JP2009170887A - 電磁波吸収体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基材2の片面に細線メッシュパターン3からなる反射層4が形成され、その上に透明な固体誘電体層6aが粘着剤層5aを介して積層され、その上には、透明基材8aの片面にFSS素子の細線パターン9aが形成されてなる周波数選択遮蔽層10aが粘着剤層7aを介して積層され、その上には透明な固体誘電体層6bが粘着剤層5bを介して積層され、その上には、透明基材8bの片面にFSS素子の細線パターン9bが形成されてなる周波数選択遮蔽層10bが粘着剤層7bを介して積層され、細線メッシュパターン3及び細線パターン9a,9bはいずれも線幅15〜80μmであり、細線パターン9a,9bの配列間隔が互いに略重なる位置に配設され、透視性を有する電磁波吸収体1。
【選択図】図1
Description
このため、所定の周波数の電磁波のみを選択的に遮蔽するという、周波数選択型の電磁波シールド対策がますます重要視されつつある。
また、アルミ製などの金属製の間仕切り壁(パーテーション)やスチール製書棚などにより重複して反射された無線LANの電磁波が混信の原因となり通信速度が低下するという問題を引き起こしている。このため、単に無線LANに使用されている電磁波が外部へ漏洩するのを防止するだけでなく、電磁波の混信を防ぐためには、電磁波の反射を抑えることによって吸収遮蔽することが必要とされている。
また、波長30〜300GHzのミリ波帯域における電磁波の利用が検討されており、例えば、60〜80GHzの波長を用いた自動車の車間レーダや車間通信などの高度道路交通システム(ITS)では、特定波長の電磁波が反射するのを抑えて誤動作を防止することが課題となっている。
また、電磁波を発生する電子機器内部の素子やプリント基板から放射される不要電磁波が干渉や共振を起して、電子機器の誤操作や性能低下を誘発することを防ぐために、不要電磁波の低減対策が求められている。
本発明は、このような無線LANシステム、高度道路交通システム(ITS)、さらには電子機器の筐体などにおいて利用できる、電磁波吸収体に関するものである。
(1)電磁波反射体からλ/4(λは吸収しようとする電磁波の波長)の距離に、誘電体を介して抵抗膜を設けた、いわゆるλ/4型の電磁波吸収体(特許文献1)。
(2)電磁波反射体から普通にはλ/4の距離に、誘電体を介してFSS素子(FSS:Frequency Selective Surface)からなる周波数選択性の遮蔽層を設けた、FSS素子を用いた電磁波吸収体(特許文献2〜5)。
抵抗膜と周波数選択板との間隔、周波数選択板と反射層との間隔を調整することで、2つの周波数帯域での電磁波吸収が可能であることが示されている。また、周波数選択板が多層であっても良いとの記載がある。
特に、波長の短いミリ波帯域では、共振周波数の帯域幅が狭いと、FSS素子のパターン寸法、誘電体層の厚みなどを高精度に製造する必要があり、製造コストが上昇するという問題があった。
特に複数の共振周波数に対して遮蔽できるようにするためには、複数種類のFSS素子を配列させる必要があり、各FSS素子の図形配列の調整が複雑になるという問題があった。
前記細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンは、写真製法により生成された現像銀層からなる金属層、導電性ペーストを印刷することにより生成された導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、のいずれかであることが好ましい。
前記細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンは、写真製法により生成された現像銀層からなる金属層、導電性ペーストを印刷することにより生成された導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、のいずれかの導電性薄膜の上にメッキ層を積層した積層体であることが好ましい。
前記細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンの厚みが0.05〜15μmであることが好ましい。
前記反射層と第1の周波数選択遮蔽層との距離および各周波数選択遮蔽層間の距離が、それぞれ略λ/60〜λ/5(但し、λは誘電体層における電磁波の遮蔽しようとする所定周波数での波長を表す。)であることが好ましい。
前記細線パターンは、1つ又は複数の共振周波数に対して吸収遮蔽できるように、1種類又は複数種類の形状からなるFSS素子が配列されてなることが好ましい。
反射防止層、防眩層、ハードコート層、帯電防止層、赤外線反射層、紫外線吸収層、剥離粘着層からなる機能層群の中から選択された1つ以上の機能層を有することが好ましい。
図1は、本発明に係る電磁波吸収体の概略構成例を示す部分拡大断面図である。図2は、本発明に係る電磁波吸収体の別の概略構成例を示す部分拡大断面図である。図3は、本発明に係る電磁波吸収体の別の概略構成例を示す部分拡大断面図である。図4(a)は、従来技術における共振周波数Pにおける減衰量αでの帯域幅w1を示す概念図であり、図4(b)は、本発明における共振周波数Pにおける減衰量αでの帯域幅w2を示す概念図である。
図6(a)は、本発明に係るFSS素子の細線パターンからなる周波数選択遮蔽層の一例を示す部分平面図であり、図6(b)は、図6(a)におけるC−C矢視による部分断面図であり、図6(c)は、図6(b)におけるD部の拡大図の例を示す部分断面図であり、図6(d)は、図6(b)におけるD部の拡大図の別の例を示す部分断面図である。
図7(a)〜(k)は、それぞれFSS素子のパターンの例を示す部分拡大平面図である。
図4(a)と図4(b)とを比較すると、従来技術による減衰量αでの許容帯域幅w1に比べて、本発明による減衰量αでの許容周波数の帯域幅w2の方が広帯域である。従って、本発明による電磁波吸収体によれば、製作された電磁波吸収体における最大の共振周波数が目標とした共振周波数から少しずれていても一定の減衰量αが維持できる。
また、電磁波吸収体において複数の周波数帯域に対して吸収できるようにするために、複数種類のFSS素子を配列する場合には、各FSS素子の図形配列の調整が複雑になるという問題があった。
しかし、本発明の電磁波吸収体によれば、共振周波数が広帯域化しているので、FSS素子の図形配列の調整をより簡便化することができる。又、FSS素子パターンの形状寸法、配列間隔、誘電体の厚みなどにある程度の設計許容誤差を有しており、高い寸法精度で製造しなくても所定の共振周波数での電磁波吸収性能が得ることができる。
粘着剤層5a,7a及び透明基材8aの厚みは各々5〜50μm程度であり、第1の固体誘電体層6aの厚みに比べて無視できるので、反射層4と第1の周波数選択遮蔽層10aとの距離L1は、第1の固体誘電体層6aにて保持されている。
同様に、粘着剤層5b,7b及び透明基材8bの厚みは各々5〜50μm程度であり、第2の固体誘電体層6bの厚みに比べて無視できるので、第1の周波数選択遮蔽層10aと第2の周波数選択遮蔽層10bとの距離L2は、第2の固体誘電体層6bにて保持されている。
また、第2の周波数選択遮蔽層10bの上には、反射防止層、防眩層、ハードコート層、帯電防止層、赤外線反射層、紫外線吸収層、剥離粘着層からなる機能層群の中から選択された1つ以上の機能層12が粘着剤層11を介して積層されている。
また、図1に示す電磁波吸収体1の電磁波の入射側から反対側の端に位置する、透明基材2の上に剥離性を有する剥離フィルム(図示せず)を粘着剤により貼り付けた製品とし、使用段階で、剥離フィルムを剥がして、例えば、アルミ製などの金属製の間仕切り壁(パーテーション)やスチール製書棚などの、無線LANの電磁波を反射する物体に粘着剤を用いて貼り付けることもできる。
すなわち、この電磁波吸収体の構成は、透明な第1の固体誘電体層6aの上には、透明基材8aの片面に導電性薄膜のFSS素子の細線パターン9aが形成されてなる第1の周波数選択遮蔽層10aが粘着剤層7aを介して積層され、第1の周波数選択遮蔽層10aの上には透明な第2の固体誘電体層6bが粘着剤層5bを介して積層され、第2の固体誘電体層6bの上には、透明基材8bの片面に導電性薄膜のFSS素子の細線パターン9bが形成されてなる第2の周波数選択遮蔽層10bが粘着剤層7bを介して積層されてなり、FSS素子の細線パターン9a,9bの線幅が、15〜80μmであり、第1及び第2の周波数選択遮蔽層10a,10bの平面に対して垂直な方向から視て第1及び第2の周波数選択遮蔽層10a,10bを成す細線パターン9a,9bの配列間隔が互いに略重なる位置に配設されてなり、電磁波吸収体が全体として透視性を有するものであって、金属板などの電磁波反射性能を有する物体の上に積層して用いられる。ここで、第1の固体誘電体層6aの裏面に粘着剤層5aが積層され、金属板などの上に粘着剤層5aを介して貼着されるものでも良い。また、第2の周波数選択遮蔽層10bの上には、上述の機能層12が粘着剤層11を介して積層されたものでも良い。
本発明では、図1に示すように2つの周波数選択遮蔽層10a,10bに形成された細線パターン9a,9bが、透明な固体誘電体層6bの厚みを隔てて略重なるように配置して所定周波数の電磁波を遮蔽している。従来技術に比べて、本発明による方が、共振周波数の設定値における減衰量の半値幅が広くてピークが鈍くなる。即ち、広帯域の共振周波数を有するので、共振周波数に影響を及ぼすFSS素子パターンの線幅、パターン寸法の許容誤差の範囲が広くなるので、パターン形状、配列間隔を決定し易くなる。
具体的には、第3の固体誘電体層6cは第1の周波数選択遮蔽層10aの上に粘着剤層5cを介して積層され、第3の固体誘電体層6cの上には、第3の周波数選択遮蔽層10cが粘着剤層7cを介して積層され、第2の固体誘電体層6bは第3の周波数選択遮蔽層10cの上に粘着剤層5bを介して積層されている。
なお、本発明においては、第1の周波数選択遮蔽層10aと第2の固体誘電体層6bとの間に積層体13を2つ以上配設することで、周波数選択遮蔽層が4層以上の構造とすることができる。
また、電磁波の入射側から反対側の最表面には、剥離性を有する剥離フィルム17により保護された粘着剤層16が設けられていることにより、電磁波吸収体1Aの電磁波入射側と反対側の最表面に取り付けてある剥離フィルム17を剥がして粘着剤層16を剥き出し、窓ガラスに貼り付けることができる。
電磁波の入射側となる最表面は、透明な固体誘電体層6dを配設し、第2の周波数選択遮蔽層10bに到達する電磁波の波長を、空気中の波長から固体誘電体層6d中での波長(空気中に比べて短波長)に変換させることにより、FSS素子の細線パターンの寸法を小さく設定することができる。このことにより、本発明の電磁波吸収体の製作寸法を小型化でき、設置スペースの限定される狭い筐体内への収納を容易にすることができる。
また、電磁波の入射側から反対側の最表面には、剥離性を有する剥離フィルム17により保護された粘着剤層16が設けられていることにより、電磁波吸収体1Bの電磁波入射側と反対側の最表面に取り付けてある剥離フィルム17を剥がして粘着剤層16を剥き出し、電子機器を収納した筐体内に貼り付けることができる。
さらに、図1〜3に示す、細線メッシュパターン3及びFSS素子の細線パターン9a,9b,9cは、必要に応じて、透明基材2,8a,8b,8cの表面に、金属粒子、カーボンナノ粒子もしくはカーボンファイバーの中から選択された1種以上を含有する導電性ペーストを印刷して形成した導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、のいずれかを形成し、その上にメッキ層を積層して用いることができる。または写真製法により生成された現像銀層の上にメッキ層を積層する方法を用いて形成することができる。
本発明に使用される誘電体からなる透明基材は、可視領域で透明性を有し、一般に全光線透過率が90%以上のものが好ましい。具体的には、透明ガラス、樹脂シート、樹脂フィルムなどを用いることができる。中でも、フレキシブル性を有する樹脂フィルムは、取扱い性に優れることから透明基材の材質として好ましい。透明基材に使用される樹脂フィルムの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ジアセテート樹脂、トリアセテート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等からなる厚さ50〜300μmの単層フィルム又は前記樹脂からなる複数層の複合フィルムが挙げられる。
反射層4と周波数選択遮蔽層10aとの間または2つの周波数選択遮蔽層10a,10b,10cの間に配設される透明な固体誘電体層6a,6b,6cは、反射層4と周波数選択遮蔽層10aとの距離L1、及び2つの周波数選択遮蔽層10a,10b,10cの間の距離L2及びL3を保持するために積層するものであって、上記に示された透明基材に使用される材料の中から選択して用いることができる。中でも透明ガラス、樹脂シート、樹脂フィルムの単層あるいは積層体を使用して必要とされる厚みとするのが好ましい。
透明基材8a,8b,8cの一方の面には、所定周波数の電磁波を遮蔽するための周波数選択遮蔽層のFSS素子からなる細線パターン9a,9b,9cが、一定間隔で規則的に2次元的に配列されている。
一般に、所定周波数の電磁波吸収用のFSS素子からなる細線パターンは、所定周波数の電磁波に共振してエネルギーの一部を熱として消耗させ、共振周波数の電磁波を減衰させるが、共振周波数の電磁波の一部は、電磁波の入射側及びその反対側に再放出されて、見かけ上は細線パターンから入射側にわずかな部分は反射し、わずかな部分は透過したような現象を示す。
図1〜3において、電磁波が左方向から入射するものとすると、周波数選択遮蔽層のFSS素子からなる細線パターン9a,9b,9cは、基本的には共振する周波数の電磁波を遮蔽するものであって、共振周波数以外の電磁波は遮蔽されないで右方向に透過してしまう。
また、細線パターン9a,9bは、基本的には共振する周波数の電磁波を遮蔽するものであって、共振周波数以外の電磁波は遮蔽されないで透過してしまう。
第1の周波数選択遮蔽層10aの細線パターン9bを透過した、所定周波数の電磁波は、反射層4により反射され位相を180度変えて、電磁波の入射側に戻る。
この現象を利用すると、実際に製造したFSS素子パターンの形状寸法、配列間隔、固体誘電体層の厚みなどにある程度の製作誤差が有っても、所定の共振周波数での電磁波吸収効果を得ることができる。
すなわち、固体誘電体層としてアクリル樹脂を用いた場合では、一般的には空気層を介してFSS素子の配線パターンを隔離する場合に比べて、誘電体層の厚みを1/2に薄くすることができる。
本発明では、固体誘電体層の厚みは、略λ/60〜λ/5(但し、λは固体誘電体層における電磁波の遮蔽しようとする所定周波数での波長を表す。)とすることができる。固体誘電体層の厚みは、略λ/60よりも薄いと共振周波数が広帯域化する効果が少なく、また、略λ/5よりも厚いと重量が重くなり設置作業時の取扱いに不便を生じるという不都合がある。
また、図1〜3に示す細線パターン9a,9b,9cは、導電性薄膜からなる細線パターンであり、透明基材8a,8b,8cの一方の面に対して垂直な方向から視て、各電磁波選択遮蔽層の細線パターン9a,9b,9cは、配列間隔が略重なる位置に配設されている。
このため、従来技術によるFSS素子からなる細線パターンを使用した周波数選択遮蔽層が1層の場合に比べて、本発明によるFSS素子からなる細線パターンを使用した周波数選択遮蔽層が一定の間隔をおいて重なる2層または3層以上の場合の方が、共振周波数の設定値に遮蔽レベルの半値幅が広くてピークが鈍くなり、即ち、広帯域の共振周波数を有するので、共振周波数に影響を及ぼす、FSS素子パターンの線幅、パターン寸法の許容誤差の範囲が広くなるので、パターン形状、配列間隔を決定し易くなる。
特に減衰量を高めた電磁波吸収を行う場合には、FSS素子の細線パターンの導電性薄膜の導電性を一層高めるため、金属粒子、カーボンナノ粒子もしくはカーボンファイバーの中から選択された1種以上を含有する導電性ペーストを印刷して形成した導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、のいずれかにより目的とするFSS素子からなる細線パターンを形成しその上に金属メッキ層を形成するのが好ましい。または写真製法により目的とするFSS素子からなる細線パターンの現像銀層を生成しその上に金属メッキ層を形成するのが好ましい。
図5(d)の例では、細線メッシュパターン3は、導電性薄膜からなる細線メッシュパターン3の上にメッキ層18が積層されたものであり、導電性薄膜は、金属粒子、カーボンナノ粒子もしくはカーボンファイバーの中から選択された1種以上を含有する導電性ペーストを印刷して形成した導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜のいずれかであることが好ましい。または写真製法により生成された現像銀層の上にメッキを積層する方法で形成されたものであることが好ましい。
図6(d)の例では、細線パターン9は、導電性薄膜からなる細線パターン9の上にメッキ層19が積層されたものであり、導電性薄膜は、金属粒子、カーボンナノ粒子もしくはカーボンファイバーの中から選択された1種以上を含有する導電性ペーストを印刷して形成した導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜のいずれかで形成されたものであることが好ましい。または写真製法により生成された現像銀層の上にメッキを積層する方法で形成されたものであることが好ましい。
図7に示すFSS素子のうち、より好ましい形状は、図7の(b)、(c)に示すような末端を有する線分の組み合わせからなる開放図形、図7の(f)、(g)に示すような末端を有しない閉じた図形(環状図形)などであり、その他には、図7(d)に示すような開放図形と閉じた図形の組み合わせ、図7(h)に示すような大小2種類の閉じた図形の組み合わせなどがある。FSS素子の寸法は、末端を有する線分の組み合わせからなる開放図形の場合、線分の中心からの長さが遮蔽する電磁波の波長の約1/4である。また、末端を有しない閉じた図形(環状図形)の場合、周囲の長さが遮蔽する電磁波の波長と同程度とされる。
図7(b)に示すFSS素子は、導電性薄膜や金属層の細線により逆Y字形(トリポール型)を形成したものである。この形状の素子によれば、三辺のそれぞれがダイポールアンテナとして機能し、どのような電磁波の傾きに対しても電磁波シールドを持たせることができる。
図7(c)に示すFSS素子は、導電性薄膜や金属層の細線により十字形(クロスダイポール型)を形成したものである。これにより、水平方向および垂直方向のいずれに対しても電磁波シールドを持たせることができる。
図7(d)に示すFSS素子は、導電性薄膜や金属層の細線により三角形の輪郭とその内部のY字形を形成したものであり、三角形の素子と逆Y字形の素子とのそれぞれで異なる波長の電磁波を遮蔽することができる。
図7(f)に示すFSS素子は、導電性薄膜や金属層の細線により逆Y字形の輪郭を環状に形成したものである。
図7(g)に示すFSS素子は、導電性薄膜や金属層の細線により十字形の輪郭を環状に形成したものである。
図7(h)に示すFSS素子は、導電性薄膜や金属層の細線により十字形の輪郭とX字形の輪郭を環状に形成し、組み合わせたものである。
図7(j)に示すFSS素子は、導電性薄膜や金属層の細線により三角形の輪郭を形成したものであり、水平方向には正位置の三角形と逆位置の三角形とを交互に配列するとともに、垂直方向には正位置および逆位置の同じものを、それぞれ列を成して配列したものである。これにより、FSS素子の設置密度を高くすることができ、電磁波シールド効果を高めることができる。
図7(k)に示すFSS素子は、導電性薄膜や金属層の細線によりV字形の輪郭を形成し、正位置のV字形と逆位置のV字形とを交互に配列したものである。
本発明に用いる導電性ペーストは、導電性薄膜からなる細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンとなるものであるから、通常は金属粉末、カーボンナノ粒子もしくはカーボンファイバーの中から選択された1種以上をバインダーとなる樹脂成分に混ぜ込んだ導電性ペーストが用いられる。前記の金属粉末としては、銅、銀、ニッケル、アルミニウム等の金属粉が用いられるが、導電性、価格の点から銅または銀の微粉末を用いるのが好ましい。
印刷した細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンに含まれる金属粉末に起因する金属光沢を消して外光の反射を抑え、窓ガラスに貼り付けた場合に視認性を高めるために、導電性ペーストの中にカーボンブラックなどの黒色顔料を混ぜ込むのが好ましい。黒色顔料は、導電性ペーストの中に0.1〜10重量%で含有させるのが好ましい。
印刷する細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンの線幅は15〜80mm程度であることから、導電性ペーストに用いる金属粉末は、特別な超微粒子である必要性はなく、金属粉末の粒子径は0.1〜5μmであればよい。
導電性ペーストは、これらの樹脂成分に金属粉末、カーボンナノ粒子もしくはカーボンファイバーの中から選択された1種以上及び黒色顔料を混ぜ込んだ後にアルコールやエーテルなどの有機溶剤を加えて粘度調整を行なう。
導電性ペーストを塗布して細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンを形成する方法は特に制限されないが、簡便さからスクリーン印刷、グラビヤ印刷、インクジェット方式などの方法で印刷するのが好ましい。
本発明に用いる無電解メッキ触媒を含有するペーストは、細線パターンを印刷し、硬化させた後に無電解メッキ及び/又は電解メッキ加工を施すことから、通常は金属粉末をバインダーとなる樹脂成分に混ぜ込んだ導電性ペーストが用いられる。導電性ペーストの中に無電解メッキの触媒核を含有させて細線パターンを印刷する場合は、電解メッキ加工に先立って、無電解メッキ加工を施すことにより、電解メッキ加工を容易に行なえるようになる。
前記の金属粉末としては、銅、銀、ニッケル、アルミニウム等の金属粉が用いられるが、導電性、価格の点から銅または銀の微粉末を用いるのが好ましい。
現像銀層を生成するための写真製法に基づく露光現像法には、(a)露光マスクに覆われていなくて露光された部分に現像銀が発現する、即ち、露光マスクと反対の形に現像銀が表れるいわゆるネガ型の露光現像方法と、(b)露光マスクに覆われて露光されなかった部分には現像銀が発現する、即ち、露光マスクと同じ形に現像銀が表れるいわゆるポジ型の露光現像方法の2通りがある。
本発明には、上記の2つの写真製法である(a)ネガ型の露光・現像方法と、(b)ポジ型の露光・現像方法のいずれでも適用できる。
以下、ポジ型の露光・現像方法(DTR法)による現像銀メッシュパターンの作製方法について説明する。DTR法の場合、透明基材表面には、予め物理現像核層が設けられていることが好ましい。物理現像核としては、重金属あるいはその硫化物からなる微粒子(粒子サイズは1〜数十nm程度)が用いられる。例えば、金、銀等のコロイド、パラジウム、亜鉛等の水溶性塩と硫化物を混合した金属硫化物等が挙げられる。これらの物理現像核の微粒子層は、真空蒸着法、カソードスパッタリング法、コーティング法等によって透明基材上に設けることができる。生産効率の面からコーティング法が好ましく用いられる。物理現像核層における物理現像核の含有量は、固形分で1平方メートル当たり0.1〜10mg程度が適当である。
物理現像核層は、親水性バインダーを含有するのが好ましい。親水性バインダー量は物理現像核に対して10〜300質量%程度が好ましい。親水性バインダーとしては、ゼラチン、アラビアゴム、セルロース、アルブミン、カゼイン、アルギン酸ナトリウム、各種デンプン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、アクリルアミドとビニルイミダゾールの共重合体等を用いることができる。物理現像核層には親水性バインダーの架橋剤を含有することもできる。
物理現像核層に金属銀を析出させるためのハロゲン化銀の供給は、基材上に物理現像核層とハロゲン化銀乳剤層をこの順に一体的に設ける方法、あるいは別の紙やプラスチック樹脂フィルム等の基材上に設けられたハロゲン化銀乳剤層から可溶性銀錯塩を供給する方法がある。コスト及び生産効率の面からは前者の物理現像核層とハロゲン化銀乳剤層を一体的に設けるのが好ましい。
前記ハロゲン化銀乳剤層のハロゲン化銀組成は、塩化銀を80モル%以上含有するのが好ましく、特に90モル%以上が塩化銀であることが好ましい。塩化銀含有率を高くすることによって形成された物理現像銀の導電性が向上する。
前記ハロゲン化銀乳剤層は、各種の光源に対して感光性を有している。本発明において物理現像銀によりFSS素子のパターンを形成する場合、ハロゲン化銀乳剤層の露光方法として、前記FSS素子パターンの透過原稿とハロゲン化銀乳剤層を密着して露光する方法、あるいは各種レーザー光を用いて走査露光する方法等がある。前者の密着露光は、ハロゲン化銀の感光性は比較的低くても可能であるが、レーザー光を用いた走査露光の場合は比較的高い感光性が要求される。従って、後者の露光方法を用いる場合は、ハロゲン化銀の感光性を高めるために、ハロゲン化銀は化学増感あるいは増感色素による分光増感を施してもよい。
物理現像核層が設けられる基材上の任意の位置、たとえば接着層、中間層、物理現像核層あるいはハロゲン化銀乳剤層、保護層、または支持体を挟んで設けられる裏塗り層にハレーションないしイラジエーション防止用の染料もしくは顔料を含有させてもよい。
物理現像核層の上に直接にあるいは中間層を介してハロゲン化銀乳剤層が塗設された感光材料を用いて現像銀を生成する場合は、FSS素子パターンの透過原稿と上記感光材料を密着して露光、あるいは、FSS素子パターンのデジタル画像を各種レーザー光の出力機で上記感光材料に走査露光した後、可溶性銀錯塩形成剤と還元剤の存在下でアルカリ液中で処理することにより銀錯塩拡散転写現像(DTR現像)が起こり、未露光部のハロゲン化銀が溶解されて銀錯塩となり、物理現像核上で還元されて金属銀が析出してFSS素子パターンの物理現像銀薄膜を得ることができる。露光された部分はハロゲン化銀乳剤層中で化学現像されて黒化銀となる。現像後、ハロゲン化銀乳剤層及び中間層、あるいは必要に応じて設けられた保護層は水洗除去されて、FSS素子パターンの物理現像銀薄膜が表面に露出する。
一方、物理現像核層が塗布された基材とは別の基材上に設けたハロゲン化銀乳剤層から可溶性銀錯塩を供給する場合、前述と同様にハロゲン化銀乳剤層に露光を与えた後、物理現像核層が塗布された基材と、ハロゲン化銀乳剤層が塗布された別の感光材料とを、可溶性銀錯塩形成剤と還元剤の存在下でアルカリ液中で重ね合わせて密着し、アルカリ液中から取り出した後、数十秒〜数分間経過した後に、両者を剥がすことによって、物理現像核上に析出したFSS素子パターンの物理現像銀薄膜が得られる。
本発明に用いられる可溶性銀錯塩形成剤としては、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウムのようなチオ硫酸塩、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸アンモニウムのようなチオシアン酸塩、アルカノールアミン、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素カリウムのような亜硫酸塩、T.H.ジェームス編のザ・セオリー・オブ・ザ・フォトグラフィック・プロセス4版の474〜475項(1977年)に記載されている化合物等が挙げられる。
前記還元剤としては、写真現像の分野で公知の現像主薬を用いることができる。例えば、ハイドロキノン、カテコール、ピロガロール、メチルハイドロキノン、クロルハイドロキノン等のポリヒドロキシベンゼン類、1−フェニル−4,4−ジメチル−3−ピラゾリドン、1−フェニル−3−ピラゾリドン、1−フェニル−4−メチル−4−ヒドロキシメチル−3−ピラゾリドン等の3−ピラゾリドン類、パラメチルアミノフェノール、パラアミノフェノール、パラヒドロキシフェニルグリシン、パラフェニレンジアミン等が挙げられる。
アルカリ液中への可溶性銀錯塩形成剤の含有量は、現像液1リットル当たり、0.1〜5モルの範囲で用いるのが適当であり、還元剤は現像液1リットル当たり0.05〜1モルの範囲で用いるのが適当である。
アルカリ液のpHは10以上が好ましく、更に11〜14の範囲が好ましい。銀錯塩拡散転写現像を行うためのアルカリ液の適用は、浸漬方式であっても塗布方式であってもよい。浸漬方式は、例えば、タンクに大量に貯流されたアルカリ液中に、物理現像核層及びハロゲン化銀乳剤層が設けられた基材を浸漬しながら搬送するものであり、塗布方式は、例えばハロゲン化銀乳剤層上にアルカリ液を1平方メートル当たり40〜120ml程度塗布するものである。
前述したように、本発明の周波数選択遮蔽型の電磁波吸収体において、細線メッシュパターン及びFSS素子からなる細線パターンの線幅を細くして15μm以下にすると、透視性(目視されないこと)は上がるが導電性(及び遮蔽する波長の電磁波のシールド性)は低下し、逆に線幅を大きくして80μm以上にすると、透視性は低下するが導電性は高くなる。また、線幅を15μm以下の微細線にすると、金属層の細線パターンを写真製法で形成するための露光マスクの製造コストが著しく上昇するので好ましくない。
また、この物理現像による現像銀層自身は、現像処理後に得られた現像銀層を形成する金属銀粒子が極めて小さく、かつ、現像銀層中に存在する親水性バインダー量が極めて少ないことにより、現像銀層を形成する金属銀粒子が最密充填状態に近い状態で現像銀層が形成されて通電性を有しているため、銅やニッケルなどの金属による鍍金(メッキ)を施すことが可能であり、必要に応じて、現像銀層の上に金属メッキ層を積層することができる。
本発明で使用される金属または金属酸化物の蒸着層からなる導電性薄膜の細線メッシュパターンは、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜のいずれかを用いることができる。
その中でも、簡便さの点から剥離(リフトオフ)法を用いて形成されるのが好ましい。剥離(リフトオフ)法では、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して、細線メッシュパターンの導電性薄膜が形成される。
まず、基材上にレジストを塗布した後、熱処理(プリベーク)を行い、レジストから溶媒を除去する。次に、フォトマスクを用いてレジストに所望のパターンを露光した後、レジストパターンを現像して遮蔽マスクとなるレジストパターンを形成する。次に、基材とレジストパターンからなる遮蔽マスクの上に、全面に渡って蒸着膜を形成した後、レジスト剥離剤を用いて遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る。
まず、基材上に溶剤溶解性の樹脂を主成分とする印刷材料で遮蔽マスクとなる部分を印刷する。次に、基材の上と印刷材料からなる遮蔽マスクの上に、全面に渡って蒸着膜を形成した後、溶剤を用いて遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去して、基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る。
FSS素子からなる細線パターンの金属薄膜層である現像銀層の上に金属メッキ層を積層するときに用いるメッキ法は、無電解メッキ法による。FSS素子からなる細線パターンの基礎部分である現像銀層には導電性があるが、現像銀層からなるFSS素子パターンは、個々に独立して配置されていて、隣接するFSS素子パターン同士は電気的に絶縁している。したがって、多数のFSS素子のパターンを同時に一括して電解メッキすることができず、無電解メッキ法を適用してメッキせざるを得ない。
一方、細線メッシュパターンの金属薄膜層である現像銀層の上に金属メッキ層を積層するときに用いるメッキ法は、電解メッキ法によるのが好ましい。細線メッシュパターンの基礎部分である現像銀層には導電性があるが、現像銀層からなるFSS素子パターンは、2次元の格子状に連結して配置されている。したがって、多数のFSS素子のパターンを同時に一括して電解メッキすることができる。
本発明において、金属メッキ法は公知の方法で行うことができるが、例えば無電解メッキ法は、銅、ニッケル、銀、金、スズ、はんだ、あるいは銅/ニッケルの多層あるいは複合系などの従来公知の方法を使用でき、これらについては、「無電解めっき 基礎と応用;日刊工業新聞社、1994年5月30日初版」等の文献を参照することができる。
メッキに使用するメッキ槽の型式は、竪型、横型のいずれであっても構わないが、所定のメッキ滞留時間を確保できるように長さを決定する。
本発明の周波数選択型の電磁波シールド材は、前述のとおり、導電性薄膜の細線メッシュパターン、または導電性薄膜の細線メッシュパターンの上にメッキ層を積層した金属メッシュパターンが用いられるが、透明基材に金属箔を接着剤により貼り合せた後、公知技術であるフォトリソ法によりエッチングして形成した、金属メッシュパターンを使用することもできる。導電性の金属箔であれば、材質は特に制限されなくて、銅、アルミ、錫などの箔を使用することができる。その中でも、価格が安価であり、エッチング処理の腐食速度が速い点から、銅箔が好適に使用される。
銅箔がエッチングされた箇所に露出される透明基材の表面は、銅箔の表面が有する凸凹が接着剤層に転写されていて、接着剤層の凸凹表面が露出するため透過光が散乱されることから光線透過率が低下してしまう問題を有する。この問題を解決するには、金属メッシュの凸凹面を、透明な樹脂や粘着剤で埋め、加圧しながら高温に保持して行なう透明化処理を施す必要がある。
また、銅箔を用いた場合は、金属素材の光沢色である茶色を目立たなくするために、表面を黒化処理するのが好ましい。
前記金属メッキ層の表面に黒化処理を施すことにより、反射率を低下させるための黒化層を形成してもよい。黒化層は、光を反射しにくい暗色の層であればよく、真黒だけでなく、例えば黒っぽい茶色や黒っぽい緑色等でもよい。黒化層の形成により、金属細線が一層目立ちにくくなり、例えば、窓ガラス等に電磁波シールド積層体を貼り付けて用いる場合に透明基材を通して向こう側が見やすくなるため、好ましい。
黒化層は、黒色インクの塗布によるインキ処理、ルテニウムやニッケル、スズなどの表面が黒色を呈する金属のメッキによる黒化メッキ処理、金属細線の化成処理(酸化処理等)などにより形成することができる。このうち化成処理では、金属層の表面に金属酸化物の薄膜が形成されることにより、黒色を呈するようになる。
上記のハロゲン化銀乳剤層を露光する露光装置としては、枚葉式の露光マスク(フォトマスク)を用いる枚葉処理方式の露光装置と、連続したパターンが形成できる連続露光装置とがある。枚葉処理方式の露光装置は、所定のマスクパターンが形成された枚葉式の露光マスク(フォトマスク)を用いて、基材を間欠送りで露光装置に送り、装置内を真空排気して露光マスクと基材とを密着させて隙間を無くしてから、例えば紫外線で露光する。枚葉処理方式の露光装置では、真空排気、露光、大気開放を間欠的に行うので、連続的な生産ができず、処理速度は遅くなる。
これに対して、基材を連続的に露光できる連続露光装置を用いると、枚葉処理方式の露光装置に比較して処理速度が速く、連続的な生産が可能になるという長所がある。
連続露光装置の一例としては、写真製法における露光に用いられる光を透過する材質からなる円筒ドラムと、円筒ドラムの外周壁に設けられたFSS素子に対応したパターンが形成された露光マスクフィルムと、円筒ドラムの内部に配設された露光用光源とを備え、円筒ドラムの内側の光源から出射した光によって円筒ドラムに巻き付けられた基材を露光する装置である。
本発明の電磁波吸収体においては、反射層4、透明な固体誘電体層6a,6b,6c,6d、周波数選択遮蔽層10a,10b,10c、機能層12,15、剥離フィルム17を積層するため、粘着剤層5a,5b,5c,5d,7a,7b,7c,11,14,16が設けられている。
粘着剤層を構成する粘着剤としては、例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤等いずれのものでもよいが、中でもアクリル系粘着剤が特に好ましい。これにより、透明性に優れ、粘着剤層の耐候性を良好に維持することができる。
このような粘着剤成分の1つとして挙げられるアクリル系粘着剤としては、粘着性を与える低Tgの主モノマー、接着性や凝集力を与える高Tgのコモノマー、架橋や接着性改良のための官能基含有モノマー(モノエチレン性不飽和モノマー)等から成るものが用いられる。
コモノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルエーテル、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニル基含有化合物が挙げられる。
官能基含有モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のカルボキシル基含有モノマー、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−ト、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ−ト、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレ−ト、N−メチロールアクリルアミド、アリルアルコール等のヒドロキシル基含有モノマー、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等の三級アミノ基含有モノマー、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド基含有モノマー、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N−オクチルアクリルアミド等のN−置換アミド基含有モノマー、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有モノマーが挙げられる。
粘着剤成分の重量平均分子量は、30万〜300万が好ましく、50万〜200万がより好ましい。粘着剤成分の分子量が小さ過ぎると、粘着剤の粘着力や凝集力が劣り、耐ブリスター性が十分に得られず、分子量が大き過ぎると粘着剤が硬くなり、粘着性が不十分となって貼着の作業性が悪くなる。
また、粘着剤成分のガラス転移点(Tg)は、−20℃以下であるのが好ましい。ガラス転移点が−20℃を超える場合、使用温度によっては粘着剤が硬くなり、粘着性を維持できなくなることがある。
以上のような粘着剤は、架橋型、非架橋型のいずれのものも使用できる。架橋型の場合、エポキシ系化合物、イソシアナート系化合物、金属キレート化合物、金属アルコキシド、金属塩、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アルデヒド系化合物等の各種架橋剤を用いる方法等が挙げられ、これらは、それぞれの有する官能基により適宜選択される。
粘着剤層に含まれる硬化性成分は、特に限定されないがエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱硬化性を有するもの、または後述する放射線硬化性を有するもの等が挙げられるが、特に放射線硬化性を有するものが好ましい。これにより、硬化性成分を常温や低温下で、かつ非常に短時間で硬化を進行させることができ取扱性に優れる。
このような放射線硬化性成分としては、特に限定されないが、例えばアクリル系モノマーまたはオリゴマーを有するものが好ましい。これにより耐候性の優れた粘着剤層を形成することができる。
このような放射線硬化性のアクリル系モノマーまたは/およびオリゴマーとしては、例えば、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート等が挙げられ、これらを1種または2種以上を混合して用いてもよい。
硬化性成分は粘着剤成分とブレンドする場合、粘着剤成分との相溶性が良いものが好ましい。その他、硬化性成分を粘着剤成分の主ポリマーとの共重合体として用いることも可能である。
放射線硬化性成分を紫外線照射等により硬化させる場合、粘着剤層は光透過性を有するものが好ましく、例えば、実質的に透明または半透明(無色または有色)であるものがよく、これにより、粘着剤層の硬化を容易に行うことができる。
なお、本発明における粘着剤層は、通常、接着剤と称されるもので形成しても差し支えない。
ここで、反射防止層は、電磁波吸収体の外側からの可視光線の反射を防ぐためのものであって、単層の場合は、透明基材に比べて屈折率の低い物質、例えば、ポリシロキサン構造を有するフッ素含有有機化合物、MgF2、SiO2等の薄膜を形成する。
反射防止層の膜厚は、光学的膜厚d(nm)を、d=λ/4(但し、λは設計波長で500〜580nm)と設定して単層の反射防止層を形成する。
また多層からなる場合は、透明基材に比べて高屈折率の物質、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、ITOなどの薄膜と、透明基材に比べて低屈折率の物質、例えば酸化ケイ素の薄膜を交互に積層する。
このような金属酸化物薄膜の形成方法は特に限定されず、スパッタリング法、真空蒸着法、湿式塗布法などの公知の方法を用いて行なうことができる。
機能層として表面に微細な凹凸を有する防眩層を設けることにより、外光を乱反射させることで蛍光灯などの映り込みを緩和することができる。防眩層は、後述のハードコート層の表面に設けるほか、他の機能層の表面に設けることもできる。
防眩層の表面に微細な凹凸を形成する方法には、表面に微細な凹凸を有するマット状の賦型フィルムを用いて賦型を行なうか、樹脂粒子などのマット材をハードコート剤に添加することによって行なうことができる。防眩層中に、有機物あるいは無機物のフィラー(微粒子)を含有させ、表面に凹凸を付与することにより防眩層を形成することもできる。
前記マット材には、例えば、透明度が高い樹脂粒子が好適に用いられる。マット材の屈折率をできるだけハードコート剤の樹脂の屈折率に近いものにすると、塗膜の透明性が損なわれずに、しかも防眩性を増すことができる。
このような樹脂粒子としては、アクリル樹脂粒子、ポリカーボネート樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子などが挙げられる。これらの樹脂粒子の粒径は、1〜12μmが好適に使用される。
透明基材フィルムに直接又は他の層を介して、公知の方法にてハードコート層用の樹脂組成物を塗布して形成することにより耐磨耗性、耐擦傷性を付与することができる。
ハードコート層は、ハードコート剤を必要に応じて溶剤に溶解した液を、基材に塗布、乾燥、硬化させることにより形成することができる。
ハードコート剤としては、特に制限されることなく、熱硬化型ハードコート剤、紫外線硬化型ハードコート剤などの公知の各種ハードコート剤を用いることができる。
熱硬化型ハードコート剤としては、例えば、シリコーン樹脂系、アクリル樹脂系、メラミン樹脂系等ハードコート剤を用いることができる。シリコーン樹脂系ハードコート剤は従来のアクリル樹脂系ハードコート剤と比べ硬度、耐候性、耐擦傷性の点で優れている。
また、紫外線硬化型ハードコート剤としては、不飽和ポリエステル樹脂系、アクリル樹脂系等のラジカル重合性ハードコート剤、エポキシ樹脂系、ビニルエーテル樹脂系等のカチオン重合性ハードコート剤等のハードコート剤を用いることができる。
紫外線硬化型ハードコート剤の場合には、紫外線照射を行い硬化させる。紫外線照射は、キセノンランプ、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯、タングステンランプ等のランプを用いることができる。
ハードコート層には、さらに必要に応じて、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤等の各種の添加剤を含ませてもよい。各種添加剤は、ハードコート剤中に添加して塗布することができる。
ハードコート層の膜厚みは0.05〜5μm、好ましくは、0.5〜3μm程度の膜厚とすることにより、反射防止フィルムに耐磨耗性、耐擦傷性を付与することができる。
反射防止層の上に最外層として防汚層をコートする場合は、反射防止層の表面にフッ素系、シリコーン系の防汚コート剤を塗布した後、余分な塗布液を拭き取ることで防汚層を形成させることができる。
防汚層は、反射防止層を保護し、かつ、防汚性能を高めるものである。
防汚コート剤としては、フッ素系樹脂あるいはシリコーン系樹脂を用いることができる。例えば、反射防止層の低屈折率層をSiO2により形成した場合には、フルオロアルキルシランなどのフルオロシリケート系撥水性塗料が好ましく用いられる。
防汚層は、防汚コート剤を溶剤によって希釈したものを、スクリーン印刷、マイクログラビアコーター等によって塗工することに形成することができる。
また、防汚層の厚さは反射防止層の機能を阻害しないように設定しなければならず、好ましくは1〜30nm、更に好ましくは5〜15nmであることが好ましい。
また、ハードコート層に防汚機能を持たせる方法としては、ハードコート層中のハードコート剤、例えば、紫外線硬化型のアクリル樹脂系ハードコート剤にフッ素系の紫外線硬化型防汚添加剤を少量添加することにより、表面機能材料としてフッ素系化合物の特長である撥水・撥油性に加え、優れた防汚性(指紋付着防止)をハードコート層の表面へ付与することができる。
本発明においては、機能性層の表面または内部に帯電防止層を形成することが好ましい。これにより、電磁波吸収体の表面に静電気の作用で塵・埃が付着するのを防止することができる。
機能層の表面に塵・埃が付着するのを完全に防止するためには、表面抵抗率を1×1010(Ω/□)以下、更に好ましくは1×108(Ω/□)以下にする必要がある。
一般的には、機能性層の最外層である反射防止層に、帯電防止剤を含有させて帯電防止層を兼ねさせることができる。また、ハードコート層の上に帯電防止剤を塗布して帯電防止層を形成することができる。あるいは、ハードコート層に帯電防止剤を含有させて帯電防止機能を付与して帯電防止層を兼ねさせてもよい。
帯電防止剤としては、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物微粒子、導電性ポリマーの微粒子、界面活性剤などが挙げられる。
界面活性剤としてはアニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、両性界面活性剤等が例示される。
これらの界面活性剤を含む液を樹脂フィルムの上に直接塗布する方法等によって帯電防止層の薄膜を形成することができる。
この帯電防止層は、前記の導電性の金属酸化物微粒子を含有したハードコート層の上に形成することもできる。
帯電防止剤の塗工方法としては、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ダイコーター、ディップコーター、スクリーン印刷などの公知の方法を適宜選定して用いることができる。
紫外線吸収層は、必要に応じて電磁波吸収体の適切な位置に一層または複数層設けることができる。紫外線吸収層を形成する方法としては、透明基材や透明樹脂層、粘着剤層の中に紫外線吸収剤を混入させる方法、紫外線吸収剤を含有する塗工液を透明基材上に直接または他の層を介して塗布する方法などが挙げられる。紫外線吸収層は、外部光により電磁波吸収体を構成する樹脂の経年劣化を抑えるため、外光が直接に降り注いで来る側に設けられる。紫外線吸収剤としては、有機系紫外線吸収剤と無機系紫外線吸収剤のいずれも使用可能であるが、50%透過率での波長が350〜420nmであるものが好ましく、より好ましくは同波長が360〜400nmのものである。同波長が350nmより低波長では紫外線遮断能が弱く、420nmより高波長では着色が強くなり、好ましくない。
赤外線反射層の機能としては、波長領域1100〜2000nmの赤外線透過率を20〜30%程度に、好ましくは10%程度に低下させるものであることが望ましい。
本発明は、赤外線反射層を設けることにより、可視光領域の光を比較的よく透過させ、赤外線領域の光を反射させるものである。
本発明で使用される赤外線反射剤は、可視光領域の光線透過率が高く、赤外線領域の光線透過率が低いことから、金属酸化物の微粒子であって、酸化ルテニウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化チタンおよび/または酸化鉄によって10%以上の被覆率で被覆された天然雲母あるいは合成マイカ、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、からなる金属酸化物群から選択された1種以上である。
近赤外線反射剤は、酸化チタンおよび/または酸化鉄によって10%以上の被覆率で被覆された天然雲母あるいは合成マイカ以外の、酸化ルテニウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムからなる群から選択された金属酸化物の微粒子である場合、平均粒子径が0.01〜0.5μmであることが好ましい。より好ましくは0.02〜0.3μmである。この範囲の粒子径であれば、赤外線反射層を形成した時の可視光線の透過に優れ、かつ、赤外線の反射が良好であり、赤外線反射剤の分散性も良好である。
また、可視光領域の光線透過率が高く、赤外線領域の光線透過率が低いことから、酸化チタンおよび/または酸化鉄によって10%以上の被覆率で被覆された天然雲母あるいは合成マイカである(以下、被覆マイカと略称する)ことが好ましい。
被覆マイカが分散された赤外線反射剤分散層において、個々の被覆マイカの鱗片状粒子をとらえると、屈折率の高い酸化チタン層と、屈折率の低い天然雲母あるいは合成マイカ、および赤外線反射剤周りの透明樹脂層あるいは粘着剤層との境界では、可視光領域の光は比較的よく透過されるが、赤外線領域の光は反射されて、被覆マイカを透過する赤外線の量が減衰される。
赤外線反射剤分散層における赤外線反射性能の調整は、赤外線反射剤の添加量により行なわれるが、添加量は特に限定されるものではなく、赤外線反射剤の種類により適宜選択すればよい。
この被覆マイカは、形状が鱗片状であって、粒子径が5〜60μm程度で製造される。赤外線反射性能を高めるには、赤外線反射剤分散層の内部に分散された被覆マイカの反射表面をなるべく平滑にする必要があり、被覆マイカの粒子径は小さい方が好ましい。
赤外線反射剤が分散された赤外線反射剤分散層は、透明樹脂からなるバインダーまたは粘着剤に赤外線反射剤を分散して形成することができる。
Claims (11)
- 透明基材の片面に導電性薄膜の細線メッシュパターンからなる反射層が形成され、前記反射層の上には透明な第1の固体誘電体層が粘着剤層を介して積層され、前記第1の固体誘電体層の上には、透明基材の片面に導電性薄膜のFSS素子の細線パターンが形成されてなる第1の周波数選択遮蔽層が粘着剤層を介して積層され、前記第1の周波数選択遮蔽層の上には透明な第2の固体誘電体層が粘着剤層を介して積層され、前記第2の固体誘電体層の上には、透明基材の片面に導電性薄膜のFSS素子の細線パターンが形成されてなる第2の周波数選択遮蔽層が粘着剤層を介して積層されてなり、
前記細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンの線幅が、いずれも15〜80μmであり、
第1及び第2の周波数選択遮蔽層の平面に対して垂直な方向から視て第1及び第2の周波数選択遮蔽層を成す細線パターンの配列間隔が互いに略重なる位置に配設されてなり、透視性を有することを特徴とする電磁波吸収体。 - 金属板などの電磁波反射性能を有する物体の上に積層して用いられる電磁波吸収体であって、
透明な第1の固体誘電体層の上には、透明基材の片面に導電性薄膜のFSS素子の細線パターンが形成されてなる第1の周波数選択遮蔽層が粘着剤層を介して積層され、前記第1の周波数選択遮蔽層の上には透明な第2の固体誘電体層が粘着剤層を介して積層され、前記第2の固体誘電体層の上には、透明基材の片面に導電性薄膜のFSS素子の細線パターンが形成されてなる第2の周波数選択遮蔽層が粘着剤層を介して積層されてなり、
前記FSS素子の細線パターンの線幅が、15〜80μmであり、
第1及び第2の周波数選択遮蔽層の平面に対して垂直な方向から視て第1及び第2の周波数選択遮蔽層を成す細線パターンの配列間隔が互いに略重なる位置に配設されてなり、透視性を有することを特徴とする電磁波吸収体。 - さらに、前記第1の周波数選択遮蔽層と第2の固体誘電体層との間には、透明な固体誘電体層と透明基材の片面に導電性薄膜のFSS素子の細線パターンが形成されてなる周波数選択遮蔽層とがこの順に粘着剤層を介して積層された積層体が1つ以上、配設されてなり、
第1及び第2の周波数選択遮蔽層の平面に対して垂直な方向から視て前記積層体中の周波数選択遮蔽層を成す細線パターンのすべてが、第1及び第2の周波数選択遮蔽層を成す細線パターンの配列間隔と略重なる位置に配設されてなり、透視性を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電磁波吸収体。 - 前記第2の周波数選択遮蔽層の上に、さらに固体誘電体層が粘着剤層を介して積層されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電磁波吸収体。
- 前記細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンは、写真製法により生成された現像銀層からなる金属層、導電性ペーストを印刷することにより生成された導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、のいずれかであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電磁波吸収体。
- 前記細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンは、写真製法により生成された現像銀層からなる金属層、導電性ペーストを印刷することにより生成された導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、のいずれかの導電性薄膜の上にメッキ層を積層した積層体であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電磁波吸収体。
- 前記細線メッシュパターン及びFSS素子の細線パターンの厚みが0.05〜15μmであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の電磁波吸収体。
- 前記FSS素子の細線パターンの図形形状が開放図形の場合には、図形の両端間の長さを波長λの1/2とし、環状図形の場合には、図形の全周長さを波長λに等しくすることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の電磁波吸収体。
- 前記反射層と第1の周波数選択遮蔽層との距離および各周波数選択遮蔽層間の距離が、それぞれ略λ/60〜λ/5(但し、λは誘電体層における電磁波の遮蔽しようとする所定周波数での波長を表す。)であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の電磁波吸収体。
- 前記細線パターンは、1つ又は複数の共振周波数に対して吸収遮蔽できるように、1種類又は複数種類の形状からなるFSS素子が配列されてなることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の電磁波吸収体。
- 反射防止層、防眩層、ハードコート層、帯電防止層、赤外線反射層、紫外線吸収層、剥離粘着層からなる機能層群の中から選択された1つ以上の機能層を有することを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の電磁波吸収体。
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