JP6448885B2 - 意匠パネルとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、透明基材の外面に中央窓部とそれを取り囲む額縁部が形成され、額縁部に加飾層が形成され、透明基材の内面の中央窓部に偏光フィルムが形成された意匠パネルに関する。

従来、直線偏光フィルムや位相差フィルムなどの偏光フィルムと加飾層（黒色着色部）とが形成された発明として、特許文献１の意匠パネルの発明があった。

特許第４９８７６９９号

しかし、特許文献１の発明の意匠パネルは、偏光フィルムの背面側に加飾層があるので、部分的に偏光フィルムを設けようとすると、偏光フィルムのエッジ部分が外部から視認されてしまう。したがって、意匠性を考慮すると全面に設けるしかなく、その場合に加飾層がある額縁部を立ち上がり形状になるようにすると、偏光フィルムが曲げられたり引き伸ばされたりして偏光特性が大幅に低下する問題があった。よって、額縁部が立ち上がり形状になっている意匠パネルには適用できなかった。

また、特許文献１の発明の意匠パネルは、加飾層と偏光フィルムとが透明支持基板の同じ面上に形成されるため、加飾層を形成する際に使用された残留有機溶剤によって偏光フィルムが劣化する問題もあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、偏光フィルムを部分的に形成することにより額縁部が立ち上がり形状になっている場合にも適用でき、かつ加飾層に残留有機溶剤あっても偏光フィルムが劣化することのない意匠パネルを提供することを目的とする。

本発明の第１の発明は、平坦な中央窓部と、その中央窓部の縁から接続される、立ち上がり形状を有する額縁部とからなる透明基材と、額縁部の上又は内部に形成された加飾層と、透明基材の下の、少なくとも中央窓部に形成された偏光フィルムとを備えた意匠パネルである。

この構成によると、加飾層が形成される額縁部分が主に透明基材の側面部になるため、一定の額縁部分の占有面積を確保しつつ、使用者が外部から意匠パネルを観察した場合に中央窓部のディスプレイ部分の割合が高くなったように見せることができる。また、加飾層と偏光フィルムとが透明樹脂上の異なる面に形成されるため、加飾層を形成する際に使用された残留有機溶剤によって偏光フィルムが劣化することもない。

本発明の第２の発明は、第１の発明において、偏光フィルムは透明基材の平坦な部分に形成された意匠パネルである。この構成によると、偏光フィルムは引き伸ばされたり曲げられたりすることはなく、本来の偏光特性を維持できる。したがって、額縁部が立ち上がり形状からなる意匠パネルにおいてもディスプレイ部材を載置して鮮明な画像のディスプレイ製品とすることができる。

本発明の第３の発明は、第１または第２の発明において、偏光フィルムの表面は、透明基材の表面と面一になるように形成された意匠パネルである。この構成によると、偏光フィルムを部分的に形成する場合でも偏光フィルムと透明基材との段差がなくなるので、後に偏光フィルム上および透明基材上に形成するタッチセンサを積層しやすくすることができる。

本発明の第４の発明は、第１から第３の発明において、透明基材は成形樹脂であり、加飾層と偏光フィルムとは成形同時加飾法によって形成された意匠パネルである。この構成によると、透明基材の形成と同時に加飾層および偏光フィルムが形成できるので生産性の高い意匠パネルにすることができる。そして、偏光フィルムを部分的に形成する場合において必然的に前記偏光フィルムと透明基材の内面とが面一に形成されるので、偏光フィルムと透明基材との段差がなくなり、後に偏光フィルム上および透明基材上に形成するタッチセンサを積層しやすくすることができる。

本発明の第５の発明は、第１から第４の発明において、偏光フィルムの下にタッチセンサを更に備えた意匠パネルである。この構成によると、外面から見てタッチセンサが偏光フィルムの奥側にありタッチセンサ各層で反射された光線が偏光フィルムによって遮断されるので、タッチセンサ各層での光線反射が防止される。したがって、従来のタッチセンサよりも光線透過率が向上し、ディスプレイ画面の視認性が向上する。

本発明の第６の発明は、平坦な中央窓部とその中央窓部の縁から接続された立ち上がり形状を有する額縁部とからなる透明基材と、額縁部の上に形成された加飾層と、透明基材の下の、少なくとも中央窓部に形成された偏光フィルムとを備えた意匠パネルの製造方法であって、基体シートの上に加飾層が形成された加飾シートを成形同時加飾用金型のキャビティ側に配置する工程と、中央窓部に対応してカットされた偏光フィルムを成形同時加飾用金型のコア側に配置する工程と、成形同時加飾用金型内に成形樹脂を射出し、冷却・固化して、透明基材を形成すると同時に額縁部の上に加飾層を形成し、透明基材の下に偏光フィルムを形成する工程とを備えた、意匠パネルの製造方法である。

この構成によると、生産性よく意匠パネルを製造することができ、必然的に前記偏光フィルムと透明基材の内面とが面一に形成されるので、偏光フィルムと透明基材との段差がなくなり、後に偏光フィルム上および透明基材上に形成するタッチセンサを積層しやすくすることができる。

この発明によれば、偏光フィルムを部分的に形成することにより額縁部が立ち上がり形状になっている場合にも適用でき、かつ加飾層に残留有機溶剤あっても偏光フィルムが劣化することのない意匠パネルを提供することができる。

本発明の第１の発明の意匠パネルの一例を示す断面図である。 本発明の第２および第３の発明の意匠パネルの一例を示す断面図である。 本発明の第５の発明のタッチセンサ付き意匠パネルの一例を示す断面図である。 本発明の第６の発明の意匠パネルの製造方法の一例を示す断面図である。

以下、本発明に係る意匠パネル３０、タッチセンサ付意匠パネル６０、およびタッチセンサ付意匠パネル６０用のタッチセンサ１００の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１を参照して、本発明の意匠パネル３０は、平坦な中央窓部５１とその中央窓部５１の縁から一体的に接続される、立ち上がり形状を有する額縁部５２からなる透明基材５０と、額縁部５２に形成された加飾層５５と、透明基材５０の下に形成された偏光フィルム１０とを備えている。偏光フィルム１０は、透明基材５０の表面のうち、加飾層５５が形成された面とは反対の面に形成されている。

意匠パネル３０をこのような形状にするのは、加飾層５５が形成される部分が主に透明基材５０の側面部になるため、一定の額縁部５２の占有面積を確保しつつ、使用者が外部から意匠パネル３０を観察した場合に中央窓部５１のディスプレイ部分の割合が高くなったように見せることができるからである。

図２を参照して、本発明の意匠パネル３０は、額縁部５２が立ち上がり形状からなる意匠パネルにおいて、偏光フィルム１０が形成される箇所が前記透明基材５０の内面の平坦な部分である意匠パネルとするのが好ましい。この形状にすると、偏光フィルム１０は引き伸ばされたり曲げられたりすることはなく、本来の偏光特性を維持できるからである。

そして、偏光フィルム１０は透明基材５０に埋め込まれるような構造になるのが好ましく、理想的には図２のように、偏光フィルム１０の表面とその周辺の透明基材５０の表面とが面一になるような構造にするのが好ましい。そのような構造にできれば、偏光フィルム１０の表面とその周辺の透明基材５０の表面とで段差がなくなり、図３のように偏光フィルム１０にタッチセンサ１００や有機ＥＬパネルを積層しやすくできるからである。

透明基材５０の材質としては、ポリカーボネート、アクリルなどの透明成形樹脂やソーダガラス、アルミノケイ酸ガラスなどが挙げられる。透明基材５０に立ち上がり形状を付与するには、所望の形状にした成形金型に透明基材５０を射出したり、平板状の透明基材５０を載置して圧縮したりして形成するとよい。

加飾層５５は、ポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、アルキド樹脂、などをバインダーとし、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを用いるとよい。形成方法は、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、などの通常印刷法などを用いるとよい。加飾層５５の厚みは０．５〜１０μｍ程度とするのが一般的である。

また加飾層５５は、金属薄膜層からなるものあるいは金属薄膜層と上記印刷層との組み合わせからなるものでもよい。金属薄膜層は金属光沢を表現するものであり、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、鍍金法、などにより形成される。この場合、表現したい金属光沢色に応じて、アルミニウム、ニッケル、金、白金、クロム鉄、銅、スズ、インジウム、銀、チタニウム、鉛、亜鉛などの金属、これらの合金または化合物を使用できる。金属薄膜層の厚みは０．０５μｍ程度とするのが一般的である。また、金属薄膜層を設ける際に、他の層との密着性を向上させるために前アンカー層や後アンカー層を設けてもよい。

加飾層５５を額縁部５２の上に設ける方法としては、直接印刷による方法のほか、別の基体シート５６に加飾層５５を設けて加飾シートを作製し、加飾シートを透明基材５０と熱圧接着して設ける方法や加飾シートを成形同時加飾用金型内に設置して成形同時加飾法で設ける方法が挙げられる。この場合、加飾シートの基体シート５６は透明基材５０と一体化されていてもよいし、基体シート５６を剥離して加飾層５５等の層だけを透明基材５０の外面に設けてもよい。

そして、加飾シートを金型内に設置して成形同時加飾法で加飾層５５を設ける方法を採る場合には、図４を参照して、加飾シートを成形同時加飾用金型のキャビティ２０の側に載置し、カットされた偏光フィルム１０を成形同時加飾用金型のコア２１の側に載置して、成形同時加飾用金型を閉じ、透明基材５０の材質となる透明射出成形樹脂を成形同時加飾用金型内に充填することにより、透明基材５０を形成すると同時にその外面に加飾層５５を設け、内面には偏光フィルム１０を設けることができる。しかも、この工法を採ると、必然的に図２のような、偏光フィルム１０の表面とその周辺の透明基材５０の表面とが面一になるような理想的な構造になる効果がある。

なお、上記実施形態では、加飾層５５が額縁部５２の上に形成されているが、加飾層５５と偏光フィルム１０とが同一面に形成されていなければ、加飾層５５は額縁部５２の内部に形成されていても良い（図示せず）。

偏光フィルム１０は、一定方向に振動する光だけを透過させるフィルムであり、通常直線偏光フィルムと位相差フィルムとが積層されたフィルムであるが、本発明では直線偏光フィルム単独の場合も含むものとする。外部から入射してくる光線の一部は表面の各層で反射し、電子機器等のディスプレイの画面を見づらくする。その際、光線の振動方向は反射面で変化する。この性質を利用して、偏光フィルム１０は上記界面で反射し振動方向が変わった有害な反射光線を遮断し、反射率を低下させてディスプレイの画面を見やすくする効果がある。

直線偏光フィルムは、入射する光を直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を吸収（あるいは反射・散乱）により遮蔽するフィルムであり、ポリビニルアルコール樹脂にヨウ素や有機染料などの二色性の材料を染色・吸着させ、高度に延伸・配向させたフィルムやトリアセチルセルロースフィルムなどが挙げられる。厚みは１０〜１００μｍが好ましい。

位相差フィルムは延伸等により透明フィルムに所定の歪みを付与したフィルムであり、透明フィルムの材質としてはポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、液晶ポリマー樹脂等の材料が挙げられる。厚みは１０〜１００μｍが好ましい。

偏光フィルム１０は、中央窓部５１に対応した大きさにカットすると良い。中央窓部５１に対応した大きさとは、偏光フィルム１０と中央窓部５１とが同じ大きさの場合、偏光フィルム１０のどちらか一方の端が中央窓部５１より外に延びている場合や、偏光フィルム１０の両端が中央窓部５１より外に延びている場合などが考えられる。中でも、電子機器等の入力エリアや表示エリアの広さや形状に応じて、それらより若干大きく透明基材５０の平坦な中央部のサイズと同等にカットするのが好ましい。そのようにすれば、中央窓部５１が平坦で、額縁部５２が立ち上がり形状からなる意匠パネル６０においても、偏光フィルム１０が形成される箇所が前記透明基材５０の内面の平坦な箇所のみに限定形成することができる。したがって、このように構成すると、偏光フィルムは引き伸ばされたり曲げられたりすることはなく、本来の偏光特性を維持でき偏光特性に問題が生じないからである。

図３を参照して、意匠パネル３０には、必要に応じて偏光フィルム１０の下にタッチセンサ１００を積層し、タッチセンサ付意匠パネル６０としてもよい。タッチセンサ１００を積層する方法は、光学粘着シート(ＯＣＡ)を介して意匠パネル３０に後から貼り付けする方法でよいし、先に偏光フィルム１０の下にタッチセンサ１００を貼り付けし、貼り付けられた積層物を透明基材５０と積層してタッチセンサ付意匠パネル６０としてもよい。

タッチセンサ１００は、基体シートの中央窓部５１に相当する箇所には透明導電膜層の回路が形成され、額縁部５２に相当する箇所には透明導電膜層のほか透明導電膜層の回路からの電気信号を検出する引き回し回路が形成されている。そして、意匠パネル３０の額縁部５２が立ち上がり形状からなる意匠パネルにおいては、タッチセンサ１００の額縁部５２に相当する箇所を意匠パネル３０の額縁部５２に沿い易いよう予め立体形状に加工しておくのが好ましい。

タッチセンサ１００の額縁部５２に相当する箇所を立体形状に加工する方法としては、真空成形、圧空成形、ハイドロフォーミングなどが挙げられるが、電子機器等に用いる製品なのでできるだけ熱や水分を使用しない方が好ましく、空気圧だけで成形する圧空成形の一種である超高圧成形が好ましい。加える空気圧としては２０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２が好ましい。

したがって、タッチセンサ１００は、リターデーション値２０ｎｍ以下の光学特性を有するだけでなく、ＪＩＳ Ｋ‐７１７１の試験装置でもって曲げ試験をした際、曲げ半径が５ｃｍのときの曲げ応力が３００ＭＰａ未満の優れた曲げ特性をもつことが好ましい。そのような特性を有するためには、光学特性および曲げ特性に優れた基体シートや光学特性および曲げ特性に優れた透明導電膜を形成することが好ましい。

タッチセンサ１００の基体シートの材質としては、特殊なポリカーボネート系、シクロオレフィン系、アクリル系などの樹脂フィルムや、樹脂フィルムに匹敵するような曲げ特性を有する無アルカリホウケイ酸ガラスが挙げられる。基体シートの厚みは３０〜５００μｍが好ましい。

タッチセンサ１００の透明導電膜層は、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などの金属酸化物で形成することができる。ただし、曲げ特性を重要視する場合は金属酸化物よりも、よりフレキシブルな材質で形成した方が好ましい。

そのようなフレキシブルな材質からなる透明導電膜層としては、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、パラジウムなどの導体金属やカーボンからなる極細線の導体繊維（すなわち金属ナノファイバーまたは金属ナノワイヤやカーボンナノチューブ）を含有させた透明導電膜や、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、パラジウムなどの導体金属を目視で確認できない程度の細線でパターン化または自己組織化して形成させて、外観上透明に見えるようにした透明導電膜、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）などのチオフェン系導電ポリマーからなる透明導電膜などが挙げられる。

極細線の導体繊維は、断面の直径が１０〜２００ｎｍ、アスペクト比が１０〜１０００００のものが光学特性・導電性の点から好ましい。導体繊維を透明バインダーに含有させてインキ化し汎用の印刷方式にてパターン形成する方法や、全面クリアコートしてリフトオフによりパターン形成する方法などにより、透明導電膜層をパターン形成することができる。

目視で確認できない程度の導体金属によるパターンとしては、線幅が１００μｍ以下で開口率（単位面積あたりの導体金属パターンが形成されない比率）が９０％以上の格子状パターンやハニカム状のパターンが挙げられる。このパターンはリフトオフやエッチングなどの方法により形成される。あるいは、疎水性溶媒系の溶液キャスト製膜法と水蒸気結露現象を組み合わせた自己組織化による方法で上記パターンを形成してもよいし、銀塩写真技術でもってパターンを形成してもよい。

タッチセンサ１００の透明導電膜層に十分な導電性があれば、透明導電膜層の材料を引き回し回路の材料としてそのまま外部回路と接続するための端子部まで連続して形成してもよい。ただ、一般的に透明性と導電性は相反する関係にあるため、ディスプレイ部分以外は電気信号を円滑に伝達するためにもっと導電性の良い別の材料で引き回し回路を別途形成する方が好ましい。具体的には、銀ペーストなどの導電インキを汎用の印刷方式で形成したり、銅箔などの導体金属をリフトオフやエッチングなどの方法で形成したりするのが一般的である。

なお、タッチセンサ１００の透明導電膜層は単層の場合のほか、複層であってもよいし、基体シートの表裏両面に形成されていても良い。あるいは、透明導電膜層が形成されている基体シートが複数積層形成されていてもよい。透明導電膜層が複数形成された静電容量式タッチセンサの場合、マルチタッチ入力などが円滑に行える長所がある。

図３を参照して、上記タッチセンサ１００を加飾層５５が中央窓部周囲の額縁部に形成されている透明基材５０の内側面に貼り付けすると、装飾付きタッチセンサ６０が得られる。この装飾付きタッチセンサ６０は、中央窓部５１には透明導電膜層の回路と偏光フィルム層１０とが形成され、額縁部５２には透明導電膜層の回路からの電気信号を検出する引き回し回路及び引き回し回路を覆い隠す加飾層５５とが形成された構造になっている。

なお、上記透明導電膜層の一部または全部を偏光フィルム層１０上に設けておいてもよい。
そのようにすることにより、タッチセンサ１００の透明導電膜層の層数を減らしたり、タッチセンサ１００そのものを偏光フィルム層１０で全て代用することができ、装飾付きタッチセンサ６０の軽量化・薄膜化に寄与することができる。

偏光フィルム層１０上に設ける透明導電膜層の材質・厚みなどは上記のタッチセンサ１００の透明導電膜層と同じで構わない。ただ、透明導電膜層を形成する方法は偏光フィルム層１０上に汎用の印刷方式等により直接形成する方法よりも、別の基体シート上に予め透明導電膜層を形成しておき、そのシートと積層形成するか、転写形成する方法の方が好ましい。偏光フィルム層１０に直接形成すると、熱や応力、溶剤による劣化などによって偏光特性が低下する場合があるからである。

１０ 偏光フィルム層
２０ 成形同時加飾用金型のキャビティ
２１ 成形同時加飾用金型のコア
３０ 意匠パネル
５０ 透明基材
５１ 中央窓部
５２ 額縁部
５５ 加飾層
５６ 基体シート
６０ タッチセンサ付意匠パネル
１００ タッチセンサ

Claims (4)

1. 平坦な中央窓部と、その中央窓部の縁から連続して一体的に接続される、立ち上がり形状を有する額縁部とからなる透明基材と、
   前記額縁部の上又は内部に形成された加飾層と、
   前記透明基材の下の、前記中央窓部全体と前記額縁部の一部とに形成された偏光フィルムとを備え、
   前記透明基材の中央窓部と額縁部とが同時かつ一体的に形成された、意匠パネル。
2. 前記偏光フィルムの表面は、前記透明基材の表面と面一になるように形成された、請求項１に記載の意匠パネル。
3. 前記偏光フィルムは、前記透明基材の加飾層形成面と反対側の面に形成された、請求項１又は請求項２に記載の意匠パネル。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の意匠パネルと、タッチセンサとを備えた、タッチセンサ付き意匠パネル。

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