特許 6285802 樹脂パネルの生産方法、樹脂パネル、及び、表示システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6285802

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】樹脂パネルの生産方法、樹脂パネル、及び、表示システム

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/03 20060101AFI20180215BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20180215BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/03

   B29C45/26

   G09F9/00

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-112435(P2014-112435)

(22)【出願日】2014年5月30日

(65)【公開番号】特開2015-226981(P2015-226981A)

(43)【公開日】2015年12月17日

【審査請求日】2017年3月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(72)【発明者】

【氏名】石川 智章

(72)【発明者】

【氏名】加藤 哲也

【審査官】 今井 拓也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０３５２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２０１０／０７４１４４（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２４０６１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／００−４５／２４

Ｇ０９Ｆ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスプレイの表面を覆う樹脂パネルの生産方法であって、
（ａ）開口部を形成するための柱体が内部に存在しない金型に液体の樹脂材料を充填する工程と、
（ｂ）前記樹脂材料を硬化して、前記開口部のない外縁部が丸みを帯びた凹部を有するパネル体を生成する工程と、
（ｃ）前記パネル体の前記凹部に前記開口部を設ける工程と、
を備え、
前記外縁部の丸み部分の曲率半径よりも、前記凹部の深さを短く形成することを特徴とする生産方法。

【請求項2】

ディスプレイの表面を覆う樹脂パネルを形成するためのパネル体であって、
開口部を形成するための外縁部が丸みを帯びた凹部を有し、
前記外縁部の丸み部分の曲率半径よりも、前記凹部の深さを短く形成することを特徴とするパネル体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂パネルを生産する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両内に設置されたディスプレイを曲面形状の透明樹脂パネルで覆い、車両内の美観を高める技術が知られている。また、樹脂パネルには開口部が設けられ、ディスプレイの操作部材が開口部を貫通して配置され、ディスプレイの操作性が高められている。このような樹脂パネルは、金型に液体の樹脂材料を充填して硬化させる、いわゆる射出成型により作成される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−９８１５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、樹脂パネルに開口部を形成するために金型内部に柱体を備えて樹脂材料を充填すると、樹脂の流動が柱体付近で阻害され、樹脂材料の粒子（分子）の向きが不均一となる。向きの不均一な粒子により樹脂パネルを透過する光に位相差が生じ、樹脂パネルに虹色の線状模様が発生する要因となる。このような虹色の線状模様は、ディスプレイの視認性を低下させる恐れがあった。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑み、粒子の向きを均一とし、ディスプレイの視認性低下を防止する樹脂パネルを生産する技術の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、ディスプレイの表面を覆う樹脂パネルの生産方法であって、（ａ）開口部を形成するための柱体が内部に存在しない金型に液体の樹脂材料を充填する工程と、（ｂ）前記樹脂材料を硬化して、前記開口部のない外縁部が丸みを帯びた凹部を有するパネル体を生成する工程と、（ｃ）前記パネル体の前記凹部に前記開口部を設ける工程と、を備え、前記外縁部の丸み部分の曲率半径よりも、前記凹部の深さを短く形成する。

【0008】

また、請求項２の発明は、ディスプレイの表面を覆う樹脂パネルを形成するためのパネル体であって、開口部を形成するための外縁部が丸みを帯びた凹部を有し、前記外縁部の丸み部分の曲率半径よりも、前記凹部の深さを短く形成する。

【発明の効果】

【0011】

請求項１及び２の発明によれば、内部に柱体が存在しない金型を用いるので、液体の
樹脂材料を充填する際に樹脂材料の流れが阻害されず、樹脂材料の粒子の向きを均一化で
きる。このため、樹脂材料を硬化して得られる樹脂パネルを介したディスプレイの視認性
を向上できる。

【0012】

また、請求項１及び２の発明によれば、外縁部が丸みを帯びた凹部に開口部が設けられるため、開口部の周縁が鋭い角とならず、樹脂パネルに触れた場合の安全性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施の形態に係る表示システムの概要を示す図である。

【図2】図２は、表示システムの構成を示す分解側面図である。

【図3】図３は、表示システムの構成を示す斜視図である。

【図4】図４は、従来の金型の断面図である。

【図5】図５は、従来の金型の断面図である。

【図6】図６は、従来の樹脂材料の流入経路を示す図である。

【図7】図７は、従来の樹脂パネルを示す図である。

【図8】図８は、樹脂パネルの生産工程を示す図である。

【図9】図９は、第１の実施の形態に係る金型の断面図である。

【図10】図１０は、第１の実施の形態に係る金型の断面図である。

【図11】図１１は、樹脂材料の流入経路を示す図である。

【図12】図１２は、第１の実施の形態に係る樹脂パネルを示す図である。

【図13】図１３は、第２の実施の形態に係る金型の断面図である。

【図14】図１４は、第２の実施の形態に係る金型の断面図である。

【図15】図１５は、金型の拡大図である。

【図16】図１６は、第２の実施の形態に係る樹脂パネルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜１．第１の実施の形態＞
＜１−１．概要＞
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を説明する。図１は、車両内に表示システム１０が設置された様子を示す。表示システム１０の備えるディスプレイ装置１１は、樹脂パネル１２に覆われている。樹脂パネル１２は、三次元に滑らかに湾曲した光沢ある意匠パネル（オーバーレイ）であり、表示システム１０の美観を向上させる。ユーザは、樹脂パネル１２を透してディスプレイ装置１１の表示画面１１ａを視認する。表示画面１１ａは、液晶画面等のディスプレイであり、ナビゲーション画像やオーディオの操作画像が表示される。また、表示システム１０は、ユーザの操作を受け付ける操作部材１１ｂが配置される。操作部材１１ｂは、音量調節やチューニング用の回転コントローラや、押しボタンである。

【0016】

図２は、表示システム１０の側面を示す分解構成図である。表示システム１０は、ディスプレイ装置１１、樹脂パネル１２、及び本体部１３を備える。

【0017】

ディスプレイ装置１１は、表示画面１１ａ、操作部材１１ｂ、タッチパネルとなる静電センサ（図示せず）を備える。

【0018】

樹脂パネル１２は、樹脂材料を射出成型して生成された板状体である。前述の通り三次元に滑らかに湾曲した光沢ある透明パネルであり、車両インテリアの美観を向上させ、高級感を醸成する。樹脂パネルは、工具鋼等の密閉型金型に、液体の樹脂材料を射出成型して生産される。なお、液体の樹脂材料とは、溶融された液状態の樹脂材料である。樹脂材料は、ポリカーボネート（polycarbonate）が好ましい。けだし、ポリカーボネートは、エンジニアリングプラスチックの中でも耐衝撃性や、耐熱性、難燃性等において高い物性を示し、かつ透明性があり透光パネルとして有用だからである。

【0019】

樹脂パネル１２には開口部１２ａ及び１２ｂが設けられる。開口部１２ａは、ユーザの操作を受け付ける操作部材１１ｂが貫通する。操作部材１１ｂは、ディスプレイ装置１１に備えられた音量調節やチューニング用の回転コントローラや、押しボタンである。操作部材１１ｂを開口部１２ａに配置すると、ユーザはディスプレイ装置１１の表示画面１１ａから視線を外さなくとも操作部材１１ｂを操作でき、表示システム１０の操作性が向上する。開口部１２ｂは、メディアの挿入口となる。メディアはＣＤやＤＶＤ等である。

【0020】

本体部１３は、表示画面１１ａに表示すべき画像を生成する電子制御装置である。例えば、ナビゲーション装置や、メディアの挿入口に挿入されたメディアの音楽データ等を再生するオーディオ装置である。

【0021】

図３は、表示システム１０の斜視図である。前述の通り表示システム１０は、ディスプレイ装置１１、樹脂パネル１２、及び本体部１３が組み合わされて構成される。ディスプレイ装置１１と樹脂パネル１２とが組み合わされると、ディスプレイ装置１１の備える操作部材１１ｂは、樹脂パネル１２の開口部１２ａを貫通し、樹脂パネル１２から突出する。また、メディアの挿入口は、樹脂パネル１２のうち本体部１３が組み合わされる位置に設けられる。

【0022】

＜１−２．従来の生産方法＞
樹脂パネルの従来の生産方法について説明する。なお、以下の金型に関する説明では、三次元直交座標系（ＸＹＺ）を示す。直交座標系は、各図共通の方向及び向きを示す。Ｘ軸方向は左右方向、Ｙ軸方向は上下方向、Ｚ軸方向は前後方向である。＋Ｘ側は金型の右側、−Ｘ側は金型の左側である。＋Ｙ側は金型の上側、−Ｙ側は金型の下側である。＋Ｚ側は手前側、−Ｚ側は奥行側である。

【0023】

図４は、従来の金型２０の断面を示す。金型２０の内部には空間２１が形成され、湯口２２で外部と繋がる。空間２１には柱体２３が備えられる。柱体２３は、金型２０の一方の面から対向する面（例えば、−Ｚ側の面から＋Ｚ側の面）へ柱状又は壁状に繋がった部分である。金型２０が柱体２３を備えることにより、金型２０で射出成型された樹脂材料には柱体２３の形状の開口部が形成される。

【0024】

図５は、図４に示した金型２０のＶ−Ｖ位置における断面を示し、図４とは異なる角度から見た柱体２３を示す。金型２０は、奥行側（−Ｚ側）の金型と手前側（＋Ｚ側）の金型とが、合わせ目２４で合わさり、密閉された空間２１を備える。柱体２３は、合わせ目２４に対して奥行側（−Ｚ側）の金型から手前側（＋Ｚ側）の金型へ繋がって形成され、空間２１において柱及び壁を形成する。

【0025】

図６は、金型２０内に湯口２２から樹脂材料２５を射出した際の、空間２１内における樹脂材料２５の流入経路を示す。樹脂材料２５が、湯口２２から空間２１内に射出されると、柱体２３を回り込み空間２１に充填される。樹脂材料２５は、溶融された液状のため、柱体２３のような流動を妨げる障害物が存在すると、残留応力が残りやすい。樹脂材料２５に残留応力が残ったまま冷却されると、樹脂材料２５の分子に配向の歪み（粒子の不均一）が生じる。射出充填時や冷却時の残留応力や熱応力に伴って分子に配向の歪みが生じると、偏光状態により光線が分化する複屈折が樹脂材料２５に形成される。特にポリカーボネート系樹脂は、光弾性係数が高く、応力がかかると複屈折を生じ易い。

【0026】

図７は、従来の金型２０で生産された樹脂パネル２６に虹色の線状模様２７（たとえば、水面に浮かぶ油膜の虹模様の如し）が発生した例を示す。分子に配向の歪みが生じた樹脂パネル２６を偏光レンズを通して見ると、樹脂パネル２６に虹色の線状模様２７が観察される。けだし、偏光レンズは一定方向に振動する光波を通過させるので、液晶画面から発せられる円偏光が樹脂パネル２６の複屈折により回旋ないし屈曲するからである。この場合、樹脂パネル２６の美観が低下するのみならず、ユーザは樹脂パネル２６に覆われた表示画面に表示された画像を視認し難くなる。このような虹色の線状模様２７の発生は、樹脂パネル生産における技術的な課題であった。

【0027】

＜１−３．工程＞
本実施の形態における樹脂パネル１２を生産する工程を説明する。図８は、樹脂パネル１２を生産する工程を示すフローチャートである。

【0028】

樹脂パネル１２を生産するには、まず開口部を形成するための柱体が内部に存在しない金型を用意する（ステップＳ１０１）。

【0029】

次に、金型の内部空間の所定位置にフィルムを添付する（ステップＳ１０２）。フィルムは、樹脂パネル１２内部に形成され、樹脂パネル１２の模様や色彩となる。

【0030】

金型内部にフィルムを添付すると、金型に溶融した液状の樹脂材料を射出して充填する（ステップＳ１０３）。このように、樹脂パネルは、模様や着色のために樹脂にカラーフィルムが転写される、いわゆるフィルム・イン・モールドにより成型される。

【0031】

金型に樹脂材料が充填されると、樹脂材料を硬化させ（ステップＳ１０４）、パネル体を生成する（ステップＳ１０５）。パネル体とは、金型に充填された樹脂材料が冷却し硬化した状態であり、開口部が形成される前の樹脂パネル１２である。

【0032】

次に、生成したパネル体に開口部を形成する（ステップＳ１０６）。すなわち、パネル体に穴を穿つ。開口部の形成は、ルーターカットが好ましい。けだし、カット断面の形状にバリ（加工面に生ずる不要な突起）が出にくく、加工時間も短いからである。開口部は、ディスプレイ装置１１の操作部材１１ｂが貫通する貫通口及びメディアの挿入口となる。パネル体に開口部が形成されると、樹脂パネル１２が完成する。

【0033】

＜１−４．構成＞
樹脂パネル１２を生産する金型の構成を説明する。図９は、樹脂パネル１２に開口部を形成するための柱体が内部空間３１に存在しない金型３０の断面を示す。内部空間３１は湯口３２で外部と繋がる。

【0034】

図１０は、図９に示した金型３０のＸ−Ｘ位置における断面を示す。金型３０は、合わせ目３４で合わさり、内部空間３１を形成する。柱体が空間３１に存在せず、空間３１内に樹脂材料を射出した際、樹脂材料の流動を遮るものがない。

【0035】

図１１は、樹脂パネルに開口部を形成するための柱体が内部空間３１に存在しない金型３０に、液状の樹脂材料３３を射出した状態を示す。湯口３２から射出された液状の樹脂材料３３は、内部空間３１に障害物がないため、内部空間３１に曲折せず流入し、充填される。充填された樹脂材料３３の分子の配向は、内部空間３１において均一となる。

【0036】

図１２は、柱体が内部に存在しない金型を用いて射出成型した樹脂パネル１２に、開口部１２ａ及び１２ｂを形成した図である。液体の樹脂材料を充填する際に樹脂材料の流れが阻害されず、樹脂材料の分子の配向が均一化されるため、樹脂材料を硬化して得られる樹脂パネルを偏光レンズを通して見ても、虹色の線状模様は観察されない。

【0037】

以上のように、第１の実施の形態の樹脂パネルの生産方法は、開口部を形成するための柱体が内部に存在しない金型に液体の樹脂材料を充填する工程と、樹脂材料を硬化し、開口部のないパネル体を生成する工程と、パネル体に開口部を設ける工程と、を備える。これにより、内部に柱体が存在しない金型を用いるので、液体の樹脂材料を充填する際に樹脂材料の流動が阻害されず、樹脂材料の分子の配向を均一化できる。このため、樹脂材料を硬化して得られる樹脂パネルを偏光レンズを通して見ても、虹色の線状模様が観察されず、樹脂パネルの美観及びディスプレイの視認性を向上できる。

【0038】

＜２．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態における樹脂パネルの生産工程は、第１の実施の形態と同様のため、説明を省略する。以下、第２の実施の形態に係る金型及び樹脂パネルの構成について説明する。なお、本実施の形態の説明において、第１の実施の形態で示した三次元直交座標系（ＸＹＺ）を用いる。

【0039】

図１３は、パネル体に開口部を形成すべき位置の外縁部が丸みを帯びた凸部４２となった金型である。丸みを帯びるとは、いわゆるＲ面取り加工された状態である。このような金型の内部空間４１に樹脂材料を射出し成型することで、開口部を形成すべき位置の外縁部が丸みを帯びた凹部を備えたパネル体を生成できる。このようなパネル体の凹部に開口部を形成すると、外縁部が丸みを帯びた開口部を備える樹脂パネルを生産できる。外縁部が丸みを帯びた凹部に開口部を設けることで、ユーザが開口部に触れた場合に、滑らかな感触を得る。また、美観を向上する。

【0040】

図１４は、図１３に示した金型４０のＸＩＶ−ＸＩＶ位置における断面を示す。金型４０は、合わせ目４０ａで合わさり、内部空間４１を形成する。柱体が空間４１に存在せず、空間４１内に樹脂材料を射出した場合、樹脂材料の流動を遮るものがない。合わせられた金型の一方に、パネル体に開口部を形成すべき位置に凸部４２が形成される。凸部４２の外縁部４２ａは、丸みを帯びるよう加工される。

【0041】

図１５は、図１４に示した金型４０の領域Ａを示す。外縁部４２ａの丸み部分の曲率半径Ｒは、例えば０．４[ｍｍ]である。凸部４２の高さＴは、例えば０．３[ｍｍ]である。外縁部４２ａの丸み部分の曲率半径Ｒよりも凸部４２の高さＴを短く、すなわち凸部４２を低く形成することが好ましい。パネル体について換言すれば、外縁部４２ａの丸み部分の曲率半径よりも、凹部の深さを短く形成することが好ましい。

【0042】

前述の通り、樹脂パネルは、模様や着色のために樹脂にカラーフィルムが転写される、いわゆるフィルム・イン・モールドにより成型される。この際、樹脂材料の射出前に金型内部にフィルムを添付するため、金型内部の構成に大きな段差があると、添付したフィルムにシワやヨレ、破れが生じる恐れがある。このため、金型内部にはなるべく段差を設けないか、段差を低く設計すべきである。そこで、開口部４４及び４５の外縁部４４ａ及び４５ａに丸みを形成すると共に、丸み外縁の凸部（パネル体にとっては凹部）の高さＴは、丸みの曲率半径Ｒよりも短く設計される。これにより、丸みの大きさを保ちつつ、金型内部の段差を低く設計でき、フィルムを添付した際に、フィルムのシワやヨレ、破れを防止できる。

【0043】

図１６は、パネル体に開口部４４及び４５が形成された樹脂パネル４３である。開口部４４及び４５の外縁部４４ａ及び４５ａは、丸みを帯びた形状となる。

【0044】

以上のように、第２の実施の形態の樹脂パネルの生産方法は、開口部を形成するための柱体が内部に存在しない金型に液体の樹脂材料を充填する工程と、樹脂材料を硬化し、外縁部が丸みを帯びた凹部を有し、開口部のないパネル体を生成する工程と、パネル体の凹部に開口部を設ける工程と、を備える。

【0045】

これにより、外縁部が丸みを帯びた凹部に開口部を設けるので、ユーザが開口部に触れた場合には、滑らかな感触を得ることができる。また、外形的な美観を向上できる。一方、外縁部が丸みを帯びず略直角や鋭角（いわゆる、エッジ）になる場合には、ユーザが開口部の外縁部を素手で触れた際に鋭い感触から怪我の恐れを抱く、いわゆる危害感がある。外縁部の丸みは、このような危害感を抑制できる。

【0046】

＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかし、本発明は上記実施の形態に限定されない。変形可能である。以下、変形例を説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全形態は、適宜組み合わせ可能である。

【0047】

上記実施の形態では、樹脂材料は、ポリカーボネートが好ましいとしたが、ポリカーボネートでなくともよい。ポリスチレン系樹脂やポリアミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂でもよい。熱可塑性プラスチックでよい。要するに、内部に柱体のある金型で射出成型した場合に、分子の配向に歪み（粒子の不均一）が生じる恐れのある材料であればよい。

【0048】

また、上記実施の形態では、金型の材料は、工具鋼等の鉄鋼であるとしたが、セラミックスでもよい。

【0049】

また、上記実施の形態では、樹脂パネルの用途は、車両インテリア用の意匠パネルとしたが、パソコンや、テレビ、携帯電話、スマートフォン等の液晶ディスプレイの前面板でもよい。

【0050】

また、上記実施の形態では、樹脂パネル４３の開口部４４及び４５の外縁部を丸みを帯びるように加工（いわゆる、Ｒ面取り加工）するとしたが、かかる外縁部を辺で加工（いわゆる、Ｃ面取り加工）してもよい。

【符号の説明】

【0051】

１０ 表示システム
１１ ディスプレイ装置
１１ａ 表示画面
１１ｂ 操作部材
１２ 樹脂パネル
１２ａ 開口部
１２ｂ 開口部
１３ 本体部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】