以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書において、導光板のオモテ面とは、導光板の表裏両面のうち、導光した光を出射する出射面となる面をいい、ウラ面とはオモテ面とは反対側の面をいう。加飾板のオモテ面とは、加飾板の表裏両面のうち、使用時(即ち、加飾成形品として使用する際)に目に見える方の面(意匠を付与する側の面)をいい、ウラ面とはオモテ面とは反対側の面をいう。また、加飾板を構成する各層のオモテ面とは、当該層の表裏両面のうち、加飾板のオモテ面と同じ方向に向いた面をいい、ウラ面とは当該層のオモテ面とは反対側の面をいう。
また、導光板及び加飾板には、シート状やフィルム状のような厚さが薄いものも含まれ(即ち、導光シートや加飾シートと称することもできる。)、また、平板状には限定されず、湾曲面状や蒲鉾形などの立体的な三次元形状を持つものも含まれる。
(第1実施形態)
図1に示すように、第1実施形態に係る加飾板(1)は、導光板(11)と、第1低屈折率層(12)と、第2低屈折率層(13)と、加飾層(14)と、光放散層(15)と、保護層(16)と、ベース層(17)とを備える。
導光板(11)は、第1低屈折率層(12)及び第2低屈折率層(13)の屈折率よりも高い屈折率n1を持つ光透過性の高屈折率層である。屈折率(絶対屈折率)n1としては、例えば1.40〜1.70でもよく、1.50〜1.60でもよい。本明細書において、屈折率(絶対屈折率)は、波長589nmの光(D線)の屈折率であり、例えば、アッベ屈折計(株式会社アタゴ製「DR−M4」)を用いて環境温度25℃で測定することができる。
導光板(11)は、樹脂製でもガラス製でもよい。導光板(11)としては、樹脂シートを用いてもよく、例えば、ポリカーボネート樹脂(PC); ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル樹脂; ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリル樹脂; ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)などのスチレン系樹脂; ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂; 又はこれらの2種以上のブレンドからなる各種の熱可塑性樹脂製のシートが挙げられる。導光板(11)としては、また、鉛ガラスやソーダ石灰ガラスからなるガラス板を用いてもよい。
導光板(11)は、第1低屈折率層(12)と第2低屈折率層(13)の間に挟まれている。すなわち、導光板(11)のオモテ面及びウラ面には第1及び第2低屈折率層(12)(13)が設けられている。これにより、導光板(11)の側面(11C)から入射された光は、導光板(11)の表裏の界面で全反射して導光板(11)内に閉じ込められ、側方に伝わっていく。導光板(11)は、透明又は半透明であることが好ましく、より好ましくは無色透明である。導光板(11)の厚みは、特に限定されず、例えば、0.1〜2.0mmでもよく、0.2〜1.0mmでもよい。
第1低屈折率層(12)は、導光板(11)よりも屈折率が低い光透過性の樹脂層であり、上記屈折率n1よりも低い屈折率n2を持つ(n1>n2)。屈折率(絶対屈折率)n2としては、例えば1.35〜1.65でもよく、1.35〜1.50でもよい。また、導光板の屈折率n1との差(n1−n2)は、0.05以上であることが好ましく、0.10以上でもよい。この差の上限は、特に限定されず、例えば0.30以下でもよい。
第1低屈折率層(12)を形成する樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ウレタンアクリレート樹脂などのアクリル系樹脂; ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)などのスチレン系樹脂; ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂; 又はこれらの2種以上のブレンドが挙げられる。第1低屈折率層(12)は、透明又は半透明であり、より好ましくは無色透明である。
第1低屈折率層(12)は、導光板(11)と加飾層(14)との間に設けられる。導光板(11)と加飾層(14)との間に第1低屈折率層(12)を介在させることにより、加飾層(14)に起因して導光板(11)から光が放出されることを防ぐことができる。この例では、第1低屈折率層(12)は、導光板(11)のオモテ面の全体を覆うように設けられた皮膜であり、導光板(11)のオモテ面に直接積層されている。第1低屈折率層(12)の形成方法は、特に限定されず、例えば、スプレー、ディッピング、スピンコート、バーコートなどの公知の塗装方法や、インクジェット印刷、スクリーン印刷などの印刷方法が挙げられる。第1低屈折率層(12)の厚みとしては、例えば3〜30μmでもよく、5〜20μmでもよい。
第2低屈折率層(13)は、導光板(11)よりも屈折率が低い光透過性の樹脂層であり、上記屈折率n1よりも低い屈折率n3を持つ(n1>n3)。屈折率(絶対屈折率)n3は、屈折率n2と同一でも異なってもよく、例えば1.35〜1.65でもよく、1.35〜1.50でもよい。また、屈折率n1と屈折率n3の差(n1−n3)は、0.05以上であることが好ましく、0.10以上でもよい。この差の上限は、特に限定されず、例えば0.30以下でもよい。第2低屈折率層(13)を形成する樹脂としては、例えば第1低屈折率層(12)において例示した樹脂を用いることができる。第2低屈折率層(13)は、透明又は半透明であり、より好ましくは無色透明である。
第2低屈折率層(13)は、導光板(11)の表裏のうち第1低屈折率層(12)が設けられた面とは反対側の面に設けられる層であり、この例では導光板(11)のウラ面に設けられている。詳細には、導光板(11)のウラ面に光放散層(15)が部分的に設けられているため、光放散層(15)を覆うように、光放散層(15)を含む導光板(11)のウラ面全体に第2低屈折率層(13)の皮膜が積層されている。第2低屈折率層(13)は、第1低屈折率層(12)と同様の公知の塗装方法や印刷方法により形成することができる。第2低屈折率層(13)の厚みとしては、例えば3〜30μmでもよく、5〜20μmでもよい。
加飾層(14)は、加飾板(1)のオモテ面(1A)に所望の意匠を表現するための層である。意匠としては、特に限定されず、例えば、木目調、金属調、布目調、幾何学模様などの模様(柄)、絵や写真などの画像、文字、記号、図形などが挙げられ、これらの2種以上の組み合わせでもよい。加飾層(14)は、加飾板(1)の全面に連続した層として形成してもよく、図1に示すように不連続層として部分的に形成してもよい。
加飾層(14)は、この例では、導光板(11)のオモテ面側に第1低屈折率層(12)を介して設けられており、第1低屈折率層(12)のオモテ面に直接積層されている。加飾層(14)は、この例では、光透過性を有しており、光放散層(15)で放散された光が加飾層(14)を透過してオモテ面に放射されるように構成されている。加飾層(14)の厚みとしては、特に限定されず、例えば、その最大厚み部分で20〜200μmでもよく、40〜150μmでもよい。
加飾層(14)は、着色剤を含む樹脂からなる層であってもよい。その場合、意匠を形成するため、加飾層(14)は、インクジェット印刷やスクリーン印刷などのパターニング可能な印刷方法により形成することができる。加飾層(14)を形成する樹脂としては、例えば第1低屈折率層(12)において例示した樹脂を用いることができる。着色剤としては、有機顔料や無機顔料などの顔料でもよく、油溶性染料、分散染料、酸性染料、反応性染料、カチオン染料、直接染料などの染料でもよい。
加飾層(14)は、着色剤を含む樹脂からなる層に限定されるものでない。例えば、突板(木材を薄くスライスしたもの)や和紙のように、模様などの意匠を持つシート材により形成してもよい。これらのシート材は、例として200μmのように薄いものであれば、光透過性を有するため、本実施形態における加飾層(14)として機能する。これらのシート材を用いる場合、例えば、第1低屈折率層(12)に接着層としての機能も持たせてシート材を貼り付けることで加飾層(14)を設けてもよく、あるいはまた、第1低屈折率層(12)と保護層(16)との間でシート材を挟み込むことで加飾層(14)を設けてもよい。
光放散層(15)は、導光板(11)の一方面に部分的に接し設けられて、導光板(11)から進入する光を放散させて加飾板(1)のオモテ面(1A)から部分的に光を放出させる層である。導光板(11)の側面(11C)から入射した光は、全反射により導光板(11)内に閉じ込められて伝わっていくが、その際、光放散層(15)に入射すると、光が放散され、即ち、様々な角度に放出される。そのため、第1低屈折率層(12)に対して垂直に近い角度で入射する光が生じる。即ち、臨界角未満で第1低屈折率層(12)に入射する光が生じ、そのような光は全反射せずに、導光板(11)のオモテ面から出斜して第1低屈折率層(12)に進入し、透過するので、加飾板(1)のオモテ面(1A)から放射される。そのため、光放散層(15)の設置位置において、加飾板(1)のオモテ面(1A)から光を取り出すことができる。
光放散層(15)は、この例では、導光板(11)のウラ面に部分的に接し設けられており、当該ウラ面に直接積層されている。光放散層(15)は、導光板(11)と第2低屈折率層(13)の界面に設けられている。
光放散層(15)は、光を取り出して意匠を浮かび上がらせることが可能な層であるため、そのような意匠を形成するべく、導光板(11)の一方面における全体ではなく、当該一方面の所定領域に形成される。すなわち、文字、記号、図形、模様、及びこれらの2種以上の組み合わせからなる意匠に対応した位置に設けられる。光放散層(15)は、例えば、インクジェット印刷やスクリーン印刷などのパターニング可能な印刷方法により形成される。光放散層(15)の厚みとしては、特に限定されず、例えば、0.5〜20μmでもよく、1〜10μmでもよい。
光放散層(15)は、この例では、微粒子を含む樹脂からなり、入射した光を微粒子により散乱させる光散乱層である。樹脂に分散させる微粒子としては、例えば、酸化チタン、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、アルミ粉などが挙げられ、これらをいずれか1種又は2種以上組み合わせて用いてもよい。微粒子の粒径は、特に限定されず、例えば、50%体積粒径(D50)が100〜4000nmでもよく、200〜800nmでもよい。光放散層(15)を形成する樹脂としては、例えば第1低屈折率層(12)において例示した樹脂を用いることができる。この樹脂の屈折率は、隣接する導光板(11)の屈折率よりも低くてもよく、高くてもよい。
保護層(16)は、加飾板(1)のオモテ面(1A)を保護するために、加飾板(1)の最表面に形成される任意の透明樹脂層である。この例では、保護層(16)は、加飾層(14)を覆うように、加飾層(14)を含む第1低屈折率層(12)のオモテ面全体に形成されている。保護層(16)は、第1低屈折率層(12)と同様の公知の塗装方法や印刷方法により形成することができる。保護層(16)の厚みは、特に限定されず、例えば、50〜1000μmでもよく、100〜500μmでもよい。
保護層(16)は、透明な樹脂からなる光透過層であり、無色透明であることが好ましいが、着色透明でもよい。保護層(16)を形成する樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても2種以上ブレンドして用いてもよい。保護層(16)の屈折率は、隣接する第1低屈折率層(12)の屈折率よりも低くてもよく、高くてもよく、特に限定されない。
ベース層(17)は、加飾板(1)のウラ面(1B)側に設けられる任意の樹脂層であり、加飾層(14)による意匠を補う着色を付与したり、あるいはまた後述する樹脂成形体(21)との接着性を高めたりするために設けられる。この例では、ベース層(17)は、第2低屈折率層(13)のウラ面全体に形成されている。ベース層(17)は、第1低屈折率層(12)と同様の公知の塗装方法や印刷方法により形成することができる。ベース層(17)の厚みは、例えば、0.1〜300μmでもよく、5〜80μmでもよい。ベース層(17)を形成する樹脂としては、例えば保護層(16)において例示した樹脂を用いることができる。また、着色するために、有機顔料や無機顔料などの顔料、染料などの着色剤を配合してもよい。
図2に示すように、第1実施形態に係る加飾成形品(2)は、加飾板(1)と、該加飾板(1)のウラ面(1B)側に積層一体化された樹脂成形体(21)とを備えてなる。樹脂成形体(21)は、導光板(11)のウラ面側に少なくとも第2低屈折率層(13)を介して設けられており、この例では、導光板(11)のウラ面側に、光放散層(15)と第2低屈折率層(13)とベース層(17)を介して、該ベース層(17)のウラ面に積層一体化されている。
樹脂成形体(21)を形成する樹脂としては、例えば、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)などのスチレン系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂(PC)、アクリル系樹脂などの各種合成樹脂が挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても2種以上ブレンドして用いてもよい。着色するために、有機顔料や無機顔料などの顔料、染料などの着色剤を配合してもよい。
加飾成形品(2)は、公知のインサート成形方法を用いて製造することができる。例えば、加飾板(1)を真空成形加工または圧空成形加工にてあらかじめ三次元形状に予備成形し、その後、予備成形した加飾板(1)を成形型内に配置し、溶融した合成樹脂をキャビティ内に射出して樹脂成形体(21)を射出成形することにより、加飾成形品(2)を得てもよい。
第1実施形態に係る加飾モジュール(3)は、加飾成形品(2)と、その導光板(11)の側面(11C)に光を入射可能な発光素子である発光ダイオード(以下、LEDという)(31)とを備えてなる。なお、加飾モジュール(3)は、図示しないが、LED(31)への配線、電源及び制御装置などの電機部品の他、フレームなどの他の部品を含んで構成されてもよい。
次に、導光板(11)の形状について説明する。この例では、導光板(11)は、平面視で加飾板(1)と同じ形状を持つ。図3に示すように、導光板(11)は、平面視で概略矩形状をなす部材であり、長手方向(X)の一端部(11A)から入射した光を長手方向(X)の他端部(11B)に向けて導光するように構成されている。
導光板(11)は、そのオモテ面に垂直な側面(11C)として、長手方向(X)に垂直な幅方向(Y)において対向する一対の第1側面(11D)(11D)と、一端部(1A)において一対の第1側面(11D)(11D)の間を連結する第2側面(11E)と、を備える。一対の第1側面(11D)(11D)における第2側面(11E)側の端部には、LED(31)からの光が入射する入射面部(32)が設けられている。一対の第1側面(11D)(11D)は互いに平行であり、各第1側面(11D)の長手方向(X)における一端に入射面部(32)が設けられている。LED(31)は、その出射面を第1側面(11D)の入射面部(32)に重ね合わせるように配置されており(即ち、入射面部(32)はLED(31)の出射面に一致)、入射面部(32)から幅方向(Y)に光が入射される。
本実施形態では、幅方向(Y)に入射された光を導光方向である長手方向(X)に効率的に導光するために、第2側面(11E)の形状に特徴がある。第2側面(11E)は、LED(31)の外端よりも外側にはみ出す部分と、LED(31)から直進する光を全反射する部分とを有する。ここで、直進する光とは、LED(31)の出射面に垂直な方向に出射される光であり、この例では導光板(11)の幅方向(Y)に平行に進む光である。
詳細には、図4に示すように、第2側面(11E)は、第1側面(11D)側の端部から順に、第1辺部(11E1)と、第2辺部(11E2)と、第3辺部(11E3)と、複数の第4辺部(11E4)とを備える。第1辺部(11E1)、第2辺部(11E2)及び第3辺部(11E3)が上記の外側にはみ出す部分であり、第4辺部(11E4)が上記の全反射する部分である。第1辺部(11E1)と第2辺部(11E2)と第3辺部(11E3)は、この順番で、入射面部(32)の外端(32A)から連接して設けられている。
第1辺部(11E1)は、入射面部(32)の外端(32A)に相当する外端ライン(L1)よりも外側にはみ出す部分であり、入射面部(32)を外側に延長した入射面ライン(L2)に対する角度θ1が0°<θ1<90°を満たす。θ1が90°よりも小さいことで、外端ライン(L1)よりも外側にはみ出す部分が設けられる。そして、このようにはみ出す部分を設けることにより、LED(31)から外向きに傾斜を持って出射される光を導光板(11)内に取り込むことができる。
ここで、入射面部の外端(32A)とは、入射面部(32)のうち、導光板(11)の長手方向(X)中央から最も離れた位置であり、図4における入射面部(32)の右端である。また、外端ライン(L1)とは、外端(32A)を通る幅方向(Y)に平行な線である。また、入射面ライン(L2)とは、入射面部(32)を長手方向外側(図4における右側)に延長した線である。また、角度θ1は、第1辺部(11E1)が入射面ライン(L2)を基準として反時計回りになす角度である(後述する角度θ2,θ3,θ4についても同じ)。
第1辺部(11E1)の角度θ1は、LED(31)から出射される光のうち、利用したいと考える光の出射角度に設定することができる。図5に示すように、LED(31)の出射面(31A)からは様々な角度で光が出射される。一実施形態として、角度θ1は、LED(31)の半減角θH以上に設定されることが好ましい。ここで、半減角θHとは、LED(31)から出射される光の強度が、出射面(31A)の正面での強度に対して半分になるときの角度であり、本明細書では入射面ライン(L2)に対する角度、即ち入射面ライン(L2)を基準とした反時計回りの角度である。
第2辺部(11E2)は、入射面ライン(L2)に対する角度θ2がθ1<θ2≦90°を満たす部分である。角度θ1よりも大きい角度θ2を持つ第2辺部(11E2)を設けたことにより、図6に示すような、第1辺部(11E1)で全反射された光(a1)や、第1辺部(11E1)に入射されずに第2辺部(11E2)に入射される光(a2)の利用が可能になる。また、その角度θ2を90°以下に設定することにより、第2辺部(11E2)で全反射とならない光成分の割合を小さくして、光の利用効率を上げることができる。一実施形態として、角度θ2は、角度θ1に対して5°以上大きく設定されてもよい(即ち、θ2≧θ1+5°)。
第3辺部(11E3)は、導光板(11)の内部から外部に進む光の臨界角をθCとして、入射面ライン(L2)に対する角度θ3が90°<θ3≦180°−θCを満たす部分である。より好ましくは、90°+θC/2≦θ3≦180°−θCを満たすことである。図4に示すように、第3辺部(11E3)の先端(11E31)は、上記外端ライン(L1)上又は外端ライン(L1)よりも内側(即ち、長手方向(X)の中央部寄り)に位置している。第3辺部の先端(11E31)は、外端ライン(L1)を越える場合でも、外端ライン(L1)の近傍に位置することが好ましく、例えば、外端ライン(L1)から入射面部(32)の長さ(D1)の1/3までの範囲内に設定することが好ましい。なお、臨界角θCは、特に限定しないが、通常は60°以下である。
第4辺部(11E4)は、LED(31)から直進する光を全反射させる部分であり、入射面ライン(L2)に対する角度θ4が90°<θ4≦180°−θCを満たす。より好ましくは、90°+θC/2≦θ4≦180°−θCを満たすことである。第4辺部(11E4)は、この例では複数(詳細には3つ)設けられており、第3辺部(11E3)から段状に設けられている。詳細には、第3辺部(11E3)と複数の第4辺部(11E4)との隣接する各辺の間には段差となる連結辺部(11E5)が設けられ、これにより、この部分の第2側面(11E)は階段状(即ち、ジグザグ形状)に形成されている。連結辺部(11E5)の入射面ライン(L2)に対する角度は、例えば0°以上90°以下に設定してもよい。
複数の第4辺部(11E4)のうち、最もLED(31)から遠い第4辺部の先端(11E41)は、入射面部(32)の内端(32B)に相当する内端ライン(L3)上又は内端ライン(L3)よりも内側に位置している。ここで、入射面部の内端(32B)とは、入射面部(32)のうち、導光板(11)の長手方向(X)中央に最も近い位置であり、図4における入射面部(32)の左端である。また、内端ライン(L3)とは、内端(32B)を通る幅方向(Y)に平行な線である。
角度θ4の設定理由について説明する。LED(31)から直進する光がちょうど臨界角θCで入射するときの第4辺部(11E4)の角度θ4を考えると、図7に示すように、θ4=180°−θCとなる。角度θ4がこれよりも大きいと(つまり、第4辺部(11E4)が左側へより傾くと)、LED(31)から直進してきた光が臨界角θCよりも小さな角度で入射することとなり、全反射しなくなる。そのため、角度θ4の最大値は180°−θCであり、全反射のみを考慮すれば、角度θ4は、180°−θC以下であり、かつ90°を超えていればよい。
より効率よく光を利用するためには、第4辺部(11E4)で一回反射した後、入射面部(32)が設けられた第1側面(11D)に対向する第1側面(11D)に入射する光が臨界角θC以上で入射するように設定することが好ましい。すなわち、図8に示すように、対向する第1側面(11D)において臨界角θC以上で入射するためには、θ4の最小値が90°+θC/2であればよい。
角度θ3については、図6に示すように、LED(31)より、第1辺部(11E1)や第2辺部(11E2)に入射せずかつ直進する光以外の光(a3)、及び、第1辺部(11E1)や第2辺部(11E2)で全反射された光(a1)(a2)の一部が入射する。第1辺部(11E1)や第2辺部(11E2)に当たらない光(a3)は、角度がθ1より大きいので、全反射を起こす為にはθ4と同じ設定角度範囲である必要がある。第3辺部(11E3)に入射する光は、第4辺部(11E4)に入射する光よりも、入射角の範囲が広いので、光の利用効率を高めるためには、θ3≦θ4であることが好ましい。
なお、図4では、一対の第1側面(11D)(11D)のうちの一方側の入射面部(32)から連なる第2側面(11E)の略半分の形状について説明したが、対向するもう一方の入射面部(32)から連なる部分の形状についても、同様の構成を持つ第1辺部(11E1)、第2辺部(11E2)、第3辺部(11E3)及び第4辺部(11E4)を備えた形状に設定することができる。
以上よりなる第1実施形態であると、導光板(11)の側面(11C)から光が入射すると、光は全反射により導光板(11)内に閉じ込められて導光板(11)内に広がっていく。その際、光放散層(15)に入射すると、そこで光が散乱して、第1低屈折率層(12)に対して垂直に近い角度で入射する光が生じ、その光は全反射せずに第1低屈折率層(12)に進入し、透過するので、加飾板(1)のオモテ面(1A)から放射される。光は、光放散層(15)の設置位置において、加飾板(1)のオモテ面(1A)から放出され、当該放出位置が発光部(35)となる(図2参照)。そのため、該発光部35により、光放散層(15)の設置位置に応じた文字や記号、図形、模様などの意匠を浮かび上がらせることができる。よって、加飾層(14)による意匠効果だけでなく、発光部(35)により暗がりでの意匠効果を付与することができ、加飾層(14)と相俟って、高い意匠性を表現することができる。
第1実施形態であると、導光板(11)のオモテ面側に加飾層(14)を設けたので、より明瞭な意匠を表現することができる。また、光散乱層(15)を導光板(11)のウラ面側に設けたので、光放散層が目立ちにくく、よって非発光時の意匠に影響を与えない。
また、第1実施形態であると、第2側面(11E)の形状を上記のように設定したことにより、LED(31)から導光板(11)に入射された光は、幅方向(Y)に向かって広がりつつ、上記特定の形状を持つ第2側面(11E)により導光方向である長手方向(X)に向けて効率的に光を散乱させることができ、よって、幅方向(Y)での広がりを持たせつつ、長手方向(X)での導光距離も稼ぐことができる。そのため、少ないLED(31)を用いたものでありながら、導光板(11)の全面での発光を可能にすることができ、LED(31)の削減やアセンブリ時の作業性を向上することができる。
なお、第3辺部(11E3)と複数の第4辺部(11E4)の角度θ3,θ4は、互いに同一でもよく、上記の範囲内で互いに異なる値としてもよい。例えば、導光板(11)が比較的広幅である場合、より均一に導光するという意味では、複数のθ4の値を互いに異なる角度とした方がよく、角度θ4の並びも規則的ではない方が好ましい。また、第4辺部(11E4)の数(段数)も大きい方が好ましい。一方、導光板(11)が比較的幅狭で細長い場合、長手方向によりよく導光させるという意味で、θ4=135°±20°とし、第3辺部(11E3)と複数の第4辺部(11E4)の角度θ3,θ4は一定であることが好ましい。あるいはまた、LED(31)から遠ざかるにつれて角度が大きくなること、即ち、θ3<θ4であり、複数の第4辺部(11E4)の角度θ4がLED(31)から遠ざかるほど大きくなることが好ましい。
(第2実施形態)
図9に示すように、第2実施形態に係る加飾樹脂成形品(20A)の加飾板(10A)は、光放散層(15)が導光板(11)と第1低屈折率層(12)の界面に設けられた点で、第1実施形態に係る加飾板(1)と異なる。すなわち、第2実施形態では、導光板(11)のオモテ面側に第1低屈折率層(12)を介して加飾層(14)が設けられるとともに、光放散層(15)が導光板(11)と第1低屈折率層(12)との界面に設けられている。
詳細には、導光板(11)のオモテ面に光放散層(15)が部分的に接し設けられ、その上に第1低屈折率層(12)が光放散層(15)を含む導光板(11)の全体を覆うように積層されている。そして、第1低屈折率層(12)のオモテ面に加飾層(14)が設けられ、更にその上に保護層(16)が加飾層(14)を含む第1低屈折率層(12)の全体を覆うように積層されている。一方、導光板(11)のウラ面側には第2低屈折率層(13)が全体にわたって積層されている。なお、この例ではベース層は設けていない。
第2実施形態に係る加飾成形品(20A)は、加飾板(10A)と、そのウラ面側に積層一体化された樹脂成形体(21)とを備えてなる。この例では、樹脂成形体(21)は、導光板(11)のウラ面側に、第2低屈折率層(13)を介して積層一体化されている。
第2実施形態であると、導光板(11)のオモテ面側に加飾層(14)を設けたので、より明瞭な意匠を表現することができる。また、光放散層(15)を導光板(11)のオモテ側に設けたので、第1実施形態よりも明るくくっきりとした発光にすることができる。第2実施形態について、その他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様であり、説明は省略する。
(第3実施形態)
図10に示すように、第3実施形態に係る加飾樹脂成形品(20B)の加飾板(10B)は、加飾層(14)が導光板(11)のウラ面側に設けられた点で、第1実施形態に係る加飾板(1)と異なる。第3実施形態では、導光板(11)のウラ面側に第1低屈折率層(12)を介して加飾層(14)が設けられるとともに、光放散層(15)が導光板(11)のオモテ面に部分的に接し設けられている。
詳細には、導光板(11)のオモテ面に光放散層(15)が部分的に接し設けられ、その上に保護層(16)が光放散層(15)を含む導光板(11)の全体を覆うように積層されている。一方、導光板(11)のウラ面には、上記屈折率n2を持つ第1低屈折率層(12)が全体にわたって積層されており、第1低屈折率層(12)のウラ面に加飾層(14)が設けられている。
第3実施形態に係る加飾成形品(20B)は、加飾板(10B)と、そのウラ面側に積層一体化された樹脂成形体(21)とを備えてなる。この例では、樹脂成形体(21)は、導光板(11)のウラ面側に、第1低屈折率層(12)と加飾層(14)を介して積層一体化されている。
第3実施形態であると、導光板(11)の側面(11C)から光が入射すると、光は全反射により導光板(11)内を広がっていく。ここで、保護層(16)の屈折率が導光板(11)よりも屈折率が小さい場合、保護層(16)が低屈折率樹脂層として機能する。また、仮に保護層(16)の屈折率が導光板(11)よりも屈折率が高いとしても、保護層(16)は低屈折率の空気層に面しているため、導光板(11)は保護層(16)とともに導光層として機能する。その際、光が光放散層(15)に入射すると、そこで散乱するので、加飾板(10B)のオモテ面(1A)から放射される。そのため、第1実施形態と同様に、光放散層(15)の設置位置が発光部(35)となって意匠性を向上することができる。
また、第3実施形態であると、導光板(11)のウラ面側に加飾層(14)を設けたので、奥行き感のある意匠を表現することができる。また、光放散層(15)を導光板(11)のオモテ側に設けたので、光が浮き上がるような効果をもたせることができる。第3実施形態について、その他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様であり、説明は省略する。
(第4実施形態)
図11に示すように、第4実施形態に係る加飾樹脂成形品(20C)の加飾板(10C)は、光放散層(15)が導光板(11)と第1低屈折率層(12)の界面に設けられた点で、第3実施形態に係る加飾板(10B)と異なる。すなわち、第4実施形態では、導光板(11)のウラ面側に第1低屈折率層(12)を介して加飾層(14)が設けられるとともに、光放散層(15)が導光板(11)と第1低屈折率層(12)の界面に設けられている。また、第4実施形態では、第2低屈折率層(13)が、導光板(11)のオモテ面に設けられている。
詳細には、導光板(11)のウラ面に光放散層(15)が部分的に接し設けられ、該光放散層(15)を覆うように、光放散層(15)を含む導光板(11)のウラ面全体に、上記屈折率n2を持つ第1低屈折率層(12)の皮膜が形成されている。そして、第1低屈折率層(12)のウラ面に加飾層(14)が設けられ、加飾層(14)を覆うように、加飾層(14)を含む第1低屈折率層(12)のウラ面全体にベース層(17)が積層されている。一方、導光板(11)のオモテ面には、上記屈折率n3を持つ第2低屈折率層(13)が全体にわたって積層されており、保護層は設けられていない。
第4実施形態に係る加飾成形品(20C)は、加飾板(10C)と、そのウラ面側に積層一体化された樹脂成形体(21)とを備えてなる。この例では、樹脂成形体(21)は、導光板(11)のウラ面側に、光放散層(15)と第1低屈折率層(12)と加飾層(14)とベース層(17)を介して、ベース層(17)のウラ面に積層一体化されている。
第4実施形態であると、導光板(11)の側面(11C)から光が入射すると、光は全反射により導光板(11)内を広がっていき、光が光放散層(15)に入射すると、そこで散乱するので、その一部は導光板(11)と第2低屈折率層(13)を透過して、加飾板(10C)のオモテ面(1A)から放射される。そのため、第3実施形態と同様に、光放散層(15)の設置位置が発光部(35)となり、意匠性を向上することができる。
また、第4実施形態であると、導光板(11)のウラ面側に加飾層(14)を設けたので、奥行き感のある意匠を表現することができる。また、光放散層(15)を導光板(11)のウラ側に設けたので、最表面が平坦な面となり光沢感を出すことができる。第4実施形態について、その他の構成及び作用効果は第3実施形態と同様であり、説明は省略する。
(その他の実施形態)
以上の実施形態において、光放散層(15)としては微粒子を分散させた樹脂からなる光散乱層としたが、光放散層(15)は蛍光体を含む蛍光層としてもよい。ここでいう蛍光には、発光寿命の短い狭義の蛍光だけでなく、発光寿命の長い燐光ないし蓄光などの広義の蛍光も含まれる。蛍光層は、蛍光染料などの蛍光体を含む樹脂からなる層であり、光を受けて様々な角度に向けて発光するため、光放散層(15)として機能する。
樹脂成形体(21)は、導光板(11)のウラ面側に、少なくとも第1低屈折率層(12)又は第2低屈折率層(13)を介して設けることができる。なお、上記実施形態では、加飾板のウラ面側に樹脂成形体(21)を積層一体化したが、三次元形状に成形した加飾板(10A)(10B)及び(10C)のみで、加飾成形品を構成してもよい。また、例えば、図1に示す加飾板(10A)単体で加飾成形品を構成する場合、第2低屈折率層(13)は必須ではなく、ベース層(17)とともに省略してもよい。
図10に示す第3実施形態において、光放散層(15)を覆うように、光放散層(15)を含む導光板(11)のオモテ面全体に、第2低屈折率層(13)を設けてもよい。また、図11に示す第4実施形態において、第2低屈折率層(13)は省略してもよく、導光板(11)が加飾板(10C)のオモテ面(1A)を構成するようにしてもよい。
上記実施形態では、概略矩形状をなす導光板(11)において、その長手方向(X)を導光方向として、幅方向(Y)において対向する一対の第1側面(11D)から、LED(31)の光が入射されるように設定したが、寸法の短い幅方向を導光方向として、長手方向に対向する一対の第1側面から、LEDの光が入射されるように設定してもよい。その場合、導光板は、幅方向の一端部から入射した光を幅方向の他端部に向けて導光する。
また、導光板(11)の形状は矩形状に限定されるものではなく、三角形状や曲線状の辺を持つ形状でもよく、導光方向を第1方向として、これに垂直な第2方向において対向する一対の側面を有する種々の形状のものを用いることができる。該一対の側面は、上記実施形態のように互い平行であることが好ましいが、必ずしも互いに平行でなくてもよい。なお、第1方向及び第2方向は、導光板の面内において互いに直交する二方向である。
上記実施形態では、導光板(11)の幅方向(Y)に対向する一対の第1側面(11D)(11D)の双方に、LED(31)からの光が入射する入射面部(32)を設けたが、いずれか一方のみに設けてもよく、即ち、LED(31)は1つのみで構成してもよい。
上記実施形態では、第2側面(11E)の複数の第4辺部(11E4)のうちの1つの先端(11E41)が入射面部(32)の内端ライン(L3)上又は内端ライン(L3)よりも内側に位置するように設定したが、2つ又はそれ以上の第4辺部(11E4)の各先端が内端ライン(L3)上又は内端ライン(L3)よりも内側に位置するように設定してもよい。また、上記実施形態では、第4辺部(11E4)を複数設けたが、第4辺部(11E4)は1つだけでもよく、その場合、当該1つの第4辺部(11E4)の先端が内端ライン(L3)上又は内端ライン(L3)よりも内側に位置していればよい。
上記実施形態では、導光板(11)として加飾板(1)(10A)(10B)(10C)に組み込まれるものを例に挙げて説明したが、長手方向などの第1方向の一端部から入射した光を第1方向の他端部に向けて導光するものであれば、これに限定されるものではない。例えば、液晶表示装置に組み込まれる面状ライトユニットなどのように、一端部から入射した光を他端部に向けて導光しながらオモテ面から出射する種々の用途の導光板として用いることができる。
[導光板の端面形状の検討]
導光板として、ポリカーボネート樹脂シート(住化アクリル販売株式会社製、テクノロイC000、屈折率1.585、全光線透過率90%、シートの厚さ0.4mm)を用いて、500mm×135mmの長方形状に切り出し、その際、図3及び図4に示すように、入射面部(32)を備える一対の第1側面(11D)と、第1辺部(11E1)、第2辺部(11E2)、第3辺部(11E3)及び3つの第4辺部(11E4)を備える第2側面(11E)を設けた。角度θ1は61.5°、角度θ2は76.5°、角度θ3は121.5°、角度θ4はLEDに近い側から順に124.5°、124.5°、124.5°とした(ここで、半減角θH=30°、臨界角θC=38.9°)。また、これらの第1辺部、第2辺部、第3辺部及び第4辺部を設けずに、第2側面を直線状としたコントロールの導光板も作製した。
得られた導光板を用いて入射面部からLEDにより光を入射し、導光板のオモテ面において1cd/cm2以上の輝度を持つ範囲を導光距離として測定したところ、コントロールの導光板に対して、実施例の導光板では、導光距離が約1.6倍であった。
[実施例1]
・光放散層用インクの作製:
下記表1の(A)に示す配合に従い、各成分をミキサーにて混合することにより顔料母液を作製した。次いで、得られた顔料母液を用いて、表1の(B)に示す配合に従い、各成分をミキサーにて混合することにより、光放散層用インクを作製した。
・光放散層の形成:
導光板としてポリカーボネート樹脂シート(住化アクリル販売株式会社製、テクノロイC000、短辺の長さ270mm、長辺の長さ530mm)を用い、該樹脂シートの一方の面に、シリアル型インクジェットプリンターを用いて、上記作製したインクを付与した後、直ちに紫外線ランプを用いて紫外線を照射し、インクを硬化させて光放散層を形成した。光放散層の厚みは6μmであった。光放散層を形成する樹脂の屈折率は1.459であった。
印刷条件は、ヘッド加熱温度:40℃、ノズル径:20μm、印加電圧:20V、パルス幅:15μs、駆動周波数:1.2kHz、解像度:300dpi、インク付与量:0.5g/m2とし、付与パターンは貫入柄とした。また、紫外線照射条件は、ランプ種類:メタルハライドランプ、ランプの出力:100W/cm、照射時間:0.5秒、照射回数:4回、照射距離:20mmとした。このとき365nmにおけるUV照射のピーク照度は、460mW/cm2、積算光量は800mJ/cm2であった。
・低屈折率層用インクの作製:
下記表2に示す配合に従い、各成分をミキサーにて混合することにより低屈折率層用インクを作製した。
・第1及び第2低屈折率層の形成:
光放散層を形成したポリカーボネート樹脂シートの表裏両面に、シリアル型インクジェットプリンターを用いて、上記作製した低屈折率層用インクを付与した後、直ちに紫外線ランプを用いて紫外線を照射し、インクを硬化させて第1及び第2低屈折率層を形成した。条件は、印刷条件において、インク付与量を3g/m2とし、付与パターンをベタパターン(全面付与)とした以外は、光放散層の形成時の印刷条件及び紫外線照射条件と同じである。形成された第1及び第2低屈折率層の屈折率は1.483であった。また、厚みは、オモテ面側とウラ面側の低屈折率層ともに15μmであった。
・加飾層用インクの作製:
下記表3の(A)に示す配合に従い、各成分をミキサーにて混合することにより顔料母液を作製した。次いで、得られた顔料母液を用いて、表3の(B)に示す配合に従い、各成分をミキサーにて混合することにより、加飾層用インクを作製した。
・加飾層の形成:
光放散層と第1及び第2低屈折率層を形成したシートの、光放散層と逆側の面に対して上記にて作製した加飾層インクをシリアル型インクジェットプリンターで印刷し木目柄を付与した後、紫外線ランプを用いて紫外線を照射し、インクを硬化させて加飾層を形成した。加飾層の厚みは、最大厚み部分の厚み(凸部の高さ)で50μmであった。
印刷条件は、ヘッド加熱温度:57℃、ノズル径:70μm、印加電圧:50V、パルス幅:15μs、駆動周波数:4.5kHz、解像度:720dpiとし、図柄は木目柄とした。また、紫外線照射条件は、ランプ種類:メタルハライドランプ、ランプの出力:120W/cm、照射時間:1秒、照射回数:20回、照射距離:5mmとした。このときの積算光量は、225mJ/cm2であった。
・ベース層用インクの作製:
下記表4に示す配合に従い、各成分をミキサーにて混合することによりベース層用インクを作製した。
・ベース層の形成:
光放散層、第1及び第2低屈折率層、及び加飾層を形成したシートの、光放散層を付与した側の面の全面に第2低屈折率層の上からスクリーン印刷によって上記作製したベース層用インクを付与した。その後、熱乾燥を行い、インクを硬化させてベース層を形成した。印刷条件は、メッシュ数:200、線形:48μm、紗厚:64μm、バイアス:22.5°、スキージ角度:45°、スキージ速度:50mm/s、印刷面積:500mm×250mmとし、乾燥条件は、オーブンによる熱乾燥により、乾燥温度:80℃、乾燥時間:15分とした。最終的に乾燥膜厚が60μmとなるように、上記の印刷と乾燥を3回繰り返し、ベース層を形成した。
・保護層用塗料の作製:
下記表5に示す配合に従い、各成分をミキサーにて混合することにより保護層用塗料を作製した。
・保護層の形成:
ベース層形成後のシートの加飾層側の面に対して、上記作製した保護装用塗料を、バーコーター(RK Print Coat Instruments Ltd製、商品名「K Control Coater」)にて、膜厚が100μmとなるように全面に塗工し、さらに、紫外線ランプを用いて紫外線を照射し、塗料を硬化させて保護層を形成した。塗工条件は、バーのワイヤー径1.27mmでワイヤー間の隙間無し、塗工速度3.5m/minとした。紫外線照射条件は光放散層の形成時の条件と同じである。形成された保護層の屈折率は1.484であった。
・型抜き:
保護層を形成したシートを、射出成形型にセットするために必要な部分と不必要な部分とを分ける型抜きを行った。すなわち、トムソン刃でできた型枠をシートの保護層側にあてがい、プレス機(株式会社イイノ製、商品名「IOC−20」)を用いて、型抜きを行った。型抜き形状は、450mm×100mmの長方形状とし、第2側面(11E2)の形状は、上記「導光板の端面形状の検討」の実施例と同じ形状とした。
・予備成形:
型抜きしたシートをプレス機(高木機工株式会社製、商品名「DEF−H500」)を用いて賦形を行った。すなわち、あらかじめ110℃で予備加熱したシートをプレス機にセットし、100℃で加熱しながら型を押し当てることで加圧した。賦形形状はカマボコ型とした。
・インサート成形:
予備成形したシートを、射出成形機(宇部興産機械株式会社製、商品名「MD450S−IV」)を用いて、インサート成形により、樹脂成形体と一体化した。すなわち、シートを、保護層側がキャビティ面に向く状態で射出成形型にセットし、以下に記す条件にて合成樹脂をキャビティ内に射出した後、冷却し、硬化した。成形条件は、合成樹脂としてPC/ABS樹脂(日本エイアンドエル株式会社製、商品名「PAX−1439」)を用い、スクリュー内温度:260℃、コア温度:40℃、キャビティ温度:40℃、射出時の圧力:200MPaとした。
・加飾成形品:
以上により、図2に示される第1実施形態に係る加飾成形品を得た。得られた加飾成形品の端面から光を入射するために、シート端面が成形樹脂で覆われている状態の加飾成形品の長辺部をNC加工機にてよって切削することで、第1側面(11D)を剥き出しにし、その入射面部(32)にLED(31)を設置した。
LEDを点灯した結果、加飾板のオモテ面のほぼ全域において、光放散層を付与した箇所が加飾柄の奥から部分的に光って浮かび上がることで、非点灯時とは異なる印象を与える優れた意匠となった。
[実施例2]
光放散層を導光板(ポリカーボネート樹脂シート)のオモテ面側(即ち、加飾層と同じ側)に付与すること以外は全て実施例1と同様にして、実施例2に係る加飾成形品を作製した。この加飾成形品は、図9に示される第2実施形態の構成を持つものである。
得られた加飾成形品に光を入射した結果、加飾板のオモテ面のほぼ全域において、光放散層を付与した箇所が加飾柄の奥から部分的に光って浮かび上がることで、非点灯時とは異なる印象を与える優れた意匠となった。また、光放散層が表側にあることで、実施例1より明るくくっきりとした光り方にすることができた。
[実施例3]
導光板(ポリカーボネート樹脂シート)のオモテ面側に光放散層を形成し、第1低屈折率層をウラ面側に形成し、第1低屈折率層の上から加飾層、更にベース層を形成した後、オモテ面側の光放散層の上から保護層を形成し、その後、インサート成形を行った。その他の点、例えば各層を形成する材料、及び形成条件(印刷条件、乾燥条件等)などは実施例1と同様にして、実施例3に係る加飾成形品を作製した。この加飾成形品は、図10に示される第3実施形態の構成を持つものである(但し、加飾層(14)と樹脂成形体(21)との間にベース層(17)を追加)。
得られた加飾成形品に光を入射した結果、加飾板のオモテ面のほぼ全域において、光放散層を付与した箇所が加飾柄の中で部分的に光って見えることで、非点灯時とは異なる印象を与え、また、光放散層をシートのオモテ面側に付与したことで光が浮き上がったような立体的な意匠が得られた。
[実施例4]
導光板(ポリカーボネート樹脂シート)のウラ面側に光放散層を形成し、第1低屈折率層をウラ面に形成し、第1低屈折率層の上から加飾層、更にベース層を形成した後、インサート成形を行った。導光板のオモテ面には保護層や第2低屈折率層は形成しなかった。その他の点、例えば、各層を形成する材料、及び形成条件(印刷条件、乾燥条件等)などは実施例1と同様にして、実施例4に係る加飾成形品を作製した。この加飾成形品は、図11に示される第4実施形態の構成を持つものである(但し、オモテ面側の第2低屈折率樹脂層(13)は無し)。
得られた加飾成形品に光を入射した結果、加飾板のオモテ面のほぼ全域において、光放散層を付与した箇所が加飾柄の中で部分的に光って見えることで、非点灯時とは異なる印象を与え、また、最表面が平坦な面となることで高級感のある意匠を持たせることができた。
[実施例5]
実施例1において、第1及び第2低屈折率層を形成するインクを以下の通りに変更し(第1及び第2低屈折率層の屈折率を変更)、その他は全て実施例1と同様にして、実施例5に係る加飾成形品を作製した。
・低屈折率層用インクの作製:
下記表6に示す配合に従い、各成分をミキサーにて混合することにより実施例5に係る低屈折率層用インクを作製した。
実施例5において、形成された第1及び第2低屈折率層の屈折率は1.521であった。また、得られた加飾成形品に光を入射した結果、実施例1と同様な意匠が得られた。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。