JP2017116732A - 加飾シートに回折格子を形成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回折格子による虹色発光の機能を備えた高輝度加飾シートを形成するに当たり、加飾シートの任意の特定領域に回折格子を低コストで形成する方法を提供する。【解決手段】複層加飾シート１００の全面又は一部に、規則的に配置された線状の凹凸からなる回折格子１１３を形成するステップと、複層加飾シート１００の回折格子１１３が形成された面であって、回折格子１１３を設ける必要のない領域に、印刷層又は樹脂層を設けるステップと、により加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂成形品や金属・木材・紙製品・ガラスなどの表面に配置するための加飾シートであって、図形、模様、文字、およびこれらの組合せから構成された意匠面を有する加飾シートに係り、更に詳細には、回折格子による虹色発光の機能を備えた加飾シートに係る。

近年、自動車の内装品や家電製品、あるいは日用品や生活雑貨などでは、装飾性を向上させるために、合成樹脂表面に図形、模様、文字、およびこれらの組合せからなる加飾面を設けるようになってきている。 そして、加飾部分を特に際立たせるために、高輝度加飾が採用されてきている。

高輝度加飾を行う方法としては、金属面を直接露出させ、金属反射によって輝度を上げる方法や、構造発色によって輝度や彩度を高めた加飾を行う方法がある。

金属面を表面側に直接露出させ、金属反射によって輝度を上げる方法としては、意匠面に金属蒸着処理や、メッキ処理、電鋳による加飾膜を利用する方法、ホットスタンプ（転写箔）を利用する方法、あるいは、ミラーインクやメタリックインク等を加飾面に印刷する方法などが挙げられる。

また、構造発色によって輝度や彩度を高めた加飾を行う方法としては、薄膜干渉や回折格子を利用して虹色発色させる方法がある。

そして、加飾面の特定の領域において回折格子を利用して虹色発色させる場合には、その特定の領域にのみ回折格子を設ける必要があり、このため、回折格子を設ける手法が限定されたり、工程が複雑になったりする結果、工程が複雑であったり、製造設備が高価であったり、量産向きでなくコスト高であったりした。

本発明は、上記背景技術に鑑みなされたものであり、回折格子による虹色発光の機能を備えた高輝度加飾シートを形成するに当たり、加飾シートの任意の特定領域に回折格子を低コストで形成することができる方法を提供することを課題とするものである。

上述したような課題を解決するため、第１の観点に係る発明では、
加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法において、
加飾シートの全面又は一部に、規則的に配置された線状の凹凸からなる回折格子を形成するステップと、
加飾シートの回折格子が形成された面であって、回折格子を設ける必要のない領域に、印刷層又は樹脂層を設けるステップと、
からなる加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法を採用した。

また、第２の観点に係る発明では、第１の観点に係る発明の加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法において、印刷層を形成するインキ又は樹脂層を形成する樹脂の屈折率が、加飾シートの屈折率と同等の特性を有することを特徴とする加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法を採用した。

本発明では、加飾シートの全面又は一部に、規則的に配置された線状の凹凸からなる回折格子を形成するステップと、加飾シートの回折格子が形成された面であって、回折格子を設ける必要のない領域に、印刷層又は樹脂層を設けるステップとからなる加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法を採用した結果、以下のような効果を発揮する。

すなわち、例えば、後述するような（１）原盤製作工程、（２）スタンパー製作工程、（３）回折格子シートへのパターン転写工程からなる回折格子形成プロセスの場合、異なった領域において回折格子による虹色発光機能を有する加飾シートを製造する場合、その加飾シートの種類毎に異なったスタンパーを製造する必要があったが、本発明による方法を採用すれば、例えば、加飾シート全面に回折格子を形成することができる１種類のスタンパーを製造し、このスタンパーにより加飾シート全面に回折格子を形成した後、回折格子を設ける必要のない領域に、印刷層又は樹脂層を設けることにより、印刷層又は樹脂層を設けた領域では回折による虹色発光機能を消滅させることができるようになる。

その結果、印刷層又は樹脂層を設けていない領域のみに虹色発光機能が残ることになるため、印刷層又は樹脂層を設ける領域を精度よく制御することにより、加飾シートの任意の特定領域に回折格子による虹色発光の機能を備えた高輝度加飾シートを形成することが可能となる。

すなわち、本発明によれば、汎用的なスタンパーを使用することにより、多くの種類の加飾シート（異なった領域において虹色発光の機能を呈する加飾シート）を製造することが可能となり、製造工程を簡素化でき、低コスト化を実現することが可能となった。

図１は、本発明の加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法によって作られた複層加飾シート１００の基本的な構成を示す断面図である。 図２は、回折格子の微細な凹凸溝の断面形状の例を示したものである。

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、本発明の実施形態の説明に当たり、回折格子シートとベースシートを貼り合せた複層加飾シートを例にとって説明を行うこととする。
また、本明細書においては、表面側とは、複層加飾シートを視認する側を指す用語であり、裏面側とは、表面側の反対側の面を指す用語である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る複層加飾シート１００の基本的な構成を示す断面図である。
本発明の複層加飾シート１００は、回折格子シート１１０とベースシート１２０の２種類のシートから構成される。

回折格子シート１１０としては、特に限定されるものではないが、ポリカーボネート等の透明または半透明の熱可塑性合成樹脂シートが望ましく、板厚は、複層加飾シート１００の使用の仕方によって適宜決定される。 また、ベースシート１２０の材料は特に限定されるものではなく、金属や樹脂シートのいずれであってもよく、回折格子シート１１０と同じ熱可塑性合成樹脂シートを使用することもできる。

回折格子シート１１０の裏面側１１２の全面または一部には、規則的に配置された線状の凹凸からなる回折格子１１３が設けられており、更に回折格子シート１１０の裏面側１１２の一部には、図形、模様、文字、およびこれらの組合せから構成された、意匠を成す印刷層１３０が設けられている。

この印刷層１３０は、回折格子１１３が設けられていない領域にのみ設けることもできるが、回折格子１１３が設けられた領域に重ねて印刷層１３０を設けることもできる。

線状の凹凸からなる回折格子１１３は、種々の断面形状を有する微細な線状溝の集合体からなり、断面の形状の例としては、図２に示すような鋸刃状の溝や矩形状の溝などを挙げることができる。 これらの断面形状の他にも、三角形状の溝、台形状の溝、円弧状の溝などを例示することができる。

回折格子１１３の線状の凹凸の配置方法としては、多数の直線が並行に配置された模様、多数の線が同心円状に配置された模様、多数の直線が放射状に配置された模様、一又は複数の線が螺旋状に配置された模様、多数の曲線が並行に配置された模様、およびこれらの組み合わせによる模様を構成するようにして規則的に配置することができる。

また、回折格子１１３の規則的に配置された線状の凹凸を構成する線間のピッチ（溝ピッチ）が１００nm〜１０００nmであり、凹凸の頂部から底部までの高さが５０nm〜５００nmであることが望ましい。

次に、複層加飾シート１００の製造方法について説明する。 複層加飾シート１００を製造するプロセスとしては、大きく分けて回折格子シート１１０の裏面側１１２に設けた回折格子１１３を形成する工程と、例えば、回折格子シート１１０又はベースシート１２０に印刷層１３０を設けた後に回折格子シート１１０とベースシート１２０を接着剤層１４０を介して接合する工程から構成される。

まず、回折格子シート１１０の裏面側１１２に設けた回折格子１１３の加工方法について説明する。
本実施形態にかかる回折格子シート１１０に回折格子１１３の加工を施す工程は、大きく分けて３つの工程（１）原盤製作工程、（２）スタンパー製作工程、（３）回折格子シートへのパターン転写工程から成り立っている。

以下、これらの各工程について説明する。
原盤製作工程は、スタンパー（又はモールドとも呼ぶ）の製作に先立ち、微細な線状の凹凸の集合体から構成される原図を作成する工程である。

原盤製作工程では、例えば、ガラス板を原盤の材料として使用してリソグラフィー・プロセスに基き原盤を製作することができる。 このリソグラフィー・プロセスによる原盤製作工程では、ガラス板を研磨洗浄した後、ガラス板表面に感光剤（レジスト）を塗布し、微細な線状の凹凸の集合体である、多数の直線が並行に配置された模様、多数の線が同心円状に配置された模様、多数の直線が放射状に配置された模様、一又は複数の線が螺旋状に配置された模様、多数の曲線が並行に配置された模様、およびこれらの組み合わせによる模様のパターンによって露光・現像が行われる。

スタンパー製作工程では、例えば、微細な線状の凹凸の集合体からなる上記模様を備えた上記原盤を使用し、電鋳（Ｎｉメッキ）を施すことによってスタンパーを製作することができる。 電鋳は、電気メッキと同様であって、電気化学反応を利用し、原盤の表面に厚いメッキ層、例えばＮｉメッキ層を設け、これを原盤から剥離してスタンパーとするものである。

従って、スタンパーには、原盤の凹凸と逆の凹凸面が形成される。 なお、原盤の材料がガラスのような非導電性の材料の場合、原盤の表面には、導体化のために、スパッタリング等によって金属膜を形成しておく必要がある。

回折格子シート１１０へのパターン転写工程では、回折格子シート１１０をガラス転移温度以上に加熱し、上記スタンパーを回折格子シート１１０の裏面側１１２にプレスした後、回折格子シート１１０を冷却し、回折格子シート１１０とスタンパーを引き離す。

このような工程を経ることによって、スタンパー表面に設けられた微細な線状の凹凸の集合体からなる模様のパターンが回折格子シート１１０の裏面側１１２に転写される。 なお、回折格子シート１１０へパターンを転写する際、回折格子シート１１０の裏面側１１２の全面に転写するようにしても良いし、裏面側１１２の一部の領域にのみパターンを転写するようにしても良い。

すなわち、回折格子シート１１０の裏面側１１２に回折格子１１３を形成する際、最終的な複層加飾シート１００において、虹色発色が必要となる領域よりも広い領域に回折格子１１３を形成しておき、後で詳しく説明するように、印刷層１３０又は接着剤層１４０（樹脂層に相当する）を設ける工程において、回折格子１１３として機能を発揮する領域を限定することによって虹色発色が必要となる領域のみにおいて回折格子１１３の機能を発揮することができるようになる。

以上の説明においては、原盤製作工程として、リソグラフィー・プロセス技術を利用した原盤製作工程について説明したが、これに限定されるものではない。 原盤にレーザー加工を施すことにより、微細な線状の凹凸の集合体からなる模様のパターンを形成することもできる。 この場合においても、前述した方法と同様に、原盤の表面に電鋳（Ｎｉメッキ）を施すことによってスタンパーを製作することができる。

また、スタンパー表面に、周知技術である微細切削加工を行うことによって直接微細な線状の凹凸の集合体からなる模様のパターンを彫り込むことも可能である。
更に、スタンパー表面に、ＹＡＧレーザー等を利用して直接微細な線状の凹凸の集合体からなる模様のパターンを彫り込むことも可能である。

次に、回折格子シート１１０又はベースシート１２０に印刷層１３０を設けた後に回折格子シート１１０とベースシート１２０を接着剤層１４０（樹脂層に相当する）を介して接合する工程について説明する。

回折格子シート１１０又はベースシート１２０に印刷層１３０を形成する方法としてはスクリーン印刷、シルク印刷、インクジェット印刷等の種々の印刷技術を利用することができる。 そして、回折格子シート１１０の回折格子１１３を形成した面（裏面側１１２）に印刷層１３０を設ける場合、回折格子１１３が形成されていない領域のみならず、回折格子１１３が形成された領域においても印刷層１３０を形成することが可能である。

一般に、印刷層１３０に使用されるインクは、回折格子シート１１０の屈折率に近い屈折率を有しているため、回折格子シート１１０の回折格子１１３が形成された領域に印刷層１３０を形成すると、回折格子１１３と印刷層１３０の重なり合った領域では、回折格子シート１１０の表面側１１１から入射した光は、回折格子１１３によって回折することなく進むことになり、回折格子１１３の機能が発揮されなくなる。

このような現象を利用することにより、回折格子シート１１０には、予め、虹色発色が必要となる領域よりも広い領域に回折格子１１３を形成しておき、印刷層１３０を形成する工程において、回折格子１１３として機能を発揮する領域を限定することによって虹色発色が必要となる領域のみにおいて回折格子１１３の機能を発揮することができるようになる。

次に、回折格子シート１１０とベースシート１２０を貼り合せ際には、接着剤が使用されるが、この接着剤としては特に限定されるものではなく、使用する回折格子シート１１０とベースシート１２０の材質に適合する接着剤であれば良い。

例えば、回折格子シート１１０の回折格子１１３が形成された面（裏面側１１２）に直接接着剤を塗布し、回折格子シート１１０とベースシート１２０を貼り合せることも可能である。

一般に、接着剤層１４０に使用される接着剤は、回折格子シート１１０の屈折率に近い屈折率を有しているため、回折格子シート１１０の回折格子１１３が形成された領域に接着剤層１４０を形成すると、回折格子１１３と接着剤層１４０の重なり合った領域では、回折格子シート１１０の表面側１１１から入射した光は、回折格子１１３によって回折することなく進むことになり、回折格子１１３の機能が発揮されなくなる。

これは、回折格子シート１１０の回折格子１１３が形成された領域に印刷層１３０を形成する場合と同様である。
すなわち、上述したような現象を利用することにより、回折格子シート１１０には、予め、虹色発色が必要となる領域よりも広い領域に回折格子１１３を形成しておき、接着剤層１４０を形成する工程において、回折格子１１３として機能を発揮する領域を限定することによって虹色発色が必要となる領域のみにおいて回折格子１１３の機能を発揮させることが可能である。

ここでは、回折格子シート１１０の回折格子１１３が形成された面（裏面側１１２）に接着剤層１４０を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではない。 接着剤層１４０に代えて、接着機能を備えていない樹脂層を設けるようにしても良い。 なお、本明細書においては、接着剤層も樹脂層に含まれる概念であるものとする。

上述したように、回折格子シート１１０の裏面側１１２に回折格子１１３を設け、更に、回折格子シート１１０又はベースシート１２０に印刷層１３０を設けた後、回折格子シート１１０の裏面側１１２の所定領域に接着剤（この接着剤が接着剤層１４０を形成する）を塗布し、この接着剤を介して回折格子シート１１０とベースシート１２０とを接合することにより、回折格子シート１１０、印刷層１３０及び／又は接着剤層１４０、ベースシート１２０からなる複層加飾シート１００が形成される。

そして、回折格子１１３が設けられた領域であって、印刷層１３０や接着層１４０が設けられていない領域においては、回折格子シート１１０とベースシート１２０の間には、両者が互いに接触しない空間１５０が設けられることになる。 回折格子１１３が設けられた領域に、このような空間１５０を設けることにより、虹色発色が効率よく行われることになり、高輝度加飾が実現できる。

なお、以上の説明においては、複層加飾シート１００に回折格子１１３領域を形成する方法について説明を行ったが、これに限定されるものではない。
本発明にかかる加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法は、単層の加飾シートに回折格子を形成する場合や、加飾シートの表面側に回折格子を形成する場合にも適用することができる。

以上説明してきた加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法を採用することによって、回折格子を形成することができる領域を大きくした汎用的なスタンパーを使用することにより、多くの種類の加飾シート（異なった領域において虹色発光の機能を呈する加飾シート）を製造することが可能となり、製造工程を簡素化でき、低コスト化を実現することができる。

１００ 複層加飾シート
１１０ 回折格子シート
１１１ 回折格子シートの表面側
１１２ 回折格子シートの裏面側
１１３ 回折格子
１２０ ベースシート
１２１ ベースシートの表面側
１２２ ベースシートの裏面側
１３０ 印刷層
１４０ 接着剤層
１５０ 空間

Claims (2)

1. 加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法であって、
   加飾シートの全面又は一部に、規則的に配置された線状の凹凸からなる回折格子を形成するステップと、
   加飾シートの回折格子が形成された面であって、回折格子を設ける必要のない領域に、印刷層又は樹脂層を設けるステップと、
   からなる加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法。
2. 請求項１に記載の加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法であって、前記印刷層を形成するインキ又は前記樹脂層を形成する樹脂の屈折率が、加飾シートの屈折率と同等の特性を有することを特徴とする加飾シートの特定の領域に回折格子を形成する方法。