(57)【要約】【課題】赤外線センサのカバーに、金属調光沢を得るために金属層等を成膜すると、赤外帯域の電磁波を透過させることができず、十分なセンサ機能を得られなかった。【解決手段】カバー基材１ａとカバー基材１ａの表面下地処理のために形成されるプライマー層１ｂよりなる電磁波透過性の基板２の表面に、Ｇｅ層３を蒸着等の方法で成膜する。さらに、Ｇｅ層３の表面に、Ｇｅ層３の損傷を防止するための保護層４を成膜して、加飾基板５を得る。Ｇｅ層３の膜厚は５ｎｍ以上の膜厚とし、金属調の光沢を得、加飾基板５の、赤外帯域の電磁波（波長８００ｎｍ〜１００μｍ）の透過率を、１０パーセント以上とすることで、センサ機能を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線センサ、上記赤外線センサを収納する筐体の少なくとも一部を構成し、電磁波透過性の基板上にＧｅ層が積層されてなる加飾基板を備え、上記Ｇｅ層は膜厚５ｎｍ以上に形成され、上記加飾基板は、波長８００ｎｍ〜１００μｍの赤外帯域の電磁波を透過率１０％以上で透過させることを特徴とする赤外線センサ機器。
【請求項２】
上記加飾基板は、上記筐体のセンサ窓となる部分に嵌め込まれたことを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ機器。
【請求項３】
上記Ｇｅ層は、上記基板の外側表面に形成され、上記Ｇｅ層を保護するための保護層によって被覆されたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一記載の赤外線センサ機器。
【請求項４】
上記Ｇｅ層は、上記基板の内側表面に形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外線センサ機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサ機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の赤外線センサ機器には、例えば樹脂からなるパネルベースの表面に、筐体を加飾するための転写材の転写層またはインサートフィルムが積層され、パネルベースの赤外線を透過させる部分の厚みを他の部分よりも薄くして、赤外線センサの動作を確実に行うことができる表示パネルを適用していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−９７０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の赤外線センサ機器は、赤外線を送受信する素子が内蔵される部分（以降、赤外線センサ部分と記す）を隠蔽し保護するために、黒系着色剤で着色したアクリル樹脂や、表面に黒系インキを印刷したアクリル樹脂等でカバーを作製し、赤外線センサ部分を覆っていた。通常赤外線センサを覆うカバーは黒色系のものが使用されているが、これは隠蔽性の問題だけでなく、赤外帯域以外の光が入ってきた場合にノイズになってセンサの反応に支障をきたすため、特に可視光域の光を遮蔽している。しかし、多くの場合、このカバーは筐体を構成する他の部分と外観が異なり一体感がなく、また黒色系のために機器のデザイン性を損なう問題があった。
【０００５】
そこで機器のデザイン性を高めるために、例えば前記特許文献１に示された表示パネルが実施されている。これは、赤外線を透過させるベース樹脂の部分の厚みを他の部分より薄くし、その表面に転写材の転写層またはインサートフィルムを積層することでデザイン性を高めた表示パネルである。しかし、赤外線を透過させるベース樹脂の部分だけを薄くすることは、成形工程において局部的な偏肉による表面のヒケや反りなどを誘発させるだけでなく、場合によっては、薄くした部分は樹脂が充填しにくいため、ウエルドラインなどの外観上の問題が発生する。また、ベース樹脂の厚みを薄くしても、表面に積層する転写材の転写層またはインサートフィルムが赤外線を吸収するので、これらに適用できる材料および厚さには制約があり、デザインの自由度も狭く限定されていた。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、赤外線センサを覆うカバー部材の、赤外線透過部分に金属調の加飾を施してデザイン性を高めつつ、赤外線の透過率と可視光の反射率を確保することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる赤外線センサ機器は、赤外線センサ、上記赤外線センサを収納する筐体の少なくとも一部を構成し、電磁波透過性の基板上にＧｅ層が積層されてなる加飾基板を備え、上記Ｇｅ層は膜厚５ｎｍ以上に形成され、上記加飾基板は、波長８００ｎｍ〜１００μｍの赤外帯域の電磁波を透過率１０％以上で透過させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の赤外線センサ機器によれば、電磁波透過性の基板の表面に所定の厚さのＧｅ層を形成したため、金属調光沢が得られ、基板内を隠蔽でき、センサの反応に必要な赤外線透過率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１の赤外線センサ機器の加飾基板の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の説明のためのＧｅ層の論理透過率を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１の加飾基板の実測透過率を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の加飾基板の実測反射率を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２の赤外線センサ機器の加飾基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
次に、この発明の実施の形態１について、図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本発明に係る赤外線センサ機器を構成する加飾基板５の断面構成図である。この発明の加飾基板５は、赤外線センサを取り囲むためのカバー基材（あるいはベース樹脂。）１ａと、カバー基材１ａの表面を滑らかにするために設けられたプライマー層１ｂよりなる電磁波透過性の基板２、電磁波透過性の基板２上（カバー外側）に積層されたＧｅ（ゲルマニウム）層３、Ｇｅ層３上に積層された保護層４によって主に構成される。なお、図１においては略記しているが、カバー基材１ａの裏面側（カバー内側）には、赤外線センサが配置され、その赤外線センサを収納する筐体の少なくとも一部を構成するのが本発明の加飾基板５である。加飾基板５は、電磁波透過性の基板２上にＧｅ層３が積層されてなり、Ｇｅ層３は膜厚５ｎｍ以上に形成され、加飾基板５は、波長８００ｎｍ〜１００μｍの赤外帯域の電磁波を透過率１０％以上で透過させるという特徴を持っている。
【００１１】
Ｇｅは可視光域の光を遮蔽しながら金属光沢を呈す一方で、赤外帯域の光は透過しやすい性質を持っている。従って、赤外線センサのカバーにＧｅ層３を形成することで、赤外線センサの内部を隠蔽し、金属光沢が得られて意匠性が向上する。そして、この金属光沢については、Ｇｅ層３の膜厚が５ｎｍ程度から弱い金属光沢を呈し始め、３０ｎｍ程度以上ではっきりとした金属光沢を呈するようになる。金属光沢が高くなると、可視光の反射によって内部の隠蔽性がより高くなる。一方、Ｇｅは赤外帯域の光を透過しやすい特性を有しており、センサに使用する波長域の透過率が少なくとも１０％以上あれば、赤外線センサとしての機能を満足する。これによって、筐体の少なくとも一部を金属調の意匠に加飾しデザイン性に優れた赤外線センサ機器を得ることが可能となる。
【００１２】
この加飾基板５は、リモートコントローラのような赤外線センサ機器に用いられるものであり、より具体的にはテレビなどに用いられるものである。このリモートコントローラの筐体の一部には赤外線送信センサが埋め込まれている。一方テレビの本体には、送信された赤外線を受け取るための赤外線受信センサが埋め込まれている。赤外線送信センサには８５０〜９００ｎｍの波長の赤外線を放出するＬＥＤ素子が内蔵されており、赤外線受信センサにはこの赤外線を受け取るフォトダイオードが内蔵されている。図１の加飾基板５は、これら赤外線送信センサまたは赤外線受信センサを保護し隠蔽するためのカバー部材であり、加飾基板５によって筐体全体を構成する場合と、リモートコントローラの筐体かテレビ本体の筐体の一部に嵌め込まれて用いられる場合がある。通常は、電磁波を透過させない筐体の一部にセンサ窓として加飾基板５を部分的に嵌め込んで用いられる。
【００１３】
この加飾基板５は内部のＬＥＤ素子またはフォトダイオードを隠蔽し、筐体のデザイン性を高める目的で金属調に加飾するために、Ｇｅ層３が蒸着によって成膜される。よって断面構成としては、透明なポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ樹脂）によって成形された電磁波透過性のカバー基材１ａの表面に、Ｇｅとの密着性を高め、カバー基材１ａ表面の微小な傷や凹凸を埋めて平滑な面にするためのプライマー層１ｂ（電磁波透過性である。）が形成され、その上に膜厚が１００ｎｍ相当のＧｅ層３が形成され、さらにその上にＧｅの酸化を防止するための保護層４が設けられている。保護層４によって空気中の酸素が直接Ｇｅと触れないために、酸化によって起こるＧｅの変色や、金属光沢の喪失を防止することができる。また、この保護層４は、Ｇｅ層３の剥離や傷付きなどの損傷を防止する機能も果たしている。
【００１４】
本実施の形態１では、カバー基材１ａはポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ樹脂）で成形された例を示しているが、これに限定されるものではなく、他に適用される透明な樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ樹脂）などを用いることができる。また、カバー基材１ａとしては透明なガラスを用いることもでき、透明なガラスとしては、例えば、硼珪酸ガラス、石英ガラスなどが挙げられる。また、これら材料は完全に透明でなくても、顔料などと混ぜ合わせた半透明状のものでも良く、半透明状とすることで透明の材料の場合より隠蔽性を確保することができる。
【００１５】
カバー基材１ａを構成するこれらの材料は、予め所望の形状に成形されるが、樹脂であれば射出成形、押出成形、プレス成形などの工法により成形される。ガラスであれば、プレス成形などの工法を用いて成形することができる。また材料を問わず、予めシート状もしくはブロック状に成形された材料から切削加工などにより所望の形状に切り出し形成しても良い。
なお、カバー基材１ａの厚さは、カバーとしての強度的な機能を満足し、上記に列記した材料で所望の形状に加工しやすい厚さに決定されるが、ＰＭＭＡ樹脂を射出成形によって成形する本実施の形態１では、厚さは１．２ｍｍとした。
【００１６】
カバー基材１ａの表面にはプライマー層１ｂを、主にアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂などを主成分とする塗料を塗布することによって形成する。このプライマー層１ｂは、Ｇｅ層３を積層するための下地処理のために成膜される（カバー基材１ａとプライマー層１ｂとにより電磁波透過性の基板２が構成される。）。プライマー層１ｂの膜厚は、１μｍ〜５０μｍ程度であり、要求するＧｅ層３の密着強度に応じてプライマー層１ｂの膜厚は適宜調整されるが、本実施の形態１では９．０μｍである。プライマー層１ｂを成膜することで、その下地のカバー基材１ａの表面の凹凸を埋め、平滑性を向上させることができる。なお、プライマー層１ｂの成膜による下地処理をしないで、カバー基材１ａだけで電磁波透過性の基板２とした場合は、カバー基材１ａの表面上に直接Ｇｅ層３を積層する。なお、Ｇｅ層３の成膜方法や条件によって、下地形状の反映の度合い等に差が出るため、成膜方法の選択でＧｅ層３の表層形状を調整することもできる。
【００１７】
Ｇｅ層３は、電磁波透過性の基板２の上に、例えば真空蒸着によって形成することができる。以下に手順を説明する。まず、はじめに、真空蒸着装置の所定位置に電磁波透過性の基板２を設置し、蒸着材料として粒状のＧｅをタングステンにて形成されたフィラメントに充填する。真空蒸着装置のチャンバー内部を真空排気し、所定の真空度に到達したらタングステンフィラメントに通電を行い、Ｇｅを加熱蒸発させ、電磁波透過性の基板２の表面（プライマー層１ｂの露出面。下地処理のためのプライマー層１ｂを形成していない場合は、カバー基材１ａの外側表面。）上に堆積させＧｅ層３を形成する。このような薄膜形成方法は、いわゆる、抵抗加熱法と呼ばれる方法で、基材に与える熱の影響を抑制することが可能である。この他、真空蒸着においては、材料を電子ビームにて溶融させる方法もある。また、上記抵抗加熱法による膜形成に際し、イオンガンやアンテナ式ボンバード装置を用いて、電磁波透過性の基板２の表面をＡｒイオンやＯ２イオン等にて照射すると、Ｇｅ層３の膜密着性が向上し、好ましい。ここで、アンテナ式ボンバード装置とは蒸着室に円形コイルを設け、これを電極としてチャンバー全体にプラズマを生成させる装置を言う。
【００１８】
なお、Ｇｅ層３の膜厚については、５ｎｍ以上で弱い金属調光沢を呈し始め、３０ｎｍ以上ではっきりとした金属調光沢が得られるが、所望の外観に応じて適宜調整される。本実施の形態１においては、およそ１００ｎｍとした。ただし、Ｇｅ層３の膜厚を厚くし過ぎると、より強い金属調光沢が得られるものの、赤外線の透過率が低下するため、赤外線センサとしての機能が失われる。この場合、Ｇｅ層３だけでなく、カバー基材１ａやプライマー層１ｂ、保護層４が図１のように積層された状態での透過率が重要であり、赤外線センサとしての機能を得るには、少なくとも赤外帯域の波長において平均１０％以上の透過率が必要である。
【００１９】
保護層４は、Ｇｅ層３の上層に、主にアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂などを主成分とする塗料を塗布することによって形成される。保護層４の膜厚は５μｍ〜１００μｍ程度であり、保護層４の強度や硬度によって膜厚は適宜調整されるが、本実施の形態１では１１．０μｍとした。また、保護層４として、Ｇｅ層３の表面にＰＣ樹脂やＰＥＴ樹脂などのシートもしくはフィルムなどを貼り合わせても良い。また、保護層４を１度に塗装せず何度か塗り重ねても良いし、または、成分の異なる複数の塗料をＧｅ層３の上に塗り重ねて、多層からなる保護層４を形成しても良い。また、この保護層４に顔料などを混ぜることで、カラフルなメタリック感に着色したり、ヘアラインやシボなどの模様や意匠パターンを施すことで、より意匠性を高めることができる。このような処理を経て、カバー基材１ａ上に保護層４まで形成した段階で、加飾基板５が得られる。
【００２０】
図２は、Ｇｅ層３の光の透過率特性を理論的に求めたデータで、各種のＧｅ膜厚（図２中、波長８００ｎｍ以下の帯域において、データの透過率が高い順に（図表の上の方から）Ｇｅ膜厚１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、４０ｎｍ、１００ｎｍ。）について波長２７０ｎｍ〜１０００ｎｍの光の透過率を示している。図２から分かるように、Ｇｅ膜厚１００ｎｍの場合、可視光域の波長４００〜８００ｎｍにおける透過率は０〜８％程度と低いのに対して、赤外線センサ機器の赤外線波長８５０〜９００ｎｍにおける透過率は１２〜２０％と高い。なお、Ｇｅ膜厚が１００ｎｍの透過率データは、Ｇｅ膜厚が４０ｎｍのものよりも波長が９００ｎｍ以上において上回る結果になっているが、これは光の干渉による影響だと考えられている。
【００２１】
上述にように、Ｇｅが、可視光域にて低い透過率であるために、赤外線センサ部分を視覚的に隠蔽でき、同時に、赤外帯域では可視光域よりも透過率が高いため、赤外線を透過してセンサとしての機能を満たすことができる。ここで、カバー基材１ａ、プライマー層１ｂ、および保護層４は、波長が８５０〜９００ｎｍの赤外線を透過しやすい材質が望ましいが、上述したように、赤外線センサ機器としての機能を満たすには、図１のように積層された状態での透過率が重要であり、これが１０％以上であれば良く、カバー基材１ａ、プライマー層１ｂ、および保護層４のそれぞれの透過率に制約があるものではない。
【００２２】
なお、図２では波長が１０００ｎｍまでの光の透過率の理論的データであり、波長が長いほど透過率が高くなることを示したが、それ以上の高波長についても同様に透過すると言える。これは以下のように理解される。Ｇｅは半導体に分類され、約０．６７ｅＶのバンドギャップを有している。これは波長が約１８５０ｎｍの電磁波が持つ光子エネルギーに相当する。従って、約１８５０ｎｍよりも短い波長の光は、光子エネルギーがＧｅのバンドギャップより大きく、価電子帯の電子が励起される際にエネルギーが使われるため、Ｇｅ層３に吸収されやすく、それよりも長い波長の光は、光子エネルギーがＧｅのバンドギャップより小さく、価電子帯の電子が励起されることがないため、Ｇｅ層３に吸収されることなく透過することになる。例えば１００μｍの光であれば、光子エネルギーは約０．１ｅＶであり、Ｇｅのバンドギャップに対して十分に低いエネルギーであるため、透過することになる。
【００２３】
図３は、上記の構成で作製された、目標Ｇｅ膜厚１００ｎｍの加飾基板５（カバー）について、カバー基材１の裏側（加飾基板５の内側表面）から入射した波長２００〜１０００ｎｍの光が、保護層４の外側表面へ透過する割合を実測したデータである。ただし、図２の理論的に求めたＧｅ膜厚１００ｎｍの透過率データに比べて、若干透過率が高いが、Ｇｅを蒸着する際に目標の厚さとしていた１００ｎｍに未達であった可能性がある。しかし、４００〜８００ｎｍの可視光域の光については透過率が１６％以下であり、カバーとしての隠蔽性を確保しながら、赤外線センサの８５０〜９００ｎｍの波長の光に対しては２５〜２９％の透過率を得られるので、理論の場合と、透過率特性の傾向は同様であり、作製したカバーはセンサとしての機能を果たすことができる。
【００２４】
図４は、上記の構成で作製された加飾基板５について、保護層４の外側から入射する波長４００〜８００ｎｍにおける可視光の反射率特性を実測したデータを示している。このデータから、可視光域の全域に渡っておよそ２０％の反射率があり、金属光沢を呈している。また、この反射光によって、カバーの内部に収納されているセンサの形状や色などは、より見えにくくなる作用も併せ持っている。
【００２５】
なお、上記のように、加飾基板５は、赤外線センサ機器を収納する筐体の一部の、センサ窓となる部分に嵌め込んで用いることができるが、それ以外に、赤外線センサ機器の筐体全体を図１の加飾基板５によって作製しても良い。これによって、筐体の本体部分とセンサ窓部分との境目がなくなり、継ぎ目のない一体化された、より意匠性に優れた筐体を得ることができる。
【００２６】
さらに、Ｇｅ層３の成膜方法として真空蒸着法を用いた方法につき説明したが、この製法に限ることはなく、スパッタ法、イオンプレーティング法、スピンコート法などの物理的成膜方法や、ＣＶＤ法、メッキ法などの化学的成膜方法を用いることも可能であることは言うまでもない。
【００２７】
実施の形態２．
図５は本発明に係る赤外線センサ部分をカバーする部材である実施の形態２の加飾基板８の断面構成図を示す。この赤外線センサ機器は、例えば、人体検知センサであり、自動扉の開閉センサに使われているものである。ただしこれに限るものではなく、例えば、トイレに設置される便器の水洗センサ、電気照明の点灯・消灯センサなどにも使用される。このセンサには、人間の体温によって放出される波長１０μｍ程度の赤外線を検知する焦電型赤外線センサが埋め込まれており、図５に示すカバー部材となる加飾基板８は、内部のセンサを保護し隠蔽するためのもので、人体検知センサの筐体にこの加飾基板８が嵌め込まれている。または、人体検知センサの筐体全体が、図５の加飾基板８からなる構成になっていても良い。
【００２８】
そして、この加飾基板８はセンサ機器自体のデザイン性を高める目的で金属調に加飾されているが、センサとしての機能を果たすため、検知対象となる波長１０μｍ程度の赤外線は透過させる必要がある。そのため、加飾基板８の表面（カバー内側、センサ側。）にはＧｅ層７が蒸着される。加飾基板８の断面構成としては、透明な硼珪酸ガラスによって成形されたカバー基材６の裏面（カバー内側）に、膜厚が５０ｎｍ相当のＧｅ層７が形成される。このような断面構成であれば、実際に赤外線センサ機器を使用する状況においては、外部から直接Ｇｅ層７に触れることはないので、実施の形態１のような保護層が不要となり、安価に製造できる。
【００２９】
また、カバー基材６の内側にＧｅ層７を配置することで、保護層やプライマー層を省略した加飾基板８を得ることができ、保護層やプライマー層が形成された場合と比較すると、それらの層で赤外線が吸収されることがないため、加飾基板８全体の透過率を高くすることができ、センサの感度をより良好なものとすることができる。ただし、Ｇｅの酸化を防止する目的でＧｅ層６の裏面に保護層を設けても良いし、カバー基材６とＧｅ層７との間にプライマー層を設けて、カバー基材６の裏面の平滑性を確保したり、Ｇｅ層７との密着性を向上させても良いことは言うまでもない。いずれにしても、カバー外側にカバー基材６が配置されるため、外部からの衝撃から、カバー内側の層（加飾層）を守ることができ、加飾基板８の長寿命化が可能である。
【００３０】
なお、カバー基材６、Ｇｅ層７、プライマー層、保護層の材料、厚さおよび製造方法は、実施の形態１において説明したとおりであり、この実施の形態２では、Ｇｅ層７をカバー基材６の内側表面に形成するように選択し、製造を進めることは言うまでもない。
上記のように形成された図５の赤外線センサ機器のカバー（加飾基板８）は、波長１０μｍの波長においては透過率が約２５％あり、人体検知センサとしての機能は満足している。
【００３１】
そして、上述した実施の形態１においてはテレビ用のリモートコントローラを、本実施の形態２では人体検知センサへの適用例を示したが、本発明にかかる赤外線センサ機器の適用はかかる例に留まることはなく、例えば携帯電話、カーナビゲーションシステム、カメラ、携帯用音楽再生機、携帯用ゲーム機、携帯用の通信機、ラジオ、ビデオ再生機、ノート型パソコン、ノート型ワープロ、ビデオカメラ、電子手帳、各種の赤外線式リモートコントローラ、電卓、自動車用電子制御機器など、赤外線を送受信する電子機器に適用することが可能であることは言うまでもない。
【００３２】
また、赤外線センサ機器の使用波長域はテレビ用のリモートコントローラであれば８５０〜９００ｎｍ、人体検知センサであれば１０μｍであるとしたが、この波長域に限定する必要はなく、８００ｎｍ〜２．５μｍの近赤外線、２．５〜４．０μｍの中赤外線、４．０〜１００μｍの遠赤外線の波長域を使用したセンサであっても良い。
以上、本発明に係る構成とすることで、赤外線センサとしての機能を満足しながら、その筐体を、金属光沢のあるメタリック調に加飾するとともに内部の隠蔽性を確保し、デザイン性を高めた赤外線センサ機器を低コストかつ容易に実現することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ、６  カバー基材、
１ｂ  プライマー層、
３、７  Ｇｅ層、
４  保護層
５、８  加飾基板。
【図１】
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【図２】
2010243436.tif 000004
【図３】
2010243436.tif 000005
【図４】
2010243436.tif 000006
【図５】
2010243436.tif 000007