JP6461619B2 - 電波透過型多層光学コーティング - Google Patents

Description

本発明は、電波透過型多層光学コーティングに係り、より詳しくは、高温状態でも電波透過性を保つことが可能な電波透過型多層光学コーティングに関する。

スマートクルーズコントロール（ｓｍａｒｔ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ、ＳＣＣ）カバーの取り付けにおいて、ラジエーターグリル中央部に透過カバーを位置させる場合、ラジエーターグリルとの連続性（審美性）およびレーダー送受信性の確保を図るために、レーダー透過経路内に酸化物材質の光学多層コーティングを処理する。

図４に示すように、従来では、ラジエーターグリル部の外観飾りおよび電波透過性の確保のためにインジウムコーティングまたはフィルムを適用している。ところが、インジウムまたは錫を用いたコーティングの際に、高価素材の使用によりレーダーユニット全体の価格が高くなるという問題と、素材自体の低い融点および高温における電気的特性によりレーダー透過性能を低下させるため苛酷な高温条件でのＳＣＣカバーの耐久性を低下させるおそれがあるという欠点がある。

かかる問題点を改善するために、本発明では、ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２多層光学コーティングを適用して、ツヤ有り／ツヤ無し金属調の質感を実現し且つ電波透過性を確保した。また、プラスチック母材にＵＶまたは熱硬化プライマーを適用した後、真空状態で低屈折／高屈折を繰り返した蒸着によってツヤ有り／ツヤ無し金属調の質感を実現したとともに、純粋金属ではなく酸化物の適用によって透過カバーの最も重要なレーダー送受信性を満足させた。さらに、３００℃以上の高温でも抵抗を高く維持することにより電波送受信特性の低下を防止するから、高温への露出時に問題となる透過性能低下特性を克服することができた。

本発明は、前述した従来の技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、金属調の質感を有しながらも電波透過性を有し、高温状態でもこのような特性を保つことが可能な電波透過型多層光学コーティングを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一実施例に係る電波透過型多層光学コーティングは、透明な第１レジン層と、前記第１レジン層上にＴｉＯ_２とＳｉＯ_２を交互に蒸着させた多層構造の光学コーティングと、前記光学コーティング上に形成された不透明な第２レジン層とを含んでなることを特徴とする。

ここで、前記光学コーティングは、一番目のＴｉＯ_２層が前記第１レジン層に接し、ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２がそれぞれ複数の層を有することを特徴とする。

前記光学コーティングは、総厚さが５００ｎｍ以上であり、それぞれのＴｉＯ_２層とＳｉＯ_２層の厚さが１０〜２００ｎｍであることを特徴とする。

前記第１レジン層と前記光学コーティングとの間に形成されたプライマー層をさらに含むことを特徴とする。

前記光学コーティングと前記第２レジン層との間に形成された断熱層をさらに含むことを特徴とする。

前記断熱層は不透明な耐熱性塗料から構成されることを特徴とする。

本発明に係る電波透過型多層光学コーティングによれば、次の効果がある。
第一に、電波を透過させてレーダー作動を円滑にすることができる。
第二に、高温でも電波透過性を保つことができる。
第三に、金属調の質感を示すため、周辺の金属部品と調和をなして審美的な効果を奏することができる。

本発明の一実施例に係る電波透過型多層光学コーティングを示す図である。 周波数による電波の損失量を比較して示すグラフである。 平均電波損失量を比較して示すグラフである。 従来の電波透過型インジウム蒸着コーティングを示す図である。 高温環境で多層光学コーティングとインジウムコーティングの表面抵抗とを比較して示すグラフである。 本発明の実施例に係る多層光学コーティングの層の個数による電波透過量を示すグラフである。

ここで使用される専門用語は、特定の実施例を言及するためのもので、本発明を限定しようとするものではない。ここで使用される単数の形態は、文脈上これと明白に反対の意味を示さない限り、複数の形態も含む。明細書で使用される用語「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分および／またはこれらの組み合わせの存在または付加を除外させるものではない。

特に他に定義しない限り、ここで使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同じ意味を持つ。一般的に使われる辞典に定義されている用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を持つものと追加解釈され、本明細書で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈されない。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例に係る電波透過型多層光学コーティングについて説明する。

図１に示すように、本発明に係る電波透過型多層光学コーティングは、透明な第１レジン層、該第１レジン層上にＴｉＯ_２とＳｉＯ_２を交互に蒸着させた多層構造の光学コーティング、および該光学コーティング上に形成された不透明な第２レジン層を含んでなる。

第１レジン層は、最外郭層であって、光学コーティングを保護し且つ光学コーティングに現れる金属調の質感を外部に表出することができるように透明な材質のレジンから形成される。第２レジン層は、内側の基地層であって、光学コーティングを保護する役割も果たしながら、レーダーなどの電波装備がその後ろに取り付けられる。第２レジン層は、通常、不透明な黒色に製作され、光がその内部に透過しないようにする。このように第２レジン層を不透明にすることにより、光学コーティングから光が反射される量を増やすことができる。

ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２を第１レジン層に蒸着させることは、一般な蒸着コーティング装置を用いて行う。まず、コーティング装置のチャンバーの内部に第１レジン層を固定させ、チャンバーを真空に減圧させた後、Ａｒガスを注入する。その後、Ａｒガスを放電させてプラズマ化することにより電荷を帯びるようにし、ここに電気力を加えてＡｒイオンを第１レジン層の表面に衝突させる。これにより、第１レジン層の表面を洗浄すると同時に活性化させて第１レジン層と蒸着コーティング層、すなわち光学コーティングとの密着力を高める前処理を行う。その後、電子ビームをＴｉＯ_２試料およびＳｉＯ_２試料に交互に照射することにより揮発させ、これを第１レジン層に誘導して蒸着させる。この際、ＴｉＯ_２の接着力がＳｉＯ_２に比べて高いため、ＴｉＯ_２を一番目に蒸着させる。接着力が高いというのは、分子が第１レジン層に衝突した後、さらに分離されることなく接着される確率がさらに高いという意味である。

第１レジン層および第２レジン層の成分は、特に制限しないが、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂などを使用することができる。第１レジン層は、光学コーティングの金属性光沢を外部へ伝達することができるように透明な材質を使用し、第２レジン層は不透明な、より好ましくは黒色の材質を使用する。これにより、外部の光が第２レジン層より内側に透過することを最大限防止することができる。

光学コーティングは、一番目のＴｉＯ_２層が第１レジン層に接し、ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２がそれぞれ複数の層を有し、総厚さが５００ｎｍ以上となるように形成されるが、それぞれのＴｉＯ_２層とＳｉＯ_２層の厚さが１０〜２００ｎｍであることが好ましい。

表１に示すように、ＴｉＯ_２層とＳｉＯ_２層から形成された光学コーティングの総厚さを５００ｎｍ以上にするためには、多層光学コーティングの層数を９層以上にする必要がある。このように５００ｎｍ以上の光学コーティングを形成させると、可視光線全領域にわたって３０％以上の反射率を有しながら最大反射率と最小反射率の偏差が５％以内となり、これにより金属調の質感を得ることができる。

図６に示すように、光学コーティングの層数が多くなって厚さが厚くなるほど吸収および反射率が高くなるが、実際使用中のレーダー電波の波長長さである３６万〜４０万ｎｍの範囲では層数を問わずに９９％以上の透過率を維持した。

したがって、光学コーティングの最大厚さは、特に制限しないが、蒸着機器の限界、使用する原料およびエネルギーを考慮するとき、１０μｍ以内とすることが好ましい。

第１レジン層と光学コーティングとの間に形成されたプライマー層をさらに含むことが好ましい。

プライマー層は、光学コーティングの金属性の光沢を強化または抑制する役割を果たす。本発明では、このようなプライマーとして、ＵＶまたは熱によって硬化する材質、例えばウレタンまたはアクリルなどを使用することができる。

プライマーの成分によってツヤ有り効果またはツヤ無し効果などを奏することができ、このようなプライマーは従来から様々な構成が公知になっているため、本発明ではこれについての詳細な説明を省略する。

光学コーティングと第２レジン層との間に形成された断熱層をさらに含むが、この断熱層は不透明な耐熱性塗料から構成されることが好ましい。

第１レジン層を射出し、光学コーティングを蒸着させた後、第２レジン層を射出するが、第２レジン層の付着過程中に伝達される熱が第１レジン層を変形させることがある。よって、第２レジン層を射出する前に断熱層を形成させて熱を遮断する。また、第２レジン層は、完全な黒色ではないため、その後方に可視光線が透過できる。よって、このような現象を防止することができるように、断熱層を形成するときに黒色の耐熱性塗料を使用する。このように光の透過を防止する機能を持つので、断熱層はブラックマスキングとも呼ばれる。

図３および図５に示すように、本発明は、従来のインジウムコーティングまたはツヤ有りコーティングに比べてより低い電波吸収性を持っており、３００℃以上の高温でも高い電波透過性、すなわち高い抵抗を保つことができる。

実験のために２つのガラス基板にインジウムとＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２多層光学コーティングをそれぞれコーティングさせ、１０分間３００℃で熱処理した後、表面抵抗値を確認した。その結果、多層光学コーティングは２０ＭΩの高い表面抵抗を示したが、インジウムコーティングは５ＭΩの低い表面抵抗を示すことを確認した。低い表面抵抗を持つ物質は、自由電子の多い金属のように電波を捕獲する性質を示す。このような性質によって電波透過性能が低下する。よって、表面抵抗の低い物質は、電波を捕獲して電波の透過性を低下させるおそれがある。本発明が適用できる自動車ラジエーターグリル部位の特性上、エンジンなどによって高温に晒される危険は常に存在する。従来のインジウムコーティングとは異なり、本発明は高温でもさらに安定した電波透過性を保つことができる。

以上、添付図面を参照して本発明の実施例について説明したが、 本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想または必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施できることを理解することができるであろう。

よって、上述した実施例は、あらゆる面で例示的なもので、限定的なものではないと理解すべきである。本発明の範囲は前記の詳細な説明よりは後記の特許請求の範囲によって定められるもので、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導出されるすべての変更または変形形態も本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (5)

1. 透明な第１レジン層と、
   前記第１レジン層上にＴｉＯ_２とＳｉＯ_２を交互に蒸着させて金属調の質感が得られる多層構造の光学コーティングと、
   前記光学コーティング上に形成された不透明な第２レジン層と、
   前記光学コーティングと前記第２レジン層との間に形成され、前記光学コーティングの層からの光が前記第２レジン層に透過するのを防止する不透明な断熱層と、
   を含んでなり、
   前記光学コーティングの層からの光の反射率が、可視光線全領域（波長４００〜７００ｎｍ）にわたって３０％以上であり、最大反射率と最小反射率の偏差が５％以内であることを特徴とする、電波透過型多層光学コーティング。
2. 前記光学コーティングは、一番目のＴｉＯ_２層が前記第１レジン層に接し、ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２がそれぞれ複数の層を有することを特徴とする、請求項１に記載の電波透過型多層光学コーティング。
3. 前記光学コーティングは、総厚さが５００ｎｍ以上であり、それぞれのＴｉＯ_２層とＳｉＯ_２層の厚さが１０〜２００ｎｍであることを特徴とする、請求項２に記載の電波透過型多層光学コーティング。
4. 前記第１レジン層と前記光学コーティングとの間に形成されたプライマー層をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電波透過型多層光学コーティング。
5. 前記断熱層は不透明な耐熱性塗料から構成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電波透過型多層光学コーティング。

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