CN108351450A - 金色调多层涂层和包含所述涂层的反射体 - Google Patents

金色调多层涂层和包含所述涂层的反射体 Download PDF

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Abstract

一种金色调多层涂层包括金属膜和多层膜层。所述多层膜层包括多个介电膜，所述多个介电膜具有两种或多种不同的折射率，并且所述多层膜层通过交替层压不同折射率的所述多个介电膜而形成。

Description

金色调多层涂层和包含所述涂层的反射体
技术领域
本技术涉及生成金色调颜色的金色调多层涂层和包含该涂层的反射体。
背景技术
在相关技术中，存在着例如在不使用昂贵的金的情况下施加有人造金色的涂层的产品。
例如，专利文献1中所公开的具有金反射色的透明板包括其上形成有氮化钛(TiN)膜和金属氧化物介电膜的玻璃板。
专利文献2中所公开的金色沉积膜包括由折射率为1.3至1.5的物质形成的低折射率层和由折射率为2.0或更高的物质形成的高折射率层，所述低折射率层和所述高折射率层交替层压在基底上，使得最外层为高折射率层。
专利文献3中所公开的反射体包括反射控制层，所述反射控制层具有与直接在银膜上形成或通过其他透明层在银膜上方形成的金色类似的反射和吸收光谱。因此，实现了具有接近金色的颜色的反射光。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请待审公开第1-208344号
专利文献2：日本专利申请待审公开第6-256929号
专利文献3：日本专利申请待审公开第6-220610号
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1至3中所公开的技术中存在与实际的金色等的反射率相比反射率较低的问题。需要一种用于接近金色的改进的层结构。
本发明的一个目的是提供可具有反射特性尽可能接近金色的金色调多层涂层以及包括所述涂层的反射体。
解决问题的方案
为了实现所述目的，根据本技术的金色调多层涂层包括金属膜和多层膜层。
多层膜层，所述多层膜层包括多个介电膜，所述多个介电膜具有两种或多种不同的折射率，并且所述多层膜层通过交替层压不同折射率的所述多个介电膜而形成。
根据这种结构，可以实现尽可能接近金色的反射特性。
所述多层膜层可以包括薄膜，所述薄膜具有比所述多个介电膜的消光系数更高的消光系数。
根据这种结构，在入射角增大的情况下，可以抑制金色的色移。换言之，可以在宽的波长区域的方向上实现尽可能接近金色的反射特性。
所述金属膜可以由Al、Ag、Cu、Ti、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni或W形成。
所述多层膜层可以包含SiO2以及具有比所述SiO2的折射率更高的折射率的Nb2O5、Ta2O5或TiO2。
所述金属膜可以由Ti形成，并且所述多层膜层可以包括至少五层介电膜。或者，所述金属膜可以由Cu形成，并且所述多层膜层可以包括至少三层介电膜。或者，所述金属膜可以由Al形成，并且所述多层膜层可以包括至少五层介电膜。
所述多层膜层可以包括第一组层和第二组层，并且所述薄膜可以设置在第一组层和第二组层之间。
所述第一组层可以由第一介电膜和具有比所述第一介电膜的折射率更高的折射率的第二介电膜构成，并且所述第二组层可以由所述第一介电膜和所述第二介电膜构成。
根据本技术的反射体包括基底材料和设置在所述基底材料上的金色调多层涂层。
发明的效果
如上所述，根据本技术，可以提供可具有尽可能接近金色反射特性的金色调多层涂层和包含所述涂层的反射体。
应该注意，这里描述的效果并不是是限制性的，并且可以是本公开内容中描述的任何效果。
附图说明
图1是示出根据本技术实施方式的包括金色调多层涂层的反射体的截面图。
图2是示出根据实施例1的多层涂层30的各个膜的材料和膜厚度的表格。
图3A示出了作为比较例的Au和根据实施例1的反射体在可见光区域的反射光谱。图3B示出了在入射角为0°、30°、50°和70°时实施例1的光反射特性。
图4是示出根据实施例2的多层涂层30的各个膜的材料和膜厚度的表格。
图5A示出了作为比较例的Au和根据实施例2的反射体在可见光区域(入射角为0°)的反射光谱。图5B示出了在入射角为0°、30°、50°和70°时实施例2的光反射特性。
图6是示出根据实施例3的多层涂层30的各个膜的材料和膜厚度的表格。
图7A示出了作为比较例的Au和根据实施例3的反射体在可见光区域(入射角为0°)的反射光谱。图7B示出了在入射角为0°、30°、50°和70°时实施例3的光反射特性。
图8是示出计算实施例1至3的反射体与金之间的色差与入射角的依存性的结果的图表。
发明的实施方式
在下文中，将参照附图描述本公开内容的实施方式。
1.包括金色调多层涂层的反射体
图1是示出根据本发明实施方式的包括金色调多层涂层(以下简称为“多层涂层”)的反射体的截面图。
所述“反射体”可以是成品(最终产品)或可以是组件。反射体100适用于包括但不限于诸如智能手机和平板电脑之类的电子设备的外壳，以及其他任何产品。
反射体100包括基底材料10和设置在基底材料10上的多层涂层30。基底材料10的材料的实例包括树脂、金属、玻璃和陶瓷。
多层涂层30包括设置在基底材料10上的金属膜15和设置在金属膜15上的多层膜层20。多层膜层20包括具有两种或更多种不同折射率的多个介电膜(21，22...)，并且交替层压具有不同折射率的介电膜21和22。
作为金属膜15的材料，可以使用例如Al、Ag、Cu、Ti、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni或W。
“交替层压”介电膜是指层压具有两种或更多种不同折射率的至少三个介电膜21，22...。多层膜层20通过从基底材料10的一侧起依次层压至少具有第一折射率的第一介电膜21、具有比第一折射率高的第二折射率的第二介电膜22以及另一个第一介电膜21而制成。
多层膜层20可以包括具有与第一折射率和第二折射率不同的第三折射率的第三介电膜。在这种情况下，假定从基底材料10的一侧起依次层压第一介电膜、第二介电膜、第三介电膜、第一介电膜、第二介电膜...。
另外，所述“交替层压”介电膜也是指将除所述介电膜以外的膜(例如，如下所述的金属薄膜)插入到介电膜的层压中。
多层膜层20的介电膜21和22的数量上限没有特别限制，但实际上为10至30。
作为介电膜21或22的材料，可使用SiO2、MgF、Nb2O5、Ta2O5、TiO2等。SiO2和MgF都是具有低折射率的材料(第一介电膜21)，而Nb2O5、Ta2O5和TiO2都是具有高折射率的材料(第二介电膜22)。
注意，可以将作为透明膜的保护层设置在多层涂层30上作为最上层。所述保护层可以理想地形成得相对较厚，例如具有100nm以上的厚度。
金属膜15的膜厚度通常为50nm以上且500nm以下，但不限于此范围。更理想的是，所述膜厚度为70nm以上且300nm以下。
多层膜层20的每个介电膜21和22的膜厚度通常为30nm以上300nm以下，但不限于此范围。更理想的是，所述膜厚度为50nm以上200nm以下。
制造反射体100的方法的实例包括PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)等。
制造反射体100的替代方法包括在基底膜(未示出)上形成多层涂层30，并将形成的多层涂层30转移到基底材料10。在这种情况下，可以通过例如嵌入成型进行转移。
具有上述结构的所述反射体100可以具有尽可能接近金色的反射特性。因此，可以在不使用昂贵的金材料的情况下实现更接近金色的反射特性，并且产品成本能够显著降低。
2.实施例
2.1)实施例1
图2是示出根据实施例1的多层涂层30的各个膜的材料和膜厚度的表格。从基底材料10一侧起按层数(1到6)的顺序形成金属膜15和介电膜21和22。
注意，图1的所述反射体100的结构通常用于实施例1至3中，包括稍后描述的实施例2和3。
使用Ti作为金属膜15的材料。意在使用反射率尽可能高的材料。例如，Ti的膜厚度为100nm。
在多层膜层20中，使用SiO2作为具有低折射率的介电膜(第一介电膜21)，并使用Nb2O5作为具有高折射率的介电膜(第二介电膜22)。交替层压多个SiO2膜和Nb2O5膜，并且多层膜层20具有五层结构。所述介电膜的膜厚度从底层一侧起依次为80nm、70nm、110nm、70nm、和50nm。
图3A示出了作为比较例的金(Au)和根据实施例1的反射体在可见光区域的反射光谱。在本说明书中，可见光区域中的物体的反射率的波形被称为“反射特性”。实施例1的反射特性示出了在0°的光入射角时，即在垂直于反射体表面的方向上的反射光的特性。
如图3A所示，Au的反射特性具有在短波长区域小且在长波长区域很大的特征。实施例1的反射体也可以具有与Au大致相同的反射特性。
注意，图3B示出了在入射角为0°、30°、50°和70°时实施例1的光反射特性。这表示随着入射角增加，实施例1反射特性的每个峰与Au的反射特性或多或少地偏移。这源于多层膜层20的存在。
2.2)实施例2
图4是示出根据实施例2的多层涂层30的各个膜的材料和膜厚度的表格。从基底材料10的一侧起按层数(1到4)的顺序形成金属膜15和介电膜21和22。
使用在短波长一侧具有低反射率而在长波长一侧具有高反射率的Cu作为金属膜15的材料。例如，Cu的膜厚度为100nm。
在多层膜层20中，与实施例1类似，使用SiO2作为具有低折射率的第一介电膜21，并使用Nb2O5作为具有高折射率的第二介电膜22。交替层压多个SiO2膜和Nb2O5膜，并且多层膜层20具有三层结构。所述介电膜的膜厚度从底层侧起依次为80nm、70nm、和50nm。
图5A示出了作为比较例的金(Au)和根据实施例2的反射体在可见光区域(入射角为0°)的反射光谱。图5B示出了在入射角为0°、30°、50°和70°时实施例2的光反射特性。
由于Cu的反射特性接近于金的反射特性，所以可以减少用于使光波形接近于金的介电膜的总数量。因此，增加了生产率，并且成本可以降低。另外，Cu自身的反射特性抑制了多层膜层20中的入射角变化对峰偏移的影响，并且与实施例1相比，可以抑制在入射角增大的情况下的反射特性的变化。
2.3)实施例3
图6是示出根据实施例3的多层涂层30的各个膜的材料和膜厚度的表格。从基底材料10的一侧起按层数(1到6)的顺序形成金属膜15和介电膜21和22。
使用Al作为金属膜15的材料。例如，Al的膜厚度为100nm。
在多层膜层20中，使用SiO2作为具有低折射率的第一介电膜21，使用Nb2O5作为具有高折射率的第二介电膜22。另外，多层膜层20包括金属薄膜，例如作为具有比所述多个介电膜的消光系数更高的消光系数的薄膜。图1未示出金属薄膜。
理想地，所述金属薄膜的材料具有2以上的折射率。作为所述金属薄膜的材料，除Nb以外还使用Ti、Ta、Fe、Mo或W。特别地，优选使用消光系数小的Nb。
在多层膜层20中，所述金属薄膜(Nb)设置在由第二SiO2层和第三Nb2O5层构成的第一组层和由第五SiO2层和第六Nb2O5层构成的第二组层之间。
所述介电膜的膜厚度从底层一侧起依次为80nm、90nm、90nm和60nm。金属薄膜的膜厚为20nm。
所述金属薄膜的膜厚度不限于实施例3的膜厚度，而是被定义为10nm以上且30nm以下。在所述金属薄膜的膜厚度小于15nm的情况下，制造误差可能增加并且生产率可能降低。在膜厚度超过30nm的情况下，光透过性降低并且反射率降低。更优选地，所述金属薄膜的膜厚度为15nm以上且25nm以下。
图7A示出了作为比较例的金(Au)和根据实施例3的反射体在可见光区域(入射角为0°)的反射光谱。图7B示出了在入射角为0°、30°、50°和70°时实施例3的光反射特性。
根据实施例3，由于将金属薄膜插入到多层膜层20中，所以与实施例2相比，可以抑制在入射角增大的情况下的反射特性。
金属薄膜(例如Nb)的消光系数越小，则膜厚度可以设定得越大。换言之，在实施例3中，不需要制造极薄的膜，制造误差相对降低，制造稳定性得以改善。
另外，第一组层和第二组层分别设置为所述金属薄膜的下层和上层。因此，可以实现理想的光学特性。
在此，根据专利文献3中描述的上述技术，在短波长一侧的反射波形与金的反射波形差异巨大。另外，在倾斜观看物体的情况下，透明膜的表观膜厚发生变化。因此，与垂直观看物体的情况相比，增加了色移。
3.实施例的反射体与金之间色差的入射角特性
图8是示出计算实施例1至3的反射体与金之间的色差与入射角的依存性的结果的图表。ΔEab表示使用D65光源时的色差。ΔEab通常为5以下。由于可以使用实施例1至3的结构来提高反射率，所以与作为比较例的包含TiN金属膜的产品(例如参见专利文献1)相比，ΔEab可以显著降低。
此外，与其他实施例相比，实施例3的结构在入射角约为50°的情况下满足ΔEab为5以下，并且即使在入射角为70°的情况下也能具有接近5的值。
4.其它各种实施方式
本技术不限于上述实施方式，并且可以实现其它各种实施方式。
例如，在实施例1的多层膜层20中，与金属膜15接触的膜是具有低折射率的第一介电膜(SiO2)21，但也可以是具有高折射率的介电膜(Nb2O5)22。这同样适用于实施例3。
如实施例2，在所述介电膜的数量为3的情况下，与金属膜15接触的膜理想地为具有低折射率的第一介电膜21。然而，在实施例2中，在所述介电膜的数量为4、5或多于5的情况下，与金属膜15接触的膜可以是具有高折射率的第二介电膜22。
可将各个实施例的上述特征中的至少两个特征进行组合。例如，根据实施例1的反射体的多层膜层20可以包括根据实施例3的反射体的所述薄膜(例如，金属薄膜)。
可以使用Ag、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo或Ni来代替根据实施例1至3的金属膜15。
应该注意的是，本技术也可具有以下结构。
(1)一种金色调多层涂层，包括：
金属膜；以及
多层膜层，所述多层膜层包括多个介电膜，所述多个介电膜具有两种或多种不同的折射率，并且所述多层膜层通过交替层压不同折射率的所述多个介电膜而形成。
(2)根据(1)的所述金色调多层涂层，其中
所述多层膜层包括薄膜，所述薄膜具有比所述多个介电膜的消光系数更高的消光系数。
(3)根据(1)或(2)的所述金色调多层涂层，其中
所述金属膜由Al、Ag、Cu、Ti、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni或W形成。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的金色调多层涂层，其中
所述多层膜层包含SiO2以及具有比所述SiO2的折射率更高的折射率的Nb2O5、Ta2O5或TiO2。
(5)根据(1)的所述金色调多层涂层，其中
所述金属膜由Ti形成，并且
所述多层膜层包括至少五层的所述介电膜。
(6)根据(1)的所述金色调多层涂层，其中
所述金属膜由Cu形成，并且
所述多层膜层包括至少三层的所述介电膜。
(7)根据(2)的所述金色调多层涂层，其中
所述金属膜由Al形成，并且
所述多层膜层包括至少五层的所述介电膜。
(8)根据(2)至(7)中任一项所述的金色调多层涂层，其中
所述多层膜层包括
第一组层，所述第一组层由第一介电膜和具有比所述第一介电膜的折射率更高的折射率的第二介电膜构成；以及
第二组层，所述第二组层由所述第一介电膜和所述第二介电膜构成，并且
所述薄膜设置在所述第一组层和所述第二组层之间。
(9)一种反射体，包括：
基底材料；以及
设置在所述基底材料上的金色调多层涂层，
所述金色调多层涂层包括：
设置在所述基底材料上的金属膜，以及
多层膜层，所述多层膜层包括多个介电膜，所述多个介电膜具有两种或多种不同的折射率，并且所述多层膜层通过交替层压不同折射率的所述多个介电膜而形成。
参考标记列表
10 基底材料
15 金属膜
20 多层膜层
21 第一介电膜
22 第二介电膜
30 多层涂层
100 反射体

Claims (9)

1.一种金色调多层涂层，包括：
金属膜；以及
多层膜层，所述多层膜层包括多个介电膜，所述多个介电膜具有两种或多种不同的折射率，并且所述多层膜层通过交替层压不同折射率的所述多个介电膜而形成。
2.根据权利要求1所述的金色调多层涂层，其特征在于，
所述多层膜层包括薄膜，所述薄膜具有比所述多个介电膜的消光系数更高的消光系数。
3.根据权利要求1或2所述的金色调多层涂层，其特征在于，
所述金属膜由Al、Ag、Cu、Ti、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni或W形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的金色调多层涂层，其特征在于，
所述多层膜层包含SiO2以及具有比所述SiO2的折射率更高的折射率的Nb2O5、Ta2O5或TiO2。
5.根据权利要求1所述的金色调多层涂层，其特征在于，
所述金属膜由Ti形成，并且
所述多层膜层包括至少五层的所述介电膜。
6.根据权利要求1所述的金色调多层涂层，其特征在于，
所述金属膜由Cu形成，并且
所述多层膜层包括至少三层的所述介电膜。
7.根据权利要求2所述的金色调多层涂层，其特征在于，
所述金属膜由Al形成，并且
所述多层膜层包括至少五层的所述介电膜。
8.根据权利要求2所述的金色调多层涂层，其中，
所述多层膜层包括
第一组层，所述第一组层由第一介电膜和具有比所述第一介电膜的折射率更高的折射率的第二介电膜构成；以及
第二组层，所述第二组层由所述第一介电膜和所述第二介电膜构成，并且
所述薄膜设置在所述第一组层和所述第二组层之间。
9.一种反射体，包括：
基底材料；以及
设置在所述基底材料上的金色调多层涂层，
所述金色调多层涂层包括：
设置在所述基底材料上的金属膜，以及
多层膜层，所述多层膜层包括多个介电膜，所述多个介电膜具有两种或多种不同的折射率，并且所述多层膜层通过交替层压不同折射率的所述多个介电膜而形成。
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