(57)【要約】【課題】角度に依存せずにコーティング面の色を変化させること。【解決手段】表面のコーティングとして有用な色変化構成物と方法。構成物(10)は、表面(12)上に配置された圧電材料層(14)と、圧電材料層(14)上に配置された導電材料層(16)とからなる。圧電材料層(14)の電磁特性を変化させるための電源(20)が含まれる。表面(12)は、電源(20)の一方の設定値において第１の反射特性または屈折特性を有し、その電源の別の設定値において別の反射特性または屈折特性を有する。例示的な実施形態において、圧電材料層(14)と導電材料層(16)とは、対象となる周波数における電磁エネルギーに透過的であるように十分に薄い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（１２）のコーティングとして有用な色変化構成物（１０）であって、
前記表面上に配置された圧電材料層（１４）と、
前記圧電材料層上に配置された導電材料層（１６）と、および
前記圧電材料層に結合された電圧源（２０）であって、それにより、前記表面が、前記電圧源の一方の設定値において第１の反射特性または屈折特性を有し、前記電圧源の別の設定値において別の反射特性または屈折特性を有する、電圧源とにより特徴付けられた、色変化構成物。
【請求項２】
前記圧電材料層が、強誘電体または金属酸化物セラミック材料から形成される、請求項１に記載の色変化構成物。
【請求項３】
前記電圧源が、式ΔＴ＝Ｖ＊ｄ３３の関係に従って前記圧電材料層の厚さの変化をもたらすように電圧を印加するのに有効であり、ここで、Ｔは厚さ、Ｖは電圧、およびｄは材料の圧電特性であり、電圧は３方向に印加され、対象となる運動／ひずみも３方向である、請求項１に記載の色変化構成物。
【請求項４】
前記圧電材料層（１４）と導電材料層（１６）が、少なくとも１つの所定の周波数における電磁エネルギーに対して透過的である、請求項１に記載の色変化構成物。
【請求項５】
前記導電材料層（１６）の上に配置された保護層（１８）をさらに含む、請求項１に記載の色変化構成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティングに関する。より具体的には、本発明は、色が変化または偏移するコーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
塗料は、多くの様々な用途のために様々な表面に塗布されるコーティングである。審美的および実用的な目的のために、自動車、競技用車両、トラック、および他の車両は、塗料の主要な典型的な用途を占めている。一般に、車両が塗装された後は、車両が再塗装されるまで、色は固定されたままである。これにより、消費者は、車両の色を購入時に決定して、その消費者がその車両を所有している限りこの選択に甘んじなければならない。これは、消費者によっては新しい車両の色の選択に関してしばらく悩む場合がある難しい決定プロセスにつながる。多くの場合、消費者は、消費者が自分の車両の色の選択を後で文句を言うほどまでに購入後の後悔を経験する。
【０００３】
さらに、車両の再販価格は、その色によって制限されることが多い。従って、消費者は、好みの第１の色と最適な再販価格の第２の色との間で選択することを強制される可能性がある。別の観点からすれば、中古車両を購入する気のある人は、選択肢をより少ない数の所望の色の車両に限定するか、またはあまり所望でない色の車両を再塗装するコストを購入決定時に考慮しなければならない。したがって、色の問題は、再販市場を制限する。
【０００４】
さらに、当業者ならば、一般に、購入する気のある人の新しい車両を購入する意欲と能力が、現在所有している車両をできるだけ最も高い値段で売るという能力に関係していることが多いので、再販市場の制約が車両市場の制約として影響することは理解されよう。
【０００５】
現在、車両の再塗装はコストと時間がかかるので、当該技術分野において、車両を再塗装することなく車両の色を変化させるためのシステムまたは方法が必要とされている。
【０００６】
現在、色が変化する塗料またはコーティングが使用されるという範囲内で、これらのコーティングは、一般に、異なる視角で色が異なるコーティングを提供するように見える金属フレークの使用を必要とする。しかしながら、これらのコーティングは、一般に、角度に依存し、その角度依存のためにコーティング面全体の色の変化をもたらさない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、当該技術分野において、角度に依存せずにコーティング面の色を変化させるためのシステムまたは方法が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
当該技術分野における必要性は、本発明の色変化システムおよび方法によって対処される。システムは、表面のコーティングとして有用な構成物であり、表面に配置された圧電材料層と、圧電材料層上に配置された導電材料層とを含む。圧電材料層の電磁特性を変化させるための機構が含まれる。かくして、表面は、機構の一方の設定値で第１の反射特性または屈折特性を有し、機構の他方の設定値で別の反射特性または屈折特性を有する。
【０００９】
したがって、表面のコーティングとして有用な色変化構成物を提供するための本発明の方法は、表面に圧電材料層を配置するステップと、圧電材料層上に導電材料層を配置するステップと、圧電材料層の電磁特性を変化させるステップとを含み、それにより、表面は、電磁特性の一方の値で第１の反射特性または屈折特性を有し、変更された電磁特性の他方の値で別の反射特性または屈折特性を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、角度に依存しないでコーティング面の色を変化させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本明細書において、本発明は、特定の用途の例示的な実施形態に関連して説明されるが、本発明はそのような実施形態に限定されないことを理解されたい。当該技術分野における通常の技術を有しかつ本明細書で提供される教示を利用できる人は、本発明の範囲内にある追加の修正、応用、および実施形態、ならびに本発明がきわめて役に立つことになる追加の分野を認識するであろう。
【００１２】
図１は、本発明の教示に従って表面に圧電コーティングが塗布された本発明の実施形態の断面図を示す。図１に示されるように、および本発明の教示によれば、構成１０は、塗装されるべきベースメタル表面１２（または、非金属表面上の導電層）に付着された圧電材料層１４を含む。層１４の圧電材料は、以下の材料ＰＺＴ、ＰＬＺＴまたはＰＮＺＴ（または、他の強誘電性材料または圧電材料、例えばＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫｎｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＰＢＴａ２Ｏ５など）のいずれでもよく、またはＰＺＴなどの会社から購入することもできる（www.piezo.comを参照されたい）。当業者によって理解されるように、圧電材料は、電極の厚さ、圧電材料の厚さ、圧電材料のタイプ、圧電材料の配向および材料の（強誘電体特性を変更するための）ドーピングのような考慮事項に基づいて選択され得る。
【００１３】
圧電材料層１４は、きわめて薄い金属電極１６とベース導電表面（ベースメタル表面）１２との間に挟まれる。本教示によれば、電極層１６は、対象となる範囲内の電磁エネルギーに対して透過的なままであるように、すなわち例示的な用途では可視光線に対して透過的なままであるように１０〜１００ナノメートルの薄さに維持されるように設計される。きわめて薄い金属電極層１６の上には、任意の保護層１８が設けられる。
【００１４】
例示的な実施形態において、圧電材料ＰＺＴの場合、圧電材料層１４の厚さは、２〜５μｍの範囲である。これらの設計仕様は、１０〜１００ｎｍの厚さを有するアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、白金（ＰＴ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、および金（Ａｕ）のような金属と金属酸化物からなる電極層１６と共に使用するのに最適であると考えられる。電極層１６は、より高い均一性、より良好な接着性およびより滑らかな表面を可能にするように、より厚く（例えば、２００〜３００ｎｍ）底面に形成されてもよい。
【００１５】
理想的には、圧電材料層１４は、方向性のある層、好ましくは単結晶層である。
【００１６】
本発明は、可視光線に関するコーティング面の色の変化に限定されないことに注意されたい。すなわち、本発明は、可視エネルギーと共に使用することに限定されない。本教示は、本教示の範囲から逸脱することなく、赤外線エネルギーと紫外線エネルギーに拡張され得る。
【００１７】
当業者ならば、本教示の範囲から逸脱することなく、本教示を使用して表面をコーティングし、電磁スペクトル内の他の周波数のエネルギーにおいて色の変更を達成することができる。
【００１８】
表面１２に圧電材料層１４を広い範囲の厚さで付着するために、ゾル−ゲル堆積やスパッタ堆積など、当該技術分野で知られている多数の技術の何れかを使用することができる。電極層１６は、チタン、アルミニウムまたは白金を使用するスパッタ堆積など、多数の従来技術を使用して堆積されることもでき、これらはすべて、圧電セラミックと共に安全に動作することが分かっている。
【００１９】
圧電材料とその厚さは、物体がどの色になるかを決定する。圧電材料層１４の厚さを変化させることによって、圧電材料層１４が、ベースメタルまたは導電層１２および上側の金属電極層１６で光がどのように反射し屈折するかを変化させることができる。層１４に対して正または負に０〜２０００ボルトの範囲で印加される単純なＤＣ（直流）電圧は、層１４の厚さの変化をもたらすのに十分でなければならない。色は、圧電材料１４に印加される電圧に正比例する。印加電圧と、厚さと、材料と、結果としての色との関係は、式ΔＴ＝Ｖ＊ｄ３３により与えられ、ここで、Ｔは厚さ、Ｖは電圧、ｄは材料の圧電特性であり、電圧は３方向に印加され、対象となる運動／ひずみも３方向である。
【００２０】
したがって、本教示によれば、電源２０によって電圧が２つの電極１２および１６から圧電材料層１４に印加されて、上記の式に従って圧電材料層１４の厚さが変化する。本発明のシステム１０などの装置に使用する直流電圧発生器は、かなり安価であり豊富である。自動車用途の場合、あらゆる大きさの電圧および電流のレベルで動作するＡＣおよびＤＣ電気システムが利用できる。本発明の教示を実現するための回路の追加コストは、わずかなはずである。
【００２１】
ＤＣバイアスを有する、または有さないＡＣ電圧または電流を使用して、色を迅速に変化、または変動させることができる。また、圧電材料のドーピングを変化させて、システム１０の基本色を変化させることもできる。例示的な実施形態では、圧電材料としてジルコン酸チタン酸鉛が選択され、その理由は、この材料に、ランタンやニオブなどの元素を容易にドープすることができるためである。電極の候補金属および金属酸化物には、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、白金（ＰＴ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、および金（Ａｕ）が含まれる。このように、本発明は、本明細書において、特定の用途に関する特定の実施形態に関連して説明された。当該技術分野における通常の技術を有し、本教示を利用できる人は、本発明の範囲内にある追加の修正、応用および実施形態を認識するであろう。
【００２２】
したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲内にある任意およびすべてのそのような応用、修正および実施形態を包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】表面が本発明の教示に従って付着された圧電コーティングを有する、本発明の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
12  表面
10  色変化構成物
14  圧電材料層
16  導電材料層
18  保護層
20  電源
【図１】
2004276612.tif 000003