JP2009509813A - 機能要素を含む物品のインモールド製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、頂部表面に埋設されている機能要素を有する物品、ならびにその製造方法に関するものである。該物品は成形、スタンピング、ラミネーションまたはそれらの組み合わせによって一般的に形成される。機能要素には一定の機能を発現することのできるいかなる電気的または機械的要素が含まれる。

Description

本発明は、表面に埋設されている機能要素を有する物品ならびにその製造方法に関するものである。

現在、機能要素を有する物品としては、物品と機能要素を別々に製造し、その後にその二つの部品を組合せている。そのような物品の組み立てには通常、機械的な一体化またはラミネーションが必要とされ、そのために、組み立てはバッチ毎に行われる。云いかえれば、そのような物品は連続プロセスによっては製造することができない。更に、機械的な一体化またはラミネーション方法は典型的には物品と機能要素の間に大きな間隙を生ずるし、その物品全体の厚さや体積の増加を招く。その結果、現行法は時間がかかるばかりでなく、労働集約的である。加えて、外観、コンパクト性、耐久性、および携帯デバイスとしての重要な他特性のような仕様に適合させるためには、現行法は法外に高価なものとなりかねない。

「発明の概要」
本発明の第一の要旨は、頂部表面に埋設されている少なくとも一つの機能要素を有する物品を対象とする。この物品はまた、装飾デザイン（例えば、文字またはグラフィックス）、ディスプレイパネル、またはその双方を物品上に有してよい。

本発明の第二の要旨は、インモールド転写フィルムまたはホイルを対象とする。

本発明の第三の要旨は、インモールド挿入フィルムまたはホイルを対象とする。

本発明の第四の要旨は、本発明の第一の要旨の物品の製造プロセスを対象とする。

機能要素が物品の表面に埋設される際には、継ぎ目の表れない一体化が非常に魅力的な外観を形成する。たとえ表面が曲がっている場合でも、機能要素は物品の形状に適合することができる。その結果、機能要素はその物品と一体化した部分の様相を呈する。

本発明によって製造される物品は多様な用途を有する。例えば、その物品はタッチまたはプッシュパネル、カラーフィルター、バックライト基板、スピーカー、マイクロホン、時計、腕時計、ラジオパネル、および他の電子デバイスであってよい。このリストは明らかに網羅的ではない。当該分野の当業者にとっては以下の記載から他の用途が明確になるであろうし、それゆえに、これらの用途は全て本発明の範囲に含まれる。

「発明の詳細な説明」
本願全体を通して用いられる「機能要素」の用語は、ある機能を実施することのできるいかなる電気的または機械的要素をも広く包含する。そのような機能要素の例には、非限定的な例として、光学部材、光学デバイス、ウエーブガイド、導体または半導体電気配線のような電子デザイン、集積回路、プリント電気回路、トランジスター、ダイオード、抵抗器、誘電子、コンデンサー、アンテナ、ＲＦＩＤ応答装置（transponder）、バッテリー、太陽電池、発光ダイオード（ＬＥＤ）、およびＬＥＤに限られない他のダイオードなどのような電子部材、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ディスプレイ部材、バックライト部材、スピーカー、マイクロホン、押しボタン、タッチパネル、タッチパッド、コネクタなどが含まれる。

「頂部表面に埋設されている」の用語は、本発明に関する限り、物品が形成される後にではなく、物品が形成される時に機能要素が物品の頂部表面内に一体化される（機能要素は物品の内部に搭載されるのではない）ことを指すべく意図されている。

図１は表面に埋設されている機能要素（１１）を有する物品（１０）を示す。図示されるように、物品は機能要素側から眺めることがある。別の場合では、物品は反対側から眺めることがあり、その場合には、機能要素は看者からは見ることができない。

装飾要素（１２）、ディスプレイ要素（図示されてはいない）、またはその双方が存在することがあり、これは物品上に現われる。

物品の表面に機能要素を埋設するために採用されえる幾つかの異なる他の方法がある。二つの例を以下に示す。「インモールド（in-mold）」の用語が使われているが、本発明はスタンピング、ラミネーション、熱形成、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、またはスタンピング成形やラミネーションと型成形との組み合わせのようなプロセスにも拡張できることは理解されるであろう。

（Ｉ）インモールド転写フィルムまたはホイル
一つの処方では、機能要素を含んで成るインモールド転写フィルムまたはホイルを最初に作成する。

図２ａは、担体層（２１）、剥離層（２２）、オプションとしての耐久層（２３）、機能要素（２４）、および接着剤層またはタイコート層（tie-coat layer）（２５）を有して成るインモールド転写フィルムまたはホイル（２０）の断面図である。

剥離層（２２）、耐久層（２３）（存在する場合には）、および接着剤層（２５）を順次担体層（２１）上に被覆または積層する。本出願では説明を容易にするために、これらの異なる層はまとめて「インモールド転写フィルムまたはホイル」と称する。

耐久層が存在しない場合には、機能要素（２４）は剥離層（２２）と接着剤層（２５）との間に存在する。この状態は、機能要素を剥離層または接着剤層に適用し、その後、剥離層と接着剤層の双方を順に被覆してインモールド転写フィルムまたはホイルを形成することによって達成し得る。

耐久層が存在する場合には、機能要素を耐久層が被覆されたフィルムへ適用してもよい。機能要素は剥離層と耐久層との間に、または耐久層と接着剤層との間に存在してよい。

あるいは、二つの接着剤層間に挟持された機能要素を有する複合フィルムを、耐久−剥離層被覆フィルム上に積層することもできる。二つの接着剤層の一つは複合フィルムと剥離層または耐久層−剥離層フィルムとの間の接着性を確保するために、もう一方の接着剤層は複合フィルムと射出成形樹脂との間の接着性を確保するために、二つの接着剤層が必要となる。後者の接着剤層が実際、図２ａ中の接着剤層（２５）である。前述の複合フィルムは実際にインモールド転写フィルムまたはホイルにおいて支持層の働きをしている。

機能要素の、剥離層、耐久層−剥離層フィルム、接着剤またはタイコート層への適用は、印刷、コーティング、スパッタリング、蒸着、スプレーイング、メッキ、貼付け、エッチング、ラミネーションなどの手法で達成し得る。またはこれらの手法のいずれかの組み合わせによっても達成し得る。一つの実施態様においては、機能要素をまず形成し、その後に層上に転写する。他の実施態様においては、機能要素を直接、層上に形成する。しかし、いずれの方法においても、物品表面の均一性と平坦さは、機能要素の存在によって影響を受けてはならない。

インモールド転写プロセスにおいては、図３ａに示されるように、インモールド転写フィルムまたはホイルを、担体層（２１）が型表面に接触するように型に供給する。

担体層（２１）は通常、厚さが約３．５〜約２００ミクロンの薄いプラスチックフィルムである。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびポリカーボネート（ＰＣ）フィルムが、それらの低コスト、高透明性および熱機械的安定性のために好ましい。

剥離層（２２）は、機能要素（２４）へのダメージを最小にするように機能要素を担体層から剥離するのを許容し、成形中に完全に自動化されたロール転写プロセスを可能にする。

剥離層は通常、ワックス、パラフィンまたはシリコーンのような材料から形成される表面張力の低い被覆であるか、または放射線硬化可能な多官能性アクリレート、シリコーンアクリレート、エポキシド、ビニルエステル、ビニルエーテル、アリルおよびビニル不飽和ポリエステルまたはそれらのブレンド物のような材料から形成された高度に平坦でかつ非透過性被覆である。剥離層は、エポキシ、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミド、メラミンホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、およびフェノールホルムアルデヒドからなる群から選ばれる縮合ポリマー、コポリマー、またはそれらのブレンド、または複合体からできていてよい。

他の適合する剥離層の組成物は、米国特許出願公開第２００５−０２５５３１４号に開示されており、これらの開示事項は全て参照する事によって本明細書に組込まれる。簡潔に述べれば、その剥離層はアミン−アルデヒド縮合物およびラジカル禁止剤または停止剤を含んで成る組成物から形成されるコポリマーまたは相互貫入（ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）ネットワーク（ＩＰＮ）を含んで成る。

耐久層（２３）は、存在する場合は、機能要素（２４）に対する保護層として作用する。耐久層の好適な原材料には、非限定的例として、エポキシアクリレート、ポリウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、シリコーンアクリレート、グリシジルアクリレート、エポキシド、ビニルエステル、ジアリルフタレート、ビニルエーテルおよびそれらのブレンド物等の放射線硬化可能な多官能性アクリレートを含んでもよい。耐久層はエポキシ、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、メラミンホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、またはフェノールホルアルデヒド等の縮合ポリマーまたはコポリマーを含有してもよい。耐久層はゾル−ゲル法シリケートまたはチタン酸エステルを含有してもよい。

耐久層は部分的または完全に硬化することもできる。もし部分的に硬化している場合には、耐久性、特に硬さ、引っ掻き耐性および耐油性を増強するために、型成形および／または転写工程の後に、後硬化工程が採用される。

剥離特性を改良するためには、原料、特に耐久層の低分子量成分が剥離層への浸透性を持たないことが好ましい。耐久層は、コートされ、硬化または部分硬化された後には、剥離層と僅かにしか相溶しないか、あるいは相溶性を持つべきでない。増粘剤、界面活性剤、分散剤、ＵＶ安定剤または酸化防止剤のような添加剤をレオロジー、濡れ特性、コーティング性能、耐候性、および劣化特性を制御するために使用してもよい。シリカ、Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＣａＣｏ_３、ミクロクリスタリンワックス、またはポリエチレン、テフロンもしくはその他の潤滑性粒子のようなフィラーを、例えば、耐久層の引っ掻き特性や硬度を改良するために添加してもよい。耐久層は通常約２〜約２０ミクロン、好ましくは約３〜約１２ミクロンの厚さである。耐久層は、存在する場合には、窓領域では透明であることが好ましい。

上記の材料に加えて、必要に応じて存在する耐久層に適当な他の組成物は、米国特許出願公開第２００５−０１８１２０４号、米国特許出願公開第２００５−０１７１２９２号、および米国特許出願公開第２００６−００９３８１３号に開示されており、これらの開示事項は全て参照する事によって本明細書に組込まれる。例えば、米国特許出願公開第２００５−０１８１２０４号は熱架橋可能で光化学的またはラジカル的にグラフト可能なポリマー、熱架橋剤、および放射線硬化可能な多官能性モノマーまたはオリゴマーを含有する耐久層組成物を開示している。米国特許出願公開第２００５−０１７１２９２号は、少なくとも一つの熱架橋可能なカルボン酸または酸無水物官能基、および少なくとも一つのＵＶ架橋可能な官能基を有するポリマーまたはコポリマーを含んで成る耐久層を開示している。米国特許出願公開第２００６−００９３８１３号は、アミノ架橋剤、アミノ架橋剤と反応できる少なくとも一つの官能基を有するＵＶ硬化可能なモノマーまたはオリゴマー、酸触媒、および光開始剤とを含んで成る耐久層組成物を開示している。

成形された物品表面に対して機能要素（２４）が最適な接着状態を具備するように、接着剤層（２５）がインモールド転写フィルムまたはホイル中に組込まれる。接着剤層はポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、熱可塑性エラストマー類、またはそれらのコポリマー、ブレンド、または複合体のような材料から製造することができる。ポリウレタンおよびポリアミドのようなホットメルトまたは熱活性化接着剤が特に好ましい。上記材料に加えて、接着剤層に適する組成物が米国特許出願公開第２００６−００１９０８８号に開示されており、これらの開示事項は全て参照する事によって本明細書に組込まれる。簡潔に云えば、当該接着剤層組成物は接着性バインダーとポリマー粒子とを含有することができる。

接着剤層の厚さは約１〜約２０ミクロン、好ましくは約２〜約６ミクロンの範囲であり得る。

（ＩＩ）インモールド挿入フィルムまたはホイル
図２ｂはインモールド挿入フィルムまたはホイルの模式的断面図である。この場合、担体層（２１ａ）は、スタンピング、ラミネーション、または成形工程の後に、最終物品の一部となる。機能要素（２４）を担体フィルム（２１ａ）（必要に応じて接着剤層（図には示されていない）を有する）に適用することができ、そして、機能要素の反対側でホットメルトまたは熱活性化接着剤（２５）によってラミネートされ得る。機能要素はそれ自体で担体フィルムに接着することもあるから、担体フィルムに適用される接着剤層は常に必要とされるわけではない。

本願においては説明のし易さのために、これらの異なる層を一括して「インモールド挿入フィルムまたはホイル」と称する。

上記第（ＩＩ）セクションのインモールド転写フィルムまたはホイル、または第（ＩＩＩ）セクションのインモールド挿入フィルムまたはホイルは、単一のシートまたはロールの形態でもあり得る。

（ＩＩＩ）物品の製造
典型的なインモールド転写方法を図３ａに示す。成形方法においては、インモールド転写フィルムまたはホイルを、ロールまたはウエブで連続的に成形機に供給する。型（３０）は物品（３６ｂ）用の射出成形用型または圧縮成形用型であってよい。成形プロセス中は、型は閉じられ、物品形成のための溶融プラスチックが射出ノズルおよび湯道を通して型の空洞（３６ａ）に注入される。成形が終わると、機能要素と、存在する場合には耐久層とが成形される物品上に転写されている。成形される物品を型から外す。担体層（３１）と剥離層（３２）とが同時に外れ、存在する場合には耐久層（３３）が物品表面の最外層として残り、機能要素（３４）を物品の一体の部分として下に埋設している。層（３５）は接着剤層である。

もし耐久層が存在しない場合は機能要素が露出し、電源や他の電子部材と直接接続することができる。耐久層が存在する場合には、耐久層に穴を開けて、そこを通して機能要素を電源や他の電子部材と結線することもできる。

転写フィルムまたはホイルの、型への位置合わせを促進するために、ロールまたはウエブに位置マークを予め印刷しておき、例えば光学センサーを使って位置合わせして連続的に型に供給することもできる。

図３ｂに示すようなインモールド挿入プロセスにおいては、インモールド挿入フィルムまたはホイルを初めに適当な大きさと形にカットし、それから型（３０）内に挿入する。インモールド挿入フィルムまたはホイルを、図示するように、必要に応じて真空下で型壁に押し付けて配置する。フィルムまたはホイルは手作業で配置することができ、静電気がその挿入を助けるために使われるか、または挿入作業を機械化してもよい。機械化される挿入作業は特に大量の生産に有利である。

挿入フィルムまたはホイルの担体層（３１ａ）は型の内表面と接触している。次に型を閉じ、物品（３６ｂ）形成のためのプラスチック溶融物を供給ノズルと湯道を通して型空洞部（３６ａ）に注入する。担体層（３１ａ）は、この場合には、最終製品の一体化部分となり得る。場合によっては、挿入フィルムまたはホイルはある一定の形に熱変形してよく、型に挿入する前にダイスで切断する。

スタンピング、ラミネーション、または成形プロセスによる物品形成に適するプラスチック材料の例としては、非限定的例として、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリスルホン、ポリエステル、ポリプロピレンオキシド、ポリオレフィン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＡＢＳ）、メタクリレート−アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＭＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリウレタン、および他の熱可塑性エラストマー、そのブレンド物のような熱可塑性プラスチック、および反応性射出成形グレードのポリウレタン、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、またはそれらの複合体、プリプレグおよびブレンド物のような熱硬化性材料が含まれる。

二つのタイプの製造方法のいずれにも使用される型は、機能要素の挿入または転写に留意して設計しなければならない。適切な熱転写を保証するためには、型空洞に対して機能要素が上向きに押し付けられるようにゲートを配置しなければならない。また、成形プロセス後に機能要素が容易に電源と接続できるように型を設計しなければならない。更に、型内の流動および充填解析を型材料の切り出し前に実行しなければならない。型内のホットスポットを極小化するべく、型冷却解析もまた考慮しなければならない。最後に、機能要素の存在を考慮に入れて型温度および圧力を設定しなければならない。

図４ａは機能要素が表面に埋設されている固形物品の断面図である。物品（４０）はその本体中に、機能要素（４２）と電源との接続を許容すべく、接続空洞を開口ホールまたはスロット（４１）の形態で有してもよい。機能要素の電源への接続はホールまたはスロットを経由する。

屈曲ケーブル（４４）、または他のフレキシブル接続ハーネスを、例えばＡＣＦ（異方性導体フィルム）、導体ＰＳＡ（感圧接着剤）または銀ペーストのような導体接着部（４５）、または機械的締め付けによって機能要素に取付けることができる。

図４ｂは、接着領域を確保し、かつ機能要素と電源との間の接続の信頼性を高めるために更に挿入することができるスナップインプラグ（スナップ嵌めプラグ）（４６）を示している。

電気回路網を設けるための内部空洞を創るために、本発明の物品をブロー成形または熱成形によって形成することも可能である。物品をブロー成形または熱成形によって製造するためには、転写または挿入フィルムまたはホイルを最初に空の型に入れ、例えば真空または張力によって所定のように保持し、次にその型を閉じる。物品を形成するプラスチック材料を型中で熱成形し、またはブロー成形する。機能要素は、射出成形または圧縮成形方法におけると同様に、成形した物品の表面に埋設される。

形成される物品の表面は、防眩、非反射性のまたはつや消しの、光沢性のまたはラフな仕上がりといった特徴を有することができる。例えば、表面特性は型自身の表面設計または表面処理によって達成できる。あるいは、剥離層が存在せず担体基材が成形される物品の頂部表面として残ることを許容する場合には、担体基材の化学エッチングやサンドブラストによってもそれらの特性を達成することができる。射出成形プロセス中に、型表面の特徴は成形される物品に転写される。

射出成形プロセスの後でも、表面の特徴を成形される物品に付与することも可能である。例えば、表面のテクスチャを物品表面に写すために、粗い領域と光沢のある領域を持つ転写層を成形される物品上にラミネートすることができる。この場合には、その転写層はサンドペーパー、不織布等、サンドブラスト法、または化学エッチング法などで形成される粗い領域、ならびに樹脂層のプリンティングによって形成される光沢領域を有することができる。あるいは、転写層の粗い領域は光沢のある樹脂層上にインクを印刷することによっても形成できる。更にあるいは、成形される物品の表面特性は、粗い領域を形成するために粗い転写フィルムをコーティングし、その後に光沢領域を形成するために透明な転写フィルムを粗い領域上にコーティングすることによっても達成できる。粗い転写フィルムは所望のテクスチャを出すために、薄い金属フィルムの層を有してもよい。成形される物品表面の所望の粗さは、最初に薄い金属フィルムで全体表面を部分的にコーティングし、続いて金属フィルムが残るべき領域にレジスト層を形成し、酸またはルカリで表面をエッチングし、最後にレジストを剥離することによっても達成することができる。

（ＩＶ）機能要素
使用に当たっては、機能要素をユーザーが眺めることができたり、あるいはできなかったりするような具合に物品は保持される。

上述の様に、本発明に適した機能要素には、機能を発揮できるようないかなる電気的または機械的要素が含まれ得る。

導体または半導体電気配線のような電子デザインを、ラミネーティング、電気メッキ、スパッタリング、蒸着、真空蒸着、またはそれらの組合せ等の多様な方法によって、インモールド転写フィルムまたはホイルにおいては剥離層、存在する場合には耐久層、接着剤層もしくはタイコート層に、またはインモールド挿入フィルムまたはホイルにおいては担体層に適用できる。

一つの実施態様においては、基材層上の導体または半導体パターンはフォトリソグラフィー法の使用を含んで成る。それはまた、スクリーン、グラビア、フレキソ等の直接プリント法およびリソグラフィ法によっても達成できる。

あるいは、導体または半導体パターンの形成は、米国特許出願公開第２００３−０２０３１０１号、および米国特許出願公開第２００４−０１３１７７９号に開示されているいかなるプロセスによっても達できる。これらの開示事項は全て参照する事によって本明細書に組込まれる。

例えば、導体または半導体パターンの形成は「ポジ画像印刷（positive image printing）」法によって実施できる。この方法においては、インモールド転写フィルムまたはホイルにあっては、もし存在する場合には耐久層上に、または接着剤層もしくはタイコート層上に、またはインモールド挿入フィルムまたはホイルにあっては担体層上に、所望のパターンに対応する領域に、層から剥離することの難しい材料で印刷することによって「ポジ画像」を形成する。それに引き続いて堆積する導体または半導体フィルムが、その層に対してよりもそのインクまたは印刷される材料により強く接着する特性を有するいかなるインクまたは印刷可能な材料も使用できる。印刷は、フレキソグラフィック、ドリオグラフィック（driographic）、電子写真グラフィック、またはリソグラフィック印刷の様ないかなる印刷技術によっても実施しうる。他の印刷技術、例えばスタンピング、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、または熱印刷などもまた適当な場合がある。「ポジ画像」を形成後、導体または半導体材料を層のパターン化される表面に堆積する。導体または半導体材料が堆積した後、インクまたは印刷可能な材料で覆われていない領域の導体または半導体材料を、パターンを出現させるためにストリッピング方法で除去する。ストリッピングは、層上に直接形成される導体または半導体材料を除去できるストリッピング溶媒（それは水性または有機溶媒であってよい）を用いて実施できる。

インモールド転写フィルムまたはホイルにおける耐久層、または接着剤層、もしくはタイコート層上の、またはインモールド挿入フィルムまたはホイルにおける担体層上の導体もしくは半導体パターンの形成は、「ネガ画像印刷（negative image printing）」法によってもまた実施し得る。この方法においては、所望のパターンの「ネガ画像」を形成するために、マスキング用のコーティングまたはインクを最初に層上に印刷する。言い換えれば、マスキング用のコーティングまたはインクを導体または半導体材料が存在することにならない領域に印刷する。本質的にはインクパターンはそれ以後の導体または半導体材料の堆積に対してのマスクの役目をしている。フレキソグラフィック、ドライオグラフィック、電子写真グラフィック、またはリソグラフィック印刷の様ないかなる適切な印刷技術もネガ画像を層上に印刷するために用いうる。ある用途においては、要求される分解能に応じて他の印刷技術、例えばスタンピング、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、または熱印刷などもまた適合し得る。「ネガ画像」を形成後、導体または半導体材料を層のパターン化される表面に堆積する。一つの実施態様として、導体または半導体材料を層のパターン化される側に堆積させるために、蒸着法が用いられる。それに代わる実施態様としては、導体または半導体材料を、層のパターン化される側を導体または半導体材料によってスパッタコーティングすることによって堆積させる。マスキング用コーティングまたはインクは導体または半導体材料が堆積した層のパターン化した表面から最終的には剥離される。コーティング／インクのストリッピングは、コーティング／インクが存在した層の領域上に堆積した導体または半導体材料部分および、形成されるネガ画像を剥離する効果を有する。その結果、ストリッピング溶媒はコーティング／インクのパターン、およびコーティング／インクパターンの頂部表面上に形成される導体または半導体材料を、例えストリッピング方法が導体または半導体材料の堆積後に実施されるとしても、剥離することができる。

導体または半導体パターンは、少なくとも二つの機能要素間の要素間コネクタとして、または同じ機能要素の接続配線として用いることができる。導体または半導体パターンはアンテナまたは電磁気的遮蔽としての機能も果たし得る。

機能要素自身は硬質であってもよいが、フレキシブル／変形可能なものが好ましい。

（Ｖ）装飾デザインの適用
文字および／またはグラフィックデザインもまた物品の表面に表示することができる。最も一般的なデザインにはブランド名、ロゴもしくはシンボル、または他の装飾デザインが含まれる。

装飾デザインを付与するための伝統的技法には、スクリーン印刷、パッド印刷、熱間スタンピング、ラミネーション、および描画が含まれる。これらの方法は歴史的に、付加的な処理工程を必要とする成形後の操作であった。

近年、代替的な装飾技法として、上述のように、インモールド転写フィルムもしくはホイル、またはインモールド挿入フィルムもしくはホイルが使われてきた。装飾デザインと機能要素がフィルムまたはホイル内に共存し得る。例えば、装飾デザインをインモールド転写フィルムまたはホイル内の適当な層上に印刷することができる。装飾デザインに適当な材料としては、インク、金属、金属酸化物、または無機粉末等がある。装飾デザインは、機能要素をフィルムまたはホイルに付加する前または付加した後に、形成／印刷することができる。

装飾デザインは熱成形法によっても形成できる。この場合、デザインは通常ＡＢＳ、ポリスチレンまたはＰＶＣシートから型中で熱形成できる。あるいは、フィルム上に装飾デザインを形成するために高圧空気を用いることを含んで成る高圧成形法によっても装飾層を形成できる。装飾層は、空気よりはむしろ静圧ブラダー（hydrostatic bladder）が成形機構として寄与する液圧成形法によっても形成し得る。

あるデザインにおいては、装飾デザインは物品表面の機能要素とは重ならない。あるいは、装飾デザインは機能要素と重なり合い、または部分的に重なり合うこともある。例えば、機能要素が装飾パターンの頂部または部分的に頂部に存在するか、あるいは機能要素が装飾パターンの下に、または部分的に下に存在することも在り得る。後者の場合、装飾パターンは目に見える一方、装飾パターンの下に埋もれている機能要素は配線またはコネクタに接続されている。これらのオプションのいずれかが、所望の用途または効果に応じて用いられる。

装飾パターンと機能要素が二つの独立したフィルムまたはホイルに存在することもあり得る。フィルムまたはホイルは装飾パターンを有し、好ましくは耐久層を有し、一方、機能要素を有するフィルムまたはホイルにとって耐久層は任意的となる。射出プロセスの前に、装飾フィルムまたはホイルと機能要素のフィルムまたはホイルは異なる位置で型内に配置される。

（ＶＩ）ディスプレイパネル
物品上にディスプレイパネルが表れていることもある。本発明はあらゆるタイプのディスプレイパネルをカバーしているが、プラスチックベースのディスプレイパネル、例えばポリマー分散型液晶ディスプレイ（ＰＤＬＣ）、コレステリック液晶ディスプレイ（ＣｈＬＣＤ）、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）、プラスチックベースＬＣＤ、または他の粒子ベースのディスプレイを用いるのが有利である。

ディスプレイパネルを物品表面の頂部にラミネートし得る。または、ディスプレイパネルを物品表面内に埋設し得る。ディスプレイパネルを物品の表面内に埋設する方法は米国特許出願公開第２００５−０１６３９４０号に開示されており、これらの開示事項は全て参照する事によって本明細書に組込まれる。

本発明をその特定の実施態様を引用して記述したが、多様な変形が可能であり、本発明の真の概念と範囲から逸脱することなく、均等物で置換され得ることが理解される。加えて、特殊な状況に対応するために、多くの改変がなされよう。そのような全ての改変は本発明の範囲に含まれることが意図される。

図１は本発明の物品の上面図である。 図２ａは機能要素を含むインモールド転写フィルムまたはホイルの断面図である。 図２ｂは機能要素を含むインモールド挿入フィルムまたはホイルの断面図である。 図３ａはインモールド転写フィルムまたはホイルを用いる射出成形方法の断面図である。 図３ｂはインモールド挿入フィルムまたはホイルを用いる射出成形方法の断面図である。 図４ａは内部空洞を有する本発明物品の例示である。 図４ｂは内部空洞を有する本発明物品の例示である。

Claims (27)

1. 頂部表面に埋設されている機能要素を有する物品。
2. 成形、スタンピング、ラミネーションまたはそれらの組み合わせによって形成されるものである請求項１に記載の物品。
3. 前記成形が射出成形、圧縮成形、熱成形またはブロー成形である請求項２に記載の物品。
4. 熱可塑性材料、熱可塑性エラストマー、熱硬化性材料、およびそれらのブレンド、プリプレグまたは複合材料からなる群から選ばれる材料から形成されるものである請求項１に記載の物品。
5. 前記機能要素が光学部材、光学デバイス、ウエーブガイド、電子デザイン、電子部材、ディスプレイ部材、バックライト部材、スピーカー、マイクロホン、押しボタン、タッチパネル、タッチパッドまたはコネクタである請求項１に記載の物品。
6. 前記電子デザインが導体または半導体電気配線である請求項５に記載の物品。
7. 前記電子部材が集積回路、プリント電気回路、トランジスター、ダイオード、抵抗器、誘電子、コンデンサー、アンテナ、ＲＦＩＤ応答装置、バッテリー、太陽電池、発光ダイオードまたは有機発光ダイオードである請求項５に記載の物品。
8. 装飾デザイン、ディスプレイパネルまたはその双方を更に含んで成る請求項１に記載の物品。
9. 前記機能要素および前記装飾デザインが重なり合い、部分的に重なり合いまたは重なり合わないものである請求項８に記載の物品。
10. 前記装飾デザインまたはディスプレイパネルが成形後に適用される請求項８に記載の物品。
11. 前記装飾デザインまたはディスプレイパネルがインモールド法で適用される請求項８に記載の物品。
12. 一時的な担体フィルム、剥離層、機能要素、接着剤層またはタイレイヤー、および必要に応じて耐久層を含んで成るインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
13. 前記一時的な担体層がＰＥＴ，ＰＥＮまたはＰＣの薄層フィルムである、請求項１２に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
14. 前記剥離層がワックス、パラフィンもしくはシリコーン、または放射線硬化可能な多官能性アクリレート、シリコーンアクリレート、エポキシド、ビニルエステル、ビニルエーテル、アリルもしくはビニル不飽和ポリエステル、またはそれらのブレンドから製造される高度に平坦且つ非透過性被覆である請求項１２に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
15. 前記剥離層が、エポキシ、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミド、メラミンホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、およびフェノールホルムアルデヒドからなる群から選ばれる縮合ポリマー、コポリマー、そのブレンドまたは複合体を含んで成る請求項１２に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
16. 前記必要に応じて存在する耐久層が放射線硬化可能な多官能性アクリレート、エポキシド、ビニルエステル、ジアリルフタレート、ビニルエーテルまたはそれらのブレンドから形成されるものである請求項１２に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
17. 前記必要に応じて存在する耐久層が縮合ポリマーまたはコポリマーを含んで成る請求項１２に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
18. 前記縮合ポリマーまたはコポリマーがエポキシ、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、メラミンホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、及びフェノールホルムアルデヒドからなる群から選ばれるものである請求項１７記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
19. 前記必要に応じて存在する耐久層がゾル−ゲル法シリケートまたはチタン酸エステルを含んで成る請求項１２に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
20. 前記放射線硬化可能な多官能性アクリレートが、エポキシアクリレート、ポリウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、シリコーンアクリレートまたはグリシジルアクリレートである請求項１６に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
21. 前記接着剤層がポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマー、熱可塑性エラストマー、これらのコポリマー、これらのブレンドまたはこれらの複合体から形成される請求項１２に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
22. 前記接着剤層がホットメルトまたは熱活性化接着剤である請求項１２に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
23. ロールの形状にある請求項１２に記載のインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイル。
24. 担体層、機能要素、および接着剤層を含んで成るインモールドディスプレイ挿入フィルムまたはホイル。
25. ロールの形状にある請求項２４に記載のインモールドディスプレイ挿入フィルムまたはホイル。
26. 頂部表面に埋設されている機能要素を有する物品の製造方法であって、
    ａ）一時的な担体層、剥離層、機能要素、接着剤層、および必要に応じて存在する耐久層を有して成るインモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイルを形成し、
    ｂ）前記インモールドディスプレイ転写フィルムまたはホイルを、一時的な担体フィルムが型の内側表面に接触するように型へ供給し、
    ｃ）前記物品を形成するためにプラスチック材料を型内に射出するか、または前記型内でプラスチック材料を熱成形、ブロー成形、または圧縮成形することにより前記物品を形成し、
    ｄ）形成される物品を型から取り出し、そして
    ｅ）一時的な担体層および剥離層の双方を同時に剥がすこと、
    を含んで成る製造方法。
27. 頂部表面に埋設されている機能要素を有する物品の製造方法であって、
    ａ）担体層、機能要素、および接着剤層を含んで成るインモールドディスプレイ挿入フィルムまたはホイルを形成し；
    ｂ）前記インモールドディスプレイ挿入フィルムまたはホイルを、担体フィルムが型の内側表面に接触するように型へ供給し、
    ｃ）前記物品を形成するためにプラスチック材料を型内に射出するか、または前記型内でプラスチック材料を熱成形、ブロー成形、または圧縮成形することにより前記物品を形成し、そして、
    ｄ）形成される物品を型から取り出すこと、
    を含んで成る製造方法。

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