CN101890866A

CN101890866A - 构造发色体

Info

Publication number: CN101890866A
Application number: CN2010101807594A
Authority: CN
Inventors: 高桥正行; 田代功
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2030-05-14
Also published as: US8920910B2; US20100291358A1; JP2010264708A; CN101890866B; JP5419540B2

Abstract

本发明提供一种构造发色体，其中在利用光的反射、干涉、衍射、散射等物理现象来发色的构造发色体中为了提供能够进一步提高装饰效果，对构造发色为相互不同色的多个构造发色部进行组合而构成构造发色体。

Description

构造发色体

技术领域

本发明涉及利用光的反射、干涉、衍射、散射等物理现象来发色的构造发色体。

背景技术

以往，这种构造发色体已知有各种构造的发色体。例如，作为以往的构造发色体具有专利文献1(特开2004-151271号公报)中记载的构造发色体。图14是专利文献1中记载的以往的构造发色体的剖面图。

在图14中，以往的构造发色体101具有：具有光透过性的结构体102、和多个微细结构体103。多个微细结构体103由与结构体102折射率不同的材料构成并有规则地配置在结构体102中。而且，沿着每一个相对于x方向的轴倾斜θ1角度的多个虚拟线A1以固定间距P1设置多个微细结构体103。

在具有所述结构的以往的构造发色体101中作为结构体102的材料采用平均折射率为1.62的聚对苯二甲酸乙二醇酯(ポリエチレンテレフタレ一ト)(PET)，作为微细结构体103的材料采用平均折射率为1.53的尼龙6(Ny6)，假设微细结构体103的平均直径D1为0.19μm、间距P1为0.28、角度θ1为32°，以α1＝45°的入射角度来照射入射光L1，并在通过以受光角度β1＝45°来目视从而进行观察的情况下看到构造发色体101发色为紫蓝色。另外，通过改变受光角度β1来目视从而对构造发射体101进行观察时看到构造发色体101自紫蓝色变化到红绿色。

根据以往的构造发色体101，由于不使用颜料、染料等色素就能够显示(表现)色，因此能够去掉色素涂敷工序而谋求制造工序的缩短，并且由于不需要使用有机溶剂系涂料，因此能够谋求CO₂的消减。

但是，在将以往的构造发色体101作为照相机、电视机等电化制品的外装部件等而使用的情况下其装饰效果受局限。即，在以往的构造发色体101中原理上能够通过变化多个微细结构体103的配置间距P1从而使构造发色体发色为红色、黄色等任意色。但是，为了使构造发色体101发色为任意色，需要对配置间距P1进行非常高精度(光的波长以下)的调整。因此使构造发色体101发色为任意色(例如，显示蓝色和绿色的中间色)为较难。另外，在所述以往的构造发色体101中虽然能够显示单一色，但是不能显示部分不同的色。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决所述的问题并提供一种能够利用光的反射、干涉、衍射、散射等物理现象而在发色的构造发色体中进一步提高装饰效果的构造发色体。

为实现上述目的，本发明设计如下的构成。

根据本发明的第1方式，提供一种构造发色体，其中，对构造发色为相互不同的色的多个构造发色部进行组合而构成。

根据本发明的第2方式，提供所述各个构造发色部由多个单元格构成的第1方式中所述的构造发色体。

根据本发明的第3方式，提供所述多个构造发色部含有：构造发色为红色的红色单元格组、构造发色为绿色的绿色单元格组、构造发色为蓝色的蓝色单元格组的第2方式中所述的构造发色体。

根据本发明的第4方式，提供所述多个构造发色部含有不反射可见光的单元格组或全反射可见光的单元格组的第2或3方式中所述的构造发色体。

根据本发明的第5方式，提供所述各个单元格形状相同并且具有相同尺寸的第2～4方式中所述的构造发色体。

根据本发明的第6方式，提供所述各个单元格不相互重叠且无间隙地邻接而配置的第2～5方式中任一项所述的构造发色体。

根据本发明的第7方式，提供在相互邻接的所述单元格之间具有非构造发色部的第2～6方式中任一项所述的构造发色体。

根据本发明的第8方式，提供从所述构造发色部的槽的底部到所述非构造发色部的顶部的距离，大于从所述构造发色部的槽的底部到所述构造发色部的槽的顶部的距离的第7方式中所述的构造发色体。

根据本发明的第9方式，提供所述非构造发色部具有不反射可见光的结构的第7方式中所述的构造发色体。

根据本发明的第10方式，提供利用相对于构造发色体具有凹凸反转形状的模具来进行树脂成形的第1～9方式中任一项所述的构造发色体。

根据本发明的构造发色体，由于对构造发色为相互不同色的多个构造发色部进行组合而构成，因此例如CRT显像管电视机根据红色、绿色、蓝色3色的荧光体能够进行多种色的显示一样通过改变各构造发色部的面积比率从而能够显示多彩的色(包括中间色的3色以上的色)。由此能够进一步提高装饰效果。

附图说明

本发明的这些和其它目的与特征通过关于附图的优选的实施方式所涉及的以下的叙述变得清楚。在该图中：

图1是本发明的第一实施方式所涉及的构造发色体的单一单元格的立体图。

图2是本发明的第一实施方式所涉及的构造发色体的俯视图。

图3A是示意性表示制造图2的构造发色体一部分的工序的图。

图3B是表示接续图3A的工序的图。

图3C是表示接续图3B的工序的图。

图4A是表示单一单元格形状的第一变形例的图。

图4B是表示单一单元格形状的第二变形例的图。

图4C是表示单一单元格形状的第三变形例的图。

图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的构造发色体结构的说明图。

图6A是示意性表示本发明的第二实施方式所涉及的构造发色体基本结构的立体图。

图6B是图6A的A-A剖面图。

图7是表示将本发明的第二实施方式所涉及的构造发色体从不同的视场角观看时的视线和非构造发色部的立壁之间关系的说明图。

图8是表示用手触摸本发明的第二实施方式所涉及的构造发色体时的状态的说明图。

图9是表示用于模具上形成槽的加工装置结构的立体图。

图10是图9的加工装置所具备3轴工具单元的立体图。

图11是表示利用图9的加工装置在模具上加工槽的动作的示意说明图。

图12A是本发明的第二实施方式所涉及的构造发色体的示意剖面图。

图12B是用于加工图12A的构造发色体的模具的示意剖面图。

图13是表示加工红色单元格时的工具的移动时序(タイミング)的说明图。

图14是以往的构造发色体的剖面图。

具体实施方式

在继续进行本发明的叙述之前，在附图中对相同的部件附上相同的参照符号。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

《第一实施方式》

对本发明的第一实施方式所涉及的构造发色体的构造进行说明。本发明的第一实施方式所涉及的构造发色体对构造发色为相互不同色的多个(这里作为一例具有三个)构造发色部进行组合而构成。各构造发色部由多个单一单元格构成。图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的构造发色体的单一单元格的立体图。

在图1中，位于以虚线包围的部分的单一单元格1利用光的反射、干涉、衍射、散射等物理现象而构造发色为单一色。具体而言，单一单元格1具有在构造发色体的基材上以规定间距来有规则地形成了多个规定深度尺寸的槽的构造，并通过所述多个槽对特定波长的光进行反射、干涉、衍射、散射等从而进行构造发色。在这种单一单元格1中通过变化所述槽的配置间距从而能够使单一单元格1发色为任意色。另外，单一单元格1的构造不局限于所述构造，如果是构造发色为单一色的构造，也可以是其它的构造。

另外，单一单元格1在假定本第一实施方式所涉及的构造发色体为一个画面的情况下相当于一个像素的部分。因此单一单元格1的尺寸相对于构造发色体的尺寸设计得越小，越提高所谓分辨率，所以优选。具体而言，优选单一单元格1的尺寸为250μm见方(角)以下。在本第一实施方式中设定单一单元格1的尺寸为约30μm见方。

另外，在作为屋外设置的那样的巨大构造物的外装部件而使用本构造发色体的情况下即使单一单元格1的尺寸较大也(例如为10mm见方也)对装饰性无妨碍。另一方面，在单一单元格1的尺寸小于可见光的波长的情况下构造发色体不构造发色。因此，设定单一单元格1的尺寸为1μm以上。

图2是将图1的单一单元格1多数组合而构成的本第一实施方式所涉及的构造发色体的俯视图。图3A～图3C是示意性表示制造图2的构造发色体的工序的图。这里，单一单元格1的尺寸被设定为如以上所述那样相对于本构造发色体的整体尺寸非常小。因此，在图3A～图3C中放大表示以连接图2的a1、b1、c1、d1点的实线包围的区域。

本第一实施方式所涉及的构造发色体按照以下进行制造。

首先，将图2中所示的所希望的图案色分解成红色、绿色以及蓝色的3色。

其次，基于通过所述色分解而得到的信息，设计在哪个位置上形成构造发色为红色的单一单元格即红色单元格R、构造发色为绿色的单一单元格即绿色单元格G、构造发色为蓝色的单一单元格即蓝色单元格B。

再次，如图3A～图1C中所示，在所述设计的位置上分别顺次地形成红色单元格R、绿色单元格G以及蓝色单元格B。另外，就以连接a1、b1、c1、d1点的实线包围的区域以外的区域而言，当然也作成如图3A～图3C中所示从而形成红色单元格R、绿色单元格G以及蓝色单元格B。另外，红色单元格R、绿色单元格G以及蓝色单元格B的形成顺序并不特别地被限定，也可以以任意顺序来形成。

如此制造作为多个构造发色部具有构造发色为红色的红色单元格R的组、构造发色为绿色的绿色单元格G的组以及构造发色为蓝色的蓝色单元格B的组的本第一实施方式所涉及的构造发色体。

根据本第一实施方式，由于不使用涂料、染料等色素，而组合红色单元格R、绿色单元格G以及蓝色单元格B这3色的单元格来构成构造发色体，因此能够通过改变那些单元格的面积比率而显示多彩的色(包括中间色的3色以上的色)。由此能够进一步提高装饰效果。这与例如CRT显像管(ブラウン)电视机根据红色、绿色、蓝色3色的荧光体显示多种色的情况一样。另外，在本第一实施方式中红色单元格R、绿色单元格G以及蓝色单元格B以不相互重叠的方式形成。

另外，本发明不局限于所述第一实施方式，也可以通过其它的各种方式来实施。例如在所述第一实施方式中说明了组合红色单元格R、绿色单元格G以及蓝色单元格B的3色的单元格而构成构造发色体的例子，不过本发明并不局限于此。例如也可以利用构造发色为所述3色以外的色的单元格、或适合显示黑色的不反射可见光的单元格、适合显示白色的完全反射(全反射)可见光的单元格等而构成构造发色体。由此能够进一步提高装饰效果。另外，也可以不需要组合3色的单元格，而组合双色的单元格来构成构造发色体。由此能够抑制制造成本。

另外，在图3A～图3C中将各单元格R、G、B的形状分别设成正方形而表示，但是本发明并不局限于此。例如，如图4A中所示，也可以为三角形。另外，如图4B中所示，也可以为六边形。而且，如图4C中所示，也可以为圆形。另外，优选各单元格R、G、B分别具有相同形状以及相同尺寸。由此组合各单元格R、G、B而显示中间色变得容易并且设计变更变得容易，因此能够提高通用性。另外，优选各单元格R、G、B为能够按照图4A以及图4B中所示的那样不相互重叠且无间隙地邻接设置的形状。由此能够提高发色效率。

另外，在所述第一实施方式中由多个单一单元格1构成了构造发色部，但是并不局限于此。例如，也可以由一个单一单元格1构成构造发色部。此时，比以往的构造发色体装饰效果变得更高。

《第二实施方式》

对本发明的第二实施方式所涉及的构造发色体进行说明。图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的构造发色体结构的说明图。图6A是表示本发明的第二实施方式所涉及的构造发色体的基本结构的立体图，图6B是图6A的A-A剖面图。本第二实施方式所涉及的构造发色体的与所述第一实施方式的构造发色体不同的地方在于在相互邻接的单一单元格1之间设置有非构造发色体2。

例如，在所述第一实施方式那样在构造发色体的基材上以规定间距来形成(加工)多个槽从而形成单一单元格1的情况下，尤其在构造发色为相互不同色的单一单元格彼此的边界部分上有可能产生未加工部分(未形成槽的部分)。若该未加工部分随机产生，则装饰效果有可能降低。

因此，在本第二实施方式所涉及的构造发色体中，如图5以及图6A中所示，将作为未加工部分的非构造发色部2有意图地设置在各单一单元格1的整周(全周)。由此能够抑制由随机产生未加工部分而引起的装饰效果的降低。另外，由于各单一单元格1成为分别独立的结构，因此各个色的渗入变小，从而作为单色的色纯度提高。因此，能够实现高度的色显示，从而能够进一步提高装饰效果。

另外，在本第二实施方式中，若将非构造发色部2的顶部2a按照不反射可见光的方式构成，则单一单元格1的构造发色表现出更好的效果，而能够进一步提高装饰效果。

另外，在本第二实施方式中，非构造发色部2形成为图6B中所示的那样顶部2a比单一单元格1高。即，从单元格1的底部到非构造发色部2的顶部2a的距离H2大于从单元格1(构造发色部的槽)的底部到单元格1的顶部的距离H1。由此，如图7中所示，在倾斜方向上观看本第二实施方式所涉及的构造发色体的情况下，由于非构造发色部2的立壁的高度而产生能够看到单一单元格1的位置和看不到的位置。即，在视场角β小的位置上能够看到单一单元格1，另一方面在视场角β大的位置上被非构造发色部2的立壁遮挡而看不到单一单元格1。因此能够通过对非构造发色部2的立壁高度进行调整而控制看到单一单元格1的视场角β。由此能够实现高度的色显示而能进一步提高装饰效果。

另外，非构造发色部2的立壁，如图8中所示，在用手接触本第二实施方式所涉及的构造发色体表面的情况下起防止手直接接触单一单元格1的作用。由此可抑制单一单元格1的损伤或污浊，并能够抑制由长时期使用而引起的装饰效果的降低。

本第二实施方式所涉及的构造发色体能够通过利用相对于该构造发色体具有凹凸反转形状的模具来树脂成形而制造。通过利用模具而能够容易地得到多个构造发色体、并且能够廉价地进行制造。另外，本发明并不局限于此，例如也可以通过对构造发色体直接进行加工而制造本第二实施方式所涉及的构造发色体。

其次，对本第二实施方式所涉及的构造发色体的制造中所使用的模具的制造方法进行说明。图9是表示用于模具上形成槽的加工装置结构的立体图。图10是图9的加工装置所具备的3轴工具单元的立体图。

另外，由于本第二实施方式所涉及的构造发色体通过多数组合例如大约30μm见方的微细单一单元格1而构成，因此对模具的槽的加工中要求例如纳米级(ナノメ一トルオ一グ一)的加工精度。由于利用以下所说明的加工装置10对模具的槽进行机械加工存在加工时间的增大、工具的磨损等问题，因此并不一定优选，但是具有设计变更容易等优点。

图9中所示的加工装置10为例如能够以1nm的分辨率(分解能)来动作的4轴(X，Y，Z，θ)控制的超精密加工装置。加工装置10具备：3轴工具单元20、和相对于被加工物11将3轴工具单元20向相互正交的3轴(X，Y，Z轴)方向相对移动的各工作台(テ一ブル)12～14。各工作台由将3轴工具单元20向X轴方向移动的X轴工作台12、将3轴工具单元20向Y轴方向移动的Y轴工作台13、将3轴工具单元20向Z轴方向移动的Z轴工作台14构成。另外，加工装置10具备使3轴工具单元20相对于被加工物11相对地做圆周运动的旋转工作台15。3轴工具单元20、各工作台12～14以及旋转工作台15与控制部16连接并通过控制部16而控制它们的动作。控制部16构成为在各工作台12～14以及旋转工作台15到达规定位置时基于预先存储的程序而使3轴工具单元20进行规定的动作。通过3轴工具单元20而进行加工装置10的槽加工动作。

3轴工具单元20与加工装置10一样例如能够以1nm的分辨率来动作。3轴工具单元20具备在图10中所示那样的朝向相互正交的3轴(u，v，w)方向进行动作的作为致动器的压电单元格21～23。在这些三个压电单元格21～23的交点上经由刀夹(ツ一ルホルグ)24安装有工具(例如金刚石工具)25。另外，3轴工具单元20为了对各电压单元格21～23的动作变位进行测长(测長)，具备三个间隙传感器(ギヤツプセンサ)26～28。各间隙传感器26～28具体对安装有工具25的刀夹24的变位进行测长。三个间隙传感器26～28配置为它们的延长线相交于一点，并且工具25的前端位于该交点上。另外，三个间隙传感器26～28配置为阿贝(アツベ)误差最小。

图11示意性表示利用具有所述结构的加工装置10在模具上加工槽的动作。另外，当然模具的槽被使用于形成单一单元格1的相互邻接的槽之间的凸部，并且模具的相互邻接的槽之间的凸部被使用于形成单一单元格1的槽。

如图11中所示，在模具上加工槽时，例如进行以下的动作即可。

另外，基于预先存储的NC程序而在控制部16的控制下进行对模具的槽的加工动作。

首先，驱动Y轴工作台13而使工具25沿Y轴方向移动到槽加工始点位置的上方。

接着，驱动Z轴工作台14而使工具25下降到与模具接触。

接着，驱动Y轴工作台13而使工具25沿Y轴方向移动到槽加工终点位置。由此在模具上形成一条槽。

接着，反向驱动Z轴工作台14而使工具25退避到槽加工终点位置的上方。

接着，驱动Y轴工作台13而使工具25返回到原来的位置。

接着，驱动X轴工作台12而使工具25向X轴方向移动规定距离。另外，当然所述规定距离对单一单元格1所发色的色带来影响。

以下，通过重复所述的动作从而在模具上形成用于形成单一单元格1的多条槽。

另外，在这样形成的模具的槽的两端即工具25的入口侧(槽加工始点侧)和出口侧(槽加工终点侧)，产生图11中所示的那样宽度为W1、W2的接缝(つなざ目)。这些接缝的宽度W1、W2在通过加工装置10进行加工时大约为5μm左右。例如，如所述第一实施方式那样，单一单元格1彼此不经由非构造发色部2而邻接的结构的构造发色体中，这些接缝有可能降低装饰效果。

以下对不产生所述接缝的加工方法进行说明。

图12A是本发明的第二实施方式所涉及的构造发色体的示意剖面图。图12B是用于加工图12A的构造发色体的模具的示意剖面图。如从图12A以及图12B中所知，模具30形成为在构造发色体的与单一单元格1相对应的位置具有凸部31R、31B或31G并在与非构造发色部2相对应的位置具有凹部32。凸部31R加工红色单元格R、凸部31B加工蓝色单元格B、凸部31G加工绿色单元格G。另外，作为凹部32的加工方法并不受特别的限定，例如可以利用整形器(シエ一パ一)加工、立铣刀(エンドミル)加工等机械加工或激光加工等。

图13是表示加工红色单元格R时的工具的移动时序(タイミング)(这里是指Y轴工作台13以及Z轴工作台14的驱动时序)的说明图。如图13中所知，上下移动工具25的位置作为与凹部31相对应的位置。由此在工具25加工凸部31R的期间能够固定工具25的高度并能够消除工具25上下移动的痕迹即接缝。

另外，在前面所述中，为了在模具上加工槽使用了超精密机械加工装置即加工装置10，但是本发明并不限于此。例如也可以使用激光加工或应用半导体光刻(リソグラフイ)技术的加工技术。

另外，通过适当组合所述各种实施方式中的任意实施方式，从而能够产生每一个实施方式所具有的效果。

本发明所涉及的构造发色体能够进一步提高装饰效果，因此作为例如电视机、照相机等电化制品的外装部件等而有用。本发明参照附图对优选的实施方式进行了充分的记载，而对于本技术领域的技术人员而言其各种变形和修正是较清楚的。那种的变形和修正，只要在不偏离基于所附的权利要求范围的本发明的范围时应当被理解为包含在其中。

Claims

1.一种构造发色体，其中，

对构造发色为相互不同的色的多个构造发色部进行组合而构成。

2.根据权利要求1所述的构造发色体，其特征在于，

所述各个构造发色部由多个单元格构成。

3.根据权利要求2所述的构造发色体，其特征在于，

所述多个构造发色部含有：构造发色为红色的红色单元格组、构造发色为绿色的绿色单元格组、构造发色为蓝色的蓝色单元格组。

4.根据权利要求2或3所述的构造发色体，其特征在于，

所述多个构造发色部含有不反射可见光的单元格组或全部反射可见光的单元格组。

5.根据权利要求2或3所述的构造发色体，其特征在于，

所述各个单元格形状相同并且具有相同尺寸。

6.根据权利要求2或3所述的构造发色体，其特征在于，

所述各个单元格不相互重叠且无间隙地邻接而配置。

7.根据权利要求2或3所述的构造发色体，其特征在于，

在相互邻接的所述单元格之间具有非构造发色部。

8.根据权利要求7所述的构造发色体，其特征在于，

从所述构造发色部的槽的底部到所述非构造发色部的顶部的距离，大于从所述构造发色部的槽的底部到所述构造发色部的槽的顶部的距离。

9.根据权利要求7所述的构造发色体，其特征在于，

所述非构造发色部具有不反射可见光的结构。

10.根据权利要求1～3中任意一项所述的构造发色体，其特征在于，

利用相对于构造发色体具有凹凸反转形状的模具来进行树脂成形。