(57)【要約】【課題】自動車などの車両に搭載される内装部材であって、意匠性に優れるとともに、車窓への映り込みを抑制することができる車両用内装部材を提供する。【解決手段】反射型偏光素子を備える、車両用内装部材であって、前記偏光素子は、該偏光素子からの所定方向へ反射する反射光の偏波面が、該反射光が入射する入射面に対し平行となる偏光軸を有し、該偏光素子は、マトリックス樹脂と、該樹脂中で規則的に配列してコロイド結晶を構成した分散粒子とを備え、構造色による反射光沢を呈する、車両用内装部材とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型偏光素子を備える、車両用内装部材であって、
前記偏光素子は、該偏光素子からの所定方向へ反射する反射光の偏波面が、該反射光が入射する入射面に対し平行となる偏光軸を有し、
該偏光素子は、マトリックス樹脂と、該樹脂中で規則的に配列し、コロイド結晶を構成した分散粒子とを備え、可視光に対し構造色による反射光沢を呈する光学部材からなる、
車両用内装部材。
【請求項２】
請求項１に記載の内装部材であって、光吸収部材をさらに備え、前記偏光素子は、前光吸収部材の上に積層されており、前記偏光素子を透過した光が前記光吸収部材によって吸収される、内装部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内装部材の前記偏光素子を構成する光学部材であって、マトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂中において、分散粒子が立方晶系以外の規則的に配置してコロイド結晶を構成しており、可視光のブラッグ反射による構造色を呈するとともに、反射光を偏光する特性を有する、光学部材。
【請求項４】
請求項３に記載の光学部材の製造方法であって、
熱可塑性または熱硬化性の樹脂モノマーを含む液を分散媒として、前記分散媒に、分散相粒子を分散させ、前記分散媒中に前記分散相粒子が規則的に配置されたコロイド結晶を形成する工程と、
前記樹脂モノマーを重合固化させ、樹脂マトリックス中に前記コロイド結晶が固定された前駆体を形成する工程と、
前記前駆体を一方向に延伸して、前記コロイド結晶を変形させる工程とを含む、
偏光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型偏光素子を備えた車両内装部材に関し、さらに該内装部材に使用される構造色に起因する反射光沢と、反射光に対する偏光特性とを備えた反射型偏光素子、及び該偏光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両、特に自動車のダッシュボード、クラスター、ドアトリム等の内装部材には、意匠性向上の観点から、各種の加飾が施されている。内装部材に使用される加飾部材には、明色の部材や金属調の反射光沢を有する部材も用いられているが、明色や反射光沢を有する加飾部材をそのまま使用すると、設置場所によっては、車窓のガラス上に反射像の映り込みが視認される場合がある。従来の技術では、これを避けるために、加飾部材を配置し得る場所が限られることが、車両の内装品の意匠性向上の上で制約となっている。
【０００３】
窓ガラスへの映り込みを防止しつつ、意匠性を高めるため、内装部材について各種の構成が提案されている。例えば、特許文献１は、車両用ダッシュボードの表面に、フロントガラス面に対してＳ偏光となる偏光成分の反射率を低下させる層を付与することにより、ダッシュボードの映り込みを抑制し、意匠性の自由度を高めることを提案している。
【０００４】
特許文献２では、車両のインストルメントパネル上に配置される反射性物品の外表面に、フロントガラスを透過する外光による反射性物品の窓映り像がアイポイントからほぼ見えなくなるような方向に偏光子が合わせられた偏光板が配置される車両用窓映り低減機構が記載されている。
【０００５】
反射光沢を発現する材料としては、コロイド粒子が規則的に配列し、可視光をブラッグ反射するコロイド結晶が着目されており、光学材料への応用が検討されている（非特許文献１）。例えば特許文献３は、基材への付着性に優れたコロイド結晶の提供を目的として、いずれもエチレン性二重結合を有する多官能モノマーと単官能モノマーの混合液中に、三次元的規則配列となるようにコロイド粒子を分散させ、前記モノマーを重合させてポリマーで固定されたコロイド結晶を製造することを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５６４１３号公報
【特許文献２】特開２００４−１３０９１６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３１５２５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】A.P. Gast and W.B. Russel：Simple ordering in complex fluids, Physics Today, 51(1998), 24-30.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、特許文献１や特許文献２に記載のように、内装部材の映り込み防止のため、内装部材に偏光層や偏光板を積層することが検討されているが、金属光沢を有する加飾層上に別の層を重ねた場合、製造工程が複雑化することに加え、明るさの低下や素材としての意匠的な外観の変化を避けることは難しい。
【０００９】
コロイド結晶の応用は各種研究されているが、車両の内装部材へ適用した場合、そのままでは従来の光沢性素材と同じく、窓ガラスへの映り込みを避けることは難しい。
【００１０】
本発明は、金属光沢等の反射性の光沢を有し、かつ、別の光学層を積層することなくとも、単体で映り込み防止機能を有する加飾用の素材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】
【００１１】
本発明の第一の構成は、反射型偏光素子を備える、車両用内装部材であって、
前記偏光素子は、該偏光素子からの所定方向へ反射する反射光の偏波面が、該反射光が入射する入射面に平行となる偏光軸を有し、
マトリックス樹脂と、該樹脂中で規則的に配列し、コロイド結晶を構成した分散粒子とを備え、構造色による反射光沢を呈する光学部材からなる、
車両用内装部材である。
【００１２】
上記構成の内装部材によれば、例えば車窓の近傍において用いる場合でも、内装部材から反射して窓ガラスに入射する光を、偏波面が入射面に平行となるＰ偏光となるように配置することができ、結果として、内装部材の窓ガラスへの映り込みを抑制できる。さらに偏光素子自体が反射光沢を備える加飾体としての機能を有するので、構造の簡素化された加飾内装部材を提供することができる。
【００１３】
前記内装部材は、光吸収部材をさらに備え、前記偏光素子は、前光吸収部材の上に積層されており、前記偏光素子を透過した光が前記光吸収部材によって吸収されるものであってもよい。この構成により、例えば内装部材から反射して窓ガラスに入射する光を、Ｐ偏光となるように配置した場合において、偏光素子を透過したＳ偏光が内装部材の基材表面などで反射し、偏光素子を再透過して出射されることを防止でき、内装部材の窓ガラスへの映り込みを、より効果的に抑制できる。
【００１４】
本発明の第二の構成は、上記内装部材の偏光素子を構成する光学部材であって、マトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂中において、分散相粒子が規則的に配列してコロイド結晶を形成しており、可視光のブラッグ反射による構造色を呈するとともに、反射光を偏光する特性を有する、光学部材である。
【００１５】
上記構成の光学部材によれば、膜状また板状の光学部材を基材上に直接または間接的に配置することにより、偏光素子及び加飾体としての機能を兼ね備えた光学部材を提供することができる。
【００１６】
本発明の第三の構成は、上記光学部材の製造方法であって、
熱可塑性または熱硬化性の樹脂モノマーを含む液を分散媒として、前記分散媒に、分散相粒子を分散させ、前記分散媒中に前記分散相粒子が規則的に配置されたコロイド結晶を形成する工程と、
前記樹脂モノマーを重合固化させ、樹脂マトリックス中に前記コロイド結晶が固定された前駆体を形成する工程と、
前記前駆体を延伸して、前記コロイド結晶を変形させる工程とを含む、
光学部材の製造方法である。
【００１７】
上記光学部材の製造方法によれば、コロイド結晶を樹脂マトリックス中に固定して構造色（例えば金属調の反射光沢）を呈する意匠性の高い素材を得るとともに、コロイド結晶を変形して格子間隔に方向依存性を付与することにより、前記素材の光学的異方性を制御し、反射型偏光素子としての特性を付与することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両用内装部材では、それ自体が構造色による（例えば金属調の）光沢を有し意匠性の高い反射型偏光素子を使用し、その偏光軸を所定の方向に設定することが可能となる。そのため、ダッシュボード、クラスター、ドアトリムなどのような車窓近傍の箇所で使用した場合でも、車窓への映り込みの視認を防止ででき、車室内の意匠選択上の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の内装部材の構成を説明するための模式図である。
【図２】偏光素子としてのコロイド結晶の機能を説明するための概念図である。
【図３】実施例で得られたコロイド結晶を含む光学部材の光学特性を示す図である。
【図４】比較例で得られたコロイド結晶を含む未延伸材の光学特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の内装部材の概要を説明するための模式図であり、内装部材をフロントガラス近傍に配置した場合を示している。
【００２１】
図１に示すように、内装部材１は、反射型偏光素子１２を備えている。外部光源（例えば太陽）２から車窓（フロントガラス）３を透過して内装部材１に対して入射した外光は、一部は、反射型偏光素子１２を透過して内装部材１の内側へ進み、他は反射光となり内装部材１の外側へ出射する。
【００２２】
偏光素子１２は、図に示す矢印方向に設定されている偏光軸θ１を有し、表面からの反射光は偏光される。内装部材１からフロントガラス３の側へ反射される反射光Ｌ１は、偏波面がフロントガラス３への入射面に対して平行（Ｐ偏光）となる。通常、映り込みを視認させる光はＳ偏光であるので、車窓へ入射される反射光をＰ偏光に制御することにより、視認者のアイポイントＰ１に向かう光量は大幅に低減され、内装部材の反射像の車窓への映り込みを抑制することができる。
【００２３】
本発明による車窓への映り込みの防止の効果は、屈折率の異なる２つの材質の界面（ガラスと空気）に対してある入射角から光が入射する場合、入射面に平行な偏光成分Ｐ偏光と垂直な偏光成分Ｓ偏光では反射率が異なり、Ｐ偏光の方がＳ偏光よりも反射率が低くなることに由来する。特に、Ｐ偏光の入射角が特定の角度（ブリュースター角）である場合、反射率を０とすることができる。
【００２４】
一方、内装部材１からの反射光のうち、アイポイントＰ１に直接届く光Ｌ２は、金属光沢等の意匠性に関する光としてアイポイントＰ１で認識される。すなわち、反射型偏光素子１２は、それ自体で構造色に起因する光沢性などの意匠性を付与できるため、例えば、反射性物品(高い反射性を有する物品、例えば、金属または金属調物品、淡明色物品など)を別途配置しなくとも、内装部材に対して高い意匠性を付与することが可能である。
【００２５】
この実施態様では、好ましい態様として、内装部材１は、反射型偏光素子１２の背面（光透過側）に光吸収部材１１を配設している。光吸収部材１１が設けられている場合、反射型偏光素子１２を透過したＳ偏光は、光吸収部材１１により吸収される。その結果、Ｓ偏光が偏光素子１２の背面側で反射されて車窓３へ向けて出射されるのを抑制することができる。
【００２６】
光吸収部材１１は、基材上に形成されたフィルム状の部材（光吸収層）であってもよいが、別の実施態様として、基材自体を光吸収部とする構成も可能である。例えば、内装部材の設置個所（例えば、ダッシュボードなど）が濃暗色系である場合、設置個所の構成部材を光吸収部材として利用できるため、反射型偏光素子１２を透過した光が吸収される。その結果、反射型偏光素子１２を透過する光が内装部材から出射されるのを抑制することができる。
【００２７】
（反射型偏光素子）
反射型偏光素子は、入射光のうち、所定の方向の第１の偏波面の光を反射させるとともに、第１の偏波面に対して直交する第２の偏波面の光を透過させることにより、偏光素子からの反射光に偏光性を与えることが可能な偏光素子である。本発明は、樹脂中に固定されたコロイド結晶を含む光学部材からなる反射型偏光素子を提供するものである。
【００２８】
（コロイド結晶）
一般に、ある物質からなる分散媒中に、別の物質からなる粒子、液体等の微細な分散相が分散している系をコロイドと称する。分散相粒子（以下、コロイド粒子と呼ぶ）として、球状の粒子を液中に分散させた場合、適切な条件を選択することにより、液中の粒子が体心立方格子や面心立方格子状に、規則正しく配列する。このような構造は、コロイド結晶と呼ばれる（非特許文献１参照）。
【００２９】
コロイド結晶が形成されるためには、ファンデルワールス力による分散相の凝縮が抑制される必要がある。このような条件としては、剛体球反発によるものや、荷電粒子の静電反発によるものが知られている。液中に分散したコロイド粒子が沈降・堆積したり、分散媒が蒸発したりすると、コロイド粒子が最密充填した構造が得られる場合がある。このような状態はオパール結晶と呼ばれる。他方、荷電粒子の静電反発力で分散する場合には、最密充填構造よりも、粒子間距離が長いコロイド結晶を形成することができる。本発明では、重合性樹脂（熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂）を分散媒として、荷電粒子で形成されたコロイド結晶を固定し、これを一方向に延伸した場合に、偏光素子としての特性を発現し得ることを見出した。
【００３０】
本発明で偏光素子の素材として利用する光学部材は、マトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂中に規則的に配置され、コロイド結晶を構成する分散相粒子（コロイド粒子）とからなり、反射光を偏光し得るとともに、可視光のブラッグ反射による構造色（例えば金属調の構造色）を呈するものである。ここで前記コロイド粒子は、立方晶以外の構造をとって配置されていることが好ましい。通常液中で形成されたコロイド結晶は、立方晶系の構造を有し、ユニットセルの各辺（格子間隔）の長さは同じであるが、本発明の光学部材では、後述するように、コロイド結晶をマトリックス樹脂中に固定した後、変形することにより、格子間隔は方向依存性を生じ、反射型偏光素子としての機能を備えたものとなる。
【００３１】
コロイド粒子としては、例えば、表面に解離基を有するシリカ粒子、ポリスチレン粒子等、極性溶媒中で荷電粒子となる粒子を用いることができる。これらのコロイド粒子は、略球状の粒子であることが好ましい。コロイド粒子の粒子サイズは、直径５０ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、直径８０ｎｍ〜１μｍであることがさらに好ましい。前記コロイド粒子は、粒径分布が単分散性を有するものであることが好ましい。粒径の標準偏差は、１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。マトリックス樹脂としては、これらのコロイド粒子を規則的に配置して固定できる限り特に限定されないが、熱重合性ポリマー又は光重合性ポリマー、好ましくは、光反応性ラジカル重合により得られるポリマー、例えばアクリル樹脂、アクリルアミド樹脂、ビニル系樹脂などを用いることができる。
【００３２】
（偏光素子の製造方法）
偏光素子の製造にあたっては、まずマトリックス樹脂のモノマーからなる、あるいはモノマーを含む分散媒に、シリカ粒子、ポリスチレン粒子等の粒子を添加して分散させる。例えば、コロイド粒子を水やアルコールなどの極性溶媒に一旦分散させ、次いでマトリックス樹脂モノマー溶液と混合してもよい。モノマーと混合された液中における分散相粒子（コロイド粒子）の濃度は、０．１体積％〜３０体積％とすることが好ましく、５〜２０体積％とすることがより好ましい。
【００３３】
シリカ粒子は、粒子表面に弱酸性のシラノール基を、ポリスチレン粒子は合成時に共重合された強酸性の硫酸基やスルホン基を表面に持っているが、極性溶媒中では、これらの基が解離して、粒子は荷電粒子となる。荷電した粒子はモノマーの溶液中で静電反発力によって分散し、コロイド結晶を構成する。次いで、加熱または紫外線照射等によってモノマーを重合させ、高分子樹脂のマトリックス中にコロイド結晶を固定する。次いで、コロイド結晶が固定された樹脂を一方向に延伸する。コロイド結晶は、液中では面心立方構造、体心立方構造等の立方晶系に属する構造をとる。その場合、三次元ユニットセルの一辺の長さ（格子間隔）は、いずれの方向でも同じであるが、この構造を樹脂中に固定した後に延伸することによって、格子間隔は方向に依存して変化し、三次元ユニットセルの異なる方向を有する三辺において、少なくとも一辺の長さは、他の方向の二辺とは異なることになる。結果として得られる光学部材では、マトリックス中で、コロイド粒子は立方晶系以外の構造（例えば、斜方晶系、正方晶系、単斜晶系等の構造）で規則的な配列を示すこととなり、光学的異方性を有するものとなる。偏光素子を構成するコロイド結晶は、多結晶体であってもよいが、均一な偏光特性を得るためには、単結晶であることが好ましい。
【００３４】
図２は、コロイド結晶が、反射型の偏光素子として機能する機構を説明するための概念図である。黒丸が各コロイド粒子を示す。結晶は一方向に延伸されているため、斜視図として示される格子面の格子間隔（粒子間隔）は、図の前後方向における格子間隔ａよりも、図の左右方向における格子間隔ｂのほうが大きくなっている。これに所定波長の光を入射した場合、偏光の振動方向によってコロイド結晶が示す光学特性は異なることになる。これによって、例えば、格子面に対する入射光Ｌｉに対し、Ｐ偏光成分のみを、反射光Ｌｒとして反射し、Ｓ偏光成分は透過光Ｌｔとして透過するように調整することが可能となる。
【００３５】
上記のようにして形成された偏光素子を必要に応じ、光吸収部材を介して基材に貼付することにより、本発明の内装部材を構成できる。あるいは光吸収性の基材に、偏光素子を直接貼付してもよい。光吸収部材、あるいは光吸収性の基材を偏光素子の背面に配置することにより、偏光素子を透過したＳ偏光が、基材から反射して再度偏光素子を透過して映り込みの原因となることを効果的に抑制できる。
【００３６】
（光吸収部材）
光吸収部材は、反射型偏光素子で透過したＳ偏光を吸収するものであれば特に制限されず、例えば、濃暗色系プラスチック成形物（例えば、プラスチックシート）、布帛などであってもよい。成形性などの観点から、例えば、濃暗色系着色剤で着色されたプラスチック成形品（例えば、黒色のプラスチックシートやプラスチックフィルム）などであってもよい。あるいは、基材表面に塗布された黒色や濃暗色系の塗膜であってもよい。
【００３７】
偏光素子が貼付される基材は特に限定されず、ポリカーボネート等の樹脂成形物であってもよく、カーボン、または金属であってもよい。着色された樹脂成形物やカーボン基材は光吸収性の基材として用いることができる。従って基材は、ダッシュボード、クラスター、ドアトリムなどの内装品本体であってもよく、あるいはこれらの内装品に設置される加飾部材の本体であってもよい。偏光素子は、これらの基材の表面前面に貼付してもよいが、部分的な領域に貼付してもよい。
【００３８】
（内装部材）
本発明の内装部材は、車両内で用いられる物品であれば特に限定されず、例えば、ダッシュボード、クラスター、ドアトリム等の内装品、またはこれらの構成部品などであってもよい。また、これらに加えて、ダッシュボード上、クラスター周辺、ドアトリムなどに別途配置される装飾品などであってもよい。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
熱硬化性のビニル系樹脂モノマーである4-アクリロイルモルホリン（和光純薬）１０ｍｌに、シリカ粒子粉末（ＫＥ‐Ｐ２０、日本触媒、粒子直径２００ｎｍ）を合計で７．１ｇを添加し分散させた。添加は複数回に分けて行い、1回につき０．１〜０．２ｇずつ添加し、１回加えるごとに粒子を分散させるために超音波処理を行った。得られた試料は可視光に対する回折光を示し、シリカ粒子がコロイド結晶を形成していることが確認された。この分散液３００μＬを、テフロン（登録商標）製リング枠（内径１．６  ｃｍ、厚さ１ｍｍ）と２枚のガラス板からなるセル中に採取し、ブラックライトを用いて紫外線を１５分間照射し、樹脂モノマーを重合させて固化した。固化試料は可視光に対し回折光を示し、コロイド結晶の状態が固定されていることが確認された。
この固定化結晶を含む前駆体を金属クリップで挟み、７５ｇの重りを付けた状態で、１４０℃のオーブン中において３０分間保持し、試料を延伸させた。
試料を室温に戻し、重りを除去した状態で、光ファイバー分光器を用いて透過分光測定を行ったところ、延伸試料はおよそ波長６８０ｎｍに透過光強度の極大値を持っていた。偏光板を介して透過光強度（波長６８０ｎｍにおける値）を測定したところ、図３に示すように、偏光板の回転により透過光強度が周期的に変化した。これによって、試料が偏光性を示すことが確認された。
【００４０】
（比較例１）
比較例として、実施例１で準備した延伸前の前駆体についても、偏光板を介して透過光強度（波長７００ｎｍにおける値）を測定した。図４に示すように、偏光板の回転によっては強度変化は見られなかった。
【００４１】
以上の通り、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１  内装部材
２  外部光源
３  フロントガラス
１１：光吸収部材
１２：反射型偏光素子
Ｐ１：アイポイント
θ１：偏光反射軸方向
Ｌ１：車窓側への反射光
Ｌ２：アイポイント側への反射光
Ｌｉ：入射光
Ｌｒ：反射光
Ｌｔ：透過光
ａ：コロイド結晶の格子間隔
ｂ：コロイド結晶の格子間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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