KR20110029122A - 필름상 차광판 및 이를 적용한 조리개, 조리개 장치, 및 셔터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학 부재에 광범위하게 적용 가능한, 가시광선 영역에서의 충분한 차광성과 낮은 반사성을 가지는 차광성 박막이 베이스기재가 되는 수지 필름상에 형성되어 있는 필름상 차광판, 이를 적용한 디지털카메라 또는 디지털 비디오 카메라용 조리개, 프로젝터의 광량 조정을 위한 조리개 장치 및 셔터를 제공한다. 본 발명은 결정성의 탄화 산화 티탄막(titanium oxy-carbide film)으로 이루어진 차광성 박막(B)이 수지 필름기재(A)의 적어도 일면에 형성되어 있는 필름상 차광판(film type light shading plate)으로서, 상기 차광성 박막(B)은, C/Ti 원자수비로 0.6 이상의 탄소 함량, O/Ti 원자수비로 0.2 내지 0.6의 산소 함량, 및 260 nm 이상의 차광성 박막(B)의 전체 막 두께를 가짐으로써, 파장 400 내지 800 nm에서 4.0 이상의 평균 광학 농도(optical density)를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

필름상 차광판 및 이를 적용한 조리개, 조리개 장치, 및 셔터 {FILM-LIKE LIGHT SHIELDING PLATE AND STOP, LIGHT AMOUNT ADJUSTING STOP DEVICE OR SHUTTER USING THE FILM-LIKE LIGHT SHIELDING PLATE }

본 발명은 필름상 차광판, 이를 적용한 조리개, 광량 조정을 위한 조리개 장치, 및 셔터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 광학 부재에 광범위하게 적용 가능한, 가시광선 영역에서의 충분한 차광성과 낮은 반사성을 가지는 차광성 박막이 베이스기재가 되는 수지 필름상에 형성되어 있는 필름상 차광판, 이를 적용한 디지털카메라 또는 디지털 비디오 카메라용 조리개, 프로젝터의 광량 조정을 위한 조리개 장치 및 셔터에 관한 것이다.

최근 디지털카메라 업계에서는, 고속(기계식) 셔터의 개발이 활발하게 행해지고 있다. 고속 셔터는 초고속의 피사체를 흔들림 없이 촬영하기 위한 것으로 선명한 화상을 얻는 것을 목적으로 하고 있다. 일반적으로, 셔터는 셔터 블레이드로 불리는 복수의 블레이드가 회전, 이동하는 것으로 개폐가 이루어진다. 셔터 스피드를 고속으로 실시하기 위해서, 셔터 블레이드가 극히 단시간에 동작과 정지를 실시할 수 있도록, 경량화 및 고접동성(slidability)이 필수적이다. 더욱이, 셔터 블레이드는 셔터가 닫힌 상태에서 필름 등의 감광재나 CCD, CMOS 등의 화상 센서(image sensor)의 전면을 가려 빛을 차단하는 역할을 하므로 완벽한 차광성을 필요로 할 뿐만 아니라, 복수 개의 셔터 블레이드가 서로 겹쳐져 작동할 때, 블레이드 사이에서 빛이 새는 것을 막기 위해서 블레이드 표면의 광반사율이 낮도록, 즉 흑색도(blackness)가 높도록 하는 것이 바람직하다.

디지털카메라의 렌즈 유닛(unit)내에 삽입되어 빛을 일정한 수준의 광량으로 감소시켜 화상 센서에 보내는 역할의 고정 조리개의 경우에 있어서도 조리개 표면에 광반사가 일어나면 미광(stray light)이 발생하여 선명한 해상을 해치기 때문에, 표면의 저반사성 즉, 높은 흑색성을 갖출 것이 요구된다.

또한, 촬영기능을 가진 휴대전화, 즉, 휴대전화의 카메라로도 고화소로 고화질의 촬영을 실시할 수 있도록 최근 소형의 기계식 셔터(compact mechanical shutter)가 렌즈 유닛에 탑재되기 시작했다. 또한, 렌즈 유닛내에는 고정 조리개(fixed diaphragm)가 삽입되고 있다. 휴대전화에 부착되는 기계식 셔터는 일반적인 디지털카메라보다 절전식의 작동이 요구되는 바, 셔터 블레이드의 경량화가 특히 요구되고 있는 실정이다.

더욱이, 최근 휴대전화 렌즈 유닛의 조립에 있어서, 제조 비용을 절감하기 위하여 렌즈, 고정 조리개, 셔터와 같은 각 부분들은 리플로(reflow) 공정으로 수행되도록 요구되고 있다. 이러한 공정에서 사용되는 셔터 블레이드 및 고정 조리개는 표면의 저반사성·흑색성 뿐만이 아니라 내열성을 필요로 하고 있다. 리플로 공정에서도 이용 가능한 셔터 블레이드, 고정 조리개가 필요로 하는 내열성은 270℃ 정도이다.

다음으로, 차재 모니터와 관련한 최근의 동향으로 차재 모니터에 후방모니터(back-view monitor) 등이 탑재되는 경우가 증가하고 있다. 이러한 모니터의 렌즈 유닛내에도 고정 조리개가 사용되고 있으나, 미광 방지를 위해서 표면의 저반사성ㅇ흑색성이 요구되는 점은 유사하다. 차재 모니터에 이용되고 있는 렌즈 유닛은 한여름과 같은 고온 환경 하에서도 기능을 해치지 않도록 고정 조리개에 내열성이 요구되고 있다. 차재 모니터 등에 사용되는 고정 조리개는 일반적으로 약 120℃ 정도의 내열성이 필요한 것으로 본다.

한편, 최근 액정 프로젝터는 큰 방에서 대형 스크린의 홈씨어터용(home theater)으로 일반 가정에 급속히 보급되고 있다. 이에 따라, 거실과 같은 밝은 환경에서도 선명한 고대비(high contrast) 영상을 즐길 수 있도록 고화질도가 요구되고, 고출력 광원을 사용함으로써 고화질을 얻을 수 있는 기술이 개발되고 있다. 액정 프로젝터의 광학 시스템에서, 광원으로부터의 광량을 조정하는 광량 조정용 조리개 장치(오토 아이리스)가 렌즈계의 내부나 측면에서 사용되고 있다. 광량 조정용의 조리개 장치는 셔터에서와 동일한 방식으로 복수 개의 조리개 블레이드가 서로 겹쳐 빛이 통과하는 개구부의 면적을 조절하고 있다. 이러한 광량 조정용 조리개 장치의 조리개 블레이드도 셔터 블레이드와 마찬가지로 표면의 저반사성과 경량화가 요구된다. 즉, 광조사(light irradiation)에 의해 블레이드 부재의 저반사성이 변질되면, 미광이 생겨 선명한 영상을 찍을 수 없기 때문이다. 동시에, 램프빛의 조사에 의한 가열에 대한 내열성도 요구된다. 액정 프로젝터의 광량 조정용 조리개 장치의 조리개 블레이드재는 일반적으로 270℃정도의 내열성이 필요한 것으로 본다.

상기 언급된 셔터 블레이드, 고정 조리개 재료, 및 광량 조정용 조리개 장치의 조리개 블레이드에 이용하는 차광판으로서 하기와 같은 것들이 일반적으로 사용된다.

즉, 내열성이 요구되는 차광판에는 기재로서 SUS, SK재, Al, Ti 등의 얇은 금속판이 일반적으로 이용되고 있다. 그러나, 얇은 금속판 자체를 차광판으로 사용한 경우에는 금속 광택으로 인해 표면에서 반사되는 미광의 영향을 피하고자 할 때에는 바람직하지 않다. 이와는 반대로, 얇은 금속판상에 흑색 윤활막을 코팅한 차광판은 저반사성·흑색성을 가지나, 내열성이 떨어져 고온 환경 하에서는 일반적으로 사용할 수 없다.

특허 문헌 1에서는, 알루미늄 합금 등의 금속제 블레이드 재료의 표면에 경질 탄소막을 형성한 차광재가 제안되고 있다. 그러나, 경질 탄소막을 금속제 블레이드 재료의 표면에 형성하더라도 충분한 저반사 특성은 실현되지 못하고, 반사광에 의한 미광의 발생은 피할 수 없다. 또한, 얇은 금속판을 기재에 사용한 차광판을 셔터 블레이드나 조리개 블레이드에 사용하면, 중량이 크기 때문에 블레이드를 구동하는 구동 모터의 토크가 커져 소비 전력을 증가시키고, 셔터 스피드를 증가시키기 어려우며, 블레이드간의 접촉에 의한 소음이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 이에 대해, 특허 문헌 2에는 수지 필름을 기재로서 이용한 필름상 차광판을 개시하고 있다. 즉, 표면 반사를 감소시키기 위해 매트 가공한 수지 필름을 사용한 것 또는 미세한 다수의 요철면을 형성하는 것으로 무광택 가공(lusterless finish)한 필름상의 차광판이 제안되고 있다.

또한, 특허 문헌 3에서는 수지 필름상에 무광택 도료를 함유한 열강화성 수지를 코팅한 차광막이 제안되고 있다. 그러나, 이들은 수지 필름 자체의 가공이나 무광택제의 첨가에 의해 표면 반사를 감소시키는 것에 지나지 않고, 차광 블레이드로부터 반사에 의한 미광의 영향을 막는 것은 어렵다는 한계가 있다.

수지 필름기재와 관련하여, 많은 차광막들은 저비중, 저비용, 및 유연성 측면에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 사용한다. 이러한 PET 필름은 카본 블랙이나 티탄 블랙 등의 흑색 미립자를 내부에 함침시켜 투과율을 감소시켜 광범위하게 이용되고 있다. 그러나, PET재는 내열성이 150℃ 보다 낮고, 인장 탄성률 등의 기계적 강도가 약하다. 따라서, 고출력의 램프빛이 조사되어 사용되는 프로젝터의 광량 조정용 조리개 부재, 리플로 공정에 대응하기 위한 고정 조리개 부재, 및 셔터 부재로 사용하는 경우는 내열성이 떨어져 이용하기 어렵다. 또한, 고속 셔터의 블레이드 부재로서, 셔터 블레이드의 속도를 높이는 것에 대응하여 필름 두께를 감소시켜야 하지만, 흑색 미립자를 내부에 함침시켜 얻은 수지 필름의 경우는 필름의 두께가 얇아져, 특히 38 ㎛ 이하가 될 때, 가시광선 영역에서 충분한 차광성을 발휘하지 못하고, 셔터 블레이드로는 사용할 수 없다. 게다가 이러한 흑색 미립자를 내부에 함침시켜 얻은 수지 필름은 절연성이기 때문에, 셔터 블레이드에 이용하게 되는 경우, 블레이드간 접촉하여 정전기가 발생됨으로써, 분진을 흡착하는 등의 문제가 발생한다.

이러한 이유로 특허 문헌 4에서는, 필름상의 기재와 그 한 면 또는 양면에 형성된 차광성을 가지는 차광막과 그 위에 형성된 보호막을 포함해, 이 보호막에 의해 도전성, 윤활성 및 표면저항 이상의 특성을 만족시키기 위한 차광 블레이드 재료가 제안되고 있다. 상기 언급한 재료는 적어도 150℃의 처리 온도에 견디는 수지 재료를 포함하여, 상기 차광막은 150℃ 이하의 처리 온도를 유지할 수 있는 진공 증착법, 스퍼터링법 또는 플라스마 CVD법에서 성막된 금속을 포함한 박막으로 구성된다. 다만, 차광 블레이드가 요구하는 특성의 하나인 저반사성, 흑색성에 대해서는 언급되지 않고, 보호막으로서 내마모성(abrasion resistance)에 관해서 효과가 확인된 카본을 사용한 차광 블레이드 부재만이 구체적으로 나타나고 있다.

상기와 같이, 지금까지 셔터 블레이드, 고정 조리개, 광량 조정용 조리개 장치의 조리개 블레이드 등에 이용할 수 있는 차광판으로 가시 영역에 있어서의 충분한 차광성과 저반사성, 경량성, 도전성을 모두 가진 것은 알려지지 않았었다. 특히, 경량성에 유리한 수지 필름기재를 이용한 필름상 차광판에 대해, 판 두께가 38 ㎛ 이하에서도 완전한 차광성을 가지는 것은 없었다. 또한, 각 부분의 조립을 리플로 공정으로 실시하는 경우에서도, 리플로 공정으로 품질이 저하되지 않고, 270℃의 내열성을 가지는 수지 필름 기재의 필름상 차광판은 존재하지 않았었다.

이러한 상황에서, 경량성에 유리한 얇은 수지 필름기재를 이용한 필름상 차광판이며, 리플로 공정으로 각 부분을 조립할 수가 있어 가시 영역에 있어서의 충분한 차광성과 저반사성, 경량성, 도전성을 겸비하는 셔터 블레이드, 고정 조리개, 및 광량 조정용 조리개 장치용 조리개 블레이드의 개발 요구되고 있다.

<선행 기술 문헌>

- 특허 문헌 1: 일본공개특허공보 평성2-116837호

- 특허 문헌 2: 일본공개특허공보 평성1-120503호

- 특허 문헌 3: 일본공개특허공보 평성4-9802호

- 특허 문헌 4: 일본공개특허공보 제2006-138974호

본 발명은 종래의 문제점들을 고려하여, 광학 부재에 광범위하게 적용 가능한, 가시범위에 있어서 충분한 차광성과 저반사성을 가지는 차광성 박막, 베이스기재로서 수지 필름상에 형성한 필름상 차광판, 이를 적용한 디지털카메라, 디지털 비디오 카메라의 조리개, 프로젝터의 광량 조정용 조리개 장치, 및 셔터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, 가시광선 영역(파장 400~800 nm)에 있어서의 완전한 차광성과 저반사성을 가지고 있으며 수지 필름기재에 대한 부착력이 뛰어난 차광성 박막을 연구한 결과, 소정의 탄소 함량 및 산소 함량을 가지는 탄화 산화 티탄 소결물체 타겟을 이용해 스퍼터링함으로써, 소정의 탄소 함량, 산소 함량을 가지는 탄화 산화 티탄의 결정성 막이 수지 필름기재에 형성되어 이것을 차광성 박막으로 이용하는 경우, 가시광선 영역에서 충분한 차광성과 저반사성을 겸비해 수지 필름기재에 대한 높은 부착력과 270℃에서 내열성을 가지는 필름상 차광판을 얻을 수 있는 것을 확인하였고, 이 필름상 차광판은 완전한 차광성과 저반사성, 도전성을 발휘할 수 있고, 경량성을 갖추고 있어 저전력 구동에 대응 가능한 고속 셔터의 셔터 블레이드재로서도 이용함으로써, 구동 모터의 소형화에도 기여할 뿐만 아니라, 광량 조정용 조리개 장치 및 기계식 셔터의 소형화도 실현될 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 제 1 발명에 따르면, 결정성의 탄화 산화 티탄막(titanium oxy-carbide film)으로 이루어진 차광성 박막(B)이 수지 필름기재(A)의 적어도 일면에 형성되어 있는 필름상 차광판(film type light shading plate)로서, 상기 차광성 박막(B)은, C/Ti 원자수비로 0.6 이상의 탄소 함량, O/Ti 원자수비로 0.2 내지 0.6의 산소 함량, 및 260 nm 이상의 차광성 박막(B)의 전체 막 두께를 가짐으로써, 파장 400 내지 800 nm에서 4.0 이상의 평균 광학 농도(optical density)를 가지는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

또한, 본 발명의 제 2 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 차광성 박막(B)은 260 내지 500 nm의 전체 막 두께를 가진 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 3 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 수지 필름기재(A)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 아라미드(PA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 또는 폴리에테르 설폰(PES)으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 4 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 수지 필름기재(A)는 200℃ 이상의 온도에서 내열성을 가지는 폴리이미드(PI), 아라미드(PA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 또는 폴리에테르 설폰(PES)으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 5 의 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 수지 필름기재(A)의 두께는 38 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 6 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 수지 필름기재(A)의 두께는 25 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 7 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 차광성 박막(B)은 수지 필름기재(A)의 양면에 형성되고 있고, 상기 차광성 박막들(B)은 실질적으로 동일한 조성 및 동일한 막 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 8 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면은 도전성인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 9 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 정광 반사율 (direct reflectance for light)은 파장 400 내지 800 nm에 대해 평균 39% 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 10 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 표면 조도 (surface roughness)는 0.15 내지 0. 70 ㎛ (산술 평균 높이)인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 11 발명에 의하면, 제 9 발명에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 정광 반사율은 파장 400 내지 800 nm에 대해 평균 1.5% 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 12 발명에 의하면, 제 10 발명에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 표면 조도는 0.32 내지 0.70 ㎛ (산술 평균 높이)인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 13 발명에 의하면, 제 11 발명에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 정광 반사율은 파장 400 내지 800 nm에 대해 평균 0.8% 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 14 발명에 의하면, 제 1 의 발명에 있어서, 스퍼터링 장치의 필름 반송부(delivery section)에서 롤상 (roll type)으로 세팅된 후, 권출부 (wind-off section)로부터 권취부 (take-up section)로 권취할 때에, 스퍼터링법에 의해 상기 수지 필름기재(A)의 표면에 차광성 박막(B)의 성막이 행해지는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 15 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 차광성 박막(B)은 탄화 산화 티탄 소결물체의 타겟을 이용한 스퍼터링법에 의해 수지 필름기재(A) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 16 발명에 의하면, 제 15 발명에 있어서, 상기 탄화 산화 티탄 소결물체의 타겟은 C/Ti 원자수비로 0.6 이상의 탄소와 O/Ti 원자수비로 0.17 내지 0.53의 산소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 17 발명에 의하면, 제 15 발명에 있어서, 스퍼터링에서 상기 수지 필름기재(A)의 표면 온도는 100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 18 발명에 의하면, 제 1 발명에 있어서, 상기 차광판은 270℃의 고온 환경에서 내열성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판이 제공된다.

본 발명의 제 19 발명에 의하면, 제 1 내지 18의 발명에 있어서, 필름상 차광판을 가공하여 만들어진 조리개 (diaphragm)가 제공된다.

본 발명의 제 20 발명에 의하면, 제 1 내지 18의 발명에 있어서, 필름상 차광판을 가공하여 얻어진 블레이드 부재 (blade member)를 사용하여 광량 (light intensity)을 조정하기 위한 조리개 장치가 제공된다.

본 발명의 제 21 발명에 의하면, 제 1 내지 18의 발명에 있어서, 필름상 차광판을 가공하여 얻어진 블레이드 부재를 사용하는 셔터가 제공된다.

본 발명에 따른 차광성 박막은 결정성의 탄화 산화 티탄막이며, 막의 탄소 함량이 C/Ti 원자수비로 0.6 이상이며, 산소 함량이 O/Ti 원자수비로 0.2~0.6인 박막이며, 가시광선 영역 (파장 400~800 nm)에서의 완전한 차광성과 저반사성을 가지고 있어 수지 필름기재에 대한 부착력이 뛰어나다. 게다가 대기중 270℃의 고온 환경 하에서도 그러한 특징을 유지한다.

더욱이, 본 발명의 필름상 차광판은 상기 차광성 박막을 베이스기재인 수지 필름상에 형성한 것으로, 종래의 얇은 금속판을 베이스로 한 차광판과 비교해 경량성이 우수하다. 또한, 한층 더 경량성을 강화하고자 38 ㎛ 이하의 수지 필름기재를 이용한 본 발명에 따른 필름상 차광판은 동일한 두께의 수지 필름의 내부에 흑색 미립자를 함침시킨 종래의 차광판과 비교할 때, 완전한 차광성과 저반사성을 발휘할 수 있어 저전력 구동에 대응 가능한 고속 셔터의 셔터 블레이드재로서도 이용할 수 있고, 구동 모터의 소형화에 기여할 수 있다. 경량화에 의한 광량 조정용 조리개 장치 및 기계식 셔터의 소형화가 실현되는 등의 이점도 있는바, 산업상 이용 가치가 있다.

또, 본 발명의 필름상 차광판은 폴리이미드 등의 내열성의 수지 필름을 베이스기재에 이용함으로써, 대기중 270℃의 내열성을 발휘할 수 있다. 즉, 270℃의 고온 환경 하에서도 저반사성, 차광성을 유지하는 특성과 관련하여, 액정 프로젝터의 광량 조정용 조리개 장치의 조리개 블레이드재, 리플로 공정에 의한 조립에 대응할 수 있는 고정 조리개재, 및 셔터 블레이드재로 이용 가능하므로, 이러한 점에서도 산업상 이용 가치가 매우 높다.

도 1은 수지 필름의 한 면에 차광성 박막을 형성한 본 발명의 필름상 차광판의 단면을 나타내는 모식도다.
도 2는 수지 필름의 양면에 차광성 박막을 형성한 본 발명의 필름상 차광판의 단면을 나타내는 모식도다.
도 3은 본 발명의 필름상 차광판을 제조하기 위한 권취 롤 스퍼터링 장치의 모식도다.
도 4는 본 발명의 필름상 차광판에 구멍을 뚫어 가공하여 제조된 흑색 차광 블레이드를 탑재한 광량 조정용 조리개 장치의 조리개를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 탄화 산화 티탄막의 X선 회절 패턴 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 비교예에 따른 탄화 산화 티탄막의 X선 회절 패턴 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 따른 필름상 차광판, 이를 이용한 조리개, 광량 조정용 조리개 장치, 및 셔터에 관하여 상세히 설명한다.

1. 필름상 차광판

본 발명의 필름상 차광판은 결정성의 탄화 산화 티탄막(titanium oxy-carbide film)으로 이루어진 차광성 박막(B)이 수지 필름기재(A)의 적어도 일면에 형성되어 있는 필름상 차광판(film type light shading plate)이며, 상기 차광성 박막(B)은, C/Ti 원자수비로 0.6 이상의 탄소 함량, O/Ti 원자수비로 0.2 내지 0.6의 산소 함량, 및 260 nm 이상의 차광성 박막(B)의 전체 막 두께를 가짐으로써, 파장 400 내지 800 nm에서 4.0 이상의 평균 광학 농도(optical density)를 가지는 것을 특징으로 한다.

(A) 수지 필름기재

수지 필름으로서, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 아라미드(PA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 또는 폴리에테르 설폰(PES)으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 사용할 수 있고, 이러한 필름의 표면에 아크릴 하드 코팅 처리된 필름, 및 카본 블랙이나 티탄 블랙 등의 흑색 미립자를 내부에 함침시켜 투과율을 저감한 필름도 이용할 수 있다.

고온 환경 하에서도 사용 가능하고 경량인 필름상 차광판을 실현하기 위해서, 내열성을 가지는 수지 필름을 베이스로 한 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 120~150℃ 정도의 내열성을 부여하는 경우에는, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)가 유용하다. 차재의 모니터에 사용되는 고정 조리개 부재에는 약 120℃ 정도의 내열성이 필요하지만, 폴리에틸렌 나프탈레이트를 사용함으로써 실현될 수 있다.

200℃ 이상의 내열성을 부여하는 경우에는 폴리이미드(PI), 아라미드(PA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 또는 폴리 에테르 설폰(PES)으로부터 선택되는 내열성 재료로 구성되어 있는 필름이 바람직하다. 그 중에서도 폴리이미드 필름은 내열 온도가 270℃ 이상으로 가장 높고, 특히 바람직한 필름이다. 리플로 공정에 의한 조립에 대응할 수 있는 고정 조리개 재료나 셔터 블레이드재로서 이용할 수 있는 필름상 차광판을 얻기 위해 폴리이미드 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

수지 필름기재의 두께는 200 ㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 50 ㎛ 이하가 적당하다. 200 ㎛보다 두꺼우면 소형화가 진행되는 조리개 장치나 광량 조정용 장치에 복수 개의 차광 블레이드를 장착하기 어렵게 되어, 바람직하지 않다.

더욱이, 필름상 차광판을 렌즈 유닛의 고정 조리개로 이용할 때는 광로내의 조리개의 단면에서의 광반사로 미광이 발생되어, 선명한 화질의 촬영을 방해하는 요인이 된다. 조리개 단면에서의 광반사를 최대한 저감시키기 위해, 조리개의 두께를 최대한 얇게 하는 것이 효과적이다. 얇은 조리개를 얻기 위해, 얇은 필름상 차광판이 필요하다. 구체적으로, 두께 38 ㎛ 이하가 바람직하고, 특히, 두께 25 ㎛ 이하가 가장 바람직하다. 그러나, 5 ㎛ 보다 얇은 것은 핸들링성(handling ability)이 취약하여 취급하기 어렵고, 필름에 상처나 접힌 선 등의 표면 결함이 붙기 쉬워 바람직하지 않다.

게다가, 수지 필름기재는 나노 각인 가공이나 쇼트재(shot material)를 사용한 매트 처리 가공에 의해 소정의 표면 요철성을 가지는 것이 바람직하다. 수지 필름기재의 표면 요철성으로 인해 차광성 박막은 빛의 정광 반사율(direct reflectance for light)을 감소시킬 수 있다. 즉, 무광택 효과(lusterless effect)를 가져올 수가 있으므로, 차광판으로서는 바람직하다. 여기서, 차광성 박막의 빛의 정광 반사율이란 반사광이 반사의 법칙에 따라, 입사빛의 입사각과 동일한 각도로 표면에서 반사해 나가는 빛의 반사율을 말한다.

(B) 차광성 박막

본 발명에 따른 차광성 박막은 결정성의 탄화 산화 티탄막이며, C/Ti 원자수비로 0.6 이상의 탄소 함량, O/Ti 원자수비로 0.2 내지 0.6의 산소 함량을 가진다.

차광성 박막의 탄소 함량이, C/Ti 원자수비로 0.6 미만인 경우에는 막이 금색을 나타내게 되어, 가시광선 영역에서의 반사율이 높아져 바람직하지 않다. 또한, 대기중에서 270℃로 가열한 경우, 막의 산화에 따른 변색이 나타나는 바, 270℃에서의 내열성 발휘를 위해서도 막의 C/Ti 원자수비는 0.6이상일 것이 요구된다.

본 발명에 따른 차광성 박막은 수지 필름기재에 대한 접착성을 고려했을 때, 막의 O/Ti 원자수비가 0.2 미만인 경우, 막을 구성하는 원자의 금속 결합성의 비율이 커져, 상대적으로 이온 결합성의 비율이 작아짐에 따라 수지 필름에 대한 부착력이 약해질 수 있다. 따라서, O/Ti 원자수비가 0.2 이상일 때, 막의 구성 원자의 이온 결합성의 비율이 커짐에 따라 필름기재와 이온 결합성으로 인한 부착력이 커지므로 바람직하다.

본 발명에 따른 차광성 박막은 상기의 티탄, 탄소, 산소의 구성 원소의 외에 다른 금속 원소, 질소나 불소 등의 다른 원소가 본 발명의 특성에 영향을 주지 않는 정도로 포함될 수 있다. 차광성 박막에 질소를 도입하기 위해서 각각의 차광성 박막 성막시에 스퍼터링 가스로서 질소 기체(첨가 기체)를 도입해 스퍼터링 성막하는 방법이 있으나, 상기와 같은 첨가 기체를 이용하지 않더라도 타겟에 질소를 함유하는 방법으로 도입이 가능하다. 마찬가지로 차광성 박막에 불소를 도입하려는 경우, 타겟에 불화물을 함유시키는 방법이 가능하다.

본 발명에 따른 차광성 박막은 각 층의 조성 범위가 본 발명에서 특정하는 범위 내이면, 탄소 함량 및/또는 산소 함량의 조성이 다른 탄화 산화 티탄막이 적층되어 만들어질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 차광성 박막은 막 두께 방향으로 탄소 함량 및/또는 산소 함량이 연속적으로 변화하는 탄화 산화 티탄막이라 하더라도 막 전체의 평균 조성이 본 발명에서 특정하는 조성 범위 내이면 제한되지 않는다.

일반적으로, 유기물인 수지 필름과 무기물인 금속막 사이의 결합은 약하다. 본 발명의 차광성 박막을 수지 필름의 표면에 형성할 때도 마찬가지이다. 또한, 막의 부착력을 높이기 위해, 성막시의 수지 필름 표면 온도를 높이는 것이 효과적이다. 그러나, 성막시 온도를 130℃ 이상으로 올리면, 유리 전이점이나 분해 온도를 초과하는 PET 등도 있기 때문에, 성막시의 필름 표면 온도는 가능한 한 저온, 예를 들면 100℃ 이하로 실시할 수 있는 것이 바람직하다. 100℃ 이하의 수지 필름 표면에, 본 발명의 차광성 박막을 고부착력으로 형성하기 위해서는 막의 O/Ti 원자수비를 0.2 이상으로 설정한 탄화 산화 티탄막을 이용하여 결정성 막으로 만드는 것이 필요하다.

본 발명에 따른 차광성 박막은 막의 광학적 특성을 고려했을 때, 산소 함량이 O/Ti 원자수비로 0.2 미만의 경우는, 탄화 산화 티탄막은 금속색을 나타내어 저반사성이나 흑색성이 감소하여 바람직하지 않다. 한편, O/Ti 원자수비로 0.6을 초과하는 경우, 막의 투과율이 너무 높아 광흡수 기능이 저하되어 저반사성이나 차광성을 감소시키므로 바람직하지 않다.

차광성 박막중의 C/Ti 원자수비나 O/Ti 원자수비는, 예를 들면, XPS에서 분석할 수 있다. 막의 외부 표면은 산소 함량이 많기 때문에, 진공에서 수십 nm 층을 스퍼터링으로 제거한 후에 측정함으로써, 막의 C/Ti 원자수비나 O/Ti 원자수비를 정량화할 수 있다.

본 발명에 따른 차광성 박막은 막 두께가 총 260 nm 이상일 때, 파장 400~800 nm에 있어서의 평균 광학 농도를 4.0 이상으로 할 수 있다. 그러나, 전체 막 두께는 260~500 nm이면 바람직하다. 가시광선 영역에서 완전한 차광성을 나타내기 위해, 전체 막 두께가 260 nm 이상이어야 하지만, 전체 막 두께가 500 nm 이상이면, 차광성 박막의 성막시 필요로 하는 시간이 길어짐에 따른 제조 비용이 높아지거나, 필요한 성막 재료가 많아짐에 따른 재료 비용이 높아지므로 바람직하지 않다.

2. 차광성 박막의 형성 방법

본 발명에 따른 차광성 박막은, 예를 들면, 스퍼터링법, 진공 증착법, CVD법 등의 진공 공정을 이용한 성막법 외에, 탄화 산화 티탄 미립자를 분산시킨 잉크를 도포하는 방법으로도 제조 가능하다. 그러나, 그 중에서 스퍼터링법에 의한 제조는 넓은 면적의 기재상에 균일하게 형성하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 기재에 대해 높은 밀착력을 가지면서 형성될 수 있어 바람직하다.

막의 결정성은 성막 조건에 의존하지만, 필름기재의 고부착력은 탄화 산화 티탄막이 결정성에 기인하여 나타난다.

본 발명의 필름상 차광판에 이용하는 차광성 박막을 스퍼터링법으로 제조하는 경우, 탄소 함량이 C/Ti 원자수비로 0.6 이상이며, 산소 함량이 O/Ti 원자수비로 0.17 내지 0.53인 탄화 산화 티탄 소결물체 타겟을 이용하는 것이 바람직하다. 탄화 산화 티탄 타겟은 산화 티탄, 탄화 티탄, 및 금속티탄의 분말의 혼합체로부터 핫 프레스(hot press)법으로 제작한다. 각 원료의 배합 비율을 바꾸는 것으로 여러 가지의 C/Ti 원자수비, O/Ti 원자수비의 탄화 산화 티탄 타겟을 제작할 수 있다.

O/Ti 원자수비가 0.17 미만의 탄화 산화 티탄 타겟 또는 탄화 티탄 타겟을 이용하더라도 O₂를 충분히 혼합한 Ar기체를 스퍼터링 가스로 이용함으로써, 막에 산소를 포함시키는 것이 가능하여 본 발명에 따른 조성 범위내의 차광성 박막을 형성할 수 있다. 그러나, 스퍼터링 가스에 산소를 너무 많이 혼합하게 되는 경우, O₂가스가 플라스마에 의해 이온화되는데, 전기장에 의해 산소 이온의 발생이 더욱 가속화 되고 막을 공격하므로, 막의 결정성이 떨어지기 때문에, 결정막을 얻을 수 있는 산소 함량의 조건 범위 내에서의 제작이 필요하다.

본 발명의 필름상 차광판의 차광성 박막은, 예를 들면 아르곤 분위기에서 탄화 산화 티탄 소결물체의 스퍼터링 타겟을 사용해, 직류 마그네트론 스퍼터링법에 의해 수지 필름기재상에 형성된다. 방전 방식은 고주파 방전에서도 상관없지만, 고속 성막이 가능한 직류 방전이 바람직하다.

수지 필름기재상에 탄화 산화 티탄막을 스퍼터링법으로 성막하여 본 발명의 필름상 차광판을 제조하려면, 예를 들면, 도 3에 나타낸 권취 롤 스퍼터링 장치를 이용할 수 있다. 이러한 장치는 롤상의 수지 필름기재 1이 권출 롤 5에 설치되고, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프 6으로 성막실의 진공챔버 7 내부를 진공화시킨 후, 권출 롤 5로부터 반출된 필름기재 1이 냉각 캔 롤 8의 표면을 통과하여, 권취 롤 9에 의해 권취되는 단계를 포함한다. 냉각 캔 롤 8의 표면의 대향 측에는 마그네트론 양극 10이 설치되어 있고, 이 양극에는 막의 원료가 되는 타겟 11이 있다. 권출 롤 5, 냉각 캔 롤 8, 권취 롤 9 등으로 구성되는 필름 반송부(film transportation section)는 격벽 12에 의해 마그네트론 양극 10과 격리되고 있다.

우선, 롤상의 수지 필름기재 1을 권출 롤 5에 세트 해, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프 6으로 진공챔버 7 내부를 진공화한다. 그 후, 권출 롤 5로부터 수지 필름기재 1이 공급되고, 냉각 캔 롤 8의 표면을 지나, 권취 롤 9로 권취된다. 이 동안 냉각 캔 롤 8과 양극 10 사이에 방전이 이루어져, 냉각 캔 롤 표면에 밀착해 반송되고 있는 수지 필름기재 1에, 탄화 산화 티탄막을 성막한다. 이 때, 수지 필름기재는 스퍼터링 전에 유리 전이 온도 전후의 온도로 가열하여 건조해 두는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 스퍼터링 성막에서는 가스압은 장치의 종류 등에 따라서 다르므로 한 마디로 규정할 수 없지만, 예를 들면, 0.2~0.8 Pa의 스퍼터링 가스압 하에서, Ar가스 또는 O₂를 0.05% 이내에서 혼합한 Ar가스를 스퍼터링 가스로 이용할 수 있다.

이러한 방법으로 기재(수지 필름)에 도달하는 스퍼터링 입자가 고에너지가 되면서 결정성 막이 내열 수지 필름기재상에 형성되어 막과 필름기재 사이에 강한 밀착성이 발현된다. 성막시의 가스압이 0.2 Pa미만인 경우, 가스압이 낮기 때문에 스퍼터링법에서 아르곤 플라스마가 불안정해져, 성막 한 막의 질이 나빠진다. 또한, 반동아르곤(recoil argon) 이온들은 기재상에 성막된 막을 재스퍼터링 하려는 메커니즘이 강해지고, 치밀한 막의 형성을 저해하기 쉽다. 또한, 성막시의 가스압이 0.8 Pa을 넘는 경우, 기재에 도달하는 스퍼터링 입자의 에너지가 낮기 때문에 결정성 막으로 성장하기 어렵고, 금속 탄화물막의 입자가 굵어져, 고치밀성의 결정성 막이 될 수 없어 수지 필름기재와의 밀착력이 약해져, 막이 벗겨져 버린다. 이러한 막은 내열성을 요하는 제품의 차광막으로 이용할 수 없다. 반면에, 본 발명에 따른 차광성 박막은 순수한 Ar가스 또는 미량의 O₂를 혼합(예를 들면, 0.05% 이내)한 Ar가스를 스퍼터링 가스에 이용함으로써, 우수한 결정성을 가지면서 안정적으로 제조될 수 있다. 이 때, O₂를 0.1% 이상 혼합하면 박막의 결정성을 떨어뜨릴 수 있어 바람직하지 않다.

또한, 성막시의 수지 필름기재의 표면 온도는 금속 탄화물막의 결정성에 영향을 미친다. 성막시의 수지 필름 표면 온도가 높을수록, 스퍼터링 입자의 결정 배열이 쉽게 이루어져, 결정성이 양호해진다. 그러나, 내열 수지 필름의 가열 온도에도 한계가 있어, 가장 내열성이 뛰어난 폴리이미드 필름에서도 표면 온도는 400℃ 이하로 제한될 필요가 있다. 필름의 종류에 따라, 130℃ 이상으로 온도를 올리면, 유리 전이점이나 분해 온도를 넘기 때문에, 예를 들어, PET 등의 경우, 성막시의 필름 표면 온도는 가능한 한 저온으로, 예를 들면 100℃ 이하로 실시하는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라, 제조 비용의 관점에서, 가열 시간이나 가열에 필요로 하는 열에너지를 고려하면, 가능한 한 저온으로 성막을 실시하는 것이 효율적이다. 성막시의 필름 표면 온도는 90℃ 이하가 바람직하고, 85℃ 이하가 보다 바람직하다.

또한, 성막시에 수지 필름기재는 플라스마로부터 자연 가열된다. 가스압, 타겟에의 투입 전력, 및 필름 반송 속도를 조정함으로써, 타겟으로부터 기재에 입사하는 열전자나 플라스마로부터의 열복사에 의해 성막시의 수지 필름기재의 표면 온도를 소정의 온도에 유지하는 것은 용이하다. 가스압이 낮을수록, 투입 전력은 높을수록, 및 필름 반송 속도는 늦을수록 플라스마로부터의 자연 가열에 의한 가열 효과는 높아진다. 성막시, 필름을 냉각 캔 롤에 접촉시키고 있는 경우에도, 자연 가열의 영향으로 필름 표면의 온도는 냉각 캔 온도보다 훨씬 높은 온도가 된다. 그러나, 타겟을 냉각 캔 롤과 대향하는 위치에 설치하는 스퍼터링 장치의 경우, 자연 가열에 의한 필름 표면의 온도는 수지 필름기재가 냉각 캔에 의해 냉각되면서 반송되기 때문에, 캔 롤의 온도에도 크게 의존하므로 가능한 한 성막시의 자연 가열의 효과를 이용하기 위해, 냉각 캔 롤의 온도를 상대적으로 높게 설정하여 반송 속도를 낮추는 것이 효과적이다. 금속 탄화물막의 두께는 성막시의 막의 반송 속도와 타겟에의 투입 전력으로 제어되어 반송 속도가 느릴수록, 타겟에의 투입 전력이 클수록 두꺼워진다.

3. 필름상 차광판의 구조

본 발명의 필름상 차광판은 수지 필름기재의 한 면 또는 양면에, 차광성 박막이 형성된 구조로서, 상기 차광성 박막이 결정성의 탄화 산화 티탄막이고, 막의 탄소 함량이 C/Ti 원자수비로 0.6 이상, 막의 산소 함량이 O/Ti 원자수비로 0.2~0.6이며, 각 면에 형성된 차광성 박막의 전체 막 두께가 260 nm 이상으로서, 파장 400~800 nm에서의 평균 광학 농도가 4.0 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 필름상 차광판은 수지 필름의 양면에 차광성 박막이 형성되어 있는 구조로, 양면에 형성된 차광성 박막이 동일한 조성을 가지고, 실질적으로 동일한 막 두께를 가지며, 양면에 형성된 차광성 박막의 전체 두께가 260 nm 이상인 것이 바람직하다.

수지 필름기재의 양면에 형성된 차광성 박막의 전체 막 두께를 260 nm 이상으로 정하고 있는 이유는 필름상 차광판의 차광성이 박막의 두께에 크게 의존하기 때문이다. 전체 막 두께가 260 nm 이상이면 막에 의해 광흡수가 충분히 이루어지므로 완전한 차광성을 발휘할 수 있다. 전체 막 두께가 260 nm 미만인 때에는 빛이 막을 통과할 수 있어, 충분한 차광 기능을 수행할 수 없는 바, 바람직하지 않다. 다만, 막 두께가 두꺼워지면 차광성이 증가하는 반면, 600 nm를 넘게 되면, 재료 비용 또는 성막 시간의 증가에 따른 제조 비용의 증가로 연결되고, 막의 응력도 커져 변형하기 쉬워지는 문제점이 발생한다. 따라서, 바람직한 막 두께로는 300~500 nm가 적당하다. 탄화 산화 티탄막을 상기와 같은 막 두께로 함으로써, 충분한 차광성과 낮은 막 응력, 제조 비용의 저감 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 한 면에 차광성 박막이 형성된 구조의 본 발명의 필름상 차광판을 나타내고, 도 2는 양면에 차광성 박막이 형성된 구조의 본 발명의 필름상 차광판을 나타낸다. 상기 탄화 산화 티탄막 2는 도 1에 나타난 바와 같이, 수지 필름기재의 한 면에 형성되어 있을 수 있으나, 도 2에 나타난 바와 같이, 양면에 형성되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 박막이 양면에 형성되는 경우, 각 면의 막의 재질 및 두께가 동일하고, 수지 필름기재를 중심으로서 대칭의 구조인 것이 더욱 바람직하다. 기재 상에 형성된 박막은 기재에 응력(stress)을 주기 때문에, 변형의 요인이 된다. 응력에 의한 변형은 성막 직후의 차광성 박막에서도 볼 수 있지만, 특히, 155~300℃ 정도로 가열될 때, 변형이 심해진다. 따라서, 상기와 같이 기재의 양면에 형성되는 탄화 산화 티탄막의 재질, 막 두께를 동일하게 하고, 기재를 기준으로 대칭인 구조로 성막하게 되면, 가열 조건 하에서도 응력의 밸런스가 유지되어 평평한 필름상 차광판을 실현하는 것이 용이하다.

상기와 같이, 양면에 형성된 차광성 박막의 전체 막 두께는 260 nm이상이다. 상기 구조를 가짐으로써, 가시광선 영역, 즉, 파장 400~800 nm에서 평균 광학 농도가 4.0 이상이 되고, 막 표면의 정광 반사율의 평균값을 39% 이하로 낮출 수 있다. 따라서, 광학 부재로서 유용한 필름상 차광판을 실현할 수 있다.

여기서 광학 농도란, 차광성을 나타내는 지표로서, 광학 매질에서의 투과도의 역수의 상용로그로 나타내어, 4.0 이상의 값을 가지는 것은 완전한 차광성을 나타냄을 의미한다.

또한, 수지 필름은 부드럽기 때문에, 표면에 형성하는 막의 응력의 영향을 받아 변형되기 쉽다. 이를 방지하기 위해 필름의 양면에 동일한 조성·동일한 두께로 차광성 박막을 대칭으로 형성하는 것이 효과적이고, 바람직하다.

본 발명의 필름상 차광판에 이용하는 차광성 박막은 상기와 같은 조성 및 구조를 가지는 바, 막 표면은 도전성을 가진다. 이러한 이유로, 셔터 블레이드로 사용함에 있어 셔터 구동시, 블레이드간 접촉이 발생하여도, 정전기가 거의 발생하지 않고, 분진을 흡착하는 문제점이 거의 발생하지 않는 이점이 있다. 정전기를 거의 발생시키지 않는 도전성을 가지려면 100 kΩ/□(킬로 옴 퍼 스퀘어라고 읽는다) 이하의 표면 저항이면 충분하지만, 본 발명의 필름상 차광판의 차광막은 막 두께가 10 nm 일지라도, 3~4 kΩ/□의 표면 저항을 구현할 수 있다. 뿐만 아니라, 단일막으로도 충분한 차광성을 발휘하는 260 nm에서도 100~200 Ω/□의 표면 저항을 만족할 수 있다.

수지 필름기재의 표면 조도가 0.15~0.72 ㎛ (산술 평균 높이)일 때, 파장 400~800 nm에서 차광성 박막 표면의 정광 반사율을 1.5% 이하로 할 수 있다. 또한, 표면 조도가 0.35~0.72 ㎛일 때, 정광 반사율은 0.8% 이하가 되어, 매우 저반사성의 필름상 차광판을 구현할 수 있다.

여기서 산술 평균 높이(Ra)란, 산술 평균 조도를 말하고, 조도 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이만 빼내, 이 빼돌림 부분의 평균선으로부터 측정 곡선까지의 편차의 절대치를 합계해 평균한 값이다. 기재 표면의 요철은, 나노 각인 가공이나 쇼트재를 사용한 매트 처리 가공에 의해 소정의 표면 요철을 형성할 수 있다. 매트 처리의 경우는 쇼트재에 모래를 사용한 매트 처리 가공이 일반적이지만, 쇼트재는 이 외에도 제한되지 않는다. 금속 차광막을 적용한 수지 필름을 기재로서 이용하는 경우는 수지 필름의 표면을 상기의 방법으로 요철을 형성하는 것이 효과적이다.

차광성 박막의 표면 조도 (산술 평균 높이 Ra)는 일반적으로 기재의 표면 조도에 가깝지만, 차광성 박막의 표면 조도가 0.15~0.70 ㎛ (산술 평균 높이)일 때, 파장 400~800 nm에서 차광성 박막 표면의 정광 반사율의 평균값을 1.5% 이하로 할 수 있다. 또한, 차광성 박막의 표면 조도가 0.32~0.70 ㎛ 일 때, 정광 반사율은 0.8% 이하가 되어, 매우 저반사성의 필름상 차광판을 구현할 수 있다.

4. 필름상 차광판의 용도

본 발명의 필름상 차광판은 가장자리 크랙이 생기지 않도록 소정의 형태로 구멍을 뚫어 가공을 실시해, 디지털카메라, 디지털 비디오 카메라의 고정 조리개, 기계적 셔터, 일정한 광량만 통과시키는 조리개(아이리스), 및 액정 프로젝터의 광량 조정용 장치(오토 아이리스)의 조리개 블레이드로서 이용할 수 있다.

광량 조정용 조리개 장치(오토 아이리스)의 조리개 블레이드는 복수 개의 조리개 블레이드를 이용하여, 조리개 개구부의 직경을 다양하게 가변함으로써 광량의 조정이 가능하다. 도 4는 본 발명의 필름상 차광판을 구멍을 뚫어 가공하여 제조한 흑색 차광 블레이드를 탑재한 광량 조정용 조리개 장치의 조리개를 나타내는 모식도이다.

본 발명의 필름상 차광판을 이용해 제작된 흑색 차광 블레이드는 구동 모터와 결합하는 가이드 핀 및 차광 블레이드의 작동 위치를 제어하는 핀을 가지는 기재에 설치될 수 있도록 가이드 홀 및 홀을 포함하고 있다. 또한, 기재의 중앙에는 램프빛이 통과하는 개구부가 있고, 조리개 장치의 구조에 따라 차광 블레이드는 다양한 형상을 취할 수 있다. 수지 필름을 베이스기재로서 이용한 필름상 차광판은 경량화할 수 있으므로, 차광 블레이드를 구동하는 구동 부재의 소형화와 소비 전력의 감소에 기여한다.

액정 프로젝터의 광량 조정 장치는 램프빛의 조사에 의한 가열이 현저하다. 그러므로, 본 발명의 필름상 차광판을 가공하여 제조한 내열성 및 차광성이 우수한 조리개 블레이드가 탑재된 광량 조정 장치는 유용하다. 뿐만 아니라, 리플로 공정으로 고정 조리개나 기계식 셔터를 조립해 렌즈 유닛을 제조하는 경우, 본 발명의 필름상 차광판을 가공해 얻은 고정 조리개 및 셔터는 리플로 공정의 가열 환경 하에 있어도 특성이 변화하지 않기 때문에 매우 유용하다. 차재 모니터의 렌즈 유닛내의 고정 조리개는, 여름철의 태양광에 의한 가열이 현저하지만, 상기와 같은 이유로 본 발명의 필름상 차광판으로부터 제작된 고정 조리개는 유용하다.

실시예

이하, 본 발명에 대해, 실시예 및 비교예를 통해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 차광성 박막의 성막은 이하의 순서에 따라 수행하였다.

도 3에 나타난 권취식 스퍼터링 장치를 이용하여, 수지 필름기재에 탄화 산화 티탄막의 성막을 실시하였다. 우선, 냉각 캔 롤 8의 표면의 대향 측에 마그네트론 양극 10이 탑재되고, 이러한 양극에 막의 원료가 되는 하기의 탄화 산화 티탄 타겟 11이 설치되었다. 권출 롤 5, 냉각 캔 롤 8, 권취 롤 9 등으로 구성되는 필름 반송부는 격벽 12에 의해 마그네트론 양극 10과 격리되고 있다. 그 후, 롤상의 수지 필름기재 1을 권출 롤 5에 설치하였다.

수지 필름기재는 스퍼터링 전에, 진공에서 70℃의 온도에서 가열한 캔 롤 표면에 밀착 반송하는 것으로 충분히 건조하였다.

이후, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프 6으로 진공 챔버 7 내부를 진공화한 후, 냉각 캔 롤 8 및 양극 사이를 방전시켜, 수지 필름기재 1을 냉각 캔 롤 표면에 밀착 반송하면서 성막을 실시하였다. 이 때, 냉각 캔 롤의 설정 온도는 50℃, 타겟과 기재와의 거리는 50 mm로 하였다. 성막 전의 진공 챔버 내의 진공도는 2×10^-4 Pa 이하로 설정하였다.

우선, 탄화 산화 티탄 소결물체 타겟을 양극에 설치해, 이 양극으로부터 직류 스퍼터링법으로 탄화 산화 티탄막을 성막하였다. 탄화 산화 티탄막은 스퍼터링 가스로 순수한 아르곤 가스(순도 99.999%)를 사용하여 스퍼터링 가스압 0.2 Pa에서 성막을 실시하였다. 타겟으로는 1.2~3.0 W/cm²의 직류 전력 밀도 (타겟의 스퍼터링면의 단위면적당 직류 투입 전력)를 투입해 성막을 실시하였다. 성막시의 필름의 반송 속도와 타겟에의 투입 전력을 제어하는 것으로 탄화 산화 티탄막의 막 두께를 제어하였다. 권출 롤 5로부터 반출된 수지 필름기재 1은 냉각 캔 롤 8의 표면을 지나, 권취 롤 9로 권취하였다.

탄화 산화 티탄막의 스퍼터링시, 필름의 표면 온도는 필름기재에 붙인 Thermolabel (니치유기켄공업사 제조) 및 적외선 온도계로 측정하였다. 적외선 온도계로의 측정은 권취식 스퍼터링 장치의 석영 유리로 된 관찰 창으로 수행되었다.

얻어진 내열 차광막은 하기의 방법에 따라 평가되었다.

(막 두께 측정)

표면 평활성(smoothness)이 매우 우수한 PES 필름(스미토모 베이크라이트사 제조, FST-U1340, 두께 200 ㎛)의 작은 단편(50 mm×50 mm)에 유성 매직으로 표시를 하여, 이 작은 단편을 반송되어 성막이 용이해지도록 롤상의 수지 필름에 내열 점착 테이프(닛토 덴코사 제조, No. 360UL)를 이용해 붙였다. 성막 후, 매직으로 표시된 부분을 에탄올로 녹여, 성막된 막을 제거하였다. 이러한 방법으로 형성된 막의 단차(step)는 단차·표면 조도·미세 형상 측정 장치(KLA-Tencor Japan 제조, Alpha-Step IQ)를 이용해 측정하였다.

(차광막의 조성)

얻어진 막의 조성 (C/Ti 원자수비, O/Ti 원자수비)을 XPS(VG Scientific 사 제조, ESCALAB220i-XL)로 정량 분석했다. 또한, 정량 분석시에 막의 표면 20~30 nm를 스퍼터 에칭 후, 막 내부의 조성 분석을 실시하였다.

(차광막의 결정성)

막의 결정성은 CuK α-선을 이용한 X선 회절 측정으로 평가하였다.

(막의 반사율과 투과율)

파장 400~800 nm에서의 막의 반사율 및 투과율은 분광 광도계 (JASCO 제조, V-570)로 측정해, 투과율로부터 광학 농도를 산출했다.

차광성의 지표인 광학 농도는 분광 광도계로 측정되는 투과율(T)을 하기의 식에 따라 환산했다. 광학 농도는 4 이상, 최대 반사율은 10% 미만일 것이 요구된다.

광학 농도 = Log(1/T)

(표면 조도)

수지 필름기재와 그 기재상에 얻을 수 있던 차광성 박막의 표면 조도(산술 평균 높이)는 표면 조도 합계((주) 토쿄 정밀제, 서프 컴 570A)로 측정하였다.

(막의 표면 저항)

얻어진 차광막의 표면 저항은 저항율계 (Dia Instruments사 제조, Loresta-EP MCP-T360)를 이용해 4 탐침법으로 측정했다. 표면 저항이 100 kΩ/□ 이하인 경우는 도전성이 양호하다고 판단하였다.

(내열성)

막의 내열성은 대기중 오븐에서, 270℃로 1시간 동안 가열 처리하여, 막의 색 변화의 유무를 체크하였다.

(부착성)

막의 필름기재에 대한 부착성은 JIS C0021 (크로스컷 시험)로 평가하였고, 결과는 막이 벗겨진 경우에는 ×, 막이 벗겨지지 않은 경우는 ○로 표시하였다.

(탄화 산화 티탄 소결물체 타겟)

C/Ti 원자수비가 0.44~1.21 및 O/Ti 원자수비가 0.10~0.61의 조성이 다른 탄화 산화 티탄 소결물체 타겟(6 인치Φ×5 mm t, 순도 4N)을 이용하였다.

탄화 산화 티탄 타겟은 산화 티탄, 탄화 티탄, 및 금속 티탄의 분말의 혼합체로부터 핫 프레스법으로 제작하였다. 각 원료의 배합 비율을 변경하는 방법으로 여러 가지의 C/Ti 원자수비, O/Ti 원자수비의 탄화 산화 티탄 타겟을 제작할 수 있었다. 제작한 소결물체의 조성은 소결물체 파단면의 표면을 스퍼터링법으로 깎은 후, XPS (VG Scientific사 제조, ESCALAB220i-XL)로 정량 분석을 실시하였다.

(실시예 1~5 및 비교예 1~3)

막의 표면 조도(Ra)가 0.05 ㎛이며, 두께가 25 ㎛인 폴리이미드(PI) 필름을 사용하여, 상기 과정에 따라, 비가열된 기재에 소정의 막 두께의 막을 형성하였다. 필름의 양면에 동일한 막 두께로, 동일한 조성의 탄화 산화 티탄막을 동일한 제법으로 형성하였다. 성막중의 기재 표면 온도는 필름기재에 붙인 Thermolabel (니치유기켄공업제)과 방사 온도계로 측정하였다. 성막중의 기재 표면 온도는 어느 경우에서건 80~85℃였다.

표 1은 폴리이미드(PI) 필름기재에 탄화 산화 티탄막을 형성하여 제조한 필름상 차광판 결과를 나타낸다. 표 1은 성막시 사용한 소결물체 타겟의 조성과 성막 조건, 얻을 수 있던 막의 조성, 각 면의 전체 막 두께, 파장 400~800 nm에 있어서 막의 정광 반사율의 평균치, 파장 400~800 nm에 있어서 광학 농도의 평균치, 막 표면 조도(Ra), 표면 저항값, 대기중 가열시의 색 변화에 대해 정리하였다.

[표 1-1]

[표 1-2]

표 1의 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 결과를 보면, 박막의 조성은 타겟 조성을 거의 반영하고 있는 것을 알 수 있다.

실시예 1 내지 5의 막은 본 발명에 따른 차광성 박막으로서, C/Ti 원자수비가 0.62~1.23, O/Ti 원자수비가 0.21~0.58의 탄화 산화 티탄막이다. 실시예 1 내지 5의 결과로부터, 본 발명의 차광성 박막은 탄소 함량이 C/Ti 원자수비로 0.6~1.21이며, 산소 함량이 O/Ti 원자수비로 0.17~0.53인 탄화 산화 티탄 소결물체 타겟을 이용해, 스퍼터링법으로 제조할 수 있음을 알 수 있다.

막의 결정성에 대한 X선 회절 측정 결과, 실시예 1~5, 비교예 1~3로 제작된 막은 모두 암염형 결정 구조의 결정성이 뛰어난 막인 것이 확인되었다. 도 5에 실시예 1의 막의 X선 회절 패턴을 나타내었다. 암염형 결정 구조에 기인하는 111 회절 피크가 35.8번 부근에, 200 회절 피크가 41.0번 부근에 관찰되었고, 그 이외의 회절 피크는 나타나지 않았다. TiC (JCPDS 카드 32-1383) 및 TiO (JCPDS 카드 08-0117) 역시 암염형 결정 구조인 사실로부터 이들의 고용체인 탄화 산화 티탄도 같은 암염형 구조를 가지는 것이다.

실시예 1~5의 표면 저항값은 452Ω/□ 이하이며, 높은 도전성을 나타내고 있다. 따라서, 정전기의 대전에 의한 분진 흡착을 억제할 수 있어, 광학 부재로서의 사용에 효과적이다.

한편, 표 1의 비교예 1~2에 의해 제작된 막은 막의 O/Ti 원자수비가 본 발명에서 특정한 조성 범위에 해당하지 않고, 비교예 3의 막은 막의 C/Ti 원자수비가 본 발명에서 특정한 조성 범위에 해당하지 않는다.

비교예 1, 실시예 1~3, 비교예 2의 막의 평균 반사율을 보면, 막의 O/Ti 원자수비가 커짐에 따라, 평균 반사율은 감소하는 경향이 나타났다. 비교예 2의 막은 O/Ti 원자수비가 0.72로 비교적 많이 포함되었으나, 평균 광학 농도가 4.0 미만이며, 충분한 차광성을 나타내지 못했다. 저반사성과 충분한 차광성을 발휘하기 위해서는 실시예 1~3와 같이, O/Ti 원자수비가 0.20~0.60인 박막을 사용하는 것이 중요함을 알 수 있다.

또한, 비교예 3의 필름상 차광판은 막의 O/Ti 원자수비가 0.43으로서, 상기의 범위 내이지만, 막의 C/Ti 원자수비가 0.42으로 본 발명에서 특정한 C/Ti 원자수비의 범위보다 작다. 이러한 조성의 막은 평균 광학 농도는 4.0보다 크고 충분한 차광성을 가지고 있으나, 막색이 금빛을 나타내고 있어 반사율이 매우 높다. 막중의 탄소량이 적게 되면, TiO막에 가까운 물성이 나타나 금빛을 나타내는 것이다. 따라서, 이러한 반사율이 높은 막은 광학 부재의 표면 박막으로 이용하기 어렵고, 이러한 막을 사용한 필름상 차광판은 광학 부재로서 유용하지 않다.

실시예 4~5의 경우, 막의 조성은 본 발명이 특정한 범위내로서, 비교예 1~3의 필름상 차광판과 비교하였을 때, 반사율이 낮고, 평균 광학 농도도 4.0을 초과하는 바, 충분한 차광성을 가질 수 있다. 따라서, 광학 부재용의 필름상 차광판으로 이용 가능하다.

(실시예 6 및 비교예 4)

필름 표면에 형성된 탄화 산화 티탄막의 전체 막 두께를 실시예 6의 경우는 360 nm (각 면 180 nm)로, 비교예 4의 경우는 240 nm(각 면 120 nm)로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름상 차광판을 제작하여, 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에서 나타난 표면 저항값을 보면, 모든 막이 도전성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서, 정전기의 대전에 의한 분진 흡착의 문제는 거의 발생하지 않는 것으로 볼 수 있다.

실시예 6 및 비교예 4의 막의 X선 회절 측정으로부터, 두 경우 모두 실시예 1과 동일한 우수한 결정성의 막을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

전체 막 두께 240 nm의 탄화 산화 티탄막을 형성하여 제작한 비교예 4의 필름상 차광판은 파장 400~800 nm에 있어서 평균 광학 농도가 4.0 미만이며, 충분한 차광성을 나타내지 못했다. 이와 달리, 전체 막 두께를 360 nm로 한 실시예 6의 필름상 차광판은 평균 광학 농도가 4.0을 초과하고 있어 충분한 차광성을 나타내고 있는 것으로 볼 수 있다.

(실시예 7 및 비교예 5)

필름 표면에 형성된 탄화 산화 티탄막의 전체 막 두께를 실시예 7의 경우는 500 nm (각 면 250 nm)로, 비교예 5의 경우는 220 nm(각 면 110 nm)로 변경한 것 외에는 실시예 3과 동일한 방법으로 필름상 차광판을 제작하여, 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타난 표면 저항값을 보면, 모든 막이 도전성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서, 정전기의 대전에 의한 분진 흡착의 문제는 거의 발생하지 않는 것으로 볼 수 있다.

실시예 7 및 비교예 5의 막의 X선 회절 측정으로부터, 두 경우 모두 실시예 1과 동일한 우수한 결정성의 막을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

전체 막 두께 220 nm의 탄화 산화 티탄막을 형성하여 제작한 비교예 5의 필름상 차광판은 파장 400~800 nm에 있어서 평균 광학 농도가 3.68이며, 충분한 차광성을 나타내지 못했다. 이와 달리, 전체 막 두께를 500 nm로 한 실시예 7의 필름상 차광판은 평균 광학 농도가 4.0을 초과하고 있어 충분한 차광성을 나타내고 있는 것으로 볼 수 있다.

(실시예 8~12, 및 비교예 6~8)

필름 표면의 표면 조도 (Ra)가 0.35 ㎛이며, 두께가 38 ㎛인 폴리이미드 필름을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화 산화 티탄막을 형성하여, 필름상 차광판을 제작하였다. 필름의 표면 조도는 샌드 블라스트에 의한 매트 처리로 형성하였다. 각 면의 막 두께는 200 nm로 동일하며(전체 막 두께는 400 nm), 각 면의 막의 제법도 동일하다. 이 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타난 표면 저항값을 보면, 모든 막이 도전성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서, 정전기의 대전에 의한 분진 흡착의 문제는 거의 발생하지 않는 것으로 볼 수 있다.

표 2의 필름상 차광판의 막의 X선 회절 측정으로부터, 모두 실시예 1과 동일한 우수한 결정성의 막을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, 탄화 산화 티탄막의 표면의 표면 조도 (Ra)는 어느 경우에서건 0.32 ㎛였다. 따라서, 표 2의 필름상 차광판의 400~800 nm에서의 평균 정광 반사율은 표면 조도가 작았던 실시예 1~11의 필름상 차광판과 비교하여도 더 작다. 그러나, 표 2의 실시예들 및 비교예들을 비교해보면, 정광 반사율에서 차이가 나타난다. 즉, 실시예 8~12의 경우, 본 발명에 의한 조성 범위의 탄화 산화 티탄막을 사용하여 제작한 필름상 차광판으로서, O/Ti 원자수비가 본 발명의 조성 범위를 벗어난 탄화 산화 티탄막을 사용하여 제작한 비교예 6의 필름상 차광판과 비교했을 때, 파장 400~800 nm에 있어서 평균 반사율의 평균값이 더 낮게 나타난다. 따라서, 실시예 8~12에 따른 필름상 차광판이 광학 부재로서 더 유용하다. 또한, 이러한 필름상 차광판은 막이 필름기재에 강하게 부착하고 있어 내구성이 뛰어나므로, 셔터 등의 광학 부재에 특히 유용하다. 게다가, 실시예 8~12의 필름상 차광판은 평균 광학 농도가 4.0 이상인 바, 완전한 차광성을 가지고 있다.

한편, 비교예 6은 막의 필름기재에 대한 부착력이 약하므로, 광학 부재로 이용하기 어렵다. 비교예 7은 O/Ti 원자수비가 본 발명의 조성 범위보다 더 큰 탄화 산화 티탄막을 이용한 필름상 차광판이지만, 파장 400~800 nm에서 평균 광학 농도가 3.83이므로 충분한 차광성을 나타내지 못했다. 또한, 비교예 8은 C/Ti 원자수비가 본 발명의 조성 범위보다 작은 탄화 산화 티탄막을 이용한 필름상 차광판으로서, 파장 400~800 nm에서 평균 반사율은 동일한 필름기재를 이용해 제작한 실시예 8~12와 비교해 높고, 270℃의 가열 시험에 있어서의 변색도 나타났다. 따라서, 리플로 공정으로 조립하는 광학 부재로서 이용할 수 없다.

[표 2-1]

[표 2-2]

(실시예 13~17 및 비교예 9~11)

필름 표면의 표면 조도 (Ra)가 0.17 ㎛이며, 두께가 50 ㎛인 폴리이미드(PI) 필름을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화 산화 티탄막을 형성하여, 필름상 차광판을 제작하였다. 필름의 표면 조도는 샌드 블라스트에 의한 매트 처리로 형성하였다. 각 면의 막 두께는 180 nm로 동일하며(전체 막 두께는 360 nm), 각 면의 막의 제법도 동일하다. 이 결과를 표 3에 나타내었다.

표 3에 나타난 표면 저항값을 보면, 모든 막이 도전성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서, 정전기의 대전에 의한 분진 흡착의 문제는 거의 발생하지 않는 것으로 볼 수 있다.

표 3의 필름상 차광판의 막의 X선 회절 측정으로부터, 모두 실시예 1과 동일한 우수한 결정성의 막을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, 탄화 산화 티탄막의 표면의 표면 조도 (Ra)는 어느 경우에서건 0.15 ㎛였다. 따라서, 표 3의 필름상 차광판의 400~800 nm에서의 평균 정광 반사율은 표면 조도가 작았던 실시예 1~11의 필름상 차광판과 비교하여도 더 작다. 그러나, 표 3의 실시예들 및 비교예들을 비교해보면, 정광 반사율에서 차이가 나타난다. 즉, 실시예 13~17은 본 발명에 따른 조성 범위에 있는 탄화 산화 티탄막을 이용한 본 발명의 필름상 차광판이지만, O/Ti 원자수비가 본 발명에 따른 조성 범위가 아닌 비교예 9의 필름상 차광판과 비교해, 파장 400~800 nm에서 평균 반사율의 평균값이 낮게 나타난다. 따라서, 실시예 13~17의 필름상 차광판이 광학 부재로서 유용하다. 이러한 필름상 차광판은 막이 필름기재에 대해 강하게 부착되어 있어, 내구성이 뛰어나므로 셔터 등의 광학 부재에 특히 유용하다. 더욱이, 실시예 13~17의 필름상 차광판은 평균 광학 농도가 4.0 이상으로, 완전한 차광성을 가지고 있다.

한편, 비교예 9는 막의 필름기재에 대한 부착력이 약하므로, 광학 부재로서 이용하기 어렵다. 비교예 10은 O/Ti 원자수비가 본 발명의 조성 범위보다 많이 포함되는 탄화 산화 티탄막을 이용한 필름상 차광판이지만, 파장 400~800 nm에서 평균 광학 농도가 3.71로서 충분한 차광성을 가지지 않았다. 또한, 비교예 11은 C/Ti 원자수비가 본 발명의 조성 범위보다 적은 탄화 산화 티탄막을 이용한 필름상 차광판으로서, 파장 400~800 nm에서 평균 반사율은 동일한 필름기재를 이용하여 제작한 실시예 13~17와 비교해 높고, 금빛을 나타내었다. 따라서, 광학 부재로 이용할 수 없다.

[표 3-1]

[표 3-2]

(실시예 18~22 및 비교예 12~14)

필름 표면의 표면 조도 (Ra)가 0.72 ㎛이며, 두께가 100 ㎛인 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 필름을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화 산화 티탄막을 형성하여, 필름상 차광판을 제작하였다. 필름의 표면 조도는 샌드 블라스트에 의한 매트 처리로 형성하였다. 각 면의 막 두께는 180 nm로 동일하며(전체 막 두께는 360 nm), 각 면의 막의 제법도 동일하다. 이 결과를 표 4에 나타내었다.

표 4에 나타난 표면 저항값을 보면, 모든 막이 도전성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서, 정전기의 대전에 의한 분진 흡착의 문제는 거의 발생하지 않는 것으로 볼 수 있다.

표 4의 필름상 차광판의 막의 X선 회절 측정으로부터, 모두 실시예 1과 동일한 우수한 결정성의 막을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, 표 4의 필름상 차광판은 탄화 산화 티탄막의 표면의 표면 조도 (Ra)는 어느 경우에서건 0.69 ㎛였다. 따라서, 표 4의 필름상 차광판의 400~800 nm에서의 정광 반사율의 평균값은 표면 조도가 작았던 실시예 1~11의 필름상 차광판과 비교해서 전체적으로 작다. 그러나 표 4의 실시예들 및 비교예들을 비교해보면 정광 반사율에서도 차이가 나타난다. 즉, 실시예 18~22은 본 발명에 따른 조성 범위에 있는 탄화 산화 티탄막을 이용한 본 발명의 필름상 차광판으로서, O/Ti 원자수비가 본 발명의 조성 범위를 벗어난 비교예 12의 필름상 차광판과 비교했을 때, 파장 400~800 nm에서의 평균 반사율이 낮게 나타난다. 따라서, 실시예 18~22의 필름상 차광판은 광학 부재로서 유용하다. 이러한 필름상 차광판은 막이 필름기재에 대해 강하게 부착되어 있어, 내구성이 뛰어나므로 셔터 등의 광학 부재에 특히 유용하다. 또한, 실시예 18~22의 필름상 차광판은 평균 광학 농도도 4.0 이상으로 완전한 차광성을 가지고 있다.

한편, 비교예 12는 막의 필름기재에 대한 부착력이 약하므로 광학 부재로 이용하기 어렵다. 비교예 13은 O/Ti 원자수비가 본 발명의 조성 범위보다 많이 포함되는 탄화 산화 티탄막을 이용한 필름상 차광판이지만 파장 400~800 nm에서 평균 광학 농도가 3.73으로 충분한 차광성을 가지지 않았다. 또한, 비교예 14는 C/Ti 원자수비가 본 발명의 조성 범위보다 적은 탄화 산화 티탄막을 이용한 필름상 차광판으로서, 파장 400~800 nm에서의 평균 반사율은 동일한 필름기재를 이용해 제작한 실시예 18~22와 비교해 높고, 금빛을 나타내었다. 따라서, 광학 부재로 이용할 수 없다.

[표 4-1]

[표 4-2]

(실시예 23~25 및 비교예 15)

표 5는 두께가 188 ㎛인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름(두께 3 ㎛의 아크릴 하드 코팅이 필름의 양면에 처리되었다)을 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 한 면에만 탄화 산화 티탄막을 형성해 필름상 차광판을 제작했다. 성막된 필름면은 샌드 블라스트에 의한 매트 처리로 표면 요철을 형성하여 표면 조도 (Ra)를 0.20 ㎛로 하였다. 탄화 산화 티탄막은 실시예 1과 동일한 타겟을 사용하여 산소를 0.05% 혼합한 아르곤 가스를 성막 가스로서 이용하였다. 성막 가스에 산소를 혼합하지 않고 성막한 실시예 1의 막과 비교해, 여분의 산소와 상대적으로 적은 탄소가 포함된 막을 얻었으나, 본 발명의 조성 범위에 포함된다. 막 두께를 실시예 23의 경우는 400 nm로, 실시예 24의 경우는 310 nm로, 실시예 25의 경우는 262 nm로, 비교예 15의 경우는 245 nm로 변경하여 필름상 차광판을 제작하여, 결과를 표 5에 나타내었다.

표 5에 나타난 표면 저항값을 보면, 모든 막이 도전성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서, 정전기의 대전에 의한 분진 흡착의 문제는 거의 발생하지 않는 것으로 볼 수 있다.

표 5의 필름상 차광판의 막은 어느 경우에서건 약한 회절 피크가 관찰되는 것을 봤을 때, 비록 실시예 1~22의 막과 비교해 결정성이 떨어지지만, 모두 결정성 막으로 나타났다. 동일한 조건에서 평가한 막의 부착성에 대해서도 충분했다. 또한, 표 5의 필름상 차광판은 탄화 산화 티탄막의 표면의 표면 조도 (Ra)가 어느 경우에서건 0.18 ㎛였다. 따라서, 표 5의 필름상 차광판의 400~800 nm에서 정광 반사율의 평균값은 표면 조도가 작았던 실시예 1~11의 필름상 차광판과 비교해 전체적으로 작다. 또한, 실시예 23~25는 전체 막 두께가 본 발명의 범위내로, 파장 400~800 nm에서 평균 광학 농도는 4.0 이상으로서, 충분한 차광성을 나타냈다.

이와 달리, 비교예 15는 막 두께가 본 발명의 범위보다 얇고, 평균 광학 농도는 4.0 미만이며, 충분한 차광성을 나타내지 않은 바, 광학 부재로 이용할 수 없다.

따라서, 한 면에 막을 형성하는 경우에도 260 nm 이상의 막 두께가 필요한 것으로 추측된다.

[표 5-1]

[표 5-2]

(비교예 16)

타겟과 기재간 거리를 200 mm로 넓힌 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 동일한 구조의 필름상 차광막을 제작했다.

얻어진 막의 조성은 C/Ti 원자수비가 0.92, O/Ti 원자수비가 0.57이며, 실시예 1의 막과 비교해 산소 함량이 많은 것이 확인되었으나, 본 발명의 조성 범위내에 포함되었다. 파장 400~800 nm에서 평균 반사율은 37.5%이고, 평균 광학 농도는 4.0을 초과하는 것으로 나타났다. 또한, 270℃의 대기 가열 시험에서 막의 색 변화도 관찰되지 않았다.

그러나, XRD 측정에 의한 막의 결정성 평가에서는, 도 6에 보여지는 것과 같은 X선 회절 패턴이 얻어져, 막은 비정질 구조를 가짐을 확인하였다. 동일한 조건에서의 막의 부착성 평가에서는 막이 벗겨지는 것이 관찰되어, 광학 부재로서 이용할 수 없음이 밝혀졌다.

(비교예 17)

C/Ti 원자수비가 0.99 및 O/Ti 원자수비가 0.05인 탄화 산화 티탄 소결물체 타겟을 이용하고, 성막시 스퍼터링 가스중에의 산소 함량을 0.10%로 변경한 것 외에는 실시예 24와 동일한 조건으로, 막 두께ㅇ막구성이 실시예 24와 동일한 필름상 차광판을 제작하였다.

얻어진 310 nm의 막은 C/Ti 원자수비가 0.81이며, O/Ti 원자수비가 0.58로서 본 발명이 특정한 막의 조성 범위에 포함된다.

그러나, 막의 X선 회절 측정시, 회절 피크는 관찰되지 않았고, 비정질 구조의 막임을 확인하였다. 이는 스퍼터링 가스중에 도입된 산소 함량이 너무 많아서 플라스마 내에서의 산소 이온의 발생이 타겟과 기재 사이의 전기장에 의해 가속화됨으로써 막을 공격하여, 결정성 막의 형성을 방해한 것으로 추측된다.

유사한 방법으로 막의 부착성을 평가한 결과, 막의 벗겨짐이 나타났다. 이는 막이 비정질 막이었기 때문이다. 이러한 용이하게 벗겨지는 차광막 제품은 광학 부재로 이용할 수 없다.

(비교예 18)

PET 필름의 내부에 흑색 미립자를 함침시켜 얻은 종래의 필름상 차광판 (소마블랙, 소마사 제조)을 시료로 사용하여, 차광성 박막을 형성하지 않은 광학 농도 및 표면 저항값을 평가하였다.

그 결과, 두께 50 ㎛에서는, 파장 400~800 nm에서의 평균 광학 농도는 4.0 이상이었지만, 두께가 38 ㎛인 경우, 평균 광학 농도는 3.7이며, 두께가 25 nm이면, 평균 광학 농도는 2.5로 나타났다. 이러한 결과로부터 막이 얇아질수록 차광성은 점차 떨어지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 필름의 내부에 흑색 미립자를 함침시켜 얻은 필름상 차광판은 두께가 38 ㎛ 이하가 되면 본 발명에 따른 필름상 차광판과 비교했을 때, 차광성이 부족하고, 셔터나 조리개 등의 광학 부재로서 이용할 수 없음을 확인할 수 있었다.

또한, 모든 경우에서 도전성을 가지고 있지 않아 정전기가 발생하기 쉽고, 정전기에 의해 먼지를 흡착하는 등의 문제가 생기기 쉽다.

(실시예 26)

본 발명의 필름상 차광막의 중량을 측정하였다. 그 결과, 50 ㎛의 두께를 가지는 차광판 (실시예 13~17)은 70 g/m², 25 ㎛의 두께를 가지는 차광판 (실시예 1~7)은 37 g/m²였다. 이것을 동일한 두께의 Al 차광판과 비교하면 본 발명의 필름상 차광막의 중량은 45% 정도에 불과하여, 본 발명이 훨씬 경량인 점이 분명히 확인되었다.

따라서, 본 발명의 필름상 차광막을 셔터 블레이드에 이용하는 경우, 경량화에 의한 저전력 구동에 대응하는 것이 가능하고, 구동 모터의 소형화에도 기여할 수 있다. 이러한 이유로, 본 발명에 따른 필름상 차광막은 고속 셔터의 셔터 블레이드로 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명의 필름상 차광판은 저전력 구동에 대응 가능한 고속 셔터의 셔터 블레이드재로 이용할 수 있어 구동 모터의 소형화에도 공헌할 수 있다. 또한, 경량화에 의한 광량 조정용 조리개 장치 및 기계식 셔터의 소형화가 실현 가능하다.

게다가, 본 발명의 필름상 차광판은 액정 프로젝터의 광량 조정용 조리개 장치의 조리개 블레이드재 및 리플로 공정에 의한 조립에 대응할 수 있는 고정 조리개재나 셔터 블레이드재로 이용 가능하다.

0 필름상 차광판
1 수지 필름
2 차광성 박막
5 권출 롤 (Wind-off roll)
6 진공 펌프
7 진공 챔버
8 냉각 캔 롤
9 권취 롤 (take-up roll)
10 마그네트론 양극
11 타겟
12 격벽 (Partition wall)
14 내열 차광 블레이드
15 가이드 홀
16 가이드 핀
17 핀
18 기재 (substrate)
19 홀 (hole)
20 개구부

Claims (21)

1. 결정성의 탄화 산화 티탄막(titanium oxy-carbide film)으로 이루어진 차광성 박막(B)이 수지 필름기재(A)의 적어도 일면에 형성되어 있는 필름상 차광판(film type light shading plate)로서,
   상기 차광성 박막(B)은, C/Ti 원자수비로 0.6 이상의 탄소 함량, O/Ti 원자수비로 0.2 내지 0.6의 산소 함량, 및 260 nm 이상의 차광성 박막(B)의 전체 막 두께를 가짐으로써, 파장 400 내지 800 nm에서 4.0 이상의 평균 광학 농도(optical density)를 가지는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 차광성 박막(B)은 260 내지 500 nm의 전체 막 두께를 가진 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 필름기재(A)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 아라미드(PA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 또는 폴리에테르 설폰(PES)으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 필름기재(A)는 200℃ 이상의 온도에서 내열성을 가지는 폴리이미드(PI), 아라미드(PA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 또는 폴리에테르 설폰(PES)으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 필름기재(A)의 두께는 38 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 필름기재(A)의 두께는 25 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 차광성 박막(B)은 수지 필름기재(A)의 양면에 형성되고 있고, 상기 차광성 박막들(B)은 실질적으로 동일한 조성 및 동일한 막 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면은 도전성인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 정광 반사율(direct reflectance for light)은 파장 400 내지 800 nm에 대해 평균 39% 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 표면 조도(surface roughness)는 0.15 내지 0. 70 ㎛(산술 평균 높이)인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 정광 반사율은 파장 400 내지 800 nm에 대해 평균 1.5% 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 표면 조도는 0.32 내지 0.70 ㎛(산술 평균 높이)인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 차광성 박막(B)의 표면의 정광 반사율은 파장 400 내지 800 nm에 대해 평균 0.8% 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
14. 제 1 항에 있어서, 스퍼터링 장치의 필름 반송부(delivery section)에서 롤상(roll type)으로 세팅된 후, 권출부(wind-off section)로부터 권취부(take-up section)로 권취할 때에, 스퍼터링법에 의해 상기 수지 필름기재(A)의 표면에 차광성 박막(B)의 성막이 행해지는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 차광성 박막(B)은 탄화 산화 티탄 소결물체의 타겟을 이용한 스퍼터링법에 의해 수지 필름기재(A) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 탄화 산화 티탄 소결물체의 타겟은 C/Ti 원자수비로 0.6 이상의 탄소와 O/Ti 원자수비로 0.17 내지 0.53의 산소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
17. 제 15 항에 있어서, 스퍼터링에서 상기 수지 필름기재(A)의 표면 온도는 100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
18. 제 1 항에 있어서, 상기 차광판은 270℃의 고온 환경에서 내열성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 필름상 차광판.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 하나에 따른 필름상 차광판을 가공하여 만들어진 조리개(diaphragm).
20. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 하나에 따른 필름상 차광판을 가공하여 얻어진 블레이드 부재(blade member)를 사용하여 광량(light intensity)을 조정하기 위한 조리개 장치.
21. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 하나에 따른 필름상 차광판을 가공하여 얻어진 블레이드 부재를 사용하는 셔터.

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