TW202235259A - 黑色遮光部件 - Google Patents
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Abstract
提供一種低光澤且黑色性高,並且加工性優異的遮光部件。在基材的至少一方的面上形成含有黑色微粒(32)、低折射率奈米粒子(33)以及樹脂成分(31)的遮光層(3)。將黑色微粒(32)的平均粒徑設為0.1微米至50微米,並將低折射率奈米粒子(33)的平均粒徑設為1奈米至200奈米。作為黑色微粒(32),較佳使用多孔碳,作為低折射率奈米粒子(33),較佳使用氟化鎂粒子以及氧化矽粒子。
Description
本發明涉及黑色遮光部件,更具體地,涉及能夠適用於包括智慧手機在內的行動電話等的照相機單元等光學設備上的黑色遮光部件。
遮光部件通常用於照相機的透鏡光圈、快門以及透鏡墊片。
作為這樣的遮光部件,已知在具有碳黑等黑色顏料的黑色聚酯基材等的表面上形成了規定的凹凸形狀的黑色膜。在上述結構中,藉由控制遮光層表面的微細的凹凸形狀,從而使光有效地散射,並藉由使黑色顏料吸收光,減少反射光,從而能夠實現低光澤性。作為形成上述凹凸的方法,可舉出在基材表面上覆蓋含有消光劑的遮光層的方法、經由噴砂等方法對基材表面進行粗糙化處理的方法。
專利文獻1中記載了:使用上述方法,將遮光部件表面的基於JIS B0601:2001測出的算術平均粗糙度Ra調整為0.5微米以上,並且將最大峰高度Rp與最大谷深度Rv之差(Rp-Rv)調整為不滿3。而且,具有這樣的表面形狀的遮光部件,即使是薄型化,也具有優異的防止反射性能,由於具有優異的硬度以及遮光層與膜基材之間的緊貼性,所以也能夠長期維持優異的低光澤性。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:國際公開第WO2018/052044號公報
發明要解決的課題
近年來,以提高設計感為目的,尋求使黑色突出的高黑色性的光學設備用遮光部件。然而,在以往的遮光部件中,由於經由遮光層表面使光散射,因此帶有白色且黑色不突出,難以兼顧低光澤性和高黑色性。藉由增加黑色微粒的配合量,從而能夠在維持低光澤性的同時提高黑色性,但是遮光層塗膜容易脫落,加工性的降低成為問題。
本發明是鑒於上述情況而完成的,目的在於提供一種低光澤同時高黑色性,並且加工性優異的遮光部件。
用於解決課題的手段
本發明人等鑒於上述課題而進行了深入研究,結果發現,在具有基材、以及形成於基材的至少一方的面上的遮光層的黑色遮光部件中,藉由向遮光層的樹脂成分中添加黑色微粒和低折射率奈米粒子,從而能夠解決上述課題,由此想到了本發明。即,本發明的黑色遮光部件具備基材、以及在上述基材的至少一方的面上形成的遮光層,其特徵在於,上述遮光層含有黑色微粒、低折射率奈米粒子以及樹脂成分。
上述黑色微粒較佳包含多孔碳。
此外,上述低折射率奈米粒子較佳包含選自氟化鎂粒子、氟化鈣粒子、氟化鋰粒子、碳酸鈣粒子、以及氧化矽(二氧化矽)粒子的至少一種。
進一步地,上述低折射率奈米粒子較佳含有氟化鎂粒子以及氧化矽粒子。
上述低折射率奈米粒子也可以包含奈米中空粒子。
上述奈米中空粒子也可以包含中空二氧化矽粒子。
此外,上述遮光層中的上述黑色微粒以及低折射率奈米粒子的含量的總和較佳為上述遮光層整體的體積的50%至95%。
進一步地,上述黑色微粒的平均粒徑較佳為0.1微米至50微米,上述低折射率奈米粒子的平均粒徑較佳為1奈米至200奈米,相對於上述黑色微粒和上述低折射率奈米粒子的總量,上述低折射率奈米粒子較佳佔1體積%至50體積%。
此外,上述黑色遮光部件的形成了遮光層的面的相對於入射角度為60°的入射光的光澤度較佳為1%以下,並且L值較佳為10以下。
上述遮光層的平均膜厚較佳為1微米至100微米。
發明效果
本發明的黑色遮光部件為低光澤同時黑色性高,設計性優異,因此能夠適合用作智慧手機等行動電話的照相機單元。此外,本發明的黑色遮光部件的遮光層的黏接性良好,因此即使在衝壓加工時也能夠抑制遮光層塗膜的剝離,具有優異的加工性。
下面,對本發明的實施方式詳細地進行說明。
另外,在本說明書中,表示數值範圍的「至」表示包括分別記載了上限值和下限值的數值範圍。此外,在數值範圍中,若僅對於上限值記載了單位,則表示下限值也具有與上限值相同的單位。
本說明書中階段性地記載的數值範圍中,以某一數值範圍記載的上限值或下限值也可以為其他階段性記載的數值範圍的上限值或下限值。
此外,本說明書中記載的數值範圍中,以某一數值範圍記載的上限值或下限值也可以替換為實施例中示出的值。
本說明書中,關於組合物中的各成分的含有率或含量,當組合物中存在多種相當於各成分的物質時,只要沒有特別指定,則指組合物中存在的該多種物質的總含有率或總含量。
圖1是表示本發明的實施方式所涉及的黑色遮光部件1的結構的剖面示意圖。本發明的黑色遮光部件1具備基材2、以及形成於上述基材2的至少一方的面上的遮光層3,其特徵在於,上述遮光層3含有黑色微粒32、低折射率奈米粒子33以及樹脂成分31。
在本發明中,由於低折射率奈米粒子33分散在樹脂成分31中,因此,遮光層3的折射率降低,遮光層3與空氣層(n
d=1.00)之間的折射率差變小,遮光層3表面的漫反射光減少。進一步地,漫反射光被黑色微粒反射和吸收,因此光顯著地衰減。因此,認為在本發明的黑色遮光部件1中,能夠實現低光澤以及高黑色性。
下面,對本發明的黑色遮光部件的具體的材料結構進行描述。
(1) 基材
對於本發明中使用的基材沒有特別限定,可以是透明的也可以是不透明的基材。作為本發明的基材材料,能夠使用樹脂、金屬以及玻璃等。
作為樹脂製基材的材料,可舉出例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯‐丙烯共聚物、乙烯與碳原子數4以上的α烯烴的共聚物等聚烯烴、聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、尼龍等聚醯胺、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯等其它通用塑膠、聚碳酸酯、聚醯亞胺等工程塑膠。
此外,作為金屬製基材,可舉出使用了金、銀、銅、鋁、鈦、鋅、鈹、鎳、錫等金屬的金屬基材、使用了磷青銅、銅鎳、銅鈹、不鏽鋼、黃銅、硬鋁等合金的合金基材。
作為玻璃製基材沒有特別限定,但能夠使用例如超薄板玻璃(G-Leaf(註冊商標)、日本電氣硝子股份有限公司製造)等。
這些材料中,從強度高、經濟性以及通用性高的觀點來看,較佳使用進行了雙軸拉伸的聚對苯二甲酸乙二醇酯。此外,從耐熱性的觀點來看,較佳為聚醯亞胺基材,在進一步要求高耐熱性的情況下,較佳使用由銅構成的金屬基材。在樹脂製基材的情況下,藉由在這些素材中預先揉進碳黑、苯胺黑之類的黑色染色劑,將光學濃度調整為2以上、較佳為4以上,從而能夠獲得更優異的遮光特性。
對於基材的厚度沒有特別限定,但在使用樹脂製基材的情況下,較佳為2微米至250微米,更佳為4微米至100微米。藉由將基材的厚度設為上述範圍,還能夠適合用於小型、薄型的光學部件。此外,在用於行動電話等的照相機單元等光學設備的情況下,較佳設為4微米至20微米。
在使用金屬製基材的情況下,基材的厚度較佳為6微米至40微米,在用於行動電話等的照相機單元等光學設備的情況下,較佳設為10微米至20微米。
在使用玻璃製基材的情況下,基材的厚度較佳為5微米至200微米,更佳設為10微米至100微米。此外,在用於行動電話等的照相機單元等光學設備的情況下,較佳設為10微米至35微米。
作為基材,可以使用平坦的基材,還能夠使用對表面實施了消光加工,並形成了凹凸(粗糙化部)的基材。藉由消光加工,既能夠控制遮光層覆蓋後的遮光部件表面的凹凸形狀,還能夠提高基材與遮光層之間的緊貼性。對於消光加工方法沒有特別限定,能夠使用習知的方法。例如,在基材為樹脂製基材的情況下,能夠使用化學蝕刻法、噴射法、壓光法、壓延法、電暈放電法、電漿放電法、由樹脂與粗面化形成劑形成的化學消光法等。此外,還能夠使基材直接含有消光劑,在樹脂製基材表面上形成凹凸。在上述加工方法中,從形狀控制的容易性、經濟性、操作性等觀點來看,較佳使用噴射法,尤其佳使用噴砂法。
在噴砂法中,能夠藉由控制所使用的研磨劑的粒徑、噴射壓力等,從而控制表面的性狀。此外,在壓光法中,能夠藉由調整壓光輥形狀、壓力,從而控制表面的性狀。
另一方面,在基材為金屬製基材膜的情況下,能夠藉由黑化處理、噴射處理、蝕刻處理等,在表面上形成凹凸。
(2) 固定層
為了提高基材與遮光層之間的黏接性,在將遮光層設置在上述基材的至少一方的面上之前,還能夠設置固定層。作為固定層,能夠應用脲醛樹脂層、三聚氰胺樹脂層、聚氨酯樹脂層、聚酯樹脂等。例如,聚氨酯樹脂層可藉由在基材表面上塗敷含有聚異氰酸酯和二胺、二醇等含活性氫化合物的溶液,並使其固化的方式獲得。此外,在固定層為脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂的情況下,可藉由在基材表面上塗敷含有水溶性脲醛樹脂或水溶性三聚氰胺樹脂的溶液,並使其固化的方式獲得。聚酯樹脂可藉由在基材表面上塗敷用有機溶劑(甲基乙基酮、甲苯等)溶解或稀釋的溶液,並使其乾燥的方式獲得。
(3) 遮光層
本發明的遮光層含有樹脂成分、黑色微粒以及低折射率奈米粒子。
下面,對各個成分進行說明。
1) 樹脂成分
樹脂成分成為黑色微粒以及低折射率奈米粒子的黏結劑。對於樹脂成分的材料沒有特別限定,還能夠使用熱塑性樹脂和熱固化性樹脂中的任一種。作為具體的熱固化性樹脂,可舉出丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂、鄰苯二甲酸烯丙酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、醇酸樹脂等。此外,作為熱塑性樹脂,可舉出聚丙烯酸酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、丁縮醛樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物樹脂等。
從耐熱性、耐濕性、耐溶劑性以及表面硬度的觀點來看,較佳使用熱固化性樹脂。若考慮柔軟性和覆膜的強韌性,則在熱固性樹脂之中,特別佳為丙烯酸樹脂。另一方面,在不太需要覆膜的強韌性的情況下,能夠省略熱固化步驟,因此,較佳使用熱塑性丙烯酸樹脂。
藉由添加固化劑作為遮光層的構成成分,能夠促進樹脂成分的交聯。作為固化劑,能夠使用具有官能團的尿素化合物、三聚氰胺化合物、異氰酸酯化合物、環氧化合物、氮丙啶化合物、噁唑啉化合物等。其中,特別佳為異氰酸酯化合物。相對於樹脂成分100重量%,固化劑的配合比例較佳為10重量%至50重量%。藉由以上述範圍添加固化劑,可獲得硬度更適宜的遮光層,即使在與其它部件之間發生滑動的情況下,也能夠長期維持遮光層的表面形狀,保持低光澤性。
在使用固化劑的情況下,為了促進其反應,還能夠同時使用反應催化劑。作為反應催化劑,可舉出氨、氯化銨等。相對於固化劑100重量%,反應催化劑的配合比例較佳為0.1重量%至10重量%的範圍。
2) 黑色微粒
本發明的黑色遮光部件,其特徵在於,遮光層含有黑色微粒。
如圖1所示,經由黑色微粒32,在遮光層3表面上形成微細的凹凸形狀。然後,經由在凹凸形狀表面上使光散射,從而能夠降低光澤度。進一步地,光被黑色微粒32吸收,並反覆散射和吸收,從而減少反射光,實現進一步的低光澤性。
在圖1中,示出了在平坦的基材2的表面覆蓋了含有黑色微粒32的遮光層3的結構,但如上述那樣,還能夠使用藉由消光加工在表面上形成了凹凸形狀的基材。
在本發明中,為了實現期望的光澤度,能夠按照現有的方法來控制遮光層3表面的凹凸形狀。遮光層3的表面形狀能夠藉由調整基材2的表面形狀、黑色微粒32的粒徑、粒度分佈、含量以及遮光層3的膜厚等進行控制。此外,還能夠藉由調整塗敷液製備時的溶劑的種類、固體成分濃度、向基材塗敷的量進行控制。進一步地,還能夠藉由塗敷液的塗敷方法、乾燥溫度、時間以及乾燥時的風量等塗膜製造條件進行控制。
關於本發明的黑色微粒的平均粒徑,只要能夠獲得具有期望的表面形狀的遮光層,就沒有特別限定,但較佳為0.1微米至50微米,更佳為1微米至10微米。藉由將黑色微粒的平均粒徑設為上述範圍,從而能夠進一步降低在遮光層的表面上形成了微細的凹凸的光澤度。
此外,黑色微粒的含量還取決於黑色微粒的平均粒徑、粒度分佈以及遮光層的膜厚、基材的表面形狀,但相對於遮光層整體100體積%,黑色微粒的含量較佳為25體積%至93體積%,更佳為50體積%至90體積%。
藉由將黑色微粒的含量設為上述範圍,從而能夠兼顧更優異的黑色性和低光澤性。
另外,遮光層中的黑色微粒的體積含有率(體積佔有率)能夠換算為根據遮光層的剖面照片,經由圖像分析等計算出的面積佔有率求出。
作為黑色微粒,還能夠使用樹脂系粒子以及無機系粒子的任一個。作為樹脂系粒子的材料,可舉出例如三聚氰胺樹脂、苯代三聚氰胺樹脂、苯代三聚氰胺/三聚氰胺/福馬林縮聚物、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、苯乙烯樹脂、氟樹脂、矽樹脂等。另一方面,作為無機系粒子的材料,可舉出二氧化矽、氧化鋁、碳酸鈣、硫酸鋇、氧化鈦(二氧化鈦)、碳等。它們能夠單獨使用,還能夠組合二種以上使用。
另外,在使用非黑色的材料的情況下,藉由有機系或無機系著色劑將微粒著色為黑色,從而能夠得到黑色微粒。作為具體的著色劑,可舉出碳黑、苯胺黑、碳奈米管等。
作為像這樣著色得到的材料,可舉出複合二氧化矽、導電性二氧化矽、黑色二氧化矽、黑色丙烯酸等。
作為複合二氧化矽,可舉出例如將碳黑和二氧化矽以奈米級進行合成並複合而得的複合二氧化矽,作為導電性二氧化矽,可舉出例如在二氧化矽粒子上塗覆碳黑等導電性粒子而得的導電性二氧化矽,作為黑色二氧化矽,可舉出例如在矽石中含有石墨的天然礦石。此外,作為黑色丙烯酸,可舉出用碳黑著色而得的丙烯酸共聚物等。
為了獲得更優異的特性,作為黑色微粒,較佳使用無機粒子。作為黑色微粒,藉由使用無機系粒子,能夠獲得更低光澤且高黑色性的黑色遮光部件。作為用作黑色微粒的無機系粒子材料,較佳為碳。碳之中,特別佳使用多孔碳粒子。藉由使用多孔碳,與使用非多孔的黑色微粒的情況相比,能夠獲得以下效果。即,在微粒的表面以及內部,光反覆被反射和吸收從而衰減,並且在黑色微粒的表面以及內部,能夠保持更多的後述的低折射奈米粒子,因此,能夠進一步降低光澤度。
對於黑色微粒的形狀沒有特別限定,但是,若考慮塗敷液的流動特性、塗敷性、所獲得的遮光層的滑動特性等,則較佳使用圓球狀的黑色微粒。
3) 低折射率奈米粒子
本發明的遮光部件的特徵在於,含有低折射率奈米粒子。
圖2(A)示出了本發明的黑色遮光部件中的入射光的衰減行為,圖2(B)示出了遮光層不含有低折射奈米粒子的遮光部件中的入射光的衰減行為。
如圖2(A)所示,在本發明的黑色遮光部件中,在遮光層表面上經由黑色微粒形成了微細的凹凸形狀。這裡,低折射率奈米粒子與黑色微粒一起分散在遮光層的樹脂成分(黏結劑樹脂)中,黑色微粒的空氣層側表面具有由分散了低折射率奈米粒子的樹脂成分覆蓋的結構。
經由分散了低折射率奈米粒子的樹脂成分,到達黑色微粒的表面後的入射光5的一部分透射並被黑色微粒吸收,一部分成為反射光。這裡,由於黑色微粒由分散了低折射率奈米粒子的樹脂成分覆蓋,因此,能夠抑制樹脂成分表面的反射。因此,與圖2(B)所示的藉由不含有低折射率奈米粒子的樹脂成分覆蓋黑色微粒的遮光部件相比,通過樹脂成分的光變多,更多的光被黑色微粒吸收,因此,認為能夠有效地降低反射光。
此外,到達成為空氣層與沒有覆蓋黑色微粒的樹脂成分的介面的遮光層表面的入射光6的一部分透射,一部分反射。這裡,在本發明的黑色遮光部件中,由於在樹脂成分中分散了低折射率的奈米粒子,因此,與圖2(B)所示的具有不含有低折射率奈米粒子的樹脂成分的遮光部件相比,在空氣層與遮光層的樹脂成分的介面上反射的光減少,通過遮光層的樹脂成分的光增加。
並且,通過了遮光層的樹脂成分的光在作為基材與遮光層的介面的基材表面反射,被遮光層中的黑色微粒吸收。
因此,認為藉由本發明的黑色遮光部件,能夠實現低光澤以及高黑色性。
這裡,低折射率奈米粒子是指折射率為1.5以下的奈米粒子。低折射率奈米粒子的平均粒徑較佳為1奈米至200奈米,更佳為5奈米至150奈米,進一步佳為10奈米至100奈米,最佳為20奈米至80奈米。
藉由將低折射率奈米粒子的折射率和平均粒徑設為上述範圍,從而能夠更有效地降低遮光層的折射率。因此,能夠進一步提高黑色性。
在如以往那樣含有碳奈米粒子(n
d=2左右)的遮光層中,遮光層的折射率變高,遮光層與空氣層之間的折射率差變大,因此,認為遮光層表面的漫反射光增加。而且,漫反射光經由遮光層表面的凹凸形狀散射,存在白色,推測其難以獲得在本發明中作為目標的黑色性。
若低折射率奈米粒子的材料符合上述條件,則可以是無機系材料也可以是有機系材料,也可以是有機系材料與無機系材料的混合材料或者複合材料。作為無機系材料,可舉出例如錐冰晶石(Na
5Al
3F
14、n
d=1.33)、冰晶石(Na
3AlF
6、n
d=1.35)、氟化鈉(NaF、n
d=1.34)、氟化鋰(LiF、n
d=1.36)、氟化鋁(AlF
3、n
d=1.36)、氟化鎂(MgF
2、n
d=1.38)、氟化鈣(CaF
2、n
d=1.43)、氟化鋇(BaF
2、n
d=1.48)等氟化物、氧化矽(二氧化矽:SiO
2、n
d=1.47)等氧化物、碳酸鈣(CaCO
3、n
d=1.50)等碳酸鹽等。
此外,作為有機系材料,可舉出例如丙烯酸樹脂(n
d=1.49至1.50)、苯乙烯樹脂、矽樹脂(n
d=1.43左右)、氟樹脂(n
d=1.35左右)等奈米粒子(次微米粒子)。進一步地,還能夠使用將金屬氧化物和有機分子複合而得的有機無機混合物材料(有機無機奈米複合材料)。
從化學穩定性的觀點來看,上述低折射率奈米粒子的材料之中,較佳使用氟化鎂、氟化鈣、氟化鋰、碳酸鈣、氧化矽(二氧化矽)等。
此外,作為上述低折射率奈米粒子,還能夠使用奈米中空粒子、奈米黏土粒子等。尤其,藉由使用奈米中空粒子,遮光層的折射率進一步降低,減少了漫反射,因此,能夠大幅提高黑色性。這些之中,進一步佳使用中空二氧化矽奈米粒子。
此外,還能夠使用不同成分的多種低折射率奈米粒子。藉由這些結構,能夠進一步提高黑色性。例如,確認了藉由併用氟化鎂奈米粒子和二氧化矽奈米粒子,從而與單獨添加各成分的情況相比,L值降低,黑色性提高。產生這種現象的理由並非是顯而易見的。作為理由之一,認為是:在使用不同成分的多種低折射率奈米粒子的情況下,與單獨使用的情況相比,能夠抑制低折射率奈米粒子的凝聚,形成低折射率奈米粒子更均勻地分散而得的低折射率的遮光層。此外,作為其它理由,認為有可能是:在使用不同成分的多種低折射率奈米粒子的情況下,一方面容易附著於黑色微粒表面,主要減少黑色微粒表面的漫反射,另一方面容易均勻地分散在樹脂成分中,減少作為空氣層與遮光層的介面的遮光層表面的漫反射,經由這些協同效果,獲得了更優異的黑色性。
關於本發明的黑色遮光部件1的遮光層3中的黑色微粒32和低折射率奈米粒子33的總含量,只要能夠獲得期望的特性就沒有特別限定,但相對於遮光層整體100體積%,較佳為50體積%至95體積%,更佳為60體積%至90體積%。
此外,關於黑色微粒32與低折射率奈米粒子33的混合比,只要能夠獲得期望的特性也沒有特別限定,但相對於黑色微粒32和低折射率奈米粒子33的總量,低折射率奈米粒子33較佳為1體積%至50體積%,更佳為2體積%至25體積%。藉由將遮光層中的黑色微粒和低折射率奈米粒子的含量調整為上述範圍,從而能夠獲得更優異的低光澤性以及黑色性。此外,經由上述範圍,基材2與遮光層3的介面以及粒子與樹脂成分的介面充分被黏接,因此,在加工時能夠實現優異的加工性而不會剝離遮光層。
另外,遮光層中的低折射率奈米粒子的體積含有率(體積佔有率)也能夠換算為根據遮光層的剖面照片經由圖像分析等計算出的面積佔有率而求出。
在本發明中,作為遮光層的構成成分,可以根據需要進一步添加流平劑、增黏劑、pH調節劑、潤滑劑、分散劑、消泡劑等。
作為潤滑劑,除了作為固體潤滑劑的聚四氟乙烯(PTFE)粒子以外,可以使用聚乙烯蠟、有機矽粒子等。
藉由向有機溶劑或水中添加上述構成成分,並進行混合攪拌,從而製備均勻的塗敷液。作為有機溶劑,可以使用例如甲基乙基酮、甲苯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等。
藉由將所獲得的塗敷液直接塗敷在基材表面或者預先形成的固定層上,進行乾燥從而形成遮光層。對於塗敷方法沒有特別限定,可使用輥塗法、刮刀法等。
本發明中的遮光層的厚度較佳為1微米至100微米,更佳為2微米至50微米,進一步佳為3微米至25微米。
藉由將遮光層的厚度設為上述範圍,從而能夠獲得期望的黑色性、防反射效果。另外,含有消光劑的遮光層的厚度是從基材表面起至遮光層的黑色微粒未突出的基質部為止的高度。上述遮光層的厚度可以基於JIS K7130進行測量。
下面,對本發明的黑色遮光部件的特性進行描述。
(1) 光澤度
本發明的黑色遮光部件的形成了遮光層的面的相對於入射角度為60°的入射光的光澤度較佳為1%以下,更佳為0.8%以下,進一步佳為0.6%以下,最佳為0.4%以下。藉由將本發明的黑色遮光部件的相對於入射角度為60°的入射光的光澤度調整為上述範圍,從而能夠更有效地防止由光的漫反射導致的眩光/重影。
上述光澤度能夠按照JIS Z8741,測定相對於入射角60°的鏡面光澤度而得到。
(2) 黑色度
本發明的黑色遮光部件的形成了遮光層的面的L值較佳為10以下,更佳為8以下,進一步佳為7以下。藉由將本發明的黑色遮光部件的L值調整為上述範圍,從而黑色性高、黑色突出、設計性優異,因此,能夠適合用作智慧手機等行動電話的照相機單元。
L值是基於JIS Z8781-4而計算出的L
*a
*b
*色空間之中表示明度的L
*值。
(3) 黏接強度
本發明的黑色遮光部件的形成了遮光層的面的黏接強度較佳為1N/25毫米以上,更佳為2N/25毫米以上,進一步佳為4N/25毫米以上,最佳為6N/25毫米以上。藉由將本發明的黑色遮光部件的黏接強度調整為上述範圍,從而能夠防止加工時遮光層塗膜剝離,提高加工性。
黏接性是按照JISZ0237,經由測定將黏貼在遮光層上的31B膠帶(日東電工公司製造)沿180°方向剝離時的阻力而求出的。另外,31B膠帶能夠使用2公斤的輥貼合在遮光層上。
實施例
經由以下的實施例,進一步對本發明詳細地進行說明,但本發明不限於這些實施例。另外,在實施例中,在沒有特別記載的情況下,「%」以及「份」表示質量%以及質量份。
〈黑色遮光部件的結構〉
(1) 基材
(1-1) 聚醯亞胺膜:KAPTON 50MBC(厚度12微米),東麗杜邦股份有限公司製造
(2) 遮光層
(a) 微粒
(a1) 丙烯酸填料:平均粒徑:3微米,折射率:1.49
(a2) 多孔碳粒子:平均粒徑:3微米,折射率:1.55左右
(a3) 碳奈米粒子:平均粒徑:128奈米,折射率:1.82
(a4) 碳奈米粒子:平均粒徑:50奈米,折射率:1.80
(a5) 丙烯酸共聚物微粒(顏料著色類型):平均粒徑:3微米,折射率:1.50左右
(b) 低折射率奈米粒子
(b1) 氟化鎂:平均粒徑:50奈米,折射率:1.38左右
(b2) 中空二氧化矽:平均粒徑:60奈米,折射率:1.30左右
(b3) 二氧化矽:平均粒徑:45奈米,折射率:1.44左右
(c) 樹脂
(c1) 丙烯酸樹脂:Acrydic A801,DIC股份有限公司製造
(c2) 丙烯酸樹脂:PARACRON PRECOAT 200,根上工業股份有限公司製造
(c3) 丙烯酸樹脂:PARACRON W197,根上工業股份有限公司製造
(d) 固化劑
(d1) 聚異氰酸酯:TAKENATE D110N,三井化學股份有限公司製造
(實施例1至13、比較例1至3、參考例1至2)
按照表1至2所示的配合比(固體成分質量),將遮光層的各成分放入溶劑中,攪拌混合,得到塗敷液。這裡,作為溶劑,使用了甲基乙基酮和甲苯。
在聚醯亞胺膜的基材的一方的面上塗敷表1和表2的組分的塗敷液,然後,在120℃下乾燥5分鐘,形成了遮光層。另外,在聚醯亞胺膜上不設置固定層,在基材表面上直接塗敷了塗敷液。
經由上述的方法,對所得到的遮光層塗膜的平均膜厚、相對於入射角度為60°的入射光的光澤度、L值以及黏接強度進行評價,將結果示於表1以及表2。
作為表1的參考例1,示出了以往的以一般的遮光部件的組分製備的樣品的特性的評價結果。如圖3(A)所示,參考例1的遮光部件10具有在基材20上覆蓋了含有樹脂成分331、消光劑332以及黑色顏料333的遮光層30的結構。另外,在參考例1中,消光劑332是丙烯酸樹脂微粒(無色透明),黑色顏料333是碳奈米粒子。認為在這樣的以往的遮光部件中,透過由消光劑332形成的遮光層30表面的微細的凹凸形狀,使光散射,並且經由分散在樹脂成分331中的黑色顏料333,吸收光,減少反射光,從而能夠實現低光澤性。
然而,在參考例1中,如表1所示的那樣,確認了黏接強度良好,為10.7N/25毫米,但是60°下的光澤度為2.7%,L值高,為23.0,不能夠獲得在本發明中作為目標的級別的低光澤性以及黑色性。認為這是因為,在參考例1的遮光層中,由於分散了碳奈米粒子,因此折射率高,經由與空氣層的折射率之差,遮光層30表面的漫反射光增加,漫反射光經由表面的凹凸形狀而散射,帶有白色。
[表1]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 比較例1 | 比較例2 | 參考例1 | 參考例2 | |||
組分 | (a)微粒 | (a1)丙烯酸樹脂微粒(無色透明) | - | - | - | - | - | - | - | 100 | 96 | - |
(a2)多孔碳(黑色) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | - | - | 200 | ||
(a5)丙烯酸樹脂微粒(黑色) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
(a3)碳奈米粒子 | - | - | - | - | - | - | - | - | 114 | - | ||
(a4)碳奈米粒子 | - | - | - | - | - | - | 100 | - | - | - | ||
(b)低折射率奈米粒子 | (b1)氟化鎂奈米粒子 | 100 | - | - | 50 | 50 | - | - | 100 | - | - | |
(b2)中空二氧化矽奈米粒子 | - | 100 | - | 50 | - | 50 | - | - | - | - | ||
(b3)二氧化矽奈米粒子 | - | - | 100 | - | 50 | 50 | - | - | - | - | ||
(c)樹脂 | (c1)丙烯酸樹脂 | - | - | - | - | - | - | - | - | 62 | - | |
(c2)丙烯酸樹脂 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | - | 100 | ||
(c3)丙烯酸樹脂 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
(d)固化劑 | (d1)異氰酸酯系固化劑 | - | - | - | - | - | - | - | - | 38 | - | |
((a)+(b))相對於遮光層整體的體積佔有率(體積%) | 81 | 85 | 82 | 83 | 82 | 83 | 82 | 58 | 63 | 89 | ||
(b)低折射率奈米粒子相對於粒子總量的體積佔有率(體積%) | 9 | 27 | 10 | 19 | 9 | 20 | 0 | 28 | 0 | 0 | ||
評價結果 | 塗膜平均厚度(微米) | 10 | 13 | 10 | 12 | 11 | 12 | 12 | 11 | 5 | 11 | |
60°下的光澤度(%) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 1.2 | 2.7 | 0.1 | ||
黑色度 L* | 7.2 | 6.3 | 7.3 | 5.4 | 6.3 | 6.7 | 18.1 | 24.4 | 23.0 | 8.7 | ||
黏接強度(N/25毫米) | 3.4 | 5.9 | 5.9 | 6.2 | 6.7 | 5.5 | 4.8 | 0.2 | 10.7 | 0.1 |
在參考例2中,示出了以L值的降低(即黑色性的提高)為目的,添加作為黑色微粒的多孔碳製備代替消光劑332的丙烯酸樹脂微粒(無色透明)而得的樣品的特性的評價結果。如圖3(B)所示,參考例2的遮光部件100具有在基材200上覆蓋了含有樹脂成分3331以及黑色微粒3332的遮光層300的結構。可知在參考例2的遮光部件中,60°下的光澤度為0.1%,實現了低光澤,並且L值為8.7,與參考例1相比大幅減少,能夠得到黑色性。然而,黏接強度較低,為0.1N/25毫米,預計會妨礙加工。認為這是因為,在參考例2中,如圖3(B)所示,為了將L值降低至期望值,藉由增加黑色微粒3332的添加量,從而減少了樹脂成分在遮光層300中所佔的比例,因此,不能夠將基材200與遮光層300間以及樹脂成分3331與黑色微粒3332間充分黏接。
在將參考例2的黑色微粒的1/2變更為平均粒徑50奈米的碳奈米粒子而得的比較例1中,確認了60°下的光澤度為0.1%,維持低光澤性,同時黏接強度上升,為4.8N/25毫米。認為這是因為,藉由將多孔碳的一部分變更為碳奈米粒子,從而樹脂成分在遮光層中所佔的體積比例變大,能夠將基材與粒子之間充分黏接。然而,在比較例1中,可知L值為18.1,與參考例2相比大幅上升,不能夠獲得作為目標的級別的黑色性。作為其理由,認為這是因為,在分散了平均粒徑為50奈米且折射率為1.80左右的碳奈米粒子的遮光層中,折射率上升,與空氣層之間的折射率差變大,由此,增加了遮光層表面的漫反射光,漫反射光經由遮光層表面的凹凸形狀而散射,帶有白色。
另一方面,在添加了透明的丙烯酸樹脂微粒以及低折射率的氟化鎂奈米粒子的比較例2中,可知60°下的光澤度成為1.2%,L值成為24.4,不能夠得到作為目標的低光澤性以及黑色性。進一步地,確認了黏接強度為0.2N/25毫米,黏接性也不充分。
與此相對地,在添加了黑色微粒、以及作為低折射率奈米粒子的、氟化鎂奈米粒子(折射率:1.38)(實施例1)、中空二氧化矽奈米粒子(折射率:1.30)(實施例2)以及二氧化矽奈米粒子(折射率:1.44)(實施例3)的本發明的實施例中,確認了60°下的光澤度均為0.1%,為低光澤,L值均為8以下,具有優異的黑色性。認為這是因為,藉由將低折射率奈米粒子分散在遮光層中,從而降低了遮光層的折射率,降低了與空氣層之間的折射率差,由此減少了遮光層表面的漫反射光,進而漫反射光被黑色微粒吸收和反射,光顯著地衰減。另外,確認了在含有黑色微粒以及低折射率奈米粒子的本發明的任一實施例中,黏接強度均為3N/25毫米以上,黏接性也良好。
在實施例1至3中,尤其在使用了折射率為1.30的中空二氧化矽的實施例2中,還確認了L值減少至6.3,獲得了優異的黑色性,並且黏接強度也高,為5.9N/25毫米。認為這是因為,由於中空二氧化矽奈米粒子的折射率低,因此,進一步降低了遮光層的折射率,減少了與空氣層的折射率之差,因此,進一步減少了在遮光層表面的光的漫反射。
另外,在本實施例中,認為由於使用了多孔碳作為黑色微粒,因此,在多孔碳微粒間,光被反射和吸收,並且在多孔碳微粒內(孔內)中,也反覆進行光的反射和吸收,由此,光顯著地衰減,進一步提高了黑色性。
此外,在添加了二種低折射率奈米粒子的實施例4(氟化鎂奈米粒子以及中空二氧化矽奈米粒子)、實施例5(氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子)、以及實施例6(中空二氧化矽奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子)中,確認了低光澤,且具有黑色性以及黏接性。
尤其,在添加了氟化鎂奈米粒子以及中空二氧化矽奈米粒子的實施例4中,L值為5.4,低於單獨使用氟化鎂奈米粒子的實施例1以及單獨使用中空二氧化矽奈米粒子的實施例2的任一個,確認了併用不同折射率的多種低折射率奈米粒子的效果。與單獨使用氟化鎂奈米粒子的實施例1以及單獨使用中空二氧化矽奈米粒子的實施例2相比,在添加了氟化鎂奈米粒子以及中空二氧化矽奈米粒子的實施例4中,還提高了黏接性。
此外,可知在添加了氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的實施例5中,L值也低於單獨使用氟化鎂奈米粒子的實施例1以及單獨使用二氧化矽奈米粒子的實施例3的任一個,獲得了與添加中空二氧化矽奈米粒子的實施例2相同的黑色性。進一步地,在實施例5中,黏接強度高於實施例1以及實施例3的任一個,與實施例2相比,提高了黏接性。由此確認了藉由併用氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子,從而能夠實現低光澤性和優異的黑色性以及黏接性而無需使用昂貴的中空二氧化矽奈米粒子。
藉由使用了成分以及不同折射率的多種低折射率奈米粒子的結構從而降低L值的理由尚不明確,但認為是如下理由。作為理由之一,可舉出:藉由使用不同種類的多種低折射率奈米粒子,與使用一個種類的情況相比,形成了防止低折射率奈米粒子的凝聚,低折射率奈米粒子更均勻地分散的低折射率的遮光層。此外,作為其它理由,認為是在使用不同成分的多種低折射率奈米粒子的情況下,具有如下特性:一方面容易附著於黑色微粒表面,另一方面容易均勻地分散在樹脂成分中。例如,在組合了氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的實施例5中,認為氟化鎂奈米粒子容易附著於黑色微粒表面,降低了黑色微粒表面的漫反射,二氧化矽奈米粒子分散在樹脂成分中,降低了作為空氣層與遮光層的介面的遮光層的黏結劑樹脂表面的漫反射,經由二者的協同效果進一步獲得了優異的黑色性。
在表2的實施例7、5以及8中,將黑色微粒和樹脂成分的添加量設為一定,並改變低折射率奈米粒子的添加量,製備了樣品。這裡,作為低折射率奈米粒子,使用氟化鎂奈米粒子和二氧化矽奈米粒子,並將其質量比設為1:1。在實施例7、5以及8中,60°下的光澤度均為0.1,獲得了低光澤性。
此外,在分別添加了50質量份的氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的實施例5中,L值為6.3。與此相對地,分別添加了25質量份的氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的實施例7、以及分別添加了100質量份的氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的實施例8的L值分別為8.5以及7.8,高於實施例5。
在實施例7中,認為由於減少了低折射率奈米粒子的配合量,因此遮光層的折射率變高,漫反射光增大,L值變高。另一方面,在實施例8中,認為藉由增加低折射率奈米粒子的配合量,從而減少了遮光層中的黑色微粒的配合比率,因此抑制了漫反射光的反射和吸收,L值變高。
此外,可知黏接強度按實施例7、5以及8的順序依次上升,在將遮光層中的黑色微粒的量設為一定的情況下,藉由增加低折射率奈米粒子的配合量,提高了遮光層的黏接強度。認為這是因為藉由配合低折射率奈米粒子,黏結劑樹脂變得強韌。
由以上結果可知,為了獲得期望的黑色性以及黏接性,調整遮光層中的低折射率奈米粒子的含量是有效的。
表2的實施例9、5以及10示出了將氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的總量設為一定,並變更了氟化鎂奈米粒子與二氧化矽奈米粒子的比率時的光澤度、L值以及黏接性的評價結果。作為比較,還示出了分別單獨添加氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子而得的實施例1以及3的結果。
可知與分別單獨添加氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子而得的實施例1以及3相比,在添加了氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的實施例9、5以及10中,L值均降低,黏接性提高。在將氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的總量設為100,將氟化鎂奈米粒子的比率設為25質量%的實施例9、將氟化鎂奈米粒子的比率設為50質量%的實施例5、以及將氟化鎂奈米粒子的比率設為75質量%的實施例10中,L值沒有大的差異。存在如下可能性:在單獨使用氟化鎂奈米粒子的情況下,由於氟化鎂奈米粒子的凝聚,遮光層中存在折射率不均勻的部分。但是,藉由添加二氧化矽奈米粒子,從而解除了氟化鎂粒子的凝聚,形成了低折射率奈米粒子均勻分散在遮光層中的低折射率遮光層,由此,進一步減少了漫反射光,並進一步提高了黑色性。
此外,在含有氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的實施例9、5以及10中,認為存在如下可能性:氟化鎂奈米粒子附著於黑色微粒表面,降低了黑色微粒表面的漫反射,二氧化矽奈米粒子分散在樹脂成分中,降低了作為空氣層與遮光層的介面的遮光層的黏結劑樹脂表面的漫反射,經由二者的協同效果進一步獲得了優異的黑色性。
表2的實施例11、5以及12示出了將多孔碳、氟化鎂奈米粒子以及二氧化矽奈米粒子的比率設為一定,並變更了上述粒子相對於遮光層的總含量時的光澤度、L值以及黏接性的評價結果。在任一實施例中,均確認了60°的光澤率為0.1%,獲得了低光澤性。此外,在粒子相對於遮光層的含量為69體積%的實施例11中,確認了L值為8.7,黏接性為11.8N/25毫米,具有良好的黑色性和優異的黏接性。在將粒子的含有率設為82體積%的實施例5中,L值降低至6.3,黏接性降低至6.7N/25毫米。進一步地,在將粒子的含有率設為85體積%的實施例12中,L值為6.4,與實施例5相同,但黏接性降低至2.1N/25毫米。
由以上結果可知,為了獲得期望的黑色性以及黏接性,調整遮光層中的黑色微粒和低折射率奈米粒子的總量是有效的。
同樣地,將比較例3的評價結果示於表2,在比較例3中,作為黑色微粒,使用著色為黑色的丙烯酸樹脂微粒來代替多孔碳,並與碳奈米粒子一起分散在樹脂層。在比較例3中,60°下的光澤度為0.2%,黏接性為9.8N/25毫米,獲得了充分的低光澤性以及黏接強度。然而,L值為13.6,不能夠得到作為目標的黑色性。認為這是因為在分散了碳奈米粒子的遮光層中,折射率高,遮光層表面的漫反射多。
同樣地,在表2中示出了實施例13的結果,實施例13使用了著色為黑色的丙烯酸樹脂微粒、以及作為低折射率奈米粒子的氟化鎂奈米粒子和二氧化矽奈米粒子。在實施例13中,60°下的光澤度為0.1%,L值為9.7,黏接性為10.1N/25毫米。由此確認了使用著色為黑色的丙烯酸樹脂微粒作為黑色微粒,也能夠獲得本發明的效果,即低光澤性、優異的黑色性以及黏接性。
[表2]
實施例7 | 實施例5 | 實施例8 | 實施例1 | 實施例9 | 實施例5 | 實施例10 | 實施例3 | 實施例11 | 實施例5 | 實施例12 | 實施例13 | 比較例3 | |||
組分 | (a)微粒 | (a1)丙烯酸樹脂微粒(無色透明) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
(a2)多孔碳(黑色) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 50 | 100 | 125 | - | - | ||
(a5)丙烯酸樹脂微粒(黑色) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 500 | 500 | ||
(a3)碳奈米粒子 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 25 | ||
(a4)碳奈米粒子 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
(b)低折射率奈米粒子 | (b1)氟化鎂奈米粒子 | 12.5 | 50 | 100 | 100 | 75 | 50 | 25 | - | 25 | 50 | 62.5 | 25 | - | |
(b2)中空二氧化矽奈米粒子 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
(b3)二氧化矽奈米粒子 | 12.5 | 50 | 100 | - | 25 | 50 | 75 | 100 | 25 | 50 | 62.5 | 100 | - | ||
(c)樹脂 | (c1)丙烯酸樹脂 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
(c2)丙烯酸樹脂 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | - | - | ||
(c3)丙烯酸樹脂 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 90 | 90 | ||
(d)固化劑 | (d1)異氰酸酯系固化劑 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 10 | 10 | |
((a)+(b))相對於遮光層整體的體積佔有率(體積%) | 80 | 82 | 83 | 81 | 81 | 82 | 82 | 82 | 69 | 82 | 85 | 85 | 84 | ||
(b)低折射率奈米粒子相對於粒子總量的體積佔有率(體積%) | 3 | 9 | 17 | 9 | 9 | 9 | 10 | 10 | 9 | 9 | 9 | 10 | - | ||
評價結果 | 塗膜平均厚度(微米) | 10 | 11 | 10 | 10 | 10 | 11 | 10 | 10 | 12 | 11 | 12 | 12 | 11 | |
60°下的光澤度(%) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | ||
黑色度 L* | 8.5 | 6.3 | 7.8 | 7.2 | 6.6 | 6.3 | 6.5 | 7.3 | 8.7 | 6.3 | 6.4 | 9.7 | 13.6 | ||
黏接強度(N/25毫米) | 3.6 | 6.7 | 7.4 | 3.4 | 6.1 | 6.7 | 7.1 | 5.9 | 11.8 | 6.7 | 2.1 | 10.1 | 9.8 |
1,10,100:遮光部件
2,20,200:基材
3,30,300:遮光層
31,331,3331:樹脂成分
32,3332:黑色微粒
33:低折射率奈米粒子
332:消光劑
333:黑色顏料
圖1是表示本發明的實施方式所涉及的遮光部件的結構的剖面示意圖。
圖2是表示本發明的遮光部件中的入射光的衰減行為的示意圖(A)以及表示遮光層不含有低折射奈米粒子的遮光部件中的入射光的衰減行為的示意圖(B)。
圖3是表示參考例1的遮光部件(A)以及參考例2的遮光部件(B)的結構的剖面示意圖。
1:遮光部件
2:基材
3:遮光層
31:樹脂成分
32:黑色微粒
33:低折射率奈米粒子
Claims (10)
- 一種黑色遮光部件,具備基材、以及形成於該基材的至少一方的面上的遮光層,其中, 該遮光層含有黑色微粒、低折射率奈米粒子以及樹脂成分。
- 如請求項1所述的黑色遮光部件,其中, 該黑色微粒包含多孔碳。
- 如請求項1或2所述的黑色遮光部件,其中, 該低折射率奈米粒子包含選自氟化鎂粒子、氟化鈣粒子、氟化鋰粒子、碳酸鈣粒子、以及氧化矽粒子中的至少一種。
- 如請求項1至3中任一項所述的黑色遮光部件,其中, 該低折射率奈米粒子含有氟化鎂粒子以及氧化矽粒子。
- 如請求項1至4中任一項所述的黑色遮光部件,其中, 該低折射率奈米粒子包含奈米中空粒子。
- 如請求項5所述的黑色遮光部件,其中, 該奈米中空粒子包含中空二氧化矽粒子。
- 如請求項1至6中任一項所述的黑色遮光部件,其中, 該遮光層中的該黑色微粒以及低折射率奈米粒子的含量的總和為該遮光層整體的體積的50%至95%。
- 如請求項1至7中任一項所述的黑色遮光部件,其中, 該黑色微粒的平均粒徑為0.1微米至50微米,該低折射率奈米粒子的平均粒徑為1奈米至200奈米,相對於該黑色微粒和該低折射率奈米粒子的總量,該低折射率奈米粒子佔1體積%至50體積%。
- 如請求項1至8中任一項所述的黑色遮光部件,其中, 該黑色遮光部件的形成了遮光層的面的相對於入射角度為60°的入射光的光澤度為1%以下,且L值為10以下。
- 如請求項1至9中任一項所述的黑色遮光部件,其中, 該遮光層的平均膜厚為1微米至100微米。
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