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JP7092437B2 - 装飾部材およびその製造方法 - Google Patents
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Description

本出願は、2017年6月27日付の韓国特許庁に出願された韓国特許出願第10-2017-0081427号および2017年10月20日付の韓国特許庁に出願された韓国特許出願第10-2017-0136834号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本発明は、装飾部材およびその製造方法に関する。具体的には、本発明は、モバイル機器や電子製品への使用に適した装飾部材およびその製造方法に関する。
携帯電話、多様なモバイル機器、家電製品は、製品の機能のほか、製品のデザイン、例えば、色相、形態、パターンなどが、顧客にとっての製品の価値付与に大きな役割を果たす。デザインによって製品の選好度および価格も左右されている。
一例として、携帯電話の場合、多様な色相と色感を多様な方法で実現して製品に適用している。携帯電話ケース素材自体に色を付与する方式と、色と形状を実現したデコフィルムをケース素材に付着させてデザインを付与する方式とがある。
既存のデコフィルムにおいて、色相の発現は、印刷、蒸着などの方法により実現しようとした。異種の色相を単一面に表現する場合は2回以上印刷をしなければならず、立体パターンに色を多様に与えようとする際は実現が現実的に難しい。また、既存のデコフィルムは、見る角度によって色相が固定されており、やや変化があるとしても色感の差の程度に限る。
本発明は、光反射層および光吸収層の積層構造によって多様な色相を容易に実現できるだけでなく、電磁波干渉(EMI)を遮断できる装飾部材を提供しようとする。
本出願の一実施態様は、光反射層と、前記光反射層上に備えられた光吸収層とを含み、前記光反射層の面抵抗が20オーム/スクエア以下であることを特徴とする装飾部材を提供する。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面;前記光反射層と前記光吸収層との間;または前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられたカラーフィルムが追加的に備えられる。前記カラーフィルムは、前記カラーフィルムが備えられていない場合に比べて前記カラーフィルムが存在する場合、前記色発現層の色座標CIE L*a*b*上におけるL*a*b*の空間での距離である色差△Eabが1を超えるようにする。
本明細書において、前記光吸収層は、色発現層で表現される。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面;または前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に基材が備えられる。例えば、前記基材が前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面に備えられ、前記カラーフィルムが前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面に位置する場合、前記カラーフィルムは、前記基材と前記光反射層との間;または前記基材の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられてもよい。もう一つの例として、前記基材が前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられ、前記カラーフィルムが前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に位置する場合、前記カラーフィルムは、前記基材と前記光吸収層との間;または前記基材の前記光吸収層に対向する面の反対面に備えられてもよい。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に基材が追加的に備えられ、前記カラーフィルムは、前記光吸収層と前記基材との間、または前記基材の前記光吸収層に対向する面の反対面に備えられるか、前記光反射層と前記基材との間、または前記基材の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられるものであってもよい。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、厚さが異なる2以上の地点を含む。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、厚さが異なる2以上の領域を含む。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、上面が傾斜角度0度超過90度以下の傾斜面を有する領域を1つ以上含み、前記光吸収層は、いずれか1つの傾斜面を有する領域における厚さと異なる厚さを有する領域を1つ以上含む。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、厚さが漸進的に変化する領域を1つ以上含む。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、上面が傾斜角度0度超過90度以下の傾斜面を有する領域を1つ以上含み、少なくとも1つの傾斜面を有する領域は、光吸収層の厚さが漸進的に変化する構造を有する。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、400nmにおける消滅係数(k)値が0超過4以下、好ましくは0.01~4である。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記装飾部材は、デコフィルム、またはモバイル機器のケースまたは家電製品ケース、またはカラー装飾が要求される生活用品である。
本明細書に記載の実施態様によれば、外部光が色発現層を通して入射時の入射経路と反射時の反射経路それぞれで光吸収が行われ、外部光は光吸収層の表面と光反射層の表面でそれぞれ反射が行われるので、光吸収層の表面における反射光と光反射層の表面における反射光との間に補強干渉および相殺干渉の現象が発生する。前記のような入射経路と反射経路における光吸収と補強干渉および相殺干渉の現象により特定色相が発現できる。また、発現する色相は厚さ依存性を有しているため、同一の物質構成を有する場合にも、厚さに応じて色相を変化させることができる。これに加えて、光反射層と光吸収層との積層構造のうち、光反射層として光反射特性を有するとともに面抵抗が特定の範囲内である光反射層を用いることにより、電磁波干渉(EMI)を遮断可能な装飾部材を提供することができる。これによって、前記装飾部材が適用された電子機器を用いる場合、人体に有害な電磁波を遮断することができる。
光反射層および光吸収層構造における色相発現の作用原理を説明するための模式図である。 面抵抗による電磁波遮蔽特性を示すものである。 本出願の実施態様に係る装飾部材の積層構造を例示するものである。 本出願の実施態様に係る装飾部材の積層構造を例示するものである。 本出願の実施態様に係る装飾部材の積層構造を例示するものである。 本出願の実施態様に係る装飾部材の積層構造を例示するものである。 本出願の実施態様に係る装飾部材の光吸収層の上面構造を例示するものである。 本出願の実施態様に係る装飾部材の光吸収層の上面構造を例示するものである。 本出願の実施態様に係る装飾部材の光吸収層の上面構造を例示するものである。 本出願の実施態様に係る装飾部材の光吸収層の上面構造を例示するものである。 本発明の実施態様に係る装飾部材の積層構造を例示するものである。 本発明の実施態様に係る装飾部材の積層構造を例示するものである。 本発明の実施態様に係る装飾部材の積層構造を例示するものである。 本発明の実施態様に係る装飾部材の積層構造を例示するものである。 アルミニウム酸窒化物の形成時、N分圧別アルミニウム酸窒化物層の反射度を示すグラフである。 光反射層材料として使用できるアルミニウム酸窒化物の物性を例示するものである。 実施例3および4の光学シミュレーション結果を示すものである。 光吸収層および光反射層を区別する方法を示す図である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本明細書において、「地点」とは、面積を有しない1つの位置を意味するものである。本明細書では、光吸収層の厚さが互いに異なる地点が2以上存在することを表すために前記表現が使われる。
本明細書において、「領域」とは、一定面積を有する部分を表現する。例えば、前記装飾部材を、光反射層が下部、前記光吸収層が上部に置かれるように地面に置き、前記傾斜面の両端部または厚さが同一の両端部を地面に対して垂直に区分した時、傾斜面を有する領域は、前記傾斜面の両端部に区分された面積を意味し、厚さが同一の領域は、前記厚さが同一の両端部に区分された面積を意味する。
本明細書において、「面」または「領域」は、平面であってもよいが、これに限定されず、全部または一部が曲面であってもよい。例えば、垂直断面の形態が円や楕円の弧の一部、波構造、ジグザグなどの構造が含まれる。
本明細書において、「傾斜面」とは、前記装飾部材を、光反射層が下部、前記光吸収層が上部に置かれるように地面に置いた時、地面を基準として上面のなす角度が0度超過90度以下の面を意味する。
本明細書において、ある層の「厚さ」とは、当該層の下面から上面までの最短距離を意味する。
本明細書において、「または」とは、別の定義がない限り、挙げられたものを選択的にまたはすべて含む場合、すなわち、「および/または」の意味を表す。
本明細書において、「層」とは、当該層が存在する面積を70%以上覆っているものを意味する。好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上覆っているものを意味する。
本明細書において、面抵抗は、4-point probe方式により、公知の面抵抗器を用いて測定できる。面抵抗は、4つの探針で電流(I)と電圧(V)を測定して抵抗値(V/I)を測定した後、これに、サンプルの面積(断面積、W)と抵抗を測定するための電極間の距離(L)を用いて面抵抗を求め(V/I×W/L)、面抵抗単位のオーム/スクエアで計算するために抵抗補正係数(RCF)を乗算する。抵抗補正係数は、サンプルのサイズ、サンプルの厚さおよび測定時の温度を用いて算出され、これはポアソン方程式によって算出される。全体積層体の面抵抗は、積層体自体から測定および算出され、各層の面抵抗は、全体積層体から測定しようとする対象層を除いた残りの材料からなる層を形成する前に測定されたり、全体積層体から測定しようとする対象層を除いた残りの材料からなる層を除去した後に測定されたり、対象層の材料を分析して、対象層と同じ条件で層を形成した後に測定される。
本出願の一実施態様に係る装飾部材は、光反射層と、前記光反射層上に備えられた光吸収層とを含み、前記光反射層の面抵抗が20オーム/スクエア以下であることを特徴とする。この構造において、装飾部材は、光吸収層側から観察した時、特定の色相を発現することができる。
前記のような構成を有する装飾部材は、電磁波干渉(EMI)を遮断できる特性を有する。電子通信の発達による、より多い電磁波の利用が不可避である。これによって、電磁波干渉(Electro-Magnectic Interface;EMI)はこれ以上見逃せない問題であり、それの人体有害性に関する研究が持続的に進められている。そこで、家電および通信機器にEMI規制が強化され、LCD、OLEDから放出される人体に有害な電磁波(EMI;電磁波、NIR;近赤外線、ネオン光)を遮断する素材が必要であり、当該需要も急速な増加ぶりを見せている。このような市場拡大により、前記のような本発明の実施態様に係る電磁波遮断素材は、ディスプレイが備えられた装置の駆動、すなわち特性上電磁波の放出量が多い電子機器の装飾部材、例えば、デコフィルム形態で設けられ、電磁波の漏洩を効果的に遮蔽することができる。図2に面抵抗とEMI遮蔽特性の関係が示されている。
電磁波遮蔽の機能を有するために、本発明の装飾部材の光反射層は、面抵抗が20オーム/スクエア以下、好ましくは20オーム/スクエア未満である。
一実施態様によれば、前記光反射層は、20db以上の値を有し、10オーム/スクエア以下の面抵抗を有することができる。例えば、前記光反射層は、1オーム/スクエア以下の面抵抗を有することができる。前記光反射層の面抵抗は、電磁波遮蔽干渉のために、できるだけ低いことが好ましい。例えば、前記光反射層は、0.1オーム/スクエア以上の面抵抗を有することができる。
前記光反射層は、光を反射することができ、光反射層の定められた厚さまたは構造において前述した面抵抗を有する材料であれば特に限定されない。光反射率は、材料によって決定可能であり、例えば、50%以上で色相実現が容易である。光反射率は、ellipsometerを用いて測定することができる。
一例として、前記光反射層は、インジウム(In)、チタン(Ti)、スズ(Sn)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ネオジム(Nb)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、金(Au)および銀(Ag)の中から選択される1種または2種以上の材料、その酸化物、窒化物または酸窒化物、炭素および炭素複合体のうちの1種または2種以上の材料を含む単一層または多層であってもよい。例えば、前記光反射層は、前記材料の中から選択される2つ以上の合金、その酸化物、窒化物または酸窒化物を含むことができる。もう一つの例によれば、前記光反射層は、炭素または炭素複合体を含むインクを用いて製造されることにより、光反射層を実現することができる。炭素または炭素複合体としては、カーボンブラック、CNTなどがある。前記炭素または炭素複合体を含むインクは、前述した材料またはその酸化物、窒化物または酸窒化物を含むことができ、例えば、インジウム(In)、チタン(Ti)、スズ(Sn)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ネオジム(Nb)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、金(Au)および銀(Ag)の中から選択される1種または2種以上の酸化物が含まれる。前記炭素または炭素複合体を含むインクを印刷した後、硬化工程が追加的に行われてもよい。
前記光反射層は、2種以上の材料を含む場合、2種以上の材料を1つの工程、例えば、蒸着または印刷の方法を利用して形成してもよいが、1種以上の材料で先に層を形成した後、追加的に1種以上の材料でその上に層を形成する方法が利用可能である。例えば、インジウムやスズを蒸着して層を形成した後、炭素を含むインクを印刷した後、硬化させて光反射層を形成することができる。前記インクは、チタン酸化物、シリコン酸化物のような酸化物が追加的に含まれてもよい。
例えば、アルミニウム酸窒化物が使用される場合、層内のアルミニウム(Al)57~60at%、酸素(O)3~8at%、窒素35~38at%の組成を有し、下記関係式を満足することができる。具体例として、下記関係式の値は、1.4~1.5であってもよい。一例によれば、Nの流量範囲6sccm以下(N分圧6%)の条件で形成したアルミニウム酸窒化物層は、面抵抗(Rs)が20ohm/sq未満の範囲を満足することができる。アルミニウム酸窒化物層の形成時、N分圧による、アルミニウム酸窒化物層の反射度は図15に示した。より具体的には、図16の材料が光反射層の材料として使用できる。図16のNの流量は、アルミニウム酸窒化物の形成時に使用された反応性ガスNの流量を示すものであり、色相は、光反射層から観察される色相である。
関係式:
Figure 0007092437000001
前記光吸収層は、400nmにおける屈折率(n)が0~8であることが好ましく、0~7であってもよく、0.01~3であってもよく、2~2.5であってもよい。屈折率(n)は、sinθ1/sinθ2(θ1は、光吸収層の表面で入射する光の角であり、θ2は、光吸収層の内部における光の屈折角である)で計算される。
前記光吸収層は、380~780nmにおける屈折率(n)が0~8であることが好ましく、0~7であってもよく、0.01~3であってもよく、2~2.5であってもよい。
前記光吸収層は、400nmにおける消滅係数(k)が0超過4以下であり、0.01~4であることが好ましく、0.01~3.5であってもよく、0.01~3であってもよいし、0.1~1であってもよい。消滅係数(k)は、-λ/4πI(dI/dx)(ここで、光吸収層内における経路単位長(dx)、例えば、1mあたりの光の強度の減少分率dI/Iにλ/4πを乗算した値であり、ここで、λは、光の波長である。
前記光吸収層は、380~780nmにおける消滅係数(k)が0超過4以下、好ましくは0.01~4であることが好ましく、0.01~3.5であってもよく、0.01~3であってもよく、0.1~1であってもよい。
400nm、好ましくは380~780nmの可視光線全体波長領域における消滅係数(k)が前記範囲であるので、可視光線範囲内で光吸収層の役割を果たすことができる。同一の屈折率(n)値を有するとしても、400nmにおける消滅係数(k)値が0の場合と消滅係数(k)値が0.01の場合は、
Figure 0007092437000002
>1の差を示すことができる。例えば、ガラス/光反射層/光吸収層/空気層の積層構造に、光源としてD65(太陽光スペクトル)を照射した場合をシミュレーションした時、前記光吸収層のk値が0の時と0.01の時の△Eabは、下記表1のように得られた。この時、光反射層の厚さ(h1)は120nmであり、光吸収層の厚さ(h2)は下記表1に記載した。k値はシミュレーションのために任意に0と0.01に設定し、n値はアルミニウムの値を用いた。
[表1]
Figure 0007092437000003
例えば、樹脂中に染料を添加して光を吸収する方式を利用するものと、前述のような消滅係数を有する材料を使用する場合とでは、光を吸収するスペクトルが異なる。樹脂中に染料を添加して光を吸収する場合、吸収波長帯が固定され、コーティング厚さの変化に応じて吸収量が変化する現象のみ発生する。また、所望の光吸収量を得るために、光吸収量を調節するために最小数マイクロメートル以上の厚さ変化が必要である。反面、消滅係数を有する材料では、厚さが数または数十ナノメートル規模に変化しても吸収する光の波長帯が変化する。
一実施態様によれば、前記光吸収層は、単一層であってもよく、2層以上の多層であってもよい。
前記光吸収層は、400nm、好ましくは380~780nmにおける消滅係数(k)を有する材料、すなわち消滅係数が0超過4以下、好ましくは0.01~4の材料からなる。例えば、前記光吸収層は、金属、半金属、および金属や半金属の酸化物、窒化物、酸窒化物および炭化物からなる群より選択される1つまたは2つ以上を含むことができる。前記金属または半金属の酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物は、当業者が設定した蒸着条件などによって形成することができる。光吸収層は、光反射層と同一の金属、半金属、2種以上の合金または酸窒化物を含んでもよい。
例えば、前記光吸収層は、インジウム(In)、チタン(Ti)、スズ(Sn)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ネオジム(Nb)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、金(Au)および銀(Ag)の中から選択される1種または2種以上の材料またはその酸化物、窒化物または酸窒化物を含む単一層または多層であってもよい。具体例として、前記光吸収層は、銅酸化物、銅窒化物、銅酸窒化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物、アルミニウム酸窒化物およびモリブデンチタン酸窒化物の中から選択される1種または2種以上を含む。
一例によれば、前記光吸収層は、シリコン(Si)またはゲルマニウム(Ge)を含む。
シリコン(Si)またはゲルマニウム(Ge)からなる光吸収層は、400nmにおける屈折率(n)が0~8であり、0~7であってもよく、消滅係数(k)が0超過4以下、好ましくは0.01~4であり、0.01~3または0.01~1であってもよい。
もう一つの例によれば、前記光吸収層は、銅酸化物、銅窒化物、銅酸窒化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物、アルミニウム酸窒化物およびモリブデンチタン酸窒化物の中から選択される1種または2種以上を含む。この場合、光吸収層は、400nmにおける屈折率(n)が1~3、例えば、2~2.5であってもよいし、消滅係数(k)が0超過4以下、好ましくは0.01~2.5、好ましくは0.2~2.5、より好ましくは0.2~0.6であってもよい。
一例によれば、前記光吸収層は、AlOxNy(x>0、y>0)である。
もう一つの例によれば、前記光吸収層は、AlOxNy(0≦x≦1.5、0≦y≦1)であってもよい。
もう一つの例によれば、前記光吸収層は、AlOxNy(x>0、y>0)であり、全体原子数100%に対して各原子の数が下記式を満足する。
Figure 0007092437000004
一実施態様によれば、前記光吸収層は、400nm、好ましくは380~780nmにおける消滅係数(k)を有する材料からなる。
一実施態様によれば、前記光反射層の厚さは、最終構造において所望の色相によって決定可能であり、例えば、1nm以上、好ましくは25nm以上、例えば、50nm以上、好ましくは70nm以上である。
一実施態様によれば、前記光吸収層の厚さは、5~500nm、例えば、30~500nmであってもよい。
一実施態様によれば、前記光吸収層の領域別厚さの差は、2~200nmであり、所望の色相差によって決定可能である
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層の面抵抗が20オーム/スクエア以下、好ましくは20オーム/スクエア未満である。例えば、前記光吸収層は、10オーム/スクエア以下の面抵抗を有することができる。例えば、前記光吸収層は、1オーム/スクエア以下の面抵抗を有することができる。前記光吸収層の面抵抗は、電磁波遮蔽干渉のために、できるだけ低いことが好ましい。例えば、前記光吸収層は、0.1オーム/スクエア以上の面抵抗を有することができる。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光反射層および前記光吸収層を含む装飾部材全体は、10オーム/スクエア以下の面抵抗を有することができる。例えば、前記装飾部材全体は、1オーム/スクエア以下の面抵抗を有することができる。前記装飾部材の面抵抗は、電磁波遮蔽干渉のために、できるだけ低いことが好ましい。例えば、前記装飾部材は、0.1オーム/スクエア以上の面抵抗を有することができる。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面;前記光反射層と前記光吸収層との間;または前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられたカラーフィルムが追加的に備えられる。前記光反射層側に基材が備えられる場合、前記カラーフィルムは、前記光反射層と前記基材との間;または前記基材の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられてもよい。前記光吸収層側に基材が備えられる場合、前記カラーフィルムは、前記光吸収層と前記基材との間;または前記基材の前記光吸収層に対向する面の反対面に備えられてもよい。
前記カラーフィルムは、前記カラーフィルムが備えられていない場合に比べて前記カラーフィルムが存在する場合、前記色発現層の色座標CIE L*a*b*上におけるL*a*b*の空間での距離である色差△Eabが1を超えるようにするものであれば特に限定されない。
色の表現はCIE L*a*b*で表現が可能であり、色差はL*a*b*空間での距離(△Eab)を用いて定義される。具体的には、
Figure 0007092437000005
であり、0<△Eab<1の範囲内では観察者が色差を認知することができない[参考文献:Machine Graphics and Vision20(4):383-411]。したがって、本明細書では、カラーフィルムの追加による色差を△Eab>1で定義することができる。
図11(a)に光反射層201、光吸収層301およびカラーフィルム401が順次に積層された構造、図11(b)に光反射層201、カラーフィルム401および光吸収層301が順次に積層された構造、および図11(c)にカラーフィルム401、光反射層201、および光吸収層301が順次に積層された構造を例示した。
前記カラーフィルムは、基材の役割を果たすこともできる。例えば、基材として使用可能なものに染料または顔料を添加することにより、カラーフィルムとして使用できる。
前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面;または前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に基材が備えられてもよい。図12(a)は、基材が光反射層の光吸収層に対向する面の反対面に備えられた例を示すものであり、図12(b)は、基材が光吸収層の光反射層に対向する面の反対面に備えられた例を示すものである。
例えば、前記基材が前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面に備えられ、前記カラーフィルムが前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面に位置する場合、前記カラーフィルムは、前記基材と前記光反射層との間;または前記基材の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられてもよい。もう一つの例として、前記基材が前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられ、前記カラーフィルムが前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に位置する場合、前記カラーフィルムは、前記基材と前記光吸収層との間;または前記基材の前記光吸収層に対向する面の反対面に備えられてもよい。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面に基材が備えられ、カラーフィルムが追加的に備えられる。図13(a)にはカラーフィルム401が光吸収層301の光反射層201側の反対面に備えられた構造、図13(b)にはカラーフィルム401が光吸収層301と光反射層201との間に備えられた構造、図13(c)にはカラーフィルム401が光反射層201と基材101との間に備えられた構造、図13(d)にはカラーフィルム401が基材101の光反射層201側の反対面に備えられた構造を示すものである。図13(e)には、カラーフィルム401a、401b、401c、401dがそれぞれ、光吸収層301の光反射層201側の反対面、光吸収層301と光反射層201との間、光反射層201と基材101との間、および基材101の光反射層201側の反対面に備えられた構造を例示するものであり、これにのみ限定されるものではなく、カラーフィルム401a、401b、401c、401dのうちの1~3個は省略されてもよい。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に基材が備えられ、カラーフィルムが追加的に備えられる。図14(a)にはカラーフィルム401が基材101の光吸収層301側の反対面に備えられた構造、図14(b)にはカラーフィルム401が基材101と光吸収層301との間に備えられた構造、図14(c)にはカラーフィルム401が光吸収層301と光反射層201との間に備えられた構造、図14(d)にはカラーフィルム401が光反射層201の光吸収層301側の反対面に備えられた構造を示すものである。図14(e)には、カラーフィルム401a、401b、401c、401dがそれぞれ、基材101の光吸収層301側の反対面、基材101と光吸収層301との間、光吸収層301と光反射層201との間、および光反射層201の光吸収層301側の反対面に備えられた構造を例示するものであり、これにのみ限定されるものではなく、カラーフィルム401a、401b、401c、401dのうちの1~3個は省略されてもよい。
図13(b)と図14(c)のような構造は、カラーフィルムの可視光透過率が0%超過であれば、光反射層でカラーフィルムを通過して入射した光を反射できるため、光吸収層と光反射層との積層による色相実現が可能である。
図13(c)、図13(d)および図14(d)のような構造では、カラーフィルムの追加による色差変化を認識できるように、光反射層201のカラーフィルムから発現する色相の光透過率が1%以上、好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上であることが好ましい。このような光透過率範囲で透過された光が、カラーフィルムによる色相と混合できるからである。
前記カラーフィルムは、1枚または、同種または異種が2枚以上積層された状態で備えられてもよい。
前記カラーフィルムは、前述した光反射層および光吸収層の積層構造から発現する色相と共に組み合わされて所望の色相を発現できるものを使用することができる。例えば、顔料および染料のうちの1種または2種以上がマトリックス樹脂内に分散して色相を示すカラーフィルムが使用できる。前記のようなカラーフィルムは、カラーフィルムが備えられる位置に直接カラーフィルム形成用組成物をコーティングして形成してもよく、別途の基材にカラーフィルム形成用組成物をコーティングするか、キャスティング、押出などの公知の成形方法を利用してカラーフィルムを製造した後、カラーフィルムが備えられる位置にカラーフィルムを配置または付着させる方法が利用可能である。
前記カラーフィルムに含まれる顔料および染料としては、最終装飾部材料から所望の色相を達成できるものであって、当技術分野で知られているものの中から選択されてもよいし、赤色系、黄色系、紫色系、青色系、ピンク色系などの顔料および染料のうちの1種または2種以上が使用できる。具体的には、ペリノン(perinone)系赤色染料、アントラキノン系赤色染料、メチン系黄色染料、アントラキノン系黄色染料、アントラキノン系紫色染料、フタロシアニン系青色染料、チオインジゴ(thioindigo)系ピンク色染料、イソキシンジゴ(isoxindigo)系ピンク色染料などの染料が単独または組み合わせで使用できる。カーボンブラック、銅フタロシアニン(C.I.Pigment Blue15:3)、C.I.Pigment Red112、Pigment blue、Isoindoline yellowなどの顔料が単独または組み合わせで使用されてもよい。前記のような染料または顔料は、市販のものを用いることができ、例えば、Ciba ORACET社、Chokwang Paint(株)などの材料を使用することができる。前記染料または顔料の種類およびこれらの色相は例示に過ぎず、公知の染料または顔料が多様に使用可能であり、これによってさらに多様な色相を実現することができる。
前記カラーフィルムに含まれるマトリックス樹脂は、透明フィルム、プライマー層、接着層、コーティング層などの材料として公知の材料が使用可能であり、特にその材料に限定されない。例えば、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ウレタン系樹脂、線状オレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、トリアセチルセルロース系樹脂など多様な材料が選択されてもよいし、前記例示された材料の共重合体または混合物も使用できる。
前記カラーフィルムが前記光反射層または前記光吸収層より装飾部材を観察する位置にさらに近く配置された場合、例えば、図13(a)、(b)、図14(a)、(b)、(c)のような構造では、前記カラーフィルムが光反射層、光吸収層または光反射層と光吸収層との積層構造から発現する色相の光透過率が1%以上、好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上であることが好ましい。これによって、カラーフィルムから発現する色相と、光反射層、光吸収層またはこれらの積層構造から発現する色相とが共に組み合わされて所望の色相を達成することができる。
前記カラーフィルムの厚さは特に限定されず、所望の色相を示すことができれば、当技術分野における通常の知識を有する者が厚さを選択して設定することができる。例えば、カラーフィルムの厚さは、500nm~1mmであってもよい。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層がパターンを含む場合、前記パターンは、対称構造、非対称構造またはこれらの組み合わせであってもよい。
一例によれば、前記光吸収層は、対称構造のパターンを含むことができる。対称構造としては、プリズム構造、レンチキュラーレンズ構造などが含まれる。
本明細書において、非対称構造とは、上面、側面または断面から観察した時、少なくとも1つの面で非対称構造を有することを意味する。このように非対称構造を有する場合、前記装飾部材は二色性を発現することができる。二色性とは、見る角度によって異なる色相が観測されることを意味する。
二色性は、前述した色差に関連する
Figure 0007092437000006
で表現することができ、見る角度による色差が△Eab>1の場合、二色性があると定義することができる。
一例によれば、前記光吸収層は、△Eab>1の二色性を有するものである。
一例によれば、前記光吸収層は、上面がコーン(cone)形態の突出部または溝部を有するパターンを含む。コーン形態は、円錐、楕円錐、または多角錐の形態を含む。ここで、多角錐の底面の形態は、三角形、四角形、突出点が5個以上の星状などがある。前記コーン形態は、光吸収層の上面に形成された突出部の形態であってもよく、光吸収層の上面に形成された溝部の形態であってもよい。前記突出部は、断面が三角形であり、前記溝部は、断面が逆三角形形態になる。光吸収層の下面も、光吸収層の上面と同一の形態を有することができる。
一例によれば、前記コーン形態のパターンは、非対称構造を有することができる。例えば、前記コーン形態のパターンを上面から観察した時、コーンの頂点を基準として360度回転時、同一の形態が3個以上存在する場合、前記パターンから二色性が発現しにくい。しかし、前記コーン形態のパターンを上面から観察した時、コーンの頂点を基準として360度回転時、同一の形態が2個以下存在する場合、二色性が発現できる。図7は、コーン形態の上面を示すもので、(a)は、すべて対称構造のコーン形態を示すものであり、(b)は、非対称構造のコーン形態を例示するものである。
対称構造のコーン形態は、コーン形態の底面が円であるか各辺の長さが同一の正多角形であり、コーンの頂点が底面の重心点の垂直線上に存在する構造である。しかし、非対称構造のコーン形態は、これを上面から観察した時、コーンの頂点の位置を底面の重心点でない点の垂直線上に存在する構造であるか、底面が非対称構造の多角形または楕円の構造である。底面が非対称構造の多角形の場合は、多角形の辺または角の少なくとも1つを残りと異なって設計することができる。
例えば、図8のように、コーンの頂点の位置を変更することができる。具体的には、図8の1番目の図のように、上面から観察時、コーンの頂点を底面の重心点O1の垂直線上に位置するように設計する場合、コーンの頂点を基準として360度回転時、4つの同一の構造を得ることができる(4 fold symmetry)。しかし、コーンの頂点を底面の重心点O1でない位置O2に設計することにより、対称構造が破れる。底面の一辺の長さをx、コーンの頂点の移動距離をaおよびb、コーンの頂点O1またはO2から底面まで垂直に連結した線の長さであるコーン形態の高さをh、底面とコーンの側面とのなす角度をθnとすれば、図8の面1、面2、面3および面4に対して、下記のようなコサイン値が得られる。
Figure 0007092437000007
この時、θ1とθ2は同一であるので、二色性がない。しかし、θ3とθ4は異なり、|θ3-θ4|は2色間の色差(Eab)を意味するので、二色性を示すことができる。ここで、|θ3-θ4|>0である。このように、コーンの底面と側面とのなす角度を利用して、対称構造がどれだけ破れているか、すなわち非対称の程度を定量的に示すことができ、このような非対称の程度を示す数値は、二色性の色差に比例する。
もう一つの例によれば、前記光吸収層は、最高点が線形態の突出部または最低点が線形態の溝部を有するパターンを含む。前記線形態は、直線形態であってもよく、曲線形態であってもよいし、曲線と直線をすべて含んでもよい。線形態の突出部または溝部を有するパターンを上面から観察した時、上面の重心点を基準として360度回転時、同一の形態が2個以上存在する場合、二色性を発現しにくい。しかし、線形態の突出部または溝部を有するパターンを上面から観察した時、上面の重心点を基準として360度回転時、同一の形態が1個しか存在しない場合、二色性を発現することができる。図9は、線形態の突出部を有するパターンの上面を示すもので、(a)は、二色性を発現しない線形態の突出部を有するパターンを例示するものであり、(b)は、二色性を発現する線形態の突出部を有するパターンを例示するものである。図9(a)のX-X'断面は、二等辺三角形または正三角形であり、図9(b)のY-Y'断面は、側辺の長さが互いに異なる三角形である。
もう一つの例によれば、前記光吸収層は、上面がコーン形態の上面が切り取られた構造の突出部または溝部を有するパターンを含む。このようなパターンの断面は、台形または逆台形形態であってもよい。この場合にも、上面、側面または断面が非対称構造を有するように設計することにより、二色性を発現することができる。
前記例示した構造以外にも、図10のような多様な突出部または溝部パターンを実現することができる。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、厚さが異なる2以上の領域を含むことができる。
前記実施態様によれば、光吸収層では、光の入射経路および反射経路で光吸収が行われ、また、光は光吸収層の表面と光吸収層と光反射層との界面でそれぞれ反射して、2つの反射光が補強または相殺干渉をする。本明細書において、光吸収層の表面で反射する光は表面反射光、光吸収層と光反射層との界面で反射する光は界面反射光で表現される。図1および図3にこのような作用原理の模式図を示した。図3には基材が省略されているが、光反射層の下部に基材が備えられてもよい。
図18により、光吸収層と光反射層について説明する。図18の装飾部材には、各層(layer)が光の入る方向を基準としてLi-1層、L層およびLi+1層の順に積層されており、Li-1層とL層との間に界面(interface)Iが位置し、L層とLi+1層との間に界面Ii+1が位置する。
薄膜干渉が起こらないように各層に垂直な方向に特定の波長を有する光を照射した時、界面Iでの反射率を下記数式1で表現することができる。
[数式1]
Figure 0007092437000008
前記数式1において、n(λ)は、i番目の層の波長(λ)による屈折率を意味し、k(λ)は、i番目の層の波長(λ)による消滅係数(extinction coefficient)を意味する。消滅係数は、特定の波長で対象物質が光をどれだけ強く吸収するかを定義できる尺度であって、定義は上述した通りである。
前記数式1を適用して、各波長で計算された界面Iにおける波長別反射率の合計をRとする時、Rは、下記数式2の通りである。
[数式2]
Figure 0007092437000009
前記実施態様に係る構造の例示を図3および図4に示した。図3および図4において、光反射層201上に光吸収層301が備えられ、前記光吸収層は、互いに異なる厚さを有する2以上の地点を有する。図3によれば、A地点とB地点における光吸収層301の厚さが異なる。図4によれば、C領域とD領域における光吸収層301の厚さが異なる。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、上面が傾斜角度0度超過90度以下の傾斜面を有する領域を1つ以上含み、前記光吸収層は、いずれか1つの傾斜面を有する領域における厚さと異なる厚さを有する領域を1つ以上含む。
前記光反射層の上面の傾斜度のような表面特性は、前記光吸収層の上面と同一であってもよい。例えば、光吸収層の形成時に蒸着方法を利用することにより、光吸収層の上面は、光反射層の上面と同一の傾斜度を有することができる
図5に上面が傾斜面を有する光吸収層を有する装飾部材の構造を例示した。基材101、光反射層201および光吸収層301が積層された構造であって、光吸収層301のE領域における厚さt1とF領域における厚さt2とは異なる。
図6は、互いに対向する傾斜面、すなわち断面が三角形の構造を有する光吸収層に関する。図6のように、互いに対向する傾斜面を有するパターンの構造では、同じ条件で蒸着を進行させても三角形構造の2つの面で光吸収層の厚さが異なる。これによって、1回の工程だけで厚さが異なる2以上の領域を有する光吸収層を形成することができる。これによって、光吸収層の厚さに応じて発現色相が異なる。この時、光反射層の厚さは、一定以上であれば、色相変化に影響を及ぼさない。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、厚さが漸進的に変化する領域を1つ以上含む。図3によれば、光吸収層の厚さが漸進的に変化する構造を例示した。
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光吸収層は、上面が傾斜角度0度超過90度以下の傾斜面を有する領域を1つ以上含み、少なくとも1つの傾斜面を有する領域は、光吸収層の厚さが漸進的に変化する構造を有する。図6に上面が傾斜面を有する領域を含む光吸収層の構造を例示した。図6のG領域とH領域とも、光吸収層の上面が傾斜面を有し、光吸収層の厚さが漸進的に変化する構造を有する。
一例によれば、前記光吸収層は、傾斜角度が1度~90度の範囲内である第1傾斜面を有する第1領域を含み、上面が前記第1傾斜面と傾斜方向が異なるか、傾斜角度が異なる傾斜面を有するか、上面が水平である第2領域をさらに含んでもよい。この時、前記第1領域と前記第2領域における光吸収層の厚さが互いに異なっていてもよい。
もう一つの例によれば、前記光吸収層は、傾斜角度が1度~90度の範囲内である第1傾斜面を有する第1領域を含み、上面が前記第1傾斜面と傾斜方向が異なるか、傾斜角度が異なる傾斜面を有するか、上面が水平である2つ以上の領域をさらに含んでもよい。この時、前記第1領域および前記2つ以上の領域における光吸収層の厚さは、すべて互いに異なっていてもよい。
一実施態様によれば、前記光反射層の下面または前記光吸収層の上面に備えられた基材をさらに含んでもよい。前記基材の上面の傾斜度のような表面特性は、前記光反射層および光吸収層の上面と同一であってもよい。これは、光反射層と光吸収層が蒸着方法によって形成されることにより、基材、光反射層および光吸収層が同一の角度の傾斜面を有することができる。例えば、前記のような構造は、基材の上面に傾斜面または立体構造を形成し、その上に光反射層および光吸収層を順に蒸着するか、光吸収層および光反射層を順に蒸着することにより実現できる。
一例によれば、前記基材の表面に傾斜面または立体構造を形成することは、紫外線硬化型樹脂にパターンを形成し、紫外線を用いて硬化することにより製造するか、レーザで加工する方法で行うことができる。
一実施態様によれば、前述した光反射層、光吸収層、および必要な場合、基材を含む全体装飾部材の面抵抗が20オーム/スクエア以下、例えば、20オーム/スクエア未満である。これによって、装飾部材が電子機器に装飾の目的で適用された時、電磁波干渉遮断の機能も達成することができる。
一実施態様によれば、前記装飾部材は、デコフィルムまたはモバイル機器のケースであってもよい。前記装飾部材は、必要に応じて粘着層をさらに含んでもよい。
前記基材の材料は特に限定されず、前記のような方法で傾斜面または立体構造を形成する場合、当技術分野で公知の紫外線硬化型樹脂が使用できる。
前記光吸収層上には、追加的に保護層が備えられてもよい。
一例によれば、前記光吸収層または光反射層が備えられた基材の反対面には、追加的に接着剤層が備えられてもよい。この接着剤層は、OCA(optically clear adhesive)層であってもよい。前記接着剤層上には、必要に応じて保護のための剥離層(release liner)が追加的に備えられてもよい。
本明細書では、光反射層および光吸収層を形成する方法の例示としてスパッタリング方式のような蒸着を言及したが、本明細書に記載の実施態様に係る構成および特性を有することができれば、薄膜を作製する多様な方式の適用が可能である。例えば、蒸発蒸着法、CVD(chemical vapor deposition)、ウェットコーティング(wet coating)などが使用できる。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。以下の実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するためのものではない。
実施例1および2と比較例1および2
透明PET上に、反応性スパッタリング蒸着を利用して、アルミニウム酸窒化物からなる光反射層を形成した。得られた光反射層の組成は表2に示した。光反射層の光反射度は図15に示した。図15の2%、4%、6%、8%は、光反射層の蒸着条件においてN分圧を意味する。
その上に、下記表3の条件を用いてアルミニウム酸窒化物からなる光吸収層(厚さ40nm)を形成した。光吸収層の屈折率(n)および消滅係数(k)を表4に示した。光吸収層の製造時、ベース圧力(Base Pressure)3×10-6Torr、工程圧3mTorrの真空条件下で蒸着工程を進行させ、Arガスは100sccmに調節し、反応性ガスNの流量は調節して、下記表3のような組成の光吸収層を形成した。
[表2]
Figure 0007092437000010
[表3]
Figure 0007092437000011
前記表2および表3の元素含有量の測定はXPS分析法によるものであって、具体的な条件は下記の通りである。
K-Alpha、Thermo Fisher Scientific Inc
X-ray source:monochromatic Al Kα(1486.6eV)、
X-ray spot size:300μm
Ar ion etching:monatomic(1000eV、high、Raster width:1.5mm、sputter rate:0.18nm/s)
Operation mode:CAE(Constant Analyzer Energy)mode
Charge compensation:default FG03 mode(250μA、1V)
Figure 0007092437000012
*Peak background:Smart方式を使用
[表4]
Figure 0007092437000013
実施例および比較例で製造された光反射層の面抵抗および電磁波遮蔽性能(SE)を測定して下記表5に示した。比較例に比べて、実施例で電磁波遮断がより良く行われることを確認することができる。
電磁波遮蔽性能(SE)は、電場遮蔽効果と磁場遮蔽効果を示す値であって、基準試験片が装着された状態の受信機の受信電力レベル(P0)に対する、負荷試験片が装着された状態の受信機の受信電力レベル(P1)に対してSE=10log(P1/P0)で計算され、前記光反射層の反射損失(R)、吸収損失(A)、補正係数(B)を合わせた値である。
面抵抗は、4-point probe方式により、公知の面抵抗器を用いて、実施例および比較例の光反射層に対して面抵抗を測定した。全体積層体の面抵抗は並列連結であるため、低い面抵抗を有する反射層の抵抗によって決定される。面抵抗の測定は、Hirestaの測定装備MCP-HT450、ASP PROVEで測定した。
[表5]
Figure 0007092437000014
前記表5に記載されているように、実施例で電磁波遮蔽性能に優れていることを確認することができた。
実施例3
透明PETの代わりに、透明PETフィルム上に金色プライマー(Blue Primer)コーティング層および非対称プリズム構造を形成した基材を用いたことを除けば、実施例1と同様に実施した。
実施例4
透明PETの代わりに、透明PETフィルム上に青色プライマー(Blue Primer)コーティング層および非対称プリズム構造を形成した基材を用いたことを除けば、実施例2と同様に実施した。
実施例3および4の光学シミュレーション結果を図17に示した。図17によれば、非対称プリズム構造およびカラーフィルムの導入によって多様な色相を実現できることが分かる。図17のRight、Down、Left、およびUpは、図17の矢印で表されるように、それぞれ右から、下から、左から、および上から図17の積層フィルムを眺めた時の実現色相を示すものである。

Claims (13)

  1. 光反射層と、前記光反射層上に備えられた光吸収層とを含み、前記光反射層の面抵抗が20オーム/スクエア以下であり
    前記光吸収層の上面は、コーン(cone)形態の突出部または溝部を有するパターン、最高点が線形態の突出部または最低点が線形態の溝部を有するパターン、またはコーン形態の上面が切り取られた構造の突出部または溝部を有するパターンを含むものであり、
    前記最高点が線形態の突出部または最低点が線形態の溝部を有するパターンは、上面から観察した時、重心点を基準として360度回転時、同一の形態が1個しか存在しないものである、装飾部材。
  2. 前記光反射層の面抵抗が10オーム/スクエア以下である、請求項1に記載の装飾部材。
  3. 前記光反射層は、インジウム(In)、スズ(Sn)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ネオジム(Nd)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、金(Au)および銀(Ag)の中から選択される1種または2種以上の材料、インジウム(In)、スズ(Sn)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ネオジム(Nd)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、金(Au)および銀(Ag)の中から選択される1種または2種以上の材料の酸化物、窒化物または酸窒化物のうちの1種または2種以上の材料を含む単一層または多層である、請求項1または2に記載の装飾部材。
  4. 前記光反射層の前記光吸収層に対向する面の反対面;前記光反射層と前記光吸収層との間;または前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられたカラーフィルムが備えられたものである、請求項1から3のいずれか一項に記載の装飾部材。
  5. 前記光吸収層の前記光反射層に対向する面の反対面に基材が追加的に備えられ、前記カラーフィルムは、前記光吸収層と前記基材との間、または前記基材の前記光吸収層に対向する面の反対面に備えられるか、前記光反射層と前記基材との間、または前記基材の前記光反射層に対向する面の反対面に備えられるものである、請求項4に記載の装飾部材。
  6. 前記光吸収層は、厚さが異なる2以上の地点を含むものである、請求項1から5のいずれか一項に記載の装飾部材。
  7. 前記光吸収層は、上面が傾斜角度0度超過90度以下の傾斜面を有する領域を1つ以上含み、前記光吸収層は、いずれか1つの傾斜面を有する領域における厚さと異なる厚さを有する領域を1つ以上含むものである、請求項1から6のいずれか一項に記載の装飾部材。
  8. 前記光吸収層は、△Eab>1の二色性を有するものである、請求項1から7のいずれか一項に記載の装飾部材。
  9. 前記コーン形態の突出部または溝部を有するパターンは、前記コーン形態のパターンを上面から観察した時、コーンの頂点を基準として360度回転時、同一の形態が2個以下存在するものである、請求項1から8のいずれか一項に記載の装飾部材。
  10. 前記光吸収層は、400nmにおける屈折率がである、請求項1からのいずれか一項に記載の装飾部材。
  11. 前記光吸収層は、400nmにおける消滅係数が0超過4以下である、請求項1から10のいずれか一項に記載の装飾部材。
  12. 前記光吸収層は、インジウム(In)、チタン(Ti)、スズ(Sn)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ネオジム(Nd)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、金(Au)および銀(Ag)の中から選択される1種または2種以上の材料またはインジウム(In)、チタン(Ti)、スズ(Sn)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ネオジム(Nd)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、金(Au)および銀(Ag)の中から選択される1種または2種以上の材料の酸化物、窒化物または酸窒化物を含む単一層または多層である、請求項1から11のいずれか一項に記載の装飾部材。
  13. 前記装飾部材は、デコフィルムまたはモバイル機器のケースである、請求項1~12のうちのいずれか1項に記載の装飾部材。
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