JP2017223927A - 薄膜型赤外線吸収式光学光フィルター及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 製造プロセスが簡単であり、清潔度が高く、変形が生じなく、光学特性をさらに高めることができる薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターを提供する。【解決手段】 予定の裁断寸法を有する一つの第一基礎板を提供するステップと、第一基礎板に一つの第一基板を形成するステップと、第一基板に一つの絶縁層を形成するステップと、絶縁層に一つの赤外線吸収染料層を形成するステップと、赤外線吸収染料層に一つの第一多層光学薄膜を形成するステップと、第一多層光学薄膜に離型層を形成するステップと、第一基礎板を取り除き、第一基板の別の面を露出させるステップと、基板の別の面に一つの第二多層光学薄膜を形成するステップと、離型層を取り除くステップと、を含む製造方法によって薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターが製造される。【選択図】図１Ｂ
Description
本発明は、光学フィルターに関し、特に、薄型赤外線吸収式光学光フィルター及びその製造方法に関する。
従来の非ガラス基材の超薄型光学ＩＲＡＦ光フィルターの製造工程は、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー、Ｃｙｃｌｏ Ｏｌｅｆｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ） ＣＯＣ（シクロオレフィンポリマー、Ｃｙｃｌｏ Ｏｌｅｆｉｎ Ｃｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）を基材として作られた薄膜基板が多く使用されている。基板の厚みは５０μｍまたは１００μｍである。このような薄すぎる有機材の基板は、焼き付ける工程、膜をコーティングする工程が実施された後、厳重な変形が発生し、生産収率を低下させ、コストが増大する問題が発生する。
薄膜型の赤外線吸収式光学光フィルターを製造するのであれば、現在、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ、 Ｒ２Ｒ）工程が使用されている。言い換えると、ロール状の出来上がったＣＯＰ、ＣＯＣ薄膜（両面のいずれにも保護層を有する）に対し、Ｒ２Ｒの設備により、順序に、プライマー（Ｐｒｉｍｅｒ）を塗布する工程、ＩＲ（耐赤外線、Ａｎｔｉ−Ｉｎｆｒａｒｅｄ）を塗布する工程、光学膜コーティングの工程等を行う。製造完了後、光学フィルターが必要とする寸法に基づいて裁断を行い、瑕疵の検査を行う。従来のＲ２Ｒ工程を適用する場合、ｃａｓｔｉｎｇ後の巻き付けから膜コーティングまで一定の張力が加われるため、薄膜基材の中に残留応力が累積される。
このような製造方法は、生産プロセスが複雑であり、収率が低く、洗浄が困難である問題を有する。また、薄膜の原材料において、購入した原材料は清潔度および静電気の問題を有し、さらに生産収率を低下させる。なお、特許文献１に他の従来技術が開示されている。
よって、製造プロセスが簡単であり、清潔度が高く、変形が生じなく、光学特性をさらに高めることができる薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターをと、その製造方法を提供する。
上述の目的を達成するために、本発明は、薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法を提供し、二次担体方法を用いて薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターを製造する。最初にあらかじめ所定の寸法に裁断されたガラス基礎板または金属基礎板を第一担体とし、第一面の多層膜の膜コーティングを行った後、離型層を第二面多層膜の膜コーティングの第二担体とする。この方法は、生産プロセスが簡単であり、洗浄が容易であり、収率が高く、光学特性が優れるなどの特別な技術効果を有する。
本発明は、薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法を提供し、あらかじめ所定の寸法に裁断された一つの第一基礎板を提供するステップと、第一基礎板に一つの第一基板を形成するステップと、第一基板に一つの絶縁層を形成するステップと、絶縁層に一つの赤外線吸収染料層を形成するステップと、赤外線吸収染料層に一つの第一多層光学薄膜を形成するステップと、第一多層光学薄膜に離型層を形成するステップと、第一基礎板を取り除き、第一基板の別の面を露出させるステップと、基板の別の面に一つの第二多層光学薄膜を形成するステップと、離型層を取り除くステップと、を含む。
本発明は、薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターを提供し、所定の寸法を有する一つの第一基板と、第一基板の第一面に形成されている一つの絶縁層と、絶縁層に形成されている一つの赤外線吸収染料層と、赤外線吸収染料層に形成されている一つの第一多層光学薄膜と、基板の第二面に形成されている一つの第二多層光学薄膜層と、を備える。
本発明の上述の他の目的、特徴、メリットを分かりやすくするために、以下、複数の好ましい実施例を用いて、添付された図面に合わせて詳しく説明する。
本発明の実施例によると、本発明は、薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法を提供し、二次担体方法を用いて薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターを製造する。最初にあらかじめ所定の寸法に裁断されたガラス基礎板または金属基礎板を第一担体とし、第一面の多層膜の膜コーティングを行った後、離型層を第二面多層膜の膜コーティングの第二担体とする。以下、実施例を用いて本発明の詳細な方法を説明する。
まず、図１Ａを参照する。本発明の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法の実施例は以下のステップを含む。
ステップ１０１：あらかじめ所定の寸法に裁断された一つの第一基礎板を提供する。従来の技術と異なるのは、本発明は、第一基礎板はあらかじめ所定の寸法に裁断されている。言い換えると、本発明は、従来の「大きい光学光フィルターを製造してから裁断を行う後裁断方式」を、「製造する前に、第一基礎板つまりガラス基礎板または金属基礎板を予め裁断する方式」に変える。これにより、薄膜型多層膜光学光フィルターを製造した後、裁断を行う必要がなく、薄膜型多層膜光学光フィルターを完成することができる。
ステップ１０２：第一基礎板に一つの第一基板を形成する。第一基礎板はガラス基礎板または金属基礎板である。第一基板はガラス基板またはプラスチック薄膜である。よって、本ステップは、ガラス基礎板または金属基礎板に一つのプラスチック薄膜を形成する、または、金属基礎板に一つのガラス基板を形成する。言い換えると、異なる方法を利用して、あらかじめ所定の寸法に裁断された第一基礎板（例えば、ガラス基礎板または金属基礎板）を基礎板とし、その上に異なる材料が形成するようにする。すなわち、第一基板が、形成されるときに第一基礎板の固定寸法を有するようにするのが本発明の主な技術特徴である。材料は、プラスチック材料またはガラスを使用することができる。形成方法は、材料の特性に基づいて形成することができる。例えば、金属基礎板は、プラスチック材料またはガラス材料がその上に形成するようにする。比較的に好ましいガラス基礎板はプラスチック材料がその上に形成するようにする。金属基礎板またはガラス基礎板のいずれであっても、その上にプラスチック材料を形成させる場合、液体のプラスチックを用いて塗布することができる。プラスチック材料は、液体で塗布した後に固められた一つのプラスチック材料、例えば、液体のポリイミドなどを用いることができる。第一基板の材料は液体材料で塗布することができ、きわめて優れた均一性を得ることができる。液体材料を用いることで、塗布の厚さを制御することができる。従来のＲ２Ｒ製造方法に比べ、本発明は、一つの第一基礎板を基礎板とし、後工程の安定性を高めることができる。
ステップ１０３：第一基板に一つの絶縁層を形成する。絶縁層はプライマー（Ｐｒｉｍｅｒ）であることができ、絶縁層を塗布した後、後工程での赤外線吸収塗布層を容易に製造することができる。絶縁層はエポキシを基礎とする材料をガラス基礎板の方式に使用することができ、ガラス基礎板と比較的に良い絶縁層粘着性を有する。他の基礎板と基板の組み合わせは、互いに合う粘着材材料を使用することができ、説明を割愛する。
ステップ１０４：絶縁層に一つの赤外線吸収染料層を形成する。赤外線吸収式光学薄膜は、ＩＲＡＦ（ＩＲ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ）染料で塗布することで製造する。
ステップ１０５：外線吸収染料層に一つの第一多層光学薄膜を形成する。第一多層光学薄膜は、例えば、反射を耐える、保護膜などの設計ニーズで膜をコーティングすることができる。
ステップ１０６：第一多層光学薄膜に離型層を形成する。離型層と第一の基礎板は、第一基板と多層赤外線吸収式光学薄膜（絶縁層、赤外線吸収染料層、第一多層光学膜を含む）を挟み、サンドイッチ構造を形成する。
ステップ１０７：第一基礎板を取り除き、第一基板を露出させる。第一基礎板を取り除いた後、離型層が第二基礎板となる。第一基礎板と異なるのは、離型層は寸法を予め決める方式で製造する必要がない。
ステップ１０８：第一基板の別の面に一つの第二多層光学薄膜を形成する。第二多層光学薄膜は、例えば、反射を耐える、保護膜などの設計ニーズで膜をコーティングすることができる。
ステップ１０９：離型層を取り除く。取り除いた後、薄膜型多層膜光学光フィルターの製造が完了する。それは、薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターである。
使用した基礎板および第一基板の形成材料が異なる場合であっても、本発明の第一基礎板を予め裁断し、二次基礎板で使用した技術特徴で、高品質、製造工程の短時間、低コストの技術効果を達成することができる。以下、一つの実施例を用いて本発明の図１Ａの工程を説明する。
図１Ｂに示すように、本発明の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法の実施例は、ガラス基礎板を第一基礎板とし、プラスチック薄膜を第一基板とする実施例である。そして、プラスチック薄膜は、液体で塗布した後に固められた一つのプラスチック材料で製造することができる。例えば、液体のポリイミド薄膜であり、以下のステップを含む。
ステップ１１１：あらかじめ所定の寸法に裁断された一つのガラス基礎板を提供する。従来の技術と異なるのは、本発明は、第一基礎板はあらかじめ所定の寸法に裁断されている。言い換えると、本発明は、従来の「大きい光学光フィルターを製造してから裁断を行う後裁断方式」を、「製造する前に、ガラス基礎板を予め裁断する方式」に変える。これにより、薄膜型多層膜光学光フィルターを製造した後、裁断を行う必要がなく、薄膜型多層膜光学光フィルターを完成することができる。
ステップ１１２：ガラス基礎板に一つのＰＩ（ポリイミド）薄膜を形成する。すなわち、ガラス基礎板に一つのプラスチック薄膜を形成するステップの中で、ポリイミドが一つの実施例である。ＰＩ薄膜は液体のＰＩ材料で塗布を行いきわめて優れた均一性を得ることができる。液体のＰＩ材料は塗布の厚みを制御することができる。従来のＲ２Ｒ製造工程に比べ、本発明は、ガラス基礎板を基礎板とし、後工程の安定性を高めることができる。
ステップ１１３：ＰＩ薄膜に一つの絶縁層を形成する。絶縁層はプライマー（Ｐｒｉｍｅｒ）であることができ、絶縁層を塗布した後、後工程での赤外線吸収塗布層を容易に製造することができる。絶縁層はエポキシを基礎とする材料を用いることができる。
ステップ１１４：絶縁層に一つの赤外線吸収染料層を形成する。赤外線吸収式光学薄膜は、ＩＲＡＦ（ＩＲ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ）染料で塗布することで製造する。
ステップ１１５：赤外線吸収染料層に一つの第一多層光学薄膜を形成する。第一多層光学薄膜は、例えば、反射を耐える、保護膜などの設計ニーズで膜をコーティングすることができる。
ステップ１１６：第一多層光学薄膜に離型層を形成する。離型層と第一の基礎板は、第一基板と多層赤外線吸収式光学薄膜（絶縁層、赤外線吸収染料層、第一多層光学膜を含む）を挟み、サンドイッチ構造を形成する。
ステップ１１７：ガラス基礎板を取り除き、ＰＩ薄膜を露出させる。ガラス基礎板を取り除いた後、離型層が第二基礎板となる。第一基礎板（ガラス基礎板）と異なるのは、離型層は寸法を予め決める方式で製造する必要がない。
ステップ１１８：ＰＩ薄膜の別の面に一つの第二多層光学薄膜を形成する。第二多層光学薄膜は、例えば、反射を耐える、保護膜などの設計ニーズで膜をコーティングすることができる。
ステップ１１９：離型層を取り除く。取り除いた後、薄膜型多層膜光学光フィルターの製造が完了する。それは、薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターである。
本発明の製造方法は、第一基礎板（ガラス基礎板または金属基礎板）を使用するため、第一基板（プラスチック薄膜またはガラス基板）を製造する時、第一基礎板と同じ予定寸法で形成され、薄膜型多層膜光学光フィルターが製造完了後、裁断の工程を行う必要がない。全体の製造プロセスにおいて、ロール対ロールの曲げる状況が発生しない。よって、生産収率を高めることができる。製造過程において、第一基礎板／離型層（第二基礎板）を基礎板とし、洗浄が比較的に容易である。また、ロール対ロールの大型設備を使用する必要がなく、設備コストを低減することができる。全体的に言うと、生産プロセスが簡単であり、収率を高め、生産コストを大幅に低減することができる。
続いて、本発明の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法のプロセスの断面を示す模式図である図２Ａ−２Ｇを参照する。それは、図１Ｂに基づいた実施例の断面のプロセスである。
図２Ａは、ステップ１０１-１０２のプロセスである。第一基礎板１０に第一基板の材料を形成し、第一基板２０を形成する。第一基礎板１０は予定の寸法を有するため、第一基板２０の寸法は第一基礎板１０の寸法と同じである。
図２Ｂは、ステップ１０３-１０５のプロセスである。第一基板２０において、プライマー層３１（すなわち絶縁層である）、赤外線吸収染料層３２、第一多層光学薄膜層３３の多層赤外線吸収式光学薄膜をこの順に形成することができる。
図２Ｃは、ステップ１０６のプロセスである。第一多層光学層３３に離型層４０を形成する。
図２Ｄは、ステップ１０７のプロセスである。ガラス基礎板１０を取り除く。続いて、離型層４０は、後工程での膜コーティングの第二基礎板となる。
図２Ｅは、ステップ１０７で製造する薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの半製品を回転する。
図２Ｆは、ステップ１０８のプロセスである。第一基板２０の別の面に、第二多層光学薄膜３４を形成する。
図２Ｇは、ステップ１０９のプロセスである。離型層４０を取り除き、本発明の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターを完成する。すなわち、本発明の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターは、所定の寸法を有する一つの第一基板と、第一基板の第一面に形成されている一つの絶縁層と、絶縁層に形成されている一つの赤外線吸収染料層と、赤外線吸収染料層に形成されている一つの第一多層光学薄膜と、基板の第二面に形成されている一つの第二多層光学薄膜層と、を備える。第一基板は、一つのプラスチック薄膜またはガラス基板である。また、プラスチック薄膜は、液体で塗布した後に固められた一つのプラスチック材料で作られる。例えば、ＰＩ薄膜。
上述の図１Ａ、図２の説明から分かるように、本発明の概念は、液体のＰＩ材料を利用し、塗布の方式で第一基礎板１０に膜を形成させる。第一基礎板１０を基礎板とし、第一基板２０が、後工程での染料塗布、焼き付け、光学膜コーティング、洗浄後の剥離を有効に行い、最終製品の新しい製造工程の設計を得るようにする。予め裁断された第一基礎板１０を第一基板２０の成形用基礎板とする時、薄膜の成形後の寸法は、第一基礎板１０の寸法と同じである。よって、後工程での裂片を裁断する工程を省略することができ、収率の低下を避けることができ（切断も製品不良の原因の一つである）、生産工程を縮減することができる。
ガラス基礎板を第一基礎板とし、ＰＩ薄膜を第一基板とする実施例の中で、実際の測定および比較を行った後、本発明で使用する新しい製造方法で製造した薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターは、光学性能（透過率Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅおよび曇り度Ｈａｚｅ）がいずれも明らかな向上および改善を有する。分析によると、その原因は、本発明の新しい製造方法を使用した後、薄膜型多層膜光学光フィルターの清潔度を向上したことの貢献である。詳細な差異は以下の表に示す通りである。
本発明の技術効果をまとめると以下の通りである。
１、現在の業界で採用する薄型有機材料基板の製造工程において、基板変形を原因として発生する一連の製造工程の問題を有効に解決することができ、膜コーティングの前において、薄膜材料を膜コーティング挟具に挟む時間を節約することができ、これによる汚染の問題、および、長時間巻かれた薄膜材料の変形の問題を有効に解決することができる。
２、原材料の清潔度が不良である問題を解決することができる。すなわち、原材料の薄膜材料が巻かれた後の保護膜が汚染されることを下げることができ、透過率Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅおよび曇り度Ｈａｚｅ等の光学性能を向上させ改善させる。
３、毎回の膜コーティング後の洗浄が容易である。ガラス基礎板をプラスチック薄膜の基礎板とした後、薄膜材料を支持することができ、後工程での膜コーティングと洗浄時の困難を克服することができる。
４、高価なＲ２Ｒ（ロール対ロール）の製造設備を投資する必要がないため、設備コストを低減することができ、間接的に製品の単位コストを低減することができる。
５、従来のＲ２Ｒ製造方法は、ｃａｓｔｉｎｇ後の巻き付けから膜コーティングまでいずれも一定の張力を加える必要が有り、薄膜材料に応力が残留しやすい。新しい製造方法による薄膜の膜生成方法は材料の中に応力が残留しにくい。
６、ガラス基礎板をプラスチック薄膜の成形用基礎板とする場合、プラスチック薄膜の成形後の寸法がガラスの寸法と同じである。よって、裂片を裁断する工程を省略することができ、収率の減損を避け、生産プロセスを縮減することができる。
１、現在の業界で採用する薄型有機材料基板の製造工程において、基板変形を原因として発生する一連の製造工程の問題を有効に解決することができ、膜コーティングの前において、薄膜材料を膜コーティング挟具に挟む時間を節約することができ、これによる汚染の問題、および、長時間巻かれた薄膜材料の変形の問題を有効に解決することができる。
２、原材料の清潔度が不良である問題を解決することができる。すなわち、原材料の薄膜材料が巻かれた後の保護膜が汚染されることを下げることができ、透過率Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅおよび曇り度Ｈａｚｅ等の光学性能を向上させ改善させる。
３、毎回の膜コーティング後の洗浄が容易である。ガラス基礎板をプラスチック薄膜の基礎板とした後、薄膜材料を支持することができ、後工程での膜コーティングと洗浄時の困難を克服することができる。
４、高価なＲ２Ｒ（ロール対ロール）の製造設備を投資する必要がないため、設備コストを低減することができ、間接的に製品の単位コストを低減することができる。
５、従来のＲ２Ｒ製造方法は、ｃａｓｔｉｎｇ後の巻き付けから膜コーティングまでいずれも一定の張力を加える必要が有り、薄膜材料に応力が残留しやすい。新しい製造方法による薄膜の膜生成方法は材料の中に応力が残留しにくい。
６、ガラス基礎板をプラスチック薄膜の成形用基礎板とする場合、プラスチック薄膜の成形後の寸法がガラスの寸法と同じである。よって、裂片を裁断する工程を省略することができ、収率の減損を避け、生産プロセスを縮減することができる。
本発明の技術内容は、上記の実施例により上述とおり開示されたが、本発明を限定するのに用いることではない。本技術に詳しい者が本発明の精神を逸脱しない範囲で行った変更および修飾は、いずれも本発明の範囲内に含まれる。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に準ずる。
１０ 第一基礎板
２０ 第一基板
３１ 絶縁層
３２ 赤外線吸収染料層
３３ 第一多層光学薄膜
３４ 第二多層光学薄膜
４０ 離型層
２０ 第一基板
３１ 絶縁層
３２ 赤外線吸収染料層
３３ 第一多層光学薄膜
３４ 第二多層光学薄膜
４０ 離型層
Claims (10)
- 所定の寸法を有する第一基礎板を提供するステップと、
前記第一基礎板に第一基板を形成するステップと、
前記第一基板に絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層に赤外線吸収染料層を形成するステップと、
前記赤外線吸収染料層に第一多層光学薄膜を形成するステップと、
前記第一多層光学薄膜に離型層を形成するステップと、
前記第一基礎板を取り除き、前記第一基板の別の面を露出させるステップと、
前記基板の別の面に第二多層光学薄膜を形成するステップと、
前記離型層を取り除くステップと、を含むことを特徴とする薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法。 - 前記第一基板は、プラスチック薄膜またはガラス基板であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法。
- 前記プラスチック薄膜は、液体で塗布した後に固められたプラスチック材料で作られることを特徴とする請求項２に記載の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法。
- 前記第一基礎板は、ガラス基礎板または金属基礎板であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法。
- 前記第一基礎板に前記第一基板を形成するステップは、液体のポリイミド（ＰＩ）を前記第一基礎板に塗布することを特徴とする請求項４に記載の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法。
- 前記第一基礎板に前記第一基板を形成するステップは、前記ガラス基礎板に前記プラスチック薄膜を形成することを特徴とする請求項１または４に記載の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法。
- 前記第一基礎板に前記第一基板を形成するステップは、前記金属基礎板に、前記ガラス基板または前記プラスチック薄膜を形成することを特徴とする請求項１または４に記載の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルターの製造方法。
- 所定の寸法を有する前記第一基板と、
前記第一基板の第一面に形成されている絶縁層と、
前記絶縁層に形成されている赤外線吸収染料層と、
前記赤外線吸収染料層に形成されている第一多層光学薄膜と、
前記基板の第二面に形成されている第二多層光学薄膜層と、を備えることを特徴とする薄膜型赤外線吸収式光学光フィルター。 - 前記第一基板は、前記プラスチック薄膜または前記ガラス基板であることを特徴とする請求項８に記載の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルター。
- 前記プラスチック薄膜は、液体で塗布した後に固められたプラスチック材料で作られることを特徴とする請求項８に記載の薄膜型赤外線吸収式光学光フィルター。
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