがある））などである。このような３Ｄオブジェクト部分は、例えば、１方向の湾曲部、又は２方向の湾曲部を含むことがある。これに加えて、又は別法として、３Ｄオブジェクト部分は、互いに角度をなして配された２つ以上の面を含むことがある（この角度は１８０°に等しくない）。当業者なら、どんな種類の３Ｄオブジェクトが液浸転写プロセスに適している可能性があるかを理解するであろう。上述のように、本発明は、非平坦な３Ｄオブジェクト部分を有する３Ｄオブジェクトへの適用に限定されるわけではない。すなわち、本発明は、平坦な３Ｄオブジェクト（部分）に適用することもできる。

「電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上を３Ｄオブジェクトに付与する」という文言は、特に、電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上を、３Ｄオブジェクト部分に付与することができるということを示している。本明細書では、「電子装置」という用語は、特に、少なくとも能動電子構成要素を指している。さらに、電子装置という用語は、任意選択で、（このような電子構成要素を電気的に接続するための）配線も含み得る。したがって、本明細書における「電子装置」という用語は、電子配線及び電子構成要素を指すことができるが、特に、少なくとも電子構成要素を指す。さらに、「電子装置」という用語は、実施形態では、電気回路（（能動）電気構成要素を含む）を指すこともある。

本発明は、特に、固体光源、センサ、電子太陽電池などの能動電子構成要素を３Ｄオブジェクト（部分）に提供することを対象とする。ただし、本発明は、電子配線のみを、３Ｄオブジェクト、及び／又は電子タッチボタンなどの受動電子構成要素（これらの要素は、任意選択で、ボタンを示し、且つ／又はボタン又はシステムの状態を示すための固体光源、或いは接触を感知するセンサなどの能動素子を含むこともある）に付与するために使用することもできる。したがって、（液浸転写プロセス又は３Ｄオブジェクトなどの）実施形態では、電子構成要素は、固体光源、センサ、電子太陽電池、電子タッチボタン、バッテリのフットプリント、固体状態電力蓄積デバイス（例えばスーパーキャパシタ）、電気的インタフェース（コネクタ）、抵抗器、インダクタ、コンデンサなどの受動構成要素などのうちの１つ又は複数を含む。「電子構成要素」という用語は、実施形態では、複数の（異なる）電子構成要素も含み得る。さらに、「電子配線」という用語は、１本の電子ワイヤを指すことも、複数本の電子ワイヤを指すこともある。「電子装置」という用語は、例えば、機能的に結合された１つ又は複数の電子構成要素及び電子配線の１セットの組合せを指すことがあるが、複数のそのようなセットを指すこともあり、これらのセット同士は、機能的に結合されていることも、結合されていないこともある。例えば、２つの独立した光源及び電子回路を有する３Ｄオブジェクトを提供することもできる。

本明細書における電子装置は、必ずしも閉回路の一部でなくてもよい。例えば、電源は、本プロセスを適用する前、又は後に、３Ｄオブジェクトに一体化することができる。さらに、電源及び電子装置は、コネクタを介するなどして別の電源に物理的に結合する（そして回路を形成する）こともできる。ただし、別法として、又はこれに加えて、電子装置に、誘導電力伝達によって給電することもできる。後者の実施形態では、電子装置は、閉回路を構成することができ、特に、充電コイル（当業者には知られている）などの誘導的に充電することができるデバイスも構成することができる。容量性充電など、他のワイヤレス充電のやり方も適用可能である。したがって、電子装置は、電源と物理的に接触することによって充電されるように構成することも、（ワイヤレス）電源とのワイヤレス接触によって充電されるように構成することもできる。したがって、１実施形態では、３Ｄオブジェクトは、任意選択で、電子装置を電源に電子的に接続するための２つ以上のコネクタをさらに含むこともできる。別法として、又はこれに加えて、電子装置は、例えば充電コイルなど、ワイヤレスに充電することができるデバイスを含むことができる。

上述のように、箔提供段階で、箔、特に固体担体（「支持体」）に箔が提供される。一般に、箔は、液体付与段階で液体に溶解することができる比較的薄い層である。固体担体は、例えば電子装置を付与する段階中、及び／又はプリントデザインを付与するときに、箔を支持するために使用することができる。

当技術分野で知られているように、固体担体及び箔は、一般に、固体担体を比較的容易に除去することができるように付与される。箔は、特に、少なくとも部分的に、特に全体が、液体に溶解性である。したがって、箔の材料及び液体は、箔が、プリントデザイン、電子配線、及び電子構成要素のうちの１つ又は複数を受けるなど、適当な箔機能を有するように選択される。液体としては、例えば水が適用されてもよい。さらに一般的には、液体は、特に、水、又は水と箔の溶媒などの別の液体との組合せなどの水性液体を含む。例えば、液体は、１実施形態では、水と、（イソ）プロパノール及びエタノールのうちの１つ以上との混合物を含むことができる。特に、液体は、箔を（少なくとも部分的には）溶解させることができるように選択される。特定の実施形態では、箔は、液溶性材料を含む。水、又は水性液体に溶解性の箔の材料は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）とすることができる。したがって、１実施形態では、液体は、水性液体を含み、特に、箔は、液溶性材料を含む。さらに、さらに別の実施形態では、液溶性材料は、ポリビニルアルコールを含む。

さらに、上述のように、プリントデザインを提供することができる。このプリントデザインは、特に、装飾用に、且つ／或いは電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上のための支持層又は構造を提供するために使用することができる。一般に、３Ｄオブジェクトに転写されるのはこのプリントデザインであり、箔（材料）は、実質的に液体に溶解することができる。浸漬印刷におけるプリントデザインは、当技術分野で知られている。プリントデザインは、当技術分野では、「グラフィックイメージ」とも呼ばれる。また、このプリントデザインは、実質的に芸術的なものであっても、実質的に機能的なものであっても、その両者の組合せであってもよい。プリントデザインは、例えば、プリンタで印刷することもできる。したがって、実施形態では、固体担体は、可撓性にすることができる。このようなプリントデザインを提供するために、特に、グラビア印刷、インクジェット印刷などの印刷プロセスを適用することができる。任意選択で、プリントデザインは、箔を支持体に貼付する前に生成することができる。さらに別の実施形態では、プリントデザインは、箔を支持体に貼付した後で、箔に生成する。したがって、実施形態では、箔提供段階及び電子装置提供段階のうちの１つ以上は、プリントデザインを箔に提供することも含む。任意選択で、プリントデザインの一部を、箔提供段階中に生成し、プリントデザインの一部を、電子装置提供段階中に生成することもできる。電子装置提供段階中にデザインを生成する実施形態では、これは、（ｉ）電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上を箔に付与する前にデザインを付与すること、（ｉｉ）電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上を箔に付与するのと同時にデザインを付与すること、及び（ｉｉｉ）電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上を箔に付与した後でデザインを付与すること、のうちの１つ又は複数を含み得る。この場合も、デザインの一部を先の段階中に提供し、デザインの一部をその後の段階中に提供することができる。したがって、１実施形態では、プリントデザインは、電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上を箔に付与した後で箔に生成する。

特に、プリントデザインは、実質的にアクリルインクをベースとすることができる。したがって、実施形態では、プリントデザインは、アクリルインクを含み、液溶性材料は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含む。別法として、又はこれに加えて、プリントデザインは、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、及びポリエステルアクリレートなどのうちの１つ又は複数を含み得る。したがって、プリントデザインは、特に、アクリルインクなどのアクリル材料をベースとする。特に、プリントデザインの材料は、実質的に液体に不溶性である。このようにして、実質的に箔のない（箔は液体に溶解することができる）プリントデザインを、３Ｄオブジェクトに転写することができる。

箔（特にプリントデザインを含む）上に、電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上が提供される。特定の実施形態では、電子装置提供段階は、前記箔上に前記電子配線を印刷又はコーティングすることを含む。電子配線を印刷又はコーティングする代わりに、又はこれに加えて、（さらに）分注、ジェッティング、ラミネートの１つ又は複数など、１つ又は複数の他の技術を適用することができる。このような印刷又はコーティングに適した材料は、導電性材料を含み、熱及び／又は放射線（ＵＶ、可視光線、及びＩＲ線のうちの１つ又は複数を含む）を印加することによって硬化させることができる材料を含む。別法として、又はこれに加えて、周囲温度で乾燥させることを適用することができる。適当な導電性材料は、例えば、金属銀及び金属銅のうちの１つ以上を含み得るが、他の選択肢も可能である。

特定の実施形態では、本明細書で定義する液浸転写プロセスは、したがって、ペースト、インク、及び箔ストリップのうちの１つ又は複数を付与するステップを（さらに）含むことができ、ペースト、インク、及び箔ストリップのうちの前記１つ又は複数は、銀を含む硬化性材料、及び銅を含む硬化性材料のうちの１つ以上を含む。したがって、このような硬化性材料は、例えば熱及び／又は放射線によって硬化させることができる材料を含み得る。電子配線は、例えば、導電性材料のインクジェット印刷、グラビアコーティング、スクリーン印刷、分注など、導電性材料のうちの１つ又は複数によって得ることができる。１実施形態では、導電性材料は、熱によって、特に５０から１５０℃の範囲から選択される温度で、硬化することができる。銀を含む材料及び銅を含む材料は、例えば、ＤｕＰｏｎｔ社、Ｃａｂｏｔ社、Ｎｏｖａｃｅｎｔｒｉｘ社製のもの（例えばＤｕＰｏｎｔ社製ＣＢ０２８、Ｃａｂｏｔ社製Ａｇ−ＩＪＧ−１００Ｓ１、Ｍｅｔａｌｏｎ社製ＪＳ−１５ＢＰ、Ｍｅｔａｌｏｎ社製ＩＣＩ−００２）などのインクとすることができる。さらに、銀を含む材料としての銀ペーストは、例えば、Ｈｅｎｋｅｌ社、Ｍａｓｔｅｒｂｏｎｄ社、Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から入手することができる（例えばＨｅｎｋｅｌ社製Ｅｃｃｏｂｏｎｄ ３１０３ＷＶＬ、Ｍａｓｔｅｒｂｏｎｄ社製ＥＰ２１ＴＤＣＳＦＬ、Ｅｐｏｔｅｋ社製ＥＤ１００３）。なお、固化又は硬化は、単一段階プロセスで適用しても、多段階プロセスで適用してもよいことに留意されたい。例えば、電子配線の強度のためには、少なくとも導電性材料の部分的な硬化又は固化を実行すると有利であることがある。さらに、可撓性及び転写に鑑みて、導電性材料を完全には硬化又は固化しないと有利であることがある。したがって、特に、浸漬転写の前に（箔上の電子配線の）導電性材料を部分的に硬化又は固化し、３Ｄオブジェクトへの転写後に最終的に硬化又は固化する、多段階プロセスが提供される（以下も参照されたい）。上述のように、硬化性材料は、例えばペーストとすることができる。さらに、例えば銀若しくはナノ銀又はナノ銅を含む硬化性のインク又はペーストなどの導電性配線を提供すること、或いはフォトリソグラフィなどによって積層前又は後にパターン形成された銅箔を積層することを、適用することもできる。

一般に、最初に配線を付与し、その後に電子構成要素を付与することができる。任意選択で、これは、順序を逆にしてもよいし、或いは印刷と（電子構成要素）付与の組合せを適用する。電子構成要素を箔に付与するためには、例えば、接着剤を適用することができる。特に、この接着剤は、（したがって）導電性でもある。この接着剤を使用して、電子構成要素を箔（及び／又はプリントデザイン）に取り付けることができる。電子構成要素は、接着剤に付着することができ、このようにして、電子配線に接続することができる。

したがって、さらに別の実施形態では、電子装置提供段階は、導電性コネクタ材料を局所的に前記箔に分注又は印刷することと、前記電子構成要素を前記箔に配することとを含み、導電性コネクタ材料は、電気構成要素と電子配線とを機能的に接続するように構成される。導電性コネクタ材料としては、導電性接着剤、及び低融点はんだ材料のうちの１つ以上を選択することができる。はんだ材料は、通常はＳｎ、Ｉｎ、及びＢｉなどの元素で構成されるはんだ合金を含み得る。一例は、例えば、１３８℃の融点を有する５８Ｂｉ４２Ｓである。特に、低融点はんだは、７５から１５０℃の範囲で溶融することができる。１実施形態では、分注は、細い針から圧縮空気によってペーストを押し出すことを含むことができる。インクは、分注するには薄すぎることがある。インクには、例えばナノ銀を含有するインクの液滴を基板に噴射することを含むジェッティングの方が適している可能性がある。

上述のように、特に、プリントデザインは、接着剤及び電子構成要素を設ける前に利用可能である。したがって、「前記電子構成要素を箔に配する」という文言は、実際には、前記電子構成要素を、前記プリントデザインを含む前記箔に配することを意味することもある。順序に関わらず、電子構成要素は、プリントデザインと関連付けることもできる。特に電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上は、プリントデザインと共に３Ｄオブジェクト（部分）に転写されるので、プリントデザイン（材料）は、電子配線及び／又は構成要素（及び導電性接着剤）によって形成される電子構造を支持する機能を有することができる。さらに別の実施形態では、プリントデザインは、光拡散（拡散器機能）、光反射、グレアなどを低下させる局所的遮光のうちの１つ又は複数などの光学的機能を提供するように構成することもできる。したがって、本明細書に示すように、プリントデザイン、又はプリントデザインの一部は、電子配線及び電子構成要素のうちの前記１つ以上を、前記箔を配するのと同時、（及び／）又はその後に、提供することができる。

電子配線及び／又は電子構成要素（及び導電性接着剤、又ははんだ）を付与した後で、液体付与段階を開始することができる。この段階中に、固体担体（利用可能な場合）を箔から除去することができる。これは、箔を液体上又は液体中に配する前に行うことができる。任意選択で、固体担体は、液体中で除去することもできる。特定の実施形態では、液体は、固体担体の溶媒を含む。一般に、当技術分野で知られているように、固体担体は、箔を提供液体上又は液体中に配する前に除去される。したがって、１実施形態では、本明細書に定義する液浸転写プロセスでは、液体付与段階で、最初に固体担体を除去し、その後に、箔を液体上又は液体中に配する。

一般に、プリントデザイン（を構成するインク）を軟化させると有利であることがある。これにより、プリントデザインをスムースなやり方で３Ｄオブジェクトに付与するのを助けることができる。このような軟化により、プリントデザインを（実質的に）（望ましくない）折り畳むことなく３Ｄオブジェクトに付与することができる可能性がある。さらに、電子装置及びプリントデザインを付与しなければならないことがある３Ｄオブジェクトの部分を、例えば電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの１つ又は複数の前記３Ｄ部分への取付けを容易にする接着剤材料で事前処置することもできる。例えば、ＨＧＡｒｔｓ社、ＴＷＮ社などから入手できるものなどのプライマを３Ｄ部分に塗布することもできる。したがって、１実施形態では、液体付与段階及び転写段階のうちの１つ以上は、（ｉ）（プリントデザイン（及び箔）が液体上（中）にあるときに）プリントデザイン（を構成するインク）を軟化させること、並びに（ｉｉ）３Ｄオブジェクトの少なくとも一部をプライマなどで事前処置することのうちの１つ以上をさらに含むことができる。プライマは、電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの１つ又は複数の前記３Ｄ部分への取付けを容易にすることができる。

箔は、液体に配置することができる。特に、箔は、液体表面上に配することができ、液体表面に浮くことができる。ただし、任意選択で、箔は、（部分的に）沈んでもよい。後者の場合には、箔が実質的に水平になるように（液体内に浮遊する）箔を構成することが依然として望ましいことがある。

電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの１つ又は複数は、特に、箔の少なくとも一部が液体に溶解したときに３Ｄオブジェクトに付与することができる。電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの前記１つ又は複数は、様々なやり方で３Ｄオブジェクトに付与することができる。３Ｄオブジェクトを、液体の上方から（且つ電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの前記１つ又は複数の上方から）液体中下向きに移動させることにより、電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの１つ又は複数と物理的に接触させることもできる。或いは、３Ｄオブジェクトを、電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの前記１つ又は複数を避けるようにして液体内で案内して、電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの１つ又は複数に下方から接近させることもできる。特に、電子配線及び／又は電子構成要素の場合には、この後者の方法が望ましいことがある。この方法では、電気構成要素をより容易に整列状態に保つことができる。これは、例えば光学的機能を有する電気構成要素の場合に適していることがある。したがって、本明細書に記載するプロセスの１実施形態では、転写段階において、転写前に３Ｄオブジェクトを少なくとも部分的に液体に沈め、３Ｄオブジェクトを電子配線及び電子構成要素（及びプリントデザイン）のうちの１つ以上の下方から液体の上の位置まで移動させることによって、転写を実行する。

３Ｄオブジェクトを液体から取り出した後、電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの１つ又は複数を備える３Ｄオブジェクトが得られる。任意選択で、３Ｄオブジェクト、又は少なくとも電子配線、電子構成要素、及びプリントデザインのうちの１つ又は複数が付与された一部を、箔の溶媒で洗浄する（濯ぐ）ことができる。このような洗浄を使用して、（残っている箔材料がある場合には）残っている箔材料の少なくとも一部を除去することができる。さらに、後述のように、導電性材料をここで硬化又は固化させる、或いはさらに硬化又は固化させることができる。例えば、上述のように、導電性材料は、浸漬前に部分的に硬化又は固化しておき、３Ｄオブジェクト上に配されたこの状態で最終的な硬化又は固化を行うこともできる。ここで、「部分的に硬化又は固化させる」という用語は、導電性材料は硬化又は固化しておらず、依然として最終的に固化したときよりは軟らかい、又は弱いことを意味している。任意選択で、この段階は、さらに別の電子配線及びさらに別の電子構成要素のうちの１つ以上を３Ｄオブジェクト（部分）に付与することを含むことができる。

さらに、任意選択で、３Ｄ部分に付与される材料にトップコーティングを施すこともできる。このトップコーティングは、３Ｄ部分に設けられる材料の一体性及び安定性を改善することができる。任意選択で、トップコーティングは、放射線（ＵＶ、可視光線、及びＩＲのうちの１つ又は複数など）に対して透過性にすることができる。このことは、光センサ又は光源など、光学的機能を有する電子構成要素では、特に適している可能性がある。さらに別の実施形態では、トップコーティングは、光拡散（拡散器機能）、光反射、グレアなどを低下させる局所的遮光のうちの１つ又は複数などの光学的機能を提供するように構成することもできる。さらに別の実施形態では、トップコーティングは、生体親和性、生体抵抗性、又は生体分解性を提供することができる。これは、特に、例えば健康管理又は生活様式に関する適用分野などのウェアラブルデバイスに使用される「生体電子工学デバイス」タイプのデバイスに適している。

したがって、さらに別の実施形態では、転写段階の後に、このプロセスは、（ｉ）電子配線を硬化させることを含む硬化段階、及び（ｉｉ）前記電子装置を含む３Ｄオブジェクトの少なくとも一部にトップコーティングを塗布することを含むコーティング段階のうちの１つ以上をさらに含むことができる。

２Ｄレイアウト表現から開始する有機異形回路の作製は、非常に複雑になることがある。したがって、様々な制限が適用され、したがって、様々なデザイン規則が必要となる。本明細書では、「メルカトル投影」と呼ばれる方法を利用して、要求される３Ｄデザインを２Ｄレイアウトに変換することを提案する。この２Ｄレイアウトは、３Ｄオブジェクトへの流体転写の前に作製されるものである。したがって、実施形態では、このプロセスは、（最終）３Ｄオブジェクトの仮想３Ｄモデルから箔上の電子装置の２Ｄデザインを導出するステップと、２Ｄデザインに一致した液浸転写プロセスを実行するステップとをさらに含むことができる。これにより、３Ｄオブジェクトに可能な限り良好に一致する開口を箔に含めることも可能になる（メルカトル投影における地球の３Ｄ／２Ｄ変換と同様）。したがって、本発明は、３Ｄオブジェクトへの転写後に所望の最終的な状況が得られるように平坦な（２Ｄ）基板及びその配線方式を逆デザインするデザイン方法も提供する。このことは、折り畳みを意味することがある（したがってこれらの折り畳みは特に電気的機能を損なわない）。或いは、３Ｄ形状への再度の転写後に最終的な構想した結果が得られるように２Ｄの箔に切り込みを入れることがある。

本発明は、本発明のプロセスで得られるものなど、本発明のプロセスで得ることができる３Ｄオブジェクトも提供する。特定の実施形態では、本発明は、オブジェクト部分、特に非平坦な３Ｄオブジェクト部分と、前記（非平坦な）３Ｄオブジェクト部分に取り付けられる層構造とを含む３Ｄオブジェクトであって、層構造が、（ｉ）任意選択のトップコーティング、（ｉｉ）電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上、特に前記電子配線及び前記電子構成要素を含む電子装置、並びに（ｉｉｉ）（任意選択の）プリントデザインを含み、特に電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上、特に電子装置及びプリントデザインが、（非平坦な３Ｄ）オブジェクト部分とトップコーティングとの間に構成される（電子装置は、（したがって）特に、電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上、特に前記電子配線及び前記電子構成要素を含む）、３Ｄオブジェクトを提供する。

上述のように、電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上、特に電子装置、及びプリントデザインは、（非平坦な３Ｄ）オブジェクト部分とトップコーティングとの間に構成される。１実施形態では、電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上は、プリントデザインとトップコーティングとの間に構成される。さらに別の実施形態では、電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上は、プリントデザインに少なくとも部分的に埋め込まれる。

３Ｄオブジェクトのさらに別の特定の実施形態では、（非平坦な）３Ｄオブジェクト部分は、（任意選択で）１つ又は複数の湾曲部を含むことができる。さらに、特に、電子構成要素は、固体光源、センサ、及び電子太陽電池のうちの１つ又は複数を含む。ただし、電子構成要素は、別法として、又はこれに加えて、本明細書に記載するその他の電子構成要素のうちの１つ又は複数を含むこともできる。さらに、特に（非平坦な）３Ｄオブジェクト部分及びトップコーティングのうちの１つ以上は、光に対して透過性である、さらに、任意選択で、３Ｄオブジェクトは、電子装置を電源に電子的に接続するための２つ以上のコネクタをさらに含むこともできる。照明の応用分野であるものとすると、オブジェクト部分及びトップコーティングのうちの１つ以上は、放射線、特に可視光に対して透過性にすることができる（上記も参照されたい）。例えば、（中空の）湾曲ガラス体を、３Ｄオブジェクトとして使用することができる。このような実施形態では、一般に湾曲ガラス体全体が本明細書に記載するプロセスでコーティングされるわけではないので、光は、（少なくとも部分的には）その湾曲ガラス体に向けることもできる。もちろん、光源は、３Ｄオブジェクト（部分）から遠ざかる方向の成分を有する光を提供するように構成することもできる。別法として、又はこれに加えて、プリントデザインを光に対して透過性にすることもできる。

したがって、実施形態では、以下の特徴、（ｉ）例えばポリビニルアルコールなどの仮液溶性フィルム上に２Ｄ電子回路を作製する方法、（ｉｉ）２Ｄ電子装置を３Ｄ構成（３Ｄオブジェクト）に転写する方法、（ｉｉｉ）電子装置デバイスの全体の最終的な形状を規定する担体要素のうちの１つ又は複数、特に全てを、含むことができる。この担体の作製方法は、デジタル印刷に基づく方法とすることができ、これは、（ｉｖ）標準的な電子構成要素、例えばＬＥＤ、（ｖ）例えばインクジェット印刷、分注などの現況技術によって導電性回路を形成する標準的な導電性インク、（ｖｉ）電気構成要素を回路に電気的に接続するための標準的な導電性コネクタ材料、（ｖｉｉ）電子構成要素を埋め込むカプセル層の異形の製品の幾何学的形状を作成することを可能にする。

さらに別の態様では、本発明は、（ｉ）電子装置提供段階で電子装置を箔に付与するように構成された電子装置アプリケータであり、電子装置が電子配線及び電子構成要素を含む電子装置アプリケータと、（ｉｉ）転写段階で、３Ｄオブジェクトを液体に少なくとも部分的に浸漬することによって電子装置を液体中の３Ｄオブジェクトに転写するように構成された液浸転写装置と、（ｉｉｉ）３Ｄオブジェクトの少なくとも一部にトップコーティングを付与するように構成された浸漬後処置装置とを含む、システムも提供する。このような装置は特に本明細書に記載のプロセスを実行するよう構成することができる。本明細書に記載するプロセスは特に、本明細書に記載する装置により、逆の順序で行うこともできる。この装置は、さらに、本明細書に記載する特定のプロセスの実施形態のうちの１つ又は複数を実行するようにさらに構成することもできる。その目的のために、この装置は、任意選択で、移送ユニット、浸漬ユニット、噴霧ユニット、硬化ユニット、乾燥ユニット、洗浄ユニット、位置合わせユニット、箔切断ユニットなどから選択されるものなど、１つ又は複数の追加のユニットを含むこともできる。浸漬後処置装置は、任意選択で、さらに別の電子装置及び／又はさらに別の配線を３Ｄオブジェクトに付与するようにさらに構成することもできる。

「実質的に構成される」など、本明細書における「実質的に」という用語は、当業者なら理解するであろう。「実質的に」という用語は、「全体的に」、「完全に」、「全て」などとともに使用されることもある。したがって、実施形態では、この「実質的に」という形容詞は、取り除くこともできる。該当する場合には、この「実質的に」という用語は、９５％以上、特に９９％以上、さらには１００％も含めて９９．５％以上など、９０％以上に関連することもある。「含む」という用語は、「含む」という用語が「からなる」を意味する用法も含む。「及び／又は」という用語は、特に、「及び／又は」の前後に記載される品目のうちの１つ又は複数に関係する。例えば、「品目１及び／又は品目２」及びそれに類する文言は、品目１及び品目２のうちの１つ又は複数に関係する可能性がある。「含む」という用語は、ある実施形態では、「からなる」を指すこともあるが、別の実施形態では「少なくともそこに規定される種を含み、任意選択で１つ又は複数のその他の種も含む」を指すこともある。

さらに、本明細書及び特許請求の範囲における「第１の」、「第２の、「第３の」などの用語は、類似の要素を区別するために使用されているものであり、必ずしも順番又は時間的順序を示しているわけではない。このように使用されているこれらの用語は、適当な状況下では入れ替え可能であること、及び本明細書に記載する本発明の実施形態は、本明細書に記載又は図示するものとは異なる順序で動作することができることを理解されたい。

本明細書では、特に、動作中のデバイスについて説明した。当業者には明らかであろうが、本発明は、動作方法又は動作中のデバイスに限定されるわけではない。

上述の実施形態は、本発明を限定するものではなく例示するものであること、及び当業者なら、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく多数の代替の実施形態を設計することができることに留意されたい。特許請求の範囲では、括弧内に記されるいかなる参照符も、その請求項を限定するものとして解釈すべきではない。「含む」という動詞及びその活用形を使用している場合、それは、請求項に記載される以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の前の冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、その要素が複数存在することを排除するものではない。本発明は、いくつかの別個の要素を含むハードウェアによって、また適当にプログラムされたコンピュータによって、実施することができる。複数の手段を列挙するデバイスの請求項において、それらの手段のうちのいくつかを、同一品目のハードウェアによって実施することもできる。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されていても、その事実のみを以て、それらの手段を組み合わせて有利に使用することができないということにはならない。

本発明は、さらに、本明細書に記載し、且つ／又は添付の図面に図示する特徴のうちの１つ又は複数を含むデバイスにも適用される。本発明は、さらに、本明細書に記載し、且つ／又は添付の図面に図示する特徴のうちの１つ又は複数を含む方法又はプロセスにも関する。

本特許で述べる様々な態様を組み合わせて、さらなる利点を提供することもできる。さらに、これらの特徴のうちの一部が、１つ又は複数の分割出願の基礎となる可能性がある。

次に、例示のみを目的として、添付の概略図を参照して本発明の実施形態について説明する。図面において、対応する参照符は、対応する部分を示している。

本明細書に記載するプロセスのいくつかの段階を示す概略図である。 本発明のいくつかの態様の１つを示す概略図である。 本発明のいくつかの態様の１つを示す概略図である。 本明細書に記載するプロセスに使用することができるシステムを示す概略図である。

これらの図面は、必ずしも同じ縮尺で描かれているわけではない。

仮箔上に２Ｄ電子回路を作製する方法を提案する。この箔は、例えばポリビニルアルコール水溶液など、特定の液体には部分的に溶解性である。この箔及び２Ｄ電子回路は、その液体の表面に浮遊する。３Ｄオブジェクトをこの箔を介して水中に浸漬すると、２Ｄ電子回路が、オブジェクトに転写される。このようにして、３Ｄ電子回路が作製される。

このプロセスの流れの非限定的な実施形態を、以下のように提案する。
１．例えばポリビニルアルコールなど、液体溶解性のプリント箔から開始する。
２．この箔を剛性担体にテープ留めする。
３．例えば導電性インクのインクジェット又はグラビアコーティングによって箔に回路を印刷する。
４．インクを例えば１２０℃で焼結して、導電性を保証する。
５．例えば分注又はスクリーン印刷によって、導電性接着剤を塗布する。
６．導電性接着剤内に電気構成要素を配置する。
７．導電性接着剤を例えば１２０℃で硬化させて、電気的接触を保証する。
８．担体を取り除く。
９．箔を例えば水などの液体表面に浮遊させる。特に、回路及び構成要素は上向きにし、水溶性層は水側に向ける。
１０．活性剤（溶媒に溶かした柔軟剤）を箔の印刷側に噴霧して、インクを軟化させる。
１１．例えば下塗り（例えばオブジェクトがプラスチックオブジェクト部分を含む場合には市販のＫｕｎｓｔｏｆｆプライマを用いる）によって３Ｄオブジェクトを事前処理して接着性を向上させる。
１２．３Ｄオブジェクトをフィルムを介して水中に浸漬する。回路及び構成要素を備えた印刷層が、３Ｄオブジェクトに巻き付き、これに付着する。
１３．３Ｄオブジェクトの外側に残っている溶解性高分子を濯ぎ落とす。
１４．生成物を乾燥させる。
１５．外部の線を微小配線に接続することによって電気的接続を仕上げる。
１６．任意選択で、例えば溶射被覆によって、透明な（光透過性の）トップコートを塗布する（例えばアクリル、ウレタン、エポキシ、ポリエステル、及びシリコーンのコーティングのうちの１つ又は複数を溶射被覆又は浸漬被覆する。このようなコーティングは、透明であっても着色されていてもよい）。

これらのプロセス段階のうちの一部を、図１に示す。図１は、上記に示したプロセス段階のうちの一部を示す概略図である。図面に示しているのは、例えば導電性インク（例えばＣａｂｏｔ社製Ａｇ−ＩＪＧ−１００−Ｓ１（ナノＡｇインク））のインクジェット、分注、又はグラビアコーティングによって、中でも特にインクジェット又は分注によって、箔に回路を印刷する段階（段階３）、例えば分注又はスクリーン印刷によって導電性接着剤（例えば銀接着剤ペーストであるＨｅｎｋｅｌ社製Ｅｃｃｏｂｏｎｄ ３１０３ＷＶＬ）を塗布する段階（段階５）、導電性接着剤内に電気構成要素を配置する段階（段階６）、箔の印刷側に活性剤（例えばＭＳＴ−ｄｅｓｉｇｎ社製のｄｉｐｐｄｉｖａｔｏｒなどの溶媒に溶かした柔軟剤）を噴霧してインクを軟化させる段階（段階１０）、及び３Ｄオブジェクトをフィルムを介して水中に浸漬する段階（段階１２）である。回路及び構成要素を備えた印刷層が、３Ｄオブジェクトに巻き付き、これに付着することになる。この図１は、１つ又は複数の曲面又は湾曲部２２１を有する、すなわち非平坦のオブジェクト部分２１を有する３Ｄオブジェクト２０の１実施形態を概略的に示している。さらに、この図は、プリントデザイン４０を備える箔１１０も概略的に示している。その上に、配線１３０が適用される。導電性コネクタ材料は、参照符１３２で示してある。電気構成要素は、参照符１４０で示してある。例示を目的として、図面（図１、図２Ｂ）には、いくつかの特定の実施形態、すなわち固体光源１４１、センサ１４２、電子太陽電池１４３、及び電子タッチボタン１４４を示す。これらは、単なる例示の目的であり、本発明の３Ｄオブジェクトは、電子配線１３０、固体光源１４１、センサ１４２、電子太陽電池１４３、及び電子タッチボタン１４４のうちの１つ又は複数を含み得る。参照符３０は、液浸転写プロセスのための液体（「転写液体」）を示し、この液体は、表面３１を有する。なお、図１では、簡潔にするために、固体担体を示していない（ただし、図２Ａを参照されたい）ことに留意されたい。また、代替のアレンジメント及びプロセスが可能であることもあることに留意されたい。以上の説明から推論されるように、上記に示した１６個の段階の全てが必要であるわけではなく、且つ／又は代替の段階を導入することもできる。例えば、電子構成要素１４０は、任意選択で、少なくとも部分的にプリントデザイン４０に埋め込むこともできる。図１の３Ｄオブジェクトは、この概略図では、少なくとも１つの湾曲部を有する。

一般的な実施形態では、このプロセスは、例えば銅（Ｃｕ）を含む材料を積層すること、箔（ＰＶＡ）を固体担体上に配（載置）する（例えば担体に箔をテープ留めする）こと、導体を箔に印刷すること、１つ又は複数の電子構成要素を箔に糊付けすること、３Ｄオブジェクトに下塗りすること、担体を剥離すること、浸漬転写すること、及び濯ぎ（洗浄）を行って３Ｄオブジェクトから残りの箔（ＰＶＡ）の少なくとも一部を除去することを含むことができる。

図１は、箔１１０が液体３０上に設けられている実施形態を概略的に示している。特に、この箔は、このように液体表面３１上に配することができ、そこに浮遊することができる。ただし、任意選択で、箔１１０は、（部分的に）液体３０中に沈んでいてもよい（図示せず）。

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明のいくつかの態様を示す概略図である。図２Ａは、箔１１０及びグラビア又はプリントデザイン４０を含む積層を備える固体担体１２０を概略的に示している。その上に、電子装置１４０（図示せず）を設けることができる。例示を目的として、電子配線１３０及び導電性コネクタ材料１３２のみを示してある。この図は、例えば、電子構成要素を適用する前の段階を概略的に示している。後の段階の実施形態は、図２Ｂに示してあり、図２Ｂでは、電子装置１０が、オブジェクト部分２１を有する３Ｄオブジェクト２０に適用されている。ここで、プリントデザイン４０、配線１３０、及び電気構成要素１４０、並びにトップコーティング５０を含む層構造１５０が示してある。例示を目的として、これらの電子構成要素のうちの１つが、光源１４１を含み、その他の概略的に示す構成要素が、固体光源１４１、センサ１４２、電子太陽電池１４３、及び電子タッチボタン１４４のうちの１つ又は複数を含み得る。参照符２は、これらの１つ又は複数の電気構成要素１４０に（ワイヤレス）給電するための電源を示している。参照符１１は、コネクタを概略的に示している。別法として、又はこれに加えて、参照符１２は、コイルなど、ワイヤレス伝達によって電力を受けるデバイスを示している（この場合には、コネクタ１１は必ずしも存在しなくてもよい）。トップコーティング５０は、例えば１つ又は複数の固体光源１４１からの光３に対して透過性とすることもできる。

図３は、電子装置配設段階において、電子配線１３０及び電子構成要素１４０を含む電子装置１０を箔１１０に付与するように構成された電子装置アプリケータ１１００と、転写段階において３Ｄオブジェクト２０を液体３０に少なくとも部分的に浸漬させることによって電子装置１０を３Ｄオブジェクト２０に転写するように構成された液浸転写装置１２００と、３Ｄオブジェクト２０の少なくとも一部にトップコーティング５０を塗布するように構成された浸漬後処置装置１３００とを含むシステム１０００を極めて概略的に示す図である。参照符１４００は、移送機、噴霧システム、浸漬システムなど、このシステムの任意選択のその他の要素を概略的に示している。ただし、これらの要素は、電子装置アプリケータ１１００、浸漬転写装置１２００、及び浸漬後処置装置１３００のうちの１つ又は複数に一体化することもできる。電子装置アプリケータは、特に、電子配線及び電子構成要素のうちの１つ以上を（任意選択で基板を備えた）箔に提供するように構成することができる。浸漬転写装置１２００は、特に、３Ｄオブジェクトを液体中に浸漬し、３Ｄオブジェクトを液体から取り出すように構成することができる。浸漬後処置装置は、残りの箔を洗い落とす洗浄機、さらなる電子装置を付与するための任意選択の電子装置アプリケータ、トップコートを提供するためのコーティングデバイスなどのうちの１つ又は複数を含み得る。

上記のプロセスの流れを、実験的に実行した。特に、導電性ナノ銀インクトラックを、市販のプリントＰＶＡフィルムに手作業で分注した。これらのトラックを、１２０℃で焼結した。箔を、容器に入れた水の表面に浮遊させた。ＰＶＡフィルムの縁部をテープ留めして、巻き上がりを防止した。球形のガラスオブジェクトを、この箔を介して水中に押し込み、それにより回路及びＬＥＤを球体に転写した。別の実験では、回路及びＬＥＤを、半球部を備える下塗り済みのＡＢＳ基板に２０°の角度で転写した。浮遊箔は、デジタル印刷されたインク層を有するＰＶＡ箔とすることができる。これらの箔は、一般に、ハイドロ印刷を用いてあらゆる種類のオブジェクトの装飾に使用される。この技術は、浸漬印刷、水転写、ハイドログラフィックス、又はハイドロ浸漬とも呼ばれる。水の代わりに、別の溶媒を、その溶媒に溶解する箔と組み合わせて使用することもできる。導電性回路は、３Ｄオブジェクトの幾何学的形状に沿うだけの十分な可撓性を有していなければならない。導電性接着剤又はインクを、分注、スクリーン印刷、又はインクジェットによって塗布することができる。ＰＶＡの融点（１８０℃）により、高い温度での硬化が可能になり、これにより回路の導電率が高くなる。受け手側の３Ｄ基板は、箔の積層の光学的接着のために、プライマで事前処置することができる。追加のボタン層（例えば誘電体）を付与することができる。２Ｄ回路を、液体を援用して転写することができる。ハイドロ印刷技術は、本発明の手法の基礎と考えられる。様々な制限及びデザイン規則が、自動転写方法では、極めて異形である可能性がある形状に適用されることになる。３Ｄ回路に接続するためには、残っているポリビニルアルコール及び印刷されたインクを局所的に除去しなければならない。これは、水及び有機溶媒を使用して行うことができる。３Ｄオブジェクトを水に浸漬させる代わりに、このオブジェクトを箔を介して水中から持ち上げることもできる。これは、回路を接続する際、又は例えば上部発光ＬＥＤを使用するときに有利である。例えば透明なアクリルワニスなどのトップコートを塗布して、回路及び構成要素を保護する、又は例えば拡散層など追加の光学的機能を追加することもできる。

２Ｄレイアウト表現から開始する有機異形回路の作製は、非常に複雑である。したがって、様々な制限が適用され、そのために設計規則も必要となる。発明者等は、「メルカトル投影」と呼ばれる方法を利用して、要求される３Ｄデザインを２Ｄレイアウトに変換することを提案する。この２Ｄレイアウトは、３Ｄオブジェクトへの流体転写の前に作製されるものである。これは、最終消費者が個別化された照明製品を得ることを可能にするので、デジタルデザイン方法の一部とすることができる。例えば（１）規定の幾何学的形状族のセット、（２）ＬＥＤ及び電子部品、（３）回路オプション品などの基本要素（ビルディングブロック）のセットに基づいて、消費者の希望の、デジタル方法（デザイン規則チェッカを含む）を用いた最終生成品への変換を行うことができる。

提案する技術で利用可能な材料は、部分的にしか変形可能でない。これは、転写中に、材料（主にシート材料）が新たな形状係数に適合しないことを意味する。１つの手法は、折り畳み線を設けることである。別の方法は、「切り取り線」を導入するものとすることもできる。これらの切り取り線は、局所的な折り畳みを容易にする。或いは、回路レイアウト（担体材料）の一部を切り取ることを考えることさえもできる。或いは、流体転写中に、全領域材料が残らないように（したがって金属線及び組み付けられた部品のみが残るように）、この技術を適合させることを考えることもできる。このようにすることにより、はるかに容易な「折り畳み」が実現するが、その代わりに構造が非常に脆弱になる。

基準プロセス（実施形態１で述べたもの）に対するいくつかのプロセス及び材料の修正を構想することができる。これは、例えば、以下のうちの１つ又は複数であることがある。すなわち、（ｉ）例えば浮遊層（ここではＰＶＡ）が最終生成品でも残るように浮遊層を修正する。（ｉｉ）例えば未硬化又はＢ段階の状態の誘電体層などの追加の層を積層に追加して、２Ｄ幾何学的形状から３Ｄ幾何学的形状への転写中の「変形」を容易にする。（ｉｉｉ）例えば誘電体の上部又は底部保護層、接着促進層（３Ｄ幾何学的形状及び回路の次の層を受ける層への接着の両方）など、浮遊積層に既にある追加層を追加する。（ｉｖ）導体線について、上記と同じ考慮を行うことができる。これらが材料の選択又はデザイン（蛇行形状）によって、或いはその両方によって、「伸縮性」に構成することができる場合には、より容易な転写（又はより複雑な形状）が実現可能になる。（ｖ）ハイドロフォイル印刷は、通常は、ＰＶＡを水に浮かべる方法を使用する。例えば良好に浮遊させる、プロセス時間を最適化する、機械的条件を最適化するなどの理由から、例えば有機流体担体と無機浮遊層の組合せをベースとするものなど、他の材料の選択肢を使用することを考えることもできる。

転写した回路への接触は、いくつかのやり方で実現することができる。例えば一種の標準コネクタを（組立てプロセスで）導体層に付与することを考えることができることは明らかである。或いは、任意のその他の方法を適用することもできる。ただし、我々は、さらに専用の方法を使用することを提案している。特殊な方法は、（１）転写導体層の導体層拡張（一種のファンアウト構造）を（２）３Ｄ照明デバイスの担体上／中に既に存在している予め付与された電気的インタフェース（例えば金属ピン）と組み合わせるものとなる。回路転写中に、導体層拡張領域は、電気的インタフェースと重なり合うことになり、その後、（それ自体がオーム接触を実現しない場合には）例えば局所加熱ステップ、レーザ溶接ステップ、導電性糊の滴下などによって、永続的なオーム接触を形成することができる。

ＬＥＤ又はＬＥＤパッケージに加えて、又はこれの代替として、能動スイッチ、記憶素子など、他の適用分野も可能である。

全体として、単一層回路の転写について説明した。ただし、数回の転写プロセスを連続的に実行して、多層回路を得ることを考えることもできる。これにより、より複雑な、したがってより特定用途向けの解決策がさらに可能になることは明らかである。これらの複数の層は、「同種の層」とすることもできるし、或いは、特定の目的で積み重ねて、例えば底部の１つ又は複数の層を、電気的供給／電力及び情報とし、最上層をＬＥＤ収容層とすることもできる。これらの層の間に明らかに電気的な縦方向の接続を実装しなければならないこともある。我々は、ここで、２つの可能な手法を考えている。第１の手法では、前述の「ピンを備えた追加インタフェース」を利用することができ、この場合には、ピンは、複数の層の拡張ファンアウト領域を貫通し、その位置に次の永続的なオーム接触が確立される。第２の方法は、例えば一種の溶融又は融合反応によって積層同士の間に接点を（例えばレーザによって）生成するものである。

さらに別の実施形態では、極めて複雑な形状の場合のために、（層間電気接続を実現するための部分的に重なり合うことを除いて）重なり合わない複数の層の複数回の転写を適用することを提案する。したがって、転写箔の「ストリップ」で３Ｄ構造の周りを覆い、照明機能を維持しながら最大面積を覆うことができる、一種の縫合方法を提案する。回路のストリップ同士は、上記で提案した方法のうちの１つによって互いに電気的に接続することができる（したがって、通常は少なくとも電気的接続の位置で層同士が重なり合う必要がある）。

Claims (15)

1. ３Ｄオブジェクト上に電子装置を付与する液浸転写プロセスであって、前記液浸転写プロセスは、
   箔提供段階で、固体担体に箔を提供するステップと、
   電子装置提供段階で、前記箔に電子配線及び電子構成要素を提供して、前記電子装置を提供するステップと、
   液体付与段階で、前記固体担体を除去し、前記箔を液体上又は液体中に配するステップと、
   転写段階で、前記電子装置を前記３Ｄオブジェクトに転写するステップとを含む、液浸転写プロセス。
2. 前記液体が、水性液体を含み、前記箔が、液溶性材料を含む、請求項１に記載の液浸転写プロセス。
3. 前記箔提供段階及び電子装置提供段階のうちの１つ以上が、前記箔にプリントデザインを提供することも含む、請求項１又は２に記載の液浸転写プロセス。
4. 前記プリントデザインが、アクリルインクを含み、液溶性材料が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含む、請求項３に記載の液浸転写プロセス。
5. 前記電子装置提供段階が、前記箔上に前記電子配線を印刷又はコーティングするステップを含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液浸転写プロセス。
6. ペースト、インク、及び箔ストリップのうちの１つ又は複数を付与するステップを含み、前記ペースト、前記インク、及び前記箔ストリップのうちの前記１つ又は複数が、銀を含む硬化性材料、及び銅を含む硬化性材料のうちの１つ以上を含む、請求項５に記載の液浸転写プロセス。
7. 前記電子装置提供段階が、導電性コネクタ材料を局所的に前記箔に分注又は印刷するステップと、前記電子構成要素を前記箔に配するステップとを含み、前記導電性コネクタ材料が、前記電気構成要素と前記電子配線とを機能的に接続し、前記導電性材料が、導電性接着剤を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液浸転写プロセス。
8. 前記液体付与段階及び前記転写段階のうちの１つ以上が、（ｉ）インクを含むプリントデザインを軟化させるステップ、及び（ｉｉ）前記３Ｄオブジェクトの少なくとも一部を事前処置するステップのうちの１つ以上をさらに含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液浸転写プロセス。
9. 前記転写段階で、前記３Ｄオブジェクトが、転写の前に少なくとも部分的に前記液体中に沈み、前記転写が、前記３Ｄオブジェクトを前記電子装置の下から前記液体の上の位置まで移動させることによって行われる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液浸転写プロセス。
10. 前記転写段階の後に、前記液浸転写プロセスが、（ｉ）前記電子配線を硬化させるステップを含む硬化段階、及び（ｉｉ）前記電子装置を含む前記３Ｄオブジェクトの少なくとも一部にトップコーティングを塗布するステップを含むコーティング段階のうちの１つ以上をさらに含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液浸転写プロセス。
11. 前記電子構成要素が、固体光源、センサ、電子太陽電池、及び電子タッチボタンのうちの１つ又は複数を含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液浸転写プロセス。
12. 前記液浸転写プロセスが、最終３Ｄオブジェクトの仮想３Ｄモデルから前記箔上の前記電子装置の２Ｄデザインを導出するステップと、前記２Ｄデザインに一致した前記液浸転写プロセスを実行するステップとをさらに含む、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液浸転写プロセス。
13. 非平坦な３Ｄオブジェクト部分と、前記非平坦な３Ｄオブジェクト部分に取り付けられる層構造とを含む３Ｄオブジェクトであって、前記層構造が、（ｉ）トップコーティング、（ｉｉ）電子装置、及び（ｉｉｉ）プリントデザインを含み、前記電子装置及び前記プリントデザインが、前記非平坦な３Ｄオブジェクト部分と前記トップコーティングとの間に構成され、前記電子装置が、電子配線及び電子構成要素を含む、３Ｄオブジェクト。
14. 前記非平坦な３Ｄオブジェクト部分が、１つ又は複数の湾曲部を含み、前記電子構成要素が、固体光源、センサ、及び電子太陽電池のうちの１つ又は複数を含み、前記非平坦な３Ｄオブジェクト部分及び前記トップコーティングのうちの１つ以上が、光に対して透過性であり、前記３Ｄオブジェクトが、前記電子装置を電源に電子的に接続するための２つ以上のコネクタをさらに含む、請求項１３に記載の３Ｄオブジェクト。
15. 電子装置提供段階で電子配線及び電子構成要素を含む電子装置を箔に付与する電子装置アプリケータと、
    転写段階で前記電子装置を液体中の３Ｄオブジェクトに転写する液浸転写装置と、
    前記３Ｄオブジェクトの少なくとも一部にトップコーティングを付与する浸漬後処置装置とを含む、システム。

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