JP2010085532A - 赤外線反射パターン形成シート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基材1の表面にプライマー層2を介して赤外線反射層3が所定のパターンで設けられており、その赤外線反射層3を構成する組成物が、赤外線を反射する材料を含み、プライマー層2のうち赤外線反射層3が形成されているパターン形成部Aにおけるプライマー層2の厚さTAが、赤外線反射層3が形成されていないパターン非形成部Bにおけるプライマー層2の厚さTBよりも厚いように構成して上記課題を解決した。ここで、赤外線を反射する材料が、赤外線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ多層構造材料であり、コレステリック構造を有する液晶材料であることが好ましい。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の赤外線反射パターン形成シートを用いるシステム全体の概略図であり、図2は、本発明の赤外線反射パターン形成シートを構成するドットパターンが不規則に配列した例を示す拡大平面図である。図3は、本発明の赤外線反射パターン形成シートを構成するドットパターンの一例を示す模式的な断面図である。また、図4は、ドットパターンの形態の一例を示す模式的な断面図であり、図5は、ドットパターンの形態の他の一例を示す模式的な断面図である。本発明の赤外線反射パターン形成シート(以下「シート10」と略す。)は、図3に示すように、透明基材1の表面にプライマー層2を介して赤外線反射層3が所定の透明パターン4で設けられており、その赤外線反射層3を構成する組成物が、赤外線を反射する材料を含んでいる。そして、プライマー層2のうち赤外線反射層3が形成されているパターン形成部Aにおけるプライマー層2の厚さTAが、赤外線反射層3が形成されていないパターン非形成部Bにおけるプライマー層2の厚さTBよりも厚いことに特徴がある。こうしたシート10において、「透明パターン4」とは、図2及び図3に示すように、多数のドット状の赤外線反射層3が所定のパターンで転写性(転移率)よく設けられたものをいい、具体的には図2に示すように所定の不規則パターンで形成されている。
透明基材1は、赤外線反射パターン形成シート(シート10)の基材であり、可視光を透過する材料であれば特に限定されないが、光学的不具合の少ない材料で形成されたものが好ましい。いわゆるフィルム、シート、あるいは板の形態のものが適宜用いられる。また、平坦なディスプレイ表面に合わせた平坦状のものであっても、湾曲面状のディスプレイ表面に合わせた曲面形状のものであってもよい。
プライマー層2は、透明基材1上に密着性よく設けられる。そして、このプライマー層2上には所定のパターン(ドット状の透明パターン4)で赤外線反射層3が密着性よく設けられる。したがって、プライマー層2は、透明基材1と赤外線反射層3の両方に対して密着性がよい樹脂材料で構成されていることが好ましく、また、赤外線反射層3との屈折率差が十分小さく、赤外線反射層3に比べて読み取りに使用される赤外線の反射率及び吸収率が十分低く、可視光線及び読み取りに使用される赤外線に対して透明な樹脂であれば特に限定はない。例えば、電離放射線硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を塗工してなる層であることが好ましい。また、密着性、耐久性改善、各種物性付与のために各種添加剤や変性樹脂を使用してもよい。
赤外線反射層3は、図2及び図3に示すように、多数のドット状に所定のパターンで転写性(転移率)よく設けられたものであり、具体的には図2に示すように平面内において所定の不規則パターンで設けられて透明パターン4を構成する。この赤外線反射層3は、赤外線の照射及び検知が可能な入力端末22(図1を参照)により赤外線の反射層として読み取られ、シート10上における入力端末22の位置情報(位置座標)を特定するために作用する。そして、その赤外線反射層3を構成する組成物は、赤外線を反射する材料(赤外線反射材料という。)を含み、通常は、赤外線反射材料と結着材とを含んでいる。
ここで、上記したコレステリック液晶材料について詳しく説明する。コレステリック(カイラルネマチック)液晶材料とは、液晶分子が透明基材1の表面に対して法線の方向(下記の光の入射角θ=0°)に、多層構造となる一定周期のらせん(螺旋)構造(コレステリック構造のこと。)を有し、これに起因する特徴的な光学的性質を発現する。そのコレステリック液晶材料の特徴は、らせんの特性に対応した選択反射特性を示すことである。即ち、らせんの旋回方向に対応(らせんの旋回方向と一致)した旋回方向の円偏光を旋回方向は不変のままで反射するという円偏光選択反射性、及び該らせんピッチに対応した特定波長帯域の光を反射するという波長選択反射性、を有することである。
λ=p・n・cosθ
p:コレステリック液晶のらせんピッチ(nm)
n:液晶のらせん軸に直交する面内の平均屈折率
θ:光の入射角(面の法線からの角度)
λ=p・Δn・cosθ
p:コレステリック液晶のらせんピッチ(nm)
Δn:液晶のらせん軸に直交する面内の複屈折率
θ:光の入射角(面の法線からの角度)
透明パターン4は、赤外線反射層3が所定のパターンで形成されてなるものである。この透明パターン4は、センサーを備えた入力端末22にて読み取った部分的なパターンから、シート10面上における入力端末22の位置情報を導き出すことができるよう設定されている。こうしたパターンについては、特許文献1にも例示されており、例えばドットの形状を複数設定し、平面内において、所定範囲内に配置されたこれら複数形状のドットの組み合わせをパターン化したようなもの、縦横に配置した罫線の太さを変えて、所定範囲内の前記罫線の重なり部分の大きさの組み合わせをパターン化したようなもの、x、y座標の値を直接ドットの縦横の大きさと結びつけたもの等が挙げられるが、特に簡素で好適なものとしては、縦横に等間隔に並ぶ基準点を設定して、この基準点に対して上下左右に変位したドットを配置し、これらドットの当該基準点からの相対的な位置関係を利用したものが挙げられる。
次に、透明パターン4の断面形態について詳しく説明する。透明パターン4は、図3に示すように、プライマー層2のうち赤外線反射層3が形成されているパターン形成部Aが、プライマー層2からなる第1の山17と、第1の山17の中腹7より上に形成された赤外線反射層3からなる第2の山18とで構成された突起状(凸型形状)の断面形態をなしている。ここで、「中腹7」とは、赤外線反射層3からなる第2の山18が設けられている第1の山17(プライマー層2)の斜面において、赤外線反射層3が形成されたパターン形成部Aと赤外線反射層3が形成されていないパターン非形成部Bとの境界部と言うことができ、「麓部13」とは、赤外線反射層3からなる第2の山18が設けられていない第1の山17(プライマー層2)の斜面を指している。なお、図3において、符号8は、平坦部又は平坦面を指しており、プライマー層2からなる第1の山17の麓部13が終わった領域である。
本発明のシート10においては、ペン型等の入力端末22で手書入力する際に繰り返し入力端末22が接触しても耐えられる強度を与えるために、赤外線反射層3上に、図3に示すようなオーバーコート層9を設けてもよい。このオーバーコート層9が平坦化層として作用すれば、赤外線反射材料で反射した赤外線がオーバーコート層9と空気との界面で不規則な屈折を起こさず、ペン型入力端末22での赤外線の検知を安定した状態で行うことができる。さらに、オーバーコート層9が保護層として作用すれば、ペン型入力端末22を滑らかに掃引することができるとともに、赤外線反射層3を保護することができる。
次に、本発明のシート10の装着対象であるディスプレイ(画像表示)装置21について説明する。ディスプレイ装置21は、手書き入力データを処理する情報処理装置に接続されたものであってもよく、独立したものであってもよいが、前者は手書き入力時の軌跡を画面上に表示することができ、直感的な入力が可能であるため好ましい。ここで、手書き入力情報を扱う情報処理装置としては、携帯電話、PDA等の各種携帯端末や、パーソナルコンピュータ、テレビ電話、相互通信機能を備えたテレビジョン、インターネット端末等が例示できる。該ディスプレイ装置としては、陰極線管(CRT)ディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、電場発光(EL)ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)等各種方式、構造のものが適用可能である。
本発明のシート10は、既存のディスプレイ装置21にそのまま装着することができ、ディスプレイ装置21に組み込むタイプの静電式、感圧式等の位置入力装置よりも容易に作製することができ、軽量化、コスト低減、及び大型化も容易に可能となる。また、位置情報を提供可能な透明パターン4が薄くなったり、傷が付いたりする等して、位置情報提供の機能が低減した場合であっても、シート10のみを交換すればよいので、使用者にとって扱いやすいものとなる。なお、本発明のシート10は液晶保護シートとしても使用可能なものとなる。
図8及び図9は、本発明のシート10の製造方法の一例を示す工程図である。また、図10及び図11は、本発明の製造方法を実施する装置の例を示す概略構成図である。なお、本願では、「転写」と「転移」は同義で用いており、したがって、「転写」を「転移」と置き換え、また、「転写工程」を「転移工程」と置き換えることができる。
透明基材準備工程は、図9(A)に示すように、硬化するまで流動性を保持できるプライマー層2が一方の面S1に形成された透明基材1を準備する工程である。プライマー層2はプライマー層用樹脂組成物を透明基材1上に塗布して形成するが、こうしたプライマー層用樹脂組成物は上述したとおりであるのでここではその説明を省略する。プライマー層2が室温で固体の熱可塑性樹脂組成物のフィルムとして入手可能な場合は、塗布する代わりに透明基材1とラミネートしてもよい。いずれの場合であっても、後述する圧着工程時に、プライマー層2が流動性を保持した状態であることが必要である。
樹脂充填工程は、図8(A)(B)に示すように、所定のドットパターンで凹部64が形成された板状又は円筒状の版面63に、硬化後に赤外線反射層3を形成できる流動状態の赤外線反射材料組成物3’を塗布した後、その凹部内以外に付着した赤外線反射材料組成物をドクターブレード65やワイピングロール等で掻き取って凹部内に赤外線反射材料組成物3’を充填する工程である。本工程において、凹部64内に充填された赤外線反射材料組成物3’上部には凹み6が生じる。その原因はドクターブレード65やワイピングロール等で凹部以外の赤外線反射材料組成物3’を掻取る際に赤外線反射材料組成物3’のレオロジカルな挙動によりその表面に凹みを生じるため、赤外線反射材料組成物3’が希釈溶剤を含む場合はその希釈溶剤の揮発による体積収縮のため、あるいは両者の複合作用のためと推測される。赤外線反射材料組成物3’は上述したとおりであるのでここではその説明を省略する。
圧着工程は、図8(C)及び図9(C)に示すように、樹脂充填工程後の版面63の凹部64側と、透明基材準備工程後の透明基材1のプライマー層2側とを圧着して、凹部64内の赤外線反射材料組成物3’とプライマー層2とを空隙なく密着する工程である。プライマー層2はこの時点において流動性を有しているため、版面の凹部64内に充填された赤外線反射材料組成物3’上部の凹み6内にもプライマー層2は流入して、その凹み6を充填し、透明基材1及び赤外線反射材料組成物3’の間は全てプライマー層2で隙間なく満たされる。具体的には、図10及び図11に示すように、圧着はニップロール66で行われ、凹版ロール62に対して所定の圧力で付勢されている。そのニップロール66は付勢圧力の調整手段を備えており、その付勢圧力は、プライマー層2の流動性に応じて任意に調整される。
硬化工程は、ニップロール66の付勢力による圧着工程後にプライマー層2を硬化する工程であり、圧着した後の状態で硬化処理することにより、プライマー層2と赤外線反射材料組成物3’とが密着した状態で硬化させることができる。具体的には、プライマー層用樹脂組成物が電離放射線硬化型樹脂組成物である場合には、照射ゾーン(図10の例では「UVゾーン」と記載している。)で電離放射線が照射され、硬化処理される。この場合、プライマー層2は透明基材1と版面63に挟まれた態様になり、空気中の酸素による硬化阻害を受けないため、窒素パージ装置等は必ずしも必要ない。なお、硬化処理は、上記と同様、プライマー層用樹脂組成物と赤外線反射材料組成物の種類に応じて選択され、例えば、電離放射線照射処理、冷却処理等の硬化処理が施される。
転写工程は、図9(D)及び図10に示すように、硬化工程後に透明基材1及び硬化したプライマー層2を凹版ロール62の版面63から剥がして凹部64内の赤外線反射材料組成物3’をプライマー層2上に転写する工程である。プライマー層2は、この工程前のプライマー層硬化工程で硬化しているので、透明基材1とともに凹版ロール62の版面63から剥がすことにより、プライマー層2に密着した赤外線反射材料組成物3’は凹部内から離れてプライマー層2上にきれいに転写し、赤外線反射材料組成物3’となる。引き剥がしは、図10及び図11に示すように、出口側に設けられたニップロール67により行われる。
図9(B)について補足的に説明する。図9(B)は、未硬化の赤外線反射材料組成物3’が凹部64に充填され、さらにその凹部63を含む版面63全体を覆うように、硬化するまで流動性を保持できるプライマー層2を設け、そのプライマー層2上から透明基材1を圧着しようとする工程である。この工程と、図9(A)に示した工程とは、いずれも、未硬化の赤外線反射材料組成物3’が充填された所定パターンの凹部64を有する版面63と、その赤外線反射材料組成物3’の転写対象である透明基材1の一方の面S1とを、硬化するまで流動性を保持できるプライマー層2を介して圧着しようとする工程を示している。本発明のシート10の製造方法は、これら2つの工程のいずれを適用してもよい。
図10に示す装置によりシート10を製造した。先ず、透明基材1として、片面に易接着処理がされた幅1000mmで厚さ100μmの長尺ロール巻ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた。供給部にセットしたPETフィルムを繰り出し、易接着処理面にプライマー層用の光硬化性樹脂組成物を厚さ5μmとなるように塗布形成した。塗布方式は、通常のグラビアリバース法を採用し、光硬化性樹脂組成物としては、エポキシアクリレートプレポリマー35重量部、ウレタンアクリレートプレポリマー12重量部、フェノキシエチルアクリレートからなる単官能モノマー44重量部、エチレンオキシド変性イソシアヌル酸トリアクリレートからなる3官能モノマー9重量部、さらに光開始剤としてイルガキュア184(物質名;1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、製造元;チバ・スペシャルティ・ケミカルズ)3重量部添加したものを使用した。このときの粘度は約1300cps(at25℃、B型粘度計)であり、塗布後のプライマー層は触ると流動性を示すものの、PETフィルム上から流れ落ちることはなかった。
両末端に重合可能なアクリレート基、中央部にメソゲン基、前記アクリレート基との間にスペーサーを有し、ネマチック−アイソトロピック転移温度が110℃付近であるモノマー100質量部と、両末端に重合可能なアクリレート基を有するカイラル剤3.3質量部とをシクロペンタノンに溶解させたシクロペンタノン溶液を調製した。なお、このシクロペンタノン溶液には、4質量部の光重合開始剤(ビーエーエスエフジャパン株式会社製、ルシリン(登録商標)TPO)を添加した。得られたシクロペンタノン溶液を、38μm厚の透明なPET(ポリエチレンテレフタレート)基板からなる透明基材上に、層厚が4μmとなるように塗工し、90℃で2分間乾燥後、紫外線照射により該塗工層を架橋硬化させて、液晶層と透明基板からなる液晶フィルムを得た。この液晶フィルムを刃を用いて平均5μm×5μm(四角)となるまで断裁又は粉砕して得られたフレークを赤外線反射顔料とした。次に、ブチルカルビトールアセテートを溶媒として、バインダー樹脂として熱可塑性のポリエステルウレタン樹脂を溶解させた溶液に、前述の赤外線反射顔料を60質量%になるよう加え、十分に攪拌混合し、赤外線反射材料組成物を作成した。
両末端に重合可能なアクリレート基、中央部にメソゲン基、前記アクリレート基との間にスペーサーを有し、ネマチック−アイソトロピック転移温度が110℃付近であるモノマー100質量部と、両末端に重合可能なアクリレート基を有するカイラル剤3.3質量部とをシクロペンタノンに溶解させたシクロペンタノン溶液を調製した。なお、このシクロペンタノン溶液には、4質量部の光重合開始剤(ビーエーエスエフジャパン株式会社製、ルシリン(登録商標)TPO)を添加した。更に増粘剤としてセルロース系材料を添加し、赤外線反射材料組成物3’とした。
実施例1において、PETフィルムの易接着処理面にプライマー層を塗布しない以外は実施例1と同様にして赤外線反射材料組成物3’を転移させた。しかしながら、その際、PETフィルム上への赤外線反射材料組成物3’の転移は十分でなく、ドット抜けが多発した。また、乾燥後のパターン厚さも1μm程度であり、転移率が著しく悪かった。
2 プライマー層
3 赤外線反射層
3’ 赤外線反射材料組成物
3a 多層液晶材料
3b 結着材
3c 多層液晶層
4,4A,4B,4C,4D 透明パターン
5 サイドエッジ
6 凹み
7 中腹
8 平坦部
9 オーバーコート層
10 赤外線反射パターン形成シート
12 プライマー層と赤外線反射層との境界部分
13 麓部
14 混合領域
16 プライマー成分
17 第1の山
18 第2の山
20 中腹
21 ディスプレイ装置
22 入力端末
23 読取データ処理装置
23 コード
61 ピックアップロール
62 凹版ロール(凹版)
63 版面
64 凹部
65 ドクターブレード
66 ニップロール
67 ニップロール
68 充填容器
69 ワイピングロール
A 赤外線反射層が形成されている部分(パターン形成部)
TA Aの厚さ
B 赤外線反射層が形成されていない部分(パターン非形成部)
TB Bの厚さ
S1 基材の一方の面
i 赤外線
r 反射光
Claims (15)
- 透明基材の表面にプライマー層を介して赤外線反射層が所定のパターンで設けられており、画像表示可能なディスプレイ装置の表面又は前方に装着される透明シートであって、
前記赤外線反射層を構成する組成物が、赤外線を反射する材料を含み、
前記プライマー層のうち前記赤外線反射層が形成されているパターン形成部におけるプライマー層の厚さが、前記赤外線反射層が形成されていないパターン非形成部におけるプライマー層の厚さよりも厚いことを特徴とする赤外線反射パターン形成シート。 - 前記赤外線を反射する材料が、赤外線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ多層構造材料である、請求項1に記載の赤外線反射パターン形成シート。
- 前記赤外線を反射する材料が、コレステリック構造を有する液晶材料である、請求項2に記載の赤外線反射パターン形成シート。
- 前記液晶材料が、ネマチック液晶にカイラル剤を混合したカイラルネマチック液晶材料、又は、高分子コレステリック液晶材料である、請求項3に記載の赤外線反射パターン形
- 前記液晶材料が、前記赤外線反射層を構成する組成物に含まれる結着材によって固定化されている、請求項3又は4に記載の赤外線反射パターン形成シート。
- 前記パターン形成部におけるプライマー層と赤外線反射層とは、(a)該プライマー層を構成する成分と該赤外線反射層を構成する成分とが混合している領域、(b)該プライマー層と該赤外線反射層との境界が非直線状に入り組んでいる領域、(c)該赤外線反射層を構成する組成物中に該プライマー層に含まれる成分が存在している領域、及び、(d)該プライマー層からなる第1の山と、該第1の山の中腹より上に形成された該赤外線反射層からなる第2の山とで構成された突起状の断面形態、のいずれか1又は2以上を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の赤外線反射パターン形成シート。
- 前記プライマー層が、電離放射線硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなる層である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の赤外線反射パターン形成シート。
- 前記赤外線反射層を構成する組成物に含まれる結着材が、熱可塑性樹脂又は電離放射線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である、請求項2に記載の赤外線反射パターン形成シート。
- 前記赤外線反射層上にはオーバーコート層が形成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の赤外線反射パターン形成シート。
- ディスプレイ装置に装着するための装着手段を備えている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の赤外線反射パターン形成シート。
- 前記装着手段が、ディスプレイ装置に接触する接触面側に設けられ、ディスプレイ装置に貼り付けるための接着性又は粘着性を有する貼着具である、請求項10に記載の赤外線反射パターン形成シート。
- 透明基材の一方の面に所定のパターンで赤外線反射層が形成されてなる赤外線反射パターン形成シートの製造方法であって、
硬化するまで流動性を保持できるプライマー層が一方の面に形成された透明基材を準備する透明基材準備工程と、
所定のパターンで凹部が形成された板状又は円筒状の版面に、硬化後に赤外線反射層を形成できる赤外線反射材料組成物を塗布した後、前記凹部内以外に付着した該赤外線反射材料組成物を掻き取って該凹部内に該赤外線反射材料組成物を充填する赤外線反射材料組成物充填工程と、
前記透明基材準備工程後の透明基材のプライマー層側と前記赤外線反射材料組成物充填工程後の版面の凹部側とを圧着して、前記プライマー層と前記凹部内の赤外線反射材料組成物とを空隙なく密着する圧着工程と、
前記圧着工程後に前記プライマー層を硬化するプライマー層硬化工程と、
前記プライマー層硬化工程後に前記透明基材を前記版面から剥がして前記凹部内の赤外線反射材料組成物を前記プライマー層上に転写する転写工程と、
前記転写工程後、前記プライマー層上に所定のパターンで形成された赤外線反射材料組成物を硬化させて赤外線反射層を形成する赤外線反射材料組成物硬化工程と、を有することを特徴とする赤外線反射パターン形成シートの製造方法。 - 透明基材の一方の面に所定のパターンで赤外線反射層が形成されてなる赤外線反射パターン形成シートの製造方法であって、
硬化するまで流動性を保持できるプライマー層が一方の面に形成された透明基材を準備する透明基材準備工程と、
所定のパターンで凹部が形成された板状又は円筒状の版面に、硬化後に赤外線反射層を形成できる赤外線反射材料組成物を塗布した後、前記凹部内以外に付着した該赤外線反射材料組成物を掻き取って該凹部内に該赤外線反射材料組成物を充填する赤外線反射材料組成物充填工程と、
前記透明基材準備工程後の透明基材のプライマー層側と前記赤外線反射材料組成物充填工程後の版面の凹部側とを圧着して、前記プライマー層と前記凹部内の赤外線反射材料組成物とを空隙なく密着する圧着工程と、
前記圧着工程後に前記プライマー層と前記赤外線反射材料組成物とを同時に硬化する同時硬化工程と、
前記同時硬化工程後に前記透明基材を前記版面から剥がして前記凹部内の赤外線反射材料組成物を赤外線反射層として前記プライマー層上に転写する転写工程と、を有することを特徴とする赤外線反射パターン形成シートの製造方法。 - 前記プライマー層が電離放射線硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなる層であり、該プライマー層の流動性の保持を電離放射線の未照射又は加熱によって行う、請求項12又は13に記載の赤外線反射パターン形成シートの製造方法。
- 前記転写工程後において、前記プライマー層のうち前記赤外線反射材料組成物が転写された部分の厚さは、前記赤外線反射材料組成物が転写されていない部分の厚さよりも大きい、請求項12〜14のいずれか1項に記載の赤外線反射パターン形成シートの製造方法。
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