JP6760304B2 - 金色調多層コートおよびこれを備える反射体 - Google Patents
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Description
本技術は、金色調の発色を有する金色調多層コートおよびこれを備える反射体に関する。
従来から、例えば高価な金を使用することなく、擬似的に金色を発生するコーティングが施された製品がある。
例えば、特許文献１に記載の金色反射色を有する透明板は、ガラス板に、窒化チタン（TiN）膜および金属酸化物誘電体膜が形成されて構成されている。
特許文献２に記載の金色蒸着製品は、屈折率1.3〜1.5の物質からなる低屈折率層と、屈折率2.0以上の物質からなる高屈折率層とが、最上層が高屈折率層となるように、基体表面に交互に積層されて構成されている。
特許文献３に記載の反射体は、銀膜上に直接または他の透明層を介して、金色に似た反射、吸収スペクトルを持つ反射制御層を有して構成されている。これにより、金色に近い色の反射光を実現している。
しかしながら、特許文献１〜３の技術では、実際の金色の反射率と比較して反射率が低いなどの問題があり、金色に近づけるための層構造の改善が要求されている。
本開示の目的は、金色にできるだけ近い反射特性を得ることができる金色調多層コートおよびこれを備える反射体を提供することにある。
上記目的を達成するため、本技術に係る金色調多層コートは、金属膜と、多層膜層とを具備する。
前記多層膜層は、２以上の異なる屈折率をそれぞれ有する複数の誘電体膜を含み、それら異なる屈折率の誘電体膜が交互に積層されて構成されている。
前記多層膜層は、２以上の異なる屈折率をそれぞれ有する複数の誘電体膜を含み、それら異なる屈折率の誘電体膜が交互に積層されて構成されている。
このような構成により、金色にできるだけ近い反射特性を得ることができる。
前記多層膜層は、前記複数の誘電体膜の消衰係数より高い消衰係数を有する薄膜を含んでいてもよい。
これにより、入射角が大きくなる場合の金色からの色ずれを抑制することができ、つまり、広い波長域で金色にできるだけ近い反射特性を得ることができる。
これにより、入射角が大きくなる場合の金色からの色ずれを抑制することができ、つまり、広い波長域で金色にできるだけ近い反射特性を得ることができる。
前記金属膜は、Al、Ag、Cu、Ti、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni、またはWで構成されていてもよい。
前記多層膜層は、SiO2と、前記SiO2の屈折率より高い屈折率を持つNb2O5、Ta2O5、またはTiO2とを含んでいてもよい。
前記金属膜がTiで構成され、前記多層膜層は、少なくとも５層の前記誘電体膜を含んでいてもよい。あるいは、前記金属膜がCuで構成され、前記多層膜層は、少なくとも３層の前記誘電体膜を含んでいてもよい。あるいは、前記金属膜がAlで構成され、前記多層膜層は、少なくとも５層の前記誘電体膜を含んでいてもよい。
前記多層膜層は、第１組層と第２組層とを含み、前記薄膜は、第１組層および第２組層の間に設けられていてもよい。
前記第１組層は、第１誘電体膜および前記第１誘電体膜の屈折率より高い屈折率を持つ第２誘電体膜で構成され、前記第２組層は、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜で構成されていてもよい。
前記第１組層は、第１誘電体膜および前記第１誘電体膜の屈折率より高い屈折率を持つ第２誘電体膜で構成され、前記第２組層は、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜で構成されていてもよい。
本技術に係る反射体は、基材と、前記基材上に設けられた上記金色調多層コートとを具備する。
以上、本技術によれば、金色にできるだけ近い反射特性を得ることができる金色調多層コートおよびそれを備える反射体を提供することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
１．金色調多層コートを備える反射体
図１は、本技術の一実施形態に係る、金色調多層コート（以下、単に「多層コート」と言う。）を備える反射体を示す断面図である。
「反射体」は、完成品（最終品）でもよいし、部品でもよい。反射体１００は、例えばスマートホンやタブレット等の電子機器の筐体として応用可能であるが、電子機器に限られず、他のあらゆる製品に応用可能である。
反射体１００は、基材１０と、基材１０上に設けられた多層コート３０とを備える。基材１０の材料としては、樹脂、金属、ガラス、セラミックスが挙げられる。
多層コート３０は、基材１０上に設けられた金属膜１５と、金属膜１５上に設けられた多層膜層２０とを含む。多層膜層２０は、２以上の異なる屈折率をそれぞれ有する複数の誘電体膜（２１、２２、、、）を含み、それら異なる屈折率の誘電体膜２１、２２が交互に積層されて構成される。
金属膜１５の材料としては、例えばAl、Ag、Cu、Ti、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni、またはWが用いられる。
誘電体膜が「交互に積層される」とは、２以上の異なる屈折率の誘電体膜２１、２２、、、が、少なくとも３層積層されることを意味する。このような多層膜層２０は、基材１０側から順に、少なくとも、第１屈折率を有する第１誘電体膜２１、それより高い第２屈折率を有する第２誘電体膜２２、そして、その上にさら第１誘電体膜２１が積層されて構成される。
多層膜層２０が、第１屈折率および第２屈折率とは異なる第３の屈折率を有する第３誘電体膜を含む場合もある。この場合、例えば、基材１０側から順に、第１誘電体膜、第２誘電体膜、第３誘電体膜、第１誘電体膜、第２誘電体膜、、、などの形態が想定される。
また、誘電体膜が「交互に積層される」とは、その積層の途中で、誘電体膜以外の膜（例えば後述するような金属薄膜）が介在することも含む。
多層膜層２０における誘電体膜２１、２２の数の上限値は、特に限定されないが、現実的には10〜30である。
誘電体膜２１、２２の材料としては、SiO2、MgF、Nb2O5、Ta2O5、またはTiO2等が用いられる。SiO2、MgFは、低屈折率材料（第１誘電体膜２１）であり、Nb2O5、Ta2O5、またはTiO2は、高屈折率材料（第２誘電体膜２２）である。
なお、多層コート３０上に、最上層として、透明な膜で構成される保護層が設けられていてもよい。保護層は、例えば100nm以上の比較的厚い膜で構成されることが望ましい。
金属膜１５の膜厚は、典型的には50nm以上500nm以下、この範囲に限られない。より好ましくは、70nm以上300nmである。
多層膜層２０の各誘電体膜２１、２２の膜厚は、典型的には30nm以上300nm以下であるが、この範囲に限られない。より好ましくは、50nm以上200nmである。
この反射体１００の製造方法として、例えばＰＶＤ（Physical Vaper Deposition）、または、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等が挙げられる。
反射体１００の別の製造方法として、図示しないベースフィルム上に多層コート３０を成膜し、成膜された多層コート３０を基材１０上に転写する方法がある。この場合、例えばインサート成形により、転写が行われる方法が採られてもよい。
以上のような構成の反射体１００によれば、できるだけ金色にできるだけ近い反射特性を得ることができる。したがって、高価な金材料を用いることなく、金に近い反射特性を実現でき、製品のコストを大幅に抑えることができる。
２．実施例
２．１）実施例１
図２は、実施例１に係る多層コート３０を構成する各膜の材料および膜厚を示す表である。基材１０側から、層番号（１〜６）の順で、金属膜１５および誘電体膜２１、２２が設けられている。
なお、後述する実施例２、３も含め、実施例１〜３に共通する反射体１００の構造として、図１を参照する。
金属膜１５の材料としてTiが用いられる。これは、できるだけ高反射率の材料を用いる趣旨である。Tiの膜厚は、例えば100nmである。
多層膜層２０では、低屈折率の誘電体膜（第１誘電体膜２１）として、SiO2が用いられ、高屈折率の誘電体膜（第２誘電体膜２２）として、Nb2O5が用いられる。これらSiO2膜とNb2O5膜とが交互に積層され、多層膜層２０は５層構造となっている。それら誘電体膜の膜厚は、下層側から順に、80nm、70nm、110nm、70nm、50nmである。
図３Ａは、比較例としての金（Au）と、実施例１に係る反射体の、可視光域での反射率のスペクトラムを示す。本明細書では、このような可視光域での物体の反射率の波形を「反射特性」と言う。実施例１の反射特性では、光の入射角は0°、つまり反射体の表面に垂直な方向の反射光の特性を示す。
図３Ａに示すように、Auの反射特性は、短波長域で小さく、長波長域で大きいという特徴を持っている。本実施例１に係る反射体も、概ねAuの反射特性を実現できている。
なお、図３Ｂは、実施例１において、0°、30°、50°、70°の入射角の光の反射特性を示す。入射角が大きくなるにしたがい、実施例１の反射特性のピークが、Auの反射特性から多少シフトすることがわかる。これは、多層膜層２０の存在に起因したものである。
２．２）実施例２
図４は、実施例２に係る多層コート３０を構成する各膜の材料および膜厚を示す表である。基材１０側から、層番号（１〜４）の順で、金属膜１５および誘電体膜２１、２２が設けられている。
図４は、実施例２に係る多層コート３０を構成する各膜の材料および膜厚を示す表である。基材１０側から、層番号（１〜４）の順で、金属膜１５および誘電体膜２１、２２が設けられている。
金属膜１５の材料として、短波長域で反射率が低く、長波長側で反射率が高いCuが用いられる。Cuの膜厚は、例えば100nmである。
多層膜層２０では、実施例１と同様に、低屈折率の第１誘電体膜２１として、SiO2が用いられ、高屈折率の第２誘電体膜２２として、Nb2O5が用いられる。これらSiO2膜とNb2O5膜とが、交互に、例えば３層に積層されている。誘電体膜の膜厚は、下層側から順に、80nm、70nm、50nmである。
図５Ａは、比較例としての金（Au）と、実施例２に係る反射体の、可視光域での反射率のスペクトラムを示す（入射角は0°）。図５Ｂは、実施例２の、0°、30°、50°、70°の入射角の光の反射特性を示す。
Cuの反射特性は金のそれと近いため、光学波形を金に近づけるために用いる誘電体膜の総数を抑えることができる。したがって、生産性が高まり、低コスト化を実現することができる。また、Cu自身が持つ反射特性が、多層膜層２０の入射角変化によるピークシフトの影響を抑制し、入射角が大きくなる場合の反射特性の変化を、実施例１と比較して抑制することができる。
２．３）実施例３
図６は、実施例３に係る多層コート３０を構成する各膜の材料および膜厚を示す表である。基材１０側から、層番号（１〜６）の順で、金属膜１５および誘電体膜２１、２２が設けられている。
金属膜１５の材料としてAlが用いられる。Alの膜厚は、例えば100nmである。
多層膜層２０では、低屈折率の第１誘電体膜２１として、SiO2が用いられ、高屈折率の第２誘電体膜２２として、Nb2O5が用いられる。また、多層膜層２０は、それら誘電体膜の消衰係数より高い消衰係数を有する薄膜として、例えば金属薄膜が用いられる。図１では、この金属薄膜の図示は省略されている。
金属薄膜の材料として、屈折率は2以上である材料であることが望ましい。金属薄膜の材料として、Nbの他、Ti、Ta、Fe、Mo、Wが用いられる。特に、消衰係数が小さいNbを用いることが望ましい。
多層膜層２０では、第２層目のSiO2および第３層目のNb2O5で構成される第１組層と、第５層目のSiO2および第６層目のNb2O5で構成される第２組層との間に、金属薄膜（Nb）が設けられている。
誘電体膜の膜厚は、下層側から順に、80nm、90nm、90nm、60nmである。金属薄膜の膜厚は、20nmである。
本実施例３に限られない金属薄膜の膜厚として、10nm以上30nm以下に設定される。金属薄膜の膜厚が15nmより小さい場合、製造誤差が大きくなり、生産性が低下するおそれがある。当該膜厚が30nmより大きい場合、光透過性が低下し、反射率が低下する。より好ましくは、15nm以上25nm以下である。
図７Ａは、比較例としての金（Au）と、実施例３に係る反射体の、可視光域での反射率のスペクトラムを示す（入射角は0°）。図７Ｂは、実施例３の、0°、30°、50°、70°の入射角の光の反射特性を示す。
本実施例３によれば、多層膜層２０に金属薄膜が挿入されているので、入射角が大きくなる場合の反射特性を、実施例２のそれと比較して、抑制することができる。
Nbのように消衰係数が小さいほど膜厚を大きく設定できる。すなわち、本実施例３では、極端に薄い膜を製造する必要がなく、製造誤差を相対的に小さくでき、製造上の安定性が向上する。
また、金属薄膜の下層および上層に、第１組層および第２組層がそれぞれ設けられることにより、所望の光学特性を実現できる。
ここで上記特許文献３に記載の技術では、短波長側の反射波形が、金のそれとは大きく異なる上に、斜めから対象物を見た場合、透明膜の見かけの膜厚が変化する。したがって、垂直から見た場合と比較して色ずれが大きく発生する。
３．上記各実施例の、金との色差の入射角特性
図８は、上記各実施例１〜３について、金との色差の入射角依存性を算出した結果を示すグラフである。色差としてはD65光源でのΔEabを用いた。ΔEabは5以下であれば一般に許容することができるとされる。本実施例１〜３での構成により、反射率を上げることができるため、例えば比較例として、TiNの金属膜を備える製品（例えば特許文献１参照）と比較して、大幅にΔEabを下げることができる。
さらに、実施例３の構成では、入射角が50°付近までΔEabが5以下を満たすとともに、入射角が70°でも他の実施例と比較して5に近い値をとることができる。
４．他の種々の実施形態
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
例えば実施例１の多層膜層２０において、金属膜１５に接する膜が低屈折率の第１誘電体膜（SiO2）２１であったが、高屈折率の誘電体膜（Nb2O5）２２が金属膜１５に接する構成であってもよい。このことは、実施例３についても同様である。
実施例２のように、誘電体膜数が３の場合、金属膜１５に接する膜が低屈折率の第１誘電体膜２１であることが望ましい。しかし、実施例２において、誘電体膜数が４または５以上設けられる場合には、金属膜１５に接する膜が高屈折率の第２誘電体膜２２であってもよい。
以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。例えば、実施例１に係る反射体の多層膜層２０に、実施例３に係る反射体の薄膜（例えば金属薄膜）が含まれていてもよい。
実施例１〜３に係る金属膜１５に代えて、Ag、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、またはNiが用いられてもよい。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
金属膜と、
２以上の異なる屈折率をそれぞれ有する複数の誘電体膜を含み、それら異なる屈折率の誘電体膜が交互に積層されて構成された多層膜層と
を具備する金色調多層コート。
（２）
前記（１）に記載の金色調多層コートであって、
前記多層膜層は、前記複数の誘電体膜の消衰係数より高い消衰係数を有する薄膜を含む
金色調多層コート。
（３）
前記（１）または（２）に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜は、Al、Ag、Cu、Ti、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni、またはWで構成される
金色調多層コート。
（４）
前記（１）から（３）のうちいずれか１項に記載の金色調多層コートであって、
前記多層膜層は、SiO2と、前記SiO2の屈折率より高い屈折率を持つNb2O5、Ta2O5、またはTiO2とを含む
金色調多層コート。
（５）
前記（１）に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜がTiで構成され、
前記多層膜層は、少なくとも５層の前記誘電体膜を含む
金色調多層コート。
（６）
前記（１）に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜がCuで構成され、
前記多層膜層は、少なくとも３層の前記誘電体膜を含む
金色調多層コート。
（７）
前記（２）に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜がAlで構成され、
前記多層膜層は、少なくとも５層の前記誘電体膜を含む
金色調多層コート。
（８）
前記（２）から（７）のうちいずれか１項に記載の金色調多層コートであって、
前記多層膜層は、
第１誘電体膜および前記第１誘電体膜の屈折率より高い屈折率を持つ第２誘電体膜で構成される第１組層と、
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜で構成される第２組層とを含み、
前記薄膜は、第１組層および第２組層の間に設けられている
金色調多層コート。
（９）
基材と、
前記基材上に設けられた金色調多層コートとを具備し、
前記金色調多層コートは、
前記基材上に設けられた金属膜と、
２以上の異なる屈折率をそれぞれ有する複数の誘電体膜を含み、それら異なる屈折率の誘電体膜が交互に積層されて構成された多層膜層とを有する
反射体。
（１）
金属膜と、
２以上の異なる屈折率をそれぞれ有する複数の誘電体膜を含み、それら異なる屈折率の誘電体膜が交互に積層されて構成された多層膜層と
を具備する金色調多層コート。
（２）
前記（１）に記載の金色調多層コートであって、
前記多層膜層は、前記複数の誘電体膜の消衰係数より高い消衰係数を有する薄膜を含む
金色調多層コート。
（３）
前記（１）または（２）に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜は、Al、Ag、Cu、Ti、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni、またはWで構成される
金色調多層コート。
（４）
前記（１）から（３）のうちいずれか１項に記載の金色調多層コートであって、
前記多層膜層は、SiO2と、前記SiO2の屈折率より高い屈折率を持つNb2O5、Ta2O5、またはTiO2とを含む
金色調多層コート。
（５）
前記（１）に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜がTiで構成され、
前記多層膜層は、少なくとも５層の前記誘電体膜を含む
金色調多層コート。
（６）
前記（１）に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜がCuで構成され、
前記多層膜層は、少なくとも３層の前記誘電体膜を含む
金色調多層コート。
（７）
前記（２）に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜がAlで構成され、
前記多層膜層は、少なくとも５層の前記誘電体膜を含む
金色調多層コート。
（８）
前記（２）から（７）のうちいずれか１項に記載の金色調多層コートであって、
前記多層膜層は、
第１誘電体膜および前記第１誘電体膜の屈折率より高い屈折率を持つ第２誘電体膜で構成される第１組層と、
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜で構成される第２組層とを含み、
前記薄膜は、第１組層および第２組層の間に設けられている
金色調多層コート。
（９）
基材と、
前記基材上に設けられた金色調多層コートとを具備し、
前記金色調多層コートは、
前記基材上に設けられた金属膜と、
２以上の異なる屈折率をそれぞれ有する複数の誘電体膜を含み、それら異なる屈折率の誘電体膜が交互に積層されて構成された多層膜層とを有する
反射体。
１０…基材
１５…金属膜
２０…多層膜層
２１…第１誘電体膜
２２…第２誘電体膜
３０…多層コート
１００…反射体
１５…金属膜
２０…多層膜層
２１…第１誘電体膜
２２…第２誘電体膜
３０…多層コート
１００…反射体
Claims (8)
- 金属膜と、
２以上の異なる屈折率をそれぞれ有する複数の誘電体膜を含み、それら異なる屈折率の誘電体膜が交互に積層されて構成された多層膜層と
を具備し、
前記多層膜層は、前記複数の誘電体膜の消衰係数より高い消衰係数を有する薄膜を含む
金色調多層コート。 - 請求項１に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜は、Al、Ag、Cu、Ti、Ta、Nb、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni、またはWで構成される
金色調多層コート。 - 請求項１または２に記載の金色調多層コートであって、
前記多層膜層は、SiO2と、前記SiO2の屈折率より高い屈折率を持つNb2O5、Ta2O5、またはTiO2とを含む
金色調多層コート。 - 請求項１に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜がTiで構成され、
前記多層膜層は、少なくとも５層の前記誘電体膜を含む
金色調多層コート。 - 請求項１に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜がCuで構成され、
前記多層膜層は、少なくとも３層の前記誘電体膜を含む
金色調多層コート。 - 請求項１に記載の金色調多層コートであって、
前記金属膜がAlで構成され、
前記多層膜層は、少なくとも５層の前記誘電体膜を含む
金色調多層コート。 - 請求項１から６のうちいずれか１項に記載の金色調多層コートであって、
前記多層膜層は、
第１誘電体膜および前記第１誘電体膜の屈折率より高い屈折率を持つ第２誘電体膜で構成される第１組層と、
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜で構成される第２組層とを含み、
前記薄膜は、第１組層および第２組層の間に設けられている
金色調多層コート。 - 基材と、
前記基材上に設けられた金色調多層コートとを具備し、
前記金色調多層コートは、
前記基材上に設けられた金属膜と、
２以上の異なる屈折率をそれぞれ有する複数の誘電体膜を含み、それら異なる屈折率の誘電体膜が交互に積層されて構成された多層膜層とを有し、
前記多層膜層は、前記複数の誘電体膜の消衰係数より高い消衰係数を有する薄膜を含む
反射体。
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