JP2010173273A - 機器用筐体、機器用装飾体及び変色の抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】経時的変色が抑制されたカラー光輝意匠膜を備えた機器用筐体及び機器用装飾体並びにカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法を提供することを目的とする。
【解決手段】半透明金属皮膜２１と、光干渉用透明膜２２と、不連続構造の光反射金属皮膜２３とを光の入射側からこの順で有し、光の干渉作用により発色するカラー光輝意匠膜２０を備え、カラー光輝意匠膜２０は、光反射金属皮膜２３の光の入射側の反対側に、酸化バナジウムからなり、厚さが光反射金属皮膜２３の厚さ以下である、カラー光輝意匠膜の経時的変色を抑制するための保護膜２４を有することを特徴とする機器用筐体又は機器用装飾体。
【選択図】図１

Description

本発明は、光の干渉作用により発色するカラー光輝意匠膜を備えた機器用筐体及び機器用装飾体並びにそのカラー光輝意匠膜に関するものである。

今日、光の干渉作用を利用して色取られたものとして、成形物（フィルム、シート、紙等）の片面又は両面に光線反射膜と金属化合物透明薄膜（膜厚：６０〜５００ｎｍ）と半透明金属蒸着膜とからなる虹彩層を有するもの（特許文献１）、織物の片面に第１金属蒸着層と透明化合物蒸着層（膜厚：１００〜５００ｎｍ）と第２金属蒸着層とを順次積層した虹彩光沢を呈するもの（特許文献２）、繊維布帛の少なくとも片面に反射金属膜と透明金属化合物膜（膜厚：４０〜５００ｎｍ）と半透明金属膜とが順次積層されたもの（特許文献３）が提案されている。

このように、光の干渉作用により色取られたものは、金属の薄膜を用いていることから、経時劣化等により、変色してしまったり、色彩を失ってしまったりするおそれがある。

なお、特許文献４には、光学素子を保護するため、広い波長領域の光を透過可能な保護膜として、厚さ約１μｍの酸化ハフニウム膜を光学素子基板の表面上に製膜する技術が記載されている。

特開昭６１−１５９６２号公報 特開平７−２５２７７３号公報 特開平３−８２８８１号公報 特開２００８−７６９４１号公報

そこで、経時的変色が抑制されたカラー光輝意匠膜を備えた機器用筐体及び機器用装飾体並びにカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法を提供することを目的とする。

ここで、カラー光輝意匠膜の経時的変色について説明する。カラー光輝意匠膜が経時的に変色していく要因として、金属皮膜の酸化等による光反射率等の変化が一つ目としてある。また、図２のａに示すように、金属皮膜が、金属の粒子間に隙間があり連続していない構造の不連続構造膜である場合には、外部から加わる熱エネルギー等の影響により、図２のｂに示すように、近隣の金属の粒子同士が結合し、粒子間の距離が広がることによる光反射率等の変化が二つ目として考えられる。

今回、カラー光輝意匠膜の光反射金属皮膜が、インジウム薄膜等のように不連続構造膜である場合に、光反射金属皮膜の下に無機化合物からなる所定厚さの保護膜を製膜すると、カラー光輝意匠膜の経時的変色が小さくなることを見出した。

このことについて説明すると、不連続構造膜の光反射金属皮膜下に無機化合物からなる保護膜を製膜すると、保護膜により光反射金属皮膜が遮蔽され、光反射金属皮膜の酸化が抑制されると共に、金属粒子同士の結合も抑制される。また、図３のａに示すように、所定の厚さ（光反射金属皮膜の厚さ以下）の保護膜は、膜厚が薄いことから、光反射金属皮膜の金属粒子の影響により不連続構造膜となり、歪が生じ難いものと推測される。一方、図３のｂに示すように、膜厚が厚すぎる保護膜は、その膜厚により、光反射金属皮膜の金属粒子の影響が打ち消され、連続膜となってしまい、応力や熱膨張等の影響により歪が生じ易くなる。そのため、保護膜は、劣化してしまい、光反射金属皮膜を遮蔽する作用が低下してしまうものと推測される。

そこで、上記課題を解決するため、本発明の機器用筐体及び機器用装飾体は、半透明金属皮膜と、光干渉用透明膜と、不連続構造の光反射金属皮膜とを光の入射側からこの順で有し、光の干渉作用により発色するカラー光輝意匠膜を備え、前記カラー光輝意匠膜は、前記光反射金属皮膜の光の入射側の反対側に、保護用の無機化合物（以下、保護無機化合物という）からなり、厚さが該光反射金属皮膜の厚さ以下である、カラー光輝意匠膜の経時的変色を抑制するための保護膜（以下、保護膜という）を有することを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明のカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法は、半透明金属皮膜と、光干渉用透明膜と、不連続構造の光反射金属皮膜とを光の入射側からこの順で有し、光の干渉作用により発色するカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法であって、前記光反射金属皮膜の光の入射側の反対側に、保護無機化合物からなる保護膜を膜厚が前記光反射金属皮膜の膜厚以下の厚さになるように形成して前記カラー光輝意匠膜の経時的変色を抑制することを特徴とする。

本発明における各要素の態様を以下に例示する。

１．保護膜
保護膜の厚さは、光反射金属皮膜の厚さ以下であると、上述のように、不連続構造膜となって、カラー光輝意匠膜の経時的変色を抑えることができる。また、厚さの下限については、特に限定はされないが、光反射金属皮膜をよりよく遮蔽できることから、１０Å以上であることが好ましい。また、光反射金属膜の厚さに対する厚さの比（構成比）は、特に限定はされないが、変色抑制効果が高いことから、２０〜８０％であることが好ましく、より好ましくは、３０〜７０％である。また、光反射金属皮膜の不連続構造の影響をよりよく受けて、不連続構造膜となり易いことから、保護膜は、光反射金属皮膜に接する（間に他の膜を介在させない）ようにして、製膜することが好ましい。
保護膜は、光反射金属皮膜の下だけでなく、半透明金属皮膜の上に設けてもよい。
保護膜の製膜方法としては、特に限定はされないが、真空蒸着、分子線蒸着、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着、スパッタリング等の物理的蒸着、熱化学的蒸着、プラズマ化学的蒸着、光化学的蒸着等の化学的蒸着が例示できる。

２．保護無機化合物
保護無機化合物としては、特に限定はされないが、金属酸化物、金属窒化物等が例示でき、具体的には、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等が例示できる。

３．半透明金属皮膜
金属からなり、照射された光の一部を反射し、一部を透過する膜である半透明金属皮膜としては、特に限定はされないが、干渉色が得られやすいことから、４００〜８００ｎｍ（可視光）の波長領域の光の透過率が１０〜９０％であることが好ましい。また、干渉色が得られやすいことから、４００〜８００ｎｍの波長領域の光の反射率が３〜６０％であることが好ましく、光輝感が高い干渉色が得られることから、５〜３０％であることがより好ましい。
半透明金属皮膜としては、特に限定はされないが、金属の粒子間に隙間があり連続していない構造の膜である不連続構造膜であってもよいし、金属の粒子間に隙間がなく連続している構造の膜である連続膜であってもよい。
不連続構造膜の膜厚としては、特に限定はされず、膜を構成する金属の種類によっても異なるが、２０〜５００Åであることが好ましい。例えば、インジウムからなっている場合には、干渉色の発色が濃くなることから、３０〜１５０Åであることが好ましい。
連続膜の膜厚としては、特に限定はされず、膜を構成する金属の種類によっても異なるが、１０〜２００Åの薄膜であることが好ましい。
半透明金属皮膜の金属としては、特に限定はされないが、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、錫（Ｓｎ）等の金属元素、ケイ素（Ｓｉ）等の半金属元素（類金属元素）等が例示できる。また、不連続構造膜の場合には、不連続構造の膜を形成し易い、インジウム、錫等が好ましい。
半透明金属皮膜の製膜方法としては、特に限定はされないが、真空蒸着、分子線蒸着、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着、スパッタリング等の物理的蒸着が例示できる。

２．光干渉用透明膜
光干渉用透明膜は、屈折率（ｎ）と膜厚（ｄ）との積である光学膜厚（ｎｄ）が５０〜１５００Åであることが好ましく、より好ましくは、２５０〜１０００Åである。
カラー光輝意匠膜による光干渉は、半透明金属皮膜と光反射金属皮膜との間での光の反射であり、また、光の波長によっても異なることから、屈折率（ｎ）は、特に限定はされないが、敢えていえば、波長５５０ｎｍの光において、１．３〜２．５であることが好ましい。
光干渉用透明膜としては、特に限定はされないが、製膜時のモルホロジー制御による凹凸を表面に有するものであることが好ましい。ここで、製膜時のモルホロジー制御とは、膜を構成する無機化合物の異方成長性を高くすることをいう。より具体的には、製膜時にＧＲ（ガス比）等を制御（小さく等）することにより、生成する無機化合物の結晶に異方性を持たせて成長させることである。また、製膜時のモルホロジー制御による凹凸とは、このような製膜時のモルホロジー制御により生じた膜表面の凹凸をいう。
光干渉用透明膜は無機化合物からなり、その無機化合物としては、特に限定はされないが、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、弗化物等が例示でき、酸化物又は窒化物が好ましい。
酸化物としては、特に限定はされないが、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化タンタル、酸化インジウム等の金属酸化物、酸化ケイ素等の半金属酸化物等が例示できる。
窒化物としては、特に限定はされないが、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化クロム等が例示できる。
上記無機化合物を用いる場合の光干渉用透明膜の膜厚としては、膜を構成する無機化合物の屈折率によっても異なるが、屈折率が２．５（波長５５０ｎｍの光における）である酸化クロムの場合には、１００〜４５０Åであることが好ましく、屈折率が１．４６（波長５５０ｎｍの光における）である酸化ケイ素の場合には、２００〜８００Åであることが好ましい。
光干渉用透明膜の製膜方法としては、特に限定はされないが、真空蒸着、分子線蒸着、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着、スパッタリング等の物理的蒸着、熱化学的蒸着、プラズマ化学的蒸着、光化学的蒸着等の化学的蒸着が例示できる。

３．光反射金属皮膜
金属からなり、照射された光を反射する膜である光反射金属皮膜としては、特に限定はされないが、光輝感が高い干渉色が得られることから、４００〜８００ｎｍの波長領域の光の反射率が３０％以上であることが好ましい。
光反射金属皮膜の膜厚としては、特に限定はされないが、３００〜６００Åであることが好ましい。
光反射金属皮膜の金属としては、特に限定はされないが、不連続構造の膜を形成し易い、インジウム、錫等が好ましい。
光反射金属皮膜の製膜方法としては、特に限定はされないが、真空蒸着、分子線蒸着、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着、スパッタリング等の物理的蒸着が例示できる。

６．カラー光輝意匠膜
カラー光輝意匠膜が設けられる態様としては、特に限定はされないが、機器用装飾体等の表面（機器用装飾体等の一部を開蓋等することにより表れる面も含む）の少なくとも一部に設けられることにより、該機器用装飾体等を色取りしてもよいし、機器用装飾体等の外部から透視可能な内部に設けられることにより、該機器用装飾体等を色取りしてもよい。

８．機器用筐体又は機器用装飾体
機器としては、特に限定はされないが、自動車等の輸送機器、携帯電話等の通信機器、テレビ等の電気機器等が例示できる。機器用装飾体としては、特に限定はされないが、例えば、上記自動車の装飾品である、ラジエータグリル、グリルカバー、サイドモール、バックパネル、バンパー、エンブレム、ハンドル、インストゥルメントパネル等が例示できる。

本発明によれば、経時的変色が抑制されたカラー光輝意匠膜を備えた機器用筐体及び機器用装飾体並びにカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法を提供することができる。

本発明の実施例のカラー光輝意匠膜付近の断面模式図である。 カラー光輝意匠膜の経時変化の模式図である。 保護膜の模式図である。

図１に示すように、本発明の実施例の自動車の装飾品であるグリルカバー１０は、干渉色が外部から視認できるよう、透明なポリカーボネート樹脂（ＰＣ）からなるグリルカバーの本体部３１と、本体部３１の裏面に形成されたカラー光輝意匠膜２０とを備え、カラー光輝意匠膜の発色により色取られている。そして、カラー光輝意匠膜２０は、光の入射方向（カラー光輝意匠膜２０の発色を視認する方向でもある）から、インジウム（Ｉｎ）からなる半透明金属皮膜２１、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）からなる光干渉用透明膜２２、インジウム（Ｉｎ）からなる光反射金属皮膜２３及び酸化バナジウム（ＶＯ_ｘ）からなる保護膜２４で構成されている。

光反射金属皮膜の厚さを３００Å又は５００Åにしたものに、それぞれ酸化バナジウムからなる保護膜の厚さをかえた実施例又は比較例を作成し、それらの耐熱試験を行い、試験の前後における色彩の変化をＬａｂ色度変化（ΔＥ）として求めた。

この実施例及び比較例のカラー光輝意匠膜の構成とＬａｂ色度変化（ΔＥ）とを表１に示す。また、光反射金属膜の厚さに対する保護膜の厚さの比を構成比として求め、その値も表１に示す。

実施例及び参考例の各試料は、次のようにして作成した。
１）先ず、基材（材質：ポリカーボネート、寸法：１００×１００ｍｍ、厚さ：３ｍｍ）上に、インジウム（Ｉｎ）からなる厚さ１００Åの半透明金属皮膜を真空蒸着により形成した。半透明金属皮膜は、インジウムからなることで、不連続構造膜となっている。
２）次に、形成された半透明金属皮膜上に、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）からなる厚さ３００Åの光干渉用透明膜を同じく真空蒸着により形成した。
３）さらに、形成された光干渉用透明膜上に、インジウム（Ｉｎ）からなる厚さ３００Å又は５００Åの光反射金属皮膜を同じく真空蒸着により形成した。光反射金属皮膜は、インジウムからなることで、不連続構造膜となっている。
４）そして、形成された光反射金属皮膜上に、酸化バナジウム（ＶＯ_ｘ）からなる厚さ０（なし）〜７５０Åの保護膜を同じく真空蒸着により形成した。
５）上記のようにして形成されたカラー光輝意匠膜上に（保護膜上に）、二液型のアクリルウレタン系塗料（黒色）を膜厚が３０μｍになるように塗装し、８０℃で１２０分の硬化条件で製膜して試料を作成した。
蒸着装置としては、シンクロン社製のＥＢ（電子ビーム式）蒸着装置を用い、るつぼを交換することで、それぞれの蒸着膜を形成した。また、製膜条件として、真空度：５×１０^−３Ｐａ以下、試料（基材）の温度：５０℃、成長速度：０．３ｎｍ／秒であった。
それぞれの膜の厚さを管理するため、水晶振動子式膜厚計及び光学膜厚計（光波長：５５０ｎｍ）を用いた。

このように作成した試料について、色差計を用いて、基材側からの色彩（Ｌａｂ色度）を測定した後、１２０℃の雰囲気中に６時間静置する耐熱試験を行った。そして、試験前と同じように色彩を測定した。測定した試験前後のＬａｂ色度の値から下記の式を用いて、試験の前後におけるＬａｂ色度変化（ΔＥ）を求めた。

Ｌ_ａ、ａ_ａ、ｂ_ａは、試験後のＬａｂ色度の値であり、Ｌ_ｂ、ａ_ｂ、ｂ_ｂは、試験前のＬａｂ色度の値である。

以上の結果より、光反射金属皮膜と同じ厚さか又はそれより薄い（構成比で１００％以下）保護膜を有するもの（全ての実施例）は、耐熱試験による色の変化が保護膜がないもの（比較例１、３）より小さくなった。一方、光反射金属皮膜より厚い保護膜を有するもの（比較例２、４）は、耐熱試験による色の変化が保護膜がないもの（比較例１、３）より大きくなった。

次に、光反射金属膜の厚さを５００Åの一種類にし、材質を酸化バナジウムから酸化タングステン（ＷＯ_ｘ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_ｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）又は酸化チタン（ＴｉＯ_ｘ）に変更し、厚さを２００〜８００Åにした保護膜を有する実施例又は比較例を、上記酸化バナジウムの実施例等と同じように作成した。ただし、酸化アルミニウムからなる保護膜は、スパッタリングで作成した。そして、それらについても、上記のように耐熱試験を行い、試験の前後における色彩の変化をＬａｂ色度変化（ΔＥ）として求めた。

この実施例及び比較例のカラー光輝意匠膜の構成とＬａｂ色度変化（ΔＥ）とを表２に示す。また、光反射金属膜の厚さに対する保護膜の厚さの比を構成比として求め、その値も表２に示す。

以上の結果より、光反射金属皮膜と同じ厚さか又はそれより薄い（構成比で１００％以下）保護膜を有するもの（全ての実施例）は、耐熱試験による色の変化が保護膜がないもの（比較例３）より小さくなった。一方、光反射金属皮膜より厚い保護膜を有するもの（比較例５、７、８）は、耐熱試験による色の変化が保護膜がないもの（比較例３）より大きくなった。

さらに、半透明金属皮膜の上、すなわち基材と半透明金属皮膜との間に、厚さ３００Å又は５００Åの酸化バナジウムからなる上保護膜を設けた実施例を作成した。ただし、作成方法は、上記実施例等とほぼ同じであるが、半透明金属皮膜を形成する前に、基材の表面上に上保護膜を蒸着により形成し、この上保護膜上に半透明金属皮膜を形成したことのみが上記実施例等と異なる。そして、これらについても、上記のように耐熱試験を行い、試験の前後における色彩の変化をＬａｂ色度変化（ΔＥ）として求めた。

この実施例のカラー光輝意匠膜の構成とＬａｂ色度変化（ΔＥ）とを表３に示す。また、光反射金属膜の厚さに対する保護膜の厚さの比を構成比として求め、その値も表３に示す。

以上より、光反射金属膜と同じ厚さか又はそれより薄い（構成比で１００％以下）保護膜を有するカラー光輝意匠膜は、保護膜を有さないカラー光輝意匠膜より、耐熱試験による色の変化が小さいことから、経時的変色が抑制されている。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

１０ 機器用装飾体（グリルカバー）
２０ カラー光輝意匠膜
２１ 半透明金属皮膜
２２ 光干渉用透明膜
２３ 光反射金属膜
２４ 保護膜

Claims (10)

1. 半透明金属皮膜と、光干渉用透明膜と、不連続構造の光反射金属皮膜とを光の入射側からこの順で有し、光の干渉作用により発色するカラー光輝意匠膜を備え、
   前記カラー光輝意匠膜は、前記光反射金属皮膜の光の入射側の反対側に、保護用の無機化合物からなり、厚さが該光反射金属皮膜の厚さ以下である、カラー光輝意匠膜の経時的変色を抑制するための保護膜を有することを特徴とする機器用筐体又は機器用装飾体。
2. 前記無機化合物は、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化チタン又は酸化アルミニウムである請求項１記載の機器用筐体又は機器用装飾体。
3. 前記光反射金属皮膜の金属は、インジウムである請求項１又は２記載の機器用筐体又は機器用装飾体。
4. 前記光反射金属皮膜の膜厚は、３００〜６００Åである請求項１〜３のいずれか一項に記載の機器用筐体又は機器用装飾体。
5. 前記半透明金属皮膜の金属は、インジウムである請求項１〜４のいずれか一項に記載の機器用筐体又は機器用装飾体。
6. 半透明金属皮膜と、光干渉用透明膜と、不連続構造の光反射金属皮膜とを光の入射側からこの順で有し、光の干渉作用により発色するカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法であって、
   前記光反射金属皮膜の光の入射側の反対側に、保護用の無機化合物からなる保護膜を膜厚が前記光反射金属皮膜の膜厚以下の厚さになるように形成して前記カラー光輝意匠膜の経時的変色を抑制することを特徴とするカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法。
7. 前記無機化合物は、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化チタン又は酸化アルミニウムである請求項６記載のカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法。
8. 前記光反射金属皮膜の金属は、インジウムである請求項６又は７記載のカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法。
9. 前記光反射金属皮膜の膜厚は、３００〜６００Åである請求項６〜８のいずれか一項に記載のカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法。
10. 前記半透明金属皮膜の金属は、インジウムである請求項６〜９のいずれか一項に記載のカラー光輝意匠膜の経時的変色の抑制方法。

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