JP5299429B2 - 黒色被覆膜とその製造方法、黒色遮光板、及び、それを用いた絞り、光量調整用絞り装置、シャッター、並びに耐熱遮光テープ - Google Patents
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Description
耐熱性を要求される場合は、SUS、SK材、Al、Ti等の金属薄板を基材とした遮光板が一般的である。金属薄板自体を遮光板としたものもあるが、金属光沢を有するため、表面の反射光による迷光の影響を回避したい場合には好ましくない。これに対して、金属薄板上に黒色潤滑塗装した遮光板は、低反射性・黒色性を有するが、塗装部が耐熱性に劣るため、高温環境下では一般に使えないという課題がある。特許文献3には、アルミニウム合金などの金属製羽根材料の表面に硬質炭素膜を形成した遮光材が開示されている。しかし、表面に硬質炭素膜を形成しても遮光材の低反射特性は実現できず、反射光による迷光の発生は避けられない。上記金属薄板を基材に用いた遮光板の場合、シャッター羽根や絞り羽根として使用すると、いずれも重量が大きいため、羽根を駆動する駆動モーターのトルクが大きくなり、消費電力が大きくなる、シャッタースピードが上げられない、羽根同士の接触による騒音が発生するなどの問題が有る。
上記のように、シャッター羽根や固定絞り、光量調整用絞り装置の絞り羽根などの光学部品の表面を低反射率化、黒色化するための被覆膜材料はあるが、耐熱性に優れたものは見出されていなかった。
これまで、そのような用途に有用な耐熱遮光テープはなく、その開発が必要とされていた。
また、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、酸化チタン膜が、さらに炭素を含有し、その含有量がC/Ti原子数比として0.7以上の炭化酸化チタン膜であることを特徴とする黒色被覆膜が提供される。
また、本発明の第4の発明によれば、第3の発明において、炭化酸化チタン膜を構成する微細柱状結晶の結晶子径が、直径(幅)10〜40nmであることを特徴とする黒色被覆膜ことを特徴とする黒色被覆膜が提供される。
また、本発明の第5の発明によれば、第1又は3の発明において、膜厚が50〜250nmであることを特徴とする黒色被覆膜が提供される。
また、本発明の第6の発明によれば、第1又は3の発明において、原子間力顕微鏡で測定した、1μm×1μmの領域における中心線平均粗さ(Ra)が、1.8nm以上であることを特徴とする黒色被覆膜が提供される。
また、本発明の第7の発明によれば、第6の発明において、原子間力顕微鏡で測定した、1μm×1μmの領域における中心線平均粗さ(Ra)が、2.4nm以上であることを特徴とする黒色被覆膜が提供される。
さらに、本発明の第8の発明によれば、第1〜7のいずれかの発明において、波長380〜780nmにおける膜自体の平行光線透過率の平均が、13〜35%であることを特徴とする黒色被覆膜が提供される。
また、本発明の第10の発明によれば、第9の発明において、成膜ガスが、アルゴン、又はヘリウムを主とする不活性ガスであり、酸素ガスの含有量が0.8容積%以下であることを特徴とする黒色被覆膜の製造方法が提供される。
また、本発明の第11の発明によれば、第9の発明において、酸化チタン、酸化チタン及び炭化チタン、もしくは炭化酸化チタンから選ばれるいずれかの焼結体ターゲットを用いて、成膜中に成膜ガスとして酸素ガスを導入せず、アルゴン、又はヘリウムを主とする不活性ガスを導入してスパッタリング成膜し、焼結体に含有する酸素及び/又は成膜室内の残留ガス中の酸素を膜中に取り込むことを特徴とする黒色被覆膜の製造方法が提供される。
また、本発明の第13の発明によれば、第12の発明において、金属遮光膜(B)が、チタン、タンタル、タングステン、コバルト、ニッケル、ニオブ、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム、又は珪素より選ばれた1種類以上の元素を主成分とする金属材料であることを特徴とする黒色遮光性薄膜積層体が提供される。
さらに、本発明の第14の発明によれば、第12又は13の発明において、金属遮光膜(B)が、炭化チタン膜、又は炭化酸化チタン膜であり、該膜中の含有炭素量がC/Ti原子数比として0.6以上、かつ膜中の酸素量がO/Ti原子数比として0.4以下であることを特徴とする黒色遮光性薄膜積層体が提供される。
また、本発明の第16の発明によれば、第15の発明において、樹脂フィルム、樹脂板、金属薄板又はセラミックス薄板が、表面凹凸性を有していることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第17の発明によれば、第15又は16の発明において、樹脂フィルムがポリイミドフィルムであることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第18の発明によれば、第15の発明において、金属遮光膜(B)が、チタン、タンタル、タングステン、コバルト、ニッケル、ニオブ、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム、又は珪素から選ばれた1種類以上の元素を主成分とする金属材料であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第19の発明によれば、第15又は18の発明において、金属遮光膜(B)が、炭化チタン膜、または炭化酸化チタン膜であり、該膜中の含有炭素量がC/Ti原子数比で0.6以上であり、かつ膜中の酸素量がO/Ti原子数比で0.4以下であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第20の発明によれば、第15〜19のいずれかの発明において、樹脂フィルム、樹脂板、金属薄板又はセラミックス薄板の基板両面に、実質的に同じ膜厚、かつ同じ組成の金属遮光膜(B)が形成され、さらに金属遮光膜(B)の表面上に、実質的に同じ膜厚で同じ組成の黒色被覆膜(A)が積層形成されており、基板に対して対称構造であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
さらに、本発明の第21の発明によれば、第15〜20のいずれかの発明において、金属遮光膜(B)の表面上に形成された黒色被覆膜(A)の表面粗さが0.05〜0.7μm(算術平均高さ)、かつ波長380〜780nmにおける黒色被覆膜(A)表面の正光反射率の平均値が0.8%以下であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
さらに、本発明の第22の発明によれば、第15〜21のいずれかの発明において、金属遮光膜(B)の表面上に黒色被覆膜(A)が形成された黒色遮光板の色味(L*)が、25〜45であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
一方、本発明の第23の発明によれば、第1〜8のいずれかの発明において、着色樹脂フィルムを基板として用い、その少なくとも一方の面に黒色被覆膜(A)が形成された黒色遮光板であって、黒色被覆膜(A)の膜厚が20nm以上であり、かつ波長380〜780nmにおける黒色遮光板表面の正光反射率の平均値が1%以下であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第24の発明によれば、第23の発明において、着色樹脂フィルムが、表面凹凸性を有していることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第25の発明によれば、第23の発明において、黒色被覆膜(A)の膜厚が、20〜150nmであることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
さらに、本発明の第26の発明によれば、第23〜25のいずれかの発明において、着色樹脂フィルム上に黒色被覆膜(A)を形成して得られる黒色遮光板の色味(L*)が25〜45であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
一方、本発明の第27の発明によれば、第12〜14のいずれかの発明に係り、透光性基板の片面側に、黒色遮光性薄膜積層体が形成された黒色遮光板であり、金属遮光膜(B)は膜厚100nm以上であり、波長380〜780nmにおける平均光学濃度が4.0以上、かつ波長380〜780nmにおける薄膜積層体の表面および膜の形成されていない基板面の正反射率の平均値が18%以下であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第28の発明によれば、第27の発明において、透光性基板が樹脂フィルム、樹脂板、ガラス板、セラミックス板、又は無機化合物の単結晶板であることを特徴とした黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第29の発明によれば、第28の発明において、透光性基板がポリイミドフィルムであることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第30の発明によれば、第27〜29の発明において、透光性基板が、表面凹凸性を有していることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第31の発明によれば、第27〜30のいずれかの発明において、黒色遮光性薄膜積層体の金属遮光膜(B)の表面上に形成された黒色被覆膜(A)の表面粗さが0.05〜0.7μm(算術平均高さ)、かつ波長380〜780nmにおける黒色被覆膜(A)表面の正光反射率の平均値が0.8%以下であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第32の発明によれば、第27〜31のいずれかの発明において、透光性基板側の表面粗さが0.0001〜0.7μm(算術平均高さ)、かつ波長380〜780nmにおける黒色被覆膜(A)表面の正光反射率の平均値が0.8%以下であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第33の発明によれば、第27〜32のいずれかの発明において、黒色遮光性薄膜積層体が形成された黒色遮光板の膜面側の色味(L*)が、25〜45であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
さらに、本発明の第34の発明によれば、第27〜33のいずれかの発明において、黒色遮光性薄膜積層体が形成された黒色遮光板の透光性基板側の色味(L*)が、25〜45であることを特徴とする黒色遮光板が提供される。
また、本発明の第36の発明によれば、第15〜34のいずれかの発明に係り、黒色遮光板を加工して得られる羽根材を用いた光量調整用絞り装置が提供される。
また、本発明の第37の発明によれば、第15〜34のいずれかの発明に係り、黒色遮光板を加工して得られる羽根材を用いたシャッターが提供される。
さらに、本発明の第38の発明によれば、第15〜34のいずれかの発明に係り、黒色遮光板の片面、または両面に粘着層を設けてなる耐熱遮光テープが提供される。
また、本発明の黒色被覆膜を樹脂フィルム上に形成した黒色遮光板は、樹脂フィルムをベース基材に用いるため、従来の金属薄板をベースにした遮光板と比べて軽量性に優れる。また、ポリイミドなどの耐熱性の樹脂フィルムをベース基材に用いることで、大気中300℃の高温環境下でも耐熱性を有する軽量な遮光板が実現でき、低反射性、黒色性、遮光性も損なわないことから、液晶プロジェクターの光量調整用絞り装置の絞り羽根材や、リフロー工程による組み立てに対応できる固定絞り材、シャッター羽根材として利用することができるため、工業的価値が極めて高い。
また、本発明の黒色遮光板は、軽量化のため、ベースフィルム基板の厚みを38μm以下に薄くしても、十分な遮光性を損なうことがないため、高速シャッターのシャッター羽根にも有効である。よって駆動モーターの小型化が可能となり、光量調整用絞り装置や機械式シャッターの小型化が実現するなどのメリットがある。
さらに、本発明の黒色遮光板の片面または両面に粘着層を設けた耐熱遮光テープは、FPCに貼り付けることで、CCD、CMOSなどの撮像素子の背面から漏れた光を吸収して通過を阻止することができる。そのため、漏れ光の撮像素子への再入射を抑制でき、撮像の品質を安定化に寄与できる。
本発明の黒色被覆膜は、Ti、Oを主成分とし、含有酸素量がO/Ti原子数比で0.7〜1.4であり、結晶の長手方向が膜厚方向に伸びた微細柱状結晶が集合した組織となり、該膜表面に突起を有し、かつ膜厚が50nm以上であり、酸化チタン膜を構成する微細柱状結晶の結晶子径が、直径(幅)10〜40nmであることを特徴としている。
また、本発明の黒色被覆膜は、上記酸化チタン膜に、さらに、炭素を含有し、その含有炭素量がC/Ti原子数比で0.7以上であることが好ましい。含有炭素量がC/Ti原子数比で0.7以上であると、300℃での耐熱性に優れるからである。含有炭素量がC/Ti原子数比で0.7未満では、大気中で270℃に加熱されると、膜が変色してしまい黒色性が低下してしまうため好ましくない。
上記黒色被覆膜中のO/Ti原子数比やC/Ti原子数比は、例えばXPS(X線光電子分光装置)を用いて分析できる。膜の最表面は、酸素量が多く結合されているため、真空中で数十nmの深さまでスパッタリングで除去し、その後に測定すれば膜中のO/Ti原子数比やC/Ti原子数比を定量化することができる。
上記のような膜組成であっても、膜の低反射性や黒色性は、膜厚に依存し、膜厚が50nm以上のときに膜による光吸収が充分に行われ、低反射性と黒色性を発揮することができる。膜厚は80nm以上、好ましくは100nm以上であり、より好ましくは150nm以上、最も好ましくは200nm以上である。
微細柱状結晶の結晶子径(幅)は、10〜40nmであり、15〜35nmであることが好ましい。結晶子径(幅)が10nm未満であると、隣り合う結晶との間に隙間ができにくく、40nmを超えると膜の低反射性や黒色性が低下するので好ましくない。また、本発明の目的を損なわなければ、微細柱状結晶が集合した時に、微細柱状結晶間に間隙部を残していても良いし、微細柱状結晶が集合して結束した状態となっていても良い。
本発明の黒色被覆膜は、上記のような特徴を有するため、波長380〜780nmにおける膜自体の、平行光線透過率(Tp)の平均を13〜35%とすることができる。
本発明の黒色被覆膜は、Ti、C、O以外の他の元素が、上記の特徴が損なわれない程度に含まれていてもかまわない。一般に、スパッタリング成膜の原料として使うスパッタリングターゲットでは、その材料となる焼結体の焼結密度を改善するために焼結助剤が添加される。具体的には、焼結体ターゲットに、Fe、Ni、Co、Zn、Cu、Mn、In、Sn、Nb、Taなどの元素が焼結助剤として添加され、添加された元素は、黒色被覆膜中にも含まれることになる。こうして該黒色被覆膜中に、上記元素が含まれるようになっても、上記の黒色被覆膜の特徴が損なわれなければかまわない。
本発明の黒色被覆膜は、上記基板の片面もしくは両面に、膜厚50nm以上の酸化チタン膜、または炭化酸化チタン膜が形成された構造をしている。
本発明の黒色被覆膜の形成方法は、特に制限されず、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、ガスクラスターイオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、バイアススパッタリング法、ECR(Electron Cyclotron Resonance)スパッタリング法、高周波(RF)スパッタリング法、熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法、プラズマCVD法、光CVD法等の公知の方法を適宜採用することができる。なかでもスパッタリング法で製造することが好ましい。スパッタリング法で製造することで、基材上に高い密着力を有する黒色被覆膜を形成することができる。
上記したように、スパッタリング成膜の原料として使うスパッタリングターゲットの焼結体の焼結密度を改善するために焼結助剤が添加されることが多い。本発明の黒色被覆膜を成膜する時に用いる上記焼結体ターゲットには、Fe、Ni、Co、Zn、Cu、Mn、In、Sn、Nb、Taなどの元素を、本発明の黒色被覆膜の特徴が損なわれない程度であれば、焼結助剤として添加することができる。
また、本発明においては、成膜ガスとして、酸素ガスを全く供給せず、アルゴン、又はヘリウムを主とする不活性ガスのみを使用して、黒色被覆膜を製造することもできる。この場合の膜中の酸素は、焼結体ターゲット中の含有酸素、及び/又は、スパッタリング成膜室内の残留ガス中の酸素が有効利用される。焼結体ターゲット中の含有酸素とスパッタリング成膜室内の残留ガス中の酸素は、非常に微量である。成膜ガス圧を高めると、成膜室内の酸素を膜中に取り込む割合が増加する。焼結体ターゲット中の含有酸素とスパッタリング成膜室内の残留ガス中の酸素が少なすぎるときは、通常の0.2〜0.8Paのスパッタリング成膜では十分に膜中に酸素が含まれず、その場合には、成膜ガス圧を1.5Pa以上とすることで、十分に酸素を含ませて黒色膜を得ることができる。
焼結体ターゲット中の含有酸素とスパッタリング成膜室内の残留ガス中の酸素を利用する成膜方法は、大面積に色味を均一に形成するときには極めて有効な方法である。酸素ガスを供給して通常のガス圧において成膜する通常の方法では、酸素ガスの供給が不均一であると、大面積成膜の場合は、膜中への酸素含有量のムラに起因して色味のムラが生じやすい。しかし、焼結体ターゲット中の含有酸素とスパッタリング成膜室内の残留ガス中の酸素を利用する成膜方法は、成膜面には均一に酸素が存在しているため、大面積成膜でも色味のムラが生じにくい。
成膜温度は、基板の種類により異なるので規定しにくいが、金属薄板、アルミナやマグネシア、シリカなどの金属酸化物を主成分としたセラミックス薄板やガラス板であれば、例えば400℃以下、樹脂板や樹脂フィルムであれば、例えば300℃以下とすることができる。
本発明の黒色遮光板の構造を図1と図2に示す。樹脂フィルム、樹脂板、金属薄板又はセラミックス薄板から選ばれる基材1の片面もしくは両面に、膜厚40nm以上の金属遮光膜3と上記の黒色被覆膜2が順次形成された構造である。ここでは、これを第1の黒色遮光板と呼ぶ。
さらに、本発明の黒色遮光板には、透光性の基材1の片面に、上記の黒色被覆膜2、膜厚100nm以上の金属遮光膜3、上記の黒色被覆膜2が順次形成された構造のものが含まれる。その構造を図5に示す。以下、これを第3の黒色遮光板と呼ぶ。
OD=log(100/T)
以下、第1の黒色遮光板、第2の黒色遮光板、第3の黒色遮光板について詳細に説明する。
本発明の第1の黒色遮光板において、基板として用いる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、アラミド(PA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、又はポリエーテルサルフォン(PES)から選択される1種類以上の材質で構成されているフィルムや、これらのフィルムの表面にアクリルハードコートが施されたフィルムが利用できる。
これらの樹脂フィルムは、一般に光透過性を有するため、完全な遮光性を持たせるには、表面に膜厚40nm以上の金属遮光膜を形成してから、本発明の黒色被覆膜を形成することが必要である。これによって、軽量性に優れて、十分な遮光性と黒色性、低反射性を有する黒色遮光板を実現することができる。
このような基板上に形成される黒色被覆膜の膜厚は50nm以上である。80nm以上、また100nm以上が好ましく、より好ましくは150nm以上である。黒色被覆膜の膜厚が50nm未満では、波長380〜780nmにおける黒色被覆膜表面の正反射率の平均値が18%を超え、光学濃度4未満となり、完全遮光性が得られない。一方、膜厚が200nmを超える場合では、完全遮光性の黒色被覆膜が得られるが、スパッタリング時間が長くなり、コスト高になるという問題が生じる。
上記樹脂フィルムの厚みは、5〜200μmの範囲が好ましく、より好ましくは10〜150μm、最も好ましくは20〜125μmである。5μmより薄い樹脂フィルムでは、ハンドリング性が悪くて取り扱いにくく、フィルムに傷や折れ目などの表面欠陥が付きやすくなるため好ましくない。樹脂フィルムが200μmより厚いと、小型化が進む絞り装置や光量調整用装置へ遮光羽根を複数枚搭載することができず、用途によっては不適となってしまう。
基材表面の凹凸は、ナノインプリンティング加工やショット材を使用したマット処理加工によって所定の表面凹凸を形成することができる。マット処理の場合は、ショット材に砂を使用したマット処理加工が一般的であるが、ショット材はこれに限定されない。樹脂フィルムを基材として金属遮光膜を形成する場合は、樹脂フィルムの表面を上記の方法で凹凸化しておくと有効である。
一方、樹脂フィルム以外の基板としては、SUS、SK、Al、Tiなどの金属薄板、アルミナやマグネシア、シリカなどの金属酸化物を主成分としたセラミックス薄板やガラス板、樹脂板などを使用できる。
次に、本発明の第2の黒色遮光板であるが、これは着色樹脂フィルムを基材1とし、その片面もしくは両面に、膜厚20nm以上の黒色被覆膜2が形成された構造をしている。
着色樹脂フィルムは、黒色、褐色あるいは黒褐色などに着色されていることが望ましい。着色樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、アラミド(PA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、又はポリエーテルサルフォン(PES)から選択される1種類以上の材質で構成されているフィルムをベースとし、カーボンブラックやチタンブラックなどの黒色微粒子を内部に含浸させて透過率を低減したフィルムが利用できる。また、該着色樹脂フィルムの表面を凹凸化すると、黒色被覆膜の表面凹凸性がさらに増加して、艶消しの効果も得ることができる。
上記樹脂フィルムの厚みは、5〜200μmの範囲が好ましく、より好ましくは10〜150μm、最も好ましくは20〜125μmである。5μmより薄い樹脂フィルムでは、ハンドリング性が悪くて取り扱いにくく、フィルムに傷や折れ目などの表面欠陥が付きやすくなるため好ましくない。樹脂フィルムが200μmより厚いと、小型化が進む絞り装置や光量調整用装置へ遮光羽根を複数枚搭載することができず、用途によっては不適となってしまうため好ましくない。
さらに、着色樹脂フィルムは、透明でないため、透過性の高い透明樹脂板、又は透明樹脂フィルムよりも、可視光域である波長380〜780nmでの光透過率が低下し、遮光性が増加する。そのため基板上に形成される黒色被覆膜の膜厚を薄くすることが可能となる。着色樹脂フィルムは、波長380〜780nmでの光透過率が1%以下であることが好ましく、より好ましくは0.1%以下である。
着色樹脂フィルム上に、黒色被覆膜を形成してなる黒色遮光板のL*値は、25〜45であることが好ましく、より好ましくは25〜40である。黒色遮光板のL*値が25未満では、黒色度がより高くなり、低反射化となって完全遮光性は得られるが、黒色被覆膜の膜厚が200nmを超えてしまう。そのため、スパッタリング時間が長くなり、コスト高になるという問題が生じる。一方、L*値が45を越える場合には、黒色度が不足し、黒色被覆膜表面での正反射率が高くなるという問題が生じ、好ましくない。
次に、本発明の第3の黒色遮光板について以下に詳述する。第3の黒色遮光板は、樹脂フィルムや樹脂板、ガラス板などの透光性基材の片面に、上記の黒色被覆膜(A)、膜厚100nm以上の金属遮光膜(B)、上記と同様の黒色遮光膜(A)が順次積層形成された薄膜積層体を形成した構造をとる。
また、基板の片面のみに上記の膜を形成するので、両面に形成する場合と比べて製造が容易で安価に製造できる利点がある。第1の黒色遮光板には、片面に膜を形成した構造が含まれるが、基板が透光性であるとき、未成膜面の基板側の色味は、金属遮光膜(B)の色味を反映するため、反射率が高くて黒色度が低い。しかし、この第3の黒色遮光板の構造であれば、透光性基材であっても、基板側から第1層目の黒色被覆膜の色味が反映するため、未成膜面の基板側にも黒色度と低反射性を高めることができる。つまり第3の黒色遮光板は、製造の容易な片面成膜でも、両面に黒色度と低反射性を有する黒色遮光板と同等な性能を有することになる。
この透光性基板は、透明色の他、黒色、褐色、黄褐色、黒褐色などに着色されていてもかまわない。着色樹脂フィルムや着色樹脂板は、上記フィルムにさまざまな色の有機顔料や微粒子などの着色剤を内部に含浸させたものを用いることができる。
また、基板の表面を凹凸化すると、表面光沢が低減され、艶消しの効果を得ることができる。
黒色被覆膜の厚みは、20〜200nmの範囲が好ましく、より好ましくは30〜150nmである。黒色被覆膜の膜厚が20nm未満では、膜厚が薄いため、基材裏面から見た色味の影響が強く残ってしまう。膜厚が200nmを越える場合では、基材裏面から見た色味は黒色となるが、膜厚が非常に厚いためスパッタリング時間が長くなり、製造コストが高くなる問題が発生する。
また、本発明の第3の黒色遮光板では、黒色被覆膜(A)、膜厚100nm以上の金属遮光膜(B)、上記と同様の黒色遮光膜(A)が順次積層形成された黒色遮光性薄膜積層体を用いている。
金属遮光膜は、前記第1の黒色遮光板の基材上に形成されるか、あるいは前記第3の黒色遮光板の基材板上、前記黒色遮光性薄膜積層体の黒色被覆膜上に形成されるものであり、チタン、タンタル、タングステン、コバルト、ニッケル、ニオブ、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム、又は珪素より選ばれた1種類以上の元素を主成分とする金属材料を用いることができる。このうち、Ti、Ni、Cu、Al、或いはNiTi合金などの金属材料が好ましい。
このような膜は、炭素含有量、酸素含有量において前記黒色被覆膜(A)とも共通するが、黒色被覆膜(A)との相違点は、先端が膜厚方向に伸びて尖った微細柱状結晶ではなく、比較的平らな柱状結晶の集合組織を有していることである。なお、形成された金属遮光膜の表面は、基板の凹凸と同程度である。
また、本発明に用いる金属遮光膜は、炭素含有量および/または酸素含有量の組成の異なる炭化酸化チタン膜が積層されていたり、膜厚方向に炭素含有量および/または酸素含有量が連続的に変化した炭化酸化チタン膜であっても、膜全体の平均組成が本発明で規定する組成範囲内であればかまわない。
遮光性薄膜中のC/Ti原子数比やO/Ti原子数比は、例えばXPSにて分析できる。膜の最表面は酸素が多量に結合されているため、真空中で数十nmの深さまでスパッタリングで除去した後に測定して、膜中のC/Ti原子数比やO/Ti原子数比を定量化することができる。
本発明における金属遮光膜は、膜厚が総和で40nm以上である。ただし、膜厚が250nmより厚くなると、遮光性薄膜を成膜するのに長時間かかり製造コストが高くなったり、必要な成膜材料が多くなって材料コストが高くなるので好ましくない。
スパッタリング成膜では、ガス圧は、装置の種類などによっても異なるので一概に規定できないが、前記黒色被覆膜の場合よりも低くしなければならない。例えば、1Pa以下、好ましくは0.2〜0.8Paのスパッタリングガス圧で、Arガス、もしくは、0.05%以内のO2を混合したArガスを、スパッタリングガスとして用いる方法が採用できる。
以下、基板として樹脂フィルムを用いた場合で詳述すると、基板に到達するスパッタリング粒子が高エネルギーとなるため、結晶性の膜が樹脂フィルム基材上に形成され、膜と樹脂フィルムとの間に強い密着性が発現される。成膜時のガス圧が0.2Pa未満であると、ガス圧が低いためスパッタリング法でのアルゴンプラズマが不安定となり、膜質が悪くなる。また、0.2Pa未満であると、反跳アルゴン粒子が基板上に堆積した膜を再スパッタリングする機構が強くなり、緻密な膜の形成を阻害しやすくなる。また、成膜時のガス圧が0.8Paを超えた場合では、基板に到達するスパッタリング粒子のエネルギーが低いため膜が結晶成長しにくく、金属膜の粒が粗くなり、膜質が高緻密な結晶性ではなくなるので樹脂フィルム基材との密着力が弱くなり、膜が剥がれてしまう。このような膜は、耐熱性用途の金属遮光膜として用いることはできない。これにより、純Arガスもしくは微量のO2(例えば0.05%以内)を混合したArガスをスパッタリングガスに用いて、結晶性の優れた金属遮光膜を安定して形成することができる。O2を0.1%以上混合すると、薄膜の結晶性が悪化する場合があり好ましくない。
また、樹脂フィルム基材は、成膜中にプラズマから自然加熱される。成膜中の樹脂フィルム基材の表面温度は、ガス圧とターゲットへの投入電力やフィルム搬送速度を調整することで、ターゲットから基材に入射する熱電子やプラズマからの熱輻射によって所定の温度に容易に維持することができる。ガス圧は低いほど、投入電力は高いほど、またフィルム搬送速度は遅いほど、プラズマからの自然加熱による加熱効果は高くなる。成膜時、樹脂フィルムを冷却キャンに接触させるスパッタリング装置の場合でも、フィルム表面の温度は、自然加熱の影響で冷却キャン温度よりはるかに高い温度となる。しかし、ターゲットを冷却キャンと対向する位置に設置するスパッタリング装置では、フィルムが冷却キャンで冷却されながら搬送される。自然加熱によるフィルム表面の温度は、キャンの温度にも大きく依存するため、成膜時の自然加熱の効果を利用するのであれば、なるべく冷却キャンの温度を高めにして搬送速度を遅くすることが効果的である。金属膜の膜厚は、成膜時のフィルムの搬送速度とターゲットへの投入電力で制御され、搬送速度が遅いほど、またターゲットへの投入電力が大きいほど厚くなる。
以上、金属遮光膜として金属膜を形成する場合で説明したが、金属炭化物膜を形成する場合も同様な条件を採用できる。
本発明の黒色被覆膜は、光学部材の表面被覆膜として適用でき、黒色遮光板は、端面クラックが生じないように特定の形状に打ち抜き加工を行って、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラの固定絞り、機械的シャッター羽根や、一定の光量のみ通過させる絞り(アイリス)、更には液晶プロジェクターの光量調整用絞り装置(オートアイリス)の絞り羽根、また、CCD、COMSなどの撮像素子裏面へ入射する光を遮光する耐熱遮光テープとして利用できる。
図6は、本発明の黒色遮光板を打ち抜き加工して製造した黒色遮光羽根を搭載した光量調整用絞り装置の絞り機構を示している。本発明の黒色遮光板を用いて作製した黒色遮光羽根には、ガイド孔、駆動モーターと係合するガイドピンと遮光羽根の稼働位置を制御するピンを設けた基板に取り付けるための孔を設けている。また、基板の中央にはランプ光が通過する開口部があるが、絞り装置の構造により遮光羽根は、さまざまな形状でありうる。樹脂フィルムをベース基材として用いた黒色遮光板は、軽量化でき、遮光羽根を駆動する駆動部材の小型化と消費電力の低減を可能とする。
また、本発明の黒色遮光板において、遮光板の片面、または両面に粘着層を設けることで耐熱遮光テープまたはシートとすることができる。
粘着層を形成するための粘着剤は、特に限定されず、従来、粘着シート用として使用されているものの中から温度、湿度など使用環境に適した粘着剤を選択することができる。
一般的な粘着剤としては、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、あるいはシリコーン系粘着剤などを用いることができる。特に、携帯電話のレンズユニットをリフロー工程で組み立てる場合では、耐熱性が要求されるので、耐熱性の高いアクリル系粘着剤やシリコーン系粘着剤が好ましい。
また、黒色遮光板に粘着層を形成する方法としては、例えばバーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、エアドクターコート法、ドクターブレードコート法など、従来公知の方法により行うことができる。
粘着層の厚さは、特に制限されないが、2〜60μmが好ましい。この範囲であれば、小型、薄肉のデジタルカメラ、カメラ付携帯電話であっても、容易に貼着でき、脱落しにくい。
小型化、薄肉化したデジタルカメラ、カメラ付携帯電話では、搭載される構成部品も小型で、薄肉のものが使用される。前記のとおり、CCD、CMOSなどの撮像素子や撮像素子が搭載されるFPCが薄肉の場合、撮像素子の前面からの漏れ光以外にもFPCを透過し、撮像素子の裏面へ入射する漏れ光も多くなる。この撮像素子裏面への漏れ光によって、FPCの配線回路が撮像域に写り込み、撮像の品質が劣化してしまう。本発明の黒色遮光板の片面、又は両面に粘着層を設けた耐熱遮光テープは、粘着層によって、CCDやCMOSなどの撮像素子の裏面側周辺部に貼り付けることができるから、CCD、COMSなどの撮像素子裏面へ入射する光を遮光するために有用である。
酸化チタンターゲットは、酸化チタンと金属チタンの粉末の混合体からホットプレス焼結法で作製した。酸化チタンと金属チタンの配合割合に応じて焼結体ターゲットのO/Ti原子数比を制御した。
また、炭化酸化チタンターゲットは、酸化チタンと炭化チタンと金属チタンの粉末の混合体からホットプレス法で作製した。各原料の配合割合を変えることで上記のC/Ti原子数比、O/Ti原子数比の炭化酸化チタンターゲットを作製した。作製した焼結体の組成は、焼結体破断面の表面を真空中でスパッタリング法により削った後、XPS(VG Scientific社製 ESCALAB220i―XL)にて定量分析を行った。
さらに、NiTiターゲット(3wt%Ti含有)、Cuターゲット、Alターゲット、Tiターゲットなどの金属製ターゲットも使用した。
C/Ti原子数比が0.34〜0.99、O/Ti原子数比が0.05〜0.81の組成の異なる炭化酸化チタンもしくは酸化チタンの焼結体ターゲット(6インチΦ×5mmt、純度4N)を用いて(表1参照)、スパッタリング法で酸化チタン膜または炭化酸化チタン膜を以下の手順で作製した。
直流マグネトロンスパッタリング装置(トッキ製SPF503K)の非磁性体ターゲット用カソードに上記スパッタリング用ターゲットを取り付け、該ターゲットに対向するように基板を取り付けた。
スパッタリング成膜は、該ターゲットと基板との距離を60mmとし、チャンバ内の真空度が2×10−5〜4×10−5Paに達した時点で、純度99.9999質量%のArガスをチャンバ内に導入してガス圧0.3〜4.0Paとし、直流電力300Wをターゲット−基板間に投入して、直流プラズマを発生させた。基板を加熱することなく、基板上に所定の膜厚の膜を形成した。また、成膜時にO2ガスをArガスに混合し、膜中に酸素を多めに導入した成膜も行った。
得られた黒色被覆膜の、波長380〜780nmにおける正反射率と平行光透過率は、分光光度計(日本分光社製V−570)にて測定し、平行光透過率(T)から、以下の式に従って、光学濃度(ODと記す)を算出した。
OD=log(100/T)
黒色被覆膜の光の正反射率とは、反射光が反射の法則に従い、入射光の入射角に等しい角度で表面から反射していく光の反射率を言う。入射角は5°で測定した。また、平行光透過率とは、黒色被覆膜を透過してくる光線の平行な成分を意味しており、次式で表される。
T(%)=(I/I0)×100
(ここで、Tはパーセントで表わした平行光透過率、I0は試料に入射した平行照射光強度、Iは試料を透過した光のうち前記照射光に対して平行な成分の透過光強度である。)
得られた黒色被覆膜の組成(O/Ti原子数比、C/Ti原子数比)は、XPS(VG Scientific社製 ESCALAB220i―XL)で定量分析した。なお定量分析の際には、得られた黒色被覆膜の表面20nm程度をスパッタエッチングしてから、膜内部の組成分析を実施した。
黒色被覆膜の結晶性については、CuKα線を利用したX線回折測定で調べた。膜の断面組織は、高分解能透過型電子顕微鏡(TEMと記す場合がある)を用いて観察した。また、微細柱状結晶の結晶子径(幅)は、X線回折測定でのTiC(111)ピークの半値幅とピークの回折角(2θdeg.)を用いてScherrer法により算出した。
黒色被覆膜の表面凹凸は、原子間力顕微鏡(AFMと記す場合がある)を用いて測定した。黒色被覆膜の表面抵抗は、四端針法で測定した。
また、黒色被覆膜の耐熱性については、大気オーブンにて、200℃で1時間、もしくは、270℃で1時間の加熱処理を行い、膜の色味変化の有無をチェックした。
(黒色遮光板のL*値)
得られた黒色遮光板のL*値については、色彩計(BYK−Gardner GmbH社製 商品名スペクトロガイド)にて、光源D65、視野角10°で測定した。
O/Ti原子数比が0.05の炭化酸化チタン焼結体ターゲットを用いて、基板である厚み1.1mmのガラス基板(コーニング7059)の上に、種々の成膜ガス圧でスパッタリング成膜した。作製された膜の特性の測定結果を表1に示した。
比較例1〜4は、成膜ガス圧0.3〜1.0Paで、Arガス中に導入する酸素混合量0.05%以下において成膜したが、膜の組成はC/Ti原子数比で0.98〜1.01、O/Ti原子数比で0.67以下であり、光反射率の高い金属色の膜が得られた。このような膜は、透過率が低いため後述する黒色遮光板の金属遮光膜として利用することができるが、反射率が高いため、光学部材の表面被覆膜としては利用しにくい。
実施例1〜4は、1.5〜4.0Paの高ガス圧のスパッタリング成膜で膜を形成した。1.0Pa以下のガス圧で成膜された比較例1〜4の膜と比べて、膜中に取り込まれる酸素量は多く、その含有割合(O/Ti)はArガスが高いほど多い。Arガス圧が高いと、ターゲット表面から飛び出したスパッタリング粒子が、基板に到達するまでに、ガス分子と衝突する回数が多くなり、スパッタリング粒子が酸素と反応して膜中に取り込みやすくなるからである。膜中に酸素が多く含まれるためか、膜の色は黒色を呈し、波長380〜780nmにおける膜自体の平均反射率は18%以下までに減少していた。X線回折測定で評価した膜の結晶性については、比較例1〜4、実施例1〜4の膜はいずれも結晶性であった(図11に比較例1のX線回折パターンを、図12に実施例2のX線回折パターンを示した)。実施例1〜4において、形成された炭化酸化チタン膜は、微細柱状結晶の結晶子径(幅)が、いずれも15〜35nmであった。
透過型電子顕微鏡で観察した膜の断面の組織は、比較例1〜4と実施例1〜4で異なった。比較例1〜4の膜は、膜が緻密で膜表面に突起が無い構造の組織であったが、実施例1〜4の膜は、膜厚方向に伸びた微細柱状結晶が集合した組織を有しており、該膜の表面に突起を有しており、隣り合う各結晶粒の間には隙間が見られた(図7に比較例1の断面組織写真を、図8(右図)に実施例2の断面組織写真を示した)。
また、この組織の違いに起因して、AFMにて測定した膜の表面の算術平均高さ(Ra)にも違いがみられ、実施例1〜4の膜表面は、比較例1〜4と比べて凹凸が大きかった(図7に比較例1の断面組織写真を、図8に実施例2の断面組織写真を示した)。このことは、実施例1〜4の膜表面では反射する光が散乱されやすくなり、つまり、正反射率の低減に寄与する。よって、艶消しなどの効果があるため、光学部材の表面被覆膜としては非常に有効である。
また、実施例1〜4の膜について、大気中で200℃、又は270℃、かつ30分の加熱試験を実施したが、膜の色味変化はなく、反射率、透過率などの光学特性の変化もほとんど見られなかった。また、膜の組織や表面粗さの変化も見られなかった。よって、耐熱性の要求される光学部材の表面被覆膜として有用である。
表1に、黒色被覆膜の作製に使用した焼結体ターゲットの組成と作製条件、得られた膜組成、膜の色、波長380〜780nmにおける正反射率の平均値、波長380〜780nmにおける膜自体の平均透過率、膜の結晶性、膜の組織、膜の算術平均高さ(Ra)、大気加熱時の色味変化についてまとめた。なお、膜の表面粗度は、算術平均高さ(Ra)である(以下、表2〜6も同じ)。
炭化酸化チタン焼結体ターゲット中の含有酸素量を変えて、実施例1〜4と同様に黒色被覆膜のスパッタリング成膜を行った。得られた膜の断面構造が膜厚方向に伸びた微細柱状結晶が集合した組織を有し、表面凹凸膜が得られやすい高ガス圧(2.0Pa)にて行った。表1に示すように、ターゲット中の酸素量が多くなると得られる膜中の酸素量も増加する傾向を示した。
実施例5〜6は、膜のO/Ti原子数比が0.7〜1.4の範囲を満たしているが、膜は黒色を呈していて、波長380〜780nmにおける膜自体の平均反射率も低かった。また、針状組織を有していて、表面凹凸も大きく、270℃における耐熱性も有しており、実施例2〜4と同様に、光学部材の被覆膜として有用な優れた特性を示していた。
しかし、比較例5は、ターゲット中の酸素量の多さが反映して、得られた膜では酸素含有量がO/Ti原子数比で1.53まで含まれており、そのためか膜の色は透き通った灰色を呈していた。また波長380〜780nmにおける膜の平均反射率は、実施例1〜4の膜と比べて非常に高かった。このように平均反射率が高い膜は、光学部材の表面被覆膜として適用することは難しい。
実施例5〜6において、形成された炭化酸化チタン膜は、微細柱状結晶の結晶子径(幅)が、いずれも20〜40nmであった。
炭素を含まず、酸素を種々の含有量で含む酸化チタン焼結体ターゲットを用いた以外は、実施例1〜4と同様にして、種々の酸素含有量の酸化チタン膜を作製した。膜のスパッタリング成膜は、膜の断面構造が膜厚方向に伸びた微細柱状結晶が集合した組織を有し、表面凹凸膜が得やすい高ガス圧(2.0Pa)にて行った。ターゲット中の酸素量が多くなると得られる膜中の酸素量も多くなる傾向を示した。
実施例7〜8の膜は、膜中酸素量がO/Ti原子数比で0.7〜1.4の範囲内であるが、黒色を呈していて、波長380〜780nmにおける膜自体の平均反射率も低かった。また、針状組織を有していて、表面凹凸も大きく、実施例2〜4と同様に、光学部材の被覆膜として有用な優れた特性を示していた。
表1には実施例7〜8の膜の耐熱特性も示した。大気中200℃にて30分加熱する試験で耐熱性が示されたが、大気中270℃で30分加熱したときの耐熱性については、膜の酸化による膜の黒色度の低下、反射率の増加が見られ、良好とはいえなかった。よって、200℃の耐熱性を必要とする光学部材としては有用であるが、270℃の耐熱性を必要とする部材には好適でない。270℃の耐熱性を必要とする光学部材には、実施例1〜6に示したような、C/Ti原子数比が0.7以上の炭素を含む炭化酸化チタン膜が有用である。
一方、比較例6〜7の膜は、反射率が高いため光学部材の表面被覆膜として有用ではない。比較例6は、膜中の含有酸素量O/Ti原子数比が0.55と少なく、膜は金属色を呈していて、波長380〜780nmにおける膜の平均反射率は、実施例1〜8と比べて高かった。比較例7は、ターゲット中の酸素量の多さが反映して、得られた膜は、酸素含有量がO/Ti原子数比で1.56であった。酸素を過剰に含んでいるためか、膜の色は透き通った灰色を呈していた。また波長380〜780nmにおける膜の平均反射率は、実施例1〜8の膜と比べて非常に高かった。このように平均反射率の高い膜は、光学部材の表面被覆膜として適用することは難しい。
実施例7〜8において、形成された酸化チタン膜は、微細柱状結晶の結晶子径(幅)が、いずれも18〜38nmであった。
実施例7で使用したターゲットを用いて、成膜ガス圧を変えて作製した膜の特性を測定した。
実施例9、10は、成膜ガス圧1.5Pa、3.5Paでスパッタリング成膜して得られた膜であるが、表1に示すように、実施例7と同等の特性を示した。よって光学部材の表面被覆膜として有用である。しかし、成膜ガス圧1.0Paで作製した比較例8の膜は、膜中に取り込まれる酸素量が少ないためか、膜は金属色を呈して反射率も高く、光学部材の表面被覆膜としては不適であった。
実施例1〜4と酸素含有量(O/Ti原子数比)はほぼ同じであるが、炭素含有量(C/Ti原子数比)の異なる3種の炭化酸化チタン膜を形成した。
この炭化酸化チタン膜は、炭素含有量の異なる炭化酸化チタン焼結体ターゲットを用いて、2.0Paの同一の成膜ガス圧にて作製されたものであるが、ターゲット中の炭素含有量が減少するにともなって、得られた膜中の炭素量が減少する傾向を示した。
実施例11〜13の膜は、いずれも黒色を呈しており、高ガス圧で成膜したため、膜の断面構造が膜厚方向に伸びた微細柱状結晶が集合した組織を有しており、表面凹凸も大きかった。よって、波長380〜780nmにおける平均反射率は低かった。
実施例11〜13において、形成された炭化酸化チタン膜は、微細柱状結晶の結晶子径(幅)が、いずれも25〜35nmであった。
表1には、実施例11〜13の膜の耐熱性試験結果も示した。C/Ti原子数比が0.71である実施例11の膜は、270℃で30分の大気加熱においても、組織や光学特性などの変化が見られなかったが、C/Ti原子数比が0.56である実施例12の膜と、C/Ti原子数比が0.32である実施例13の膜は、270℃での加熱試験において変色が著しかった。よって、実施例11の膜は、270℃で耐熱性を要求される光学部材の表面被覆膜として有用であるが、実施例12〜13の膜は、270℃で耐熱性を要求される光学部材の表面被覆膜としては適さない。しかし、実施例12〜13の膜は、200℃で30分の大気加熱試験では、組織、光学特性などの変化が見られず、200℃以下での耐熱性を要求される光学部材の表面被覆膜としては利用できる。
C/Ti原子数比が0.99であり、O/Ti原子数比が0.05である炭化酸化チタン焼結体ターゲットを用いて、0.3Paの低ガス圧にて、成膜Arガス中への酸素混合量を1〜4%にて変えて成膜した。
何れの膜も低成膜ガス圧で酸素を混合した反応性スパッタリング法で成膜しているため、全て非晶質膜であり、柱状で表面に凹凸がない組織を有していた(図13に比較例10のX線回折パターンを示した)。
比較例9の膜は、Arガスへの酸素混合量を1%とした時に得られた膜であるが、金属色を呈しており、波長380〜780nmにおける膜の平均反射率は高く、光学部材の表面被覆膜としては不適である。
また、比較例10の膜は、C/Ti原子数比が0.61で、O/Ti原子数比が0.73の膜であり、比較例11の膜は、C/Ti原子数比が0.53で、O/Ti原子数比が0.90の膜である。何れの膜も、黒色を呈しているが、低ガス圧で成膜して作製されたため、非晶質構造を有していた。
このことが要因で、波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例1〜13の膜と比べて高いため、光学部材の表面被覆膜としては利用しにくい。
比較例12の膜は、C/Ti原子数比が0.42で、O/Ti原子数比が1.52の膜であり、比較例13の膜は、C/Ti原子数比が0.37で、O/Ti原子数比が1.75の膜である。いずれも、膜中のO/Ti原子数比が1.4を超えており、波長380〜780nmにおける膜の平均反射率は非常に高く、光学部材の表面被覆膜として利用しにくい。
O/Ti原子数比が0.41である酸化チタン焼結体ターゲットを用いて、0.3Paの低ガス圧にて、成膜Arガスへの酸素混合量を0.50〜3.00%の範囲内で変えて成膜した。
いずれも低ガス圧において、酸素量を混合した反応性スパッタリング法で成膜しているため、全て非晶質膜であった。
比較例14の膜は、Arガスへの酸素混合量0.5%で成膜して得られ、膜組成のO/Ti原子数比が0.65の膜であるが、金属色を呈しており、波長380〜780nmにおける膜の平均反射率は高く、光学部材の表面被覆膜としては適さない。
また、比較例15の膜は、膜組成のO/Ti原子数比が0.71であり、比較例16の膜は、膜組成のO/Ti原子数比が0.87である。何れの膜も、黒色を呈しているが、低ガス圧で成膜して作製されたため、膜表面に凹凸が無い平坦な柱状構造組織の非晶質膜構造を有していた。このことが要因で、波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例1〜13の膜と比べて高いため、光学部材の表面被覆膜としては利用しにくい。
比較例17の膜は、膜組成のO/Ti原子数比が1.45であり、比較例18の膜は、膜組成のO/Ti原子数比が1.77である。いずれも、膜中のO/Ti原子数比が1.4を超えており、波長380〜780nmにおける膜の平均反射率は非常に高く、光学部材の表面被覆膜として利用しにくい。
実施例5の炭化酸化チタン膜(膜厚201nm)の膜厚を変えた以外は同じ条件で、実施例14〜17の炭化酸化チタン膜を作製した。実施例14の膜は膜厚152nm、実施例15の膜は膜厚102nm、実施例16の膜は膜厚82nm、実較例17の膜は膜厚52nm、比較例19の膜は膜厚31nmとした。
膜厚の減少にともない、膜の表面凹凸は減少した。また、膜厚の減少にともない、膜中での光吸収量が少なくなり、平均透過率も増加した。膜厚が50nm以上である実施例14〜17の膜は、黒色を呈し低反射特性を示しており、光学部材の表面被覆膜として利用することができる。しかし、膜厚が31nmである比較例19の膜は、表面凹凸も小さくて反射率が高いことと、膜中での光吸収量も少ないことから、灰色の透明膜であった。このような膜は、光学部材の表面被覆膜として利用することができない。
また、実施例7の酸化チタン膜(膜厚203nm)の膜厚を変えた以外は同じ条件で、実施例18〜21の酸化チタン膜を作製した。実施例18の膜は膜厚150nm、実施例19の膜は膜厚110nm、実施例20の膜は膜厚85nm、実施例21の膜は膜厚55nm、比較例20の膜は膜厚29nmである。膜厚の減少にともない、膜の表面凹凸は減少した。また、膜厚の減少にともない、膜中での光吸収量が少なくなり、平均透過率も増加した。膜厚が50nm以上である実施例18〜21の膜は、黒色を呈し低反射特性を示していて、光学部材の表面被覆膜として利用することができる。しかし、膜厚が29nmである比較例20の膜は、表面凹凸も小さくて反射率が高いことと、膜中での光吸収量も少ないことから、灰色の透明膜であった。このような膜は光学部材の表面被覆膜としていて利用することができない。
このような傾向は、実施例1〜4、実施例6、実施例8〜13の膜でも同じであり、膜厚50nm以上のときに、表面凹凸が大きくて低反射性であるから、光学部材の表面被覆膜として利用できる。
実施例14〜17において、形成された炭化酸化チタン膜と、実施例18〜21において形成された酸化チタン膜は、微細柱状結晶の結晶子径(幅)が、いずれも13〜35nmであった。
比較例19の膜を形成したとき(1)は黒色を呈さなかったが、実施例16の膜、実施例15の膜、実施例5の膜を形成したとき(2)〜(4)は、表面が黒色を呈して低反射特性を示し、優れた光学部材とすることができた。大気中、270℃での加熱試験では変色することは無く、270℃での耐熱性を要求される光学部材として利用できる。
また表2の(5)〜(8)は、基板の種類を、厚みが200μmで算術平均高さ(Ra)が0.23μmのTi製基板に代え、その表面に、比較例19の膜、実施例16の膜、実施例15の膜、実施例5の膜を形成したときの特性を示した。(1)〜(4)と同様の結果であり、比較例19の膜を形成したとき(5)は黒色を呈さなかったが、実施例5の膜、実施例15の膜、実施例16の膜を形成した場合、(6)〜(8)に示すような低反射性で黒色の光学部材を得ることができた。大気中、270℃での加熱試験では変色することは無く、270℃での耐熱性を要求される光学部材として利用できる。
また、表2の(9)〜(12)には、厚みが200μmで算術平均高さ(Ra)が0.23μmのTi製基板の表面に、比較例20の膜、実施例20の膜、実施例19の膜、実施例7の膜を形成したときの特性を示した。比較例20の膜を形成したとき、(9)は黒色を呈さなかったが、実施例20の膜、実施例19の膜、実施例7の膜を形成したとき(10)〜(12)は、表面が黒色を呈して低反射特性を示し、優れた光学部材とすることができた。大気中、270℃での加熱試験では変色が見られたが、200℃での加熱試験では変色が見られなかった。よって、200℃での耐熱性を要求される光学部材とすることができる。
また、表2の(13)〜(16)は、基板の種類を、厚みが100μmで算術平均高さ(Ra)が0.11μmのAl製基板に代え、その表面に、比較例20の膜、実施例20の膜、実施例19の膜、実施例7の膜を形成したときの特性を示した。(9)〜(12)と同様の結果であり、比較例20の膜を形成したとき、(13)は黒色を呈さなかったが、実施例20の膜、実施例19の膜、実施例7の膜を形成した場合、(14)〜(16)は低反射性で黒色の光学部材を得ることができた。大気中、270℃での加熱試験では変色が見られたが、200℃での加熱試験では変色が見られなかった。よって、200℃での耐熱性を要求される光学部材とすることができる。
(17)及び(18)は、光透過率が1%以下の黒色PIフィルムを使用し、被覆する実施例15の膜厚を20nmとしても表面が黒色を呈し、より低反射特性を示し、優れた光学部材とすることができた。大気中、270℃での加熱試験では変色することは無く、270℃での耐熱性を要求される光学部材、黒色遮光板として利用できる。
一方、表2の(19)は、被覆膜の厚みを18nmと変えた以外は、黒色ポリイミドフィルムの種類、被覆膜の成分は表2の(17)と同じとした。(19)では、低反射で黒色の光学部材を得ることができ、大気中、270℃での加熱試験でも膜の変色が見られず、270℃の耐熱性を有していることがわかった。しかし、波長380〜780nmでの光学濃度が4未満なので、光学用途の黒色遮光板としては適さない。
算術平均高さ(Ra)が0.07μmであり、厚みが38μmである透明なポリイミドフィルムの表面に、金属遮光膜として下記の遮光膜1:炭化酸化チタン膜(膜厚100nm)を形成した。そして、その遮光膜の表面に2層目の膜として、実施例1の膜を105nmだけ形成(実施例22)、もしくは、実施例3の膜を100nmだけ形成(実施例23)、もしくは、実施例5の膜を105nmだけ形成(実施例24)もしくは、実施例6の膜を95nmだけ形成(実施例25)、もしくは、実施例8の膜を105nmだけ形成(実施例26)して、黒色遮光板を作製した。いずれも、ポリイミドフィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。
また、同様にして、金属遮光膜として下記の遮光膜1:炭化酸化チタン膜(膜厚100nm)を形成し、その遮光膜の表面に2層目の膜として、比較例4の膜を100nmだけ形成(比較例21)、或いは、比較例5の膜を110nmだけ形成(比較例22)、もしくは、比較例6の膜を110nmだけ形成(比較例23)、もしくは、比較例7の膜を110nmだけ形成(比較例24)、もしくは比較例1の膜を110nmだけ形成(比較例25)した。
遮光膜1:比較例1に示した条件、すなわち、炭化酸化チタンターゲット(C/Ti原子数比で0.99、O/Ti原子数比で0.05)を用い、成膜ガス圧0.3Paで、Arガス中に酸素を導入せず形成した。膜の組成はC/Ti原子数比で0.99、O/Ti原子数比で0.05である。
得られた遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上であり、完全な遮光性を示した。しかし、波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例22〜26と比較例21〜25とで異なり、実施例22〜26の遮光板の方が低反射であり黒色であった。また、L*値も同様に実施例22〜26と比較例21〜25とで異なり、実施例22〜26の遮光板の方が40〜44と小さくなった。
実施例22〜26の黒色のフィルム状遮光板で耐熱試験を行った。実施例22〜25の遮光板は、大気中270℃で30分の加熱試験において、色味や反射率などの変化はなかった。よって、270℃以下の耐熱性を必要とする遮光板として利用することができる。なお、実施例26の遮光板は、270℃での加熱試験では変色がみられたが、200℃における加熱試験では変色は見られず、黒色を呈した状態で低反射特性を維持していた。よって、実施例26の遮光板は、200℃以下の耐熱性を必要とする用途として利用することができる。膜の表面抵抗は、実施例で250〜400Ω/□(オーム・パー・スクエアと読む)、比較例で200〜500Ω/□であった。
フィルム表面の算術平均高さ(Ra)が0.23μmであり、厚みが25μmである透明なポリイミドフィルムを用い、実施例22〜26と同様にして、黒色遮光板を作製した。上記フィルムの算術平均高さは、サンドブラストによるマット処理において形成した。このフィルムの表面に1層目の金属遮光膜として、膜厚105nmの下記遮光膜2:炭化酸化チタン膜を形成した。その遮光膜の表面に、膜厚105nmの実施例5の炭化酸化チタン膜を形成(実施例27)、或いは、膜厚105nmの比較例12の炭化酸化チタン膜を形成(比較例26)、或いは膜厚105nmの比較例1の炭化酸化チタン膜(比較例27)を形成した。いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。なお、比較例27の場合、Arガス中に導入する酸素混合量が0.0%において形成した。膜の組成はC/Ti原子数比で0.99、O/Ti原子数比で0.05である。
遮光膜2:比較例2に示した条件、すなわち、上記炭化酸化チタンターゲット(C/Ti原子数比で0.99、O/Ti原子数比で0.05)を用い、成膜ガス圧0.3Paで、Arガス中に導入する酸素混合量が0.05%において形成した。膜の組成はC/Ti原子数比で1.01、O/Ti原子数比で0.21である。
波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、いずれも、4.0以上であり、十分な遮光性を示した。また、実施例27の遮光板は、270℃における加熱試験において変色せず、優れた耐熱性を有していた。しかし、色味については、実施例27はL*値が40となり、黒色を呈していたが、比較例26、27はL*値がそれぞれ48、49と実施例27より大きく、黒色度が小さくなり、さらに青色を呈していた。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例27の方が低かった。よって、実施例27は黒色の遮光板が必要とされる光学用途として有用である。膜の表面抵抗は、実施例27では400Ω/□、比較例26、27では200〜400Ω/□であった。
フィルム表面の算術平均高さ(Ra)が0.40μmであり、厚みが38μmである透明なポリイミドフィルムを用い、実施例22〜26と同様にして、黒色遮光板を作製した。フィルムの表面粗さは、サンドブラストによるマット処理において形成した。このフィルムの表面に1層目の金属遮光膜として膜厚105nmの前記遮光膜2:炭化酸化チタン膜を形成した。その遮光膜の表面に、膜厚105nmの実施例5の炭化酸化チタン膜を形成(実施例28)、或いは、1層目の金属遮光膜として膜厚105nmの前記遮光膜2:炭化酸化チタン膜を形成した後、膜厚105nmの比較例11の炭化酸化チタン膜を形成(比較例28)、或いは膜厚105nmの比較例1の炭化酸化チタン膜を形成(比較例29)した。いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。
波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、いずれも、4.0以上であり、十分な遮光性を示した。また、実施例28の遮光板は、270℃における加熱試験において変色せず、優れた耐熱性を有していた。しかし、色味については、実施例28はL*値が44となり、黒色を呈していたが、比較例28、29はL*値がそれぞれ50、49となり、黒色度は小さく、さらに青色を呈していた。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例28の方が低かった。よって、実施例28は黒色の遮光板として光学用途として有用である。膜の表面抵抗は、実施例28で200Ω/□、比較例28、29で200〜500Ω/□であった。
フィルム表面の算術平均高さ(Ra)が0.95μmであり、厚みが50μmである透明なポリイミドフィルムを用い、実施例20〜24と同様にして、黒色遮光板を作製した。フィルムの表面粗さは、サンドブラストによるマット処理において形成した。このフィルムの表面に1層目の金属遮光膜として膜厚105nmの前記遮光膜2:炭化酸化チタン膜を形成した。その遮光膜の表面に、膜厚105nmの実施例5の炭化酸化チタン膜を形成(実施例29)、或いは、1層目の金属遮光膜として膜厚105nmの前記遮光膜2:炭化酸化チタン膜を形成した後、膜厚105nmの比較例12の炭化酸化チタン膜を形成(比較例30)、或いは膜厚105nmの比較例1の炭化酸化チタン膜を形成(比較例31)した。いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。
波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、いずれも4.0以上であり、十分な遮光性を示した。また、実施例29の遮光板は、270℃における加熱試験において変色せず、優れた耐熱性を有していた。しかし、色味については、実施例29はL*値が40となり、黒色を呈していたが、比較例30、31はそれぞれ47、49となり、黒色度が小さく、さらに青色を呈していた。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例29の方が低かった。よって、実施例29は黒色の遮光板として光学用途として有用である。膜の表面抵抗は、実施例29が500Ω/□、比較例30、31が400〜600Ω/□であった。
実施例29の黒色遮光板において、フィルムの各面に形成した1層目の膜の膜厚だけを変えて遮光板の作製を試みた。実施例30は1層目の前記遮光膜2の膜厚を40nmに変えており、実施例31は1層目の膜厚を250nmに変えた。いずれも、反射率や光学濃度、L*値は実施例29と同等であり、黒色被覆膜として利用できる。
しかし、比較例32は、1層目の膜の膜厚を28nmに変えて作製したものであるが、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は3.85であり、十分な遮光性を有していない。よって遮光板として利用することができない。膜の表面抵抗は、実施例30、31が400〜600Ω/□、比較例32が500Ω/□であった。
実施例25において、フィルムの各面の2層目に形成した膜の膜厚のみを変えて遮光板の作製を試みた。実施例32は2層目の膜を53nmとし、実施例33は2層目の膜を110nmとし、実施例34は2層目の膜を250nmとしたが、いずれも、反射率や光学濃度、L*値は実施例29と同等であり、黒色遮光板として利用できる。
しかし、比較例33は、2層目の膜の膜厚を42nmとしたものであるが、遮光性は十分であるものの、波長380〜780nmにおける平均反射率が実施例32〜34と比べて高く、L*値も53と高く、遮光板として好適ではないことがわかった。膜の表面抵抗は、実施例32〜34が90〜200Ω/□、比較例33が200Ω/□以下であった。
フィルム表面の算術平均高さ(Ra)が0.07μmであり、厚みが75μmである透明なポリイミドフィルムを用い、実施例22〜26と同様にして、黒色遮光板を作製した。フィルムの表面に、1層目の膜:下記遮光膜3(膜厚100nm)を形成した。そして、その遮光膜の表面に2層目の膜として、実施例7の膜を106nmだけ形成(実施例35)、もしくは、実施例8の膜を101nmだけ形成(実施例36)、もしくは、比較例17の膜を100nmだけ形成(比較例34)、或いは、比較例18の膜を105nmだけ形成(比較例35)、或いは比較例14の膜を105nmだけ形成(比較例36)した。
遮光膜3:比較例14に示した条件、すなわち、酸化チタンターゲット(O/Ti原子数比で0.41)を用い、成膜ガス圧0.3Paで、Arガス中に導入する酸素混合量が0.50%において、酸化チタン膜(1層目の膜、膜厚100nm)を形成した。膜の組成はC/Ti原子数比で0.00、O/Ti原子数比で0.65である。
いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。膜の表面抵抗は、実施例35、36が100〜300Ω/□、比較例34〜36が200〜300Ω/□以下であった。
これらの遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上であり、完全な遮光性を示した。しかし、波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例35〜36と比較例34〜36とで異なり、実施例35〜36の遮光板の方が低反射であり、L*値は39〜40となり、黒色を呈した。
実施例35〜36で得られた黒色のフィルム状遮光板の耐熱試験を行った。実施例35〜36の遮光板は、大気中270℃で30分の加熱試験において、色味や反射率などの変化がみられた。しかし、大気中200℃で30分の加熱試験において、色味や反射率などの変化はなかった。よって実施例35〜36は、200℃以下の耐熱性を必要とする黒色遮光板として利用することができる。
表面の粗度(Ra)が0.40μmであり、厚みが50μmである透明なポリイミドフィルムを用い、実施例22〜26と同様にして、黒色遮光板を作製した。フィルムの表面に、金属遮光膜として前記遮光膜3:酸化チタン膜(1層目の膜、膜厚105nm)を形成した。そして、その遮光膜の表面に2層目の膜として、実施例10の酸化チタン膜を105nmだけ形成(実施例37)し、もしくは、前記遮光膜3の上に比較例16の膜を105nmだけ形成(比較例37)、もしくは比較例9の膜を105nmだけ形成(比較例38)した。いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。
実施例37、比較例37、38の遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上であり、完全な遮光性を示した。しかし、波長380〜780nmにおける平均反射率は異なり、実施例37の遮光板の方が低反射であり、L*値は43となり、黒色を呈した。
実施例37で得られた黒色のフィルム状遮光板の耐熱試験を行った。実施例37の遮光板は、大気中270℃で30分の加熱試験において、色味や反射率などの変化がみられた。しかし、大気中200℃で30分の加熱試験において、色味や反射率などの変化はなかった。よって実施例37は、200℃以下の耐熱性を必要とする黒色遮光板として利用することができる。膜の表面抵抗は、200Ω/□であった。
表面の粗度(Ra)が0.95μmであり、厚みが38μmである透明なポリイミドフィルムを用いて、実施例22〜26と同様にして、黒色遮光板を作製した。フィルムの表面に、金属遮光膜として下記遮光膜4:酸化チタン膜(1層目の膜、膜厚45nm)を形成した。そして、その遮光膜の表面に2層目の膜として、実施例9の酸化チタン膜を105nmだけ形成(実施例38)、もしくは、比較例16の酸化チタン膜を105nmだけ形成(比較例39)、もしくは比較例14の酸化チタン膜を105nmだけ形成(比較例40)した。いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。
遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0より大きく、完全な遮光性を示した。しかし、波長380〜780nmにおける平均反射率は異なり、実施例38の遮光板の方が低反射であり、L*値は38となり、黒色を呈した。
実施例38で得られた黒色のフィルム状遮光板の耐熱試験を行った。実施例38の遮光板は、大気中270℃で30分の加熱試験において、色味や反射率などの変化がみられた。しかし、大気中200℃で30分の加熱試験において、色味や反射率などの変化はなかった。よって実施例38は、200℃以下の耐熱性を必要とする黒色遮光板として利用することができる。膜の表面抵抗は、実施例38が400Ω/□、比較例39、40が300〜600Ω/□であった。
遮光膜4:比較例6に示した条件、すなわち、炭素を含まず、種々の酸素含有量を含む酸化チタン焼結体ターゲットを用いて、高ガス圧(2.0Pa)にて行った。膜中の含有酸素量O/Ti原子数比が0.55と少ない。
表面の粗度(Ra)が0.07μmであり、厚みが25μmである透明なポリイミドフィルムの表面に、種々の金属材料の遮光膜を110nmだけ形成し、実施例22〜26と同様にして、黒色遮光板を作製した。表4に示すように、実施例39では、NiTiターゲット(3wt%Ti含有)を用いて、110nmのNiTi膜(Ti含有量2.98wt%)を形成した。実施例40では、Cuターゲットを用いて、110nmのCu膜を成膜した。実施例41ではAlターゲットを用いて110nmのAl膜を形成した。実施例42〜43ではTiターゲットを用いて、110nmのTi膜を形成した。
これらの遮光膜は、比較例1で示したスパッタリング成膜条件(成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)とし、直流スパッタリング法で形成した。次に、第2層目の膜として、実施例39〜42では、実施例5の炭化酸化チタン膜を105nmほど形成した。また実施例43では、第2層目の膜として、実施例7の酸化チタン膜を105nmほど形成した。
いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。
遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上であり、完全な遮光性を示した。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は非常に低反射であり、黒色を呈していた。
次に得られた黒色のフィルム状遮光板の耐熱試験を行った。いずれも、大気中270℃で30分の加熱試験において、色味や反射率などの変化がみられた。大気中200℃で30分の加熱試験では、実施例40〜41では変色がみられたが、実施例39と実施例42、実施例43は、色味や反射率などの変化はなかった。よって実施例39と実施例42、実施例43は、200℃以下の耐熱性を必要とする黒色遮光板として利用することができる。また、実施例40〜41の遮光板は、150℃で30分の加熱試験では変色がみられなかった。よって、150℃以下の耐熱性を必要とする遮光板として利用できる。
実施例39〜43の遮光板において、耐熱試験で変色したサンプルについて断面TEM観察を実施した。変色したサンプルはいずれも第1層の膜が酸化していたり、第2層の膜と反応していることがわかった。これによって変色がみられたものと推測できる。膜の表面抵抗は、500Ω/□以下であった。
表面の粗度(Ra)が0.07μmであり、厚みが25μmである透明なポリイミドフィルムの表面に、まず種々の金属材料の遮光膜を110nmだけ形成し、実施例22〜26と同様にして、黒色遮光板を作成した。表4に示すように、比較例41では、NiTiターゲット(3wt%Ti含有)を用いて、110nmのNiTi膜(Ti含有量2.98wt%)を形成した。比較例42では、Cuターゲットを用いて、110nmのCu膜を成膜した。比較例43ではAlターゲットを用いて110nmのAl膜を形成した。比較例44ではTiターゲットを用いて、110nmのTi膜を形成した。これらの遮光膜は、比較例1で示したスパッタリング成膜条件(成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)において直流スパッタリング法で形成した。
次に、第2層目の膜として、比較例41〜44では、比較例1の炭化酸化チタン膜を105nmほど形成した。いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の黒色遮光板を作製した。
遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上であり、完全な遮光性を示した。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例39〜43に比べ非常に高く、L*値は50〜52と黒色度の小さい色を呈していた。
フィルムの種類を変え、表面の粗度(Ra)が0.42μmであり、厚みが75μmである透明なPETフィルムの表面に、種々の金属材料の遮光膜を110nmだけ形成し、実施例39〜43と同様にして、黒色遮光板を作製した。表4に示すように、実施例44〜45では、Tiターゲットを用いてTi膜を第1層目の膜として形成した。実施例46では、Alターゲットを用いてAl膜を第1層目の膜として成膜した。実施例47ではNiTiターゲット(3wt%Ti含有)を用いてNiTi膜(Ti含有量2.98wt%)を形成した。これらの遮光膜は、比較例1で示したスパッタリング成膜条件(成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)において、直流スパッタリング法で形成した。
次に、第2層目の膜として、実施例44と実施例47では、実施例5の炭化酸化チタン膜を105nmほど形成した。また実施例45〜46では、第2層目の膜として、実施例7の酸化チタン膜を105nmほど形成した。
いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。
実施例44〜47の遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上であり、完全な遮光性を示した。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は、非常に低反射であり、L*値は34〜36となり、黒色を呈していて、光学用途として有用である。膜の表面抵抗は、200〜400Ω/□であった。
フィルムの種類を変え、表面の粗度(Ra)が0.42μmであり、厚みが75μmである透明なPETフィルムの表面に、種々の金属材料の遮光膜を110nmだけ形成し、実施例39〜43と同様にして、黒色遮光板を作製した。表4に示すように、比較例45では、Tiターゲットを用いてTi膜を第1層目の膜として形成した。比較例46では、Alターゲットを用いてAl膜を第1層目の膜として成膜した。比較例47ではNiTiターゲット(3wt%Ti含有)を用いて、NiTi膜(Ti含有量2.98wt%)を形成した。これらの遮光膜は、比較例1で示したスパッタリング成膜条件(成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)において、直流スパッタリング法で形成した。
次に、第2層目の膜として、比較例1の炭化酸化チタン膜を105nmほど形成した。
遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上であり、完全な遮光性を示した。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例44〜47に比べ非常に高く、L*値は48〜50と黒色度の小さい色を呈していた。
フィルムの種類を変え、表面の粗度(Ra)が0.95μmであり、厚みが100μmである透明なPENフィルムの表面に、種々の金属材料の遮光膜を110nmだけ形成し、実施例39〜43と同様にして、黒色遮光板を作製した。表4に示すように、実施例48〜49では、Tiターゲットを用いて、Ti膜を第1層目の膜として形成した。実施例50では、Alターゲットを用いてAl膜を第1層目の膜として成膜した。実施例51ではNiTiターゲット(3wt%Ti含有)を用いて、NiTi膜(Ti含有量2.98wt%)を形成した。これらは、比較例1で示したスパッタリング成膜条件(成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)において、直流スパッタリング法で形成した。次に、第2層目の膜として、実施例48と実施例51では、実施例5の膜を105nmほど形成した。また実施例49〜50では、第2層目の膜として、実施例7の膜を105nmほど形成した。
いずれも、フィルムの両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ種類で同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。
実施例48〜51の遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上であり、完全な遮光性を示した。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は、非常に低反射であり、L*値は28〜32となり、黒色を呈していて、光学用途として有用である。膜の表面抵抗は、300〜400Ω/□であった。
フィルムの種類を変え、表面の粗度(Ra)が0.95μmであり、厚みが100μmである透明なPENフィルムの表面に、種々の金属材料の遮光膜を110nmだけ形成し、実施例39〜43と同様にして、黒色遮光板を作製した。表4に示すように、比較例48では、Tiターゲットを用いてTi膜を第1層目の膜として形成した。比較例49では、Alターゲットを用いてAl膜を第1層目の膜として成膜した。比較例50ではNiTiターゲット(3wt%Ti含有)を用いて、NiTi膜(Ti含有量2.98wt%)を形成した。これらの遮光膜は、比較例1で示したスパッタリング成膜条件(成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)において、直流スパッタリング法で形成した。
次に、第2層目の膜として、比較例1の炭化酸化チタン膜を105nmほど形成した。
遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度が4.0以上であり、完全な遮光性を示した。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例48〜51に比べ非常に高く、L*値は46〜47と黒色度の小さい色を呈していた。
基材の種類を変え、表面の粗度(Ra)が0.12μmであり、厚みが70μmであるSUS箔の表面に、第1層目の膜として、下記の遮光膜1を厚み110nmほど形成した。
第1層目の膜の製造条件は、成膜ガス圧0.3〜1.0Paで、Arガス中に導入する酸素混合量が0.05%以下とした。第2層目の膜として、実施例5の膜を105nmほど形成(実施例52)し、或いは比較例1の膜を105nmほど形成(比較例51)した。第2層目の膜の製造条件は、実施例52では膜厚を変えた以外は、実施例5で示したスパッタリング条件(ターゲット組成、ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)と同じ直流スパッタリング法で形成した。また、比較例51では、比較例1で示したスパッタリング条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)において、同じ直流スパッタリング法で形成した。
遮光膜1:炭化酸化チタンターゲット(C/Ti原子数比で0.99、O/Ti原子数比で0.05)を用い、成膜ガス圧0.3Paで、Arガス中に酸素を導入せず形成した。膜の組成はC/Ti原子数比で0.99、O/Ti原子数比で0.05である。
いずれも、SUS箔の両面に、同じ膜厚の第1層の膜と、同じ膜厚の第2層の膜を対称に形成することで、反りのない遮光板を作製した。
実施例52の遮光板は、いずれも、波長380〜780nmにおける平均光学濃度が4.0以上であり、完全な遮光性を示した。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は0.30%となり、さらにL*値も34と比較例51に比べ非常に低反射であり、黒色度の高い色を呈していて、光学用途として有用である。膜の表面抵抗は、300Ω/□であった。
サンドブラストによるマット処理でフィルム表面の算術平均高さ(Ra)を0.40μmにした厚みが38μmである透明なポリイミドフィルムの表面に、金属遮光膜として比較例2の炭化酸化チタン膜を150nmだけ形成した。金属遮光膜の製造条件は、比較例2と同様にした。フィルムの両面に、同じ膜厚の膜を対称に形成することで、反りのないフィルム状の遮光板を作製した。
波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、4.0以上であり、十分な遮光性を示した。また、270℃における加熱試験において変色せず、優れた耐熱性を有していた。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は、0.95%であった。色味については、L*値が60となり、灰色を呈し、黒色度は小さかった。膜の表面抵抗は、200Ω/□であった。よって、L*値と反射率が高い、灰色の比較例52の遮光板は、光学用途の中で特に、黒色が求められる分野においては適さない。
フィルムの種類、フィルム表面の算術平均高さ(Ra)、フィルムの厚みは実施例28と同様にし、フィルムの片面にのみ、第1層目の金属遮光膜として比較例2の炭化酸化チタン膜を膜厚130nm形成した。
金属遮光膜の製造条件は、比較例2で示したスパッタリング条件(ターゲット組成、ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)と同様にし、直流スパッタリング法で形成した。さらに、金属遮光膜の表面に、第2層目の膜として実施例5の炭化酸化チタン膜を105nm形成し、黒色遮光板を形成した。第2層目の膜の製造条件は、実施例5で示したスパッタリング条件(ターゲット組成、ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)と同じである。
波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、4.0以上であり、十分な遮光性を示した。また、270℃における加熱試験において変色せず、優れた耐熱性を有していた。また、波長380〜780nmにおける平均反射率は、0.30%であった。色味については、L*値が30となり、黒色を呈した。膜の表面抵抗は、200Ω/□であった。
得られた黒色遮光板の両面に、耐熱性の高いアクリル系シリコーン系粘着剤(住友スリーエム社製、商品名:9079)を用いて、厚さ50μmの粘着層を形成し、耐熱遮光テープを作製した。
よって、実施例53の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、平均反射率が0.3%と低反射率であり、両面に粘着層を形成しているので、CCDやCMOSなどの撮像素子の裏面側周辺部に貼り付けることができるから、撮像素子裏面へ入射する漏れ光を遮断するための黒色遮光板として有用である。
基材の種類を変え、厚みが1.1mmのガラス基板(コーニング社製7059)の片面に、黒色遮光性薄膜積層体を形成した。この黒色遮光性薄膜積層体の第1層目の黒色被覆膜として、ガラス板表面に実施例5の炭化酸化チタン膜を厚み70nm、第2層目の金属遮光膜として、比較例1の炭化酸化チタン膜を厚み190nm、第3層目の黒色被覆膜として、実施例5の炭化酸化チタン膜を厚み70nmほど順次形成し、黒色遮光板を作製した。
第1層目及び第3層目の膜の製造条件は、実施例5で示したスパッタリング条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)と同じ直流スパッタリング法で形成した。第2層目の膜の製造条件は、比較例1で示したスパッタリング条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)と同じ直流スパッタリング法で形成した。
実施例54の遮光板は、表5に示すように波長380〜780nmにおける平均光学濃度が4.0以上であり、完全な遮光性を示した。また、膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は13.0%となり、膜面のL*値も39であった。
また、膜が付いていないガラス基板面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は10.0%となり、ガラス基板面のL*値は25であり、膜面及びガラス基板面ともにL*値が小さく、色味は黒色の高い色を呈していた。また、270℃における加熱試験において平均光学濃度、平均反射率やL*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。膜の表面抵抗は、200Ω/□であった。
よって、実施例54の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面及びガラス板面の平均反射率が18%以下と低反射であって、黒色度が高い色味を呈しているため光学用途として有用であり、実施例54の黒色遮光性薄膜積層体は、耐熱性が必要なプロジェクターの光学レンズや、リフロー工程で使用するレンズなどの表面に直接固定絞り材として形成することができるため、有用である。
実施例54の黒色遮光性薄膜積層体における第2層目の炭化酸化チタン膜の膜厚を100nm(実施例55)、240nm(実施例56)に変えた以外は、第1、第2、第3層目の膜のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や第1、第3層目の膜厚及び基板の種類は実施例54と同様にしてガラス基板の片面に黒色遮光性薄膜積層体を形成し、黒色遮光板を作製した。
表5に示すように実施例55の遮光板は、波長380〜780nmにおける膜面側から光入射した時の平均反射率は13.8%、膜面のL*値は42であった。また、ガラス基板面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は11.0%となり、ガラス基板面のL*値は30であった。膜面及びガラス基板面ともに色味は黒色の高い色味を呈していて、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上となり、完全遮光性が有していた。
実施例56の遮光板は、表5に示すように実施例54と同様に、平均光学濃度は4.0以上で、膜面側の平均反射率は15.0%、ガラス基板面側の平均反射率は12.4%であった。また、膜面のL*値は37、ガラス基板面のL*値は33となり、実施例54と同様に黒色度の高い色味を呈していた。
270℃における加熱試験において実施例55、56では、実施例54と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。
なお、膜の表面抵抗は実施例55で300Ω/□、実施例56で200Ω/□であった。
よって、実施例55、56の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面及びガラス板面の平均反射率が18%以下と低反射であって、黒色度が高い色味を呈しているため光学用途として有用である。また、実施例55、56の黒色遮光性薄膜積層体は、耐熱性が必要なプロジェクターの光学レンズや、リフロー工程で使用するレンズなどの表面に直接固定絞り材として形成することができるため、有用である。
実施例54の黒色遮光性薄膜積層体における第1層目の黒色被覆膜の膜厚を30nm(実施例57)、50nm(実施例58)、100nm(実施例59)に変えた以外は、第1、第2、第3層目の膜のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や第2、第3層目の膜の膜厚及び基板の種類は実施例54と同様にしてガラス基板の片面に黒色遮光性薄膜積層体を形成し、黒色遮光板を作製した。
表5に示すように、膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例57で13.5%、実施例58で14.4%、実施例59で15.7%であった。ガラス基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例57で10.5%、実施例58で11.4%、実施例59で12.7%であった。
また、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、実施例57〜59ともに4.0以上となり、完全遮光性を示した。
膜面のL*値は、実施例57で41、実施例58で40、実施例59で38となり、ガラス基板面のL*値は実施例57で31、実施例58で33、実施例59で34であった。
270℃における加熱試験において、実施例57〜59では、実施例54と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。なお、表面抵抗は、実施例57〜59で100〜400Ω/□であった。
よって、実施例57〜59の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面及びガラス板面の平均反射率が18%以下と低反射であって、黒色度が高い色味を呈しているため光学用途として有用である。また、実施例57〜59の黒色遮光性薄膜積層体は、耐熱性が必要なプロジェクターの光学レンズや、リフロー工程で使用するレンズなどの表面に直接固定絞り材として形成することができるため、有用である。
実施例54の黒色遮光性薄膜積層体における第3層目の黒色被覆膜の膜厚を30nm(実施例60)、50nm(実施例61)、100nm(実施例62)に変えた以外は、第1、第2、第3層目の膜のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や第1、第2層目の膜の膜厚及び基板の種類は実施例54と同様にしてガラス基板の片面に黒色遮光性薄膜積層体を形成し、黒色遮光板を作製した。
表5に示すように、膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例60で17.0%、実施例61で16.1%、実施例62で13.4%であった。また、ガラス基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例60で14.6%、実施例61で13.2%、実施例62で10.3%であった。
また、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、実施例60〜62ともに4.0以上となり、完全遮光性を示した。
膜面のL*値は、実施例60で42、実施例61で40、実施例62で38となり、ガラス基板面のL*値は、実施例60で37、実施例61で33、実施例62で32であった。なお、表面抵抗は、実施例60〜62で200Ω/□であった。270℃における加熱試験において実施例60〜62では、実施例54と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。
よって、実施例60〜62の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面及びガラス板面の平均反射率が18%以下と低反射であって、黒色度が高い色味を呈しているため光学用途として有用である。また、実施例60〜62の黒色遮光性薄膜積層体は、耐熱性が必要なプロジェクターの光学レンズや、リフロー工程で使用するレンズなどの表面に直接固定絞り材として形成することができるため、有用である。
実施例54の黒色遮光性薄膜積層体における第2層目の黒色被覆膜の膜厚を90nmに変えた以外は、第1、第2、第3層目の膜のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や第1、第3層目の膜厚及び基板の種類は実施例54と同様にしてガラス基板の片面に黒色遮光性薄膜積層体を形成し、黒色遮光板を作製した。
表5に示すように比較例53の遮光板は、波長380〜780nmにおける膜面側から光入射した時の平均反射率は13.5%、膜面のL*値は38であった。また、ガラス基板面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は12.0%となり、ガラス基板面のL*値は34であった。膜面及びガラス基板面ともに色味は黒色度の高い色味を呈していた。しかし、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は3.7となり、完全遮光性が有していなかった。270℃における加熱試験では、実施例54と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。なお、膜の表面抵抗は200Ω/□であった。
よって、比較例53の遮光板は、黒色度が高い色味を呈し、低反射で耐熱性に優れているが、平均光学濃度が4.0未満であるため光学部材の中で、完全遮光性が必要な用途には適さない。
ガラス基板(コーニング社製7059)の片面に、第1層目の膜として比較例1の膜を膜厚190nm、第1層目の膜上に第2層目の膜として実施例5の膜を膜厚70nmほど形成し、黒色遮光板を形成した。第1層目、第2層目の膜のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)は、比較例1、実施例5と同じである。なお、この膜構成は実施例54に示した第1層目の実施例5の膜を形成しない場合である。
表5に示すように波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上となり、完全遮光性を示した。膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は13.5%と実施例54と同じであったが、ガラス基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は31.4%と実施例54に比べ高くなった。また、膜面のL*値は42と実施例54と同じであったが、ガラス基板面のL*値は60と非常に高く、黒色度の低い色味を呈していた。なお、表面抵抗は、200Ω/□であった。270℃における加熱試験では、実施例54と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。
よって、比較例54の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面の平均反射率が18%以下と低反射であるものの、ガラス基板面側の平均反射率が高く、黒色度が低い色味を呈していることから、耐熱性が必要なプロジェクターの光学レンズや、リフロー工程で使用するレンズなどの表面に直接固定絞り材として形成することができない。
実施例54の2層目の膜の組成をTi膜(実施例63)、NiTi膜(実施例64)、Al膜(実施例65)とした以外は、第1層目、第3層目のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や膜厚及び基板の種類は実施例54と同様に形成し、黒色遮光板を作製した。
表5に示すように、実施例63では、Tiターゲットを用いて、190nmのTi膜を形成した。実施例64では、NiTiターゲット(3wt%Ti含有)を用いて、190nmのNiTi膜(Ti含有量2.98wt%)を形成した。実施例65では、Alターゲットを用いて、190nmのAl膜を形成した。
表5に示すように、膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例63で15.3%、実施例64で15.7%、実施例65で16.2%であった。また、ガラス基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例63で12.3%、実施例64で11.4%、実施例65で13.7%であった。
また、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、実施例63〜65ともに4.0以上となり、完全遮光性を示した。
膜面のL*値は、実施例63で43、実施例64で42、実施例65で44となり、ガラス基板面のL*値は、実施例63で31、実施例64で30、実施例65で33であった。なお、表面抵抗は、実施例63〜65で200〜300Ω/□であった。270℃における加熱試験においては実施例63〜65では、色味や反射率などの変化がみられた。200℃における加熱試験では、実施例65では変色はみられたが、実施例63,64では色味や変色などの変化はなかった。よって、実施例63,64は、200℃以下の耐熱性を必要とする黒色遮光板として利用することができる。また、実施例65の遮光板は、150℃における加熱試験では、変色がみられなかった。よって、150℃以下の耐熱性を必要とする遮光板として利用できる。
実施例63〜65の遮光板において、耐熱試験で変色したサンプルについて断面TEM観察を実施した。変色したサンプルは、いずれも第2層目の膜が酸化していることがわかった。これによって変色がみられたものと推測できる。
よって、実施例63〜65の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面及びガラス板面の平均反射率が18%以下と低反射であって、黒色度が高い色味を呈しているため光学用途として有用である。
ガラス基板(コーニング社製7059)の片面に、第1層目の膜としてTi膜(比較例55)、NiTi膜(比較例56)、Al膜(比較例57)を形成し、それぞれの膜上に第2層目の膜として実施例5の膜を形成し、黒色遮光板を作製した。第1層目のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)は、実施例63〜65と同様にした。比較例55では、Ti膜を190nm、比較例56ではNiTi膜を190nm、比較例57ではAl膜を190nm形成した。第2層目のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)は実施例54の第1層目、第3層目の成膜条件と同じで行った。
表5に示すように、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上となり、完全遮光性を示した。
膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は比較例55で13.3%、比較例56で12.9%、比較例57で14.4%であった。また、ガラス基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は、比較例55で29.7%、比較例56で29.5%、比較例57で33.4%となり、実施例63〜65に比べ高くなった。また、膜面のL*値は比較例55で43、比較例56で42、比較例57で43であったが、ガラス基板面のL*値は比較例55〜57で55〜61と実施例63〜65に比べ大きくなり、黒色度が小さい色味を呈していた。なお、表面抵抗は、200〜400Ω/□であった。大気中270℃における加熱試験では、実施例63〜65と同様に、色味や反射率などの変化がみられた。
よって、比較例55〜57の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有しているものの、基板面側の平均反射率が18%以上と高く、黒色度が小さい色味を呈しているため、耐熱性が必要なプロジェクターの光学レンズや、リフロー工程で使用するレンズなどの表面に直接固定絞り材として形成することができない。
算術平均高さ(Ra)が0.4μmであり、厚みが25μmであるポリイミドフィルムを基板に用い、ポリイミドフィルムの片面に黒色遮光性薄膜積層体を形成し、黒色遮光板を作製した。
黒色遮光性薄膜積層体は、ポリイミドフィルムの片面に第1層目の黒色被覆膜として実施例5の膜を、第2層目の金属遮光膜として比較例1の膜を、第3層目の黒色被覆膜として実施例5の膜を順次形成した。
表6に示すように、膜面側から光入射した時の波長380〜780nmの平均反射率は、0.31%で、膜の付いていない基板面から入射した時の平均反射率は0.24%であった。膜面の色味はL*値で41、フィルム面のL*値は38であった。また、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、4.0以上となり、完全遮光性を有していることがわかった。270℃における加熱試験では、実施例54と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。
よって、実施例66の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面及びフィルム基板面の平均反射率が0.8%以下と低く、黒色度が高い色味を呈しているため光学用途として有用である。
実施例66の黒色遮光性薄膜積層体における第2層目の膜厚を100nm(実施例67)、240nm(実施例68)に変えた以外は、第1、第2、第3層目の膜のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や第1、第3層目の膜厚及び基板の種類は実施例66と同様にしてポリイミドフィルム基板の片面に黒色遮光性薄膜積層体を形成し、黒色遮光板を作製した。
表6に示すように実施例67の遮光板は、波長380〜780nmにおける膜面側から光入射した時の平均反射率は0.27%、膜面のL*値は40であった。また、フィルム基板面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は0.22%となり、フィルム基板面のL*値は37であった。膜面及びフィルム基板面ともに色味は黒色度の高い色味を呈していた。波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上となり、完全遮光性を有していた。
実施例68の遮光板は、表6に示すように実施例66と同様に、平均光学濃度は4.0以上で、膜面側の平均反射率は0.26%、フィルム基板面側の平均反射率は0.20%であった。また、膜面のL*値は38、フィルム基板面のL*値は31となり、実施例66と同様に黒色度の高い色味を呈していた。270℃における加熱試験において実施例67、68では、実施例66と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。なお、膜の表面抵抗は実施例67、68で200Ω/□であった。
よって、実施例67、68の遮光板は、黒色度が高い色味を呈し、光学濃度が4.0以上と完全遮光性を有し、膜面及びフィルム基材面の平均反射率が0.8%以下と低いことから、光学用途として有用である。
実施例66の黒色遮光性薄膜積層体における第1層目の膜厚を30nm(実施例69)、50nm(実施例70)、100nm(実施例71)に変えた以外は、第1、第2、第3層目の膜のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や第2、第3層目の膜の膜厚及び基板の種類は、実施例66と同様にして、ポリイミドフィルム基板の片面に黒色遮光性薄膜積層体を形成し、黒色遮光板を作製した。
表6に示すように膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例69で0.26%、実施例70で0.27%、実施例71で0.25%であった。フィルム基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は、実施例69で0.25%、実施例70で0.23%、実施例71で0.21%であった。
また、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、実施例69〜71ともに4.0以上となり、完全遮光性を示した。
膜面のL*値は、実施例69で42、実施例70で41、実施例71で38となり、フィルム基板面のL*値は実施例69で34、実施例70で32、実施例71で27であった。
270℃における加熱試験において実施例69〜71では、実施例66と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。なお、表面抵抗は、実施例69〜71で200〜300Ω/□であった。
よって、実施例69〜71の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面及びフィルム板面の平均反射率が低く、黒色度が高い色味を呈しているため光学用途として有用である。
実施例66の黒色遮光性薄膜積層体における第3層目の膜厚を30nm(実施例72)、50nm(実施例73)、100nm(実施例74)に変えた以外は、第1、第2、第3層目の膜の製造条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や第1、第2層目の膜の膜厚及び基材の種類は、実施例66と同様にしてポリイミドフィルム基板の片面に黒色遮光性薄膜積層体を形成し、黒色遮光板を作製した。
表6に示すように膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例72で0.32%、実施例73で0.30%、実施例74で0.27%であった。また、フィルム基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例72で0.24%、実施例73で0.23%、実施例74で0.22%であった。
また、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、実施例72〜74ともに4.0以上となり、完全遮光性を示した。
膜面のL*値は、実施例72で42、実施例73で41、実施例74で38となり、フィルム基板面のL*値は、実施例72で28、実施例73で28、実施例74で27であった。
また、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は実施例72〜74ともに4.0以上を有した。
なお、表面抵抗は、実施例72〜74で200〜400Ω/□であった。270℃における加熱試験において実施例72〜74では、実施例66と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。
よって、実施例72〜74の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面及びフィルム基板面の平均反射率が低く、黒色度が高い色味を呈しているため光学用途として有用である。
実施例66の黒色遮光性薄膜積層体における第2層目の膜の膜厚を90nmに変えた以外は、第1、第2、第3層目の膜のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や第1、第3層目の膜厚及び基材の種類は、実施例66と同様にしてポリイミドフィルム基板の片面に黒色遮光性薄膜積層体を形成し、黒色遮光板を作製した。
表6に示すように比較例58の遮光板は、波長380〜780nmにおける膜面側から光入射した時の平均反射率は0.30%、膜面のL*値は39であった。また、フィルム基板面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は0.24%となり、フィルム基板面のL*値は29であった。膜面及びフィルム基板面ともに黒色度の高い色味を呈していて、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は3.8となり、完全遮光性が有していなかった。270℃における加熱試験では、実施例66と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。なお、膜の表面抵抗は300Ω/□であった。
よって、比較例58の遮光板は、黒色度が高い色味を呈し、低反射で耐熱性に優れているが、平均光学濃度が4.0未満であるため光学部材の中で、完全遮光性が必要な用途には適さない。
算術平均高さ(Ra)が0.4μmであり、厚みが25μmのポリイミドフィルムの片面に、第1層目の膜として比較例1の膜を膜厚190nm、第1層目の膜上に第2層目の膜として実施例5の膜を膜厚70nmほど形成し、黒色遮光板を形成した。第1層目のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)は、比較例1と同じである。また、第2層目の膜のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)は、実施例5と同じである。なお、この膜構成は実施例66に示した第1層目の実施例5の膜を形成しない場合である。
表6に示すように波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上となり、完全遮光性を示した。
膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は、0.32%と実施例66と同じであったが、フィルム基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は1.13%と実施例66に比べ高くなった。また、膜面のL*値は42と実施例66と同じであったが、フィルム基板面のL*値は50と高く、黒色度の低い色味を呈していた。なお、表面抵抗は、200Ω/□であった。270℃における加熱試験では、実施例66と同様に、平均光学濃度、平均反射率、L*値は変化せず、優れた耐熱性を有していた。
よって、比較例59の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面の平均反射率が0.8%以下と低いものの、フィルム基板面側の平均反射率が1.13%と高く、黒色度が低い色味を呈していることから、光学部材には適さない。
基材の種類を算術平均高さ(Ra)が0.4μmであり、厚みが25μmのポリイミドフィルムに変えた以外は、実施例63〜65と同じ製造条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)や膜厚で、黒色遮光板を作製した。
2層目の膜の組成をTi膜(実施例75)、NiTi膜(実施例76)、Al膜(実施例77)とした。
表6に示すように膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例75で0.31%、実施例76で0.28%、実施例77で0.27%であった。また、フィルム基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は実施例75で0.24%、実施例76で0.24%、実施例77で0.23%であった。
また、波長380〜780nmにおける平均光学濃度は、実施例75〜77ともに4.0以上となり、完全遮光性を示した。
膜面のL*値は、実施例75で43、実施例76で40、実施例77で42となり、フィルム基板面のL*値は、実施例75で34、実施例76で30、実施例77で36であった。
なお、表面抵抗は、実施例75〜77で200〜300Ω/□であった。270℃における加熱試験において実施例75〜77では、色味や反射率などの変化がみられた。200℃における加熱試験では、実施例77で変色はみられたが、実施例75、76では色味や反射率などの変化はなかった。よって、実施例75、76は、200℃以下の耐熱性を必要とする黒色遮光板として利用することができる。また、実施例77の遮光板は、150℃における加熱試験では、変色がみられなかった。よって、150℃以下の耐熱性を必要とする遮光板として利用できる。
実施例75〜77の遮光板において、耐熱試験で変色したサンプルについて断面TEM観察を実施した。変色したサンプルはいずれも第2層目の膜が酸化していることがわかった。これによって変色がみられたものと推測できる。
よって、実施例75〜77の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有し、膜面及びフィルム基板面の平均反射率が低く、黒色度が高い色味を呈しているため光学用途として有用である。
ポリイミドフィルムの片面に、第1層目の膜としてTi膜(比較例60)、NiTi膜(比較例61)、Al膜(比較例62)を形成し、それぞれの膜上に第2層目の膜として実施例5の膜を形成し、黒色遮光板を作製した。第1層目のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)は、実施例75〜77と同様にした。比較例60では、Ti膜を190nm、比較例61ではNiTi膜を190nm、比較例62ではAl膜を190nm形成した。第2層目のスパッタリング成膜条件(ターゲット組成、成膜ガス圧、成膜Arガスへの酸素混合量)は、実施例75〜77の第1層目、第3層目のスパッタリング成膜条件と同じで行った。
表6に示すように波長380〜780nmにおける平均光学濃度は4.0以上となり、完全遮光性を示した。
膜面側から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は比較例60で0.33%、比較例61で0.29%、比較例62で0.37%であった。また、フィルム基板面から光入射した時の波長380〜780nmにおける平均反射率は比較例60で1.27%、比較例61で1.35%、比較例62で1.47%となり、実施例75〜77に比べ高くなった。また、膜面のL*値は比較例60で42、比較例61で39、比較例62で41であったが、フィルム基板面のL*値は比較例60〜62で49〜52と実施例75〜77に比べ高くなり、黒色度の低い色味を呈していた。なお、表面抵抗は、200〜300Ω/□であった。
大気中270℃における加熱試験では、実施例75〜77と同様に、色味や反射率などの変化がみられた。
よって、比較例60〜62の遮光板は、平均光学濃度が4.0以上の完全遮光性を有しているものの、基板面側の平均反射率が高く、黒色度が低い色味を呈しているため、光学用途として適さない。
2 黒色被覆膜
3 金属遮光膜
Claims (38)
- チタン及び酸素を主成分とし、酸素の含有量がO/Ti原子数比として0.7〜1.4である酸化チタン膜が、基板上に形成された黒色被覆膜(A)であって、
前記酸化チタン膜は、結晶の長手方向が膜厚方向に伸びた微細柱状結晶が集合した組織となり、該膜表面に突起を有し、かつ膜厚が50nm以上であり、酸化チタン膜を構成する微細柱状結晶の結晶子径が、直径(幅)10〜40nmであることを特徴とする黒色被覆膜。 - 基板が、ステンレス、SK(炭素鋼)、Al、Tiなどの金属薄板、アルミナ、マグネシア、シリカ、ジルコニアなどのセラミックス薄板、ガラス板、樹脂板、又は樹脂フィルムから選ばれることを特徴とする請求項1に記載の黒色被覆膜。
- 酸化チタン膜が、さらに炭素を含有し、その含有量がC/Ti原子数比として0.7以上の炭化酸化チタン膜であることを特徴とする請求項1に記載の黒色被覆膜。
- 炭化酸化チタン膜を構成する微細柱状結晶の結晶子径が、直径(幅)10〜40nmであることを特徴とする請求項3に記載の黒色被覆膜。
- 膜厚が50〜250nmであることを特徴とする請求項1又は3に記載の黒色被覆膜。
- 原子間力顕微鏡で測定した、1μm×1μmの領域における算術平均高さ(Ra)が、1.8nm以上であることを特徴とする請求項1又は3に記載の黒色被覆膜。
- 原子間力顕微鏡で測定した、1μm×1μmの領域における算術平均高さ(Ra)が、2.4nm以上であることを特徴とする請求項6に記載の黒色被覆膜。
- 波長380〜780nmにおける膜自体の平行光線透過率が、平均値で13〜35%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の黒色被覆膜。
- 酸化チタン、酸化チタン及び炭化チタン、もしくは炭化酸化チタンから選ばれるいずれかの焼結体ターゲットを用いて、1.5Pa以上の成膜ガス圧にてスパッタリングして、基板上に酸化チタン膜又は炭化酸化チタン膜を形成することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の黒色被覆膜の製造方法。
- 成膜ガスが、アルゴン、又はヘリウムを主とする不活性ガスであり、酸素ガスの含有量が0.8容積%以下であることを特徴とする請求項9に記載の黒色被覆膜の製造方法。
- 酸化チタン、酸化チタン及び炭化チタン、もしくは炭化酸化チタンから選ばれるいずれかの焼結体ターゲットを用いて、成膜中に成膜ガスとして酸素ガスを導入せず、アルゴン、又はヘリウムを主とする不活性ガスを導入してスパッタリング成膜し、焼結体に含有する酸素及び/又は成膜室内の残留ガス中の酸素を膜中に取り込むことを特徴とする請求項9に記載の黒色被覆膜の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の、酸化チタン又は炭化酸化チタン膜から選ばれる黒色被覆膜(A)上に、金属遮光膜(B)、前記と同様の黒色被覆膜(A)が順次積層されてなる黒色遮光性薄膜積層体。
- 金属遮光膜(B)が、チタン、タンタル、タングステン、コバルト、ニッケル、ニオブ、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム、又は珪素より選ばれた1種類以上の元素を主成分とする金属材料であることを特徴とする請求項12に記載の黒色遮光性薄膜積層体。
- 金属遮光膜(B)が、炭化チタン膜、又は炭化酸化チタン膜であり、該膜中の含有炭素量がC/Ti原子数比として0.6以上、かつ膜中の酸素量がO/Ti原子数比として0.4以下であることを特徴とする請求項12または13に記載の黒色遮光性薄膜積層体。
- 基板として、樹脂フィルム、樹脂板、金属薄板又はセラミックス薄板を用い、その少なくとも一方の面に、膜厚40nm以上の金属遮光膜(B)が形成され、更に金属遮光膜(B)の表面上に請求項1〜8のいずれかに記載の黒色被覆膜(A)が積層形成された黒色遮光板であって、
波長380〜780nmにおける平均光学濃度が4.0以上、かつ波長380〜780nmにおける黒色被覆膜表面の正反射率の平均値が18%以下であることを特徴とする黒色遮光板。 - 樹脂フィルム、樹脂板、金属薄板又はセラミックス薄板が、表面凹凸性を有していることを特徴とする請求項15に記載の黒色遮光板。
- 樹脂フィルムが、ポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項15又は16に記載の黒色遮光板。
- 金属遮光膜(B)が、チタン、タンタル、タングステン、コバルト、ニッケル、ニオブ、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム、又は珪素より選ばれた1種類以上の元素を主成分とする金属材料であることを特徴とする請求項15に記載の黒色遮光板。
- 金属遮光膜(B)が、炭化チタン膜、又は炭化酸化チタン膜であり、該膜中の含有炭素量がC/Ti原子数比として0.6以上、かつ膜中の酸素量がO/Ti原子数比として0.4以下であることを特徴とする請求項15又は18に記載の黒色遮光板。
- 樹脂フィルム、樹脂板、金属薄板又はセラミックス薄板の基板両面に、実質的に同じ膜厚、かつ同じ組成の金属遮光膜(B)が形成され、さらに金属遮光膜(B)の表面上に、実質的に同じ膜厚で同じ組成の黒色被覆膜(A)が積層形成されており、基板に対して対称構造であることを特徴とする請求項15〜19のいずれかに記載の黒色遮光板。
- 金属遮光膜(B)の表面上に形成された黒色被覆膜(A)の表面粗さが0.05〜0.7μm(算術平均高さ)、かつ波長380〜780nmにおける黒色被覆膜(A)表面の正光反射率の平均値が0.8%以下であることを特徴とする請求項15〜20のいずれかに記載の黒色遮光板。
- 金属遮光膜(B)の表面上に黒色被覆膜(A)が形成された黒色遮光板の色味(L*)が、25〜45であることを特徴とする請求項15〜21のいずれかに記載の黒色遮光板。
- 着色樹脂フィルムを基板として用い、その少なくとも一方の面に、請求項1〜8のいずれかに記載の黒色被覆膜(A)が形成された黒色遮光板であって、
黒色被覆膜(A)の膜厚が20nm以上であり、かつ波長380〜780nmにおける黒色遮光板表面の正光反射率の平均値が1%以下であることを特徴とする黒色遮光板。 - 着色樹脂フィルムが、表面凹凸性を有していることを特徴とする請求項23に記載の黒色光板。
- 黒色被覆膜(A)の膜厚が、20〜150nmであることを特徴とする請求項23に記載の黒色遮光板。
- 着色樹脂フィルム上に黒色被覆膜(A)を形成して得られる黒色遮光板の色味(L*)が25〜45であることを特徴とする請求項23〜25のいずれかに記載の黒色遮光板。
- 透光性基板の片面側に、請求項12〜14のいずれかに記載の黒色遮光性薄膜積層体が形成された黒色遮光板であって、
金属遮光膜(B)は膜厚100nm以上であり、波長380〜780nmにおける平均光学濃度が4.0以上、かつ波長380〜780nmにおける薄膜積層体の表面および膜の形成されていない基板面の正反射率の平均値が18%以下であることを特徴とする黒色遮光板。 - 透光性基板が、樹脂フィルム、樹脂板、ガラス板、セラミックス板、又は無機化合物の単結晶板であることを特徴とする請求項27に記載の黒色遮光板。
- 透光性基板が、ポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項28に記載の黒色遮光板。
- 透光性基板が、表面凹凸性を有していることを特徴とする請求項27〜29のいずれかに記載の黒色遮光板。
- 請求項12〜14のいずれかに記載の黒色遮光性薄膜積層体における金属遮光膜(B)の表面上に形成された黒色被覆膜(A)の表面粗さが0.05〜0.7μm(算術平均高さ)、かつ波長380〜780nmにおける黒色被覆膜(A)表面の正光反射率の平均値が0.8%以下であることを特徴とする黒色遮光板。
- 透光性基板側の表面粗さが0.0001〜0.7μm(算術平均高さ)、かつ波長380〜780nmにおける黒色遮光性薄膜積層体表面の正光反射率の平均値が0.8%以下であることを特徴とする請求項27〜31のいずれかに記載の黒色遮光板。
- 黒色遮光性薄膜積層体が形成された黒色遮光板の膜面側の色味(L*)が、25〜45であることを特徴とする請求項27〜32のいずれかに記載の黒色遮光板。
- 黒色遮光性薄膜積層体が形成された黒色遮光板の透光性基板面側の色味(L*)が、28〜34であることを特徴とする請求項27〜33のいずれかに記載の黒色遮光板。
- 請求項15〜34のいずれかに記載の黒色遮光板を加工して得られる絞り。
- 請求項15〜34のいずれかに記載の黒色遮光板を加工して得られる羽根材を用いた光量調整用絞り装置。
- 請求項15〜34のいずれかに記載の黒色遮光板を加工して得られる羽根材を用いたシャッター。
- 請求項15〜34のいずれかに記載の黒色遮光板の片面、または両面に粘着層を設けてなる耐熱遮光テープ。
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