JP2018532460A - 色彩可変の宝石 - Google Patents

Abstract

本発明は、平凸で透明な宝石、波長選択層、および色彩可変の台座表面を有し、色彩変化により審美的効果および信号効果をもたらすことができる鑑賞用装飾品に関する。装飾品は、輝度（ブリリアンス）および装飾的な色彩効果を有する。

Description

本発明は、透明な宝石、波長選択層および色彩可変の台座表面を有し、色彩変化により審美的効果をもたらすことができる鑑賞用装飾品に関する。

装飾的な宝石の色彩デザインは、一般に着色された宝石を用いることにより実現される。しかしながら宝石の色彩効果は、透明な宝石の場合、着色された下地によって変化する。透明材料によって反射する光と下地の色とが重ね合わされる。下地の色彩が変化可能である場合、宝石の色彩効果を変化させることができる。

審美的効果の実現は、機能的な技術分野においてもより重要になってきている。例えば、ウェアラブル技術は、審美的効果が適用される技術分野である。特に、きらきら輝く（ブリリアントカットの）外観と相俟って色彩が変化することが好ましい。欧州特許第1086269B1号によれば、ガラス部品と組み合わされた布地背景の色により、ガラス部品の光学的効果が変化することが記載されている。欧州特許第1086269B1号の目的は、ブリリアントカットの宝石を提供することではない。米国特許出願公開第2012/01133676A1号には、多層構造体からなる反射型ディスプレイが記載されている。環境光の下でカラーフィルタを用いることにより、その反射光と透過光の比率を変えて、全体的な反射光の色彩を変えることができる。ブリリアントカットの宝石に適用することを目的とするものではない。中国実用新案第201700538(U)号には、バッテリ、電気回路、発光色が変化可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて、色彩効果を変えることができる宝石としてのイヤリングが記載されている。中国実用新案第201700538(U)号の目的は、ブリリアントカットの宝石を提供することではない。英国特許出願公開第798,080A号には、宝石の上から入射する環境光の効果を得る、裏面が被膜された宝石が記載されている。米国特許出願公開第2007/0274160A1号には、照明された宝石で装飾された置時計が記載されている。

欧州特許第1086269B1号明細書 米国特許出願公開第2012/01133676A1号明細書 中国実用新案第201700538(U)号明細書 英国特許出願公開第798,080A号明細書 米国特許出願公開第2007/0274160A1号明細書

本発明の目的は、色彩変化とブリリアントカットの外観を兼ね備えた、色彩を自在に変化させることができる複合体を提供することにある。

驚くべきことに、宝石は、特定の反射透過特性を有する波長選択層を設け、色彩切替可能な台座表面を組み合わせることにより、きらきらと輝く（ブリリアントな）外観を得ることができる。本発明によれば、「きらきらと輝く（ブリリアントな）外観」とは、光が拡散して反射することだけでなく、反射光の顕著な特異ポイントが現れる反射状態を意味するものと理解される。本発明に係る複合本体部は、装飾効果が改善されるだけでなく、光学的な信号出力デバイス（以下参照）として極めて適したものである。

すなわち本発明は、ａ）平凸の幾何学的形状を有する透明な宝石と、ｂ）波長選択層と、ｃ）色彩可変の台座表面とを備えた、鑑賞用装飾品に関するものである。鑑賞用装飾品の各構成部品ａ）〜ｃ）は、接着剤を用いて、互いに接合することが好ましい。好適な実施形態として、接着剤が透明な宝石に塗布された場合、接着剤の屈折率は、鑑賞用装飾品の屈折率の±２０％未満の範囲にある。屈折率の差異があまりにも大きい場合、望ましくない反射損失が生じる。好適な実施形態に係る鑑賞用装飾品は、上述の各構成部品ａ）〜ｃ）を備え、各構成部品ａ）〜ｃ）は接着剤を用いて互いに接合される。

宝石Ｂ、波長選択層Ｃ、および色彩可変の台座表面Ｄを有する鑑賞用装飾品Ａの構造体を示す。 第１のファセット面（カット面）の傾斜角αを示す。 第１のファセット面（カット面）の傾斜角α、周辺領域および傾斜角βを示す。 黒色の台座表面に対する基本的な光路、および入射光Ａならびに反射光Ｂを示す。 白色の台座表面に対する基本的な光路、および入射光Ａならびに反射光Ｂを示す。 平均反射光が７５％より小さい場合の実施例を示す。 平均反射光が７５％より大きい場合の実施例を示す。 反射スペクトル光の角度依存性（０°〜８５°）を示す表である。 装飾品（１）、測定カメラ（２）、反射内面を有する半球（３）、光源（４）、開口（２×１５°）（５）、半球の径（６）、および半球の中心から測定カメラまでの距離（７）を含む、色成分を特定する測定装置を示す。 装飾品（１）、測定カメラ（２）、散乱板（３）、光源（４）、半透明鏡（ビームスプリッタ）（５）、装飾品から散乱板までの距離（６）、および装飾品から測定カメラまでの距離（７）を含む、輝度を測定する測定装置を示す。 コーティング実施例２および白色の台座表面を用いた場合に測定された輝度を示す。 コーティング実施例２および黒色の台座表面を用いた場合に測定された輝度を示す。 波長選択層を用いず、白色の台座表面を用いた場合に測定された輝度を示す。 波長選択層を用いず、黒色の台座表面を用いた場合に測定された輝度を示す。

図１は、鑑賞用装飾品の可能性のあるデザイン設計を示し、参照符号Ａが選択可能な装飾品を、参照符号Ｂが平凸の宝石を、参照符号Ｃが波長選択層を、参照符号Ｄが色彩可変の台座表面を示す。

本発明は、審美的および機能的な分野の両方において利用することができる。本発明は、例えばウェアラブル技術に採用することができる。この分野の製品は、しばしばセンシング制御部品を用いて特定の値を検出することができる。重篤な測定値が得られた場合、例えばディスプレイを色彩変化させるように信号出力してもよい。重篤なパラメータは、脈拍、体温、消費カロリ、電磁気的な光エネルギ、およびセンサで検出可能な他の量であってもよい。

１つの可能性のある用途として、本発明に係る鑑賞用装飾品（複合体）は、例えば重篤な測定値が得られたときに台座表面の彩色を変えるセンサが設けられたブレスレットで実現される。すなわちブレスレットは、色彩可変の（切替可能な）外観を呈するものである。本実施形態において、ブレスレットだけでなく、例えばバングルやネックレスが想定される。

鑑賞用装飾品の用途は、センシング制御部品を用いるウェアラブル技術の分野だけに限定されるものではない。純粋に審美的な観点から、ブレスレットやネックレスに装飾品を用いてもよい。透明な宝石に波長選択層および色彩可変の台座表面を組み合わせることにより、信号出力部品としてだけではなく、審美性およびデザイン性の観点からさまざまな用途の可能性が開ける。

透明な宝石は、きらきら輝く（ブリリアントカットの）外観を向上させるファセット面を有することが好ましい。好適な平凸の実施形態において、表面分布に起因して、光が宝石を通って輝く。本発明において、「平凸形状」とは、宝石の台座表面が平坦であることを意味する。上側表面は、主に凸状の湾曲部を有する領域を含み、ファセット面を有する。好適な実施形態では、主に凸状の湾曲部を有する領域は、上側表面の少なくとも５０％、より好適には少なくとも７０％、さらにより好適には少なくとも８０％、特に好適には１００％を占める。上側表面の中央において、宝石は、台座表面と平行なファセット面、または凹状の湾曲部を有するものであってもよい。宝石を台座部（接合部）に適合させるために、凹状の湾曲部は、例えば周縁領域において水平方向に延在する（以下詳述）。円形の宝石において、周縁領域をしばしば「ガードル」という。

好適には、透明でファセット面を有する宝石の第１のファセット面と基底表面（または水平な台座表面）との傾斜角αは、１０°〜４０°の間である（図２および図３を参照）。これにより、最大約３５°の横方向から見た場合であっても、色彩の均一性が十分に維持されるという利点が得られる。宝石は、平坦な面の上に水平方向に平坦に配置され、好適な傾斜角αは、水平方向の台座表面に対して鋭角である。これに対して、視野角は垂直方向を基準にして測定される。宝石のいわゆる周縁領域（図３に示す周縁領域ＲＢ）は、好適には８０°〜１００°の傾斜角βを有することが好ましい。具体的には、図２は、周縁領域を除いた宝石の輪郭（外形形状）を示す。具体的には、図３は、傾斜角βが９０°である周縁領域を示す。

光学的効果において、宝石の透明度は本質的な特性である。宝石の透明度は透光性に関連するものである。本発明によれば、宝石の「透明度」は、入射光の少なくとも５０％、好適には８０％の光が透過することを意味するものと理解されたい。

本発明によれば、鑑賞用装飾品の構成部品は、接着剤を用いて、より好適にはＵＶ硬化性（２８０〜３８０ｎｍ）接着剤または光硬化性（３８０〜７８０ｎｍ）の接着剤で接合されることが好ましい。なぜなら、ＵＶ光または可視光を照射すると速やかに硬化するためである。ＵＶ硬化性および光硬化性の接着剤は、当業者により十分に知られたものである。光学的理由から、できるだけ多くの光が波長選択層に達することができるように、接着剤は、十分な透明度を有する必要がある。接着剤は、好適には少なくとも８０％、より好適には少なくとも９０％の透明度を有する。本発明によれば、ＵＶ硬化性または光硬化性のアクリル製接着剤、特に変性ウレタンアクリル製接着剤を用いることが好ましい。これらの接着剤は、例えばDelo社のDelo-Photobond（登録商標）品番GB 368として市販されており、ＵＶ光または３２０〜４２０ｎｍ可視光により硬化させることができる。本発明によれば、例えばEPOXY-Technology社から市販されているEPO-TEK（登録商標）品番301-2等の他の接着剤を用いてもよい。透明度を測定する方法は、当業者により十分に知られている。鑑賞用装飾品の構成部品を接合させるには、接着剤を用いて接着させる必要なく、例えば機械的な手法、例えば適当な固定具等の他の可能性のある手法があることを、ここで明確に言及しておく。

好適な実施形態において、波長選択層（下記参照）は、ファセット面とは反対側の平坦な表面に直接的に形成される（図１）。このコーティング膜は、好適には、色彩可変の台座表面に接合される。本発明の択一的な好適実施形態において、波長選択層には、色彩可変の台座表面が設けられる。すなわち好適な色彩可変の台座表面は、透明な宝石の上に接合されている。ただし、個別の部品の接合は必ずしも必要ではない。

好適には、波長選択層は、波長選択コーティングであるか（以下参照）、または波長選択フィルムである（以下参照）。波長選択コーティングは、極めて良好な反射特性および透過特性を有するので、有効であることが証明された。波長選択コーティング（以下参照）に加えて、またはこれに代えて、波長選択フィルム（以下参照）を設けてもよい。好適には、波長選択フィルムを、接着層を介して色彩可変の台座表面に接合してもよい。ただし、個別の部品の接合は必ずしも必要ではない。

好適には、台座表面として電気的に切替可能なディスプレイが用いられ、すなわち色彩の変化は、電気的な処理によって実現することができる。本発明によれば、こうした変化は白色と黒色の間で行われることが好ましい。色彩可変の宝石の動作原理は、図４および図５に図示されている。図４に示すように台座表面が黒色である場合、波長選択層を透過する光の大部分は吸収され、波長選択層で反射する光だけが視認される。図５に示すように台座表面が白色である場合、波長選択層を透過する光は、白色表面で反射され、波長選択層で反射された光と重なり合って、新しい色を形成する。白色背景は、拡散反射を示すことが好ましい。これは、より大きな角度範囲において色彩変化が得られるという利点を有する。

例えば、例えばＥ−ペーパーまたはＥ−ｉｎｋ（登録商標）等の双安定ディスプレイ（以下参照）も同様に適当である。これらは、色彩を変化させるときだけエネルギを必要とするという点で有利である。この点は、エネルギ量が小さいウェアラブル技術に対して有利である。しかし、ＯＬＥＤ、ＴＦＴ、ＬＣＤ等の他のディスプレイ技術も同様に採用することができる。

国際規格DIN EN ISO 11664-4に基づくＬ＊ａ＊ｂ色空間を用いて、好適にも、本発明に係る白色および黒色の台座表面等、鑑賞用装飾品の色座標が定量的に特定されたとき、台座表面が白色である場合、測定された装飾品から色座標ｐ＝（Ｌ＊ｐ，Ｌ＊ｐ，Ｌ＊ｐ）が求められ、台座表面が黒色である場合、色座標ｖ＝（Ｌ＊ｖ，Ｌ＊ｖ，Ｌ＊ｖ）が求められる。色彩変化は、色座標「ｖ」から色座標「ｐ」までの距離によって計算される。色座標「ｖ」から色座標「ｐ」までの色空間距離ΔＥは次式で表される。

本発明によれば、ヒトの目視で区別されるには、色座標「ｖ」から色座標「ｐ」までの色空間距離ΔＥは、５以上である（ΔＥ≧５）ことが好ましい。

また本発明は、電気回路を用いて台座表面の彩色を変化させることにより、鑑賞用装飾品の彩色を変化させるためのプロセスに関する。

［透明な宝石］
透明な宝石は、例えば透明なガラス、プラスティック、透明なセラミック、または透明な宝石等、広くさまざまな材料を用いて作製することができる。本発明によれば、透明なガラスまたはプラスティックが、最も安価であるので望ましい。本発明によれば、光学的特性が優れているので、ガラスが好ましい。

［ガラス］
本発明は、原理的に透明である限り、ガラスの組成を限定しない。「ガラス」は、非晶質固体を構成する凍結した過冷却液体を意味する。ガラスの屈折率は、１．５〜１．９の間の範囲にあることが好ましい。本発明によれば、酸化ガラスおよびカルコゲナイドガラスの両方、または金属ガラスもしくは非金属ガラスを採用することができる。オキシ窒化ガラスもまた適当である。ガラスは、一成分（例えば、シリカ）ガラス、二成分（例えば、ホウ酸アルカリガラス）ガラス、または多成分（ソーダ石灰ガラス）ガラスであってもよい。ガラスは、溶融により、ゾル−ゲル法により、または衝撃波により作製することができる。これらの方法は、当業者に知られている。本発明によれば、無機ガラス、特に酸化ガラスが好ましい。これらのガラスには、ケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはリン酸塩ガラスが含まれる。鉛フリーガラスが特に好ましい。ファセット面を有する透明な宝石を作製するためには、ケイ酸塩ガラスが好ましい。シリカガラスは、それらのネットワークが主に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成されているという点で共通する。アルミナまたはさまざまなアルカリ酸化物などのさらなる酸化物を添加することによって、アルモシリケートガラスまたはアルカリシリケートガラスが形成される。五酸化リンまたは三酸化ホウ素がガラスの主要なネットワーク形成剤である場合、これらはそれぞれリン酸塩ガラスまたはホウ酸塩ガラスと呼ばれ、同様にさらなる酸化物を添加することにより、その特性を調整することができる。本発明において、これらのガラスを採用することができる。上述の複数のガラスは、主に酸化物で構成されているため、酸化物ガラスと総称されている。本発明の好適な実施形態では、ガラス組成物は以下の成分を含有する。すなわちガラス組成物は、（ａ）約３５〜約８５重量％のＳｉＯ_２、（ｂ）０〜約２０重量％のＫ_２Ｏ、（ｃ）０重量％〜約２０重量％のＮａ_２Ｏ、（ｄ）０〜約５重量％のＬｉ_２Ｏ、（ｅ）０〜約１３重量％のＺｎＯと、（ｆ）０〜約１１重量％のＣａＯ、（ｇ）０〜約７重量％のＭｇＯ、（ｈ）０重量％〜約１０重量％のＢａＯ、（ｉ）０〜約４重量％のＡＬ_２Ｏ_３、（ｊ）０〜約５重量％のＺｒＯ_２、（ｋ）０〜約６重量％のＢａＯ_３、（ｌ）０〜約３重量％のＦ、および（ｍ）０〜約２．５重量％のＣｌを含有する。全ての重量％を合計すると、１００重量％となるものと理解されたい。

ガラス部品のファセット面は、研削技術および研磨技術によって形成されるが、当業者には十分に知られた技術である。例えば、鉛フリーガラス、とりわけスワロフスキ社が製作する鉛フリーガラスは、本発明に適したものである。

［プラスティック］
透明な宝石の作製のための別の原材料として、透明なプラスティックを採用することができる。モノマーを硬化させた後のすべての透明なプラスティックが本発明に適しており、これらは当業者により十分に知られている。中でも、以下の材料が用いられる。すなわち、アクリルガラス（ポリメチルメタクリレート、ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＯ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリＮ−メチルメタクリルイミド（ＰＭＭＩ）の材料が用いられる。ガラスに対する透明プラスティックの利点は、特にガラスの約半分ほどの低い比重を有する点にある。他の材料特性は選択的に調整することができる。さらにガラスに比して、プラスティックは加工が容易である場合が多い。プラスティックの欠点は、ガラスと比較して弾性率が低い点、表面硬さが小さい点、および約７０℃を超える温度で強度が極端に低減する点にある。本発明に係る好適なプラスティックは、ポリＮ−メチルメタアクリルイミドであり、これは、Pleximid（登録商標）の品番TT70でEvonik社から市販されている。Pleximid（登録商標）の品番TT70の屈折率は１．５４で、Ｄ６５標準光を用いてＩＳＯ １３４６８−２で測定した透過率は９１％である。

［幾何学的形状］
透明の宝石の幾何学的形状は、原則的には限定されないが、デザインの外観に大きく依存する。宝石の基本的形状は、正方形、矩形、または円形であることが好ましい。本発明によれば、ファセット加工された表面はきらきらと輝く外観に効果的であるので、宝石はファセット面を有することが好ましい。本発明によれば、平凸の幾何学形状を有する宝石が好ましい。こうした宝石を介して光が十分に輝くためである。この場合、ファセット面に関連して、とりわけきらきらと輝く外観が得られる。ファセット面が好適な１０°〜４０°の傾斜角αを有する場合、水平方向から見たとしても、色彩が全体的に均一な印象が得られる。ファセット面の幾何学的形状は、原則的には限定されないが、台形または三角形の形態を有するファセット面、および矩形もしくは正方形のファセット面が好ましい。

［波長選択層］
波長選択層は、宝石のきらきらと輝く外観を実現し、宝石として認識される上で、本質的に重要な要素である。透明の宝石と色彩可変の台座表面の間に設けられることが好ましい。好適には、波長選択層は、波長選択フィルムであるか、または波長選択コーティングである。波長選択コーティングは、物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、または湿式化学法を用いて作製される。ただし、波長選択層は、微小構造表面で形成されるものであってもよい。微小構造表面の形成方法は当業者によく知られている。

限定的範囲の可視光スペクトルが反射し、透過するため、波長選択層はフィルタとして機能する。光学的部品は、きらきらと光るため、視認者にとっては特定の色彩に見える。きらきらと光ること（ブリリアントであること）は、さらに平凸部品のファセット面により支援されており、波長選択層は３８０〜７８０ｎｍの範囲にある光の一部を反射し、一部を透過する。本発明において特に好適な点は、波長選択層が４００〜７００ｎｍの範囲の可視光に対して７５％未満の平均反射率を有する点にある。本発明において、「平均反射率」とは、上記波長領域に対する基本的に最大可能な反射曲線（図６の点線で示した領域）の積分値に対する、同一の波長領域に対する波長選択層の反射曲線（図６の斜めハッチングを付した領域）の割合を意味するものと理解されたい。積分の範囲は、４００〜７００ｎｍの波長範囲である。波長選択層の平均反射率が７５％を超える場合、波長選択層により光が強く反射されるため、色彩可変の台座表面は、鑑賞用装飾品の可視光の色彩変化にはあまり影響を与えない。平均反射率が７５％未満である波長選択層は、色彩変化の効果は大きいので、本発明では好ましい。図６は、７５％未満の平均反射率の一例を示し、４００〜７００ｎｍの波長範囲に示す点線以下の積分値は、１００％に規格化されている。図７は、７５％を超える平均反射率の一例を示し、これはあまり望ましいものではない。

入射光は、波長選択層で部分的に反射し、部分的に波長選択層を透過する。波長選択層は、光の分散および鑑賞用装飾品としてきらきらと輝く様相（ブリリアントな様相）に極めて重要なものである。波長選択層で分散反射すると、光の際立ったポイントが形成されないので、ブリリアントな様相が損なわれる。したがって、波長選択層における反射光のうち散乱光の部分は、５％未満であることが好ましい。

波長選択層は、宝石の平坦な面に直接的に設けられるか、または択一的には色彩可変の台座表面に設けられることが好ましい。

波長選択層は、その反射率が角度に依存するという特性を有する。視認角度が変化すると、反射スペクトルが変化する。図８は、表１（以下参照）に示す実施例１のコーティング膜のさまざまな視野角に対する反射スペクトルの変化を示す。０°の視野角は、宝石を上から垂直に見た場合に相当し、垂直軸から測定したときの８５°の視野角は、側方から見た場合に相当する。波長選択層の反射スペクトルは、ファセット面を有する宝石に関連する視野角の関数として変化し、こうした反射スペクトル変化により、さまざまな割合の色彩をもつ光がファセット面を介して反射されるという効果をもたらす。ファセット面の好適な傾斜角αが１０°〜４０°の角度範囲にあるとき、水平方向から見た場合であっても色彩の均一性は維持される。

鑑賞用装飾品の個々の部品の接着剤として、ＵＶ硬化性または光硬化性の接着剤を用いた場合、接着剤の硬化に対して、波長選択層の透光特性が重要となる。鑑賞用装飾品の個々の部品を接着できるようにするためには、波長選択層が十分に透明であることが必要である。本発明によれば、波長選択層は、３６０〜４２０ｎｍの波長範囲において、少なくとも２０％の光を透過することが好ましい。

［波長選択フィルム］
波長選択コーティングに加え、またはこれに代えて、波長選択フィルムを採用することができる（下記参照）。反射フィルタとしての波長選択フィルムは、「放射光フィルム（Radiant Light Film）」という名称で市販されている。これらは、他の物品に設けることができる多層ポリマーフィルムである。これらの光学的フィルムがブラッグミラーであり、可視項の大部分を反射し、色彩効果をもたらすものである。光のさまざまな波長は、光の入射角度の関数として反射し、干渉現象が生じる。すなわち色彩は、視野角の関数として変化する。

本発明における特に好適な波長選択フィルムは、多層ポリマーフィルムであり、その最外層はポリエステルである。こうした波長選択フィルムは、３Ｍ社からRadiant Color Film CM 500の型番76917、型番76922、型番76924、および型番76926として市販されている。これらの波長選択フィルムは、５９０〜７４０ｎｍまたは５００〜７００ｎｍの反射波長範囲を有する。

反射型ではなく吸収型の波長選択フィルム、例えばRosco社のRoscolux #80 Primary Blueというフィルムを、吸収フィルタとして追加的に用いることができる。吸収フィルタによって色彩シフトを実現することができる。

波長選択フィルムは、透明の接着剤を用いて、色彩可変の台座表面および透明の宝石に接合されることが好ましい。好適な実施形態では、接着剤の屈折率は±２０％の範囲内で変動する。特に好適な実施形態では、屈折率の変動は±１０％の範囲内であり、さらに好適な実施形態では、±５％の範囲内である。これが、異なる屈折率に起因する反射損失を最小限に抑えることができる唯一の手法である。

各境界層を粗面化することにより、各境界層の屈折率を互いに対して適合（一致）させることができる（モスアイ効果）。いわゆるモスアイ表面は、理想的な場合、突然ではなく連続的に光の反射特性を変更する微小突起構造から成り立っている。異なる屈折率の間の際立った境界が取り除かれ、屈折率の移行は、ほぼ緩やかであり、光は妨害されることなくも透過することができる。これに必要な構造的な大きさは、３００ｎｍより小さくする必要がある。モスアイ効果は、複数の境界層における反射を最小限に抑えることができるので、複数の境界層を透過する光をより強くすることができる。

［波長選択コーティング］
これらの反射特性および透過特性により、波長選択コーティングは、波長選択層の構造として適当なものである。コーティング材料は、当業者に広く知られている。本発明の好適な実施形態において、波長選択コーティングは、少なくとも１つの金属および／または金属酸化物を含み、一連のＳｉＯ_２層およびＴｉＯ_２層を有する構造体を含むものであることが好ましい。金属および金属酸化物以外の可能性のあるコーティング材料は、例えば、金属窒化物、金属フッ化物、金属炭化物、またはこれらの化合物の任意の組合せであってもよく、広く知られたコーティング手法を用いて、宝石または彩色可変の台座表面に接合される。異なる金属または金属化合物からなる層を連続的に接合してもよい。コーティングを形成する方法およびコーティング自体は、当業者により十分に知られている。中でも先行技術によれば、コーティング形成方法は、物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、ペイントコーティング法、または湿式化学法を含む。本発明によれば、物理気相成長法（ＰＶＤ）が好ましい。

物理気相成長法（ＰＶＤ）は、真空式コーティング方法または薄膜技術のグループであり、これらの方法は、当業者には十分に知られており、特にコーティングガラスおよびプラスティックに関して、光学産業および宝石産業で採用されている。物理気相成長法（ＰＶＤ）おいて、コーティング材料は気相に状態変化させられる。気相材料は、順次基板に供給され、コーティングされ、濃縮され、目標とする層が形成される。

コーティング材料は、コーティング材料が充填されたソース材料を、例えば抵抗加熱または誘導加熱により、沸点に至るまで加熱することにより、気相状態に熱的に相転移させる。別の熱蒸着方法は、いわゆる電子ビーム蒸着であり、蒸着エネルギは、高エネルギ電子ビームにより生成される。例えば、Evatec社の型番BAK1101またはBalzers社の型番BAK760は、熱蒸着方法に適している。

スパッタリング法は、コーティング材料を気相状態に相転移させる別の方法である。スパッタリング法において、高エネルギのガスイオンが真空チャンバ内の標的（ターゲット）の表面に向けて加速される。標的は、コーティング材料で形成されている。原子は、機械的な衝撃力により標的から離脱する（解放される）。離脱した粒子が基板に衝突し、表面上で被膜され、濃縮される。例えば、Evatec社の型番Radianceがスパッタリング法に適している。

いくつかのＰＶＤ法（スパッタリング法、レーザビーム蒸着法、熱蒸着積層法）のうち、低いプロセス温度を実現することができる。すなわち、融点の低いプラスティックであってもコーティングすることができる。このように広範な種類の金属を、極めて純粋な形態の層を堆積させることができる。この方法は、酸素等の反応性ガスの雰囲気中で実行して、金属酸化物を堆積させることができる。典型的な層の系は、単一の層で構成されるが、機能および光学的な外観に対する要請に応じて、数多くの層で構成されるものであってもよい。

波長選択コーティングを構成するためには、例えば光を実質的に吸収しない誘電体材料が適している。コーティング材料の適当な選択、層の数、および層の厚さによって、所望の反射率および透過率を調整することができる。光を実質的に吸収しない誘電体材料として、任意の層の順序で、ＭｇＦ_２、ＳｉＯ_２、ＣｅＦ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、またはこれらの化合物の任意の組み合わせが好適にも適している。

また、波長選択層に光を吸収する材料を用いることができる。これにより、彩色の観点から、別の可能性のあるデザインを実現することができる。層の系に含まれる適当な吸収材料は、任意の層の順序で、例えばＣｒ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ａｌ、Ａｕ、ＳｉＯ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉ、またはこれらの化合物の任意の組み合わせが適している。

波長選択層を吸収フィルムと組み合わせることにより、効果的に色彩をさらに変化させることができる。構造に依存するが、吸収フィルムは、波長選択層と色彩可変の台座表面との間、または波長選択層と装飾品との間に配置される。

本発明によれば、好適なコーティングは、干渉現象に起因して可視光の特定の部分（波長域）のみを透過または反射する誘電材料で構成され、例えばＴｉＯ_２およびＳｉＯ_２からなる複数の一連の層で構成され、色彩が現れる。層の数および層の厚さは、色彩に応じて大きく変更することができる。高い彩度の色彩または低い彩度の色彩のさまざまな色彩が実現可能である。

［色彩可変の台座表面］
色彩可変の台座表面は、好適には、電気的に切替可能なディスプレイであり、電気的な処理によって色彩を変化させることができる。色彩変化は、２つの色彩の間で行われ、より好適には白色と黒色との間で行われる。白色と黒色との間の変化より、観賞用装飾品の可視光の色彩変化を顕著に実現することができる。本発明によれば、色彩変化は他の色彩の間で実現される者であってもよい。

好適な電気的に切替可能なディスプレイは、色彩を変化させるときだけエネルギを供給する必要があるので、双安定ディスプレイを含む。エネルギ消費することなく、変化した状態が維持される。色彩可変の宝石がバッテリまたは太陽光発電セルで作動する場合、省エネ型のエネルギ源は、極めて重要である。

双安定ディスプレイは、例えば、Ｅ−ペーパー、Ｅ−ｉｎｋ（登録商標）、または双安定ＬＣＤを含む。「Ｅ−ペーパー」は、電子ペーパーを意味する。これは、基本的に反射光に依拠し、すなわち自発光しない受動型のディスプレイ技術である。Ｅ−ペーパーは、粘性媒体に含まれる帯電させた白色および／または黒色のマイクロカプセルを有する。電圧をわずかに印加すると、帯電させたマイクロカプセルは、見えるようになったり、見えなくなったりする。すなわちディスプレイは、電気泳動の効果に基づいて、例えば黒色および白色の間でその色彩を変化させる。マイクロカプセルを利用することにより、支持材料としてガラスの代わりにフレキシブルなプラスティックを用いることができる。Ｅ−ｉｎｋ（登録商標）は、Ｅ−ｉｎｋ株式会社（登録商標）を示す製品、および類似する電子ペーパーを示す製品である。適当な電子ペーパーには、例えばAdmatec社の製品AEP0213021201042_001を含む。

色彩可変の台座表面として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を採用することができる。液晶ディスプレイは、例えばモニタ、コンピュータゲーム、通信携帯デバイスおよび民生用電子機器に広く利用されている。電源付きの液晶ディスプレイと、双安定型の液晶ディスプレイとがある。液晶ディスプレイは、液晶セルに基づくものである。このタイプのディスプレイは、光の偏光面が回転する。液晶セルに電場を印加すると、電場中で液晶分子の向きを変えることにより、液晶セルの透明度を制御することができる。

双安定ＬＣＤは、追加的な電源を加えることなく表示状態を維持する点が好ましい。このタイプのディスプレイでは、液晶分子の向きをかえるためだけにエネルギが必要となる。ある状態に至った後、次の調整で向きが新たに変更されるまで、その状態は維持される。例えば、シャープ社の型番LS010B7DH01は、双安定型の液晶ディスプレイとして利用することができる。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、同様に、色彩可変の台座表面として適当なものである。ＯＬＥＤは、自発光型の薄膜デバイスであり、エレクトロルミネッセンスを利用することにより電荷から光を生成するものである。ＯＬＥＤは、２つの端子の間に埋め込まれた有機層または数多くの異なる有機薄膜からなる。一方の端子は、生成された光を放射できるように透明でなければならない。ＯＬＥＤ技術は、例えばスクリーンおよびディスプレイに採用されている。

例えばＬＥＤディスプレイまたはＴＦＴ制御型のディスプレイ等の別の態様に係るディスプレイは、本発明に係る利用に際して適当なものである。一般に、単一画素システムおよび複数画素システムも適当である。ディスプレイは、当業者に広く知られている。

さらに色彩可変の台座表面として、例えばサーモクロミック性のシート、塗料、またはインク等の温度依存型の色彩可変材料も利用することができる。色彩変化は、可逆的であってもよい。色彩は熱によって変化し、材料が冷却したとき、材料の色彩は元に戻る。適当なサーモクロミック性のシートは、例えばLCR Hallcrest社の型番R20C5B、R25C5B、R29C4B、R30C5B、R35C1B、R35C5B、R40C5B、およびR45C5Bを含み、適当なサーモクロミック性のインクは、例えばLCR Hallcrest社の型番JC21Aを含む。これらのサーモクロミック性材料は、当業者に広く知られている。

テキストやサイン等の隠されたメッセージを含む鑑賞用装飾品は、さらなる興味深い応用例である。サーモクロミック性のシートは、例えば、色彩が変化した場合にのみ見えるようになる印刷メッセージを有する。例えば、白色の台座表面に、黒色のテキストメッセージが視認される。色彩が白色から黒色に変化したとき、テキストメッセージはもはや見えなくなってしまう。例えばロゴ、会社名、または他のサインのために、上述の効果を用いることができる。

上記説明した色彩可変の台座表面に加え、シートまたは塗料等のフォトクロミック性材料（光発色性材料）を用いてもよい。「フォトクロミック性」とは、光誘起される可逆的転換を意味する。可逆的転換のトリガーは、ほとんどの場合、ＵＶ光である。

［本発明に係る実施例］
複数の異なる鑑賞用装飾品について、さまざまな測定を行い調査した。装飾品は、透明の宝石、波長選択層、および色彩可変の台座表面で構成されたものであった。波長選択層は、波長選択性のＰＶＤコーティング膜（ＰＶＤ被膜、上記参照）として設計された。実施可能性の理由により、黒色または白色のシートを色彩可変の台座表面として用いた。シートは、その光学的特性において、電子ペーパーに相当し、小さくコンパクトな測定装置を実現するものである。Coroplast社の白色シート（品番：303/W）および黒色シート（品番：303/B）を用いた。

すべての測定において、透明な宝石として、Swarovski社のチェスボード・サークル型の宝石（品番：2035、１４ｍｍ径）、すなわち透明円形のファセット面と平坦な底面を有する宝石を用いた。

キュービック・コーティング装置（Balzers BAK760）を用い、ＰＶＤプロセスにより、宝石に真空蒸着（図１のＣの位置）を行った。電子ビーム蒸着装置を用いて膜材料を蒸着した。宝石に対する真空蒸着は、Veeco Mark II型のイオン源からの加速された酸化イオンにより促進された。

波長選択性のＰＶＤコーティング膜は、接着剤を硬化させるのに十分なＵＶ透過性を有するものであった。ＰＶＤコーティング膜が形成されたチェスボード・サークル型の宝石が、市販されたＵＶ硬化性の接着剤を用いて白色シート（図１の位置Ｄを参照）に固定され、同様に、チェスボード・サークル型の宝石に黒色シートに固定された。

高い彩度を有する色の実施例において、波長選択性のＰＶＤコーティング膜として、（以下の）表１に示す実施例１のコーティング膜が選択された。ほぼ垂直方向から見たとき、白色の台座表面の場合にはマゼンタ色に見え、黒色の台座表面の場合には緑色に見える。

別の実施例では、（以下の）表２に示す実施例２のコーティング膜が選択された。ほぼ垂直方向から見たとき、白色の台座表面の場合には黄色に見え、黒色の台座表面の場合には青色に見える。

ＰＶＤコーティング膜の輝度に対する重要性を照明するために、輝度測定において、波長選択性のＰＶＤコーティング膜を有さないチェスボード・サークル型の宝石を比較例として用いた。ＵＶ硬化性の接着剤を用いて、透明のチェスボード・サークル型の宝石を白色および黒色のシートに直接的に固定した。

表１：ほぼ垂直方向から見た際にマゼンタ色および緑色に見える実施例１のコーティング膜

表２：ほぼ垂直方向から見た際に黄色および青色に見える実施例２のコーティング膜

［測定装置］
国際規格DIN EN ISO 11664-4に基づくＬ＊ａ＊ｂ色空間を用いて、色座標と色空間距離ΔＥを求めて、色彩変化を求めた（上記参照）。

測定装置を図９に示す。光源として、半球状の実質的な拡散照明を選択し、デジタル測定カメラを用いて色座標を検出した。拡散照明は、優先的に検出されることはない、という利点を有する。図４に示す環状光源（４）が半球（３）の方向にのみ光を出力するので、鑑賞用装飾品は間接的に照明された。鑑賞用装飾品は、半球での反射光により照明される。しかしながら、半球（３）の開口（５）は、カメラ（２）を用いて測定するために必要なものであるので、照明は実質的に拡散光のみであった。図９の半球は、プラスティック製であり、３００ｍｍの径を有し、半球の内側表面に白色ペイント（つや消しアクリルペイント、型番RAL9010M）が塗布される。光源（４）として、Osram社の型番L32W/25Cの環状の白色光源を用いた。この装置は、実質的な拡散光状態を実現した。

半球（３）は、色座標を検出するための２×１５°の開口（５）を有していた。半球の中心からカメラの前面レンズまでの距離が２００ｍｍの位置に配置されたキャノン社の型番EOS400Dのカメラを測定カメラ（２）として用いた。鑑賞用装飾品（１）は、半球の中心から約１２ｍｍだけ水平方向にずれた位置（オフセットした位置）に配置された。これは、装飾品が視覚的に鑑賞されるときにしばしば眺められる鑑賞用装飾品に対する「傾斜視野角」を模倣するものである。照明が十分に拡散しているので、水平方向のずれ（オフセット）は任意である。

［輝度測定（ブリリアンス測定）］
鑑賞用装飾品は、色彩が変化するとき、きらきらと（ブリリアントに）輝く（上記参照）。鑑賞用装飾品の構造が輝度（ブリリアンス）にとって重要な要素であることを説明するために、波長選択コーティングを有する場合と有しない場合について輝度測定を行った。測定を妨害する光の影響を回避するために、測定は暗室で実施された。

測定装置を図１０に示す。実質的にコリメートされた光源（４）を用いて、Edmund Optics社のPlate Beamsplitterの型番46-583等の半透明の鏡（５）を介して２×０．２５°にビームを拡大させて、鑑賞用装飾品（１）が照明された。市販されている合焦可能な白色ＬＥＤ光プロジェクタを用いて、実質的にコリメートされた光源を構成した。

装飾品で反射した光を、距離３００ｍｍ（６）にある散乱板（３）に集光させた。散乱板（３）は、６００×６００ｍｍ^２の大きさを有する、市販された拡散シートLuminit Light Shaping Diffuser 60°であった。装飾品から測定カメラまでの１５００ｍｍの距離（７）に、反射光の分布を測定するために、１２ｍｍの対物レンズを有する型番AVT Manta G-235Cの測定カメラが取り付けられた。

［測定内容］
以下の測定が実施された。
・Ｖ１：本発明に係る実施例：実施例１のコーティングを用いたときの白色および黒色の台座表面の色座標の測定。
・Ｖ２：本発明に係る実施例：実施例２のコーティングを用いたときの白色および黒色の台座表面の色座標の測定。
・Ｖ３：本発明に係る実施例：実施例２のコーティングを用いたときの白色および黒色の台座表面を有する鑑賞用装飾品の反射光の分布を測定することによる輝度の測定。
・Ｖ４：波長選択層を含まない白色および黒色の台座表面を有する鑑賞用装飾品の反射光の分布を測定することによる輝度の測定。

［測定結果］
・Ｖ１：実施例１のコーティングを含む宝石における白色および黒色の台座表面の色座標の測定結果：
黒色の台座表面：Ｌ＊＝７１．４／ａ＊＝−７３．４／ｂ＊＝１４．５
白色の台座表面：Ｌ＊＝３９．４／ａ＊＝６３．５／ｂ＊＝６７．６
黒色の台座表面と白色の台座表面の色空間距離：ΔＷ＝１６０．６
・Ｖ２：実施例２のコーティングを含む宝石における白色および黒色の台座表面の色座標の測定結果：
黒色の台座表面：Ｌ＊＝７１．２／ａ＊＝−１８．８／ｂ＊＝−６８．３
白色の台座表面：Ｌ＊＝５８．９／ａ＊＝５７．９／ｂ＊＝６７．２
黒色の台座表面と白色の台座表面の色空間距離：ΔＷ＝１５６．２
・Ｖ３：実施例２のコーティングを含む宝石における白色および黒色の台座表面を含む宝石の輝度を測定した結果、図１１の分布グラフを得た。分布グラフは、反射光の数多くの際立ったポイントを示している。
黒色の台座表面を含む宝石の輝度測定に関しては、図１２の分布グラフを得た。この分布グラフは、同様に反射光の数多くの際立ったポイントを示している。
・Ｖ４：波長選択層を含まない白色および黒色の台座表面を有する鑑賞用装飾品に関して、反射光の輝度を測定した。波長選択層を含まない場合、図１３から明らかなように、白色の台座表面に対して実質的に反射光が低減した。
黒色の台座表面に対して同様の測定を行った。図１４によれば、反射光が低減していることが明らかである。

［測定結果に対する検討］
測定結果Ｖ１，Ｖ２から明らかなように、黒色から白色への台座表面の色彩変化により、鑑賞用装飾品の色彩は実質的に変化することが分かる。鑑賞用装飾品の色彩は、宝石のタイプ、波長選択層の構造、台座表面の色によって影響される。

測定結果Ｖ３，Ｖ４から明らかなように、波長選択層は光学的外観、特に輝度に対して実質的な影響を与えることが分かる。図１１および図１２に示すように、白色および黒色の台座表面の両方に対して、反射光が広く分布し、突出したポイントが得られるということは、高輝度（高いブリリアンス、上記参照）に対応するものであるが、波長選択コーティングにより実現される。波長選択コーティングが設けられない場合（図１３および図１４を参照）、反射光の少数の弱く突出したポイントしか得られず、低輝度に対応するものである。

Ａ…鑑賞用装飾品
Ｂ…透明な宝石
Ｃ…波長選択層
Ｄ…色彩可変の台座表面

Claims (14)

1. 鑑賞用装飾品（Ａ）であって、
   ａ．平凸の幾何学的形状を有する透明な宝石（Ｂ）と、
   ｂ．波長選択層（Ｃ）と、
   ｃ．色彩可変の台座表面（Ｄ）とを備えた、鑑賞用装飾品。
2. 透明な宝石（Ｂ）は、ガラスまたはプラスティックで形成されている、請求項１に記載の鑑賞用装飾品。
3. 透明な宝石（Ｂ）は、ファセット面を有する、請求項１または２に記載の鑑賞用装飾品。
4. 透明な宝石（Ｂ）の底面に対する第１のファセット面の傾斜角αが１０°〜４０°の角度範囲内にある、請求項３に記載の鑑賞用装飾品。
5. 波長選択層（Ｃ）は、
   ａ）ファセット面に対向する平坦面の上の宝石（Ｂ）、または
   ｂ）台座表面（Ｄ）に接合される、請求項３または４に記載の鑑賞用装飾品。
6. 波長選択層（Ｃ）は、波長選択コーティングまたは波長選択フィルムで構成されている、請求項１〜５の少なくともいずれか１項に記載の鑑賞用装飾品。
7. 波長選択層（Ｃ）は、少なくとも１つの金属または金属化合物を含み、好適にはＳｉＯ_２層およびＴｉＯ_２層を含む構造体を有する、請求項６に記載の鑑賞用装飾品。
8. 波長選択層（Ｃ）は、３８０〜７８０ｎｍの波長範囲の光を反射し、透過させる、請求項１〜７の少なくともいずれか１項に記載の鑑賞用装飾品。
9. 波長選択層（Ｃ）は、３６０〜４２０ｎｍの波長範囲の光の少なくとも２０％を透過させる、請求項８に記載の鑑賞用装飾品。
10. 波長選択層（Ｃ）は、４００〜７００ｎｍの波長範囲の光の７５％未満の平均反射率を有する、請求項８または９に記載の鑑賞用装飾品。
11. 台座表面（Ｄ）として電気的に切替可能なディスプレイが用いられる、請求項１〜１０の少なくともいずれか１項に記載の鑑賞用装飾品。
12. 電気的に切替可能なディスプレイは、黒色と白色との間で切り替えられる、請求項１１に記載の鑑賞用装飾品。
13. 鑑賞用装飾品の前記構成部品ａ〜ｃは接着剤で接合される、請求項１〜１２の少なくともいずれか１項に記載の鑑賞用装飾品。
14. 電子回路手段を用いて、色彩可変の台座表面（Ｄ）の色彩を変える、請求項１〜１３の少なくともいずれか１項に記載の鑑賞用装飾品。
    
    

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