パターン印刷シート
【課題】ディスプレイ装置の画面に直接手書きするタイプのデータ入力システムに適用できる、座標検知手段を提供する部材であって、軽量で、量産可能で、価格が安く、大面積化が容易で、しかも広い読取角度を有する読取性能に優れたパターン印刷シートを提供する。
【解決手段】本発明のパターン印刷シート１は、基材２１と撥液層２２とからなる基板２における撥液層２２の表面に非可視光線反射性の透明パターン３が印刷されてなり、透明パターン３を構成するインキが非可視光線を反射する材料を含み、前記非可視光線を反射する材料が、非可視光線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ、固定化されたコレステリック構造を有する液晶材料であり、撥液層２２がレベリング剤を含有し、撥液層２２の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲である。
【解決手段】本発明のパターン印刷シート１は、基材２１と撥液層２２とからなる基板２における撥液層２２の表面に非可視光線反射性の透明パターン３が印刷されてなり、透明パターン３を構成するインキが非可視光線を反射する材料を含み、前記非可視光線を反射する材料が、非可視光線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ、固定化されたコレステリック構造を有する液晶材料であり、撥液層２２がレベリング剤を含有し、撥液層２２の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の画像情報を表示する媒体の前面に設置して、該画像情報に付随する樣々な情報を提供するパターン印刷透明シートに関する。中でも特に、ディスプレイ装置の画面に直接手書きするタイプのデータ入力システムに好適に適用できる、座標検知手段を提供する部材であって、特に、軽量で、量産可能で、価格が安く、大面積化が容易で、しかも広い読取角度を有する読取性能に優れたパターン印刷シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、手書きした文字、絵及び記号などを、情報処理装置が扱うことができる電子データに変換する必要性が高まっており、特に、スキャナーなどの読取装置を経由せず、手書き情報をリアルタイムでコンピューター等へ入力する方式への需要が高まっている。
このようなものとして、入力用電子ペン及び入力軌跡の位置を示すための位置情報として、非可視光線を反射するパターンが印刷されたシートが提案されている。例えば、特許文献１には、ディスプレイ装置の前面若しくは前方に装着される透明シートであって、入力用電子ペン等による入力軌跡の位置を示すための位置情報を提供可能なマークを所定波長の光を照射されて当該入力軌跡読取手段に読み取り可能な光を発光するインキを用いて印刷したものが開示されている。しかしながら、特許文献１には、そのような透明シートを具現化するインキの種類などは記載されておらず、透明シートのアイデアもしくは願望が記載されているに過ぎず、具体的なシートの例示はない。また、特許文献２には、赤外線領域を反射する特殊インキを印刷した透明部材を用いた座標入力装置が開示されているが、特許文献２にも、そのような装置を具現化するインキの種類などは記載されておらず、アイデアもしくは願望が記載されているに過ぎず、具体的なシートの例示はない。
【０００３】
そのようなシートに用いられる非可視光線を反射するパターンの材料として、コレステリック液晶を利用することが考えられる。一般に液晶層の下層には液晶を配向するための配向層があり、その配向層にラビング処理等の配向処理を施すことによって、コレステリック液晶は綺麗な螺旋を描いて、基材平面に対して螺旋軸が垂直になるように整列して配向する。しかしながら、螺旋軸が基材平面に対して垂直であると、ペンで読取する場合に０°（垂直）方向の読取のみとなってしまう。以上のような電子ペン等で位置情報の読取を行う場合、使用する側は様々なペンの持ち方が想定されるため、ペンでの読み取り範囲は広い方がよく、好ましくは２５°以上である。
【特許文献１】特開平２００３−２５６１３７号公報
【特許文献２】特開平２００１−２４３００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、例えば、ディスプレイ装置に直接手書きしてデータ入力する様な、画像表示媒体への付加情報提供用に好適に使用することができ、軽量で、量産可能で、価格が安く、大面積化が容易で、しかも広い読取角度を有する読取性能に優れたパターン印刷シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、コレステリック構造を有する液晶材料（コレステリック液晶材料）からなるパターンの下に、撥液層を設け、レベリング剤を含有させて、その表面自由エネルギーを４０ｍ〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲にすることにより、コレステリック液晶材料が撥水層にはじかれて、配向が湾曲し、乱されて、読取角度が広がることを見出し、本発明を完成したものである。
すなわち、本発明は、基材と撥水層とからなる基板における撥水層の表面に非可視光線反射性の透明パターンが印刷されてなり、該透明パターンを構成するインキが非可視光線を反射する材料を含み、前記非可視光線を反射する材料が、非可視光線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ、固定化されたコレステリック構造を有する液晶材料であり、前記撥水層がレベリング剤を含有し、前記撥水層の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲であるパターン印刷シートを提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のパターン印刷シートは、例えば、ディスプレイ装置に直接手書きして手書き情報の位置座標をデータ入力する様な、画像表示媒体への付加情報提供用に好適に使用することができ、画像表示媒体の視認性を妨げず、作業スペースが低減できることに加えて、軽量で、量産可能で、価格が安く、大面積化が容易で、しかも広い読取角度を有する読取性能に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のパターン印刷シート１は、図１に示すように、基材２１と撥水層２２とからなる基板２における撥水層２２の表面に非可視光線反射性の透明パターン３が印刷されてなり、透明パターン３を構成するインキが非可視光線を反射する材料を含み、前記非可視光線を反射する材料が、非可視光線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ、固定化されたコレステリック構造を有する液晶材料であり、撥水層２２がレベリング剤を含有し、撥水層２２の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲であるパターン印刷シート１を提供するものである。
【０００８】
前記非可視光線としては、赤外線又は紫外線が好ましい。赤外線としては、８００〜２５００ｎｍの近赤外領域の光であり、８００〜９５０ｎｍに選択反射ピーク波長を有する赤外線であると好ましい。また、紫外線としては、２００〜４００ｎｍに選択反射ピーク波長を有する紫外線であると好ましい。
【０００９】
本発明で用いる非可視光線反射性の透明パターン（以下単に透明パターンとも呼称する）を構成するインキは、固定化されたコレステリック構造を有し、非可視光線を反射する機能を有していれば、その成分は特に限定されない。また、基材に直交する面で切断した透明パターンの断面を走査型電子顕微鏡で観察した場合に、透明パターンが一定の繰返し周期からなる多層構造（多層膜構造とも呼称し、以下適宜使い分ける）を含んでいる。
以下、本発明のシートに適用できるコレステリック構造を発現する液晶材料について説明する。
本発明で用いる透明インキに含まれる液晶分子としては、コレステリック液晶相を呈する液晶材料であり、コレステリック規則性を有するものであれば特に限定されるものではないが、重合性のネマチック液晶に重合性のカイラル剤を混合した重合性のカイラルネマチック液晶材料（重合性モノマーもしくは重合性オリゴマー）、又は高分子コレステリック液晶材料を使用することができる。
本発明においては、上記重合性液晶材料の中でも、重合性官能基としてアクリレート構造を有する重合性モノマー又は重合性オリゴマーを用いることが好ましい。
尚、液晶とは、狭義には、光学異方性を持つ流動性の液状物を言うが、本発明において液晶と云う場合は、これ以外に、かかる液状の狭義の液晶を重合、冷却等により、光学異方性を維持したまま固体化させた物も包含する意味で用いる。
また、上記コレステリック構造を呈する（発現する）液晶材料としては、非可視光線領域の少なくとも一部の波長において高反射率（通常５〜５０％程度）を呈するものであれば、本来、可視光線領域の波長において必ずしも高透過性は要求しない。それは、仮に上記コレステリック構造を呈する液晶材料が完全不透明であったとしても当該液晶材料の非形成部（余白部）の面積を適度に大きく取り、其処からの透過光を利用すれば、当該透明パターン全体としては、所望の透明性を得ることは可能だからである。但し、当該液晶材料自体の可視光線透過率は高い方が好ましいことは勿論である。そして、通常、このようなコレステリック構造を有する液晶材料は、高反射波長域を非可視光線領域に持って行くと、可視光線領域においては、数μｍ程度の厚みで７０％程度以上の可視光線透過率を得る。一方、非可視光線領域においては５〜５０％程度の高反射率を得ることが一般的である。また、上記重合性液晶材料がコレステリック相を呈する温度範囲については特に制限はなく、コレステリック相の状態で固定化できれば良いが、コレステリック相を呈する温度が３０〜１４０℃の範囲にある材料は、パターン印刷時の乾燥工程と、液晶の相転移を同時に行えるため好ましい。
【００１０】
以上のような材料であれば、液晶分子をコレステリック液晶の状態のままで光学的に固定化することができ、シートとしての取り扱いが容易な、常温で安定したパターンを形成することができる。
また、高いガラス転移点を有し、加熱後冷却することにより常温でガラス状態に固化することが可能な液晶ポリマー（高分子コレステリック液晶）を用いることもできる。これらの材料も同様に、液晶分子をコレステリック規則性を有した液晶の状態のままで光学的に固定化することができ、光学シートとしての取り扱いが容易な、常温で安定したパターンを形成することができるからである。
なお、コレステリック液晶の製膜法は、特開２００１−５６８４号公報や特開２００１−１１００４５号公報にも記載されている。
【００１１】
本発明で用いることができるネマチック液晶分子（液晶性モノマー）としては、例えば下記式（１）〜（１１）に示す化合物が挙げられる。ここに例示した化合物はアクリレート構造を有し、紫外線照射等により重合させることが可能である。
【００１２】
【化１】
【００１３】
【化２】
［化合物（１１）において、Ｘ1は２〜５(整数）である。］
【００１４】
また、前記液晶ポリマーとしては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖及び側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平９−１３３８１０号公報に開示されているような液晶性高分子、特開平１１−２９３２５２号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。
【００１５】
本発明で用いる透明インキに含まれるカイラル剤は、不斉炭素原子を有し、ネマチック液晶と混合することでカイラルネマチック相を形成する材料であって、重合性を有するものであれば特に制限はないが、式（１２）に例示するような、アクリレート構造を有する材料は、紫外線照射により重合可能であるため好ましい。
【００１６】
【化３】
［Ｘは２〜５（整数）である。］
【００１７】
本発明における透明パターンの非可視光線を反射する性質は、コレステリック構造を持った液晶材料の波長選択反射性（Ｘ線回折に於けるＢｒａｇｇ反射と同様な原理）を利用したものであり、その選択反射ピーク波長（Ｂｒａｇｇ反射条件を満たす波長）は、パターン内に含まれるコレステリック構造のピッチ長で決定されるが、液晶材料としてネマチック液晶とカイラル剤を用いる場合には、カイラル剤の添加量を調整することによりピッチ長を制御できる。目標とする非可視光線領域の選択反射ピーク波長を得るためカイラル剤添加量は、使用する液晶の種類やカイラル剤の種類により異なり、例えば式（１１）の液晶及び式（１２）のカイラル剤を用いる場合には、液晶１００重量部に対しカイラル剤３重量部程度の添加で赤外領域に反射ピークを持つコレステリック相が形成され、液晶１００重量部に対しカイラル剤５重量部程度の添加で紫外領域に反射ピークを持つコレステリック液晶が形成される。液晶材料に高分子コレステリック液晶を用いる場合は、目的とするピッチ長を有するポリマー材料を選べばよい。
【００１８】
本発明におけるネマチック液晶分子とカイラル剤との重合体は、例えば、重合性ネマチック液晶と重合性カイラル剤に公知の光重合開始剤等を添加し、紫外線を照射してラジカル重合させることにより得られる。
また、本発明において、透明パターンを印刷する際、重合性モノマー又は重合性オリゴマーやカイラル剤を溶媒に溶解したコーティング液を用いると好ましい。
この溶媒としては、材料に対し十分な溶解性を持つ限り特に限定されず公知のものを用いれば良く、例えば、アノン（シクロヘキサノン）、シクロペンタノン、トルエン、アセトン、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、ＤＭＡ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）、酢酸メチル、酢酸エチル、ｎ−酢酸ブチル、酢酸３−メトキシブチル等の一般的な溶媒や、それらの混合溶媒が挙げられる。
本発明のシートにおいて、透明パターンの印刷方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、孔版印刷法、インキジェット印刷法等が挙げられる。
【００１９】
本発明のパターン印刷シートにおける撥水層は、透明パターンを形成するドット印刷時のインキの各々の液滴を撥く。これらの液滴は、はじかれた結果として盛り上がり、大きく湾曲する。これらの湾曲は液滴の乾燥及び架橋により固定化され、透明パターンは湾曲部を有する多層構造を含むこととなる。この湾曲部の形成により、広い読取角度を有する非可視光線反射性のパターン印刷シートを得ることができる。
さらに、本発明においては、撥水層にレベリング剤を含有させ、撥水層の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲とすることにより、２５°以上という広い読取角度が得られるのである。
【００２０】
なお、表面自由エネルギーは、２種類の異なる液体を用い、測定対象の表面の接触角を測定して算出できる。例えば、純水及びジヨードメタンの接触角測定よりOwens−Wendt−Kaelble法を用いて（１）の関係式で求められる。
γS＝γSd＋γSp ・・・（１）
（γS：固体の表面自由エネルギー、γSd：固体の分散力、γSp：固体の極性相互作用力）
膜の表面自由エネルギーは、既知である水及びジヨードメタンのγLd、γLp、γLからそれぞれの接触角（θ）を下記（２）式に代入しγSd、γSpを求め、（１）により算出する。
（１／２）×γL×（１＋ｃｏｓθ）＝（γSd×γLd）1/2＋（γSp×γLp）1/2
・・・（２）
（γL：液体の表面自由エネルギー、γLd：液体の分散力、γLp：液体の極性相互作用力）
【００２１】
図２は、本発明のシートの一実施態様である透明パターンのドット形状の断面（透明パターンの基板に直交する面で切断した断面）写真（ａ）、及びその部分断面においてコレステリック液晶の繰り返しの層構造を示す走査型電子顕微鏡写真（ｂ）〜（ｄ）である。
（ａ）は、撥水層が透明パターンを構成するインキをはじくことにより、透明パターン３のドット形状が盛り上がり、円盤状又は楕円半球状となることを示す。（ｂ）は、（ａ）のドット形状の頂部の部分断面写真であり、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ（ａ）のドット形状の左側傾斜部及び右側傾斜部の部分断面写真である。このように、ドット形状が長い傾斜部を有することにより、ドット形状全体にコレステリック構造の多層膜即ち平行面群に湾曲部が形成され（ｂ）〜（ｄ）の写真内に見られる微視的な湾曲と相まって、後述のような原理で広い読取角度を実現することができる。
このように、本発明における多層構造に含まれる湾曲部は、個々の透明パターンの輪郭形状に起因する湾曲部分のみならず、個々の透明パターン内の微視的な湾曲部分をも包含するものである。
一方、図３に示すように、本発明に対して比較例となる従来のコレステリック液晶の繰り返しの層構造を示す走査型電子顕微鏡写真においては、多層構造が平坦（略平行平面群から成る）であり、一定入射角の光線を入射した際の反射角は該多層面の全面に亘って一定値となり、読取角度範囲は狭いものとなる。
【００２２】
なお、本発明においては、ドット形状全体に亘る多層膜構造の湾曲の形態は、平行面群を構成する各膜面（或いは該膜面の切断面に対応する線）が図２の如く曲面（対応する切断面では曲線）の他に、交叉して接続した屈折平面（対応する切断面では折線）線、あるいは曲面と屈折平面の組合せであっても良い。各膜面が曲面の場合において、各膜面は連続曲面（対応する切断面では連続曲線）の他に、断層や尖点等を含む不連続曲面（対応する切断面では不連続曲線）であっても良い。又、各膜面が曲面の場合において、各膜面は、半球面の如く常に一方向に向かって凸の曲面群（対応する切断面では一方向に凸の曲線群）、あるいは凹面と凸面が交互に繰返す褶曲面（対応する切断面では正弦波状の波型曲線群）の何れであっても良い。又、各膜面の湾曲による膜面の接線角の分布の程度は、用途や設計要望に応じて適宜設定するが、通常は１０〜３０°程度である。
【００２３】
上述のコレステリック（カイラルネマチック）構造を有する液晶は、各液晶分子の軸は多層構造の各層面内に存在すると共に、該層面内において特定の方向に一様に配向する。且つ、該液晶分子軸の配向方向は層厚み方向の関数として順次変化し、該コレステリック構造の厚み方向に向かって進むに従って順次回転する結果、回転軸が該多層膜の厚み方向を向き、該多層膜の層面内において特定の方向に向かって回転する一定周期のらせん構造（コレステリック構造）を持つ。コレステリック構造の特徴として、該螺旋の回転方向と電場の回転方向が一致する円偏光成分であって、且つらせんピッチに対応した波長の円偏光を反射すると言う性質がある（選択反射性）。選択反射波長λ（ｎｍ）は、一般に次式で与えられる。
λ＝ｐ・ｎ・ｃｏｓθ
ｐ：コレステリック液晶のらせんピッチ（ｎｍ）
ｎ:液晶の平均屈折率
θ：光の入射角（面の法線からの角度）
コレステリック構造の１ピッチとは、細長い液晶分子の軸方向が、層厚み方向（らせん軸のこと、液晶分子軸とは別）に進むに従って、らせんを描いて３６０°回転するに要するらせん軸方向の長さであるが、実際に透明パターンの基板に直交する面で切断した断面を観察すると、液晶分子軸が１８０°回転するごとに液晶分子軸は該層面内における配向方向が同方向となるため、層厚み方向に繰り返しの層構造が見える（図２及び３参照）。従って、断面を観察したときに見える見掛けの層間ピッチは、液晶のらせんピッチの１／２である。それゆえ、断面観察したときに見える見掛けの層間ピッチが２５０ｎｍであれば、液晶のピッチは５００ｎｍとなる。
【００２４】
本発明において、撥水層を形成する組成物（撥水層組成物）に用いられる材料としては、透明パターンを形成するインキの液滴を撥く性質を持つ物質を選択すると好ましい。特に塗工による層形成が可能である点で、有機系樹脂、無機系樹脂等を用いた透明な樹脂が好ましい。この樹脂としては特に限定は無く、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂等が挙げられる。これらのなかでも、耐久性、耐溶剤性、広い読取角度を得る観点から、架橋により硬化するタイプの樹脂が好ましく、さらには、紫外線、電子線等の電離放射線により短時間で架橋させることができる電離放射線硬化性樹脂がより好ましい。
【００２５】
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、基材の材料がＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等のセルロース系樹脂の場合、熱可塑性樹脂として、例えば、ニトロセルロース、アセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、エチルヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系樹脂が好ましい。
前記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂、硬化性アクリル樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂を用いる場合、必要に応じて、架橋剤、重合開始剤等の硬化剤、重合促進剤、溶剤、粘度調整剤等をさらに添加して使用することができる。
【００２６】
撥水層組成物に用いられる材料としては、上述のように電離放射線硬化性樹脂が好ましく、種々の反応性モノマー及び／又は反応性オリゴマーが好適に用いられる。例えば、反応性モノマーとしては、上述の多官能性（メタ）アクリレート単量体が挙げられる。反応性オリゴマーとしては、分子中にラジカル重合性不飽和基を持つオリゴマー、例えば上述の多官能性（メタ）アクリレートオリゴマーが挙げられる。
また、反応性モノマー又は反応性オリゴマーの重合開始剤としては、上述のビスアシルフォスフィンオキサイド系やα−アミノケトン系の光重合開始剤等が挙げられる。
【００２７】
本発明に係る撥水層組成物に用いられるレベリング剤としては、透明パターンを形成するインキをはじくものであれば、特に限定されない。レベリング剤の種類としては、シリコーン系、フッ素系、ポリエーテル系、アクリル系、チタネート系等の種々の化合物を用いることができ、固定化されたコレステリック構造を形成する液晶材料のインキをはじくためには、シリコーン系、アクリル系の化合物が好ましい。
添加量は、所望とする読取角度に応じて、適宜調整すれば良いが、撥水層組成物全量に対して０．０１〜０．１質量％であると好ましい。
【００２８】
前記撥水層中には、広い読取角度を得る観点から、前記レベリング剤（撥液性物質）を添加することに加えて、更に、微粒子を添加して、その上に形成される液晶のコレステリック構造のＢｒａｇｇ反射面に凹凸や褶曲を形成しても良い。
微粒子としては、通常用いられるものを特に制限なく適量添加することができるが、例えば無機物ではα−アルミナ、シリカ、カオリナイト、硝子、炭酸カルシウム、ダイヤモンド、炭化ケイ素等の透明な粒子が挙げられる。粒子形状は、球、回転楕円体、多面体、截頭多面体、鱗片形等が挙げられ、特に制限はないが、球状が好ましい。有機物では架橋アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂ビーズが挙げられる。これらの中でも、透明性が高く、球状の粒子を得やすい点で、α−アルミナ及びシリカが好ましく、球状のものが特に好ましい。また、微粒子の粒径は、５０μｍ〜５ｍｍ程度である。
【００２９】
また、前記撥水層中には、適宜必要に応じ、本発明における透明パターンの非可視光線反射機能、モアレ防止効果、及び透明性を妨げない範囲で、必要に応じて、例えば、塗液やインキにおける公知の各種添加剤を適宜添加しても良い。添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤等の光安定剤、帯電防止剤、熱安定剤、滑剤、界面活性剤、分散安定剤等が挙げられる。
【００３０】
前記撥水層は、上述のようにして得られる撥水層組成物のインキを、塗工法や印刷法等の公知の層形成法で形成することができる。具体的には、(メタ)アクリレート樹脂組成物のインキを透明パターン３の印刷面に、あるいは撥水層組成物のインキを前記基材に、ロールコート、コンマコート、ダイコート等の塗工法、又は、スクリーン印刷、グラビア印刷等の印刷法により形成すれば良い。
前記撥水層の厚みは、通常０．１〜１０μｍ程度であり、薄膜を形成でき、安価であるという観点より、０．１〜５μｍが好ましい。
【００３１】
本発明のパターン印刷シートに用いる基材２１としては、透明基材でも不透明基材でも良い。
透明基材としては、可視光を透過する材料（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおいて平均透過率が６０％以上、好ましくは８０％程度以上）であり、ドットパターンに比べて読み取りに使用される赤外線の反射率が十分低いもので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。所謂フィルム、シート、或いは板の形態の物が適宜用いられる。具体的には、透明基材の材料としては、ガラスやＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリオレフィン等が好適に用いられる。また、厚みは２０〜５０００μｍ程度の範囲から、材料、要求性能、及び使用形態に応じて適宜選定する。
前記透明基材としてＴＡＣフィルム等の高分子フィルム等の溶媒に溶解乃至膨潤し易い物を用いる場合には、透明パターン印刷時に使用するコーティング液中の溶媒で基材が侵されないように、基材上にバリア層を設けることが好ましい。この場合、バリア層が配向膜を兼ねるようにしても良く、例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やＨＥＣ（ヒドロキシエチルセルロース）等の水溶性物質をバリア層として用いれば良い。
また、不透明な基材としては、例えば、紙、布、色素又は顔料が添加されたプラスチック、金属板等が挙げられる。
【００３２】
また、本発明のパターン印刷シートにおいて、ペン型等の入力端末で手書入力する際に、繰り返し入力端末が接触しても耐えられる強度を与えるため、又は見た目を完全に透明化するため、パターンの材料と屈折率の近い透明体でパターン同士の隙間を埋めるように覆う透明化層（又はハードコート層（硬質塗膜から成る表面保護層）を設けても良い。また、別の機能として、この透明化層に耐磨耗性、反射防止、すべり防止、帯電防止、防汚性、防眩性などの機能を加えても良い。透明化層の材質としては、特に限定されず、通常のシートやレンズの分野において用いられているものが使用できる。例えば、紫外線、電子線、熱等で架橋硬化したアクリル樹脂、珪素系樹脂等が代表的なものであり、ガラス転移温度が１００℃以上であるアクリル樹脂が好ましい。
さらに、本発明のパターン印刷シートをディスプレイ装置に取り付ける場合、その視認性を確保するために、シート表面又は内部に反射防止膜等を設けても良い。反射防止膜の材質としては、特に限定されず、通常のディスプレイ用シートやレンズの分野において用いられているものが使用できる。例えば、弗化マグネシウム、弗素系樹脂等の低屈折率物質の薄膜と、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム等の高屈折率物質の薄膜とを該低屈折率の薄膜が最表面になる様積層した誘電体多層膜等が代表的なものである。
【００３３】
本発明のパターン印刷シート１は、各種画像表示媒体と組合せ乃至は一体化して設置して、該画像に附帯する各種情報（位置座標等）を提供する用途に用いられる。この画像表示媒体としては、各種形態の画像情報を表示するものが対象となる。表示する画像情報は、静止画、動画の何れでも形式でも良く、情報の種類としては、文字、数字、図形、バーコード等の暗号コード、写真画像（風景、人物、絵画、其の他各種）等各種のものが対象となる。具体的な画像表示媒体５を例示すると、ＣＲＴ（陰極線管）、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ＥＬ（電場発光）表示装置等のディスプレイ装置、或いは画像を印刷した紙、樹脂フィルム等から成る、書籍、パンフレット、カタログ、帳票、取扱説明書等が例示できる。用途乃至仕様形態としては、後述の各種のもの（携帯電話等）が挙げられる。これらの中でも代表的なものが、ＣＲＴ等のディスプレイ装置の前面に対向して設置し、画面状で手書き入力する画像の位置座標の情報を入力する用途である。以下、この用途について詳述する。図５に示すように、非可視光線の照射及び検知が可能な入力端末６を用いて、パターン印刷シート１の反射パターンを読み取ることで、シート１上における入力端末の位置に関する情報を提供可能である。
本発明のパターン印刷シート１は、画像表示可能なディスプレイ装置５に装着されると好ましく、前記ディスプレイ装置の前面に対向して装着されると好ましい。
なお、前面に対向して装着するとは、ディスプレイ装置の前面に対して、間隙を置かずに密着して装着する形態、間隙を介して隔離状態で装着する形態の何れをも包含する。
【００３４】
本発明のパターン印刷シートにおいて、透明パターンは、センサーを備えた入力端末にて読み取った部分的なパターンから、シート面上における入力端末の位置情報を導き出すことができるよう設定されたものである。
本発明における透明パターンは、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する方法が挙げられる。この方法はドットのサイズを小さく一定にできるため入力装置の高分解能化に有利である。
【００３５】
本発明のパターン印刷シートにおいて、入力端末に備えられた非可視光線センサーにより反射パターンを検知するには、センサーが照射、検知する波長における非可視光線反射率が大きいほうが好ましい。通常は、センサーが照射、検知する波長において反射率５〜５０％程度であり、２０％以上であると好ましい。
なお、非可視光線反射材料としてコレステリック構造を有する液晶材料を用いる場合には、コレステリック構造による反射は、コレステリック螺旋と同じ向きの円偏光のみを反射する性質があるため、最大でも５０％程度にしか到達しない。
コレステリック構造による反射の場合、一般に印刷厚みが厚い方が反射強度が大きくなるが、厚すぎると液晶の配向性の乱れや透明性の低下、乾燥負荷増大を招くため、非可視光線反射パターンの印刷厚みは通常１〜２０μｍ程度であり、好ましくは３〜１０μｍ程度である。
また、非可視光線反射材料として非可視光線反射顔料を用いる場合、非可視光線反射パターンの印刷厚みは０．１μｍ以上であれば良いが、通常は１〜２０μｍ程度である。一般的に膜厚が厚いほど反射率は向上するが、着色も濃くなり透明性を損なうので適宜調整する必要がある。
【００３６】
本発明のパターン印刷シートにおいて、ドットパターンのドット形状は隣接するドットと容易に区別できれば特に制限はなく、通常は、平面視形状が、円、楕円、多角形などの形状が用いられる。またドットの立体形状についても特に制限はなく、通常は、ペン型入力端末がこれと接触した際に、抵抗無く滑らかに摺動し、ドットと該端末とが相互に損傷し難い点から、略円盤状であることが好ましいが、半球状や凹面状、多角形状であっても良い。
【００３７】
本発明のパターン印刷シートを装着するディスプレイ装置は、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良いが、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などが例示できる。
【００３８】
本発明で用いることができる入力端末６としては、図５に示すように、非可視光線ｉを発し、前記パターンの反射光ｒを検知できるものであれば特に限定されず公知のセンサーを用いれば良く、例えば、ペン型の入力端末６が読取データ処理装置７も具備する例として、特開２００３−２５６１３７号公報に開示されている、インキや黒鉛等を備えないペン先、非可視光線照射部を備えたＣＭＯＳカメラ、プロセッサ、メモリ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ技術等を利用したワイヤレストランシーバ等の通信インタフェース、及びバッテリ等を内蔵しているものなどが挙げられる。
ペン型入力端末６の動作としては、ペン先を平面視が図４の如くのドットパターンが印刷されたシート１の前面に接触させてなぞるように描画すると、ペン型入力端末６がペン先に加わった筆圧を検知し、ＣＭＯＳカメラが作動して、ペン先近傍の所定範囲を非可視光線照射部から発する所定波長の非可視光線で照射するとともに、パターンを撮像する（パターンの撮像は、例えば、１秒間に数１０から１００回程度行われる）。ペン型入力端末６が読取データ処理装置７を具備する場合には、撮像したパターンをプロセッサで解析することにより手書き時のペン先の移動に伴う入力軌跡を数値化・データ化して入力軌跡データを生成し、その入力軌跡データを情報処理装置へ送信する。
なお、プロセッサ、メモリ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ技術等を利用したワイヤレストランシーバ等の通信インタフェース、及びバッテリ等の部材は、図５に示すように、読取データ処理装置７として、ペン型入力端末６の外部に有っても良い。この場合には、ペン型入力端末６は読取データ処理装置７にコード８で接続されていても、電波、非可視光線等を用い無線で読取データを送信しても良い。
この他、入力端末６は、特開２００１−２４３００６号公報に記載された読取器のようなものであっても良い。
【００３９】
本発明において適用できる読取データ処理装置７は、入力端末６で読み取った連続的な撮像データから位置情報を算出し、それを時間情報と組み合わせ、情報処理装置で扱える入力軌跡データとして提供する機能を有するものであれば特に限定されず、プロセッサ、メモリ、通信インタフェース及びバッテリ等の部材を具備していれば良い。
また、読取データ処理装置７は、特開２００３−２５６１３７号公報のように入力端末６に内蔵されていても良く、また、ディスプレイ装置を備える情報処理装置に内蔵されていても良い。また、読取データ処理装置７は、ディスプレイ装置を備える情報処理装置に無線で位置情報を送信しても良く、コード等で接続された有線接続で送信しても良い。
ディスプレイ装置５に接続された情報処理装置は、読取データ処理装置７から送信されてきた軌跡情報に基づき、ディスプレイ装置５に表示する画像を順次更新することによって、入力端末６で手書き入力した軌跡を、紙の上にペンで書いたかのようにディスプレイ装置上に表示することができる。
【００４０】
このように、本発明のパターン印刷シートは、既存のディスプレイ装置にそのまま装着することができ、ディスプレイ装置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その製作を簡単にすることができ、コストも低減できる。また、印刷された位置情報を提供可能なパターンが薄くなったり、傷が付いたりするなどして、位置情報提供の機能が低減した場合であっても、シートのみを交換すれば良いので、使用者にとって扱いやすいものとなる。
本発明のパターン印刷シートは、液晶ディスプレイに装着すれば、液晶保護シートとしても使用可能なものとなる。また、本発明のパターン印刷シートは、検査依頼表などの紙の上に乗せて使用する場合など、ディスプレイ装置の前面に配置する以外の利用方法もある（特開2004−341831参照）。
【００４１】
本発明のパターン印刷シートは、ディスプレイ装置の前面に対向して着脱可能に装着するようにすることもできる。このようにすれば、一つのディスプレイ装置のみならず、別のディスプレイ装置にも装着することができるようになる。また、ディスプレイ装置側には装着のための加工を施さないようにしてシートを装着することができるようにするために、シート自体が、ディスプレイ装置に対する装着手段を備えていると好ましい。なお、この装着手段とは、シートと一体に設けられたものであっても、別体に設けられたものであっても良い。
このような装着手段として、例えばバックル状のものをディスプレイ装置のコーナ部に引っ掛けるようなものや、ディスプレイ装置の端部を挟み込むようなものなどが挙げられるが、簡単で好適な具体的態様としては、ディスプレイ装置の前面に装着するような場合において、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が挙げられる。また、貼着具としては、シートに一体的に取り付けられた接着性又は粘着性を有するものや、接触面に直接塗装された接着剤や粘着剤などをも含むものが挙げられる。
【００４２】
本発明のパターン印刷シートは、その製造の利便性を向上するために、シートを、切り離し可能なものとすると好ましい。具体的には、鋏などの切断具若しくは専用の切断具などで切り離せるようなものや、ミシン目などを入れることにより手で切り離すことができるようなものなどが挙げられる。このようなものであれば、使用者側で、各使用者所有のディスプレイ装置大きさに対応して切断することができるようになるため、製造者側は、数種の所定のサイズに設定したシートを製造すれば良いからである。さらに、汎用のディスプレイ装置の規格サイズにミシン目を入れるようにしても良い。
また、このような使い方が可能であれば、位置情報を提供するパターンが印刷された一のシートを分割し、それぞれのシートが異なる座標範囲を示すようにすることが可能になる。このようなシートを用いる場合、例えば隣接したディスプレイ装置に対して連続した座標を示すシートを適用すれば、入力データに連続性を与えることができる。また、１つの入力装置に対し異なる座標範囲のシートを複数切り替えて使用することで、それぞれのシートに対し異なる意味を付与することができる。
【実施例】
【００４３】
次に、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
実施例１
（１）非可視光線（赤外線）反射性透明パターン用塗工液の調製
両末端に重合可能なアクリロイル基、中央部にメソゲン構造、前記アクリロイル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℃付近である液晶モノマー（前記化合物（１１）で示される分子構造を有するもの）１００重量部と、両末端に重合可能なアクリロイル基を有するカイラル剤（上記化学式（１２）で示される分子構造を有するもの）３重量部とをシクロヘキサノンに溶解させたシクロヘキサノン溶液を調製した。なお、このメチルエチルケトン溶液には、４重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TPO）、０．００５４重量部のレベリング剤（BYK-361N）、０．０２重量部の重合禁止剤（関東化学株式会社製、商品名BHT）を添加した。
（２）撥水層用塗工液の調整
ペンタエリスリトールトリアクリレート（PETA、日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD PET-30）１００重量部とアクリル骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-361N）０．０６重量部、重合開始剤（チバスペシャリティケミカルズ株式会社製、イルガキュア184）４重量部を添加混合し、さらにメチルエチルケトン・酢酸ブチルを１対１の割合で混合した溶剤を樹脂分が５０質量％になるように、添加適合して撥水層用塗工液を調整した。
（３）パターン印刷シートの作製
（２）の撥水層用塗工液を、ポリエチレンテレフタラート（PET）基材上に、バーコーターにてよって１μｍの厚みで塗工し、紫外線照射により硬化し撥水層を形成した。次に、この撥水層上に（１）の非可視光線反射性透明パターン用塗工液を、グラビア印刷法にて６〜８μｍの厚みでドットパターンを塗工し、紫外線照射により硬化し、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。なお、撥水層の表面自由エネルギーは４２．３ｍJ/ｍ2であった。
赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読取角度を有していた。
【００４４】
実施例２
実施例１において、（２）のレベリング剤を、アクリル骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-354）０．０３重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４０．６ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読取角度を有していた。
【００４５】
実施例３
実施例１において、（２）のレベリング剤を、シリコーン骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-300）０．０３重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４４．３ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読取角度を有していた。
【００４６】
実施例４
実施例１において、（２）のレベリング剤を、シリコーン骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-310）０．０３重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４４．８ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、２５°まで読み取ることが可能であり、広い読み取り角度を有していた。
【００４７】
実施例５
実施例１において、（２）の重合開始剤をルシリンTPO（ビーエーエスエージャパン株式会社製）４重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４２．３ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読み取り角度を有していた。
【００４８】
実施例６
実施例１において、（２）のＰＥＴＡを、トリメチロールプロパントリアクリレート１００重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４３．４ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読み取り角度を有していた。
【００４９】
比較例１
実施例１において、（２）のレベリング剤を、アクリル骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-380）０．０６重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４６．５ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、読取角度は１０°までであった。
【００５０】
比較例２
実施例１において、（２）のレベリング剤を、シリコーン骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-UV3500）０．０６重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは３２．６ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、読取角度は５°までであった。
【００５１】
比較例３
実施例１において、（２）の撥水層用塗工液の溶剤を酢酸ブチルに変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４８．４ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、読取角度は１５°までであった。
【００５２】
比較例４
実施例１において、（２）の撥水層用塗工液の溶剤をメチルイソブチルケトンに変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４９．４ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、読取角度は１０°までであった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上詳細に説明したように、本発明のパターン印刷シートは、ディスプレイ装置の画面に直接手書きするタイプのデータ入力システムに適用できる、座標検知手段を提供する部材であって、作業スペースが低減できることに加えて、軽量で、量産可能で、価格が安く、大面積化が容易で、かつ広い読取角度を有し読取性能に優れる。このため、手軽に使用することができ、実用性能が高く、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などの種々の情報処理装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のパターン印刷シートの一実施態様を示す断面図である。
【図２】本発明のパターン印刷シートの一実施態様である透明パターンのドット形状の断面写真（図２−ａ）、及びその部分断面においてコレステリック液晶の繰り返しの層構造を示す走査型電子顕微鏡写真（図２−ｂ〜ｄ）である。
【図３】従来の平坦なコレステリック液晶の繰り返しの層構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明のパターン印刷シートにおいてドットパターンが不規則に配列した例を示す要部拡大平面図である。
【図５】本発明のパターン印刷シートを用いるシステム全体の概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：パターン印刷シート
２：基板
３：透明パターン
５：ディスプレイ装置
６：入力端末（ペン型）
７：読取データ処理装置
８：コード
２１：基材
２２：撥水層
ｉ：非可視光線（入射光）
ｒ：反射光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の画像情報を表示する媒体の前面に設置して、該画像情報に付随する樣々な情報を提供するパターン印刷透明シートに関する。中でも特に、ディスプレイ装置の画面に直接手書きするタイプのデータ入力システムに好適に適用できる、座標検知手段を提供する部材であって、特に、軽量で、量産可能で、価格が安く、大面積化が容易で、しかも広い読取角度を有する読取性能に優れたパターン印刷シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、手書きした文字、絵及び記号などを、情報処理装置が扱うことができる電子データに変換する必要性が高まっており、特に、スキャナーなどの読取装置を経由せず、手書き情報をリアルタイムでコンピューター等へ入力する方式への需要が高まっている。
このようなものとして、入力用電子ペン及び入力軌跡の位置を示すための位置情報として、非可視光線を反射するパターンが印刷されたシートが提案されている。例えば、特許文献１には、ディスプレイ装置の前面若しくは前方に装着される透明シートであって、入力用電子ペン等による入力軌跡の位置を示すための位置情報を提供可能なマークを所定波長の光を照射されて当該入力軌跡読取手段に読み取り可能な光を発光するインキを用いて印刷したものが開示されている。しかしながら、特許文献１には、そのような透明シートを具現化するインキの種類などは記載されておらず、透明シートのアイデアもしくは願望が記載されているに過ぎず、具体的なシートの例示はない。また、特許文献２には、赤外線領域を反射する特殊インキを印刷した透明部材を用いた座標入力装置が開示されているが、特許文献２にも、そのような装置を具現化するインキの種類などは記載されておらず、アイデアもしくは願望が記載されているに過ぎず、具体的なシートの例示はない。
【０００３】
そのようなシートに用いられる非可視光線を反射するパターンの材料として、コレステリック液晶を利用することが考えられる。一般に液晶層の下層には液晶を配向するための配向層があり、その配向層にラビング処理等の配向処理を施すことによって、コレステリック液晶は綺麗な螺旋を描いて、基材平面に対して螺旋軸が垂直になるように整列して配向する。しかしながら、螺旋軸が基材平面に対して垂直であると、ペンで読取する場合に０°（垂直）方向の読取のみとなってしまう。以上のような電子ペン等で位置情報の読取を行う場合、使用する側は様々なペンの持ち方が想定されるため、ペンでの読み取り範囲は広い方がよく、好ましくは２５°以上である。
【特許文献１】特開平２００３−２５６１３７号公報
【特許文献２】特開平２００１−２４３００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、例えば、ディスプレイ装置に直接手書きしてデータ入力する様な、画像表示媒体への付加情報提供用に好適に使用することができ、軽量で、量産可能で、価格が安く、大面積化が容易で、しかも広い読取角度を有する読取性能に優れたパターン印刷シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、コレステリック構造を有する液晶材料（コレステリック液晶材料）からなるパターンの下に、撥液層を設け、レベリング剤を含有させて、その表面自由エネルギーを４０ｍ〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲にすることにより、コレステリック液晶材料が撥水層にはじかれて、配向が湾曲し、乱されて、読取角度が広がることを見出し、本発明を完成したものである。
すなわち、本発明は、基材と撥水層とからなる基板における撥水層の表面に非可視光線反射性の透明パターンが印刷されてなり、該透明パターンを構成するインキが非可視光線を反射する材料を含み、前記非可視光線を反射する材料が、非可視光線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ、固定化されたコレステリック構造を有する液晶材料であり、前記撥水層がレベリング剤を含有し、前記撥水層の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲であるパターン印刷シートを提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のパターン印刷シートは、例えば、ディスプレイ装置に直接手書きして手書き情報の位置座標をデータ入力する様な、画像表示媒体への付加情報提供用に好適に使用することができ、画像表示媒体の視認性を妨げず、作業スペースが低減できることに加えて、軽量で、量産可能で、価格が安く、大面積化が容易で、しかも広い読取角度を有する読取性能に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のパターン印刷シート１は、図１に示すように、基材２１と撥水層２２とからなる基板２における撥水層２２の表面に非可視光線反射性の透明パターン３が印刷されてなり、透明パターン３を構成するインキが非可視光線を反射する材料を含み、前記非可視光線を反射する材料が、非可視光線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ、固定化されたコレステリック構造を有する液晶材料であり、撥水層２２がレベリング剤を含有し、撥水層２２の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲であるパターン印刷シート１を提供するものである。
【０００８】
前記非可視光線としては、赤外線又は紫外線が好ましい。赤外線としては、８００〜２５００ｎｍの近赤外領域の光であり、８００〜９５０ｎｍに選択反射ピーク波長を有する赤外線であると好ましい。また、紫外線としては、２００〜４００ｎｍに選択反射ピーク波長を有する紫外線であると好ましい。
【０００９】
本発明で用いる非可視光線反射性の透明パターン（以下単に透明パターンとも呼称する）を構成するインキは、固定化されたコレステリック構造を有し、非可視光線を反射する機能を有していれば、その成分は特に限定されない。また、基材に直交する面で切断した透明パターンの断面を走査型電子顕微鏡で観察した場合に、透明パターンが一定の繰返し周期からなる多層構造（多層膜構造とも呼称し、以下適宜使い分ける）を含んでいる。
以下、本発明のシートに適用できるコレステリック構造を発現する液晶材料について説明する。
本発明で用いる透明インキに含まれる液晶分子としては、コレステリック液晶相を呈する液晶材料であり、コレステリック規則性を有するものであれば特に限定されるものではないが、重合性のネマチック液晶に重合性のカイラル剤を混合した重合性のカイラルネマチック液晶材料（重合性モノマーもしくは重合性オリゴマー）、又は高分子コレステリック液晶材料を使用することができる。
本発明においては、上記重合性液晶材料の中でも、重合性官能基としてアクリレート構造を有する重合性モノマー又は重合性オリゴマーを用いることが好ましい。
尚、液晶とは、狭義には、光学異方性を持つ流動性の液状物を言うが、本発明において液晶と云う場合は、これ以外に、かかる液状の狭義の液晶を重合、冷却等により、光学異方性を維持したまま固体化させた物も包含する意味で用いる。
また、上記コレステリック構造を呈する（発現する）液晶材料としては、非可視光線領域の少なくとも一部の波長において高反射率（通常５〜５０％程度）を呈するものであれば、本来、可視光線領域の波長において必ずしも高透過性は要求しない。それは、仮に上記コレステリック構造を呈する液晶材料が完全不透明であったとしても当該液晶材料の非形成部（余白部）の面積を適度に大きく取り、其処からの透過光を利用すれば、当該透明パターン全体としては、所望の透明性を得ることは可能だからである。但し、当該液晶材料自体の可視光線透過率は高い方が好ましいことは勿論である。そして、通常、このようなコレステリック構造を有する液晶材料は、高反射波長域を非可視光線領域に持って行くと、可視光線領域においては、数μｍ程度の厚みで７０％程度以上の可視光線透過率を得る。一方、非可視光線領域においては５〜５０％程度の高反射率を得ることが一般的である。また、上記重合性液晶材料がコレステリック相を呈する温度範囲については特に制限はなく、コレステリック相の状態で固定化できれば良いが、コレステリック相を呈する温度が３０〜１４０℃の範囲にある材料は、パターン印刷時の乾燥工程と、液晶の相転移を同時に行えるため好ましい。
【００１０】
以上のような材料であれば、液晶分子をコレステリック液晶の状態のままで光学的に固定化することができ、シートとしての取り扱いが容易な、常温で安定したパターンを形成することができる。
また、高いガラス転移点を有し、加熱後冷却することにより常温でガラス状態に固化することが可能な液晶ポリマー（高分子コレステリック液晶）を用いることもできる。これらの材料も同様に、液晶分子をコレステリック規則性を有した液晶の状態のままで光学的に固定化することができ、光学シートとしての取り扱いが容易な、常温で安定したパターンを形成することができるからである。
なお、コレステリック液晶の製膜法は、特開２００１−５６８４号公報や特開２００１−１１００４５号公報にも記載されている。
【００１１】
本発明で用いることができるネマチック液晶分子（液晶性モノマー）としては、例えば下記式（１）〜（１１）に示す化合物が挙げられる。ここに例示した化合物はアクリレート構造を有し、紫外線照射等により重合させることが可能である。
【００１２】
【化１】
【００１３】
【化２】
［化合物（１１）において、Ｘ1は２〜５(整数）である。］
【００１４】
また、前記液晶ポリマーとしては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖及び側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平９−１３３８１０号公報に開示されているような液晶性高分子、特開平１１−２９３２５２号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。
【００１５】
本発明で用いる透明インキに含まれるカイラル剤は、不斉炭素原子を有し、ネマチック液晶と混合することでカイラルネマチック相を形成する材料であって、重合性を有するものであれば特に制限はないが、式（１２）に例示するような、アクリレート構造を有する材料は、紫外線照射により重合可能であるため好ましい。
【００１６】
【化３】
［Ｘは２〜５（整数）である。］
【００１７】
本発明における透明パターンの非可視光線を反射する性質は、コレステリック構造を持った液晶材料の波長選択反射性（Ｘ線回折に於けるＢｒａｇｇ反射と同様な原理）を利用したものであり、その選択反射ピーク波長（Ｂｒａｇｇ反射条件を満たす波長）は、パターン内に含まれるコレステリック構造のピッチ長で決定されるが、液晶材料としてネマチック液晶とカイラル剤を用いる場合には、カイラル剤の添加量を調整することによりピッチ長を制御できる。目標とする非可視光線領域の選択反射ピーク波長を得るためカイラル剤添加量は、使用する液晶の種類やカイラル剤の種類により異なり、例えば式（１１）の液晶及び式（１２）のカイラル剤を用いる場合には、液晶１００重量部に対しカイラル剤３重量部程度の添加で赤外領域に反射ピークを持つコレステリック相が形成され、液晶１００重量部に対しカイラル剤５重量部程度の添加で紫外領域に反射ピークを持つコレステリック液晶が形成される。液晶材料に高分子コレステリック液晶を用いる場合は、目的とするピッチ長を有するポリマー材料を選べばよい。
【００１８】
本発明におけるネマチック液晶分子とカイラル剤との重合体は、例えば、重合性ネマチック液晶と重合性カイラル剤に公知の光重合開始剤等を添加し、紫外線を照射してラジカル重合させることにより得られる。
また、本発明において、透明パターンを印刷する際、重合性モノマー又は重合性オリゴマーやカイラル剤を溶媒に溶解したコーティング液を用いると好ましい。
この溶媒としては、材料に対し十分な溶解性を持つ限り特に限定されず公知のものを用いれば良く、例えば、アノン（シクロヘキサノン）、シクロペンタノン、トルエン、アセトン、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、ＤＭＡ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）、酢酸メチル、酢酸エチル、ｎ−酢酸ブチル、酢酸３−メトキシブチル等の一般的な溶媒や、それらの混合溶媒が挙げられる。
本発明のシートにおいて、透明パターンの印刷方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、孔版印刷法、インキジェット印刷法等が挙げられる。
【００１９】
本発明のパターン印刷シートにおける撥水層は、透明パターンを形成するドット印刷時のインキの各々の液滴を撥く。これらの液滴は、はじかれた結果として盛り上がり、大きく湾曲する。これらの湾曲は液滴の乾燥及び架橋により固定化され、透明パターンは湾曲部を有する多層構造を含むこととなる。この湾曲部の形成により、広い読取角度を有する非可視光線反射性のパターン印刷シートを得ることができる。
さらに、本発明においては、撥水層にレベリング剤を含有させ、撥水層の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲とすることにより、２５°以上という広い読取角度が得られるのである。
【００２０】
なお、表面自由エネルギーは、２種類の異なる液体を用い、測定対象の表面の接触角を測定して算出できる。例えば、純水及びジヨードメタンの接触角測定よりOwens−Wendt−Kaelble法を用いて（１）の関係式で求められる。
γS＝γSd＋γSp ・・・（１）
（γS：固体の表面自由エネルギー、γSd：固体の分散力、γSp：固体の極性相互作用力）
膜の表面自由エネルギーは、既知である水及びジヨードメタンのγLd、γLp、γLからそれぞれの接触角（θ）を下記（２）式に代入しγSd、γSpを求め、（１）により算出する。
（１／２）×γL×（１＋ｃｏｓθ）＝（γSd×γLd）1/2＋（γSp×γLp）1/2
・・・（２）
（γL：液体の表面自由エネルギー、γLd：液体の分散力、γLp：液体の極性相互作用力）
【００２１】
図２は、本発明のシートの一実施態様である透明パターンのドット形状の断面（透明パターンの基板に直交する面で切断した断面）写真（ａ）、及びその部分断面においてコレステリック液晶の繰り返しの層構造を示す走査型電子顕微鏡写真（ｂ）〜（ｄ）である。
（ａ）は、撥水層が透明パターンを構成するインキをはじくことにより、透明パターン３のドット形状が盛り上がり、円盤状又は楕円半球状となることを示す。（ｂ）は、（ａ）のドット形状の頂部の部分断面写真であり、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ（ａ）のドット形状の左側傾斜部及び右側傾斜部の部分断面写真である。このように、ドット形状が長い傾斜部を有することにより、ドット形状全体にコレステリック構造の多層膜即ち平行面群に湾曲部が形成され（ｂ）〜（ｄ）の写真内に見られる微視的な湾曲と相まって、後述のような原理で広い読取角度を実現することができる。
このように、本発明における多層構造に含まれる湾曲部は、個々の透明パターンの輪郭形状に起因する湾曲部分のみならず、個々の透明パターン内の微視的な湾曲部分をも包含するものである。
一方、図３に示すように、本発明に対して比較例となる従来のコレステリック液晶の繰り返しの層構造を示す走査型電子顕微鏡写真においては、多層構造が平坦（略平行平面群から成る）であり、一定入射角の光線を入射した際の反射角は該多層面の全面に亘って一定値となり、読取角度範囲は狭いものとなる。
【００２２】
なお、本発明においては、ドット形状全体に亘る多層膜構造の湾曲の形態は、平行面群を構成する各膜面（或いは該膜面の切断面に対応する線）が図２の如く曲面（対応する切断面では曲線）の他に、交叉して接続した屈折平面（対応する切断面では折線）線、あるいは曲面と屈折平面の組合せであっても良い。各膜面が曲面の場合において、各膜面は連続曲面（対応する切断面では連続曲線）の他に、断層や尖点等を含む不連続曲面（対応する切断面では不連続曲線）であっても良い。又、各膜面が曲面の場合において、各膜面は、半球面の如く常に一方向に向かって凸の曲面群（対応する切断面では一方向に凸の曲線群）、あるいは凹面と凸面が交互に繰返す褶曲面（対応する切断面では正弦波状の波型曲線群）の何れであっても良い。又、各膜面の湾曲による膜面の接線角の分布の程度は、用途や設計要望に応じて適宜設定するが、通常は１０〜３０°程度である。
【００２３】
上述のコレステリック（カイラルネマチック）構造を有する液晶は、各液晶分子の軸は多層構造の各層面内に存在すると共に、該層面内において特定の方向に一様に配向する。且つ、該液晶分子軸の配向方向は層厚み方向の関数として順次変化し、該コレステリック構造の厚み方向に向かって進むに従って順次回転する結果、回転軸が該多層膜の厚み方向を向き、該多層膜の層面内において特定の方向に向かって回転する一定周期のらせん構造（コレステリック構造）を持つ。コレステリック構造の特徴として、該螺旋の回転方向と電場の回転方向が一致する円偏光成分であって、且つらせんピッチに対応した波長の円偏光を反射すると言う性質がある（選択反射性）。選択反射波長λ（ｎｍ）は、一般に次式で与えられる。
λ＝ｐ・ｎ・ｃｏｓθ
ｐ：コレステリック液晶のらせんピッチ（ｎｍ）
ｎ:液晶の平均屈折率
θ：光の入射角（面の法線からの角度）
コレステリック構造の１ピッチとは、細長い液晶分子の軸方向が、層厚み方向（らせん軸のこと、液晶分子軸とは別）に進むに従って、らせんを描いて３６０°回転するに要するらせん軸方向の長さであるが、実際に透明パターンの基板に直交する面で切断した断面を観察すると、液晶分子軸が１８０°回転するごとに液晶分子軸は該層面内における配向方向が同方向となるため、層厚み方向に繰り返しの層構造が見える（図２及び３参照）。従って、断面を観察したときに見える見掛けの層間ピッチは、液晶のらせんピッチの１／２である。それゆえ、断面観察したときに見える見掛けの層間ピッチが２５０ｎｍであれば、液晶のピッチは５００ｎｍとなる。
【００２４】
本発明において、撥水層を形成する組成物（撥水層組成物）に用いられる材料としては、透明パターンを形成するインキの液滴を撥く性質を持つ物質を選択すると好ましい。特に塗工による層形成が可能である点で、有機系樹脂、無機系樹脂等を用いた透明な樹脂が好ましい。この樹脂としては特に限定は無く、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂等が挙げられる。これらのなかでも、耐久性、耐溶剤性、広い読取角度を得る観点から、架橋により硬化するタイプの樹脂が好ましく、さらには、紫外線、電子線等の電離放射線により短時間で架橋させることができる電離放射線硬化性樹脂がより好ましい。
【００２５】
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられ、基材の材料がＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等のセルロース系樹脂の場合、熱可塑性樹脂として、例えば、ニトロセルロース、アセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、エチルヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系樹脂が好ましい。
前記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂、硬化性アクリル樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂を用いる場合、必要に応じて、架橋剤、重合開始剤等の硬化剤、重合促進剤、溶剤、粘度調整剤等をさらに添加して使用することができる。
【００２６】
撥水層組成物に用いられる材料としては、上述のように電離放射線硬化性樹脂が好ましく、種々の反応性モノマー及び／又は反応性オリゴマーが好適に用いられる。例えば、反応性モノマーとしては、上述の多官能性（メタ）アクリレート単量体が挙げられる。反応性オリゴマーとしては、分子中にラジカル重合性不飽和基を持つオリゴマー、例えば上述の多官能性（メタ）アクリレートオリゴマーが挙げられる。
また、反応性モノマー又は反応性オリゴマーの重合開始剤としては、上述のビスアシルフォスフィンオキサイド系やα−アミノケトン系の光重合開始剤等が挙げられる。
【００２７】
本発明に係る撥水層組成物に用いられるレベリング剤としては、透明パターンを形成するインキをはじくものであれば、特に限定されない。レベリング剤の種類としては、シリコーン系、フッ素系、ポリエーテル系、アクリル系、チタネート系等の種々の化合物を用いることができ、固定化されたコレステリック構造を形成する液晶材料のインキをはじくためには、シリコーン系、アクリル系の化合物が好ましい。
添加量は、所望とする読取角度に応じて、適宜調整すれば良いが、撥水層組成物全量に対して０．０１〜０．１質量％であると好ましい。
【００２８】
前記撥水層中には、広い読取角度を得る観点から、前記レベリング剤（撥液性物質）を添加することに加えて、更に、微粒子を添加して、その上に形成される液晶のコレステリック構造のＢｒａｇｇ反射面に凹凸や褶曲を形成しても良い。
微粒子としては、通常用いられるものを特に制限なく適量添加することができるが、例えば無機物ではα−アルミナ、シリカ、カオリナイト、硝子、炭酸カルシウム、ダイヤモンド、炭化ケイ素等の透明な粒子が挙げられる。粒子形状は、球、回転楕円体、多面体、截頭多面体、鱗片形等が挙げられ、特に制限はないが、球状が好ましい。有機物では架橋アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂ビーズが挙げられる。これらの中でも、透明性が高く、球状の粒子を得やすい点で、α−アルミナ及びシリカが好ましく、球状のものが特に好ましい。また、微粒子の粒径は、５０μｍ〜５ｍｍ程度である。
【００２９】
また、前記撥水層中には、適宜必要に応じ、本発明における透明パターンの非可視光線反射機能、モアレ防止効果、及び透明性を妨げない範囲で、必要に応じて、例えば、塗液やインキにおける公知の各種添加剤を適宜添加しても良い。添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤等の光安定剤、帯電防止剤、熱安定剤、滑剤、界面活性剤、分散安定剤等が挙げられる。
【００３０】
前記撥水層は、上述のようにして得られる撥水層組成物のインキを、塗工法や印刷法等の公知の層形成法で形成することができる。具体的には、(メタ)アクリレート樹脂組成物のインキを透明パターン３の印刷面に、あるいは撥水層組成物のインキを前記基材に、ロールコート、コンマコート、ダイコート等の塗工法、又は、スクリーン印刷、グラビア印刷等の印刷法により形成すれば良い。
前記撥水層の厚みは、通常０．１〜１０μｍ程度であり、薄膜を形成でき、安価であるという観点より、０．１〜５μｍが好ましい。
【００３１】
本発明のパターン印刷シートに用いる基材２１としては、透明基材でも不透明基材でも良い。
透明基材としては、可視光を透過する材料（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおいて平均透過率が６０％以上、好ましくは８０％程度以上）であり、ドットパターンに比べて読み取りに使用される赤外線の反射率が十分低いもので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。所謂フィルム、シート、或いは板の形態の物が適宜用いられる。具体的には、透明基材の材料としては、ガラスやＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリオレフィン等が好適に用いられる。また、厚みは２０〜５０００μｍ程度の範囲から、材料、要求性能、及び使用形態に応じて適宜選定する。
前記透明基材としてＴＡＣフィルム等の高分子フィルム等の溶媒に溶解乃至膨潤し易い物を用いる場合には、透明パターン印刷時に使用するコーティング液中の溶媒で基材が侵されないように、基材上にバリア層を設けることが好ましい。この場合、バリア層が配向膜を兼ねるようにしても良く、例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やＨＥＣ（ヒドロキシエチルセルロース）等の水溶性物質をバリア層として用いれば良い。
また、不透明な基材としては、例えば、紙、布、色素又は顔料が添加されたプラスチック、金属板等が挙げられる。
【００３２】
また、本発明のパターン印刷シートにおいて、ペン型等の入力端末で手書入力する際に、繰り返し入力端末が接触しても耐えられる強度を与えるため、又は見た目を完全に透明化するため、パターンの材料と屈折率の近い透明体でパターン同士の隙間を埋めるように覆う透明化層（又はハードコート層（硬質塗膜から成る表面保護層）を設けても良い。また、別の機能として、この透明化層に耐磨耗性、反射防止、すべり防止、帯電防止、防汚性、防眩性などの機能を加えても良い。透明化層の材質としては、特に限定されず、通常のシートやレンズの分野において用いられているものが使用できる。例えば、紫外線、電子線、熱等で架橋硬化したアクリル樹脂、珪素系樹脂等が代表的なものであり、ガラス転移温度が１００℃以上であるアクリル樹脂が好ましい。
さらに、本発明のパターン印刷シートをディスプレイ装置に取り付ける場合、その視認性を確保するために、シート表面又は内部に反射防止膜等を設けても良い。反射防止膜の材質としては、特に限定されず、通常のディスプレイ用シートやレンズの分野において用いられているものが使用できる。例えば、弗化マグネシウム、弗素系樹脂等の低屈折率物質の薄膜と、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム等の高屈折率物質の薄膜とを該低屈折率の薄膜が最表面になる様積層した誘電体多層膜等が代表的なものである。
【００３３】
本発明のパターン印刷シート１は、各種画像表示媒体と組合せ乃至は一体化して設置して、該画像に附帯する各種情報（位置座標等）を提供する用途に用いられる。この画像表示媒体としては、各種形態の画像情報を表示するものが対象となる。表示する画像情報は、静止画、動画の何れでも形式でも良く、情報の種類としては、文字、数字、図形、バーコード等の暗号コード、写真画像（風景、人物、絵画、其の他各種）等各種のものが対象となる。具体的な画像表示媒体５を例示すると、ＣＲＴ（陰極線管）、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ＥＬ（電場発光）表示装置等のディスプレイ装置、或いは画像を印刷した紙、樹脂フィルム等から成る、書籍、パンフレット、カタログ、帳票、取扱説明書等が例示できる。用途乃至仕様形態としては、後述の各種のもの（携帯電話等）が挙げられる。これらの中でも代表的なものが、ＣＲＴ等のディスプレイ装置の前面に対向して設置し、画面状で手書き入力する画像の位置座標の情報を入力する用途である。以下、この用途について詳述する。図５に示すように、非可視光線の照射及び検知が可能な入力端末６を用いて、パターン印刷シート１の反射パターンを読み取ることで、シート１上における入力端末の位置に関する情報を提供可能である。
本発明のパターン印刷シート１は、画像表示可能なディスプレイ装置５に装着されると好ましく、前記ディスプレイ装置の前面に対向して装着されると好ましい。
なお、前面に対向して装着するとは、ディスプレイ装置の前面に対して、間隙を置かずに密着して装着する形態、間隙を介して隔離状態で装着する形態の何れをも包含する。
【００３４】
本発明のパターン印刷シートにおいて、透明パターンは、センサーを備えた入力端末にて読み取った部分的なパターンから、シート面上における入力端末の位置情報を導き出すことができるよう設定されたものである。
本発明における透明パターンは、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する方法が挙げられる。この方法はドットのサイズを小さく一定にできるため入力装置の高分解能化に有利である。
【００３５】
本発明のパターン印刷シートにおいて、入力端末に備えられた非可視光線センサーにより反射パターンを検知するには、センサーが照射、検知する波長における非可視光線反射率が大きいほうが好ましい。通常は、センサーが照射、検知する波長において反射率５〜５０％程度であり、２０％以上であると好ましい。
なお、非可視光線反射材料としてコレステリック構造を有する液晶材料を用いる場合には、コレステリック構造による反射は、コレステリック螺旋と同じ向きの円偏光のみを反射する性質があるため、最大でも５０％程度にしか到達しない。
コレステリック構造による反射の場合、一般に印刷厚みが厚い方が反射強度が大きくなるが、厚すぎると液晶の配向性の乱れや透明性の低下、乾燥負荷増大を招くため、非可視光線反射パターンの印刷厚みは通常１〜２０μｍ程度であり、好ましくは３〜１０μｍ程度である。
また、非可視光線反射材料として非可視光線反射顔料を用いる場合、非可視光線反射パターンの印刷厚みは０．１μｍ以上であれば良いが、通常は１〜２０μｍ程度である。一般的に膜厚が厚いほど反射率は向上するが、着色も濃くなり透明性を損なうので適宜調整する必要がある。
【００３６】
本発明のパターン印刷シートにおいて、ドットパターンのドット形状は隣接するドットと容易に区別できれば特に制限はなく、通常は、平面視形状が、円、楕円、多角形などの形状が用いられる。またドットの立体形状についても特に制限はなく、通常は、ペン型入力端末がこれと接触した際に、抵抗無く滑らかに摺動し、ドットと該端末とが相互に損傷し難い点から、略円盤状であることが好ましいが、半球状や凹面状、多角形状であっても良い。
【００３７】
本発明のパターン印刷シートを装着するディスプレイ装置は、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良いが、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などが例示できる。
【００３８】
本発明で用いることができる入力端末６としては、図５に示すように、非可視光線ｉを発し、前記パターンの反射光ｒを検知できるものであれば特に限定されず公知のセンサーを用いれば良く、例えば、ペン型の入力端末６が読取データ処理装置７も具備する例として、特開２００３−２５６１３７号公報に開示されている、インキや黒鉛等を備えないペン先、非可視光線照射部を備えたＣＭＯＳカメラ、プロセッサ、メモリ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ技術等を利用したワイヤレストランシーバ等の通信インタフェース、及びバッテリ等を内蔵しているものなどが挙げられる。
ペン型入力端末６の動作としては、ペン先を平面視が図４の如くのドットパターンが印刷されたシート１の前面に接触させてなぞるように描画すると、ペン型入力端末６がペン先に加わった筆圧を検知し、ＣＭＯＳカメラが作動して、ペン先近傍の所定範囲を非可視光線照射部から発する所定波長の非可視光線で照射するとともに、パターンを撮像する（パターンの撮像は、例えば、１秒間に数１０から１００回程度行われる）。ペン型入力端末６が読取データ処理装置７を具備する場合には、撮像したパターンをプロセッサで解析することにより手書き時のペン先の移動に伴う入力軌跡を数値化・データ化して入力軌跡データを生成し、その入力軌跡データを情報処理装置へ送信する。
なお、プロセッサ、メモリ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ技術等を利用したワイヤレストランシーバ等の通信インタフェース、及びバッテリ等の部材は、図５に示すように、読取データ処理装置７として、ペン型入力端末６の外部に有っても良い。この場合には、ペン型入力端末６は読取データ処理装置７にコード８で接続されていても、電波、非可視光線等を用い無線で読取データを送信しても良い。
この他、入力端末６は、特開２００１−２４３００６号公報に記載された読取器のようなものであっても良い。
【００３９】
本発明において適用できる読取データ処理装置７は、入力端末６で読み取った連続的な撮像データから位置情報を算出し、それを時間情報と組み合わせ、情報処理装置で扱える入力軌跡データとして提供する機能を有するものであれば特に限定されず、プロセッサ、メモリ、通信インタフェース及びバッテリ等の部材を具備していれば良い。
また、読取データ処理装置７は、特開２００３−２５６１３７号公報のように入力端末６に内蔵されていても良く、また、ディスプレイ装置を備える情報処理装置に内蔵されていても良い。また、読取データ処理装置７は、ディスプレイ装置を備える情報処理装置に無線で位置情報を送信しても良く、コード等で接続された有線接続で送信しても良い。
ディスプレイ装置５に接続された情報処理装置は、読取データ処理装置７から送信されてきた軌跡情報に基づき、ディスプレイ装置５に表示する画像を順次更新することによって、入力端末６で手書き入力した軌跡を、紙の上にペンで書いたかのようにディスプレイ装置上に表示することができる。
【００４０】
このように、本発明のパターン印刷シートは、既存のディスプレイ装置にそのまま装着することができ、ディスプレイ装置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その製作を簡単にすることができ、コストも低減できる。また、印刷された位置情報を提供可能なパターンが薄くなったり、傷が付いたりするなどして、位置情報提供の機能が低減した場合であっても、シートのみを交換すれば良いので、使用者にとって扱いやすいものとなる。
本発明のパターン印刷シートは、液晶ディスプレイに装着すれば、液晶保護シートとしても使用可能なものとなる。また、本発明のパターン印刷シートは、検査依頼表などの紙の上に乗せて使用する場合など、ディスプレイ装置の前面に配置する以外の利用方法もある（特開2004−341831参照）。
【００４１】
本発明のパターン印刷シートは、ディスプレイ装置の前面に対向して着脱可能に装着するようにすることもできる。このようにすれば、一つのディスプレイ装置のみならず、別のディスプレイ装置にも装着することができるようになる。また、ディスプレイ装置側には装着のための加工を施さないようにしてシートを装着することができるようにするために、シート自体が、ディスプレイ装置に対する装着手段を備えていると好ましい。なお、この装着手段とは、シートと一体に設けられたものであっても、別体に設けられたものであっても良い。
このような装着手段として、例えばバックル状のものをディスプレイ装置のコーナ部に引っ掛けるようなものや、ディスプレイ装置の端部を挟み込むようなものなどが挙げられるが、簡単で好適な具体的態様としては、ディスプレイ装置の前面に装着するような場合において、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が挙げられる。また、貼着具としては、シートに一体的に取り付けられた接着性又は粘着性を有するものや、接触面に直接塗装された接着剤や粘着剤などをも含むものが挙げられる。
【００４２】
本発明のパターン印刷シートは、その製造の利便性を向上するために、シートを、切り離し可能なものとすると好ましい。具体的には、鋏などの切断具若しくは専用の切断具などで切り離せるようなものや、ミシン目などを入れることにより手で切り離すことができるようなものなどが挙げられる。このようなものであれば、使用者側で、各使用者所有のディスプレイ装置大きさに対応して切断することができるようになるため、製造者側は、数種の所定のサイズに設定したシートを製造すれば良いからである。さらに、汎用のディスプレイ装置の規格サイズにミシン目を入れるようにしても良い。
また、このような使い方が可能であれば、位置情報を提供するパターンが印刷された一のシートを分割し、それぞれのシートが異なる座標範囲を示すようにすることが可能になる。このようなシートを用いる場合、例えば隣接したディスプレイ装置に対して連続した座標を示すシートを適用すれば、入力データに連続性を与えることができる。また、１つの入力装置に対し異なる座標範囲のシートを複数切り替えて使用することで、それぞれのシートに対し異なる意味を付与することができる。
【実施例】
【００４３】
次に、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
実施例１
（１）非可視光線（赤外線）反射性透明パターン用塗工液の調製
両末端に重合可能なアクリロイル基、中央部にメソゲン構造、前記アクリロイル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℃付近である液晶モノマー（前記化合物（１１）で示される分子構造を有するもの）１００重量部と、両末端に重合可能なアクリロイル基を有するカイラル剤（上記化学式（１２）で示される分子構造を有するもの）３重量部とをシクロヘキサノンに溶解させたシクロヘキサノン溶液を調製した。なお、このメチルエチルケトン溶液には、４重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TPO）、０．００５４重量部のレベリング剤（BYK-361N）、０．０２重量部の重合禁止剤（関東化学株式会社製、商品名BHT）を添加した。
（２）撥水層用塗工液の調整
ペンタエリスリトールトリアクリレート（PETA、日本化薬株式会社製、商品名KAYARAD PET-30）１００重量部とアクリル骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-361N）０．０６重量部、重合開始剤（チバスペシャリティケミカルズ株式会社製、イルガキュア184）４重量部を添加混合し、さらにメチルエチルケトン・酢酸ブチルを１対１の割合で混合した溶剤を樹脂分が５０質量％になるように、添加適合して撥水層用塗工液を調整した。
（３）パターン印刷シートの作製
（２）の撥水層用塗工液を、ポリエチレンテレフタラート（PET）基材上に、バーコーターにてよって１μｍの厚みで塗工し、紫外線照射により硬化し撥水層を形成した。次に、この撥水層上に（１）の非可視光線反射性透明パターン用塗工液を、グラビア印刷法にて６〜８μｍの厚みでドットパターンを塗工し、紫外線照射により硬化し、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。なお、撥水層の表面自由エネルギーは４２．３ｍJ/ｍ2であった。
赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読取角度を有していた。
【００４４】
実施例２
実施例１において、（２）のレベリング剤を、アクリル骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-354）０．０３重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４０．６ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読取角度を有していた。
【００４５】
実施例３
実施例１において、（２）のレベリング剤を、シリコーン骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-300）０．０３重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４４．３ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読取角度を有していた。
【００４６】
実施例４
実施例１において、（２）のレベリング剤を、シリコーン骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-310）０．０３重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４４．８ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、２５°まで読み取ることが可能であり、広い読み取り角度を有していた。
【００４７】
実施例５
実施例１において、（２）の重合開始剤をルシリンTPO（ビーエーエスエージャパン株式会社製）４重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４２．３ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読み取り角度を有していた。
【００４８】
実施例６
実施例１において、（２）のＰＥＴＡを、トリメチロールプロパントリアクリレート１００重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４３．４ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、３０°まで読み取ることが可能であり、広い読み取り角度を有していた。
【００４９】
比較例１
実施例１において、（２）のレベリング剤を、アクリル骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-380）０．０６重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４６．５ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、読取角度は１０°までであった。
【００５０】
比較例２
実施例１において、（２）のレベリング剤を、シリコーン骨格を有するレベリング剤（ビックケミー株式会社製、商品名BYK-UV3500）０．０６重量部に変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは３２．６ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、読取角度は５°までであった。
【００５１】
比較例３
実施例１において、（２）の撥水層用塗工液の溶剤を酢酸ブチルに変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４８．４ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、読取角度は１５°までであった。
【００５２】
比較例４
実施例１において、（２）の撥水層用塗工液の溶剤をメチルイソブチルケトンに変えた以外は同様にして、ドットパターンが印刷された透明シートを作製した。この撥液層の表面自由エネルギーは４９．４ｍJ/ｍ2であり、赤外線を照射して、その反射光を画像として検知したところ、読取角度は１０°までであった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上詳細に説明したように、本発明のパターン印刷シートは、ディスプレイ装置の画面に直接手書きするタイプのデータ入力システムに適用できる、座標検知手段を提供する部材であって、作業スペースが低減できることに加えて、軽量で、量産可能で、価格が安く、大面積化が容易で、かつ広い読取角度を有し読取性能に優れる。このため、手軽に使用することができ、実用性能が高く、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などの種々の情報処理装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のパターン印刷シートの一実施態様を示す断面図である。
【図２】本発明のパターン印刷シートの一実施態様である透明パターンのドット形状の断面写真（図２−ａ）、及びその部分断面においてコレステリック液晶の繰り返しの層構造を示す走査型電子顕微鏡写真（図２−ｂ〜ｄ）である。
【図３】従来の平坦なコレステリック液晶の繰り返しの層構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明のパターン印刷シートにおいてドットパターンが不規則に配列した例を示す要部拡大平面図である。
【図５】本発明のパターン印刷シートを用いるシステム全体の概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：パターン印刷シート
２：基板
３：透明パターン
５：ディスプレイ装置
６：入力端末（ペン型）
７：読取データ処理装置
８：コード
２１：基材
２２：撥水層
ｉ：非可視光線（入射光）
ｒ：反射光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と撥水層とからなる基板における撥水層の表面に非可視光線反射性の透明パターンが印刷されてなり、該透明パターンを構成するインキが非可視光線を反射する材料を含み、前記非可視光線を反射する材料が、非可視光線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ、固定化されたコレステリック構造を有する液晶材料であり、
前記撥水層がレベリング剤を含有し、前記撥水層の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲であるパターン印刷シート。
【請求項２】
前記コレステリック構造を有する液晶材料が、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からなる請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項３】
前記コレステリック構造を有する液晶材料が、高分子コレステリック液晶材料からなる請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項４】
前記ネマチック液晶及び／又はカイラル剤が、アクリレート構造を有する化合物である請求項２に記載のパターン印刷シート。
【請求項５】
前記透明パターンが、ドットパターンである請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項６】
前記透明パターンの印刷厚さが１〜２０μｍである請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項７】
前記透明パターンの上に透明化層を有する請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項８】
前記非可視光線が、赤外線又は紫外線である請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項９】
前記透明パターンが８００〜９５０ｎｍに選択反射ピーク波長を有する請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項１０】
前記透明パターンが２００〜４００ｎｍに選択反射ピーク波長を有する請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項１１】
前記パターン印刷シートが、非可視光線の照射及び検知が可能な入力端末を用いて、前記シートの反射パターンを読み取ることで、シート上における入力端末の位置に関する情報を提供可能である請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項１２】
前記パターン印刷シートが、画像表示可能なディスプレイ装置に装着されるシートである請求項１１に記載のパターン印刷シート。
【請求項１３】
前記ディスプレイ装置の前面に対向して装着される請求項１２に記載のパターン印刷シート。
【請求項１４】
前記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１２に記載のパターン印刷シート。
【請求項１５】
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１４記載のパターン印刷シート。
【請求項１６】
切り離し可能なものである請求項１〜１５のいずれかに記載のパターン印刷シート。
【請求項１】
基材と撥水層とからなる基板における撥水層の表面に非可視光線反射性の透明パターンが印刷されてなり、該透明パターンを構成するインキが非可視光線を反射する材料を含み、前記非可視光線を反射する材料が、非可視光線領域の波長に対して波長選択反射性を持つ、固定化されたコレステリック構造を有する液晶材料であり、
前記撥水層がレベリング剤を含有し、前記撥水層の表面自由エネルギーが４０〜４５ｍＪ／ｍ2の範囲であるパターン印刷シート。
【請求項２】
前記コレステリック構造を有する液晶材料が、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からなる請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項３】
前記コレステリック構造を有する液晶材料が、高分子コレステリック液晶材料からなる請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項４】
前記ネマチック液晶及び／又はカイラル剤が、アクリレート構造を有する化合物である請求項２に記載のパターン印刷シート。
【請求項５】
前記透明パターンが、ドットパターンである請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項６】
前記透明パターンの印刷厚さが１〜２０μｍである請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項７】
前記透明パターンの上に透明化層を有する請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項８】
前記非可視光線が、赤外線又は紫外線である請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項９】
前記透明パターンが８００〜９５０ｎｍに選択反射ピーク波長を有する請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項１０】
前記透明パターンが２００〜４００ｎｍに選択反射ピーク波長を有する請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項１１】
前記パターン印刷シートが、非可視光線の照射及び検知が可能な入力端末を用いて、前記シートの反射パターンを読み取ることで、シート上における入力端末の位置に関する情報を提供可能である請求項１に記載のパターン印刷シート。
【請求項１２】
前記パターン印刷シートが、画像表示可能なディスプレイ装置に装着されるシートである請求項１１に記載のパターン印刷シート。
【請求項１３】
前記ディスプレイ装置の前面に対向して装着される請求項１２に記載のパターン印刷シート。
【請求項１４】
前記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１２に記載のパターン印刷シート。
【請求項１５】
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１４記載のパターン印刷シート。
【請求項１６】
切り離し可能なものである請求項１〜１５のいずれかに記載のパターン印刷シート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２３８６６９（Ｐ２００８−２３８６６９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８４２１３（Ｐ２００７−８４２１３）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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