JP6068295B2 - キャラクタ表示部材 - Google Patents

Description

本発明は、光源より照射された光によってキャラクタを表示するキャラクタ表示部材に関するものである。

キャラクタ表示部材である携帯電話のキーや車中のタッチキーは、日中などの明るいところのみならず、夜間などの暗いところであっても、文字、数字および記号等のキャラクタが視認されることが求められる。そのため、キャラクタ表示部材は、貫通孔が設けられるとともに、白色や透明の樹脂等が充填されて封止される構造とされている。そして、光源（バックライト）より照射された光が貫通孔を封止する樹脂等を通過することによって暗いところであってもキャラクタが視認されることとなる。

キャラクタ表示部材の材質としては、金属や樹脂など様々な材質のものが用いられており、キャラクタ表示部材の構造として、例えば、特許文献１には、背面照明下で知覚可能なキャラクタの視覚的トレースを提供する移動装置のためのキー・キャップであって、全体として前記トレースを画定するようになっているスポットライト出口を提供する複数の穴を画定するキー・キャップが提案されている。

特表2006−521664号公報

近年において、高い質感と高級感が求められるキャラクタ表示部材には、セラミックスが用いられている。しかしながら、セラミックスは、高い質感と高級感が得られるものの、リードタイムが長く、金属や樹脂と比べれば加工コストが高いものである。また、キャラクタを表示すべく貫通孔を設けたときには、両面が開口した状態であって止まりがないことから、貫通孔内における樹脂等の充填は容易ではなく、充填後にはみ出した樹脂の除去等を含めた仕上げ加工を行なわなければならないため、製造工程が煩雑になるとともに、さらに加工コストが高くならざるを得なかった。そのため、セラミックスからなるキャラクタ表示部材は、ハイエンドモデルにしか搭載することができなかった。

本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、低コストで、高い質感と高級感とを有するとともにキャラクタ表示機能を備えるキャラクタ表示部材を提供することを目的とする。

本発明のキャラクタ表示部材は、セラミック焼結体からなり、光源より照射された光によってキャラクタを表示するキャラクタ表示部材であって、前記セラミック焼結体は、一方側主面より形成された溝を有しており、該溝の底面部の表面における平均結晶粒径が、前記溝の側面部における表面の平均結晶粒径よりも大きいことを特徴とするものである。

本発明のキャラクタ表示部材によれば、低コストで、高い質感と高級感とを有するとともにキャラクタ表示機能を備えるキャラクタ表示部材とすることができる。

本実施形態のキャラクタ表示部材の（ａ）は平面図の一例であり、（ｂ）〜（ｅ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面の複数例を示す断面図である。 本実施形態のキャラクタ表示部材の（ａ）は平面図の一例であり、（ｂ）〜（ｅ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面の他の複数例を示す断面図である。 本実施形態のキャラクタ表示部材の（ａ）は平面図の一例であり、（ｂ）〜（ｅ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線における断面のさらに他の複数例を示す断面図である。

以下、本発明のキャラクタ表示部材の実施の形態の例について説明する。

図１は、本実施形態のキャラクタ表示部材の（ａ）は平面図の一例であり、（ｂ）〜（ｅ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面の複数例を示す断面図である。図１において、キャラクタは数字の「１」であり、本実施形態におけるキャラクタとは、数字、文字、記号、符号等を含む概念である。

ここで、本実施形態のキャラクタ表示部材10は、セラミック焼結体からなり、光源（図示せず）より照射された光によってキャラクタ１を表示するものであり、セラミック焼結体は、一方側主面10ａ（図１においては下面）より形成された溝２を有しており、溝２の底面部３の表面における平均結晶粒径が、溝２の側面部４における表面の平均結晶粒径よりも大きいものである。

なお、溝２における底面部３および側面部４とは、溝２の深さにおいて、底側から30％までの深さの領域が底面部３であり、30％を超える深さの領域が側面部４である。

そして、本実施形態のキャラクタ表示部材10は、セラミック焼結体からなることにより、高い質感と高級感とを有する。また、溝２の底面部３の表面における平均結晶粒径が、溝２の側面部４における表面の平均結晶粒径よりも大きいことにより、貫通孔を形成せずともキャラクタ表示機能を有する。それゆえ、本実施形態のキャラクタ表示部材10は、高い質感と高級感とを有するとともに、貫通孔を形成せずともキャラクタ表示機能を有するキャラクタ表示部材10とすることができる。

ここで、溝２の底面部３の表面と、溝２の側面部４の表面とにおける平均結晶粒径が、上述した関係を満たしていることにより、底面部３よりも相対的に粒界が多い側面部４によって光源からの光を反射させながら底面部３側に進めることができ、側面部４よりも相対的に結晶の粒径が大きい底面部３が光を透過しやすくなる。それにより、貫通孔を形成せずともキャラクタ１が表示され、キャラクタ表示機能を有するものとなる。

なお、底面部３の表面からキャラクタ１の表示面まで部分を透過部といい、この透過部の肉厚は、60μｍ以上200μｍ以下であることが好適であり、この範囲であれば、押圧等
の外圧に耐え得るとともに、光の透過に優れたものとすることができる。また、セラミック焼結体がジルコニア質焼結体からなるものであるとき、底面部３の表面における平均結晶粒径は、0.8μｍ以上1.5μｍ以下であることが好適であり、側面部４の表面における平均結晶粒径は、0.4μｍ以上0.6μｍ以下であることが好適である。

ここで、底面部３および側面部４の表面における平均結晶粒径は、以下の方法で求めることができる。まず、底面部３または側面部４をキャラクタ表示部材10から走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察できる形状に切り出す。次に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、切り出した底面部３および側面部４の任意の場所を選び、5000倍程度の倍率で撮影した５μｍ×８μｍの範囲の画像を得る。そして、この画像を例えば「Image-Pro Plus」と
いう画像解析ソフト（日本ビジュアルサイエンス（株）製）を用いて解析することにより平均結晶粒径を求めることができる。

また、図１に示す構成であれば、底面部３を有していることから、溝２に蛍光体を含む樹脂等の充填を行なう場合であっても、樹脂等の充填を容易に行なうことができるため、低コストでキャラクタ表示部材10を作製することができる。なお、図１に示す構成であれば、溝２に樹脂等を充填しなくてもよいため、樹脂に掛かるコストのみならず、充填工程や充填後にはみ出した樹脂の除去等を含めた仕上げ加工工程を省くことができ、さらに低コストでキャラクタ表示部材10を作製することができる。また、溝２を光源の配置スペースとすることもできる。キャラクタ表示部材10を搭載した製品の薄型化を図ることもできる。

このように、本実施形態のキャラクタ表示部材10は、セラミックスからなるものの、貫通孔を形成せずとも、キャラクタ表示機能を有するものであることから、低コストで、高い質感と高級感とを有するキャラクタ表示部材10とすることができる。

なお、図１（ａ）は、図示していないが図示面の背面側に位置する光源より照射された光によってキャラクタ１が表示されている例を示している。また、何れも断面視によるものであるが、図１（ｂ）は、溝２の光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも狭い例を示しており、図１（ｃ）は、溝２の光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも広い例を示している。さらに、図１（ｄ）は、底面部３が一方側主面10ａに向かう曲面の例を示しており、図１（ｅ）は、溝２の光源と反対側の幅および光源側の幅が同じ例を示している。

図１（ｂ）に示すように、溝２の光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも狭いときには、溝２内に入射してきた光の集光性が向上するため、キャラクタ表示機能が向上する。また、図１（ｃ）に示すように、溝２の光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも広いときには、入射した光が、光の入口である開口部から出ていきにくいため、効率よくキャラクタ１を表示することができる。また、図１（ｄ）に示すように、底面部３が一方側主面10ａに向かう曲面であるときは、押圧等の外圧を受けた際に応力集中が発生しにくくなり、破損に対する信頼性を向上することができる。また、図１（ｅ）に示す構造は、溝２の形成が容易である。

図２は、本実施形態のキャラクタ表示部材の（ａ）は平面図の一例であり、（ｂ）〜（ｅ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面の他の複数例を示す断面図である。なお、図２は、図１とは異なり、キャラクタ１が視認される側に溝２が形成されている例を示している。

図２に示す構成においても、図１と同様に、セラミック焼結体からなり、光源より照射された光によってキャラクタ１を表示するものであり、セラミック焼結体は、一方側主面10ｂ（図２における上面）より形成された溝２を有しており、溝２の底面部３の表面における平均結晶粒径が、溝２の側面部４における表面の平均結晶粒径よりも大きいものである。これにより、高い質感と高級感とを有するとともに、貫通孔を設けずともキャラクタ表示機能を有するキャラクタ表示部材10とすることができる。また、図２に示すキャラクタ表示部材10においては、埃等の侵入を防止すべく、溝２に蛍光体を含む樹脂等を充填することが好適である。この場合において、図２に示すキャラクタ表示部材10では、底面部３を有していることから、溝２に蛍光体を含む樹脂等の充填を容易に行なうことができるため、低コストでキャラクタ表示部材10を作製することができる。

また、図２に示す構成において、溝２に、セラミック焼結体と異なる色調の樹脂が埋設されているときには、明るいところであれば、光源が無くともキャラクタ１を視認するこ
とができる。また、蛍光体を含む樹脂が埋設されているときには、環境中の少量の光によってもキャラクタ１を視認することができる。なお、異なる色調とは、セラミック焼結体が呈する色調と、樹脂の呈する色調とが、ＣＩＥ1976Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値で30以上異なることをいう。

そして、何れも断面視によるものであるが、図２（ｂ）は、溝２の光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも狭い例を示しており、図２（ｃ）は、溝２の光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも広い例を示している。さらに、図２（ｄ）は、底面部３が光源側に向かう曲面の例を示しており、図２（ｅ）は、溝２の光源と反対側の幅および光源側の幅が同じ例を示している。

図２（ｂ）に示すように、溝２の光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも狭いときには、溝２内に入射してきた光の集光性が向上するため、キャラクタ表示機能が向上する。また、樹脂等が埋設されるものであるとき、溝２から樹脂等が剥がれ落ちるのを抑制することができる。また、図２（ｃ）に示すように、溝２の光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも広いときには、入射した光が反射しながらキャラクタ１が視認される側へ進みやすくなっているため、キャラクタ表示機能が向上する。また、開口部が広いことから、樹脂等の充填容易性が向上する。

また、図２（ｄ）に示すように、底面部３が光源側に向かう曲面であるときには、押圧等の外圧を受けた際に応力集中が発生しにくくなり、破損に対する信頼性を向上することができる。また、樹脂等の充填の際に気泡を巻き込むことが少なくなるので、キャラクタ表示機能が向上する。また、図２（ｅ）に示す構造は、溝２の形成が容易である。

図３は、本実施形態のキャラクタ表示部材の（ａ）は平面図の一例であり、（ｂ）〜（ｅ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線における断面のさらに他の例を示す断面図である。なお、図３は、図１、図２とは異なり、キャラクタ１が視認される側である一方側主面10ｂに第１の溝２、光源側である他方側主面10ａに第２の溝５が形成されている例を示している。

図３に示す構成であるときには、透過部が、外圧を直接受けたり、外圧によって内部の部材と接触したりすることが少ないため、信頼性の高いキャラクタ表示部材10とすることができる。

キャラクタ１が視認される側である一方側主面10ｂより設けられた第１の溝２には、樹脂が充填されることが好適である。また、光源側である他方側主面10ａより設けられた第２の溝５は、光源の配置スペースとしてもよいし、樹脂が充填されるものであってもよい。

そして、セラミック焼結体としては、例えば、ジルコニア質焼結体、アルミナ質焼結体、炭化珪素質焼結体または窒化珪素質焼結体等、種々のものを用いることができる。中でも、高い質感と高級感とを有するとともに、機械的強度に優れているという理由から、セラミック焼結体がジルコニア質焼結体からなることが好適である。なお、ジルコニア質焼結体とは、焼結体を構成する全成分100質量％のうち50質量％を超えてジルコニアを含有
するものであり、ジルコニアの含有量が、85質量％以上であることが好適である。

また、セラミック焼結体がジルコニア質焼結体からなるとき、色調を呈するものとするには、着色剤として、ニッケル、コバルト、セレン、クロム、チタン、鉄、銅またはアルミニウム等の酸化物から色調に合わせて選択して用いればよい。なお、このような着色剤を用いることによって得られる色調を呈するジルコニア質焼結体は、塗装にはない高い質感と高級感とを有するものになる。

次に、キャラクタ表示部材の製造方法の一例について、ジルコニア質焼結体からなる例を説明する。

まず、イットリアにて安定化されたジルコニア粉末を用意する。また、着色剤として、酸化鉄粉末、酸化クロム粉末、酸化アルミニウム粉末を用意する。そして、酸化鉄の含有量が0.05質量％以上0.5質量％未満であり、酸化クロムの含有量が0.5質量％以上3.0質量
％以下であり、酸化アルミニウムの含有量が0.05質量％以上0.8質量％以下であり、残部
がジルコニアの粉末となるように秤量して原料粉末とする。

次に、原料粉末と熱可塑性樹脂とをニーダに投入し、加熱しながら混練して得られた坏土をペレタイザーに投入することによって、インジェクション成形用の原料となるペレットを得る。また、ニーダに投入する熱可塑性樹脂としては、エチレン酢酸ビニル共重合体やポリスチレンやアクリル系樹脂などを、原料粉末100質量％に対して10質量％以上35質
量％以下で添加すればよい。

そして、得られたペレットをインジェクション成形機に投入して射出成形し、必要に応じて成形体に付随している余分な原料が冷えて固まったランナを切断することにより、キャラクタ表示部材となる成形体を得る。なお、成形方法としては、粉末プレス法により、キャラクタ表示部材となる成形体を得るものであってもよい。

次に、得られた成形体を脱脂した後、バッチ炉や連続トンネル炉による大気雰囲気にて1300℃以上1550℃以下で焼成して焼結体を得る。なお、ここで得られる焼結体は、濃い緑色を呈するジルコニア質焼結体である。また、ここで得られる焼結体の形状は、完成品であるキャラクタ表示部材と外形状が同じであり、後述する溝の底面部における加工代だけが残っていることが好適である。そして、得られた焼結体の表面を荒加工処理、仕上げ加工処理を行ない鏡面加工する。加工方法は製品形状により選択する。また面仕様により仕上げ加工処理のみを行なうこともある。

次に、少なくとも溝の底面部にレーザ光を照射する。このように、底面部にレーザ光を照射することにより、溝の底面部の表面における平均結晶粒径を、溝の側面部における表面の平均結晶粒径よりも大きくすることができる。ここで、レーザの種類としては、公知のＣＯ_２レーザやＹＡＧなどのＬＤ励起固体レーザ、エキシマレーザが挙げられる。なお、高出力を得るためにはＣＯ_２レーザが好適である。

なお、溝の形成されていない焼結体を用意して、レーザ光を照射することにより溝を形成した場合であっても、レーザ照射角度や照射時間が寄与するのかは明らかではないが、溝の底面部の表面における平均結晶粒径を、溝の側面部における表面の平均結晶粒径よりも大きくなる。

なお、レーザの照射条件としては、例えば、発信周波数1.333ｋＨＺ、パルス周期50μ
ｓｅｃ．、ＯＮ信号時間173μｓｅｃ．、加工速度50ｍ／分以下とすればよい。また、形
成する溝の幅が広いときには、発信周波数を低く、ＯＮ信号時間を長く、加工速度を遅くすればよい。また、キャラクタの形状に合わせてパルス周期を小さくしてもよい。

なお、樹脂等を充填する場合には、レーザ加工後に充填すればよく、本実施形態のキャラクタ表示部材は、底面部を有していることから、溝に蛍光体を含む樹脂等の充填は容易に行なうことができる。また、本実施形態のキャラクタ表示部材は、貫通孔を形成することなく、キャラクタ表示機能を有するものであるため、低コストで、高い質感と高級感とを有するキャラクタ表示部材とすることができる。

１０：キャラクタ表示部材
１：キャラクタ
２：溝（第１の溝）
３：底面部
４：側面部
５：第２の溝

Claims (5)

1. セラミック焼結体からなり、光源より照射された光によってキャラクタを表示するキャラクタ表示部材であって、
   前記セラミック焼結体は、一方側主面より形成された溝を有しており、該溝の底面部の表面における平均結晶粒径が、前記溝の側面部における表面の平均結晶粒径よりも大きいことを特徴とするキャラクタ表示部材。
2. 前記溝の幅は、前記光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載のキャラクタ表示部材。
3. 前記溝の幅は、前記光源と反対側の幅が、光源側の幅よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のキャラクタ表示部材。
4. 前記溝を第１の溝としたとき、前記セラミック焼結体の他方側主面に前記一方側主面と同じキャラクタを表示する第２の溝を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のキャラクタ表示部材。
5. 前記キャラクタが視認される側に形成された前記溝に、前記セラミック焼結体と異なる色調の樹脂が埋設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のキャラクタ表示部材。