DE602004005192T2

DE602004005192T2 - In-form-herstellung eines objekts mit eingebetteter anzeigetafel

Info

Publication number: DE602004005192T2
Application number: DE602004005192T
Authority: DE
Inventors: Rong-Chang Cupertino LIANG; Scott C. J. Fremont TSENG; Jerry Mountain View CHUNG; Hong-Mei Sunnyvale ZANG; Xiaojia Fremont WANG; Yi-Shung Cupertino CHAUG; Feng Y. Cerritos DAI
Original assignee: Sipix Imaging Inc
Current assignee: E Ink California LLC
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2024-04-29
Also published as: DE602004005192D1; TW200514490A; CN100476515C; ATE356368T1; TWI316839B; JP2007535416A; CN1802594A

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Vorläufigen U.S.- Anmeldung Nr. 60/476,852, eingereicht am 6. Juni 2003, deren Inhalt hiermit in seiner Gesamtheit Teil dieser Anmeldung wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Gegenstand mit einem in seine obere Fläche eingebetteten Anzeigefeld sowie Verfahren zu seiner Herstellung.
Beschreibung des Standes der Technik
Gegenwärtig werden für einen Gegenstand mit einem Anzeigefeld der Gegenstand und das Anzeigefeld separat hergestellt und die beiden Bestandteile dann zusammengesetzt. Der Zusammenbau eines derartigen Gegenstands verlangt üblicherweise mechanische Integration oder Laminierung, was üblicherweise zu einem großen Spalt zwischen dem Gegenstand und der Anzeige und auch zu einer Zunahme bei der Gesamtdicke bzw. dem Gesamtvolumen des Gegenstands führt. Daher können die gegenwärtigen Verfahren bestimmten Produktanforderungen wie Stil, Kompaktheit und Haltbarkeit nicht gerecht werden, wobei auf diese Merkmale bei tragbaren Vorrichtungen insbesondere Wert gelegt wird.
Die Europäische Anmeldung Nr. 0 458 016 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeigefolie aus gummiartigem Material mit vielen flachen Anzeigeelementen darin mittels einstückigem Formen in einer Pressform aus einer warmhärtbaren Formmasse zusammen mit den Anzeigeelementen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der erste Aspekt der Erfindung ist auf einen Gegenstand mit einem in seine obere Fläche eingebetteten Anzeigefeld gerichtet. Auf der oberen Fläche können auch Dekorationen (z.B. Text oder Graphik) vorhanden sein.
Der zweite Aspekt der Erfindung ist auf eine In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gerichtet.
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf eine In-Mold-Anzeigeeinschubfolie gerichtet. Unter diesem Aspekt der Erfindung kann ein Anzeigefeld auf einer eine Elektrodenschicht aufweisenden Trägerfolie gebildet werden.
Das Anzeigefeld in der In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie oder in der In-Mold-Anzeigeeinschubfolie kann eine beliebige Anzeige auf Kunststoffbasis sein, wie beispielsweise eine Polymerdispersions-Flüssigkristallanzeige (PDLC), Cholesterin-Flüssigkristallanzeigen (ChLCD), organische Leuchtvorrichtungen (OLED), elektrophoretische Anzeige (EPD) oder andere Anzeigen auf Teilchenbasis.
Der vierte Aspekt der Erfindung ist auf Verfahren für die Herstellung eines Gegenstandes nach dem ersten Aspekt der Erfindung gerichtet.
Die vorliegende Erfindung bietet zahlreiche verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Der Gegenstand kann beispielsweise eine Kunststoffabdeckung eines Mobiltelefons oder Funkrufempfängers sein und das in die obere Fläche eingebettete Anzeigefeld kann Textbotschaften, Zeit und Daten und/oder farbige oder aufleuchtende Signale anzeigen, die den Benutzer über eingehende Telefonanrufe oder die Anzahl der Voice Mail-Meldungen in Kenntnis setzen. Tatsächlich ist die Erfindung zweckmäßig für alle aus Kunststoff bestehenden Gegenstände, z.B. persönliche Accessoires (beispielsweise Hand- oder Brieftaschen), Spielsachen oder Lerngeräte, die Kunststoffabdeckung eines PDAs oder E-Books, Kredit- oder Chipkarten, Ausweiskarten oder Business Cards, die Vorderseite eines Albums, einer Armbanduhr, sonstigen Uhr, eines Radios oder einer Kamera, das Armaturenbrett in einem Auto, Haushaltsgegenstände (z.B. Tassen, Teller oder Flaschen), Laptop-Gehäuse und Koffer oder Bedienfelder von Unterhaltungselektronikgeräten. Diese Liste ist sicherlich nicht erschöpfend. Für einen Fachmann lägen andere Anwendungsmöglichkeiten auf der Hand, und somit liegen sie sämtlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Wird eine Kunststoffanzeige in einen Gegenstand eingebettet, schafft die nahtlose Integration ein sehr ansprechendes Aussehen. Das Anzeigefeld kann sich der Oberfläche des Gegenstands anpassen, selbst wenn diese gekrümmt ist. Infolgedessen kann das Anzeigefeld als einstückig angeformter oder bedruckter Teil des Gegenstands erscheinen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können auch großformatige Kunststoffanzeigen in einen Gegenstand eingebettet werden, was mit der traditionellen Anzeigemontagetechnik unmöglich wäre.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart.
1 zeigt die Draufsicht eines Gegenstands der vorliegenden Erfindung.
2a ist eine Schnittansicht einer In-Mold-Übertragungsfolie mit einem Anzeigefeld.
2b ist eine Schnittansicht einer In-Mold-Einschubfolie mit einem Anzeigefeld.
2c ist eine vergrößerte Ansicht eines typischen Anzeigefelds auf Kunststoffbasis.
3a ist die Schnittansicht eines Spritzgießvorgangs unter Beteiligung einer In-Mold-Übertragungsfolie.
3b ist die Schnittansicht eines Spritzgießvorgangs unter Beteiligung einer In-Mold-Einschubfolie.
4a und 4b stellen einen Gegenstand der vorliegenden Erfindung mit einem Innenhohlraum dar.
5 und 6 stellen das Anbringen von Dekorationen an einem Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Erfindung kann auf zahlreiche Arten ausgeführt werden, u.a. als Verfahren, Vorrichtung, System, Materialzusammensetzung, computerlesbares Medium, wie beispielsweise als computerlesbares Speichermedium oder Computernetzwerk, in dem Programmbefehle über optische oder elektronische Kommunikationsverbindungen gesendet werden. In dieser Beschreibung können diese Ausführungsformen oder jede andere Form, die die Erfindung annehmen kann, als Techniken bezeichnet werden. Im allgemeinen kann die Reihenfolge der Schritte der offenbarten Verfahren innerhalb des Rahmens der Erfindung verändert werden.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung, zusammen mit den beigefügten Figuren, welche die Grundlagen der Erfindung darstellen. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit diesen Ausführungsbeispielen beschrieben, ist allerdings nicht auf irgendein Ausführungsbeispiel beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird lediglich durch die Ansprüche beschränkt und die Erfindung umfasst zahlreiche Alternativen, Modifizierungen und Äquivalente. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details angeführt, um für ein eingehendes Verständnis der Erfindung zu sorgen. Diese Einzelheiten sind als Beispiel angeführt und die Erfindung kann gemäß den Ansprüchen ohne einige oder all diese spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden. Der Klarheit halber wurde das technische Material, das auf den die Erfindung betreffenden technischen Gebieten bekannt ist, nicht im einzelnen beschrieben, so dass das Verständnis für die Erfindung nicht unnötig erschwert wird.
1 zeigt die Draufsicht eines Gegenstands (10) mit einem in dessen obere Fläche eingebetteten Anzeigefeld (11). Wahlweise kann auf der oberen Fläche auch Text oder ein graphisches Design (12) erscheinen. Im Kontext der vorliegenden Erfindung soll der Begriff „eingebettet" dafür stehen, dass das Anzeigefeld während des Formens des Gegenstands und nicht danach in die obere Fläche des Gegenstands integriert wird.
Das für das Formgebung des Gegenstands geeignete Herstellungsverfahren kann beispielsweise Heißprägen, Laminieren, Spritzgießen, Thermoformen, Formpressen oder Blasformen umfassen. Beispiele für für den Gegenstand in dem Präge-, Laminier- oder Formverfahren geeignete Materialien können thermoplastische Materialien wie Polystyrol, Polyvinylchlorid, Acrylharze, Polysulfon, Polyarylester, Polypropylenoxid, Polyolefine, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Methacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (MABS), Polycarbonat, Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyurethane und andere thermoplastische Elastomere oder Blends davon sowie duroplastische Materialien wie Polyurethane von Reaktionsspritzgussqualität, Epoxyharz, ungesättigte Polyester, Vinylester oder Verbundstoffe, Prepregs und Blends davon umfassen, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
(I) In-Mold-Anzeigeübertragungsfolien
Bei der Herstellung des Gegenstands der vorliegenden Erfindung wird zunächst eine In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie mit einem Anzeigefeld vorbereitet.
Obschon in dieser Anmeldung durchgehend der Begriff „In-Mold" verwendet wird, sei darauf verwiesen, dass die vorliegende Erfindung auf Verfahren wie Prägen, Laminieren oder eine Kombination aus Prägen oder Laminieren und einem Formverfahren ausgedehnt werden kann.
2a ist eine Schnittansicht einer derartigen In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie (20), die eine temporäre Trägerschicht (21), eine Trennbeschichtung (22), eine optionale Schutzbeschichtung (23), ein Anzeigefeld (24) und eine Klebe- oder Verbindungsschicht (25) aufweist. Die Trennschicht (22), die Schutzschicht (23), falls vorhanden, das Anzeigefeld (24) und die Klebeschicht (25) werden nacheinander auf die Trägerfolie (21) beschichtet oder laminiert, und diese unterschiedlichen Schichten werden zusammen zur Vereinfachung der Darstellung in dieser Anmeldung durchgehend als die „In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie" bezeichnet.
Bei dem In-Mold-Übertragungsverfahren wird die In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie in die Form eingeführt, wobei die temporäre Trägerschicht (21) mit der Formoberfläche in Kontakt ist.
Das Schlüsselelement, das Anzeigefeld (24), kann eine Anzeige auf Teilchenbasis, wie beispielsweise eine Gyricon-Anzeige wie in T. Pham et al., SID 02 Digest, S. 119 (2002) beschrieben; eine Flüssigpulveranzeige wie bei R. Hattori et al., SID 03 Digest, S. 846 (2003) beschrieben, oder eine elektrophoretische Anzeige, insbesondere eine Microcup^®-EPD, wie in den mitanhängigen U.S.-Anmeldungen Nr. 09/518,499 (entspricht WO 01/06917), Nr. 09/874,408 (entspricht WO 02/100155), Nr. 10/447,719 (entspricht WO 03/102673), Nr. 10/422,413 (entspricht WO 03/91798), Nr. 10/422,557 (entspricht WO 03/91788) und Nr. 60/375,936) beschrieben, wobei deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme Teil dieser Anmeldung bildet.
Die elektrophoretische Anzeige kann einen traditionellen Auf/Ab-Schaltmodus aufweisen. Sie kann einen planaren oder einen Doppel-Schaltmodus aufweisen, wie dies in den mitanhängigen U.S.-Anmeldungen Nr. 10/198,729 (entspricht WO 03/009059) bzw. Nr. 10/222,036 (entspricht WO 03/016993) offenbart ist, deren beider Inhalt hiermit durch Bezugnahme Teil dieser Anmeldung wird.
Das Anzeigefeld kann auch eine OLED (organische Leuchtvorrichtung), eine PLED (Polymer-Leuchtvorrichtung) oder eine Flüssigkristallanzeige, insbesondere eine Polymerdispersions-Flüssigkristallanzeige (PDLC), Microcup^®-LCD [wie in den mitanhängigen U.S.-Anmeldungen, Nr. 09/759,212 (entspricht WO 02/56097) und Nr. 10/178,990, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme Teil dieser Anmeldung wird] oder eine Cholesterin-Flüssigkristallanzeige (ChLCD) sein. Übersichtsartikel von reflektiven Anzeigen einschließlich PDLCs und OLED/PLEDs lassen sich in den Büchern von P.S. Drzaic, „Liquid Crystal Dispersions", World Scientific Publishing Co. (1995); S-T. Wu und D-K, Yang „Reflective Liquid Crystal Displays", John Wiley & Sons, (2001); bzw. SID 03 Digest (2003) finden, deren Inhalt hiermit ebenfalls Teil dieser Anmeldung wird.
Vorzugsweise ist das Anzeigefeld dünn und flexibel und das für die Formung des Anzeigefelds verwendete Substrat hat vorzugsweise eine hohe Erweichungstemperatur, so dass die Anzeige den Verfahrensbedingungen in dem Übertragungsverfahren, z.B. dem Spritzgießen oder anderen Formungsbedingungen, standhalten kann. Ein Anzeigefeld auf Kunststoffbasis wird bevorzugt. Der Ausdruck „Anzeigefeld auf Kunststoffbasis" im Kontext der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigefeld, das auf einer Kunststoffsubstratschicht gebildet ist, zwischen zwei Kunststoffsubstratschichten eingeschlossen ist oder zwischen einer transparenten Kunststoffschicht und einer isolator-beschichteten dünnen Metall- oder Metalloxidfolie oder einer Glasplatte eingeschlossen ist. Die Metall- oder Metalloxidfolie kann aus Stahl, wie beispielsweise Kohlenstoffstahl oder Edelstahl, Al, Sn, Ni, Cu, Zn, Mg oder Legierungen, Oxiden, Verbundstoffen oder Blends davon gebildet sein.
2c ist eine vergrößerte Ansicht eines Microcup^®-Anzeigefelds auf Kunststoffbasis. Das Feld (24) weist mehrere Anzeigezellen (26), eine obere Elektrodenplatte (27a) und eine untere Elektrodenplatte (27b) auf. Das Anzeigefeld kann auf einer unteren Kunststoffsubstratschicht (28b) ausgebildet sein, mit einer oberen Kunststoffsubstratschicht (28a) laminiert werden oder beides. Geeignete Materialien für die Kunststoffsubstratschicht(en) können Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyolefine einschließlich polycyklischer Olefine, Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polysulfon, Polyimid (PI), Polyarylester, Polystyrol, Polyurethan, Polysiloxan und Copolymere, Blends oder Verbundstoffe derselben umfassen, wobei PET, PBT, PEN und PC bevorzugt sind.
Bei einer Anzeige auf Microcup^®-Basis werden die Anzeigezellen (26) einzeln auf ihrer Oberseite mit einer Versiegelungsschicht versiegelt, die aus einem Material gebildet ist, welches aus der aus Thermoplasten, thermoplastischen Elastomeren, Duroplasten und Vorläufern derselben bestehenden Gruppe gewählt ist.
Bei dem Anzeigefeld kann entweder die Seite der oberen Elektrodenschicht (27a) oder die Seite der unteren Elektrodenschicht (27b) die Sichtseite sein. Mit anderen Worten, bei der In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie kann entweder die Seite der oberen Elektrodenschicht oder die Seite der unteren Elektrodenschicht in dem Formverfahren mit der Trennschicht (22) oder der ggf. vorhandenen Schutzschicht (23) in Kontakt sein.
Bei der planaren Schalt-EPD, die ein planares Elektrodensubstrat und ein Isolatorensubstrat aufweist, ist die Sichtseite vorzugsweise die Isolatorenseite, um den Anschluß an den Anzeigentreiber und die äußeren Schaltkreise zu vereinfachen.
Die temporäre Trägerschicht (21) ist üblicherweise eine dünne Kunststofffolie mit einer Dicke von etwa 3,5 bis etwa 50 Mikrometer. PET-, PEN- und PC-Folien sind aufgrund ihrer geringen Kosten, hohen Transparenz und thermomechanischen Stabilität besonders bevorzugt.
Die Trennbeschichtung (22) der In-Mold-Übertragungsanzeigefolie ermöglicht das Lösen der Anzeigefeldbeschichtung von dem Träger in einer Art und Weise, bei der die Gefahr einer Beschädigung des Anzeigefelds minimiert ist und ein vollautomatisiertes Walzentransportverfahren während des Formens möglich ist.
Die Trennbeschichtung ist üblicherweise eine Beschichtung mit geringer Oberflächenspannung, die aus einem Material wie Wachs, Paraffin oder Silikon hergestellt ist, oder eine hochgradig glatte und undurchlässige Beschichtung, die aus einem Material wie strahlungshärtbaren multifunktionellen Acrylaten, Silikonacrylaten, Epoxiden, Vinylestern, Vinylethern, Allylen und Vinylen, ungesättigten Polyestern oder Blends davon hergestellt ist. Die Trennschicht kann ein Kondensationspolymer, -copolymer, einen Blend oder Verbundstoff aufweisen, das bzw. der aus der Gruppe gewählt ist, welche aus Epoxy, Polyurethan, Polyimid, Polyamid, Melamin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und Phenol-Formaldehyd besteht.
Die optionale Schutzbeschichtung (23) dient als Schutzschicht für das Anzeigefeld (24) und die ggf. vorhandene Druckfarbe bzw. Metallmuster. Geeignete Rohmaterialien für die Schutzbeschichtung können strahlungshärtbare multifunktionelle Acrylate einschließlich Epoxyacrylate, Polyurethanacrylate, Polyesteracrylate, Silikonacrylate, Glycidylacrylate, Epoxide, Vinylester, Diallylphthalat, Vinylether und Blends davon umfassen, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Die optionale Schutzbeschichtung kann ein Kondensationspolymer oder -copolymer wie Epoxy, Polyurethan, Polyamid, Polyimid, Melamin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd oder Phenol-Formaldehyd aufweisen. Die optionale Schutzbeschichtung kann ein Sol-Gel-Silicat- oder Titansäureester umfassen.
Die Schutzschicht der In-Mold-Übertragungsanzeigefolie kann teilweise oder vollständig ausgehärtet sein. Ist sie teilweise ausgehärtet, wird nach dem Form- und/oder Übertragungsschritt zur Verbesserung der Haltbarkeit, insbesondere der Härte, der Kratzfestigkeit und Ölbeständigkeit ein Nachhärtungsschritt eingesetzt.
Zur Verbesserung der Freisetzungseigenschaften ist das Rohmaterial, insbesondere die Bestandteile der Schutzschicht mit geringem Molekulargewicht, vorzugsweise zu der Trennschicht hin nicht durchlässig. Nachdem die Schutzschicht aufgebracht und ausgehärtet oder teilweise ausgehärtet ist, sollte sie mit der Trennschicht geringfügig kompatibel oder inkompatibel sein. Zur Regelung der Rheologie, Benetzbarkeit, Beschichtungseigenschaften, Verwitterungs- und Alterungseigenschaften können Bindemittel und Zusätze wie Verdickungsmittel, Tenside, Dispergiermittel, UV-Stabilisatoren oder Antioxidantien verwendet werden. Füllstoffe wie Siliciumdioxid, Al₂O₃, TiO₂, CaCo₃, mikrokristallines Wachs oder Polyethylen, Teflon oder andere Schmierpartikel können ebenfalls hinzugefügt werden, um beispielsweise die Kratzfestigkeit und Härte der Schutzschicht zu verbessern. Die Schutzschicht ist üblicherweise etwa 2 bis etwa 20 Mikrometer, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 8 Mikrometer dick. In den Bereichen, die das Anzeigefeld abdecken, ist die Schutzschicht vorzugsweise transparent.
Wenn die Schutzschicht (23) nicht vorhanden ist, kann die obere Substratschicht (28a) oder die untere Substratschicht (28b) in dem Anzeigefeld (24) als Schutzschicht dienen. In diesem Fall kann sich die Anzeigesubstratschicht auf der Sichtseite über die Anzeigefeldfläche hinaus erstrecken und deckt einen Teil oder die Gesamtheit der Trennfolie der Übertragungsfolie ab. Das Anzeigefeld (24) kann unmittelbar auf die Trennschicht oder ggf. vorhandene Schutzschicht laminiert werden, wahlweise mit einem (nicht gezeigten) Kleber.
Die Klebeschicht (25) ist in die Anzeigefeldbeschichtung eingebracht, um für optimale Haftung des Anzeigefelds (24) und der ggf. vorhandenen Druckfarbe- oder Metallmuster an der Oberfläche des geformten Gegenstands zu sorgen. Die Klebeschicht kann aus einem Material wie Polyacrylat, Polymethacrylat, Polystyrol, Polycarbonat, Polyurethan, Polyester, Polyamid, Epoxyharz, Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA), thermoplastischen Elastomeren oder dergleichen oder Copolymeren, Blends oder Verbundstoffen davon bestehen. Heißschmelz- oder wärmeaktivierbare Kleber wie Polyurethan und Polyamid sind besonders bevorzugt. Die Stärke der Klebeschicht kann im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 Mikrometer, vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis etwa 6 Mikrometer, liegen.
Falls eine Schutzschicht vorhanden ist, können zwischen dem Anzeigefeld (24) und der Schutzschicht (23) oder zwischen der Schutzschicht (23) und der Klebeschicht (25) in den Bereichen, in denen keine Anzeige vorhanden ist, Druckfarb- oder Metallmuster vorhanden sein. Ist keine Schutzschicht vorhan den, können die Druckfarb- oder Metallmuster, wie nachfolgend in Abschnitt IV gezeigt, auf dem Anzeigefeld vorhanden sein.
(II) In-Mold-Anzeigeeinschubfolien
2b ist eine schematische geschnittene Ansicht einer In-Mold-Anzeigeeinschubfolie. In diesem Fall wird die Trägerschicht (21a) nach dem Präge-, Laminier- oder Formverfahren Teil des fertigen Produkts. Das Anzeigefeld (24) kann mit einer (nicht gezeigten) Klebeschicht auf die Trägerfolie (21a) laminiert und wahlweise auf der anderen Seite mit einem Heißschmelz- oder wärmeaktivierbaren Kleber (25) überzogen werden. Alternativ kann das Anzeigefeld mittels auf dem Gebiet bekannter Verfahren, beispielsweise den Verfahren gemäß der Beschreibung in der mitanhängigen U.S.-Anmeldung Nr. 09/518,488, unmittelbar auf der Trägerfolie vorgesehen werden. In diesem Fall kann die Trägerfolie eine transparente Elektrodenschicht, wie Indium-Zinnoxid (ITO), aufweisen.
Zwischen dem Anzeigefeld und der Trägerfolie oder zwischen der Trägerfolie und der Klebeschicht (25) können in den Bereichen, in denen keine Anzeige vorhanden ist, ähnlich wie bei der In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie Druckfarb- und Metallmuster vorhanden sein. Diese unterschiedlichen Schichten werden kollektiv in dieser Anmeldung durchgehend zur Erleichterung der Darstellung als „In-Mold-Anzeigeeinschubfolie" bezeichnet.
(III) Herstellung des Gegenstands
3a zeigt ein typisches In-Mold-Übertragungsverfahren. Bei dem Formverfahren befindet sich die In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie auf einer Walze oder Bahn, die kontinuierlich in eine Formmaschine eingespeist wird. Die Form (30) kann eine Spritzgieß- oder Formpressform für den Gegenstand (36b) sein. Während des Formverfahrens ist die Form geschlossen und die Kunststoffschmelze für die Formung des Gegenstands wird durch Einspritzdüsen und Angußverteiler in den Formhohlraum eingespritzt. Nach dem Formen werden das Anzeigefeld, die ggf. vorhandene Schutzschicht und auch die ggf. vorhandenen Druckfarb- und Metalldekorationsmuster auf den geformten Gegenstand übertragen. Der geformte Gegenstand wird aus der Form entnommen. Die temporäre Trägerschicht (31) und die Trennschicht (32) werden ebenfalls gleichzeitig entfernt, wobei die ggf. vorhandene Schutzbeschichtung (33) als oberste Schicht auf der Oberfläche des Gegenstands bleibt, wobei das Anzeigefeld (34) als einstückiger Teil des Gegenstands darunter eingebettet ist. Die Schicht (35) ist eine Klebeschicht.
Um die Ausrichtung der Anzeigeübertragungsfolie in Bezug auf die Form zu erleichtern, kann die Walze oder Bahn vorab mit Einrichtmarkierungen bedruckt sein und kontinuierlich in die Form eingegeben werden, wobei das Ausrichten beispielsweise durch einen optischen Sensor erfolgt.
Falls keine Schutzschicht (33) vorhanden ist, wäre eine der Kunststoffsubstratschichten des Anzeigefelds (34) die oberste Schicht auf der Oberfläche des Gegenstands.
In einem In-Mold-Einführungsverfahren gemäß der Darstellung von 3b wird zunächst eine In-Mold-Anzeigeeinschubfolie in passender Größe und Form zurechtgeschnitten und dann in eine Form (30) eingeführt. Wie gezeigt, wahlweise unter Vakuum, wird die In-Mold-Anzeigeeinschubfolie gegen die Formwand gelegt. Die Anzeigefeldbeschichtung kann manuell aufgebracht werden, zur Erleichterung ihrer Einführung kann elektrostatische Aufladung genutzt werden oder das Einführen kann maschinell erfolgen. Insbesondere für die Produktion im großen Maßstab ist maschinelle Einführung vorteilhaft.
Die Trägerschicht (31a) der Anzeigeeinschubfolie ist mit der Innenwandfläche der Form in Kontakt. Dann wird die Form geschlossen und durch Einspritzdüsen und Angußverteiler wird die Kunststoffschmelze für die Formung des Gegenstands (36b) in den Formhohlraum (36a) eingespritzt. In diesem Fall kann die Trägerfolie (31a) zum einstückig angeformten Teil des fertigen Produkts werden.
Wahlweise kann die Anzeigeeinschubfolie durch Thermoformen in eine bestimmte Form gebracht und abgestanzt werden, bevor sie in die Form eingeführt wird.
Die für eine der beiden Herstellungsverfahrensarten verwendete Form muß im Hinblick auf die Anzeigefeldeinführung oder -übertragung konzipiert sein. Angußstellen müssen ein Nach-Oben-Drücken des Anzeigefelds gegen den Formenhohlraum ermöglichen, um eine adäquate thermische Übertragung durch die verschiedenen Schichten in dem Anzeigefeld zu ermöglichen. Außerdem muß die Form so konzipiert sein, dass die Elektroden des Anzeigefelds nach dem Formverfahren für den anschließenden Anschluß an Anzeigentreiber und äußere Schaltungen freigelegt werden können. Außerdem sollte vor dem Zuschneiden des Formmaterials eine Formströmungs- und -füllanalyse durchgeführt werden. Auch eine Formabkühlungsanalyse sollte in Betracht gezogen werden, um das Auftreten von überhitzten Stellen in der Form zu minimieren. Schließlich sollte bei den Einstellungen der Formtemperatur das Vorhandensein des Anzeigefelds berücksichtigt werden.
Weder in 2a noch in 2b sind die Verbinder gezeigt, die das Anzeigefeld mit der außerhalb befindlichen Schaltung und dem Treiber verbinden. Die In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie oder die In-Mold-Anzeigeeinschubfolie kann in Form einer Rolle vorliegen.
4a ist eine Schnittansicht eines massiven Gegenstands mit einem in seine obere Fläche eingebetteten Anzeigefeld. Der Gegenstand (40) kann, wie gezeigt, einen Verbindungshohlraum in Form offener Löcher oder Schlitze (41) in dem Körper aufweisen, um den Anschluß des Anzeigefelds (42) an die erforderlichen Schaltungen zu ermöglichen. Die Elektroden (43) der Anzeige sind durch die Löcher oder Schlitze geführt und liegen frei, um an den Treiber angeschlossen zu werden. An den Elektroden kann entweder mit leitfähigem Kleber (45), wie ACF, leitfähigem PSA oder Silbermasse oder durch mechanisches Klemmen eine Litze (44) oder andere Arten eines flexiblen Verbindungskabelbaums angebracht sein.
4b stellt einen Schnappstecker (46) dar, der ferner eingeführt werden kann, um den Verbindungsbereich zu sichern und die Zuverlässigkeit der Elektrodenverbindung zu verbessern. Bei einer Direktantriebsanzeige ist die gemeinsame Elektrode auf der Sichtseite positioniert, die bei einer In-Mold-Anzeigeeinschubfolie auf der Trägerfolie aufgebracht ist. Die Segmentelektroden der Direktantriebsanzeige sind durch Kontaktlöcher (durchgehende Löcher) zu den Anschlussstellen, die sich auf der Rückseite der Anzeige befinden, geführt. Bei einer aktiven Matrixanzeige ist die gemeinsame Elektrode auf der Sichtseite positioniert und die flexible aktive Schaltkomponentenschicht auf der nicht sichtbaren Seite positioniert. Auf der Rückseite der Anzeige befinden sich Signalanschlussstellen, die durch Kontaktlöcher mit den aktiven Schaltkomponenten verbunden sind. Bei einer passiven Matrixanzeige sollten alle Zeilenelektroden und Spaltenelektroden auf die Rückseite geleitet werden, um das Anschlussverfahren zu erleichtern. Das Leiten kann durch durchgehende Löcher oder flexible Schaltungsadapter erreicht werden. Bei den drei Anzeigearten, nämlich der Direktantriebsanzeige, der aktiven Matrixanzeige und der passiven Matrixanzeige, können die Anzeigentreiber (47) wahlweise auf der Anzeige installiert sein, um die Anzahl der Anschlußstellen zu verringern, wodurch die Anschlußqualität weiter verbessert werden kann und die Herstellungskosten reduziert werden können.
Alternativ kann der Gegenstand durch Blasformen oder Thermoformen gebildet werden, um einen Innenhohlraum zur Aufnahme der Schaltungen zu schaffen. Bei der Herstellung eines Gegenstands durch Blasformen oder Thermoformen wird zunächst die Anzeigeübertragungs- oder -einschubfolie in einer offenen Form angeordnet und dort z.B. mittels eines Vakuums oder Spannung festgehalten; dann wird die Form geschlossen. Das Kunststoffmaterial zum Formen des Gegenstands wird thermogeformt oder in die Form geblasen. Wie beim Spritzgieß- oder Formpressverfahren haftet das Anzeigefeld an der oberen Fläche des geformten Gegenstands, wie beispielsweise einer Tasse oder Flasche, und ist in diese eingebettet.
Alternativ kann der Gegenstand durch andere Formverfahren, wie Formpressen, Heißprägen oder Laminieren, geformt werden.
(IV) Aufbringen von Dekorationen
Auf der oberen Fläche des Gegenstands kann auch Text und/oder graphisches Design erscheinen. Zu den häufigsten Designs zählen Markennamen, -logos oder -symbole oder andere dekorative Designs.
Zu den herkömmlichen Verfahren zum Hinzufügen von Dekorationen zählen Siebdruck, Tampondruck, Heißprägen, Laminieren und Bemalen. Diese Verfahren sind seit jeher nach der Formung erfolgende Vorgänge, die zusätzliche Verarbeitungsschritte erfordern.
In den letzten Jahren sind alternative Dekorationsverfahren wie In-Mold-Folie, Einpressformen oder Sublimationswärmeübertragung angewandt worden. 5 und 6 stellen die In-Mold-Dekorationsverfahren dar.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Anzeigefelds in einer In-Mold-Anzeigeübertragungs- oder -einschubfolie. Das Anzeigefeld weist mehrere Anzeigezellen (50), eine obere Elektrodenschicht (51), eine untere Elektrodenschicht (52) und eine obere Kunststoffsubstratschicht (53) auf. Die Dekorationen können im Siebdruck auf die erste Fläche (54) oder die zweite Fläche (55, Rückseite) der oberen Kunststoffsubstratschicht aufgebracht werden. Die untere Elektrodenschicht (52) ist auf einer unteren Substratschicht (57) angeordnet, die mit einem Kleber oder einer (nicht gezeigten) Verbindungsschicht mit dem (nicht gezeigten) geformten Kunststoffgegenstand verbunden sein kann. Die untere Substratschicht kann, wie oben beschrieben, eine Kunststoffschicht oder eine Metall- oder Metalloxidfolie aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Al, Sn, Ni, Cu, Zn, Mg oder einer Legierung oder einem Oxid davon mit einer isolierenden Beschichtung sein.
6 zeigt eine Alternative, bei der die Dekorationen auf die erste Fläche (64) der oberen Kunststoffsubstratschicht (63), die sich unter der oberen Schutzschicht (66) befindet, oder auf die zweite Fläche (65) der oberen Substratschicht (63) aufgedruckt sind, die sich über der ersten Elektrodenschicht (61) der Anzeige befindet. Falls das Dekorationsmuster sich auf der ersten Fläche (64) befindet, ist eine Schutzschicht (66) darüber sehr erwünscht, um die Härte sowie die Kratzfestigkeit und Ölbeständigkeit der Oberfläche zu verbessern. Ähnlich wie bei der in 5 beschriebenen In-Mold-Anzeigefolie ist die untere Elektrodenschicht (62) auf einer unteren Substratschicht (67) angeordnet, die mit einem Kleber oder einer (nicht gezeigten) Verbindungsschicht mit dem (nicht gezeigten) geformten Kunststoffgegenstand verbunden werden kann. Die untere Substratschicht kann, wie oben beschrieben, eine Kunststoffschicht oder eine isolierend beschichtete Metall- oder Metalloxidfolie sein, die aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Al, Sn, Ni, Cu, Zn, Mg oder einer Legierung oder einem Oxid davon besteht.
Die Dekorationen können auch durch Thermoformen gebildet werden. In diesem Fall wird die Trägerfolie zum Teil des geformten Gegenstands und die gesamte Dekorationsschicht mit erhabenen oder ausgesparten Mustern hat üblicherweise eine Stärke im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 1 mm, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,7 mm. Sie wird üblicherweise aus einer ABS-, Polystyrol- oder PVC-Bahn in einer Form thermogeformt.
Alternativ kann die Dekorationsschicht durch Hochdruckformen unter Beteiligung von Hochdruckluft zum Erzeugen von Dekorationen auf einer Folie gebildet werden. Die Dekorationsschicht kann auch durch Hydroforming gebildet werden, wobei eine hydrostatische Blase anstatt Luft als Formungsmechanismus dient.
Es sei ferner darauf verwiesen, dass bei der mit einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellten Dekorationsschicht die Dekorationen strategisch in Bereichen aufgedruckt sein müssen, die das Anzeigefeld nicht überlappen. Mit anderen Worten, die Dekorationen sollten das Anzeigebild nicht überlagern.

Claims

Kunststoffgegenstand (10) mit einem Anzeigefeld (11), das in seine obere Fläche eingebettet ist, erhältlich durch ein Formverfahren, bei dem eine In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie (20), die eine Trägerschicht (21), eine Trennschicht (22), ein Anzeigefeld (24) und eine Klebe- oder Bindeschicht (25) umfasst, in eine Form eingeführt wird.
Gegenstand gemäß Anspruch 1, wobei die In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie (20) weiterhin eine Schutzschicht (23) umfasst.
Gegenstand gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie (20) weiterhin eine zweite Klebeschicht zwischen dem Anzeigefeld und der Trennschicht umfasst.
Kunststoffgegenstand (10) mit einem Anzeigefeld (11), das in seine obere Fläche eingebettet ist, erhältlich durch ein Formverfahren, bei dem eine In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie, die eine Trägerschicht (21a), ein Anzeigefeld (24) und eine Klebeschicht (25) umfasst, in eine Form eingeführt wird.
Gegenstand gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei es sich bei dem Formverfahren um Spritzgießen, Formpressen, Thermoformen oder Blasformen handelt.
Gegenstand gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, der aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus thermoplastischen Materialien, thermoplastischen Elastomeren, duroplastischen Materialien und Blends, Prepregs oder Verbundstoffen daraus besteht.
Gegenstand gemäß Anspruch 6, wobei das Material ein thermoplastisches Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polystyrol, Polyvinylchlorid, Acrylharzen, Polysulfon, Polyarylester, Polypropylenoxid, Polyolefin, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Methacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (MABS), Polycarbonat, Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyurethan oder einem Verbundstoff, Prepreg oder Blends davon besteht.
Gegenstand gemäß Anspruch 6, wobei das Material ein duroplastisches Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyurethan von Reaktionsspritzgussqualität, Epoxyharz, ungesättigtem Polyester, Vinylester oder einem Verbundstoff, Prepreg und Blends davon besteht.
Gegenstand gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei es sich bei dem Anzeigefeld (24) um eine elektrophoretische Anzeige, eine Gyricon-Anzeige, eine Flüssigpulveranzeige oder andere Teilchentypen von Anzeigen, eine Flüssigkristallanzeige, OLED oder PLED handelt.
Gegenstand gemäß Anspruch 9, wobei die elektrophoretische Anzeige auf Microcup^® beruht.
Gegenstand gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Anzeigefeld (24) auf einer ersten Kunststoffsubstratschicht gebildet ist, die zwischen zwei Kunststoffsubstratschichten eingeschlossen ist oder zwischen einer transparenten Kunststoffschicht und einer dünnen Metall- oder Metalloxidfolie oder Glasplatte eingeschlossen ist.
Gegenstand gemäß Anspruch 11, wobei die erste Kunststoffsubstratschicht aus Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyolefin, Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polysulfon, Polyimid (PI), Polyarylester, Polystyrol, Polyurethan, Polysiloxan oder einem Copolymer, Blend oder Verbundstoff davon besteht und vorzugsweise aus PET, PBT, PEN oder PC besteht.
Gegenstand gemäß Anspruch 11, wobei die Metall- oder Metalloxidfolie aus Stahl, vorzugsweise Kohlenstoffstahl oder Edelstahl, Al, Sn, Ni, Cu, Zn, Mg oder einer Legierung, einem Oxid, Verbundstoff oder Blend davon besteht.
Gegenstand gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, der weiterhin Dekorationen (12) auf seiner oberen Fläche umfasst.
Gegenstand gemäß Anspruch 14, wobei die Dekorationen nach dem Formen oder nach einem In-Mold-Verfahren aufgebracht werden.
Gegenstand gemäß Anspruch 14, wobei das Anzeigefeld (24) eine Menge von Anzeigezellen (26) umfasst, die zwischen einer oberen flexiblen Sichtsubstratschicht (28a), vorzugsweise einer transparenten Kunststoffsubstratschicht, und einer unteren flexiblen Substratschicht (28b) eingeschlossen sind.
Gegenstand gemäß Anspruch 16, wobei die untere flexible Substratschicht eine Kunststoffsubstratschicht, eine dünne Metall- oder Metalloxidfolie oder eine Glasplatte ist.
Gegenstand gemäß Anspruch 14, wobei die Dekorationen durch Spritzgießen, Formpressen, Thermoformen, Blasformen, Heißprägen, Laminieren oder eine Kombination davon auf dem Gegenstand gebildet werden.
Gegenstand gemäß Anspruch 14, bei dem es sich um die Kunststoffabdeckung eines Mobiltelefons oder Funkrufempfängers, ein persönliches Accessoire, ein Spielzeug oder Lerngerät, eine Kunststoffabdeckung eines PDAs oder E-Books, eine Kredit- oder Chipkarte oder Ausweiskarte oder Business Card, die Vorderseite eines Albums, einer Armbanduhr, sonstigen Uhr, eines Radios oder einer Kamera, das Armaturenbrett in einem Auto, einen Haushaltsgegenstand, ein Laptop-Gehäuse, einen Koffer oder ein Bedienfeld eines Unterhaltungselektronikgeräts handelt.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie (20), die eine temporäre Trägerschicht (21), eine Trennschicht (22), ein Anzeigefeld (24), eine Klebe- oder Bindeschicht (25) und gegebenenfalls eine Schutzschicht (23) umfasst und die zum Einführen in eine Form zur Herstellung eines Kunststoffgegenstands mit einem Anzeigefeld, das in seine obere Fläche eingebettet ist, geeignet ist.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gemäß Anspruch 20, die weiterhin eine Klebeschicht zwischen dem Anzeigefeld und der Trennschicht umfasst.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die temporäre Trägerschicht (21) eine dünne Folie aus PET, PEN oder PC ist.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die Trennschicht (22) aus Wachs, Paraffin oder Silikon besteht oder eine hochgradig glatte und undurchlässige Beschichtung ist, die aus einem strahlungshärtbaren multifunktionellen Acrylat, Silikonacrylat, Epoxid, Vinylester, Vinylether, ungesättigten Allyl- oder Vinylpolyester oder einem Blend davon hergestellt ist.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die Trennschicht (22) ein Kondensationspolymer, -copolymer, Blend oder einen Verbundstoff umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Epoxy, Polyurethan, Polyimid, Polyamid, Melamin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und Phenol-Formaldehyd besteht.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die wahlfreie Schutzschicht (23) aus einem strahlungshärtbaren multifunktionellen Acrylat, vorzugsweise Epoxyacrylat, Polyurethanacrylat, Polyesteracrylat, Silikonacrylat oder Glycidylacrylat, Epoxid, Vinylester, Diallylphthalat, Vinylether oder einem Blend davon besteht.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die wahlfreie Schutzschicht (23) ein Kondensationspolymer oder -copolymer umfasst, wobei das Kondensationspolymer oder -copolymer vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Epoxy, Polyurethan, Polyimid, Polyamid, Melamin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und Phenol-Formaldehyd besteht.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die wahlfreie Schutzschicht (23) einen Sol-Gel-Kiesel- oder -Titansäureester umfasst.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die Klebeschicht (25) aus Polyacrylat, Polymethacrylat, Polystyrol, Polycarbonat, Polyurethan, Polyester, Polyamid, Epoxyharz, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder einem thermoplastischen Elastomer oder Copolymer, Blend oder Verbundstoff davon besteht.
In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei es sich bei der Klebeschicht (25) um einen Heißschmelz- oder wärmeaktivierbaren Kleber handelt.
In-Mold-Anzeigeeinfügungsfolie, die eine Trägerschicht (21a), ein Anzeigefeld (24) und eine Klebeschicht (25) umfasst und die zum Einfügen in eine Form zur Herstellung eines Kunststoffgegenstands mit einem Anzeigefeld, das in seine obere Fläche eingebettet ist, geeignet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands (36b) mit einem Anzeigefeld (34), das in die obere Fläche des Gegenstands eingebettet ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a) Bereitstellen einer In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie, die eine temporäre Trägerschicht (31), eine Trennschicht (32), ein Anzeigefeld (34) und eine Klebe- oder Bindeschicht (35) umfasst; b) Einführen der In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie in eine Form (30), wobei sich die temporäre Trägerschicht (31) in Kontakt mit der Innenfläche der Form befindet; c) Einspritzen eines Kunststoffs in die Form zur Bildung des Gegenstands, Thermoformen oder Blasformen des Gegenstands mit einem Kunststoff in der Form oder Formpressen des Gegenstands mit einem Kunststoff in der Form; und d) Entnehmen des gebildeten Gegenstands aus der Form.
Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei die In-Mold-Anzeigeübertragungsfolie weiterhin eine Schutzschicht (23) umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands (36b) mit einem Anzeigefeld (34), das in die obere Fläche des Gegenstands eingebettet ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a) Bereitstellen einer In-Mold-Anzeigeeinfügungsfolie, die eine temporäre Trägerschicht (31a), ein Anzeigefeld (34) und eine Klebeschicht (35) umfasst; b) Einfügen der In-Mold-Anzeigeeinfügungsfolie in eine Form (30), wobei sich die Trägerschicht (31a) in Kontakt mit der Innenfläche der Form befindet; c) Einspritzen eines Kunststoffs in die Form zur Bildung des Gegenstands, Thermoformen oder Blasformen des Gegenstands mit einem Kunststoff in der Form oder Formpressen des Gegenstands mit einem Kunststoff in der Form; d) Entnehmen des gebildeten Gegenstands aus der Form.