(57)【要約】【課題】広範な領域の色調を変化し得る可変色部材を創案すること。【解決手段】本発明の可変色部材は、凹凸部と、前記凹凸部が形成される基部と、前記凹凸部を保護するための保護部と、を備える可変色部材であって、前記凹凸部と前記保護部が対向配置されており、且つ前記凹凸部内に充填液を導入及び／又は排出するための導入排出部を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸部と、前記凹凸部が形成される基部と、前記凹凸部を保護するための保護部と、を備える可変色部材であって、
前記凹凸部と前記保護部が対向配置されており、
且つ前記凹凸部内に充填液を導入及び／又は排出するための導入排出部を有することを特徴とする可変色部材。
【請求項２】
前記凹凸部がナノインプリント法により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変色部材。
【請求項３】
前記凹凸部の厚み方向の凹凸平均寸法が５０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変色部材。
【請求項４】
前記凹凸部が周期的な形状であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の可変色部材。
【請求項５】
前記基部と前記保護部が別部材で構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の可変色部材。
【請求項６】
前記保護部がガラス板からなり、且つ前記保護部が視認側に配置されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の可変色部材。
【請求項７】
前記基部と前記保護部が同一部材で構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の可変色部材。
【請求項８】
前記凹凸部の材質が、透明樹脂、ガラス、透明セラミックスの何れかであることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の可変色部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変色部材に関し、具体的には表示素子等に組み込むための可変色部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、タブレット端末等のデジタル機器が数多く流通している。近年、何れのデジタル機器も、技術開発の進展に伴い、性能面での差別化が困難になってきており、この影響で外観面での差別化が検討されている。特に、これらのデジタル機器に、意匠性が高い外装材を用いることが検討されている。例えば、高度な塗装技術を駆使した外装材、表示素子等を組み込んだ外装材、外表面に微細構造を形成した外装材等が鋭意開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９５８２５号公報
【特許文献２】特開２０１０−７９１７４号公報
【特許文献３】特開２００７−１５１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外装材の中には、色調を変化し得るものがある。例えば、特許文献１には、ラメラ状構造体の伸縮方向の両端に電圧を印加して、ラメラ状構造体を伸縮させることにより、ラメラ状構造体に入射する光の干渉波長を変化させて、ラメラ状構造体の呈する色調を変化させることが開示されている。特許文献２には、回折格子構造体を電気的に可変制御することにより構造色と反射特性を変更し得ることが開示されており、この回折格子構造体は、イオン伝導性高分子膜が密封されたイオン伝導性高分子アクチュエータとその上に積層された微細構造体とを備えている。更に、特許文献３には、物体光の波面を干渉縞として記録したホログラム部を有する透明カードが開示されている。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の方法では、ラメラ状構造体の形成が困難であり、また大面積の可変色部材を作製することが困難である。また、特許文献２に記載の方法は、電気信号等によりイオン伝導性高分子膜を通じて微細構造を動作させるが、微細構造体が外表面に形成されているため、傷等によって微細構造体が剥がれたり動作不能になり易い。更に、特許文献３に記載の方法では、ホログラム部のみが変色し、そのホログラム部を大面積化することが困難である。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、広範な領域の色調を変化し得る可変色部材を創案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、鋭意検討した結果、凹凸部とそれをカバーする保護部を対向配置した後、凹凸部内に充填液を導入及び／又は排出すると、凹凸部が形成された領域の屈折率が変化して、その部分の色調が変化し得ることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明の可変色部材は、凹凸部と、前記凹凸部が形成される基部と、前記凹凸部を保護するための保護部と、を備える可変色部材であって、前記凹凸部と前記保護部が対向配置されており、且つ前記凹凸部内に充填液を導入及び／又は排出するための導入排出部を有することを特徴とする。なお、充填液を導入した場合、凹凸部が形成された領域の屈折率は、充填液の屈折率と凹凸部を構成する材料の屈折率の体積平均値になり、充填液を排出した場合、凹凸部が形成された領域の屈折率は、空気の屈折率と凹凸部を構成する材料の屈折率の体積平均値になる。
【０００８】
図１（ａ）は、本発明の可変色部材の一例を示す概念断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の可変色部材の一例を示す概念斜視図である。図１では、可変色部材１０は、表面上に凹凸部１１を有する透明樹脂板（基部）１２と、ガラス板１３からなる保護部１４とを有している。凹凸部１１と保護部１４は、隙間を設けて対向配置されており、この凹凸部内１５に充填液１６が導入されている。透明樹脂板１２とガラス板（保護部）１３の周縁は、封止材料１７により封止されており、その封止部分には、充填液１６を導入及び／又は排出するための導入排出部１８、１９が設けられている。凹凸部１１は、熱ナノインプリント法で形成されており、多数の同一形状の円柱２０により構成されている。これらの円柱２０は、所定間隔で、二次元的に正三角形を形成するように、周知的に配列されている。
【０００９】
また、本発明の可変色部材は、凹凸部がナノインプリント法により形成されていることが好ましい。これにより、大面積の凹凸構造を精度良く、且つ効率良く作製することができる。
【００１０】
また、本発明の可変色部材は、凹凸部の厚み方向の凹凸平均寸法が５０〜５００ｎｍであることが好ましい。これにより、可視光領域の光が干渉し易くなり、色調を効果的に変化させることが可能になる。
【００１１】
また、本発明の可変色部材は、凹凸部が周期的な形状であることが好ましい。これにより、色調を均一に変化させることが可能になる。
【００１２】
また、本発明の可変色部材は、基部と保護部が別部材で構成されていることが好ましい。これにより、基部と保護部を別個に作製可能になり、大面積の可変色部材を作製し易くなる。また、本発明の可変色部材は、基部と保護部が別部材で構成されており、その別部材同士は周縁で封止されていることが好ましい。これにより、凹凸部の領域を広く確保し得ると共に、充填液の漏えいを防止し易くなる。
【００１３】
また、本発明の可変色部材は、保護部がガラス板からなり、且つ保護部が視認側に配置されることが好ましい。これにより、可変色部材に傷が付き難くなり、また高級な質感を付与することができる。
【００１４】
また、本発明の可変色部材は、基部と保護部が同一部材で構成されていることが好ましい。これにより、可変色部材の製造コストを低減することができる。
【００１５】
図２は、本発明の可変色部材２１の一例を示す概念断面図である。図２１では、可変色部材２１は、透明樹脂板２２を備えている。透明樹脂板２２は、基部の表面上に形成された凹凸部２３と、保護部２４と、充填液２５を導入及び／又は排出するための導入排出部２６とを有している。透明樹脂板２２は、一定の隙間を保った状態で２つに折り曲げられており、折り曲げ部を介して一対の平面部が対向している。透明樹脂板２２の一対の平面部には、凹凸部２３と保護部２４が対向するように配置されており、凹凸部内２７には充填液２５が充填されている。透明樹脂板２２の一対の平面部の周縁は、封止材料２８により封止されている。凹凸部２３は、熱ナノインプリント法で形成されており、多数の同一形状の円柱２９により構成されている。これらの円柱２９は、所定間隔で、二次元的に正方形を形成するように、周知的に配列されている。
【００１６】
また、本発明の可変色部材は、凹凸部の材質が、透明樹脂、ガラス、透明セラミックスの何れかであることが好ましい。これにより、可変色作用を発揮し易くなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の可変色部材は、充填液を導入及び／又は排出するための導入排出部を有するため、凹凸部が形成された領域の屈折率を容易に変化させることができる。その結果、可変色部材の色調を容易に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）本発明の可変色部材の一例を示す概念断面図である。（ｂ）本発明の可変色部材の一例を示す概念斜視図である。
【図２】本発明の可変色部材の一例を示す概念断面図である。
【図３】［実施例1］に係る可変色部材内に充填液を導入する前の外観写真である。
【図４】［実施例1］に係る可変色部材内に充填液を導入した後の外観写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の可変色部材は、凹凸部を備えている。この凹凸部は、ナノインプリント法により形成されていることが好ましい。ナノインプリント法では、大面積の凹凸構造を形成することができる。更にナノレベルの周期凹凸構造を容易に形成することができる。ナノインプリント法としては、熱ナノインプリント法（熱転写式ナノインプリントともいう）、ＵＶナノインプリント法（光ナノインプリントともいう）、ソフトリソグラフィ法が挙げられるが、その中でも、熱ナノインプリント法が好ましい。熱ナノインプリント法であれば、ナノレベルの周期凹凸構造を樹脂板等に直接転写し得るため、大面積の凹凸構造を簡易に形成することができる。
【００２０】
凹凸部は、基部の表面上に形成することが好ましい。これにより、凹凸部の形状を高精度に形成し易くなる。凹凸部の材質としては、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ＰＥＴ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の透明樹脂、ソーダライム系ガラス、ホウケイ酸系ガラス、シリカ系ガラス等のガラス、透明アルミナセラミックス、透明ジルコニア、サファイア、ＭｇＯ単結晶、ＣａＦ２、ＢａＦ２等の透明セラミックスが使用可能である。その中でも、熱ナノインプリント法の適用性の点で透明樹脂が好ましく、強度と質感の点でガラスが好ましい。なお、基部と凹凸部は、異種の材料で構成されていてもよく、例えば基部の表面上にソフトリソグラフィ法により凹凸パターンを転写して、凹凸部を形成してもよいが、製造効率の観点から、同一の材料で構成されていることが好ましい。
【００２１】
凹凸部の形状は、可変色作用に悪影響を及ぼさない限り、特に限定されない。例えば、円柱状や角柱状の構造が周期的に並んだピラー形状、四角形や円形等の孔の空いたホール形状、六角形のホールが並んだハニカム形状、平行な溝が多数形成された溝形状、２種類の溝が互いに平行に形成された格子形状等を例示することができる。特に可変色性の観点から、ピラー形状、ホール形状が好ましい。
【００２２】
凹凸部の厚み方向の凹凸平均寸法は、好ましくは５０〜５００ｎｍ、特に１００〜３００ｎｍである。凹凸平均寸法が上記範囲外になると、可視光領域の光が干渉し難くなり、色調を効果的に変化させることが困難になる。
【００２３】
凹凸部は、周期的な形状であることが好ましく、その周期間隔は、好ましくは０．０５〜１０μｍ、特に０．１〜５μｍである。周期間隔が小さ過ぎると、充填液が凹凸部内に侵入し難くなる。一方、周期間隔が大き過ぎると、可変色作用が低下し易くなる。
【００２４】
基部の材質としては、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ＰＥＴ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の透明樹脂、ソーダライム系ガラス、ホウケイ酸系ガラス、シリカ系ガラス等のガラス、透明アルミナセラミックス、透明ジルコニア、サファイア、ＭｇＯ単結晶、ＣａＦ２、ＢａＦ２等の透明セラミックスが使用可能である。その中でも、熱ナノインプリント法の適用性の点で透明樹脂が好ましく、強度と質感の点でガラスが好ましい。
【００２５】
本発明の可変色部材は、凹凸部を保護するための保護部を備えている。これにより、凹凸部に傷が付き、凹凸部が破損する事態を防止し易くなる。結果として、可変色部材の耐久性を高めることができる。
【００２６】
保護部の材料は、充填液が漏れないように漏れ気密性が高い材料が好ましい。保護部を構成する材料としては、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ＰＥＴ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の樹脂、ソーダライム系ガラス、ホウケイ酸系ガラス、シリカ系ガラス等のガラス、アルミナセラミックス、ジルコニア、サファイア、ＭｇＯ単結晶、ＣａＦ２、ＢａＦ２等のセラミックスが使用可能である。その中でも、可撓性の点で樹脂が好ましく、強度と質感の点でガラスが好ましい。なお、保護部は、非視認側に配置する場合、不透明であってもよいが、視認側に配置する場合、透明であることが好ましい。
【００２７】
保護部は、板状体からなることが好ましい。特に、保護部がガラス板からなり、且つ保護部が視認側に配置されることが好ましい。これにより、可変色部材に傷が付き難くなり、また高級な質感を付与することができる。なお、ガラス板の板厚は、特に限定されないが、３００μｍ以下、特に２００μｍ以下であれば、ガラス板に可撓性を付与することができる。結果として、可変色部材に可撓性を付与することも可能になる。また３ｍｍ以下、特に２ｍｍ以下であれば、保護部の不当な質量増加を抑制することができる。結果として、携帯電話機、タブレット端末等のデジタル機器に適用し易くなる。
【００２８】
本発明の可変色部材において、凹凸部と保護部は対応配置されており、好ましくは隙間を設けて対向配置されている。これにより、充填液を導入し易くなり、また充填液を排出し易くなる。結果として、凹凸部が形成された領域の屈折率を変化させ易くなる。なお、上記効果を的確に享受する観点から、隙間間隔（凹凸部の凸部の先端と保護部の間隔）は、凹凸部がピラー形状のように凹部が連続して繋がった形状の場合、０（凹凸部の凸部の先端と保護部が接触した状態）〜３ｍｍ、特に０．１μｍ〜１ｍｍが好ましい。一方、凹凸部がホール形状のように凹部が独立した形状の場合、隙間間隔は、０．０５〜３ｍｍ、特に０．１μｍ〜１ｍｍが好ましい。
【００２９】
本発明の可変色部材は、基部と保護部が別部材で構成されていることが好ましい。例えば、基部となる板状体と保護部となる板状体とで構成されていることが好ましい。これにより、基部と保護部を別個に作製可能になり、大面積の可変色部材を作製し易くなる。また、本発明の可変色部材は、基部と保護部が別部材で構成されており、その別部材同士は周縁で封止されていることが好ましい。これにより、凹凸部の領域を広く確保し得ると共に、充填液の漏えいを防止し易くなる。封止材料は、充填液が漏れないように漏れ気密性が高い材料が好ましい。例えば、接着作業性の点で樹脂製接着剤が好ましく、漏れ気密性の点で低融点封着ガラスが好ましい。その他にも、封止材料として、金属半田も用いることができる。なお、別部材同士は、封止材料を用いずに、パッキン等を用いて嵌め込みにより固定してもよい。
【００３０】
また、本発明の可変色部材は、基部と保護部が同一部材で構成されていることも好ましい。この場合、同一の板状体の表面上の一部を基部とし、その上に凹凸部を設けると共に、凹凸部を設けなかった部分を凹凸部に対向するまで折り曲げて、保護部とすることが好ましい。これにより、可変色部材の製造コストを低減することができる。
【００３１】
本発明の可変色部材は、充填液を導入及び／又は排出するための導入排出部を有する。これにより、充填液を導入し易くなり、また充填液を排出し易くなる。結果として、凹凸部が形成された領域の屈折率を変化させ易くなる。
【００３２】
導入排出部の形成方法は、特に限定されないが、板状体に孔を設ける方法が好ましく、また封止領域に管状体を固定する方法も好ましい。なお、導入排出部は、単数でもよいが、充填液を導入する部分と充填液を排出する部分をそれぞれ独立に設けてもよい。
【００３３】
充填液の導入と排出は、電気的な手段により自動制御することが好ましいが、シリンジ等により手作業で行ってもよい。
【００３４】
可変色部材中に導入する充填液は、無色透明であることが好ましく、また凹凸部、基部及び保護部を変質させない材料であることが好ましく、凹凸部の屈折率に応じて適宜選択される。充填液として、例えば、ベンジルアルコール、水、食塩水、サラダオイル、シリコーンオイル等が使用可能である。
【実施例１】
【００３５】
実施例を用いて本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。以下の実施例は、単なる例示である。
【００３６】
以下のようにして可変色部材を作製した。まず基部となる１０ｍｍ×３０ｍｍ×０．２ｍｍ厚のＰＥＴ製の樹脂板の表面上に熱ナノインプリント法により凹凸部を形成した。ここで、凹凸部は、多数の同一形状の円柱（直径約１．５μｍ、高さ約１５０ｎｍ）により構成されている。そして、これらの円柱は、約３μｍ間隔で、二次元的に正三角形を形成するように、周知的に配列されている。
【００３７】
次に、保護部となる２０ｍｍ×４０ｍｍ×０．７ｍｍ厚のガラス板を用意し、樹脂板の凹凸部とガラス板が対向するように、凹凸部の凸部の先端とガラス板が直接接触するように対向配置させた。この時、凹凸部内、つまり凹凸部の凹部には、充填液が入っておらず、外観は干渉色を呈していた。その外観写真を図３に示す。なお、充填液を導入及び／又は排出するための導入排出部は、樹脂板とガラス板が封止されていないため、可変色部材の外周に存在する隙間に相当する。
【００３８】
続いて、注射器を用いて、樹脂板とガラス板の隙間からベンジルアルコールを注入し、表面張力によって凹凸部内にベンジルアルコールを含浸させた。この時、外観は、干渉色から無色に変化した。その外観写真を図４に示す。
【実施例２】
【００３９】
以下のようにして可変色部材を作製した。まず１２０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍ厚のＰＥＴ製の樹脂板の片側約半分の領域（６０ｍｍ×４５ｍｍの領域）を基部とし、この領域の表面上に熱ナノインプリント法により凹凸部を形成した。ここで、凹凸部は、多数の同一形状の円柱（直径約１．５μｍ、高さ約１５０ｎｍ）により構成されている。そして、これらの円柱は、約３μｍ間隔で、二次元的に正三角形を形成するように、周知的に配列されている。
【００４０】
次に、凹凸部が形成されていない樹脂板の残り片側半分の領域（保護部に相当する）において、端縁部分に２ｍｍφの孔を２つ形成し、これらの孔を導入排出部とした。なお、充填液を導入及び／又は排出する時以外は、充填液が漏れないように、これらの孔をゴム栓により閉じた。
【００４１】
続いて、凹凸部が内側になるように、樹脂板を半分に折り曲げることにより、１ｍｍの隙間を設けて凹凸部と保護部を対向配置した。その後、内部の漏れ気密性が維持されるように、樹脂板の周縁部分をエポキシ系接着剤により封止した。この時、凹凸部内には、充填液が入っておらず、外観は干渉色を呈していた。
【００４２】
更に、１つの孔からゴム栓を外して、注射器を用いてベンジルアルコールを導入することにより、樹脂板の内部にベンジルアルコールを充填し、その後、この孔をゴム栓で閉じた。この時、外観は、干渉色から無色に変化した。次に、もう１つの孔からゴム栓を外して、樹脂板の内部のベンジルアルコールを排出した。この時、外観は、無色から干渉色に変化した。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の可変色部材は、充填液を導入及び／又は排出するための導入排出部を有するため、色調を容易に変化させることができる。よって、本発明の可変色部材は、携帯電話機、タブレット端末等の外装材、冷蔵庫、システムキッチン等の外装材、案内板等の表示部材、自動車、バイク等のカウル、壁、ドア等の建築部材に好適である。なお、自動車、バイク等の移動機器では、加速や減速の際に充填液に慣性力が働くため、充填液が隙間部分で不規則に移動して色調が変化するという効果も得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１、２１  可変色部材
１１、２３  凹凸部
１２、２２  透明樹脂板
１３  ガラス板
１４、２４  保護部
１５、２７  凹凸部内
１６、２５  充填液
１７、２８  封止材料
１８、１９、２６  導入排出部
２０、２９  円柱
【図１】
2015230426.tif 000003
【図２】
2015230426.tif 000004
【図３】
2015230426.tif 000005
【図４】
2015230426.tif 000006