JP2006038785A - バックライト型表示板およびバックライト型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー印刷層のブロッキング回避と、バックライト型表示板の反り変形抑制と、トナー印刷層の内部応力低減とを図る。
【解決手段】 透光性の基板１１と、基板１１の裏面にトナー印刷されてなるトナー印刷層１２と、基板１１の裏面にトナー印刷層１２を覆うように密着して設けられた透光性の保護層１３とから構成され、保護層１３のうちトナー印刷層１２と反対側の面には、光源４０からの光を出射して基板１１を透過照明する導光板２０が接触するようになっているバックライト型表示板において、保護層１３をアクリル系の紫外線硬化型樹脂で構成すると共に、基板１１の弾性率に対して保護層１３の弾性率を小さくする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、透光性の基板に印刷された表示内容がバックライトにより透過照明される、バックライト型表示板に関するものであり、特に、車両に搭載された計器の表示板に用いて好適なものである。

従来、この種のバックライト型表示板は、透光性の基板と、当該基板の裏面にスクリーン印刷等により形成されたインキ印刷層とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。そして、近年では、他品種小ロット印刷への即時対応性を向上させるために、基板への印刷に電子写真法によるトナー印刷が採用されるようになってきており、インキ印刷層がトナー印刷層に置き換わるようになってきている。
特開平８−１２９３４９号公報

しかし、このようなトナー印刷層によるバックライト型表示板においては、光源からの光を出射して基板を透過照明する導光板を、基板のうちトナー印刷層の側の面に接触させるようにすると、トナー印刷層が経時変化により導光板に対してブロッキングを生じてしまうことが分かった。そして、当該ブロッキングの発生は、トナー印刷層にクラックや剥離を誘発させる原因となり、バックライト型表示板の見栄えが著しく損なわれてしまう。

さらに、トナー印刷層によるバックライト型表示板においては、トナーの熱収縮率は基板の熱収縮率に比べて大きいため、バックライト型表示板に反り変形が生じてしまうことが分かった。特に、夏期炎天下の車室内等、高温環境下においては、車両等に設置されたバックライト型表示板には上記熱収縮率の違いにより内部応力が生じ、トナー印刷層にクラックが生じてしまい、バックライト型表示板の見栄えが著しく損なわれてしまう。

そこで、本発明者らは、トナー印刷層を覆う透光性保護層を基板の裏面に設けたバックライト型表示板を試作検討し、トナー印刷層が導光板に直接接触しないようにして上記ブロッキングの回避を図った。さらに、保護層の材質に熱収縮率の小さい材質を選定することで、上記反り変形の回避を図った。

しかしながら、保護層の材質には高温環境下でも軟化しないものを選定しなければならず、単純に熱硬化型樹脂を採用すると、基板の裏面に保護層を設ける過程において保護層とともにトナー印刷層をも加熱しなければならなくなる。よって、保護層の熱硬化過程におけるトナー印刷層の熱収縮変形量が大きくなってしまい、トナー印刷層の内部応力を十分には抑制することができない。

本発明は、上記点に鑑み、トナー印刷層が基板に印刷されてなるバックライト型表示板において、トナー印刷層のブロッキング回避と、バックライト型表示板の反り変形抑制と、トナー印刷層の内部応力低減とを図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、透光性の基板（１１）と、基板（１１）の裏面にトナー印刷されてなるトナー印刷層（１２）と、基板（１１）の裏面にトナー印刷層（１２）を覆うように密着して設けられた透光性の保護層（１３）とから構成され、保護層（１３）のうちトナー印刷層（１２）と反対側の面には、光源（４０）からの光を出射して基板（１１）を透過照明する導光板（２０）が接触するようになっているバックライト型表示板において、保護層（１３）をアクリル系の紫外線硬化型樹脂で構成すると共に、基板（１１）の弾性率に対して保護層（１３）の弾性率が小さくされていることを特徴としている。

これにより、トナー印刷層（１２）は保護層（１３）に覆われて導光板（２０）に直接接触することがなくなるので、トナー印刷層（１２）と導光板（２０）との間でクラックや剥離の原因となるブロッキングが生じてしまうことを回避できる。

また、保護層（１３）に紫外線硬化型の樹脂を採用するので、保護層形成時に加熱を不要にでき保護層（１３）形成時のトナー印刷層（１２）の熱収縮変形量を小さくできる。よって、バックライト型表示板の反り変形抑制、およびトナー印刷層（１２）の内部応力低減を図ることができる。

さらに、保護層（１３）をアクリル系の紫外線硬化型樹脂で構成すると共に、基板（１１）の弾性率に対して保護層（１３）の弾性率が小さくなるようにしている。例えば、請求項２に示されるように、保護層（１３）を構成するアクリル系の紫外線硬化型樹脂の弾性率が前記基板（１１）の弾性率の１／２以下であると好ましい。

このような弾性率として保護層（１３）を構成することにより、バックライト型表示板の反り変形抑制、およびトナー印刷層（１２）の内部応力低減を図ることができる。

因みに、トナー印刷層（１２）と保護層（１３）とは予め密着して形成されているので、保護層（１３）に対するブロッキングでトナー印刷層（１２）にクラックおよび剥離が生じることはない。

また、請求項３に記載の発明では、保護層（１３）は、樹脂ビーズおよび樹脂フィラーのうち少なくとも一方を紫外線硬化型樹脂に混合して構成されていることを特徴とする。

これにより、樹脂ビーズおよび樹脂フィラーのうち少なくとも一方を導光板（２０）に点接触させ、紫外線硬化型樹脂の導光板（２０）との接触面積を低減することを容易にできるので、上述した保護層（１３）の導光板（２０）に対するタックフリー化を確保できる。

例えば、請求項４に記載の発明のように、樹脂ビーズを紫外線硬化型樹脂に混合する場合、樹脂ビーズの径が保護膜（１３）の印刷膜厚と同等もしくはそれ以上とすれば、樹脂ビーズによって保護膜（１３）に凹凸が形成されるため、よりタックフリー化を確保できる。

また、請求項５に記載の発明のように、バックライト型表示板（１）と、導光板（２０）と、光源（４０）とを備えるバックライト型表示装置に、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のバックライト型表示板を用いて好適である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の各実施形態を図に基づいて説明する。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明を車両に搭載された計器の表示板に適用した一例である。図１は、本実施形態のバックライト型表示板１を表面側（車室内側）から見た正面図であり、この表示板１には複数の表示部２、３、４、５、６が形成されており、表示部２は車速を表示し、表示部３は燃料残量を表示し、表示部４はエンジン冷却水温度を表示し、表示部５はシフト位置を表示し、表示部６は左右の方向指示を表示する。

表示板１は、裏面側に配置された後述の光源４０（図２参照）からの光により照明されるバックライト型の表示板であり、光の透過を遮断する背景部１ａと、背景部１ａ領域内に形成されて光を透過させる目盛り１ｂ、文字１ｃ、記号１ｄ等の目盛り文字部を備えている。各表示部２〜６は、背景部１ａ領域内に、目盛り１ｂ、文字１ｃ、記号１ｄを配列して構成されている。

なお、図１中の斜線部分は背景部１ａを示しており、白抜き部分および符号１ｅに示す網点ハッチ部分は目盛り文字部を示している。目盛り文字部１ｂ〜１ｅのうち白抜き部分（符号１ｂ〜１ｄ）と網点ハッチ部分（符号１ｅ）とは異なる色に形成されており、本実施形態では白抜き部分が白色に発光し、網点ハッチ部分が赤色に発光するように形成されている。因みに、背景部１ａは黒色に着色されている。

また、表示板１のうち表示部２、３、４に相当する部分には、貫通穴１ｆが形成されており、回動して各目盛り１ｂを指し示す指針の回転軸が、貫通穴１ｆに挿入配置されるようになっている。

図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、表示板１は、透光性の基板１１と、基板１１の裏面にトナー印刷されてなるトナー印刷層１２と、基板１１の裏面にトナー印刷層１２を覆うように密着して設けられた透光性の保護層１３とから構成されている。

基板１１には、所定の透光性、耐熱性および強度が満たす材質が望ましく、本実施形態ではＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を採用している。ＰＥＴの具体例としてはパナック社製の商品名「ルミラー」が挙げられる。基板１１の厚み寸法は７５μｍ〜５００μｍから選択して好適であり、本実施形態では、約１００μｍまたは約１２５μｍの厚み寸法のＰＥＴを採用している。

なお、基板１１の他の材質例として、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）等が挙げられる。但し、環境保護の観点から焼却可能なＰＥＴの方が好ましい。

トナー印刷層１２は、トナー粒子が厚く転写された不透光印刷部およびトナー粒子が薄く転写された透光印刷部を有している。不透光印刷部は背景部１ａを表示し、透光印刷部は目盛り文字部１ｂ〜１ｅを表示している。より具体的には、トナー印刷層１２は周知の電子写真印刷機により基板１１に印刷されて形成されており、上記電子写真印刷機には、黒色トナーの転写ドラムが２本、赤色トナーの転写ドラムが１本、および白色トナーの転写ドラムが１本備えられている。

透光印刷部は、赤色トナーまたは白色トナーが１層だけ転写されて溶融定着して形成されている。不透光印刷部は黒色トナーを２本の転写ドラムにより２層転写されて溶融定着して形成されている。これにより、電子写真印刷方式によりシアン、マゼンダ、イエローの３原色と黒色を用いてフルカラーを表現する際の黒トナー単独の場合の透過濃度不足を解消できると共に、背景部１ａにおけるピンホールの発生数を大幅に低減できる。

なお、本実施形態では基板１１の裏面にトナー印刷層１２を形成しているため、印刷される画像は、透光性の基板１１を介して視認されるように逆像で印刷されている。

そして、トナー粒子は、結着樹脂と着色剤とを主成分として構成されている。当該結着樹脂としては、スチレン系、モノオレフィン系、ビニルエステル系、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル系、ビニルエーテル系、或いはビニルケトン系等の単独重合体、又は上記スチレン系、モノオレフィン系、ビニルエステル系、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル系、ビニルエーテル系及びビニルケトン系のうちの少なくとも二つ以上からなる共重合体が挙げられる。

特に、代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリエチレンやポリプロピレンのような単独重合体、又はスチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体やスチレン−無水マレイン酸共重合体が挙げられる。さらに、代表的な結着樹脂としては、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンやワックス類が挙げられる。これらのうちでも、特に、ポリエステルが結着樹脂として適している。

黒トナー粒子を構成する黒色着色剤の代表的な例としてはカーボン−ブラックが挙げられる。白トナー粒子を構成する白色着色剤としては、酸化チタン、シリカ、酸化錫、酸化アルミニウムや酸化マグネシウム等が挙げられるが、耐光性の観点から、酸化チタンが好ましい。

なお、トナー粒子には、必要に応じて、帯電制御剤や、ワックス等の添加剤を含有させてもよい。当該帯電制御剤としては、アゾ系金属錯体、サリチル酸もしくはアルキルサリチル酸の金属錯体、又は金属塩等が挙げられる。上記ワックスとしては、低分子量ポリエチレンや低分子量ポリプロピレン等のオレフィン系、カルナバ等の植物系、その他動物系、鉱物系等種々のものが挙げられる。また、トナー粒子の平均粒径は３０μｍ〜４０μｍの範囲内の値とするのが好ましい。なお、トナー粒子には、さらに、流動化剤等を外添してもよい。当該流動化剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等が挙げられる。

保護層１３の材質には、アクリル系の紫外線硬化型樹脂が採用されている。具体的には、保護層１３の材質として用いられる紫外線硬化型樹脂としては、その弾性率が基板１１の弾性率に対して相対的に小さくなっているものが用いられる。

また、本実施形態の保護層１３は、上記紫外線硬化型樹脂によるインキに、樹脂ビーズおよび樹脂フィラーのうち少なくとも一方を混合して構成されている。例えば、樹脂ビーズとしては、樹脂ビーズの径が保護膜１３の膜厚と同等もしくはそれ以上のものが用いられる。これにより、保護層１３の裏面には微細な凹凸が形成されることとなる。これらのビーズおよびフィラーには、アクリル、ウレタン等の樹脂を用いて好適である。

そして、このように混合して構成されたインキをシルク等のスクリーン印刷法により、基板１１の裏面に印刷して、保護層１３を形成している。これにより、保護層１３は、トナー印刷層１２を覆うように基板１１に密着する。保護層１３の厚み寸法は５μｍ〜１００μｍから選択して好適であり、本実施形態では、約２５μｍの厚み寸法を採用している。

また、ビーズおよびフィラーの平均粒径は、紫外線硬化型樹脂の厚みよりも大きい寸法にすれば、上記微細な凹凸を容易に形成することができる。本実施形態では、ビーズおよびフィラーの平均粒径を２μｍ〜５０μｍの範囲内の値としている。

保護層１３の裏面には導光板２０が接触するように配置されている。導光板２０はトナー印刷層１２の全面に対応して設けられているわけではなく、少なくとも不透光印刷部に対向する部分に設けられている。図２に示す導光板２０は、表示部２の形状に対応した円盤状に形成されている。

導光板２０は、樹脂製のケーシング３０に設けられた開口部３０ａに組み付けられて、ケーシング３０に支持されている。そして、導光板２０と表示板１とは複数箇所にてネジ、ピン等の手段により固定されており、表示板１は導光板２０に支持されている。導光板２０の材質には、アクリル系樹脂およびポリカーボネート系樹脂のいずれか一方が採用されている。

ケーシング３０には図示しないプリント回路基板が備えられており、当該プリント回路基板には発光ダイオード等からなるバックライトとしての光源４０が実装されている。本実施形態では光源４０を複数備えている。

光源４０は導光板２０の裏面側に配置されており、光源４０にて出射した光は導光板２０の裏面から入射して表面から出射され、表示板１の裏面から表面を透過する。これにより表示板１は透過照明される。なお、導光板２０に、光源４０からの光を拡散して、表示板１にムラなく光を出射するようにする拡散機能を備えさせるようにして好適である。

そして、本実施形態の車両用計器は、上述したバックライト型表示板１、導光板２０、ケーシング３０、光源４０、およびプリント回路基板により構成されている。当該車両用計器の生産工程を簡単に説明すると、はじめに、基板１１の裏面に電子写真印刷機によりトナー印刷して、トナー印刷層１２を形成する（第１工程）。次に、トナー印刷層１２の裏面に、紫外線硬化型樹脂をベースとした上述のインキをスクリーン印刷して保護層１３を形成する（第２工程）。

次に、上記第１および第２工程にて形成されたバックライト型表示板１と、プリント回路基板、光源４０および導光板２０が組み付けられたケーシング３０とを用意し、当該導光板２０と表示板１とを、ネジ、ピン等の手段により複数箇所を固定する。以上の工程により計器が生産される。

以上により、本実施形態によれば、トナー印刷層１２は保護層１３に覆われて導光板２０に直接接触することがなくなるので、トナー印刷層１２と導光板２０との間でクラックや剥離の原因となるブロッキングが生じてしまうことを回避できる。

また、保護層１３に紫外線硬化型の樹脂を採用するので、保護層形成時に加熱を不要にでき保護層１３形成時のトナー印刷層１２の熱収縮変形量を小さくできる。よって、バックライト型表示板１の反り変形抑制、およびトナー印刷層１２の内部応力低減を図ることができる。

しかも、紫外線硬化型の樹脂を採用したことにより、熱硬化型樹脂を採用した場合に比べて、保護層１３形成のタクトを短くでき、生産性の向上を図ることができる。また、熱硬化型樹脂を採用すると、加熱に必要なエネルギーが多いため生産コストが高くなるのに比べ、本実施形態では紫外線硬化型の樹脂を採用するので、省エネルギー化による生産コストの低減を図ることができる。

また、本実施形態では、保護層１３は、ビーズおよびフィラーのうち少なくとも一方を紫外線硬化型樹脂に混合して構成されているので、ビーズおよびフィラーのうち少なくとも一方を導光板２０に点接触させ、紫外線硬化型樹脂の導光板２０との接触面積を低減することを容易にできる。よって、上述した保護層１３の導光板２０に対するタックフリー化をより一層容易に確保できる。

さらに、保護層１３の弾性率が基板１１の弾性率に対して相対的に小さくなる樹脂を採用している。このため、バックライト型表示板１の反り変形抑制、およびトナー印刷層１２の内部応力低減を図ることができる。これについて、図３および図４を参照して説明する。

図３は、基板１１に対する保護層１３の弾性率比の体積収縮率と表示板１の反り変形量ΔＬとの関係を示す、数値シミュレーションによるグラフである。反り変形量ΔＬは、図４の実線に示す変形していない状態の表示板１の端部と、点線に示す反り変形した状態の表示板１の端部との距離で定義される。

当該シミュレーションは、板厚１２５μｍのＰＥＴからなる基板１１を用い、保護層１３として、弾性率を様々に変えたアクリル系の紫外線硬化型樹脂を用いた条件で行われている。そして、基板１１の弾性率Ｅｐｅｔに対する保護層１３の弾性率Ｅｒの比率を弾性率比Ｒとし、これらの硬化体積収縮率ΔＶとしたときの、硬化体積収縮率ΔＶおよび弾性率比Ｒとそり量ΔＬとの関係が図３のように表される。

この図に示されるシミュレーション結果により、硬化体積収縮率ΔＶに応じてそり量ΔＬが変動するものの、硬化体積収縮率ΔＶに関わらず、弾性率比Ｒが小さくなればなるほど、そり量ΔＬｇａ小さくなることが判る。好ましくは、弾性率比Ｒが１／２以下になると、そり量ΔＬが顕著に小さくなっている。

したがって、上述したように、保護層１３の弾性率が基板１１の弾性率に対して相対的に小さくなる樹脂を採用することにより、バックライト型表示板１の反り変形抑制、およびトナー印刷層１２の内部応力低減を図ることができる。

因みに、トナー印刷層１２と保護層１３とは予め密着して形成されているので、保護層１３に対するブロッキングでトナー印刷層１２にクラックおよび剥離が生じることはない。

（第２実施形態）
本実施形態では図５に示すように、基板１１の表面に、光沢防止機能を有する光沢防止印刷層１４を施している。光沢防止印刷層１４の形成方法には、印刷版を用いたスクリーン印刷機等によるインキ印刷や、電子写真印刷機を用いたトナー印刷等が挙げられる。

これにより、表示板１の表面側からの外光が表示板１で反射して視認されてしまうことによる光沢としてのテカリを防止することができる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、導光板２０をアクリル系樹脂およびポリカーボネート系樹脂のいずれか一方で形成しており、これに対応して、保護層１３をエポキシ系の樹脂で形成しているが、本発明の実施にあたり、導光板２０をポリカーボネート系樹脂やその他の材質で形成してもよい。

また、上記第１実施形態では、保護層１３をスクリーン印刷で形成しているが、本発明の保護層１３はこのような印刷法により形成されたものに限られず、例えば、オフセット印刷等により形成するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係るバックライト型表示板を表面側（車室内側）から見た正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態に係る基板に対する保護層の弾性率比および硬化体積収縮率と表示板の反り変形量ΔＬとの関係を示す特性図である。 図３の反り変形量ΔＬの定義を説明する模式図である。 本発明の第２実施形態に係る、図１のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１…バックライト型表示板、１１…基板、１２…トナー印刷層、
１３…保護層、２０…導光板、４０…光源。

Claims (5)

1. 透光性の基板（１１）と、
   前記基板（１１）の裏面にトナー印刷されてなるトナー印刷層（１２）と、
   前記基板（１１）の裏面に前記トナー印刷層（１２）を覆うように密着して設けられた透光性の保護層（１３）とから構成され、
   前記保護層（１３）のうち前記トナー印刷層（１２）と反対側の面には、光源（４０）からの光を出射して前記基板（１１）を透過照明する導光板（２０）が接触するようになっているバックライト型表示板において、
   前記保護層（１３）をアクリル系の紫外線硬化型樹脂で構成すると共に、前記基板（１１）の弾性率に対して前記保護層（１３）の弾性率が小さくされていることを特徴とするバックライト型表示板。
2. 前記保護層（１３）を構成するアクリル系の紫外線硬化型樹脂の弾性率が前記基板（１１）の弾性率の１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のバックライト型表示板。
3. 前記保護層（１３）は、樹脂ビーズおよび樹脂フィラーのうち少なくとも一方を前記紫外線硬化型樹脂に混合して構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライト型表示板。
4. 前記保護層（１３）は、樹脂ビーズを前記紫外線硬化型樹脂に混合して構成されており、前記樹脂ビーズの径が前記保護膜（１３）の膜厚と同等もしくはそれ以上となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライト型表示板。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載のバックライト型表示板（１）と、前記導光板（２０）と、前記光源（４０）とを備えることを特徴とするバックライト型表示装置。

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