KR20140027181A

KR20140027181A - 광학기기용 차광재

Info

Publication number: KR20140027181A
Application number: KR1020137028161A
Authority: KR
Inventors: 야스마로 도시마; 다카시 오쿠보
Original assignee: 키모토 컴파니 리미티드
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2014-03-06
Also published as: WO2012132727A1; TWI556012B; JP5876869B2; TW201239412A; CN103460080B; US9383484B2; US20140016202A1; CN103460080A; KR101828121B1; JPWO2012132727A1

Abstract

차광막의 필요 물성을 유지하면서 저광택도 영역이 넓은 차광막을 갖는 광학기기용 차광재를 제공한다. 기재(2) 상에 차광막(4)을 갖는 광학기기용 차광재(1)에 있어서, 차광막(4)의 표면 성상이 A1 및 A2 중 어느 하나 이상과 B1 및 B2 중 어느 하나 이상을 충족하도록 조정되어 있다. A1은 3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 산술 평균 거칠기(Sa)가 0.4 이상 2.0 이하, A2는 3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 십점 평균 거칠기(Sz)가 1 이상 20 이하, B1은 3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 중심 평면으로부터 Sa의 n배의 높이 위치에 있는 평면에 돌출되는 돌기 수 Pn, Sa의 (n+1)배의 높이 위치에 있는 평면에 돌출되는 돌기 수 Pn+1, Pn과 Pn+1의 비(Pn+1/Pn)를 Rn으로 했을 때(단, n은 모두 양의 정수이다.) R1이 55% 이상, 또한 R4가 7% 이상이 되는 조건이고, B2는 R1이 55% 이상, R2가 15% 이상 및 R3가 8% 이상이 되는 조건이다.

Description

광학기기용 차광재{Light-shielding material for optical equipment}

본 발명은 각종 광학기기의 차광 부품에 적합하게 사용할 수 있고 특히 완전한 광택 제거 성능을 구비한 차광재에 관한 것이다.

광학기기의 셔터나 조리개 등으로 대표되는 차광 부품에 사용되는 차광재로서 합성 수지로 이루어지는 필름 기재 상에 유기 필러를 포함하는 차광막을 설치한 차광 필름이 알려져 있다(특허문헌 1).

일본국 특허공개 평7-319004

특허문헌 1에서 개시되는 차광 필름의 차광막은 그 표면이 작은 요철만으로 형성되어 있었기 때문에 차광막의 광택 제거성이 완전하지는 않았다. 구체적으로는 차광막의 막면에 대해서 연직방향에 가까운 각도로 입사되어 온 빛의 반사는 억제할 수 있지만 평면방향에 가까운 각도로 입사되어 온 빛은 반사되어 버린다. 이 반사는 광학기기 내에서는 고스트라 불리는 문제가 되어 제품 성능의 저하를 초래하는 원인이 되고 있었다. 이와 같이 특허문헌 1의 기술은 온갖 각도로 입사되어 온 빛을 흡수할 수 있는 것은 아니었다.

또한 차광재로서의 제품 성능을 유지하기 위해서 온갖 각도로의 입사광에 대한 저광택성 외에 차광성에 대해서도 동시에 만족시킬 필요가 있다.

본 발명의 일측면에서는 차광성 등 차광막의 필요 물성을 유지하면서 저광택도가 얻어지는 입사 각도의 영역(이하, 저광택도 영역)이 넓은 차광막을 갖는 광학기기용 차광재를 제공한다.

본 발명자들은 차광막의 표면 성상을 규정하는 각종 요소에 대해서 검토를 거듭하였다. 그 결과, 차광막의 임의 위치에서의 소정 영역에 있어서 3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 몇 가지 파라미터의 값을 적절히 조정함으로써, 차광막의 막면에 대해서 연직방향에 가까운 각도(예를 들면 20도)나 60도는 물론 평면방향에 가까운 각도(예를 들면 85도)로 입사되어 온 빛에 대해서까지도 그 입사광에 대한 반사광을 확실하게 억제할 수 있어 저광택도 영역의 폭을 넓힐 수 있는 것을 발견하였다.

즉 본 발명에 따른 광학기기용 차광재는 차광막을 갖는 광학기기용 차광재에 있어서, 차광막은 조건 A1 및 조건 A2 중 어느 하나 이상과 조건 B1 및 조건 B2 중 어느 하나 이상을 충족하도록 표면 성상이 조정되어 있는 것을 특징으로 한다.

조건 A1：3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 산술 평균 거칠기를 Sa로 했을 때 Sa의 값이 0.4 이상 2.0 이하가 되는 조건,

조건 A2：3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 십점 평균 거칠기를 Sz로 했을 때 Sz의 값이 1 이상 20 이하가 되는 조건,

조건 B1：3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 요철의 중심 평면을 기준면으로 하여, 이 기준면으로부터 Sa의 n배의 높이 위치에 있는 평면에 돌출되는 돌기 수를 Pn으로 하고, Sa의 (n+1)배의 높이 위치에 있는 평면에 돌출되는 돌기 수를 P_n ₊ ₁으로 하며, Pn과 P_n ₊₁의 비(P_n ₊₁/Pn)를 Rn으로 했을 때(단, n은 모두 양의 정수이다.) R1이 55% 이상이고 또한 R4가 7% 이상이 되는 조건,

조건 B2：조건 B1과 동일하게 Pn, P_n ₊₁, Rn으로 했을 때 적어도 R1이 55% 이상, R2가 15% 이상 및 R3가 8% 이상이 되는 조건.

본 발명에 따른 광학기기용 차광재는 바람직하게는 조건 B2는 추가로 R4가 7% 이상이 되는 조건을 포함한다.

본 발명에 따른 광학기기용 차광재는 기재 상에 차광막을 적층하여 구성하는 것이 일반적이다. 이 경우, 차광막은 적어도 바인더 수지, 흑색 미립자 및 매트제를 포함하여 구성된다. 단, 본 발명에서는 이러한 적층 구조의 구성 태양에 한정되지 않고, 예를 들면 흑색 미립자를 함유시킨 수지 혼합물을 금형을 사용하여 부형 경화시킨 성형물에서의 태양도 생각할 수 있다.

본 발명에 따른 광학기기용 차광재에 의하면 차광막의 표면 성상이 적절히 조정되어 있기 때문에, 그 차광막에는 저광택도 영역이 넓은 완전한 광택 제거 효과(예를 들면 후술하는 G20, G60 및 G85 모두 낮음)가 부여된다. 또한 차광막은 바인더 수지와 흑색 미립자를 포함하기 때문에 차광성 등의 필요 물성을 유지하고 있다.

또한 전술한 바와 같이 특허문헌 1에서 개시되는 차광 필름의 차광막은 그 표면이 작은 요철만으로 형성되고, 그 결과 표면 성상이 적절히 제어되어 있지 않았기 때문에 완전한 광택 제거 효과를 발휘할 수 있는 것은 아니었다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 광학기기용 차광재의 차광막을 나타내는 일부 파단 사시도이다.
도 2는 도 1의 차광재를 대략 위쪽(차광막측)에서 눈으로 실제로 확인한 평면도이다.
도 3은 도 1의 차광재를 임의 위치에서 두께 방향을 따라서 파단했을 때 그 파단 개소의 단면 이미지 도면이다.
부호의 설명
1…광학기기용 차광재, 2…기재, 4…차광막.

이하, 본 발명의 일실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1~도 3에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 따른 광학기기용 차광재(1)는 예를 들면 카메라(카메라가 부착된 휴대전화를 포함)나 프로젝터 등의 광학기기의 차광 부품 용도로 적합하게 사용할 수 있는 것으로 기재(2)를 갖는다. 도 1~도 3에 나타내는 예에서는 기재(2)의 편면에 차광막(4)이 형성되어 있다. 또한 본 발명에서는 기재(2)의 양면에 차광막(4)이 형성되는 태양을 포함한다.

본 실시형태의 차광막(4)은 그 표면 성상이 적절히 조정되어 있다.

구체적으로는 먼저 차광막(4)의 3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 산술 평균 거칠기를 Sa로 하고 십점 평균 거칠기를 Sz로 한다. 또한 여기에서의 Sa 및 Sz는 JIS-B0601(1994)에 있어서의 2차원 표면 거칠기의 산술 평균 거칠기(Ra) 및 십점 평균 거칠기(Rz)의 측정방법에 준하여 이것을 3차원으로 확장시킨 것이다. 예를 들면 촉침식 표면 거칠기 측정기(SURFCOM 1500SD2-3DF：도쿄 정밀사)에 의해 측정할 수 있다.

다음으로 차광막(4)의 3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 요철의 중심 평면을 기준면(Fb)으로 한다(도 3 참조). 기준면(Fb)의 전제가 되는 요철의 중심 평면이란 예를 들면 도 3을 참고로 하면 볼록부와 오목부를 평탄하게 고르게 하여 상정되는 완전 평면을 의미한다.

그리고 이 기준면(Fb)으로부터 Sa의 n배의 높이 위치에 있는 평면에 돌출되는 돌기 수를 Pn으로 하고, Sa의 (n+1)배의 높이 위치에 있는 평면에 돌출되는 돌기 수를 P_n ₊ ₁으로 한다. 그리고 Pn과 P_n ₊₁의 비(P_n ₊₁/Pn)를 Rn으로 한다. 단, n은 모두 양의 정수로 한다.

n=1인 경우를 도 3을 참조하여 설명하면 예를 들면 「Sa의 1배의 높이 위치에 있는 평면」은 부호 Fsa1의 점선으로 나타내어지고, 이 평면(Fsa1)에 돌출되는 돌기 수 P1은 11개이다. 「Sa의 2배의 높이 위치에 있는 평면」은 부호 Fsa2의 점선으로 나타내어지고, 이 평면(Fsa2)에 돌출되는 돌기 수 P2는 10개이다. 「Sa의 3배의 높이 위치에 있는 평면」은 부호 Fsa3의 점선으로 나타내어지고, 이 평면(Fsa3)에 돌출되는 돌기 수 P3는 5개이다. 이 경우의 R1은 R1=(10/11)×100=약 90.9%로 산출되고, R2는 R2=(5/10)×100=50%로 산출된다. R3 이후에 대해서도 동일한 질서로 산출된다.

이때 본 실시형태에서는 조건 A1 및 조건 A2 중 어느 하나 이상과 조건 B1 및 조건 B2 중 어느 하나 이상을 충족시키도록 차광막(4)의 표면 성상이 조정되어 있다.

또한 각 조건의 조합은 다음과 같다.

·A1 및 B1

·A2 및 B1

·A1, A2 및 B1

·A1 및 B2

·A2 및 B2

·A1, A2 및 B2

·A1, B1 및 B2

·A2, B1 및 B2

·A1, A2, B1 및 B2

조건 A1은 Sa의 값이 소정 범위가 되는 것, 구체적으로는 0.4 이상, 바람직하게는 0.45 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상이 되고, 2.0 이하, 바람직하게는 1.9 이하, 보다 바람직하게는 1.8 이하가 되는 조건이다.

조건 A2는 Sz의 값이 소정 범위가 되는 것, 구체적으로는 1 이상, 바람직하게는 3 이상, 보다 바람직하게는 5 이상이 되고, 20 이하, 바람직하게는 18 이하, 보다 바람직하게는 16 이하가 되는 조건이다.

조건 B1은 R1과 R4가 모두 소정 값 이상이 되는 것, 구체적으로는 R1이 55% 이상 및 R4가 7% 이상이 되는 조건이다.

조건 B2는 적어도 R1~R3가 모두 소정 값 이상이 되는 것, 구체적으로는 적어도 R1이 55% 이상, R2가 15% 이상 및 R3가 8% 이상이 되는 조건이다. 「적어도」 R1, R2 및 R3이기 때문에 이들 R1~R3 이외의 Rn(예를 들면 R4 등)이 양의 정수%이더라도 상관없다.

본 실시형태의 조건 B2는 바람직하게는 추가로 R4가 7% 이상이 되는 조건을 포함한다.

조건 B1 및 조건 B2에 있어서의 R1은 바람직하게는 56% 이상, 보다 바람직하게는 57% 이상이다. R2는 바람직하게는 17% 이상, 보다 바람직하게는 19% 이상이다. R3는 바람직하게는 9% 이상, 보다 바람직하게는 10% 이상이다. R4는 바람직하게는 8% 이상, 보다 바람직하게는 9% 이상이다.

상기 조건 중 A1 및 A2는 차광막(4)의 표면(기재(2)에 대향하는 면과 반대측 면)에 존재하는 요철의 평균이 지나치게 크지 않은 표면 성상을 결정하는 파라미터이다. 또한 상기 조건 중 B1 및 B2는 차광막(4)의 표면에 존재하는 커다란 요철의 존재 정도를 결정하는 파라미터이다. 후술하는 바와 같이 차광막(4)의 표면에 작은 요철과 커다란 요철을 적당하게 존재시킴으로써 저광택도 영역의 폭을 넓힐 수 있는 것으로 추측된다.

차광막(4)의 두께는 차광재(1)를 적용하는 용도에 따라서 적당히 변경 가능하나 통상은 2 ㎛~15 ㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 ㎛~12 ㎛, 더욱 바람직하게는 2 ㎛~10 ㎛ 정도이다. 최근 들어 특히 차광막(4)의 박막화(예를 들면 6 ㎛ 정도 이하)가 요구되는 경향에 있어 이에 대처하는 것이다. 본 실시형태에서는 전술한 바와 같이 표면 성상이 적절히 조정되어 있기 때문에 기재(2) 상에 형성되는 차광막(4)의 두께를 2 ㎛로 해도 저광택도가 얻어지기 쉬워지는 동시에 차광막(4)에 핀홀 등이 발생하는 것을 방지하기 쉬워 필요 충분한 차광성이 얻어지기 쉽다. 15 ㎛ 이하로 함으로써 차광막(4)의 크랙을 방지하기 쉽다.

본 실시형태의 차광막(4)은 전술한 바와 같이 표면 성상이 적절히 조정되어 있기 때문에 그 표면의 60도 경면 광택도(G60)가 1 미만, 바람직하게는 0.7 미만, 보다 바람직하게는 0.5 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 미만으로 되어 있다. 또한 차광막(4) 표면의 85도 경면 광택도(G85)가 15 미만, 바람직하게는 10 미만, 보다 바람직하게는 8 미만, 더욱 바람직하게는 6 미만으로 되어 있다. 또한 본 실시형태의 차광막(4)은 G60, G85 외에 20도 경면 광택도(G20)도 0.3 미만으로 되어 있다.

경면 광택도는 차광막(4)의 표면에 입사된 빛의 반사 정도를 나타내는 파라미터로 이 값이 작을수록 저광택도로 여겨지고, 저광택도일수록 광택 제거 효과가 있는 것으로 판단된다. 60도 경면 광택도란 차광막(4) 표면의 수직방향을 0도로 하고, 여기서부터 60도 기울어진 각도로 입사된 100의 빛이 반사측으로 60도 기울어진 수광부에 얼마나 반사(수광부에 입사)되는지를 나타내는 파라미터이다. 85도 경면 광택도, 20도 경면 광택도도 동일한 생각에 따른다.

본 실시형태에서는 차광막(4)의 표면 성상이 적절히 조정되어 있기 때문에 차광막(4)에는 저광택도 영역이 넓은 완전한 광택 제거 효과가 부여된다. 그 결과, 본 실시형태의 차광재(1)를 적용한 광학기기 내에 있어서 고스트라 불리는 문제를 발생시키는 경우는 없다.

본 실시형태에 있어서 특히 차광막(4)의 표면 성상을 전술한 조합 조건을 만족시키도록 조정한 경우에 20도, 60도뿐 아니라 85도로부터 입사되어 온 빛에 대해서도 이것을 확실하게 반사를 억제할 수 있게 되는(즉 G20, G60, G85 모두를 낮게 할 수 있는) 이유는 명확하지 않다. 그러나 이 현상은 아래와 같이 생각할 수 있다. 먼저 각종 입사각에서의 입사광의 반사광량을 조사해보면, 차광막(4)의 막면에 대해서 연직방향에 가까운 각도의 반사광량을 억제하기 위해서는 단순히 표면이 거칠면 저광택이 되지만 G85와 같이 수평방향에 가까운 각도로부터 입사된 빛의 반사량을 억제하기 위해서는 단순히 거칠기만 해서는 저광택이 되지 않는 경우가 있었다. 예의 검토한 결과, 연직에 가까운 방향으로부터의 입사광의 반사를 억제하기 위해서는 작은 요철로 균일하게 거칠게 하는 수단이어도 유효하지만, 수평에 가까운 방향으로부터의 입사광의 반사를 억제하기 위해서는 작은 요철만으로는 달성할 수 없어, 작은 요철과 커다란 요철의 양쪽이 적절히 병존되어 있을 필요가 있는 것을 알 수 있었다.

이러한 작은 요철과 커다란 요철의 양쪽을 적절히 병존시킴으로써 차광막의 수평방향에 가까운 각도로부터 입사된 빛은 커다란 볼록부분에서 차단되어 반대방향으로는 도달하기 어렵고, 차단된 빛은 작은 요철에서 흡수되거나 난반사되어 감쇠되는 것으로 생각된다. 따라서 차광막 표면에 적절히 크고 작은 요철이 있음으로써 G20, G60뿐 아니라 G85도 저광택도가 된다고 추측된다.

또한 여기서 커다란 요철만을 존재시킴으로써 G20, G60, G85 모두를 낮게 하는 수단도 생각할 수 있지만, 커다란 요철만으로 차광막을 형성하면 필연적으로 막두께도 커질 수 밖에 없어 최근 들어서의 박막화의 정세에 역행하게 된다.

이상의 표면 성상을 갖는 본 실시형태의 차광막(4)은 적어도 바인더 수지, 흑색 미립자 및 매트제를 포함하여 구성되어 있다.

다음으로 상기 구성을 구비한 광학기기용 차광재(1)를 제조하는 방법의 일례를 설명한다.

본 실시형태에 따른 광학기기용 차광재(1)는 적어도 바인더 수지, 흑색 미립자 및 매트제를 용매에 분산 또는 용해시켜서 차광막 형성용 도포액을 조제하고 이 도포액을 기재(2) 상에 도포, 건조, 제막하여 적층함으로써 얻을 수 있다.

바인더 수지로서는 예를 들면 폴리(메타)아크릴산계 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리초산비닐 수지, 폴리염화비닐, 폴리비닐부티랄 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리스티렌/폴리부타디엔 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지, 아크릴 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시에스테르 수지, 에폭시 수지, 아크릴폴리올 수지, 폴리에스테르폴리올 수지, 폴리이소시아네이트, 에폭시 아크릴레이트계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지, 폴리에스테르 아크릴레이트계 수지, 폴리에테르 아크릴레이트계 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 요소계 수지, 디알릴프탈레이트계 수지 등의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 들 수 있고 이들의 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용된다. 내열 용도로 사용하는 경우에는 열경화성 수지가 적합하게 사용된다.

바인더 수지의 함유율은 도포액에 포함되는 불휘발분(고형분) 중 바람직하게는 20 중량% 이상, 보다 바람직하게는 30 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 40 중량% 이상으로 한다. 20 중량% 이상으로 함으로써 기재(2)에 대한 차광막(4)의 접착력이 저하되는 것을 방지하기 쉽다. 한편 바인더 수지의 함유율은 도포액의 불휘발분 중 바람직하게는 70 중량% 이하, 보다 바람직하게는 65 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 60 중량% 이하로 한다. 70 중량% 이하로 함으로써 차광막(4)의 필요 물성(차광성 등)의 저하를 방지하기 쉽다.

흑색 미립자는 바인더 수지를 흑색으로 착색시켜 건조 후 도막(차광막(4))에 차광성을 부여하기 위해 배합된다. 흑색 미립자로서는 예를 들면 카본블랙, 티탄블랙, 아닐린블랙, 산화철 등을 들 수 있다. 그 중에서도 카본블랙은 도막에 차광성과 대전 방지성의 양 특성을 동시에 부여할 수 있기 때문에 특히 바람직하게 사용된다. 차광성에 더하여 대전 방지성을 요구하는 것은 차광재(1)를 제조 후, 이것을 소정 형상으로 형빼기(型拔)할 때나 형빼기 후의 제품(차광부재)을 부품으로서 광학기기 내에 세팅할 때의 작업성을 고려한 것이다.

또한 흑색 미립자로서 카본블랙을 사용하지 않는 경우에는 흑색 미립자 외에 별도로 도전제나 대전 방지제를 배합하는 것도 가능하다.

도막에 충분한 차광성을 부여하기 위해서 흑색 미립자의 평균 입경은 작을수록 바람직하다. 본 실시형태에서는 평균 입경이 예를 들면 1 ㎛ 미만, 바람직하게는 500 ㎚ 이하인 것을 사용할 수 있다.

흑색 미립자의 함유율은 도포액에 포함되는 불휘발분(고형분) 중 바람직하게는 5 중량%~20 중량%로 하고, 보다 바람직하게는 10 중량%~20 중량%로 한다. 5 중량% 이상으로 함으로써 차광막(4)의 필요 물성으로서의 차광성의 저하를 방지하기 쉽다. 20 중량% 이하로 함으로써 차광막(4)의 접착성이나 내찰상성이 향상되고 또한 도막 강도의 저하 및 고비용이 되는 것을 방지하기 쉽다.

본 실시형태의 용도로 사용되는 매트제는 일반적으로 건조 후 도막의 표면에 미세한 요철을 형성하고 이것에 의해 도막 표면에서의 입사광의 반사를 적게하여 도막의 광택도(경면 광택도)를 저하시켜 최종적으로는 도막의 광택 제거성을 높이기 위해 배합된다.

일반적으로 매트제에는 유기계나 무기계가 존재하지만 본 실시형태에서는 유기계의 미립자를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 미립자로서는 예를 들면 가교 아크릴 비드(투명, 착색의 여하는 불문) 등을 들 수 있다. 무기 미립자로서는 예를 들면 실리카, 메타규산 알루민산 마그네슘, 산화티탄 등을 들 수 있다. 본 실시형태에서는 무기 미립자를 사용해도 되지만 유기 미립자인 편이 도막 강도를 유지하면서 완전한 광택 제거 성능을 부여시키기 쉽기 때문에 본 실시형태에서는 유기 미립자가 바람직하게 사용된다.

또한 본 실시형태에 있어서 「유기 미립자를 사용한다」는 것에는 유기 미립자만을 사용하는 경우 외에 유기 미립자와 함께 무기 미립자를 병용하는 경우를 포함한다. 무기 미립자를 병용하는 경우, 전체 매트제 중 유기 미립자의 함유량이 예를 들면 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상이 되도록 할 수 있다.

본 실시형태에서는 어떤 입경(일례로서 후술)에 있어서 그의 CV값(입도분포의 변동 계수)이 특정 값 이상인 것(브로드품)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 어떤 입경에 있어서의 CV값이 20 이상, 바람직하게는 25 이상, 보다 바람직하게는 30 이상의 매트제(바람직하게는 유기 미립자)를 사용할 수 있다. 이러한 매트제를 사용하여 후술하는 바와 같은 매트제의 첨가량, 차광층 두께와 입경의 비를 조정함으로써 차광막(4)의 표면 성상을 전술한 것으로 조정하기 쉽다.

또한 CV(coefficient of variation)값이란 도포액의 제작에 사용할 때의 입도분포의 변동 계수(상대 표준편차라고도 한다)를 의미한다. 이 값은 입경분포의 확장(입자경의 편차)이 평균값(산술 평균 직경)에 대해서 어느 정도 되는지를 나타낸 것으로, 통상은 CV값(단위 없음)=(표준편차/평균값)으로 구해진다. CV값은 이것이 작을수록 입도분포는 좁아지고(샤프), 이것이 클수록 입도분포는 넓어진다(브로드).

본 실시형태에서는 형성하는 차광막(4)의 막두께(Tt)에 대해서 상기 CV값의 기준이 되는 사용하는 매트제의 입경을 결정하는 것이 바람직하다. 광학기기에서의 사용 개소에 따라서 차광재(1)의 제품 태양(특히 차광재(1) 전체의 두께, 차광막의 두께)이 상이해지는 것을 감안한 것이다. 구체적으로는 형성하는 차광막의 막두께(Tt)에 대해서 그 Tt의 35% 이상, 바람직하게는 40% 이상, 보다 바람직하게는 45% 이상이고, 또한 그 Tt의 110% 이하, 바람직하게는 105% 이하, 보다 바람직하게는 100% 이하 정도에 상당하는 평균 입경을 갖는 매트제를 사용할 수 있다.

예를 들면 막두께(Tt)에 상당하는 건조 후 두께가 10 ㎛ 이하인 차광막(4)을 형성하고자 하는 경우, 평균 입경이 3.5 ㎛ 정도~11 ㎛ 정도인 매트제를 사용할 수 있다. 차광막(4)의 건조 후 두께를 5 ㎛로 하는 경우, 평균 입경이 1.75 ㎛ 정도~5.5 ㎛ 정도인 매트제를 사용할 수 있다.

또한 본 실시형태에서는 매트제로서 전술한 CV값의 여하에 상관없이 어떤 평균 입경인 것과 다른 평균 입경인 것의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 한쪽 매트제의 평균 입경이 형성하는 차광막(4)의 막두께(Tt)에 대해서 상기 범위(Tt의 35%~110%)에 속해 있으면 되지만, 보다 바람직하게는 양쪽 매트제의 평균 입경이 상기 범위에 속하는 것을 조합하여 사용할 수 있다.

막두께(Tt)란 건조 후의 차광막(4)을 밀리트론 1202-D(마르사 제조) 막두께계로 차광막(4)의 장소를 바꿔서 10점 측정한 산술 평균값을 의미하고 있다.

평균 입경이란 레이저 회절식 입도분포 측정장치(예를 들면 시마즈 제작소사：SALD-7000 등)로 측정되는 메디안 직경(D50)을 가리킨다.

매트제의 함유량은 바인더 수지 100 중량부에 대해서 50 중량부 이상, 바람직하게는 60 중량부 이상, 보다 바람직하게는 70 중량부 이상이고, 170 중량부 이하, 바람직하게는 140 중량부 이하, 보다 바람직하게는 110 중량부 이하로 할 수 있다. 이러한 범위로 매트제를 도포액 중에 배합함으로써 최종적으로 얻어지는 차광재(1)의 슬라이딩에 의해 차광막(4)으로부터 매트제가 탈락하는 것이나 차광재(1)의 슬라이딩성 저하 등 제성능의 저하 방지에 기여할 수 있다.

용매로서는 물이나 유기 용제, 물과 유기 용제의 혼합물 등을 사용할 수 있다.

또한 본 실시형태에서 제조되는 차광재(1)의 가공품을 각 렌즈 사이에 삽입되는 매우 얇은 스페이서 용도로 사용하는 경우 등 차광막(4)에 높은 슬라이딩성이 요구되지 않는 용도로 사용하는 경우, 종래 차광막(4)에 배합되어 있었던 활제(왁스)를 도포액 중에 배합하는 것을 필요로 하지 않는다. 단, 이러한 용도로 사용하는 경우에도 활제를 배합해도 된다.

활제로서 입자상의 것을 첨가하는 경우는 유기계, 무기계 중 어느 것이든 사용할 수 있다. 예를 들면 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스 등의 탄화수소계 활제, 스테아르산, 12-히드록시스테아르산 등의 지방산계 활제, 올레산아미드, 에루크산아미드 등의 아미드계 활제, 스테아르산모노글리세라이드 등의 에스테르계 활제, 알코올계 활제, 금속 비누, 활석, 이황화몰리브덴 등의 고체 윤활제, 실리콘 수지 입자, 폴리테트라플루오르화에틸렌 왁스 등의 불소 수지 입자, 가교 폴리메틸메타크릴레이트 입자, 가교 폴리스티렌 입자 등을 들 수 있다. 입자상 활제를 배합하는 경우에는 특히 유기계 활제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 활제로서 상온에서 액상인 것을 첨가하는 경우는 불소계 화합물이나 실리콘 오일 등을 사용하는 것도 가능하다. 활제를 배합하는 경우, 상온에서 액상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 액상의 활제라면 매트제에 의한 차광막 표면의 요철형상의 형성에 영향을 미치기 어렵기 때문이다.

또한 차광막 형성용 도포액에는 본 발명의 기능을 손상시키지 않는 범위라면 필요에 따라서 난연제, 항균제, 곰팡이 방지제, 산화 방지제, 가소제, 레벨링제, 유동 조정제, 소포제, 분산제 등의 첨가제를 배합하는 것도 가능하다.

기재(2)로서는 폴리에스테르 필름, 폴리이미드 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리카보네이트 필름 등의 합성 수지 필름을 들 수 있다. 그 중에서도 폴리에스테르 필름이 적합하게 사용되고 연신가공, 특히 이축 연신가공된 폴리에스테르 필름이 기계적 강도, 치수 안정성이 우수한 점에서 특히 바람직하다. 또한 내열 용도로의 사용에는 폴리이미드 필름이 적합하게 사용된다.

기재(2)로서 투명한 것은 물론 발포 폴리에스테르 필름이나 카본블랙 등의 흑색 안료나 다른 안료를 함유시킨 합성 수지 필름 외에 기재 자체에 차광성이나 강도가 있는 박막의 금속판을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 기재(2)는 각각의 용도에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다. 예를 들면 차광재(1)로서 사용할 때에 높은 차광성이 필요한 경우에는 후술하는 흑색 미립자와 동종의 흑색 미립자 함유의 합성 수지 필름이나 박막의 금속판을 사용할 수 있고, 다른 경우에 있어서는 투명 또는 발포한 합성 수지 필름을 사용할 수 있다. 본 실시형태의 차광막(4)은 그것 자체로 차광재로서의 충분한 차광성이 얻어지는 것으로부터 합성 수지 필름에 흑색 미립자를 함유시키는 경우에는 합성 수지 필름이 육안으로 봤을 때 흑색으로 보이는 정도, 즉 광학 투과농도가 2 정도가 되도록 함유시키면 된다.

또한 기재(2)로서는 샌드블라스트, 엠보싱처리 등으로 표면이 매트상이 된 것(합성 수지 필름, 금속판의 구별은 불문)을 사용하는 것도 가능하다.

기재(2)의 두께는 사용하는 용도에 따라 상이하지만 경량인 차광재(1)로서의 강도나 강성 등의 관점에서 일반적으로 6 ㎛~250 ㎛ 정도로 한다. 기재(2)에는 차광막(4)과의 접착성을 향상시키는 관점에서 필요에 따라서 앵커처리, 코로나처리, 플라즈마처리 또는 EB처리를 행하는 것도 가능하다.

도포액의 도포방법은 특별히 한정되지 않고 종래부터 공지의 방식(예를 들면 딥 코트, 롤 코트, 바 코트, 다이 코트, 블레이드 코트, 에어나이프 코트 등)에 의해 행할 수 있다.

본 실시형태에서 조제되는 도포액은 그 비중이 대략 0.9~1.2 정도이고 그의 고형분(NV)은 통상 5% 이상, 바람직하게는 10% 이상이며, 통상 40% 이하, 바람직하게는 30% 이하 정도로 조제된다. 도포액은 통상 6 g/㎡ 이상, 바람직하게는 8 g/㎡ 이상, 보다 바람직하게는 10 g/㎡ 이상이고, 통상 100 g/㎡ 이하, 바람직하게는 80 g/㎡ 이하, 보다 바람직하게는 60 g/㎡ 이하 정도의 부착량으로 기재(2) 상에 도포된다.

이상의 방법으로 본 실시형태에 따른 광학기기용 차광재(1)가 얻어진다.

본 실시형태에 따른 광학기기용 차광재(1)에 의하면 차광막(4)의 표면 성상이 적절히 조정되어 있기 때문에 그 차광막(4)에는 저광택도 영역이 넓은(G20, G60 및 G85 모두 낮은) 완전한 광택 제거 효과가 부여된다. 구체적으로는 차광막(4) 표면의 60도 경면 광택도(G60)가 1 미만으로, 또한 85도 경면 광택도(G85)가 15 미만으로 조정된다. 또한 차광막(4)은 바인더 수지와 흑색 미립자를 포함하기 때문에 차광성 등의 필요 물성을 유지하고 있다.

전술한 완전한 광택 제거 효과는 특히 차광막(4)의 박막화(예를 들면 6 ㎛ 정도 이하)가 요구되는 용도에 유효하다. 예를 들면 광학기기의 일례로서의 카메라(촬상(撮像)장치)에 있어서 촬영 광학계 렌즈 부분에는 복수 매의 렌즈가 사용되고 각 렌즈 사이에 매우 얇은 스페이서가 삽입되는데, 이 스페이서나 상기 촬영 광학계 내벽 등에 본 실시형태에 따른 차광재(1)를 적용하고자 하는 경우에 특히 유효하다. 종래부터 사용되고 있는 셔터나 조리개 등의 부품에 적용 가능한 것은 물론이다.

또한 상기 제법은 어디까지나 본 실시형태의 광학기기용 차광재(1)를 제조하는 일례로서 이 제법으로만 제조할 수 있다는 취지는 아니다. 즉 상기 제법 이외의 방법으로 제조한 것이더라도 전술한 표면 성상을 갖는 차광막을 갖는 한 본 발명 범위에 속하게 되는 것은 물론이다.

상기 제법 이외의 제법으로서는 예를 들면 흑색 미립자를 함유시킨 수지 혼합물을 수틀 및 암틀을 갖는 금형장치의 캐비티 내에 충전하고 전사 부형시키는 방법 등을 생각할 수 있다. 이 경우 먼저 조건 A1 및 조건 A2 중 어느 하나 이상과 조건 B1 및 조건 B2 중 어느 하나 이상을 충족시키는 표면 성상이 부형 후의 성형물에 전사되도록 사전에 시뮬레이트해 두고(일례), 이 시뮬레이트 결과의 정보를 토대로 한쪽 틀 또는 양쪽 틀의 내면을 미세가공한 금형을 준비한다. 다음으로 금형을 폐쇄함으로써 내부에 형성되는 캐비티 중에 상기 수지 혼합물을 충전하고 경화시킨다. 그 후 금형으로부터 탈형(脫型)시켜 본 발명의 차광재에 상당하는 성형물을 얻는다. 이 방법에 의해서도 본 발명의 광학기기용 차광재를 제조하는 것이 가능하다.

또한 금형을 준비할 때에 상기 시뮬레이트가 불가능한 경우에는 본 실시형태에서 설명한 상기 방법으로 일단 표면 성상이 조정된 차광막(4)을 갖는 차광재(1)를 제조하고 그 후 그 차광막(4)의 표면 성상을 템플레이팅하여 금형 내면을 미세가공한 후 그 금형을 사용한 전사 부형법에 의해 성형물을 제조하는 것도 가능하다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 추가로 설명한다. 또한 「부」, 「%」는 특별히 나타내지 않는 한 중량기준으로 한다.

1. 차광재 샘플의 제작

[실험예 1-1~5-2]

기재로서 두께 25 ㎛의 흑색 PET 필름(루미러 X30：도레이사)을 사용하고 그의 양면에 하기 처방의 도포액 a~e를 각각 바 코트법에 의해 도포하였다. 각 도포액의 아크릴폴리올 등의 함유량(부, 고형분 환산)을 표 1에 나타낸다. 각 도포액의 고형분은 모두 20%로 조제하였다.

그 후 건조를 행하여 차광막 A1~E2를 형성하고 각 실험예의 차광재 샘플을 제작하였다. 각 도포액의 도포량(부착량)은 후술하는 표 2에 나타내었다.

＜차광막 형성용 도포액 a~e의 처방＞

·아크릴폴리올(고형분 50%) 153.8부

(아크리딕 A807：DIC사)

·이소시아네이트(고형분 75%) 30.8부

(바녹 DN980：DIC사)

·카본블랙(평균 입경 25 ㎚) 24부

(도카블랙 #5500：도카이 카본사)

·표 1에 기재된 매트제 (표 1에 기재된 부)

·메틸에틸케톤, 톨루엔 611.4~1091.4부

또한 표 1 중 매트제 X1，X2는 모두 평균 입경이 5 ㎛인 투명 아크릴 비드이지만 각각 입도분포의 변동 계수(CV값)가 상이하다. CV값은 매트제 X1이 31.4인 브로드품, 매트제 X2가 8.45인 샤프품이다.

또한 매트제 X3，X4，X5는 모두 평균 입경이 8 ㎛인 투명 아크릴 비드이지만 각각 입도분포의 CV값이 상이하다. CV값은 매트제 X3가 34.6인 브로드품, 매트제 X4가 17.8인 중간품, 매트제 X5가 7.84인 샤프품이다.

이하, 매트제 X1，X2를 각각 투명 5 ㎛ 브로드, 투명 5 ㎛ 샤프라고도 하는 경우가 있다. 또한 매트제 X3，X4，X5를 각각 투명 8 ㎛ 브로드, 투명 8 ㎛ 중간, 투명 8 ㎛ 샤프라고도 하는 경우가 있다.

2. 3차원의 Sa 및 Sz의 측정

각 실험예에서 얻어진 차광재 샘플에 대해서 촉침식 표면 거칠기 측정기(SURFCOM 1500SD2-3DF：도쿄 정밀사)를 사용하여 하기 조건에서 차광막 표면의 3차원의 산술 평균 거칠기(Sa) 및 십점 평균 거칠기(Sz)를 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

＜Sa 및 Sz의 측정조건＞

·촉침 선단 반경：2 ㎛,

·촉침 선단의 테이퍼 각도：60도,

·측정력：0.75 mN,

·컷오프값(λc)：0.8 ㎜,

·측정속도：0.6 ㎜/s,

·기준 길이：0.8 ㎜,

·측정 영역：4 ㎜×0.5 ㎜.

3. P1~P5 및 R1~R4의 산출

각 실험예에서 얻어진 차광재 샘플에 대해서 먼저 차광막 표면에 존재하는 요철의 중심 평면을 도출하여 이것을 기준면(Fb)(도 3 참조)으로 하였다. 또한 중심 평면은 다음과 같은 생각으로 도출하였다. 기준면(Fb)보다 위쪽에 있는 볼록부(산부)의 체적과 기준면(Fb)보다 아래쪽에 있는 오목부(골짜기부)의 용적이 동일해지도록 평탄화했을 때의 상정된 완전 평면을 의미하고 Sa 높이나 Sz의 기준면이 되는 것이다. 예를 들면 본 실험예에서 사용한 촉침식 표면 거칠기 측정기에서는 상기 측정조건에서 측정함으로써 계산으로 기준면이 설정된다.

다음으로 이 기준면(Fb)으로부터 상기 「2. 3차원의 Sa 및 Sz의 측정」에서 측정된 Sa의 1배의 높이 위치에 있는 평면(Fsa1)(도 3 참조)에 돌출되는 돌기 수 P1을 상기 측정기의 해석 소프트웨어인 서프콤맵 프리미엄 4.1을 사용하여 연산함으로써 도출하였다. 동일하게 Sa의 2배의 높이 위치에 있는 평면(Fsa2)(도 3 참조)에 돌출되는 돌기 수 P2, Sa의 3배의 높이 위치에 있는 평면(Fsa3)(도 3 참조)에 돌출되는 돌기 수 P3와 함께 P4, P5에 대해서도 도출하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

또한 표 2에는 각 샘플에 있어서의 기준면(Fb)으로부터의 평면의 높이(단위：㎛) 외에 표 1의 도포액의 부착량, 형성된 차광막의 막두께 등도 병기하였다.

다음으로 얻어진 P1~P5를 토대로 R1~R4를 산출하였다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 R1은 P1과 P2의 비(P2/P1), R2는 P2와 P3의 비(P3/P2), R3는 P3와 P4의 비(P4/P3), R4는 P4와 P5의 비(P5/P4)이다.

4. 평가

각 실험예에서 얻어진 차광재 샘플에 대해서 하기의 방법으로 물성의 평가를 하였다. 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다. 단, 하기 (1) 차광성의 평가에 대해서는 두께 25 ㎛인 투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(루미러 T60：도레이사)의 편면에 상기 각 실험예의 처방의 각 도포액을 부착량 14 g/㎡가 되도록 도포, 건조하여 형성한 샘플을 사용하여 행하였다.

또한 표 3 및 표 4에는 각 샘플에 있어서의 차광막의 표면 성상 조건의 충족 정도를 나타내는 기재(표 중, ○는 만족한다, ×는 만족하지 않는다)를 병기하였다.

(1) 차광성의 평가

각 실험예의 샘플의 광학 투과농도를 JIS-K7651：1988을 토대로 광학농도계(TD-904：그레태그맥베스사)를 사용하여 측정하였다. 그 결과, 측정값이 4.0을 초과한 것을 「○」, 4.0 이하였던 것을 「×」로 하였다. 또한 광학농도의 측정은 UV 필터를 사용하였다.

(2) 도전성의 평가

각 실험예에서 얻어진 차광재 샘플의 표면저항률(Ω)을 JIS-K6911：1995를 토대로 측정하였다. 측정값이 1.0×10⁶ Ω 이하였던 것을 「○」, 1.0×10⁶ Ω을 초과하고 1.0×10¹⁰ Ω 이하였던 것을 「△」, 1.0×10¹⁰ Ω을 초과한 것을 「×」로 하였다.

(3) 광택 제거성의 평가

각 실험예에서 얻어진 차광재 샘플에 대해서 그 차광막 표면의 20도, 60도 및 85도의 각 경면 광택도(G20, G60, G85)를 JIS-Z8741：1997을 토대로 광택계(상품명：VG-2000, 일본 전색 공업사)를 사용하여 측정하였다(단위는 %).

G20으로서는 그 측정값이 0.3 미만이었던 것을 「◎◎」, 0.3 이상 0.5 미만이었던 것을 「◎」, 0.5 이상 0.7 미만이었던 것을 「○」, 0.7 이상이었던 것을 「×」로 하였다. G60에 관해서는 그 측정값이 0.5 미만이었던 것을 「◎◎」, 0.5 이상 0.7 미만이었던 것을 「◎」, 0.7 이상 1 미만이었던 것을 「○」, 1 이상이었던 것을 「×」로 하였다. G85에 관해서는 그 측정값이 8 미만이었던 것을 「◎◎」, 8 이상 10 미만이었던 것을 「◎」, 10 이상 15 미만이었던 것을 「○」, 15 이상이었던 것을 「×」로 하였다.

G20, G60 및 G85의 각 수치가 작을수록 광택도가 낮고, 광택도가 낮을수록 광택 제거성이 우수한 것이 확인된다.

5. 고찰

표 3 및 표 4로부터 이하의 것을 이해할 수 있다. 전체 실험예에 있어서 형성된 차광막의 차광성, 도전성은 양호하였다. 그러나 차광막의 표면 성상이 B1 및 B2 모두 만족하지 못하는 것(실험예 2-1~실험예 2-3, 실험예 4-1~실험예 5-2)은 광택 제거성에 있어서 G85의 평가가 낮았다.

이에 대해서 차광막의 표면 성상이 A1 및 A2 중 어느 하나 이상과 B1 및 B2 중 어느 하나 이상을 만족하는 것(실험예 1-1~실험예 1-3, 실험예 3-1, 실험예 3-2)에 대해서는 광택 제거성에 관해서 G20, G60과 함께 G85에 대해서도 우수한 결과가 얻어졌다.

[실험예 6]

실험예 1-1에서 사용한 도포액 a 중에 액상의 활제로서의 실리콘 오일이 3%가 되도록 배합하여 도포액 f를 조제한 이외는 실험예 1-1과 동일한 조건에서 기재 상에 차광막 F를 형성하고 실험예 6의 차광재 샘플을 제작하였다.

그 후 실험예 1-1과 동일한 조건에서 광택 제거성을 평가한 결과, 실험예 1-1의 경우와 동등한 성능이 얻어졌음에도 불구하고 실험예 1-1과 비교하여 슬라이딩성이 보다 우수한 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로는 정마찰계수(μs)가 0.35 이하이고 동마찰계수(μk)가 0.25 이하로 차광막의 표면 성상에 영향을 미치지 않고 슬라이딩성을 향상시킬 수 있었다.

또한 본 예에서의 μs와 μk는 JIS-K7125：1999를 토대로 하중：200 g, 속도：100 ㎜/분의 조건에서 측정한 값이다.

Claims

차광막을 갖는 광학기기용 차광재에 있어서,
상기 차광막은 하기 조건 A1 및 조건 A2 중 어느 하나 이상과 하기 조건 B1 및 조건 B2 중 어느 하나 이상을 충족시키도록 표면 성상이 조정되어 있는 광학기기용 차광재.
조건 A1：3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 산술 평균 거칠기를 Sa로 했을 때 Sa의 값이 0.4 이상 2.0 이하가 되는 조건,
조건 A2：3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 십점 평균 거칠기를 Sz로 했을 때 Sz의 값이 1 이상 20 이하가 되는 조건,
조건 B1：3차원 표면 거칠기 측정에 있어서의 요철의 중심 평면을 기준면으로 하여, 이 기준면으로부터 Sa의 n배의 높이 위치에 있는 평면에 돌출되는 돌기 수를 Pn으로 하고, Sa의 (n+1)배의 높이 위치에 있는 평면에 돌출되는 돌기 수를 P_n ₊ ₁으로 하며, Pn과 P_n ₊₁의 비(P_n ₊₁/Pn)를 Rn으로 했을 때(단, n은 모두 양의 정수이다.), R1이 55% 이상이고 또한 R4가 7% 이상이 되는 조건,
조건 B2：조건 B1과 동일하게 Pn, P_n ₊₁, Rn으로 했을 때, 적어도 R1이 55% 이상, R2가 15% 이상 및 R3가 8% 이상이 되는 조건.
제1항에 있어서,
상기 차광막은 적어도 바인더 수지, 흑색 미립자 및 매트제를 포함하여 구성되어 있고, 기재 상에 적층되어 있는 광학기기용 차광재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조건 B2는 추가로 R4가 7% 이상이 되는 조건을 포함하는 광학기기용 차광재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 차광재를 사용한 광학 부품.
제4항에 기재된 광학 부품을 포함하는 촬상장치.