CN102144177A - 黑色覆膜及其制造方法、黑色遮光板及使用它的光圈、光量调节用光圈装置、快门以及耐热遮光带 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够使光学部件的表面为低反射性、黑色性的具有耐热性的黑色覆膜;以及以使用该覆膜的树脂薄膜作为基质基材的黑色遮光板;以及使用其的光圈、光量调节用光圈装置以及快门。提供一种黑色覆膜,该黑色覆膜是在不透明基板或半透明基板上形成氧化钛膜而得到的黑色覆膜(A),该氧化钛膜以钛和氧为主成分,含氧量以O/Ti原子数比计为0.7~1.4,其特征在于:前述氧化钛膜为晶体的长度方向沿膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合而成的组织,在该膜表面有突起,而且膜厚为50nm以上;提供黑色遮光板等,该遮光板是在基板的至少一面上形成膜厚40nm以上的金属遮光板(B),然后在金属遮光膜(B)的表面上层叠形成黑色覆膜(A)而得到的。

Description

黑色覆膜及其制造方法、黑色遮光板及使用它的光圈、光量调节用光圈装置、快门以及耐热遮光带
技术领域
本发明涉及黑色覆膜及其制造方法、黑色遮光板以及使用其的光圈、光量调节用光圈装置、快门以及耐热遮光带;更详细地,涉及能够使光学部件的表面为低反射性、黑色性的具有耐热性的黑色覆膜;以及以使用该黑色覆膜的树脂薄膜等为基质基材的黑色遮光板;和使用其的光圈、光量调节用光圈装置、快门以及耐热遮光带。
背景技术
近年来,对数码相机领域的高速(机械式)快门的开发很热门。这是因为通过使快门的速度高速化,可以没有模糊地拍摄超高速的摄影对象,得到清晰的图像。一般而言,快门通过使称作快门叶片的多个叶片旋转、移动进行开关,为了使快门速度高速化,快门叶片要在极短的时间内动作和停止,因此需要轻质化、且高滑动性。此外,快门的叶片由于在快门关闭的状态下,起到覆盖薄膜等感光材料以及CCD、CMOS等摄像元件的前面,遮挡光的作用,所以必须有完全的遮光性。不仅如此,对快门叶片来说,快门的多块叶片相互重叠动作时,为了防止各叶片间产生漏光,希望叶片表面的光反射率低,也就是黑色度高。
发挥插入数码相机的透镜单元内、挡住一定的光量、将光送入摄像元件的作用的固定光圈,为了使光圈表面不产生光反射和不形成杂光而损害清晰的摄像,要求表面是低反射性,也就是黑色性高。
具有摄影功能的移动电话,也就是带相机的移动电话,近年来也是为了在高像素下进行高画质的摄影,而开始在透镜单元上搭载小型机械式快门。另外,在移动电话的透镜单元内插入固定光圈。上述安装在移动电话中的机械式快门与一般的数码相机相比,更加要求节电运作。所以,对快门的叶片的轻质化的要求特别强。此外,最近的移动电话的透镜单元的制造中,基于降低制造成本的目的,要求镜片、固定光圈、快门等各部件在回流工序中组装。因此,在其中使用的快门叶片和固定光圈除了要求表面的低反射性、黑色性以外,还要求有耐热性。
另外,如果观察最近的汽车搭载的仪器的动向,则有搭载后视监视器等使用摄像机监视器的趋势。该摄像机监视器的透镜单元内也使用固定光圈,但是同样地为了防止杂光,光圈的表面也要求低反射性、黑色性。而且,车载用的摄像机监视器的透镜单元为了即使在盛夏的炎热天气等高温使用环境下,也无损功能,要求有耐热性,所以对固定光圈部件也要求有耐热性。
另一方面,液晶投影仪由于可以作为大画面的家庭影院欣赏,所以最近开始在一般家庭中普及。在起居室这样的明亮的环境下对欣赏鲜艳的高对比度图像这样的高画质的要求很强,发展出了高输出灯光光源,使画质高亮度的技术。液晶投影仪的光学系统中,调节来自灯光光源的光量的光量调节用光圈装置(自动光圈)在透镜系统的内部以及侧面中使用。光量调节用的光圈装置和快门同样,光圈的多个叶片相互重叠,调节通过光的开口部的面积。这种光量调节用光圈装置的光圈叶片基于和快门叶片的情形同样的理由,也要求表面的低反射性和轻量化。与此同时,光量调节用光圈装置的光圈叶片由于通过灯光的照射加热,所以也必须有耐热性。也就是,如果通过光照射使叶片的低反射性变质、变差,则产生杂光,无法拍摄清晰的图像。
作为上述快门叶片或固定光圈材料、光量调节用光圈装置的光圈叶片中使用的遮光板,根据要求的性质一般使用下述物质。
在要求耐热性的情形中,一般是以SUS、SK材料、Al、Ti等金属薄板作为基材的遮光板。即使金属薄板本身也可以作为遮光板使用,但是由于具有金属光泽,所以在希望避免表面的反射光产生的杂光的影响方面并不优选。相对于此,在金属薄板上涂敷黑色润滑膜的遮光板虽然具有低反射性、黑色性,但是具有由于涂敷部的耐热性差,一般无法在高温环境下使用的问题。在专利文献3中公开了在铝合金等金属制叶片材料的表面形成硬质碳膜的遮光材料。但是,即使在表面形成硬质碳膜,遮光材料也无法获得低反射性,无法避免反射光产生的杂光。另外,在使用上述金属薄板作为基材情形中,如果作为快门叶片或光圈叶片使用,则都由于重量大,具有驱动叶片的驱动电机的扭矩变大,耗电量变大,快门速度难以提高,叶片之间接触导致产生噪音等问题。
相对于此,还提出了使用树脂薄膜作为基材的遮光板。根据专利文献1,为了降低表面的反射,提出了使用粗糙加工的树脂薄膜的遮光板,以及通过形成许多微细的凹凸面赋予消光性的薄膜状的遮光板;另外,根据专利文献2,还提出了在树脂薄膜上涂布含有消光涂料的热固化性树脂的遮光膜。但是,它们不过是通过树脂薄膜自身的加工以及消光剂的添加降低表面的反射,没有考虑防止来自遮光叶片的反射产生的杂光的影响。
对于将基材作为树脂薄膜使用的遮光板,从比重轻、廉价、挠性的观点出发,大多是使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)作为基材的情形。另外,广泛使用在内部浸渍炭黑或钛黑等黑色微粒,降低透过率的PET薄膜。例如,在专利文献4中,提出了在基材上涂布含有氧化钛等针状或粒状微细材料的涂膜。
但是,PET材料的耐热性低于150℃,拉伸弹性率等机械强度弱。由于耐热性差,无法作为形成照射高输出的灯光的投影仪的光量调节用光圈部件或适应回流工序的固定光圈部件和快门用部件。另外,对于高速快门的叶片部件来看,必须降低薄膜厚度来适应快门叶片的高速化,但是在为内部浸渍黑色微粒得到的树脂薄膜时,如果薄膜的厚度变薄,例如为38μm以下,则无法发挥出足够的遮光性,无法在快门叶片中使用。
在专利文献5中,提出了依次层叠由通过溅镀法等在树脂薄膜上成膜的金属单体、混合物或化合物形成的薄膜;由满足导电性、润滑性和耐磨损性的性质的特定元素的单体或化合物等形成的薄膜(保护膜)得到的遮光叶片材料。其中,并没有提及最近的遮光叶片要求的性质的低反射性、黑色性。另外,保护膜的效果只是具体表示了和耐磨损性相关的碳的效果。
如上所述,虽然具有用于使快门叶片或固定光圈、光量调节用光圈装置的光圈叶片等光学部件的表面低反射率化、黑色化的覆膜材料,但是还没有发现耐热性优异的材料。
在这种情况下,有下述必要。使用SUS、SK材料、Al、Ti等重量比较小的金属薄板或者具有低反射性、黑色性的树脂薄膜作为基材,驱动叶片的驱动电机的扭矩或耗电量不大,快门速度提高,叶片之间的接触不会导致产生噪音的的遮光板;兼具在可视区域有足够的遮光性和低反射性、轻量化、导电性的快门叶片或固定光圈、光学调节用光圈装置的光圈叶片。
如上所述,随着数码相机、带相机的移动电话的小型化、轻薄化,搭载的构成部件也要求小型化、轻薄化,CCD、CMOS等摄像元件以及搭载摄像元件的柔性印刷基板(FPC)也有轻薄化的趋势。这种情况下,会从摄像元件的背面透过光,进而光也从FPC通过。该透过光反射于FPC侧的部件,再次通过FPC,从摄像元件的背面入射。如果往该摄像元件内面漏过的光变多,则FPC的布线电路映入摄像区域,摄像品质变差。因此,为了使从摄像元件的背后透过的光不再次返回,有效的是在FPC上贴合具有吸收光、屏蔽功能的轻质的遮光膜。相机单元为了适应回流工序,还要求遮光膜有耐热性的必要。
到目前为止,还没有在这种用途中有用的耐热遮光带,必须要进行开发。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开平1-120503号公报
专利文献2:日本特开平4-9802号公报
专利文献3:日本特开平2-116837号公报
专利文献4:日本特开2002-40512号公报
专利文献5:日本特开2006-138974号公报
发明内容
本发明的目的在于提供即使在大气中的300℃的高温环境下,也可以维持低反射性、黑色性的快门叶片或固定光圈、光量调节用光圈装置的光圈叶片、耐热遮光带等光部件用的新型黑色覆膜材料。此外,本发明目的还在于提供以在表面形成该黑色覆膜的树脂薄膜等作为基质基材的耐热性优异的轻质黑色遮光板。
本发明人等对可以使快门叶片或固定光圈、光量调节用光圈装置的光圈叶片等光学部件的表面低反射率化、黑色化的覆膜材料进行探索,从而发现下述特性,从而完成本发明。该特性为:在基板上形成一种黑色覆膜,该黑色覆膜以Ti、O为主成分,氧量(O/Ti原子数比)在特定范围内,具有晶体长度方向在膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合的组织,膜厚为50nm以上;或者在形成黑色覆膜前,进而在基板表面上形成金属遮光膜,层叠形成黑色遮光板,从而可以实现上述性能,即使在高温环境下,也无损其特征。另外,以下,还将在基板上形成的黑色覆膜、或者在基板上形成的金属遮光膜和黑色遮光膜称作遮光性薄膜。
也就是,根据本发明的第1发明提供一种黑色覆膜,该黑色覆膜是在基板上形成氧化钛膜而得到的黑色覆膜(A),该氧化钛膜以钛和氧为主成分,含氧量以O/Ti原子数比计为0.7~1.4,其特征在于:前述氧化钛膜为晶体的长度方向沿膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合而成的组织,在该膜表面有突起,而且膜厚为50nm以上。
另外,根据本发明的第2发明,提供一种黑色覆膜,其特征在于:在第1发明中,基板选自:不锈钢、SK(碳钢)、Al、Ti等金属薄板;氧化铝、氧化镁、二氧化硅、氧化锆等陶瓷薄板;玻璃板;树脂板或树脂薄膜。
另外,根据本发明的第3发明,提供一种黑色覆膜,其特征在于:在第1发明中,氧化钛膜是进一步含有碳,碳的含量以C/Ti原子数比计为0.7以上的碳化氧化钛膜。
另外,根据本发明的第4发明,提供一种黑色覆膜,其特征在于:在第1或第3发明中,构成氧化钛膜或碳化氧化钛膜的微细柱状晶体的微晶直径为10~40nm。
另外,根据本发明的第5发明,提供一种黑色覆膜,其特征在于:在第1或第3发明中,膜厚是50~250nm。
另外,根据本发明的第6发明,提供一种黑色覆膜,其特征在于:在第1或第3发明中,通过原子力显微镜测定的1μm×1μm的区域中的中心线平均粗糙度(Ra)是1.8nm以上。
另外,根据本发明的第7发明,提供一种黑色覆膜,其特征在于:在第6发明中,通过原子力显微镜测定的1μm×1μm的区域中的中心线平均粗糙度(Ra)是2.4nm以上。
另外,根据本发明的第8发明,提供一种黑色覆膜,其特征在于:在第1~7任一项发明中,波长380~780nm时的膜自身的平行光线透过率的平均值是13~35%。
另一方面,根据本发明的第9发明,提供一种黑色覆膜的制造方法,其特征在于:根据第1~8任一项的发明,使用由氧化钛、氧化钛和碳化钛、或者碳化氧化钛的任一种烧结体构成的靶,在1.5Pa以上的成膜气压下进行溅镀,在基板上形成氧化钛膜或碳化氧化钛膜。
另外,根据本发明的第10发明,提供一种黑色覆膜的制造方法,其特征在于:在本发明的第9发明中,成膜气体是以氩或氦为主的不活泼气体,氧气的含量为0.8体积%以下。
另外,根据本发明的第11发明,提供一种黑色覆膜的制造方法,其特征在于:使用由氧化钛、氧化钛和碳化钛、或者碳化氧化钛的任一种烧结体构成的靶,在成膜时不导入氧气作为成膜气体,而导入以氩或氦为主的不活泼气体来进行溅镀成膜,将烧结体中含有的氧及/或成膜室内残留气体中的氧引入到膜中。
此外,根据本发明的第12发明,提供一种黑色覆膜的制造方法,其特征在于:在第11发明中,溅镀时,在1.5Pa以上的成膜气压下成膜。
另一方面,根据本发明的第13发明,提供一种黑色遮光性薄膜层叠体,该黑色遮光性薄膜层叠体是通过在第1~8任一项的发明的选自氧化钛或碳化氧化钛的黑色覆膜(A)上依次层叠金属遮光膜(B)、同前述同样的黑色覆膜(A)而形成的。
另外,根据本发明的第14发明,提供一种黑色遮光性薄膜层叠体,其特征在于:在本发明的第13发明中,金属遮光膜(B)是以选自钛、钽、钨、钴、镍、铌、铁、锌、铜、铝或硅的一种以上元素为主要成分的金属材料。
另外,根据本发明的第15发明,提供一种黑色遮光性薄膜层叠体,其特征在于:在本发明的第13或14的发明中,金属遮光膜(B)是碳化钛膜或碳化氧化钛膜,该膜中的含碳量以C/Ti原子数比计为0.6以上,且膜中的氧量以O/Ti原子数比计为0.4以下。
另一方面,根据本发明的第16发明,提供一种黑色遮光板,该黑色遮光板是根据第1~8任一项的发明,通过使用树脂薄膜、树脂板、金属薄板或陶瓷薄板作为基板,在该基板的至少一面上形成膜厚40nm以上的金属遮光膜(B),然后在金属遮光膜(B)的表面上层叠形成黑色覆膜(A)而得到的,其特征在于:在波长为380~780nm时的平均光密度为4.0以上,且在波长为380~780nm时的黑色覆膜表面的正反射率的平均值为18%以下。
另外,根据本发明的第17发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第16发明中,树脂薄膜、树脂板、金属薄板或陶瓷薄板具有表面凹凸性。
另外,根据本发明的第18发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第16或17发明中,树脂薄膜是聚酰亚胺薄膜。
另外,根据本发明的第19发明,提供一种黑色遮光板,其中在第16发明中,金属遮光膜(B)是以选自钛、钽、钨、钴、镍、铌、铁、锌、铜、铝或硅的一种以上元素为主要成分的金属材料。
另外,根据本发明的第20发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第16或19发明中,金属遮光膜(B)是碳化钛膜或碳化氧化钛膜,该膜中的含碳量以C/Ti原子数比计为0.6以上,且膜中的氧量以O/Ti原子数比计为0.4以下。
另外,根据本发明的第21发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第16~20的任一项发明中,在树脂薄膜、树脂板、金属薄板或陶瓷薄板的基板两面上,形成有基本上相同膜厚且相同组成的金属遮光膜(B),进一步在金属遮光膜(B)的表面上,层叠形成有基本上相同膜厚且相同组成的黑色覆膜(A),且相对基板是对称结构。
此外,根据本发明的第22发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第16~21的任一项发明中,在金属遮光膜(B)的表面上形成的黑色覆膜(A)的表面粗糙度是0.05~0.7μm(算术平均高度),且在波长为380~780nm时的黑色覆膜(A)的表面的光正反射率的平均值是0.8%以下。
此外,根据本发明的第23发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第16~22的任一项发明中,在金属遮光膜(B)的表面上形成有黑色覆膜(A)的黑色遮光板的亮度(L*)是25~45。
另一方面,根据本发明的第24发明,提供一种黑色遮光板,该黑色遮光板是根据第1~8的任一项发明,使用着色树脂薄膜作为基板,在该基板的至少一面上形成有黑色覆膜(A),其特征在于:黑色覆膜(A)的膜厚为20nm以上,且在波长为380~780nm时的黑色遮光板表面的光正反射率的平均值是1%以下。
另外,根据本发明的第25发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第24发明中,着色树脂薄膜具有表面凹凸性。
另外,根据本发明的第26发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第24发明中,黑色覆膜(A)的膜厚为20~150nm。
另外,根据本发明的第27发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第24~26的任一项发明中,在着色树脂薄膜上形成黑色覆膜(A)而得到的黑色遮光板的亮度(L*)是25~45。
另一方面,根据本发明的第28发明,提供一种黑色遮光板,根据第13~15的任一项发明,该黑色遮光板在透光性基板的一面侧形成黑色遮光性薄膜层叠体,其特征在于:金属遮光膜(B)的膜厚是100nm以上,在波长为380~780nm时的平均光密度是4.0以上,且在波长为380~780nm时的薄膜层叠体的表面和没有形成膜的基板面的正反射率的平均值是18%以下。
另外,根据本发明的第29发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第28发明中,透光性基板是树脂薄膜、树脂板、玻璃板、陶瓷板或无机化合物的单晶板。
另外,根据本发明的第30发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第29的发明中,透光性基板是聚酰亚胺薄膜。
另外,根据本发明的第31发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第28~30的发明中,透光性基板具有表面凹凸性。
另外,根据本发明的第32发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第28~31的任一项发明中,在黑色遮光性薄膜层叠体中的金属遮光膜(B)的表面上形成的黑色覆膜(A)的表面粗糙度是0.05~0.7μm(算术平均高度),且在波长为380~780nm时的黑色覆膜(A)的表面的光正反射率的平均值是0.8%以下。
另外,根据本发明的第33发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第28~32的任一项发明中,透光性基板侧的表面粗糙度是0.0001~0.7μm(算术平均高度),且在波长为380~780nm时的黑色覆膜(A)表面的光正反射率的平均值是0.8%以下。
另外,根据本发明的第34发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第28~33的任一项发明中,形成有黑色遮光性薄膜层叠体的黑色遮光板的膜面侧的亮度(L*)是25~45。
另外,根据本发明的第35发明,提供一种黑色遮光板,其特征在于:在第28~34的任一项发明中,形成有黑色遮光性薄膜层叠体的黑色遮光板的透光性基板面侧的亮度(L*)是25~45。
另一方面,根据本发明的第36发明,提供一种光圈,该光圈是根据第16~35任一项的发明,对黑色遮光板进行加工而得到的。
另外,根据本发明的第37发明,提供一种光量调节用光圈装置,该装置根据第16~35任一项的发明,使用叶片材料,该叶片材料是对黑色遮光板进行加工而得到的。
另外,根据本发明的第38发明,提供一种快门,该快门根据第16~35任一项的发明,使用叶片材料,该叶片材料是对黑色遮光板进行加工而得到的。
此外,根据本发明的第39发明,提供一种耐热遮光带,该耐热遮光带是根据第16~35任一项的发明,通过在黑色遮光板的一面或者两面上设置粘合层而形成的。
本发明的黑色覆膜以Ti、O为主成分,氧量以O/Ti原子数比计为0.7~1.4,具有晶体的长度方向沿膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合而成的组织,在该膜表面具有突起,膜厚为50nm以上,具有可视区域(波长380~780nm)中的低反射性、黑色性,所以在各种光学部件的黑色覆膜中有用。本发明的黑色覆膜进一步含有碳,黑色覆膜的碳量以C/Ti原子数比计为0.7以上,所以在大气中、300℃的高温环境下也无损其特征。因此,在投影仪的灯光附近,作为具有耐热性的各种光学部件的表面覆盖材料极为有用。
另外,在树脂薄膜上形成本发明的黑色覆膜的黑色遮光板由于将树脂薄膜用作基质基材,所以与以现有的金属薄板作为基质的遮光板相比,轻质性优异。另外,通过使用聚酰亚胺等耐热性的树脂薄膜作为基质基材,可以获得即使在大气中、300℃的高温环境下也具有耐热性的轻质遮光板,由于还无损低反射性、黑色性、遮光性,所以可以作为液晶投影仪的光量调节用光圈装置的光圈叶片材料以及适应通过回流工序组装的固定光圈材料、快门叶片材料使用,因此工业价值极高。
另外,本发明的黑色遮光板由于质量轻,所以即使基质薄膜基板的厚度为38μm以下,也无损足够的遮光性,在高速快门的快门叶片中也是有效的。由此,驱动电机可以小型化,具有可以实现光量调节用光圈装置以及机械式快门的小型化等的优点。
此外,本发明的黑色遮光板的一面或两面设置粘合层的耐热遮光带通过贴合在FPC上,可以吸收从CCD、CMOS等摄像元件的背面漏过的光,阻止其通过。因此,可以抑制漏过的光再射入到摄像元件,有助于稳定摄像的品质。
附图说明
图1是表示在树脂薄膜的一面上形成遮光性薄膜的本发明的黑色遮光板的剖面的概要图。
图2是表示在树脂薄膜的两面上形成遮光性薄膜的本发明的黑色遮光板的剖面的概要图。
图3是表示在着色性基材的一面上形成遮光性薄膜的本发明的黑色遮光板的剖面的概要图。
图4是表示在着色性基材的两面上形成遮光性薄膜的本发明的黑色遮光板的剖面的概要图。
图5是表示在透光性基材的一面上形成遮光性薄膜的本发明的黑色遮光板的剖面的概要图。
图6是表示冲切加工本发明的薄膜状遮光板制造的搭载黑色遮光叶片的光量调节用光圈装置的光圈机构的示意图。
图7是通过透过型电子显微镜观察比较例1得到的黑色遮光板的膜时的剖面组织的照片。
图8的左图是通过透过型电子显微镜观察比较例4得到的黑色遮光板的膜时的剖面组织的照片;图8的右图是通过透过型电子显微镜观察实施例2得到的黑色遮光板的膜时的剖面组织的照片。
图9是通过AFM观察比较例1得到的黑色遮光板的膜表面的照片。
图10是通过AFM观察实施例2得到的黑色遮光板的膜表面的照片。
图11是表示比较例1的条件下得到的黑色覆膜的X射线衍射图案的测定结果的图。
图12是表示实施例2得到的黑色覆膜的X射线衍射图案的测定结果的图。
图13是表示比较例10的条件下得到的黑色覆膜的X射线衍射图案的测定结果的图。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的黑色覆膜、黑色遮光板及其用途进行说明。
1、黑色覆膜(A)
本发明的黑色覆膜的特征在于:以Ti、O为主成分,含氧量以O/Ti原子数比计为0.7~1.4,为晶体的长度方向沿膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合而成的组织,在该膜表面具有突起,且膜厚为50nm以上。
本发明的黑色覆膜以Ti、O为主成分,含氧量以O/Ti原子数比计必须为0.7~1.4。因为在O/Ti原子数比计为不足0.7时,氧化钛膜呈现金属色,低反射性以及黑色性差,在O/Ti原子数比超过1.4时,膜的透过率过高,光吸收功能差,有损低反射性和黑色性。
另外,本发明的黑色覆膜优选在上述氧化钛膜中进一步含有碳,黑色覆膜的含碳量优选为以C/Ti原子数比计为0.7以上。因为如果含碳量以C/Ti原子数比计为0.7以上,则300℃的耐热性优异。含碳量以C/Ti原子数比计为不足0.7时,如果在大气中加热到270℃,则膜会变色,黑色性低下,所以不优选。
上述黑色覆膜中的O/Ti原子数比和C/Ti原子数比例如可以使用XPS(X射线光电子分光装置)进行分析。膜的最表面由于结合的氧量多,所以在真空中,溅镀除去直到几十nm的深度后测定,可以将膜中的O/Ti原子数比以及C/Ti原子数比进行定量。
即使是上述这种膜组成,膜的低反射性和黑色性也依赖于膜厚,在膜厚为50nm以上时,膜的光吸收充分,可以发挥出低反射性和黑色性。膜厚为80nm以上、优选为100nm以上,更优选为150nm以上,最优选为200nm以上。
此外,本发明的黑色覆膜必须具有晶体的长度方向沿膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合而成的组织,通过膜表面的突起,形成表面凹凸,散射反射光,可以确保低反射性。
微细柱状晶体的微晶直径(宽)是10~40nm,优选为15~35nm。如果微晶直径(宽)不足10nm,则和邻接的晶体间难以形成间隙,如果超过40nm,则膜的低反射性和黑色性低下,所以不优选。另外,只要不损害本发明的目的,微细柱状晶体聚集时,可以在微细柱状晶体间残留间隙部,也可以形成微细柱状晶体聚集结束的状态。
本发明的黑色覆膜如上所述,具有晶体的长度方向沿膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合而成的组织,具有表面凹凸性。表面凹凸性是通过原子力显微镜测定的该黑色覆膜表面1μm×1μm的区域中的算术平均高度(Ra)为1.8nm以上,优选为2.4nm以上。由此,将反射光散射,可以确保低反射性,作为光学部件有用。
本发明的黑色覆膜由于具有上述这种特征,所以波长380~780nm中的膜自身的平行光线透过率(Tp)的平均值可以是13~35%。
本发明的黑色覆膜除了Ti、C、O以外的其它元素可以在不损害上述特征的程度内含有。一般而言,作为溅镀成膜的原料使用的溅镀靶体中,可以添加烧结助剂以改善作为其材料的烧结体的烧结密度。具体而言,烧结体构成的靶中添加Fe、Ni、Co、Zn、Cu、Mn、In、Sn、Nb、Ta等元素作为烧结助剂,添加的元素也可以在黑色覆膜中含有。这样在该黑色覆膜中即使欲含有上述元素,只要不会损害上述黑色覆膜的特征就没有关系。
本发明的黑色覆膜在SUS、SK、Al、Ti等金属薄板;以氧化铝以及氧化镁、氧化硅等金属氧化物作为主要成分的陶瓷薄板或玻璃板、树脂板或树脂薄膜等基材的表面上形成,作为可以低反射化、黑色化的黑色覆膜而有效使用。在使用透明的基板,也就是没有着色的玻璃板或树脂薄膜、树脂板等时,作为光学部件的表面覆膜是有用的。另外,在使用着色的玻璃板或树脂薄膜、树脂板等时,作为黑色遮光膜是有用的。
另外,如果将形成该黑色覆膜的基材的表面凹凸化,则可以进一步增加黑色覆膜的表面凹凸性,还可以起到消光的效果。基材是金属薄板、以氧化铝或氧化镁、氧化硅等金属氧化物为主成分的陶瓷薄板或者玻璃板时,可以蚀刻、纳米压印加工或者使用抛丸材料的粗糙处理加工,形成规定的表面凹凸。粗糙处理时,一般是使用砂作为抛丸材料的粗糙处理加工,但是抛丸材料并不限于此。在以树脂薄膜或者树脂板作为基材时,通过上述方法将基材表面事先凹凸化是有效的。
本发明的黑色覆膜是在上述基板的一面或者两面上形成有膜厚50nm以上的氧化钛膜或者碳化氧化钛膜的结构。
2、黑色覆膜的形成方法
对于本发明的黑色覆膜的形成方法没有特别的限定,可以适当采用真空蒸镀法、离子束辅助蒸镀法、气体簇离子束辅助蒸镀法、离子电镀法、离子束溅镀法、磁控管溅镀法、偏压溅镀法、ECR(电子回旋共振)溅镀法、高频(RF)溅镀法、热CVD(化学气相沉积)法、等离子CVD法、光CVD法等公知的方法。其中,优选通过溅镀法制造。通过溅镀法制造,可以在基材上形成具有高密合力的黑色覆膜。
使用溅镀法的制造装置没有特别的限定,可以使用例如下述结构的卷绕式溅镀装置:将辊状的树脂薄膜基材安装在开卷辊上,通过涡轮分子泵等真空泵,将作为成膜室的真空槽内部排气后,从开卷辊输出的薄膜在中途,通过冷却罐辊的表面,通过卷绕辊卷绕。冷却罐辊的表面的对向侧设置磁控管阴极,该阴极中安装成为膜的原料的靶体。另外,由开卷辊、冷却罐辊、卷绕辊等构成的薄膜输送部,通过间壁和磁控管阴极隔离。
通常,溅镀成膜大多数情况下通过0.2~0.8Pa溅镀气压进行实施,在这种条件下如图7、图8(左图)所示,表面比较平坦。本发明的黑色覆膜使用氧化钛、氧化钛和碳化铁的混合物、或者碳化氧化钛的烧结体构成的靶,通过1.5Pa以上的高的溅镀气压,进行溅镀成膜而制造,如图8(右图)所示,可以在表面上行形成突起,形成具有上述组成和组织的高品质的氧化钛膜或碳化氧化钛膜。
也就是,只要使用氧化钛的烧结体构成的靶,在1.5Pa以上的成膜气压下溅镀成膜,就可以得到以Ti、O为主成分,氧量以O/Ti原子数比计为0.7~1.4,具有晶体的长度方向沿膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合而成的组织,在该膜表面具有突起的黑色覆膜。另外,如果使用由氧化钛和碳化钛形成的烧结体构成的靶、或者碳化氧化钛的烧结体构成的靶或者由氧化钛、碳化钛、碳化氧化钛形成的烧结体构成的靶,同样地溅镀成膜,可以得到以Ti、O为主成分,氧量以O/Ti原子数比计为0.7~1.4,进一步含有碳,含量以C/Ti原子数比计为0.7以上,具有晶体的长度方向沿膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合而成的组织的黑色覆膜。两种情况下,都是在成膜时,在Ar气中混合O2气进行成膜,也可以在膜中导入略多一些的氧进行成膜。
如上所述,添加烧结助剂的情况很多,以改善作为溅镀成膜的原料使用的溅镀靶体的烧结体的烧结密度。只要在不损害本发明的黑色覆膜的特征的程度内,可以在本发明的黑色覆膜成膜时使用的上述烧结体构成的靶中,添加Fe、Ni、Co、Zn、Cu、Mn、In、Sn、Nb、Ta等元素作为烧结助剂。
在本发明中,优选成膜气体是以氩气或氦气为主的不活泼气体,氧气的含量为0.8体积%以下。如果氧气的含量超过0.8体积%,则膜的黑色化性会低下。
另外,在本发明中,还可以完全不供应氧气,只使用以氩或氦为主的不活泼气体作为成膜气体,制造黑色覆膜。此时的膜中的氧可以有效利用烧结体构成的靶中含有的氧及/或溅镀成膜室内的残留气体中的氧。烧结体构成的靶中含有的氧和溅镀成膜室内残留的气体中氧是非常微量的。如果提高成膜压力,则在膜中导入成膜室内的氧的比例增加。当在烧结体构成的靶中含有的氧和溅镀成膜室内残留的气体中的氧过少时,通过通常的0.2~0.8Pa的溅镀成膜,无法在膜中含有足够的氧,在这种情况下,通过使成膜气压为1.5Pa以上,可以得到含有足够氧的黑色膜。
利用烧结体构成的靶中含有的氧和溅镀成膜室内残留的气体中氧的成膜方法,大面积地形成均匀的亮度时是极有效的方法。在供应氧气以普通气压成膜的通常的方法中,如果氧气的供应不均匀,则大面积成膜时,容易产生往膜中的氧气含量的不均引起的亮度不均。但是,利用烧结体构成的靶中含有的氧和溅镀成膜室内残留的气体中氧的成膜方法,由于在成膜面均匀地存在氧,所以即使大面积成膜,也不容易产生亮度不均。
成膜温度根据基板的种类而异,难以规定,如果是金属薄板、以氧化铝或氧化镁、氧化硅等金属氧化物为主成分的陶瓷薄板或玻璃板,例如可在400℃以下;如果是树脂板或树脂薄膜,则例如可在300℃以下。
3、黑色遮光板
本发明的黑色遮光板的结构如图1和图2所示。是在选自树脂薄膜、树脂板、金属薄板或陶瓷薄板的基材1的一面或两面上依次形成有膜厚40nm以上的金属遮光膜3和上述黑色覆膜2的结构。这里,将其称作第1黑色遮光板。
另外,本发明的黑色遮光板包含在着色性基材1的一面或者两面上形成有膜厚20nm以上的黑色覆膜2的结构。其结构如图3和图4所示。以下,将其称作第2黑色遮光板。
此外,本发明的黑色遮光板包含在透光性基材1的一面上依次形成上述黑色覆膜2、膜厚100nm以上的金属遮光膜3、上述黑色覆膜2的结构。其结构如图5所示。以下,将其称作第3黑色遮光板。
通过具有这种结构,在可视区域,也就是在波长380~780nm时的平均光密度为4.0以上,波长380~780nm时的黑色覆膜表面的正反射率为18%以下,可以得到光学部件。在平均光密度为4.0以上时,透过率大致为零,显示出完全的遮光性。这里所述的光密度(OD)是指下式所示的透过率(T(%))的函数。另外,所述的黑色覆膜表面的正反射率是指根据反射光反射的法则,以等同于入射光的入射角的角度,从表面反射的光的反射率。
OD=log(100/T)
另外,本发明的第1、第2、第3的黑色遮光板还可以在上述黑色覆膜的表面薄地成膜为具有润滑性或低摩擦性的其它薄膜(例如,含氟的有机膜、碳膜、类金刚石的碳膜等)而进行利用,只要不损害本发明的特征即可。碳膜或类金刚石碳膜由于可以通过溅镀形成,所以通过在溅镀装置上搭载碳靶体,可以连续地形成本发明的金属遮光膜、黑色覆膜、碳膜或类金刚石碳膜,是有用的。
以下,对第1黑色遮光板、第2黑色遮光板、第3黑色遮光板进行详细说明。
(1)第1黑色遮光板
在本发明的第1黑色遮光板中,作为基材使用的树脂薄膜,例如可以利用由选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、芳族聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)或聚醚砜(PES)的一种以上的材料构成的薄膜;以及在这些薄膜的表面进行丙烯酸硬涂的薄膜。
由于这些树脂薄膜一般具有透光性,所以为了具有完全的遮光性,在表面形成膜厚40nm以上的金属遮光膜后,必须形成本发明的黑色覆膜。由此,可以获得轻质性优异,具有足够的遮光性和黑色性、低反射性的黑色遮光板。
这种基板上形成的黑色覆膜的膜厚为50nm以上。膜厚为80nm以上,还优选为100nm以上,更优选为150nm以上。在黑色覆膜的膜厚不足50nm时,波长380~780nm时的黑色覆膜的表面的正反射率的平均值超过18%,光密度不足4,无法得到完全的遮光性。另一方面,在膜厚超过200nm时,可以得到完全遮光性的黑色覆膜,但是产生溅镀时间变长,成本变高问题。
另外,在金属遮光膜的表面形成有黑色覆膜的黑色遮光板的亮度(以下,以L*表示)优选为25~45,更优选为40以下。这里,L*值表示色彩的CIE表色系表示的亮度(白黑度),从可见光区域的分光反射率求得,L*值越小,表示黑色度越高。为了使黑色遮光板的L*值不足25,必须使黑色遮光板的膜厚相对较厚。由此,黑色覆膜的膜厚超过200nm,黑色度变得更高,可以低反射化,所以可以得到完全的遮光性,但是具有溅镀时间变长,成本变高的问题。另一方面,如果L*值超过45,则是和上述相反的状态,产生黑色度不足,黑色覆膜表面的正反射率变高的问题,不优选。
为了实现即使在高温环境下也可以使用的质量轻的黑色遮光板,优选使用以具有耐热性的树脂薄膜作为基材。对于黑色遮光板赋予200℃以上的耐热性时,优选由选自聚酰亚胺(PI)、芳族聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)或聚醚砜(PES)的一种以上的耐热性材料构成的薄膜,其中聚酰亚胺薄膜由于耐热温度为最高到300℃以上,所以是特别优选的薄膜。
上述树脂薄膜的厚度优选为5~200μm的范围,更优选为10~150μm的范围,最优选为20~125μm。对于比5μm更薄的树脂薄膜,操作性差,难以处理,容易在薄膜上带有损伤以及折痕等表面缺陷,所以不优选。如果树脂薄膜比200μm更厚,则随着小型化的发展,无法往光圈装置或光量调节用装置搭载多块遮光叶片,在用途方面不合适。
另外,如果树脂薄膜具有表面凹凸性,在黑色覆膜的表面产生凹凸,则降低光正反射率,也就是起到消光的效果,所以作为光学部件是优选的。特别是,如果黑色覆膜的表面粗糙度(算术平均高度)为0.05~0.7μm,则波长380~780nm时的黑色覆膜表面的光正反射率为0.8%以下,可以得到非常低反射的黑色遮光板。这里所述的算术平均高度也称作算术平均粗糙度,是从粗糙度曲线的平均线的方向抽取基准长度,将从该抽取部分的平均线到测定曲线的偏差的绝对值的合计而平均得到的值。
基材表面的凹凸可以通过纳米压印(Nanoimprinting)加工或者使用抛丸材料(shot material)的粗糙处理加工,形成规定的表面凹凸。粗糙处理时,一般是使用砂作为抛丸材料进行粗糙处理加工,但是抛丸材料并不限于此。将树脂薄膜作为基材形成金属遮光膜时,通过上述方法将树脂薄膜的表面事先凹凸化是有效的。
另外,在本发明的黑色遮光板中,使用树脂薄膜作为基材时,由于树脂薄膜柔软,所以容易受到表面形成的膜的应力的影响变形。为了避免该问题,有效的是在树脂薄膜的两面上对称地形成相同结构、相同膜厚的膜。也就是,在树脂薄膜的两面形成相同组成、相同膜厚的金属遮光膜后,在其两面(金属遮光膜)上形成相同组成、相同膜厚的上述黑色覆膜,得到的黑色遮光板变形少,所以优选。
另一方面,作为树脂薄膜以外的基板,可以使用SUS、SK、Al、Ti等金属薄板、以氧化铝或氧化镁、氧化硅等金属氧化物为主成分的陶瓷薄板或者玻璃板、树脂板等。
(2)第2黑色遮光板
接着,是本发明的第2黑色遮光板,该黑色遮光板是以着色树脂薄膜作为基材1,在其一面或两面上形成有膜厚20nm以上的黑色覆膜的结构。
着色树脂薄膜希望着色为黑色、褐色或黑褐色等。作为着色树脂薄膜,例如可以利用下述薄膜:由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、芳族聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)或聚醚砜(PES)选出的一种以上的材料构成的薄膜作为基质,在内部浸渍炭黑或钛黑等黑色微粒,而降低透过率的薄膜。另外,如果将该着色树脂薄膜的表面凹凸化,则可以进一步增加黑色覆膜的表面凹凸性,还可以得到消光的效果。
上述树脂薄膜的厚度优选为5~200μm的范围,更优选为10~150μm的范围,最优选为20~125μm。对于比5μm更薄的树脂薄膜,操作性差,难以处理,容易在薄膜上带有损伤以及折痕等表面缺陷,所以不优选。如果树脂薄膜比200μm更厚,则对于随着小型化的发展的光圈装置或光量调节用装置,无法搭载多块遮光叶片,在用途方面无法适用,所以不优选。
此外,着色树脂薄膜由于并不是透明的,所以与透过性高的透明树脂板或透明树脂薄膜相比,可见光区域的波长380~780nm时的光透过率更低,遮光性增加。因此,可以使基板上形成的黑色覆膜的膜厚变薄。着色树脂薄膜优选波长380~780nm时的光透过率为1%以下,更优选为0.1%以下。
这种基板上形成的黑色覆膜的膜厚优选为20~200nm的范围,更优选为30~150nm。黑色覆膜的膜厚为20nm以下时,即使使用波长380~780nm的光透过率为0.1%以下的着色树脂薄膜,在波长380~780nm下,光密度不足4,无法得到完全的遮光性。另一方面,在膜厚超过200nm时,虽然可以得到完全遮光性的黑色覆膜,但是产生溅镀时间变长,成本变高的问题。
在着色树脂薄膜上形成黑色覆膜得到的黑色遮光板的L*值优选为25~45,更优选为25~40。黑色遮光板的L*值不足25时,黑色度变得更高,形成低反射化,虽得到完全遮光性,但是黑色覆膜的膜厚超过200nm。因此,产生溅镀时间变长,成本变高的问题。另一方面,在L*值超过45时,产生黑色度不足,黑色覆膜表面的正反射率变高的问题,不优选。
(3)第3黑色遮光板
接着,对本发明的第3黑色遮光板进行下述详述。第3黑色遮光板形成在树脂薄膜或树脂板、玻璃板等透光性基材的一面上层叠依次形成上述黑色覆膜(A)、膜厚100nm以上的金属遮光膜(B)、和上述同样的黑色遮光膜(A),形成薄膜层叠体的结构。
这里,将金属遮光膜(B)的膜厚规定为100nm以上的理由是因为如果不足100nm,则无法显示光密度为4以上的完全遮光性。
另外,由于只在基板一面上形成上述膜,所以与在两面上形成的情形相比,具有制造更容易,可以更廉价地制造的优点。第1黑色遮光板包含在一面上成膜的结构,在基板为透光性时,未成膜面的基板侧的亮度由于反映了金属遮光膜(B)的亮度,所以反射率高,黑色度低。但是,如果是该第3黑色遮光板的结构,则即使是透光性基材,由于从基板侧反映了第1层的黑色覆膜的亮度,所以在未成膜面的基板侧也可以提高黑色度和低反射性。也就是,第3黑色遮光板即使是制造容易的一面成膜,也可以具有与两面具有黑色度和低反射性的黑色遮光板同等的性能。
在基板使用树脂薄膜或树脂板时,要求200℃以上的耐热性的用途中,优选以选自聚酰亚胺(PI)、芳族聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)或聚醚砜(PES)的一种以上的材料作为基质。在不需要200℃以上的耐热性时,可以使用由选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘甲酸乙二酯(PEN)的一种以上的材料构成的薄膜。
该透光性基板除了可以着色为透明颜色以外,还可以着色为黑色、褐色、黄褐色、黑褐色等也没有关系。着色树脂薄膜或着色树脂板可以使用在上述薄膜内部浸渍各种颜色的有机颜料或微粒等着色剂的材料。
另外,如果使基板表面凹凸化,则可以降低表面光泽,得到消光的效果。
上述树脂薄膜的厚度优选为5~200μm的范围,更优选为10~150μm的范围,最优选为20~125μm。对于比5μm更薄的树脂薄膜,操作性差,难以处理,容易在薄膜上带有损伤以及折痕等表面缺陷,所以不优选。如果树脂薄膜比200μm更厚,则对于随着小型化的发展的光圈装置或光量调节用装置,无法搭载多块遮光叶片,在用途方面无法适用,所以不优选。
黑色覆膜的厚度优选为20~200nm的范围,更优选为30~150nm。在黑色覆膜的膜厚不足20nm时,由于膜厚薄,所以从基板内面显现出的亮度的影响明显地保留。在膜厚超过200nm时,从基材内面显现出的亮度为黑色,但是由于膜厚非常厚,所以产生溅镀时间变长,制造成本变高的问题。
形成有黑色遮光性薄膜层叠体的黑色遮光板的膜面侧的亮度(L*)是25~45,而且形成有黑色遮光性薄膜层叠体的黑色遮光板的透光性基板面侧的亮度(L*)是25~45。亮度(L*)优选为40以下。
4、黑色遮光性薄膜层叠体
另外,本发明的第3黑色遮光板中使用依次层叠黑色覆膜(A)、膜厚100nm以上的金属遮光膜(B)、和上述同样的黑色遮光膜(A)形成的黑色遮光性薄膜层叠体。
该黑色遮光性薄膜层叠体通过在光学透镜等透明光学部件的表面直接形成,可以具有低反射性的遮光功能。特别是,在透镜的表面直接形成固定光圈时,使用该薄膜层叠体是有效的。通过使用光掩模的技术,可以在光学部件的表面精密地形成任意形状。投影仪的光学透镜或回流工序中使用的透镜等在要求耐热性的环境下使用时,黑色遮光膜(A)优选O/Ti原子数比为0.7~1.4,C/Ti原子数比为0.7以上的碳化氧化钛膜,金属遮光膜(B)优选C/Ti原子数比为0.6以上,O/Ti原子数比为0.4以下的碳化钛或碳化氧化钛膜。通过形成这样的组成,可以在300℃下发挥出耐热性。
5、金属遮光膜(B)
金属遮光膜在前述第1黑色遮光板的基材上形成,或者在前述第3黑色遮光板的基材板上、前述黑色遮光性薄膜层叠体的黑色覆膜上形成,可以使用以选自钛、钽、钨、钴、镍、铌、铁、锌、铜、铝或硅的一种以上的元素为主成分的金属材料。其中,优选Ti、Ni、Cu、Al或NiTi合金等金属材料。
另外,还可以使用这些金属的氮化物、碳化物、碳化氮化物、碳化氧化物、氮化氧化物、碳化氮化氧化物。特别是,碳化钛、碳化钨、碳化钼等金属碳化物材料在高温环境下的耐氧化性优异,耐热性良好,所以优选。其中,碳化钛由于表面的黑色度比较高,低反射性优异,黑色化的效果增大,所以特别优选。另外,碳化氧化钛膜可以作为耐热性优异的金属遮光膜使用。金属遮光膜为碳化钛膜或碳化氧化钛膜时,该膜中的含碳量以C/Ti原子数比计为优选为0.6以上。为碳化氧化钛膜时,为了发挥出足够的遮光性,重要的是膜中的含氧量以O/Ti原子数比计为0.4以下。
这种膜在含碳量、含氧量方面和前述黑色覆膜(A)都是共通的,和黑色覆膜(A)的不同点在于:并不是顶端向膜厚方向延伸的尖的微细柱状晶体,而是具有比较平的柱状晶体的聚集组织。另外,形成的金属遮光膜的表面和基板有相同程度的凹凸。
本发明中使用的金属遮光膜,例如如果着眼于对树脂薄膜基材的密合性,则构成膜的原子的键中,金属结合性的比例、离子结合性的比例对树脂薄膜的附着力产生影响。如果金属遮光膜的O/Ti原子数比为0.4以下,则膜的构成原子的键中离子结合性的比例变强,所以和薄膜基材产生离子结合性,附着力强,所以优选。
另外,本发明中使用的金属遮光膜层叠含碳量及/或含氧量的组成不同的碳化氧化钛膜,可以是含碳量及/或含氧量在膜厚方向连续变化的碳化氧化钛膜,只要膜整体的平均组成在本发明规定的组成范围内即可。
一般来说,作为有机物的树脂薄膜和作为无机物的金属膜等的键弱。在树脂薄膜表面形成本发明的遮光性薄膜时也相同。另外,为了提高膜的附着力,有效的是提高成膜时的薄膜表面温度。但是,根据树脂薄膜的种类,如PET等那样,如果将温度提高到130℃以上,则超过玻璃化转变温度和分解温度,所以成膜时的树脂薄膜的表面温度希望在尽可能低的温度,例如100℃以下。为了在100℃以下的树脂薄膜表面高附着力地形成本发明的遮光性薄膜,不可欠缺的是使用膜中的O/Ti原子数比设定在0.4以下的碳化氧化钛膜,进而形成晶体膜。
本发明中的遮光性薄膜,如果着眼于膜的光学性质,则含氧量以O/Ti原子数比计为不足0.2时,碳化氧化钛膜呈现金属色,低反射性或黑色性差,所以不优选。另一方面,在O/Ti原子数比计为超过0.4时,膜的透过率过高,光吸收功能差,损害低反射性和遮光性,所以不优选。
遮光性薄膜中的C/Ti原子数比和O/Ti原子数比例如可以通过XPS分析。膜最表面由于结合的氧量多,所以在真空中溅镀而除去直到几十nm的深度后测定,可以将膜中的C/Ti原子数比或O/Ti原子数比进行定量。
本发明中的金属遮光膜的膜厚总和是40nm以上。但是,如果膜厚比250nm更厚,则遮光性薄膜成膜时所需要的时间长,制造成本增高,或者必要的成膜材料增多,材料成本增高,所以不优选。
在本发明中,为了制造金属遮光膜可以和前述黑色覆膜的情形同样地溅镀成膜。制造装置在基板为树脂板、金属薄板或陶瓷薄板等板状体时,使用基板固定式溅镀装置,在为树脂薄膜时,可以使用前述那样的卷绕式溅镀装置。
对于溅镀成膜时,气压根据装置的种类等而异,没有统一的规定,但是必须比前述黑色覆膜的情形更低。例如在1Pa以下,优选为0.2~0.8Pa的溅镀气压下,可以采用Ar气作为溅镀气体,或者采用混合了0.05%以内的O2的Ar气作为溅镀气体的方法。
以下,通过使用树脂薄膜作为基板的情形进行详细描述,由于达到基板的溅镀粒子是高能的,所以在树脂薄膜基材上形成结晶性的膜,发现在膜和树脂薄膜间显现出强力的密合性。如果成膜时的气压不足0.2Pa,则由于气压低,溅镀法中的氩等离子不稳定,膜质变差。另外,如果不足0.2Pa,则反冲的氩粒子再次溅镀在基板上堆积成膜的功能变强,容易阻碍形成致密的膜。另外,在成膜时的气压超过0.8Pa时,由于到达基板的溅镀粒子的能量低,则膜难以生长晶体,金属膜的粒子变粗,膜质变成非高致密的结晶性,所以和树脂薄膜基材的密合力变弱,膜剥落。这种膜无法作为耐热性用途的金属遮光膜使用。由此,使用纯的Ar气或混合微量的O2(例如0.05%以内)的Ar气作为溅镀气体,可以稳定地形成结晶性优异的金属遮光膜。如果混合0.1%以上的O2,则薄膜的结晶性可能变差,所以不优选。
另外,成膜时的树脂薄膜的表面温度会影响金属膜的结晶性。成膜时的薄膜表面温度越高,溅镀粒子越容易产生晶体排列,结晶性越好。但是,树脂薄膜的加热温度也有界限,即使是耐热性最优异的聚酰亚胺薄膜,表面温度也必须在400℃以下。根据树脂薄膜的种类,如果将温度提高到130℃以上,则可能超过玻璃化转变温度和分解温度,例如PET等,成膜时的薄膜表面温度希望是尽可能低的温度,例如100℃以下。另外,即使关注制造成本,如果考虑到加热时间以及加热所需要的热能,在尽可能低的温度下成膜,也可以有效地降低成本。成膜时的薄膜表面温度优选为90℃以下,更优选为85℃以下。
另外,树脂薄膜基材在成膜中,由等离子自然加热。成膜中的树脂薄膜基材的表面温度,通过调节气压和输入靶体的电力或薄膜输送速度,通过从靶体入射基材的热电子或等离子的热辐射,可以容易地维持在规定温度。气压越低,输入的电力越高,或者薄膜输送速度越慢,则从等离子自然加热引起的加热效果越高。成膜时,即使是使树脂薄膜接触冷却罐的溅镀装置的情形,薄膜表面的温度由于自然加热的影响,是远比冷却罐的温度更高的温度。但是,在将靶体设置在和冷却罐对向的位置的溅镀装置中,薄膜通过冷却罐边冷却边输送。自然加热引起的薄膜表面的温度由于很大地依赖于罐的温度,所以如果利用成膜时的自然加热的效果,则尽可能提高冷却罐的温度,延缓输送速度,是更有效的。金属膜的膜厚通过成膜时的薄膜输送速度和往靶体输入的电力来控制,输送速度越慢,或者往靶体输入的电力越大,膜厚越厚。
以上,对形成金属膜作为金属遮光膜的情形进行说明,在形成金属碳化物膜的情形中,也可以采用同样的条件。
6、黑色覆膜或黑色遮光板的用途
本发明的黑色覆膜可以作为光学部件的表面覆膜使用,黑色遮光板为了不产生末端裂痕进行特定形状的冲切加工,可以作为数码相机、数码摄像机的固定光圈、机械快门叶片、以及只通过一定光量的光圈(挡板)、以及液晶投影仪的光量调节用光圈装置(自动光圈)的光圈叶片,或者遮挡入射到CCD、CMOS等摄像元件的内面的光的耐热遮光带而使用。
本发明的黑色覆膜以在基板上形成的状态,或者黑色遮光板直接冲切加工为规定形状,作为光量调节用光圈装置(自动光圈)的光圈叶片的多个光圈叶片使用,可以适用于使这些光圈叶片移动,改变光圈开口直径,形成能够调节光量的机构。
图6表示冲切加工本发明的黑色遮光板制造的搭载黑色遮光叶片的光量调节用光圈装置的光圈机构。使用本发明的黑色遮光板制造的黑色遮光叶片设置导向孔、用于安装到基板上的孔,该基板设置与驱动电机相卡合的导向销和控制遮光叶片的移动位置的销。另外,在基板中央具有通过灯光的开口部,但根据光圈装置的结构,遮光叶片可以是各种形状。使用树脂薄膜作为基质基材的黑色遮光板由于可以使质量轻,所以可以实现驱动遮光叶片的驱动部件的小型化以及降低耗电量。
液晶投影仪的光量调节用光圈装置由于灯光的照射产生的加热显著。因此,搭载加工本发明的黑色遮光板制造的耐热性和遮光性优异的光圈叶片的光量调节装置是有用的。另外,为了制造透镜单元,在回流工序中装配固定光圈或机械式快门时,如果使用加工本发明的黑色遮光板得到的固定光圈或快门叶片,则在回流工序中的加热环境下,性质也不会变化,所以非常有用。此外,车载摄像机监视器的透镜单元内的固定光圈虽然因盛夏的阳光的加热显著,但是基于同样的理由,适用由本发明的黑色遮光板制造的固定光圈是有用的。
另外,可以通过在本发明的黑色遮光板中,在遮光板的一面或两面上设置粘合层,形成耐热遮光带或片。
对于用于形成粘合层的粘合剂没有特别的限定,可以从目前作为粘合片使用的粘合剂中选择适合温度、湿度等使用环境的粘合剂。
作为一般的粘合剂可以使用丙烯酸类粘合剂、橡胶类粘合剂、聚氨酯类粘合剂、聚酯类粘合剂或有机硅类粘合剂等。特别是,在回流工序中装配移动电话的透镜单元时,由于要求耐热性,所以优选耐热性高的丙烯酸类粘合剂和有机硅类粘合剂。
另外,作为在黑色遮光板中形成粘合层的方法,可以通过例如棒涂法、辊涂法、凹版涂布法、空气刮刀涂布法、刮刀涂布法等现有公知的方法进行。
粘合层的厚度没有特别的限制,优选为2~60μm。只要是该范围,即使是小型、薄的数码相机、带相机的移动电话,也可以容易地粘合,不容易脱落。
在小型化、轻薄化的数码相机、带相机的移动电话中,搭载的构成部件也要使用小型的、薄的。如前所述,在CCD、CMOS等摄像元件或搭载摄像元件的FPC较薄时,除了从摄像元件的前面漏过的光以外,透过FPC、往摄像元件的内面入射的漏过光也变多。由于往该摄像元件内面漏过光,所以FPC的布线电路映入摄像区域,摄像品质差。在本发明的黑色遮光板的一面或两面设置粘合层的耐热遮光带由于可以通过粘合层贴合到CCD或CMOS等摄像元件的内面侧的周边部,所以在遮挡入射到CCD、CMOS等摄像元件内面的光是有用的。
实施例
(溅镀用靶体)
氧化钛靶体,由氧化钛和金属钛的粉末的混合物,通过热压烧结法制造。根据氧化钛和金属钛的混合比例,控制烧结体构成的靶的O/Ti原子数比。
另外,碳化氧化钛靶体由氧化钛、碳化钛和金属钛的粉末的混合物,通过热压法制造。通过改变各原料的混合比例,制造上述C/Ti原子数比、O/Ti原子数比的碳化氧化钛靶体。制造的烧结体的组成在真空中通过溅镀法削去烧结体剖面的表面后,通过XPS(VG Scientific公司制造的ESCALAB220i-XL)进行定量分析。
此外,还使用NiTi靶体(含有3wt%Ti)、Cu靶体、Al靶体、Ti靶体等金属制的靶体。
(黑色覆膜的制造)
使用C/Ti原子数比为0.34~0.99、O/Ti原子数比为0.05~0.81的组成不同的碳化氧化钛或氧化钛的烧结体构成的靶(6英寸Φ×5mmt,纯度4N)(参照表1),通过溅镀法根据以下步骤制造氧化钛膜或碳化氧化钛膜。
在直流磁控管溅镀装置(トツキ制造的SPF503K)的非磁性靶体用阴极上,安装上述溅镀用靶体,和该靶体对向地安装基板。
溅镀成膜是以该靶体和基板的距离为60mm,在腔室内的真空度达到2×10-5~4×10-5Pa的时间,将纯度99.9999质量%的Ar气导入腔室内,使气压为0.3~4.0Pa,将直流电力300W输入到靶体-基板间,产生直流等离子。不加热基板,在基板上形成规定膜厚的膜。另外,也可以进行在成膜时,在Ar气中混合O2气,在膜中导入多一点的氧的成膜。
(黑色覆膜的正反射率和平行光透过率)
得到的黑色覆膜的波长380~780nm时的正反射率和平行光透过率通过分光光度计(日本分光公司制造的V-570)测定,从平行光透过率(T),根据下式算出光密度(记为OD)。
OD=log(100/T)
所述的黑色覆膜的光正反射率是指根据反射光反射的法则,以等同于入射光的入射角的角度,从表面反射的光的反射率。入射角在5°下测定。另外,所述的平行光透过率是指透过黑色覆膜的光线的平行的成分,以下述式表示。
T(%)=(I/I0)×100
(其中,T是以百分比表示的平行光透过率,I0是入射试样的平行照射光强度,I是透过试样的光中,对前述照射光平行的成分的透过光强度。)
(黑色覆膜的组成、结晶性、表面凹凸、表面电阻、耐热性)
得到的黑色覆膜的组成(O/Ti原子数比、C/Ti原子数比)通过XPS(VG Scientific公司制造ESCALAB220i-XL)定量分析。另外,在定量分析时,溅镀蚀刻得到的黑色覆膜的表面的20nm左右后,进行分析膜内部的组成。
对黑色覆膜的结晶性在利用CuKα射线的X射线衍射测定进行。膜的剖面组织使用高分辨率透过型电子显微镜(有时也记作TEM)观察。另外,微细柱状晶体的微晶直径(宽)使用X射线衍射测定的TiC(111)峰的半值宽和峰的衍射角(2θdeg.),通过Scherrer法算出。
黑色覆膜的表面凹凸使用原子力显微镜(有时也记作AFM)测定。黑色覆膜的表面电阻使用四端探针法测定。
另外,黑色覆膜的耐热性是在大气烘箱中,在200℃下进行1小时或者在270℃下进行1小时加热处理,检查膜的亮度有无变化。
(黑色遮光板的L*值)
得到的黑色遮光板的L*值通过色彩计(BYK-Gardner GmbH公司制造,商品名スペクトロガイド)在光源D65、视角10°下测定。
(实施例1~4,比较例1~4)
使用O/Ti原子数比为0.05的碳化氧化钛烧结体构成的靶,在作为基板的厚度1.1mm的玻璃基板(コ一ニング7059)上,在各种成膜气压下,溅镀成膜。制造的膜的性质的测定结果在表1中表示。
比较例1~4是在成膜气压0.3~1.0Pa下,在导入Ar气中的氧混合量为0.05%以下成膜,膜的组成以C/Ti原子数比计为0.98~1.01,O/Ti原子数比计为0.67以下,得到光反射率高的金属色膜。这种膜由于透过率低,所以可以作为后述的黑色遮光板的金属遮光膜使用,但是由于反射率高,所以难以作为光学部件的表面覆膜使用。
实施例1~4是通过1.5~4.0Pa的高气压的溅镀成膜形成膜。与在1.0Pa以下的气压下成膜的比较例1~4的膜相比,进入膜中的氧量多,其含有比例(O/Ti)是Ar气体越高则越多。如果Ar气压高,则从靶体表面飞出的溅镀粒子在达到基板前,和气体分子碰撞的次数变多,溅镀粒子和氧反应,容易进入膜中。由于膜中含有较多的氧,所以膜的颜色呈现黑色,波长380~780nm时的膜自身的平均反射率减少到18%以下。对于X射线衍射测定评价的膜的结晶性,比较例1~4、实施例1~4的膜都是结晶性(在图11中表示比较例1的X射线衍射图案,在图12中表示实施例2的X射线衍射图案)。在实施例1~4中,形成的碳化氧化钛膜的微细柱状晶体的微晶直径(宽)都是15~35nm。
通过透过型电子显微镜观察的膜的剖面的组织,比较例1~4和实施例1~4不同。比较例1~4的膜是致密的,是膜表面没有突起的结构的组织;但是实施例1~4的膜是具有在膜厚方向延伸的微细柱状晶体聚集的组织,在该膜的表面具有突起,可发现邻接的各晶体粒间有间隙(在图7中表示比较例1的剖面组织的照片,在图8(右图)中表示实施例2的剖面组织的照片)。
另外,发现由于该组织的不同导致AFM测定的膜表面的算术平均高度(Ra)也不同,实施例1~4的膜表面和比较例1~4相比,凹凸大(在图7中表示比较例1的剖面组织的照片,在图8中表示实施例2的剖面组织的照片)。这导致在实施例1~4的膜表面中,反射光不容易散射,也就是,有助于降低正反射率。由此,由于具有消光等效果,所以作为光学部件的表面覆膜非常有效。
另外,对于实施例1~4的膜,在大气中,在200℃或270℃并且进行30分钟的加热实验,但是膜的亮度并没有改变,反射率、透过率等光学性质也几乎没有发现变化。另外,膜的组织或表面粗糙度也没有发现变化。由此,作为要求耐热性的光学部件的表面覆膜是有用的。
在表1中,汇集黑色覆膜的制造使用的烧结体构成的靶的组成与制造条件、得到的膜的组成、膜的颜色、波长380~780nm时的正反射率的平均值、膜自身的平均透过率、膜的结晶性、膜的组织、膜的算术平均高度(Ra)、大气加热时的亮度变化。另外,膜的表面粗糙度是算术平均高度(Ra)(以下,表2~6也相同)。
Figure BPA00001328439900361
(实施例5~6,比较例5)
改变碳化氧化钛烧结体构成的靶中的含氧量,和实施例1~4同样地进行黑色覆膜的溅镀成膜。通过得到的膜的剖面结构具有在膜厚方向延伸的微细柱状晶体聚集的组织,通过容易得到表面凹凸膜的高气压(2.0Pa)进行。如表1所示,如果靶体中的氧量变多,则得到的膜中的氧量也有增加的趋势。
实施例5~6的膜的O/Ti原子数比为满足0.7~1.4的范围,膜呈现黑色,波长380~780nm时的膜自身的平均反射率也低。另外,具有针状组织、表面凹凸也大,在270℃下也具有耐热性,和实施例2~4同样地,显示出作为光学部件的覆膜有用的优异的性质。
但是,比较例5反映靶体中的氧量多,在得到的膜中,含有了含氧量以O/Ti原子数比计为1.53的量,因此,膜的颜色呈现透明的灰色。另外,波长380~780nm时的膜的平均反射率与实施例1~4的膜相比,非常高。如此,平均反射率高的膜,难以作为光学部件的表面覆膜使用。
在实施例5~6中,形成的碳化氧化钛膜的微细柱状晶体的微晶直径(宽)都是20~40nm。
(实施例7~8,比较例6~7)
除了使用不含碳、以各种含量含有氧的氧化钛烧结体构成的靶以外,和实施例1~4同样地,制造各种含氧量的氧化钛膜。膜的溅镀成膜通过具有膜的剖面结构在膜厚方向延伸的微细柱状晶体聚集的组织,通过容易得到表面凹凸膜的高气压(2.0Pa)进行。如果靶体中的氧量变多,则得到的膜中的氧量也有增加的趋势。
实施例7~8的膜的膜中氧量以O/Ti原子数比计是0.7~1.4的范围,呈现黑色,波长380~780nm时的膜自身的平均反射率也低。而且,具有针状组织、表面凹凸也大,和实施例2~4同样地,显示出作为光学部件的覆膜有用的优异的性质。
在表1中还表示实施例7~8的膜的耐热性质。通过在大气中、200℃下加热30分钟的实验,表示耐热性,对在大气中、270℃下加热30分钟时的耐热性,发现膜的氧化导致膜的黑色度降低,反射率增加,不能认为是良好的。由此,作为需要200℃的耐热性的光学部件有用,但是不适合需要270℃的耐热性的部件。作为必须270℃的耐热性的光学部件有用的是实施例1~6所示的这种C/Ti原子数比为0.7以上的含碳的碳化氧化钛膜。
另一方面,由于比较例6~7的膜的反射率高,所以无法作为光学部件的表面覆膜使用。比较例6中,膜中的含氧量以O/Ti原子数比计为0.55这样少,膜呈现金属色,波长380~780nm时的膜的平均反射率比实施例1~8更高。比较例7反映靶体中的氧量多,得到的膜的含氧量以O/Ti原子数比计为1.56。由于含有过量的氧,所以膜的颜色呈现透明的灰色。另外,波长380~780nm时的膜的平均反射率与实施例1~8的膜相比,非常高。如此,平均反射率高的膜,难以作为光学部件的表面覆膜使用。
在实施例7~8中,形成的碳化氧化钛膜的微细柱状晶体的微晶直径(宽)都是18~38nm。
(实施例9~10,比较例8)
使用实施例7中使用的靶体,改变成膜气压,测定制造的膜的性质。
实施例9、10是在成膜气压1.5Pa、3.5Pa下溅镀成膜得到的膜,如表1所示,显示出和实施例7同等的性质。由此,作为光学部件的表面覆膜是有用的。但是,在成膜气压1.0Pa下制造的比较例8的膜由于进入膜中的氧量少,所以膜呈现金属色,反射率也高,作为光学部件的表面覆膜不合适。
(实施例11~13)
形成和实施例1~4的含氧量(O/Ti原子数比)大致相同,但是含碳量(C/Ti原子数比)不同的三种碳化氧化钛膜。
该碳化氧化钛膜,使用含碳量不同的碳化氧化钛烧结体构成的靶,通过2.0Pa的相同的成膜气压制造,但是伴随靶体中的含碳量的减少,显示出得到膜中的碳量减少的趋势。
实施例11~13的膜,多呈现黑色,由于是高压成膜,所以膜的剖面结构具有在膜厚方向延伸的微细柱状晶体聚集的组织,表面凹凸也大。由此,波长380~780nm时的平均反射率低。
在实施例11~13中,形成的碳化氧化钛膜的微细柱状晶体的微晶直径(宽)都是25~35nm。
在表1中还表示实施例11~13的膜的耐热性试验结果。C/Ti原子数比为0.71的实施例11的膜即使在270℃下在大气中加热30分钟,也没有发现组织或光学性质等的变化,但是C/Ti原子数比为0.56的实施例12的膜和C/Ti原子数比为0.32的实施例13的膜在270℃的加热实验中变色明显。由此,实施例11的膜,作为要求270℃下的耐热性的光学部件的表面覆膜有用,实施例12~13的膜,不适合作为要求270℃的耐热性的光学部件的表面覆膜。但是,实施例12~13的膜,在200℃下大气加热30分钟的实验中,没有发现组织、光学性质等变化,可以作为要求200℃以下的耐热性的光学部件的表面覆膜使用。
(比较例9~13)
使用C/Ti原子数比为0.99、O/Ti原子数比为0.05的碳化氧化钛烧结体构成的靶,在0.3Pa的低气压下,将成膜Ar气中的氧混合量在1~4%中变化,进行成膜。
由于任意的膜都是在低成膜气压下通过混合氧的反应性溅镀法成膜,所以全都是非晶质膜,具有柱状、表面没有凹凸的组织(在图13中表示比较例10的X射线衍射图案)。
比较例9的膜是在Ar气中的氧混合量为1%时得到的膜,呈现金属色,波长380~780nm时的膜的平均反射率高,作为光学部件的表面覆膜不合适。
另外,比较例10的膜是C/Ti原子数比为0.61,O/Ti原子数比为0.73的膜;比较例11的膜是C/Ti原子数比为0.53,O/Ti原子数比为0.90的膜。任一种膜都呈现黑色,但是由于是低气压成膜制造的,所以具有非晶质结构。
这是重要因素,由于波长380~780nm时的平均反射率比实施例1~13的膜更高,所以难以作为光学部件的表面覆膜使用。
比较例12的膜是C/Ti原子数比为0.42,O/Ti原子数比为1.52的膜;比较例13的膜是C/Ti原子数比为0.37,O/Ti原子数比为1.75的膜。膜中的O/Ti原子数比都超过1.4,波长380~780nm时的膜的平均反射率都非常高,难以作为光学部件的表面覆膜使用。
(比较例14~18)
使用O/Ti原子数比为0.41的氧化钛烧结体构成的靶,在0.3Pa的低气压下,将成膜Ar气中的氧混合量在0.50~3.00%的范围内变化,进行成膜。
由于都是在低气压中,通过混合氧量的反应性溅镀法成膜,所以全部都是非晶质膜。
比较例14的膜在Ar气中的氧混合量为0.5%下成膜得到,为膜组成的O/Ti原子数比为0.65的膜,呈现金属色,波长380~780nm时的膜的平均反射率高,作为光学部件的表面覆膜不合适。
另外,比较例15的膜的膜组成的O/Ti原子数比为0.71,比较例16的膜的膜组成的O/Ti原子数比为0.87。任一种膜都呈现黑色,但是由于是低气压成膜而制造的,所以具有在膜表面没有凹凸的平坦柱状结构组织的非晶质膜结构。这是重要因素,由于波长380~780nm时的平均反射率比实施例1~13的膜更高,所以难以作为光学部件的表面覆膜使用。
另外,比较例17的膜的膜组成的O/Ti原子数比为1.45,比较例18的膜的膜组成的O/Ti原子数比为1.77。膜中的O/Ti原子数比都超过1.4,波长380~780nm时的膜的平均反射率都非常高,难以作为光学部件的表面覆膜使用。
(实施例14~21,比较例19~20)
除了改变实施例5的碳化氧化钛膜(膜厚201nm)的膜厚以外,在相同条件下,制造实施例14~17的碳化氧化钛膜。实施例14的膜的膜厚是152nm,实施例15的膜的膜厚是102nm,实施例16的膜的膜厚是82nm,实施例17的膜的膜厚是52nm,比较例19的膜的膜厚是31nm。
随着膜厚的减少,膜的表面凹凸减少。另外,随着膜厚的减少,膜中的光吸收量变少,平均透过率也增加了。膜厚为50nm以上的实施例14~17的膜呈现黑色,显示出低反射性质,可以作为光学部件的表面覆膜使用。但是,膜厚31nm的比较例19的膜由于表面凹凸也小,反射率高,膜中的光吸收量也少,所以是灰色的透明膜。这种膜作为光学部件的表面覆膜无法使用。
另外,除了改变实施例7的氧化钛膜(膜厚203nm)的膜厚以外,在相同条件下,制造实施例18~21的氧化钛膜。实施例18的膜的膜厚是150nm,实施例19的膜的膜厚是110nm,实施例20的膜的膜厚是85nm,实施例21的膜的膜厚是55nm,比较例20的膜的膜厚是29nm。随着膜厚的减少,膜的表面凹凸减少了。另外,随着膜厚的减少,膜中的光吸收量变少,平均透过率也增加了。膜厚为50nm以上的实施例18~21的膜呈现黑色,显示出低反射性质,可以作为光学部件的表面覆膜使用。但是,膜厚为29nm的比较例20的膜,由于表面凹凸也小,反射率高,以及膜中的光吸收量也少,所以是灰色的透明膜。这种膜作为光学部件的表面覆膜无法使用。
这种倾向是与实施例1~4、实施例6、实施例8~13的膜相同的,在膜厚为50nm以上时,由于表面凹凸大,是低反射性,所以作为可以作为光学部件的表面覆膜使用。
在实施例14~21中,形成的碳化氧化钛膜的微细柱状晶体的微晶直径(宽)都是13~35nm。
在表2的(1)~(4)中,将基板的种类用厚度75μm、算术平均高度(Ra)为0.12μm的SUS制基板代替,表示在其表面形成比较例19的膜、实施例16的膜、实施例15的膜、实施例5的膜时的性质。
形成比较例19的膜时的(1)不呈现黑色,形成实施例16的膜、实施例15的膜、实施例5的膜时的(2)~(4)表面呈现黑色,显示低反射性质,可以形成优异的光学部件。大气中,270℃的加热实验中没有变色,可以作为要求270℃的耐热性的光学部件使用。
另外,表2的(5)~(8)表示基板的种类用厚度200μm、算术平均高度(Ra)为0.23μm的Ti制基板代替,表示在其表面形成比较例19的膜、实施例16的膜、实施例15的膜、实施例5的膜时的性质。是和(1)~(4)同样的结果,形成比较例19的膜时的(5)不呈现黑色,形成实施例5的膜、实施例15的膜、实施例16的膜时,如(6)~(8)所示的这种低反射性,可以得到黑色的光学部件。大气中,270℃的加热实验中没有变色,可以作为要求270℃的耐热性的光学部件使用。
另外,在表2的(9)~(12)中,表示在厚度200μm、算术平均高度(Ra)为0.23μm的Ti制基板的表面,形成比较例20的膜、实施例20的膜、实施例19的膜、实施例7的膜时的性质。形成比较例20的膜时,(9)不呈现黑色,形成实施例20的膜、实施例19的膜、实施例7的膜时的(10)~(12)表面呈现黑色,显示低反射性质,可以作为优异的光学部件。在大气中,270℃的加热实验中发现变色,但是在200℃的加热试验中没有发现变色。由此,可以作为要求200℃的耐热性的光学部件。
另外,在表2的(13)~(16)中,将基板的种类,用厚度100μm、算术平均高度(Ra)为0.11μm的Al制基板代替,表示在其表面形成比较例20的膜、实施例20的膜、实施例19的膜、实施例7的膜时的性质。是和(9)~(12)同样的结果,形成比较例20的膜时,(13)不呈现黑色,形成实施例20的膜、实施例19的膜、实施例7的膜时,(14)~(16)是低反射性,可以得到黑色的光学部件。在大气中,270℃的加热实验中发现变色,但是在200℃的加热试验中没有发现变色。由此,可以作为要求200℃的耐热性的光学部件。
此外,在表2的(17)~(19)中,将基板的种类,用厚度25μm、75μm,算术平均高度(Ra)为0.5μm的黑色聚酰亚胺薄膜基板代替,表示在其两面形成实施例15的膜时的性质。另外,黑色聚酰亚胺薄膜的波长380~780nm时的光透过率在25μm时最大是1%,75μm时最大是0.1%。膜的成膜条件除了改变膜厚以外和实施例15相同。
(17)和(18)表示使用光透过率为1%以下的黑色PI薄膜,假设覆盖的实施例15的膜厚为20nm,则表面呈现黑色,显示出更低的反射性,可以作为优异的光学部件。大气中,270℃的加热实验中没有变色,可以作为要求270℃的耐热性的光学部件、黑色遮光板使用。
另一方面,表2的(19)除了将覆膜的厚度改变为18nm以外,黑色聚酰亚胺薄膜的种类、覆膜的成分和表2的(17)相同。可以知道(19)可以得到低反射的黑色光学部件,即使在大气中、270℃的加热实验中,也没有发现膜的变色,具有270℃的耐热性。但是,波长380~780nm时的光密度不足4,不适合作为光学用途的黑色遮光板。
Figure BPA00001328439900451
(实施例22~26,比较例21~25)
在算术平均高度(Ra)为0.07μm、厚度为38μm的透明聚酰亚胺薄膜的表面,形成下述遮光膜1:碳化氧化钛膜(膜厚100nm)作为金属遮光膜。而且,在该遮光膜的表面,作为第二层膜只形成105nm实施例1的膜(实施例22)、或者只形成100nm实施例3的膜(实施例23)、或者只形成105nm实施例5的膜(实施例24)、或者只形成95nm实施例6的膜(实施例25)、或者只形成105nm实施例8的膜(实施例26),制造黑色遮光板。无论哪种情况,都是在聚酰亚胺薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同厚度的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状的遮光板。
另外,同样地,形成下述的遮光膜1:碳化氧化钛膜(膜厚100nm)作为金属遮光膜,在该遮光膜的表面,作为第二层的膜只形成100nm比较例4的膜(比较例21)、或者只形成110nm的比较例5的膜(比较例22)、或者只形成110nm比较例6的膜(比较例23)、或者只形成110nm的比较例7的膜(比较例24)或者只形成110nm比较例1的膜(比较例25)。
遮光膜1:比较例1所示的条件,也就是使用碳化氧化钛靶体(C/Ti原子数比为0.99,O/Ti原子数比为0.05),在成膜气压0.3Pa下,不在Ar气中导入氧地形成。膜的组成是C/Ti原子数比为0.99,O/Ti原子数比为0.05。
得到的遮光板的波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。但是,波长380~780nm时的平均反射率是实施例22~26和比较例21~25不同,实施例22~26的遮光板是低反射性,为黑色。另外,L*值也同样地,是实施例22~26和比较例21~25不同,实施例22~26的遮光板小到40~44。
对实施例22~26的黑色薄膜状遮光板进行耐热试验。这些遮光板在大气中、270℃下进行30分钟的加热实验,亮度和反射率等没有变化。由此,可以作为必须要270℃以下的耐热性的遮光板使用。另外,实施例26的遮光板在270℃的加热实验中发现变色,在200℃的加热实验中没有发现变色,呈现黑色的状态,维持低反射性质。由此,实施例24的遮光板可以作为必须要在200℃以下的耐热性的用途使用。膜的表面电阻在实施例中是250~400Ω/□(读作欧姆每平方),比较例中是200~500Ω/□。
(实施例27,比较例26、27)
使用薄膜表面的算术平均高度(Ra)是0.23μm,厚度是25μm的透明聚酰亚胺薄膜,和实施例22~26同样地制造黑色遮光板。上述薄膜的算术平均高度在喷砂的粗糙处理中形成。在该薄膜的表面,作为第一层金属遮光膜形成膜厚105nm的下述遮光膜2:碳化氧化钛膜。在该遮光膜的表面形成膜厚105nm的实施例5的碳化氧化钛膜(实施例27),或者形成膜厚105nm的比较例12的碳化氧化钛膜(比较例26),或者形成膜厚105nm的比较例1的碳化氧化钛膜(比较例27)。无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状的遮光板。另外,在比较例27的情况下,导入Ar气中的氧混合量为0.0%地形成。膜的组成是C/Ti原子数比为0.99,O/Ti原子数比为0.05。
遮光膜2:比较例2所示的条件,也就是使用上述碳化氧化钛靶体(C/Ti原子数比为0.99,O/Ti原子数比为0.05),在成膜气压0.3Pa下,在Ar气中导入的氧的混合量为0.05%地形成。膜的组成是C/Ti原子数比为1.01,O/Ti原子数比为0.21。
波长380~780nm时的平均光密度都是4.0以上,显示出足够的遮光性。另外,实施例27的遮光板在270℃的加热实验中没有变色,具有优异的耐热性。但是,对于亮度而言,实施例27的L*值是40,呈现黑色,但是比较例26、27的L*值分别是48、49,比实施例27更大,黑色度变小,进而呈现蓝色。另外,波长380~780nm时的平均反射率比实施例27的更低。由此,实施例27黑色遮光板作为必须的光学用途有用。膜的表面电阻在实施例27中是400Ω/□,在比较例26、27中是200~400Ω/□。
(实施例28,比较例28、29)
使用薄膜表面的算术平均高度(Ra)是0.40μm,厚度是38μm的透明聚酰亚胺薄膜,和实施例22~26同样地制造黑色遮光板。薄膜的表面粗糙度在喷砂的消光处理中形成。在该薄膜的表面形成膜厚105nm的前述遮光膜2:碳化氧化钛膜作为第1层的金属遮光膜。在该遮光膜的表面形成膜厚105nm的实施例5的碳化氧化钛膜(实施例28);或者形成作为第1层的金属遮光膜的膜厚105nm的前述遮光膜2:碳化氧化钛膜后,形成膜厚105nm比较例11的碳化氧化钛膜(比较例28);或者形成膜厚105nm的比较例1的碳化氧化钛膜(比较例29)。无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状遮光板。
波长380~780nm时的平均光密度都是4.0以上,显示出足够的遮光性。另外,实施例28的遮光板在270℃的加热实验中没有变色,具有优异的耐热性。但是,对于亮度而言,实施例28的L*值是44,呈现黑色,但是比较例28、29的L*值分别是50、49,黑色度变小,进而呈现蓝色。另外,波长380~780nm时的平均反射率比实施例28的更低。由此,实施例26作为黑色遮光板,在光学用途是有用的。膜的表面电阻在实施例28中是200Ω/□,在比较例28、29中是200~500Ω/□。
(实施例29,比较例30、31)
使用薄膜表面的算术平均高度(Ra)是0.95μm,厚度是50μm的透明聚酰亚胺薄膜,和实施例20~24同样地制造黑色遮光板。薄膜的表面粗糙度在喷砂的粗糙处理中形成。在该薄膜的表面形成膜厚105nm的前述遮光膜2:碳化氧化钛膜作为第1层的金属遮光膜。在该遮光膜的表面形成膜厚105nm的实施例5的碳化氧化钛膜(实施例29);或者形成作为第1层的金属遮光膜的膜厚105nm的前述遮光膜2:碳化氧化钛膜后,形成膜厚105nm的比较例12的碳化氧化钛膜(比较例30);或者形成膜厚105nm的比较例1的碳化氧化钛膜(比较例31)。无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状遮光板。
波长380~780nm时的平均光密度都是4.0以上,显示出足够的遮光性。另外,实施例29的遮光板在270℃的加热实验中没有变色,具有优异的耐热性。但是,对于亮度而言,实施例29的L*值是40,呈现黑色,但是比较例30、31的L*值分别是47、49,黑色度变小,进而呈现蓝色。另外,波长380~780nm时的平均反射率比实施例29的更低。由此,实施例29作为黑色遮光板,在光学用途是有用的。膜的表面电阻在实施例29中是500Ω/□,在比较例30、31中是400~600Ω/□。
(实施例30~31,比较例32)
在实施例29的黑色遮光板中只改变在薄膜各面上形成的第1层的膜的膜厚,尝试制造遮光板。实施例30将第1层的前述遮光膜2的膜厚改变为40nm,实施例31将第1层的膜厚改变为250nm。无论哪种的反射率或者光密度、L*值都和实施例29相同,可以作为黑色覆膜使用。
但是比较例32虽然将第1层的膜的膜厚改变为28nm制造得到,但是波长380~780nm时的平均光密度为3.85,没有足够的遮光性。由此,无法作为遮光板使用。膜的表面电阻在实施例30、31中是400~600Ω/□,在比较例32中是500Ω/□。
(实施例32~34,比较例33)
在实施例25中只改变在薄膜各面的第2层上形成的膜的膜厚,尝试制造遮光板。实施例32使第2层的膜为53nm,实施例33使第2层的膜为110nm,实施例34使第2层的膜为250nm,任一种的反射率或者光密度、L*值都和实施例29相同,可以作为黑色覆膜使用。
然而,比较例33是第2层的膜的膜厚为42nm,可以知道虽然遮光性足够,但是波长380~780nm时的平均反射率比实施例32~34的更高,L*值也高到53,不适合作为遮光板。膜的表面电阻在实施例32~34中是90~200Ω/□,在比较例33中是200Ω/□以下。
(实施例35~36,比较例34~36)
使用薄膜表面的算术平均高度(Ra)是0.07μm,厚度是75μm的透明聚酰亚胺薄膜,和实施例22~26同样地制造黑色遮光板。在薄膜的表面形成第1层的膜:下述遮光膜3(膜厚100nm)。而且,在该遮光膜的表面,作为第2层的膜只形成106nm实施例7的膜(实施例35)、或者只形成101nm实施例8的膜(实施例36)、或者只形成100nm比较例17的膜(比较例34)、或者只形成105nm比较例18的膜(比较例35)、或者只形成105nm比较例14的膜(比较例36)。
遮光膜3:比较例14所示的条件,也就是使用上述氧化钛靶体(O/Ti原子数比为0.41),在成膜气压0.3Pa下,在Ar气中导入的氧的混合量为0.50%地形成氧化钛膜(第1层的膜,膜厚100nm)。膜的组成是C/Ti原子数比为0.00,O/Ti原子数比为0.65。
无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状的遮光板。膜的表面电阻在实施例35、36中是100~300Ω/□,在比较例34~36中是200~300Ω/□以下。
这些遮光板,无论哪种,在波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。但是,波长380~780nm时的平均反射率是实施例35~36和比较例34~36不同,实施例35~36的遮光板是低反射性,L*值为39~40,呈现黑色。
对实施例35~36得到的黑色薄膜状遮光板进行耐热试验。实施例35~36的遮光板在大气中、270℃下进行30分钟的加热实验,发现亮度和反射率等变化。但是,在大气中、200℃下进行30分钟的加热实验,亮度和反射率等没有变化。由此,实施例35~36可以作为必须要200℃以下的耐热性的黑色遮光板使用。
(实施例37,比较例37、38)
使用表面的粗糙度(Ra)是0.40μm,厚度是50μm的透明聚酰亚胺薄膜,和实施例22~26同样地制造黑色遮光板。在薄膜的表面形成前述遮光膜3:氧化钛膜(第1层的膜,膜厚105nm)作为金属遮光膜。然后,在该遮光膜的表面,作为第2层的膜只形成105nm实施例10的氧化钛膜(实施例37)、或者在前述遮光膜3上只形成105nm比较例16的膜(比较例37)、或者只形成105nm比较例9的膜(比较例38)。无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状的遮光板。
实施例37、比较例37、38的遮光板,无论哪个在波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。但是,波长380~780nm时的平均反射率不同,实施例37的遮光板是低反射性,L*值为43,呈现黑色。
对实施例37得到的黑色薄膜状遮光板进行耐热试验。实施例37的遮光板在大气中、270℃下进行30分钟的加热实验,发现亮度和反射率等变化。但是,在大气中、200℃下进行30分钟的加热实验,亮度和反射率等没有变化。由此,实施例37可以作为必须要200℃以下的耐热性的黑色遮光板使用。膜的表面电阻是200Ω/□。
(实施例38,比较例39、40)
使用表面的粗糙度(Ra)是0.95μm,厚度是38μm的透明聚酰亚胺薄膜,和实施例22~26同样地制造黑色遮光板。在薄膜的表面形成下述遮光膜4:氧化钛膜(第1层的膜,膜厚45nm)作为金属遮光膜。而且,在该遮光膜的表面作为第2层的膜只形成105nm实施例9的氧化钛膜(实施例38)、或者只形成105nm比较例16的氧化钛膜(比较例34)、或者只形成105nm比较例14的氧化钛膜(比较例40)。无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状的遮光板。
无论哪种,遮光板在波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。但是,波长380~780nm时的平均反射率不同,实施例38的遮光板是低反射性,L*值为38,呈现黑色。
对实施例38得到的黑色薄膜状遮光板进行耐热试验。实施例38的遮光板在大气中、270℃下进行30分钟的加热实验,发现亮度和反射率等变化。但是,在大气中、200℃下进行30分钟的加热实验,亮度和反射率等没有变化。由此,实施例38可以作为必须要在200℃以下的耐热性的黑色遮光板使用。膜的表面电阻在实施例36中是400Ω/□,在比较例39、40中是300~600Ω/□。
遮光膜4:比较例6的所示的条件,也就是使用不含碳,含有各种含氧量的氧化钛烧结体构成的靶,在高气压(2.0Pa)下进行。膜中的含氧量O/Ti原子数比为0.55这样少。
Figure BPA00001328439900541
(实施例39~43)
在表面的粗糙度(Ra)是0.07μm,厚度是25μm的透明聚酰亚胺薄膜的表面,只形成110nm各种金属材料的遮光膜,和实施例22~26同样地制造黑色遮光板。如表4所示,在实施例39中,使用NiTi靶体(含有3wt%Ti),形成110nm的NiTi膜(Ti含量2.98wt%)。在实施例40中使用Cu靶体,形成110nm的Cu膜。在实施例41中使用Al靶体,形成110nm的Al膜。在实施例42~43中使用Ti靶体,形成110nm的Ti膜。
这些遮光膜选取比较例1所示的溅镀成膜条件(成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量),通过直流溅镀法形成。接着,作为第2层的膜,在实施例39~42中,形成约105nm左右的实施例5的碳化氧化钛膜。另外,在实施例43中,作为第2层的膜形成约105nm左右的实施例7的氧化钛膜。
无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状的遮光板。
遮光板在波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。另外,波长380~780nm时的平均反射率是非常低的反射,呈现黑色。
接着,对得到的黑色薄膜状遮光板进行耐热试验。在大气中、270℃下进行30分钟的加热实验时,发现亮度和反射率等都变化。在大气中、200℃下进行30分钟的加热实验时,实施例40~41发现变色,实施例39、实施例42和实施例43没有亮度和反射率等的变化。由此,实施例39、实施例42和实施例43可以作为必须要在200℃以下的耐热性的黑色遮光板使用。另外,实施例40~41的遮光板在150℃下的30分钟的加热实验中没有发现变色。由此,可以作为必须要150℃以下的耐热性的遮光板使用。
在实施例39~43的遮光板中,对耐热试验中变色的样品进行剖面TEM观察。可以知道变色的样品都是第1层的膜氧化,或者和第2层的膜反应。由此,可以推测发现了变色。膜的表面电阻是500Ω/□以下。
(比较例41~44)
在表面的粗糙度(Ra)是0.07μm,厚度是25μm的透明聚酰亚胺薄膜的表面,首先只形成110nm各种金属材料的遮光膜,和实施例22~26同样地,如表4所示,在比较例41中,使用NiTi(含3wt%Ti)形成110nm的NiTi膜(含Ti量2.98wt%)。在比较例42中使用Cu靶体,形成110nm的Cu膜。在比较例43中使用Al靶体,形成110nm的Al膜。在比较例44中使用Ti靶体,形成110nm的Ti膜。这些遮光膜在比较例1所示的溅镀成膜条件(成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)下,通过直流溅镀法形成。
接着,作为第2层的膜,在比较例41~44中,形成105nm左右的比较例1的碳化氧化钛膜。无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的黑色遮光板。
遮光板在波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。另外,在波长380~780nm时的平均反射率与实施例39~43相比,非常高,L*值是50~52,呈现黑色度小的颜色。
(实施例44~47)
改变薄膜的种类,在表面的粗糙度(Ra)是0.42μm,厚度是75μm的透明PET薄膜的表面,只形成110nm各种金属材料的遮光膜,和实施例39~43同样地制造黑色遮光板。如表4所示,在实施例44~45中,使用Ti靶体,形成Ti膜作为第1层的膜。在实施例46中,使用Al靶体,形成Al膜作为第1层的膜。在实施例47中,使用NiTi靶体(含有3wt%Ti),形成NiTi膜(Ti含量2.98wt%)。这些遮光膜在比较例1所示的溅镀成膜条件(成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)下,通过直流溅镀法形成。
接着,作为第2层的膜,在实施例44和实施例47中,形成105nm左右的实施例5的碳化氧化钛膜。另外,在实施例45~46中,作为第2层的膜形成105nm左右的实施例7的氧化钛膜。
无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状的遮光板。
实施例44~47的遮光板在波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。另外,在波长380~780nm时的平均反射率是非常低的反射,L*值为34~36,呈现黑色,作为光学用途有用。膜的表面电阻是200~400Ω/□。
(比较例45~47)
改变薄膜的种类,在表面的粗糙度(Ra)是0.42μm,厚度是75μm的透明PET薄膜的表面,只形成110nm各种金属材料的遮光膜,和实施例39~43同样地制造黑色遮光板。如表4所示,在比较例45中,使用Ti靶体,形成Ti膜作为第1层的膜。在比较例46中,使用Al靶体,形成Al膜作为第1层的膜。在比较例47中,使用NiTi靶体(含有3wt%Ti),形成NiTi膜(Ti含量2.98wt%)。这些遮光膜在比较例1所示的溅镀成膜条件(成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)下,通过直流溅镀法形成。
接着,作为第2层的膜,形成105nm左右的比较例1的碳化氧化钛膜。
遮光板在波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。另外,波长380~780nm时的平均反射率与实施例44~47相比非常高,L*值是48~50,呈现黑色度小的颜色。
(实施例48~51)
改变薄膜的种类,在表面的粗糙度(Ra)是0.95μm,厚度是100μm的透明PEN薄膜的表面,只形成110nm各种金属材料的遮光膜,和实施例39~43同样地制造黑色遮光板。如表4所示,在实施例48~49中,使用Ti靶体形成Ti膜作为第1层的膜。在实施例50中,使用Al靶体,形成Al膜作为第1层的膜。在实施例51中,使用NiTi靶体(含有3wt%Ti),形成NiTi膜(Ti含量2.98wt%)。它们在比较例1所示的溅镀成膜条件(成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)下,通过直流溅镀法形成。接着,作为第2层的膜,在实施例48和实施例51中,形成105nm左右的实施例5的膜。另外,在实施例49~50中,作为第2层的膜形成105nm左右的实施例7的膜。
无论哪种,都是在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的薄膜状的遮光板。
实施例48~51的遮光板在波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。另外,波长380~780nm时的平均反射率是非常低的反射,L*值为28~32,呈现黑色,作为光学用途有用。膜的表面电阻是300~400Ω/□。
(比较例48~50)
改变薄膜的种类,在表面的粗糙度(Ra)是0.95μm,厚度是100μm的透明PEN薄膜的表面,只形成110nm各种金属材料的遮光膜,和实施例39~43同样地制造黑色遮光板。如表4所示,在比较例48中,使用Ti靶体,形成Ti膜作为第1层的膜。在比较例49中,使用Al靶体,形成Al膜作为第1层的膜。在比较例50中,使用NiTi靶体(含有3wt%Ti),形成NiTi膜(Ti含量2.98wt%)。这些遮光膜在比较例1所示的溅镀成膜条件(成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)下,通过直流溅镀法形成。
接着,作为第2层的膜,形成105nm左右的比较例1的碳化氧化钛膜。
遮光板的波长在380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。另外,波长380~780nm时的平均反射率与实施例48~51相比,非常高,L*值是46~47,呈现黑色度小的颜色。
(实施例52,比较例51)
改变基材的种类,在表面粗糙度(Ra)为0.12μm、厚度为70μm的SUS箔的表面上形成厚度110nm左右的下述遮光膜1作为第1层的膜。
第1层的膜的制造条件是在成膜气压为0.3~1.0Pa,导入Ar气中的氧混合量为0.05%以下。作为第2层的膜,形成105nm左右的实施例5的膜(实施例52),或者形成105nm左右比较例1的膜(比较例51)。第2层的膜的制造条件除了在实施例52中改变膜厚以外,和实施例5所示的溅镀条件(靶体组成、气压、往成膜Ar气混合的氧的量)相同,通过直流溅镀法形成。另外,比较例51在比较例1所示的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)下,通过相同的直流溅镀法形成。
遮光膜1:碳化氧化钛靶体(C/Ti原子数比为0.99,O/Ti原子数比为0.05),在成膜气压0.3Pa下,不在Ar气中导入氧地形成。膜的组成是C/Ti原子数比为0.99,O/Ti原子数比为0.05。
无论哪种,都是在SUS箔的两面对称地形成相同膜厚的第1层的膜、和相同种类、相同膜厚的第2层的膜,从而制造没有弯曲的遮光板。
实施例52的遮光板在波长380~780nm时的平均光密度都大于4.0,显示出完全的遮光性。另外,波长380~780nm时的平均反射率是0.30%,此外L*值也是34,和比较例51相比是非常低的反射,呈现黑色度高的颜色,作为光学用途有用。膜的表面电阻是300Ω/□。
(比较例52)
在通过喷砂的消光处理的薄膜表面的算术平均高度(Ra)为0.40μm、厚度为38μm的透明聚酰亚胺薄膜表面,只形成150nm的比较例2的碳化氧化钛膜作为金属遮光膜。金属遮光膜的制造条件和比较例2相同。在薄膜的两面对称地形成相同膜厚的膜,制造没有弯曲的薄膜状的遮光板。
波长380~780nm时的平均光密度是4.0以上,显示出足够的遮光性。另外,270℃的加热实验中没有变色,具有优异的耐热性。另外,波长380~780nm时的平均反射率为0.95%。对于亮度是L*值为60,呈现灰色,黑色度小。膜的表面电阻是200Ω/□。由此,L*值和反射率高、灰色的比较例52的遮光板并不适合光学用途,特别是要求黑色的领域。
(实施例53)
薄膜的种类、薄膜表面的算术平均高度(Ra)、薄膜的厚度和实施例28同样地,只在薄膜的一面形成膜厚130nm的比较例2的碳化氧化钛膜,作为第1层的金属遮光膜。
金属遮光膜的制造条件是在比较例2所示的溅镀成膜条件(靶体组成、气压,往成膜Ar气混合的氧量)下,通过直流溅镀法形成。此外,在金属遮光膜的表面,形成大约105nm实施例5的碳化氧化钛膜作为第2层的膜,形成黑色遮光板。第2层的膜的制造条件和实施例5所示的溅镀条件(靶体组成、气压,往成膜Ar气混合的氧量)相同。
波长380~780nm时的平均光密度是4.0以上,显示出足够的遮光性。另外,270℃的加热实验中没有变色,具有优异的耐热性。另外,波长380~780nm时的平均反射率为0.30%。对于亮度是L*值为30,呈现黑色。膜的表面电阻是200Ω/□。
在得到的黑色遮光板的两面上使用耐热性高的丙烯酸类有机硅类粘合剂(住友スリ一エム公司制造,商品名:9079),形成厚度50μm的粘合层,制造耐热遮光带。
由此,实施例53的遮光板由于具有平均光密度为4.0以上的完全的遮光性,平均反射率为低反射率的0.3%,在两面形成粘合层,所以可贴合到CCD或CMOS等摄像元件的内面侧周围部位,所以可以作为用于遮挡往摄像元件内面入射的漏光的黑色遮光板使用。
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(实施例54)
改变基材的种类,在厚度1.1mm的玻璃基板(コ一ニング公司制造的7059)的一面上,形成黑色遮光性薄膜层叠体。依次在该玻璃板表面形成厚度70nm的实施例5的碳化氧化钛膜作为该黑色遮光性薄膜层叠体的第1层的黑色覆膜;形成厚度190nm的比较例1的碳化氧化钛膜作为第2层的金属遮光膜;形成厚度70nm左右的实施例5的碳化氧化钛膜作为第3层的黑色覆膜,制造黑色遮光板。
第1层和第3层的膜的制造条件和实施例5所示的溅镀条件(靶体组成、成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)相同,通过直流溅镀法形成。第2层的膜的制造条件和比较例1所示的溅镀条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)相同,通过直流溅镀法形成。
实施例54的遮光板如表5所示,在波长380~780nm时的平均光密度大于4.0,显示出完全的遮光性。另外,从膜面侧入射光时的在波长380~780nm时的平均反射率为13.0%,膜表面的L*值也是39。
另外,从不带膜的玻璃基板面侧入射光时的在波长380~780nm时的平均反射率为10.0%,玻璃基板的L*值是25,膜面和玻璃基板面的L*值都小,亮度呈现黑色度高的颜色。另外,270℃的加热实验中,平均光密度、平均反射率或L*值没有变化,具有优异的耐热性。膜的表面电阻是200Ω/□。
由此,实施例54的遮光板具有平均光密度为4.0以上的完全的遮光性,膜面和玻璃板面的平均反射率为18%以下,是低反射,呈现黑色度高的亮度,所以作为光学用途有用,实施例54的黑色遮光性薄膜层叠体可以形成为在必须有耐热性的投影仪的光学透镜以及回流工序中使用的透镜等的表面直接固定的光圈材料,所以有用。
(实施例55、56)
除了将实施例54的黑色遮光性薄膜层叠体中的第2层的碳化氧化钛膜的膜厚改变为100nm(实施例55)、240nm(实施例56)以外,第1、第2、第3层的膜的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)或第1、第3层的膜厚以及基板的种类和实施例54同样地,在玻璃基板的一面上形成黑色遮光性薄膜层叠体,制造黑色遮光板。
如表5所示,实施例55的遮光板在波长380~780nm时的光从膜面侧入射时的平均反射率为13.8%,膜面的L*值是42。另外,从玻璃基板面侧入射光时在波长380~780nm时的平均反射率为11.0%,玻璃基板面的L*值是30。膜面和玻璃基板面的亮度都呈现黑色的高亮度,在波长380~780nm时的平均光密度为4.0以上,具有完全的遮光性。
实施例56的遮光板如表5所示,和实施例54同样,平均光密度为4.0以上,膜面侧的平均反射率是15.0%,玻璃基板面侧的平均反射率是12.4%。另外,膜面的L*值是37,玻璃基板面的L*值是33,和实施例54同样地呈现黑色度高的亮度。
270℃的加热实验中,实施例55、56和实施例54同样,平均光密度、平均反射率、L*值没有变化,具有优异的耐热性。
另外,膜的表面电阻在实施例55中是300Ω/□,在实施例56中是200Ω/□。
由此,实施例55、56的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面和玻璃板面的平均反射率为低反射的18%以下,呈现黑色度高的亮度,所以作为光学用途有用。另外,实施例55、56的黑色遮光性薄膜层叠体由于可以作为直接固定光圈材料,在必须有耐热性的投影仪的光学透镜或回流工序中使用的透镜等的表面形成,所以有用。
(实施例57~59)
除了将实施例54的黑色遮光性薄膜层叠体中的第1层的黑色覆膜的膜厚改变为30nm(实施例57)、50nm(实施例58)、100nm(实施例59)以外,第1、第2、第3层的膜的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)或第2、第3层的膜厚以及基板的种类和实施例54同样地,在玻璃基板的一面上形成黑色遮光性薄膜层叠体,制造黑色遮光板。
如表5所示,从膜面侧入射光时的在波长380~780nm时的平均反射率在实施例57中是13.5%,在实施例58中是14.4%,在实施例59中是15.7%。从玻璃基板面入射光时的在波长380~780nm时的平均反射率在实施例57中是10.5%,在实施例58中是11.4%,在实施例59中是12.7%。
另外,在波长380~780nm时的平均光密度在实施例57~59中都是4.0以上,显示出完全的遮光性。
膜面的L*值在实施例57中是41,在实施例58中是40,实施例59中是38,玻璃基板面的L*值在实施例57中是31,在实施例58中是33,在实施例59中是34。
270℃的加热实验中,实施例57~59和实施例54同样,平均光密度、平均反射率、L*值没有变化,具有优异的耐热性。另外,表面电阻在实施例57~59中是100~400Ω/□。
由此,实施例57~59的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面和玻璃板面的平均反射率为18%以下,是低反射,呈现黑色度高的亮度,所以作为光学用途有用。另外,实施例57~59的黑色遮光性薄膜层叠体由于可以作为直接固定光圈材料,在必须有耐热性的投影仪的光学透镜或回流工序中使用的透镜等的表面形成,所以有用。
(实施例60~62)
除了将实施例54的黑色遮光性薄膜层叠体中的第3层的黑色覆膜的膜厚改变为30nm(实施例60)、50nm(实施例61)、100nm(实施例62)以外,第1、第2、第3层的膜的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)或第1、第2层的膜厚以及基板的种类和实施例54同样地,在玻璃基板的一面上形成黑色遮光性薄膜层叠体,制造黑色遮光板。
如表5所示,从膜面侧入射光时的在波长380~780nm时的平均反射率在实施例60中是17.0%,在实施例61中是16.1%,在实施例62中是13.4%。另外,从玻璃基板面入射光时的波长380~780nm时的平均反射率在实施例60中是14.6%,在实施例61中是13.2%,在实施例62中是10.3%。
另外,在波长380~780nm时的平均光密度在实施例60~62中都是4.0以上,显示出完全的遮光性。
膜面的L*值在实施例60中是42,在实施例61中是40,实施例62中是38;玻璃基板面的L*值在实施例60中是37,在实施例61中是33,在实施例62中是32。另外,表面电阻在实施例60~62中是200Ω/□。270℃的加热实验中,实施例60~62和实施例54同样,平均光密度、平均反射率、L*值没有变化,具有优异的耐热性。
由此,实施例60~62的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面和玻璃板面的平均反射率为低反射的18%以下,呈现黑色度高的亮度,所以作为光学用途有用。另外,实施例60~62的黑色遮光性薄膜层叠体由于可以作为直接固定光圈材料,在必须有耐热性的投影仪的光学透镜或回流工序中使用的透镜等的表面形成,所以有用。
(比较例53)
除了将实施例54的黑色遮光性薄膜层叠体中的第2层的黑色覆膜的膜厚改变为90nm以外,第1、第2、第3层的膜的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)或第1、第3层的膜厚以及基板的种类和实施例54同样,在玻璃基板的一面上形成黑色遮光性薄膜层叠体,制造黑色遮光板。
如表5所示,比较例53的遮光板在波长380~780nm时的光从膜面侧入射时的平均反射率为13.5%,膜面的L*值是38。另外,从玻璃基板面侧入射光时在波长380~780nm时的平均反射率为12.0%,玻璃基板面的L*值是34。膜面和玻璃基板面的亮度都是呈现黑色度高的亮度。但是,波长380~780nm时的平均光密度为3.7,没有完全的遮光性。270℃的加热实验中,和实施例54同样,平均光密度、平均反射率以及L*值没有变化,具有优异的耐热性。另外,膜的表面电阻是200Ω/□。
由此,比较例53的遮光板呈现黑色度高的亮度,低反射性且耐热性优异,但是由于平均光密度不足4.0,所以在光学部件中,不适合必须要完全遮光性的用途。
(比较例54)
在玻璃基板(コ一ニング公司制造的7059)的一面上,形成膜厚190nm的比较例1的膜作为第1层的膜,在第1层的膜上形成膜厚70nm左右的实施例5的膜作为第2层的膜,形成黑色遮光板。第1层、第2层的膜的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)和比较例1、实施例5相同。另外,该膜的结构是没有形成实施例54所示的第1层的实施例5的膜的情形。
如表5所示,在波长380~780nm时的平均光密度是4.0以上,显示出完全的遮光性。从膜面侧入射光时,在波长380~780nm时的平均反射率为13.5%,和实施例54相同,但是从玻璃基板面入射光时在波长380~780nm时的平均反射率是31.4%,比实施例54高。另外,膜面的L*值是42,和实施例54相同,但是玻璃基板面的L*值是60,非常高,呈现黑色度低的亮度。另外,表面电阻是200Ω/□。270℃的加热实验中,和实施例54同样地,平均光密度、平均反射率以及L*值没有变化,具有优异的耐热性。
由此,虽然比较例54的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面的平均反射率为低反射的18%以下,但是玻璃基板面侧的平均反射率高,呈现黑色度低的亮度,所以作为直接固定光圈材料,在必须有耐热性的投影仪的光学透镜或回流工序中使用的透镜等的表面上无法形成。
(实施例63~65)
除了使实施例54的第2层的膜的组成是Ti膜(实施例63)、NiTi膜(实施例64)、Al膜(实施例65)以外,第1层、第3层的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压、往成膜气体混合的氧量)或膜厚和基板的种类与实施例54同样地形成,制造黑色遮光板。
如表5所示,在实施例63中,使用Ti靶体,形成190nm的Ti膜。在实施例64中,使用NiTi靶体(含有3wt%Ti),形成190nm的NiTi膜(Ti含量2.98wt%)。在实施例65中使用Al靶体,形成190nm的Al膜。
如表5所示,从膜面侧入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在实施例63中是15.3%,在实施例64中是15.7%,在实施例65中是16.2%。另外,从玻璃基板面入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在实施例63中是12.3%,在实施例64中是11.4%,在实施例65中是13.7%。
另外,在波长380~780nm时的平均光密度在实施例60~62中都是4.0以上,显示出完全的遮光性。
膜面的L*值在实施例63中是43,在实施例64中是42,在实施例65中是44,玻璃基板面的L*值在实施例63中是31,在实施例64中是30,在实施例65中是33。另外,表面电阻在实施例63~65中是200~300Ω/□。270℃的加热实验中,实施例63~65中没有发现亮度或反射率等变化。200℃的加热实验中,实施例65中发现变色,实施例63、64中有亮度和变色等变化。由此,实施例63、64可以作为必须要在200℃以下的耐热性的黑色遮光板使用。另外,实施例65的遮光板在150℃下的加热实验中没有发现变色。由此,可以作为必须要在150℃以下的耐热性的遮光板使用。
在实施例63~65的遮光板中,对耐热试验中变色的样品进行剖面TEM观察。可以知道变色的样品都是第2层的膜氧化。由此,可以推测发现了变色。
由此,实施例63~65的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面和玻璃板面的平均反射率为低反射的18%以下,呈现黑色度高的亮度,所以作为光学用途有用。
(比较例55~57)
在玻璃基板(コ一ニング公司制造的7059)的一面上,形成作为第1层膜的Ti膜(比较例55)、NiTi膜(比较例56)、Al膜(比较例57),在各膜上形成实施例5的膜作为第2层的膜,制造黑色遮光板。第1层的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)和实施例63~65相同。在比较例55中形成190nm Ti膜,在比较例56中形成190nm NiTi膜,在比较例57中形成190nmAl膜。第2层的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)和实施例54的第1层、第3层的成膜条件相同地进行。
如表5所示,波长380~780nm时的平均光密度是4.0以上,显示出完全的遮光性。
另外,从膜面侧入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在比较例55中是13.3%,在比较例56中是12.9%,在比较例57中是14.4%。另外,从玻璃基板面入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在比较例55中是29.7%,在比较例56中是29.5%,在比较例57中是33.4%,比实施例63~65高。另外,膜面的L*值在比较例55中是43,比较例56中是42,比较例57中是43;玻璃基板面的L*值在比较例55~57中是55~61,和实施例63~65相比更大,呈现黑色度小的亮度。另外,表面电阻是200~400Ω/□。大气中,270℃的加热实验中,和实施例63~65同样,没有发现亮度或反射率等的变化。
由此,虽然比较例55~57的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,但是基板面侧的平均反射率为18%以上这样高,呈现黑色度低的亮度,所以作为直接固定光圈材料,在必须有耐热性的投影仪的光学透镜或回流工序中使用的透镜等的表面上无法形成。
(实施例66)
使用算术平均高度(Ra)是0.4μm,厚度是25μm的聚酰亚胺薄膜作为基板,在聚酰亚胺薄膜的一面上形成黑色遮光性薄膜层叠体,制造黑色遮光板。
黑色遮光性薄膜层叠体是依次在聚酰亚胺薄膜的一面上形成作为第1层的黑色覆膜的实施例5的膜,作为第2层的金属遮光膜的比较例1的膜,作为第3层的黑色覆膜的实施例5的膜。
如表6所示,从膜面侧入射光时的波长380~780nm时的平均反射率是0.31%,从不附膜的基板面入射时的平均反射率是0.24%。膜面的亮度以L*值表示是41,膜面的L*值是38。另外,可以知道波长380~780nm时的平均光密度是4.0以上,具有完全的遮光性。270℃的加热实验中,和实施例54同样地,平均光密度、平均反射率以及L*值没有变化,具有优异的耐热性。
由此,实施例66的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面和薄膜基板面的平均反射率为0.8%以下,较低,呈现黑色度高的亮度,所以作为光学用途有用。
(实施例67、68)
除了将实施例66的黑色遮光性薄膜层叠体中的第2层的膜厚改变为100nm(实施例67)、240nm(实施例68)以外,第1、第2、第3层的膜的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)以及第1、第3层的膜厚以及基板的种类和实施例66同样地,在聚酰亚胺薄膜基板的一面上形成黑色遮光性薄膜层叠体,制造黑色遮光板。
如表6所示,实施例67的遮光板的波长380~780nm时的光从膜面侧入射时的平均反射率为0.27%,膜面的L*值是40。另外,从薄膜基板面侧入射光时在波长380~780nm时的平均反射率为0.22%,薄膜基板面的L*值是37。膜面和薄膜基板面的亮度都是呈现黑色度高的亮度。波长380~780nm时的平均光密度是4.0以上,显示出完全的遮光性。
实施例68的遮光板如表6所示,和实施例66同样,平均光密度为4.0以上,膜面侧的平均反射率是0.26%,薄膜基板面侧的平均反射率是0.20%。另外,膜面的L*值是38,薄膜基板面的L*值是31,和实施例66同样地呈现黑色度高的亮度。270℃的加热实验中,实施例67、68和实施例66同样,平均光密度、平均反射率以及L*值没有变化,具有优异的耐热性。另外,膜的表面电阻在实施例67、68中是200Ω/□。
由此,实施例67、68的遮光板呈现黑色度高的亮度,光密度为4.0以上,具有完全的遮光性,膜面和薄膜基板面的平均反射率为0.8%以下这样低,所以作为光学用途有用。
(实施例69~71)
除了将实施例66的黑色遮光性薄膜层叠体中的第1层的膜厚改变为30nm(实施例69)、50nm(实施例70)、100nm(实施例71)以外,第1、第2、第3层的膜的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)或第2、第3层的膜的膜厚以及基板的种类和实施例66同样地,在聚酰亚胺薄膜基板的一面上形成黑色遮光性薄膜层叠体,制造黑色遮光板。
如表6所示,从膜面侧入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在实施例69中是0.26%,在实施例70中是0.27%,在实施例71中是0.25%。从薄膜基板面入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在实施例69中是0.25%,在实施例70中是0.23%,在实施例71中是0.21%。
另外,在波长380~780nm时的平均光密度在实施例69~71中都是4.0以上,显示出完全的遮光性。
膜面的L*值在实施例69中是42,在实施例70中是41,实施例71中是38;薄膜基板面的L*值在实施例69中是34,在实施例70中是32,在实施例71中是27。
270℃的加热实验中,实施例69~71和实施例66同样地,平均光密度、平均反射率以及L*值没有变化,具有优异的耐热性。另外,表面电阻在实施例69~71中是200~300Ω/□。
由此,实施例69~71的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面和薄膜板面的平均反射率为较低,呈现黑色度高的亮度,所以作为光学用途有用。
(实施例72~74)
除了将实施例66的黑色遮光性薄膜层叠体中的第3层的膜厚改变为30nm(实施例72)、50nm(实施例73)、100nm(实施例74)以外,第1、第2、第3层的膜的制造条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)或第1、第2层的膜的膜厚以及基板的种类和实施例66同样地,在聚酰亚胺薄膜基板的一面上形成黑色遮光性薄膜层叠体,制造黑色遮光板。
如表6所示,从膜面侧入射光时的波长380~780nm时的平均反射率在实施例72中是0.32%,在实施例73中是0.30%,在实施例74中是0.27%。另外,从薄膜基板面入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在实施例72中是0.24%,在实施例73中是0.23%,在实施例74中是0.22%。
另外,波长380~780nm时的平均光密度在实施例72~74中都是4.0以上,显示出完全的遮光性。
膜面的L*值在实施例72中是42,在实施例73中是41,实施例74中是38;薄膜基板面的L*值在实施例72中是28,在实施例73中是28,在实施例74中是27。
另外,在波长380~780nm时的平均光密度在实施例72~74中都是4.0以上。
另外,表面电阻在实施例72~74中是200~400Ω/□。270℃的加热实验中,实施例72~74和实施例66同样,平均光密度、平均反射率以及L*值没有变化,具有优异的耐热性。
由此,实施例72~74的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面和薄膜基板面的平均反射率较低,呈现黑色度高的亮度,所以作为光学用途有用。
(比较例58)
除了将实施例66的黑色遮光性薄膜层叠体中的第2层的膜的膜厚改变为90nm以外,第1、第2、第3层的膜的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)以及第1、第3层的膜厚以及基板的种类和实施例66同样地,在聚酰亚胺薄膜基板的一面上形成黑色遮光性薄膜层叠体,制造黑色遮光板。
如表6所示,比较例58的遮光板在波长380~780nm时的光从膜面侧入射时的平均反射率为0.30%,膜面的L*值是39。另外,从薄膜基板面侧入射光时在波长380~780nm时的平均反射率为0.24%,薄膜基板面的L*值是29。膜面和薄膜基板面都呈现黑色度高的亮度,波长380~780nm时的平均光密度为3.8,没有完全的遮光性。270℃的加热实验中,和实施例66同样地,平均光密度、平均反射率以及L*值没有变化,具有优异的耐热性。另外,膜的表面电阻是300Ω/□。
由此,比较例55的遮光板呈现黑色度高的亮度,是低反射性且耐热性优异,但是由于平均光密度不足4.0,所以在光学部件中,不适合必须要完全遮光性的用途。
(比较例59)
在算术平均高度(Ra)是0.4μm,厚度是25μm的聚酰亚胺薄膜的一面上,形成膜厚190nm的比较例1的膜作为第1层的膜,在第1层的膜上形成膜厚70nm左右的实施例5的膜作为第2层的膜,形成黑色遮光板。第1层的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)和比较例1相同。另外,第2层的膜的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)和实施例5相同。另外,该膜的结构是没有形成实施例66所示的第1层的实施例5的膜的情形。
如表6所示,在波长380~780nm时的平均光密度是4.0以上,显示出完全的遮光性。
从膜面侧入射光时,波长380~780nm时的平均反射率为0.32%,和实施例66相同,但是从薄膜基板面入射光时在波长380~780nm时的平均反射率是1.13%,比实施例66高。另外,膜面的L*值是42,和实施例66相同,但是薄膜基板面的L*值为50这样高,呈现黑色度低的亮度。另外,表面电阻是200Ω/□。270℃的加热实验中,和实施例66同样,平均光密度、平均反射率以及L*值没有变化,具有优异的耐热性。
由此,虽然比较例59的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面的平均反射率为0.8%以下这样低,但是薄膜基板面侧的平均反射率为1.13%这样高,因此呈现黑色度低的亮度,不适合在光学部件中使用。
(实施例75~77)
除了将基材的种类改变为算术平均高度(Ra)为0.4μm、厚度25μm的聚酰亚胺薄膜以外,通过和实施例63~65相同的制造条件(靶体组成、成膜气压、往成膜Ar气混合的氧量)和膜厚,制造黑色遮光板。
第2层的膜的组成为Ti膜(实施例75)、NiTi膜(实施例76)、Al膜(实施例77)。
如表6所示,从膜面侧入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在实施例75中是0.31%,在实施例76中是0.28%,在实施例77中是0.27%。另外,从薄膜基板面入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在实施例75中是0.24%,在实施例76中是0.24%,在实施例77中是0.23%。
另外,在波长380~780nm时的平均光密度在实施例75~77中都是4.0以上,显示出完全的遮光性。
膜面的L*值在实施例75中是43,在实施例76中是40,实施例77中是42;薄膜基板面的L*值在实施例75中是34,在实施例76中是30,在实施例77中是36。
另外,表面电阻在实施例75~77中是200~300Ω/□。270℃的加热实验中,实施例75~77中没有发现亮度或反射率等变化。200℃的加热实验中,实施例77中发现变色,实施例75、76中没有亮度和反射率等的变化。由此,实施例75、76可以作为必须要200℃以下的耐热性的黑色遮光板使用。另外,实施例77的遮光板在150℃以下的加热实验中没有发现变色。由此,可以作为必须要150℃以下的耐热性的遮光板使用。
在实施例75~77的遮光板中,对耐热试验中变色的样品进行剖面TEM观察。可以知道变色的样品都是第2层的膜氧化。由此,可以推测发现了变色。
由此,实施例75~77的遮光板具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,膜面和薄膜基板面的平均反射率较低,呈现黑色度高的亮度,所以作为光学用途有用。
(比较例60~62)
在聚酰亚胺薄膜的一面上形成作为第1层的膜的Ti膜(比较例60)、NiTi膜(比较例61)、Al膜(比较例62),在各膜上形成作为第2层的膜的实施例5的膜,制造黑色遮光板。第1层的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)和实施例75~77相同。在比较例60中形成190nm的Ti膜,在比较例61中形成190nm的NiTi膜,在比较例62中形成190nm的Al膜。第2层的溅镀成膜条件(靶体组成、成膜气压,往成膜Ar气混合的氧量)和实施例75~77的第1层、第3层的溅镀成膜条件相同地进行。
如表6所示,波长380~780nm时的平均光密度是4.0以上,显示出完全的遮光性。
从膜面侧入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在比较例60中是0.33%,在比较例61中是0.29%,在比较例62中是0.37%。另外,从薄膜基板面入射光时在波长380~780nm时的平均反射率在比较例60中是1.27%,在比较例61中是1.35%,在比较例62中是1.47%,比实施例75~77高。另外,膜面的L*值在比较例60中是42,比较例61中是39,比较例62中是41;玻璃基板面的L*值在比较例60~62中是49~52,和实施例75~77相比更高,呈现黑色度低的亮度。另外,表面电阻是200~300Ω/□。
大气中,270℃的加热实验中,和实施例75~77同样地没有发现亮度或反射率等的变化。
由此,比较例60~62的遮光板虽然具有平均光密度4.0以上的完全的遮光性,但是基板面侧的平均反射率高,呈现黑色度低的亮度,所以不适合光学用途。
Figure BPA00001328439900791

Claims (39)

1.一种黑色覆膜,该黑色覆膜是在基板上形成氧化钛膜而得到的黑色覆膜(A),该氧化钛膜以钛和氧为主成分,含氧量以O/Ti原子数比计为0.7~1.4,其特征在于:
前述氧化钛膜为晶体的长度方向沿膜厚方向延伸的微细柱状晶体集合而成的组织,在该膜表面有突起,而且膜厚为50nm以上。
2.根据权利要求1所记载的黑色覆膜,其特征在于:基板选自:不锈钢、SK(碳钢)、Al、Ti等金属薄板;氧化铝、氧化镁、二氧化硅、氧化锆等陶瓷薄板;玻璃板;树脂板或树脂薄膜。
3.根据权利要求1所记载的黑色覆膜,其特征在于:氧化钛膜是进一步含有碳,碳的含量以C/Ti原子数比计为0.7以上的碳化氧化钛膜。
4.根据权利要求1或3所记载的黑色覆膜,其特征在于:构成氧化钛膜或碳化氧化钛膜的微细柱状晶体的微晶直径为10~40nm。
5.根据权利要求1或3所记载的黑色覆膜,其特征在于:膜厚是50~250nm。
6.根据权利要求1或3所记载的黑色覆膜,其特征在于:通过原子力显微镜测定的1μm×1μm的区域中的算术平均高度(Ra)是1.8nm以上。
7.根据权利要求6所记载的黑色覆膜,其特征在于:通过原子力显微镜测定的1μm×1μm的区域中的算术平均高度(Ra)是2.4nm以上。
8.根据权利要求1~7任一项所记载的黑色覆膜,其特征在于:波长380~780nm时的膜自身的平行光线透过率的平均值是13~35%。
9.根据权利要求1~8任一项所记载的黑色覆膜的制造方法,其特征在于:使用由氧化钛、氧化钛和碳化钛、或者碳化氧化钛的任一种烧结体构成的靶,在1.5Pa以上的成膜气压下进行溅镀,在基板上形成氧化钛膜或碳化氧化钛膜。
10.根据权利要求9所记载的黑色覆膜的制造方法,其特征在于:成膜气体是以氩或氦为主的不活泼气体,氧气的含量为0.8体积%以下。
11.一种黑色覆膜的制造方法,其特征在于:使用由氧化钛、氧化钛和碳化钛、或者碳化氧化钛的任一种烧结体构成的靶,在成膜时不导入氧气作为成膜气体,而导入以氩或氦为主的不活泼气体来进行溅镀成膜,将烧结体中含有的氧及/或成膜室内残留气体中的氧引入到膜中。
12.根据权利要求11所记载的黑色覆膜的制造方法,其特征在于:溅镀时,在1.5Pa以上的成膜气压下成膜。
13.一种黑色遮光性薄膜层叠体,该黑色遮光性薄膜层叠体是通过在权利要求1~8任一项所记载的选自氧化钛或碳化氧化钛的黑色覆膜(A)上依次层叠金属遮光膜(B)、同前述同样的黑色覆膜(A)而形成的。
14.根据权利要求13所记载的黑色遮光性薄膜层叠体,其特征在于:金属遮光膜(B)是以选自钛、钽、钨、钴、镍、铌、铁、锌、铜、铝或硅的一种以上元素为主要成分的金属材料。
15.根据权利要求13或14所记载的黑色遮光性薄膜层叠体,其特征在于:金属遮光膜(B)是碳化钛膜或碳化氧化钛膜,该膜中的含碳量以C/Ti原子数比计为0.6以上,且膜中的氧量以O/Ti原子数比计为0.4以下。
16.一种黑色遮光板,该黑色遮光板是通过使用树脂薄膜、树脂板、金属薄板或陶瓷薄板作为基板,在该基板的至少一面上形成膜厚40nm以上的金属遮光膜(B),然后在金属遮光膜(B)的表面上层叠形成权利要求1~8任一项所记载的黑色覆膜(A)而得到的,其特征在于:
在波长为380~780nm时的平均光密度为4.0以上,且在波长为380~780nm时的黑色覆膜表面的正反射率的平均值为18%以下。
17.根据权利要求16所记载的黑色遮光板,其特征在于:树脂薄膜、树脂板、金属薄板或陶瓷薄板具有表面凹凸性。
18.根据权利要求16或17所记载的黑色遮光板,其特征在于:树脂薄膜是聚酰亚胺薄膜。
19.根据权利要求16所记载的黑色遮光板,其中金属遮光膜(B)是以选自钛、钽、钨、钴、镍、铌、铁、锌、铜、铝或硅的一种以上元素为主要成分的金属材料。
20.根据权利要求16或19所记载的黑色遮光板,其特征在于:金属遮光膜(B)是碳化钛膜或碳化氧化钛膜,该膜中的含碳量以C/Ti原子数比计为0.6以上,且膜中的氧量以O/Ti原子数比计为0.4以下。
21.根据权利要求16~20任一项所记载的黑色遮光板,其特征在于:在树脂薄膜、树脂板、金属薄板或陶瓷薄板的基板两面上,形成有基本上相同膜厚且相同组成的金属遮光膜(B),进一步在金属遮光膜(B)的表面上,层叠形成有基本上相同膜厚且相同组成的黑色覆膜(A),且相对基板是对称结构。
22.根据权利要求16~21任一项所记载的黑色遮光板,其特征在于:在金属遮光膜(B)的表面上形成的黑色覆膜(A)的表面粗糙度是0.05~0.7μm(算术平均高度),且在波长为380~780nm时的黑色覆膜(A)的表面的光正反射率的平均值是0.8%以下。
23.根据权利要求16~22任一项所记载的黑色遮光板,其特征在于:在金属遮光膜(B)的表面上形成有黑色覆膜(A)的黑色遮光板的亮度(L*)是25~45。
24.一种黑色遮光板,该黑色遮光板使用着色树脂薄膜作为基板,在该基板的至少一面上形成有权利要求1~8任一项所记载的黑色覆膜(A),其特征在于:
黑色覆膜(A)的膜厚为20nm以上,且在波长为380~780nm时的黑色遮光板表面的光正反射率的平均值是1%以下。
25.根据权利要求24所记载的黑色遮光板,其特征在于:着色树脂薄膜具有表面凹凸性。
26.根据权利要求24所记载的黑色遮光板,其特征在于:黑色覆膜(A)的膜厚为20~150nm。
27.根据权利要求24~26任一项所记载的黑色遮光板,其特征在于:在着色树脂薄膜上形成黑色覆膜(A)而得到的黑色遮光板的亮度(L*)是25~45。
28.一种黑色遮光板,该黑色遮光板在透光性基板的一面侧形成有权利要求13~15任一项所记载的黑色遮光性薄膜层叠体,其特征在于:
金属遮光膜(B)的膜厚是100nm以上,在波长为380~780nm时的平均光密度是4.0以上,且在波长为380~780nm时的薄膜层叠体的表面和没有形成膜的基板面的正反射率的平均值是18%以下。
29.根据权利要求28所记载的黑色遮光板,其特征在于:透光性基板是树脂薄膜、树脂板、玻璃板、陶瓷板或无机化合物的单晶板。
30.根据权利要求29所记载的黑色遮光板,其特征在于:透光性基板是聚酰亚胺薄膜。
31.根据权利要求28~30任一项所记载的黑色遮光板,其特征在于:透光性基板具有表面凹凸性。
32.一种黑色遮光板,其特征在于:在权利要求13~15任一项所记载的黑色遮光性薄膜层叠体中的金属遮光膜(B)的表面上形成的黑色覆膜(A)的表面粗糙度是0.05~0.7μm(算术平均高度),且在波长为380~780nm时的黑色覆膜(A)的表面的光正反射率的平均值是0.8%以下。
33.根据权利要求28~32任一项所记载的黑色遮光板,其特征在于:透光性基板侧的表面粗糙度是0.0001~0.7μm(算术平均高度),且在波长为380~780nm时的黑色遮光性薄膜层叠体表面的光正反射率的平均值是0.8%以下。
34.根据权利要求28~33任一项所记载的黑色遮光板,其特征在于:形成有黑色遮光性薄膜层叠体的黑色遮光板的膜面侧的亮度(L*)是25~45。
35.根据权利要求28~34任一项所记载的黑色遮光板,其特征在于:形成有黑色遮光性薄膜层叠体的黑色遮光板的透光性基板面侧的亮度(L*)是28~34。
36.一种光圈,该光圈是对权利要求16~35任一项所记载的黑色遮光板进行加工而得到的。
37.一种光量调节用光圈装置,该装置使用叶片材料,该叶片材料是对权利要求16~35任一项所记载的黑色遮光板进行加工而得到的。
38.一种快门,该快门使用叶片材料,该叶片材料是对权利要求16~35任一项所记载的黑色遮光板进行加工而得到的。
39.一种耐热遮光带,该耐热遮光带是通过在权利要求16~35任一项所记载的黑色遮光板的一面或者两面上设置粘合层而形成的。
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