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TWI853121B - 光學構件及其製造方法 - Google Patents

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TWI853121B
TWI853121B TW109140085A TW109140085A TWI853121B TW I853121 B TWI853121 B TW I853121B TW 109140085 A TW109140085 A TW 109140085A TW 109140085 A TW109140085 A TW 109140085A TW I853121 B TWI853121 B TW I853121B
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飯章
大嶋毅士
中野耕一
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日商日本輕金屬股份有限公司
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Abstract

本發明係提供一種能夠較為廉價地製造的輕量的光學構件,且具備低反射率、對光照射之穩定性及耐摩耗性的光學構件及其有效率的製造方法。本發明所述之光學構件,其特徵為,具有:金屬基材;和被形成在金屬基材之表面的低反射率處理層;和被形成在低反射率處理層之表面的二氧化矽層。二氧化矽層之層厚係為0.1~10μm為佳。

Description

光學構件及其製造方法
本發明係有關於,要求表面反射率降低的光學構件及其製造方法。
構成數位相機、數位視訊攝影機及附帶相機之行動電話等之光學機器的各種光學零件(框體、框體內部之各種支持部、快門葉片及光圈等)中所被使用的光學構件,一般而言,除了被要求輕量且高剛性以外,還被要求表面的光反射率為低,並提高表面的黑色度。此處,由於身為對象的光係有多樣的波長,因此光學構件之光反射率係對特定波長而被最小化為佳。
又,關於在微影工程中所被使用的光學零件也就是光罩護膜用之光罩護膜框,係藉由將表面作成黑色或暗色,就可使得使用前的異物附著檢查等能夠較容易且確實地進行。亦即,從檢查性的觀點來看,光罩護膜框之表面也是被要求黑色或暗色。
再加上,隨著近年來的LSI之圖案微細化,曝光光源也朝短波長化邁進。這些短波長之曝光光源係為高功率,由於光的能量很高,因此若光罩護膜框表面之陽極氧化皮膜中有硫酸或磷酸等之無機酸殘存,則會與曝光氛圍中所殘存的氨等之鹼性物質發生反應而形成硫酸銨等之反應生成物(霾),該當反應生成物就會導致光罩護膜起霧而會有對圖案轉印像造成影響之問題。
再者,光學構件係有許多需要滑動,除了需要對表面賦予優良的耐摩耗性,同時也要嚴密地抑制發塵。亦即,光學構件係被要求了輕量性、高剛性、低反射率、對光照射之穩定性、耐環境性及耐摩耗性等之許多的特性。
對此,例如,專利文獻1(日本特開2010-237282號公報)中係揭露一種光罩護膜用支持框之製造方法,係為由鋁或鋁合金所成之鋁材所形成,具備光學薄膜體而可作為光罩護膜來使用的光罩護膜用支持框之製造方法中,其特徵為,藉由使用含酒石酸之鹼性水溶液的陽極氧化處理而在鋁材之表面形成陽極氧化皮膜,使用有機系染料進行染色處理後,藉由水蒸氣進行封孔處理。
於上記專利文獻1所記載之光罩護膜用支持框之製造方法中,係不使用會造成霾的最大原因物質亦即硫酸,而是使用含酒石酸的鹼性水溶液來將鋁材進行陽極氧化,藉此而可獲得耐腐蝕性及耐久性優良,同時盡可能降低霾之發生的光罩護膜用支持框。
又,專利文獻2(日本特開平07-43892號公報)中係揭露,在光罩護膜框之側面或全面,藉由電著塗裝法將塗料進行塗層所成的光罩護膜。
在上記專利文獻2所記載之光罩護膜中,係在光罩護膜框之側面或全面以電著塗裝法將塗料進行塗層,因此該當塗膜並非像是陽極氧化處理層般的為凹凸或多孔質,塗層表面會是均勻且光滑,因此可完全防止光罩護膜之輸送或移動所致之發塵。
甚至,專利文獻3(日本特開2016-177120號公報)中係揭露,被形成為框形狀的光罩護膜框,係由楊格率為150GPa以上,且維氏硬度為800以上之燒結體所成,框形狀中的角落部係確保了直線部之寬度以上之寬度,角落部之中的至少1個寬度係大於直線部之寬度的光罩護膜框,該當光罩護膜框係由陶瓷、超硬合金或金屬陶瓷製。
於上記專利文獻3所記載之光罩護膜框中,係由於使用高楊格率及維氏硬度之燒結體,因此可以抑制在光罩護膜框張設光罩護膜膜之際所發生的膜張力,導致光罩護膜框的變形。而且,由於至少一個角落部之寬度是大於直線部之寬度,因此可提高角落部之強度,可更進一步抑制光罩護膜框的變形或損壞。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-237282號公報 [專利文獻2]日本特開平07-43892號公報 [專利文獻3]日本特開2016-177120號公報
[發明所欲解決之課題]
上記專利文獻1所記載之光罩護膜框係具有優良的耐腐蝕性、耐久性及對光照射之穩定性,上記專利文獻2所記載之光罩護膜框係改善了發塵性,但關於低的反射率或最表面(塗料本身)之耐摩耗性則未被考慮。
又,上記專利文獻3所記載之光罩護膜框係被賦予了高的強度及剛性,但關於使得低的反射率、對光照射之穩定性及耐摩耗性能夠兼備的方法,則未有探討。亦即,能夠滿足多樣歧異之要求的適當的光學構件並不存在,此為實情。
有鑑於如以上的先前技術的問題點,本發明的目的係為提供一種,能夠較為廉價地製造的輕量的光學構件,且具備低反射率、對光照射之穩定性及耐摩耗性的光學構件及其有效率的製造方法。 [用以解決課題之手段]
本發明人們為了達成上記目的,針對光學構件再三深入研究的結果發現,在金屬基材之表面形成適當的低反射率處理層,在該當低反射率處理層之表面形成二氧化矽層等是極為有效的辦法,而完成本發明。
亦即,本發明係提供一種光學構件,其特徵為,具有: 金屬基材;和 被形成在前記金屬基材之表面的低反射率處理層;和 被形成在前記低反射率處理層之表面的二氧化矽層。
在本發明的光學構件中,藉由存在於最表面的二氧化矽層,而賦予優良的耐摩耗性,並且即使在低反射率處理層較為脆弱的情況下,仍可有效抑制來自於該當低反射率處理層之發塵。
又,在先前一般的光學構件中,雖然經常使用電著塗裝等而在最表面形成聚醯亞胺或壓克力等之樹脂層,但樹脂層的硬度低,無法賦予足夠的耐摩耗性。相對於此,屬於陶瓷的二氧化矽層就具有用來實現光學構件所被要求之耐摩耗性所需之足夠的硬度。
又,即使形成二氧化矽層,仍可維持低反射率處理層所致之低的反射率,還能夠抑制造成霾之原因的成分往外部的放出。亦即,在金屬製的光學構件中,在最表面設置緻密的二氧化矽層,係為本發明的光學構件的最大特徵。
在本發明的光學構件中,前記二氧化矽層之層厚係為0.1~10μm為佳。藉由將二氧化矽層之層厚設成0.1μm以上,就可形成均質且厚度整齊的二氧化矽層;藉由將二氧化矽層之層厚設成10μm以下,就可抑制缺陷導入至二氧化矽層,可擔保韌性。又,較佳的二氧化矽層之膜厚係為0.5~1.5μm。此處,只要不損及本發明的效果,二氧化矽層之形成方法係無特別限定,但可合適地使用例如化學蒸鍍法(CVD)。
又,在本發明的光學構件中,前記金屬基材係由鋁或鋁合金所成為佳。藉由將金屬基材設成鋁或鋁合金,除了可擔保光學構件之輕量性,還由於這些金屬係具有優良的成形性及切削加工性,因此可以實現具有複雜形狀的廉價的光學構件。
又,在本發明的光學構件中,前記金屬基材係由鈦或鈦合金所成為佳。鈦或鈦合金係相較於鋁而言線膨脹係數較低,可有效抑制升溫時的變形。又,鈦或鈦合金係相較於鋼或超硬合金而言比重較小,可使光學構件變得輕量。再加上,鈦或鈦合金係為金屬材,相較於陶瓷或超硬合金而言具有較優良的韌性,因此操作較為容易。甚至,由於具有良好的加工性因此可降低製造成本,還可對光學構件賦予高的尺寸精度。
又,在本發明的光學構件中,前記低反射率處理層係為多孔質層為佳。藉由將低反射率處理層設多孔質層,就不需要使用金屬基材中所含之元素以外之添加元素,關於耐候性或對光照射之穩定性等,就不需要施以特殊的處理。此處,多孔質層就一般而言會有造成發塵的問題,但在本發明的光學構件中則是藉由形成在最表面的二氧化矽層,而可極為有效地抑制發塵。
再者,在本發明的光學構件中,前記二氧化矽層所致之可見光的反射率之增加係為5%以下為佳。藉由將二氧化矽層所致之可見光的反射率之增加設成5%以下,就可使得光學構件之反射率達到10%以下。
又,本發明係還提供一種光學構件之製造方法,其特徵為,具有: 低反射率處理工程,係實施對陽極氧化皮膜之染色處理、對陽極氧化皮膜之電解著色處理、陽極氧化皮膜之膜厚控制、低反射率膜之被覆處理、或使用含有從氟化物離子、硼氟化物離子及矽氟化物離子所組成的群組中所選擇出來的1種或2種以上之離子與極性非質子性溶媒之水溶液的蝕刻處理之任一者,以在金屬基材之表面形成低反射率處理層;和 表面被覆處理,係藉由化學蒸鍍法以在前記低反射率處理層之表面形成厚度0.1~10μm之二氧化矽層。
在本發明的光學構件之製造方法中,是藉由低反射率處理工程,來實施對陽極氧化皮膜之染色處理、對陽極氧化皮膜之電解著色處理、陽極氧化皮膜之膜厚控制、低反射率膜之被覆處理、或使用含有從氟化物離子、硼氟化物離子及矽氟化物離子所組成的群組中所選擇出來的1種或2種以上之離子與極性非質子性溶媒之水溶液的蝕刻處理之任一者,藉此即可簡便地在金屬基材之表面形成低反射率處理層。此處,尤其是,在金屬基材是鈦或鈦合金的情況下,藉由使用含有從氟化物離子、硼氟化物離子及矽氟化物離子所組成的群組中所選擇出來的1種或2種以上之離子與極性非質子性溶媒的水溶液而實施蝕刻處理,就可抑制霾的成因物質被導入,同時可形成多孔質的低反射率處理層。
又,在本發明的光學構件之製造方法中,藉由使用化學蒸鍍法(CVD),就可在低反射率處理層之表面,形成厚度為0.1~10μm之均質且緻密的缺陷少的二氧化矽層。此處,只要不損及本發明的效果,化學蒸鍍法的種類或製程條件係無特別限定,只要適宜調整成能夠形成0.1~10μm之良好的二氧化矽層的條件即可。作為化學蒸鍍法係可使用例如:熱CVD法、電漿激發CVD法、光CVD法、大氣壓CVD法、減壓CVD法及這些的組合。除此以外,二氧化矽層的形成係可使用物理蒸鍍法(PVD)、浸漬法、旋塗法、及噴霧塗裝法。
又,在本發明的光學構件之製造方法中,藉由前記二氧化矽層之層厚,以將相應於所望之波長的可見光之反射率調整成10%以下為佳。本發明人針對本發明的光學構件,將全反射率與光的波長之關係進行評價後發現,在特定之條件下所得的光學構件之全反射率係隨著波長而不同,若以縱軸為全反射率,橫軸為光的波長,則會呈現上下波動的圖形。又確認到,該當曲線會隨著二氧化矽層之膜厚而往橫軸(光的波長)方向做平移的現象。該當結果係表示,藉由二氧化矽層之層厚,可以將任意波長之全反射率調整成較低的值。
又,於本發明的光學構件之製造方法中,係前記金屬基材係由鋁、鋁合金、鈦及鈦合金之其中任一者所成為佳。藉由將金屬基材設成鋁或鋁合金,除了可擔保光學構件之輕量性,還由於這些金屬係具有優良的成形性及切削加工性,因此可以實現具有複雜形狀的廉價的光學構件。又,鈦或鈦合金係具有良好的加工性因此可降低製造成本,還可對光學構件賦予高的尺寸精度。 [發明效果]
若依據本發明,則可提供一種能夠較為廉價地製造的輕量的光學構件,且具備低反射率、對光照射之穩定性及耐摩耗性的光學構件及其有效率的製造方法。
以下參照圖式而詳細說明有關於本發明的光學零件及其製造方法的代表性的實施形態,但本發明係不只限定於這些。又,實施形態中的構成要素,係可將一部或全部做適宜組合。此外,在以下的說明中,相同或相當部分係標示同一符號,而有省略重複說明的情況。又,圖式係為用來概念性說明本發明所需,因此所被表現的各構成要素之尺寸或其比例也有與實際相異的情況。
1.光學構件 光學構件係具有多種多樣的形狀及尺寸,但關於單純的板狀之情況,在圖1中圖示了概略剖面圖。光學構件1,係具有金屬基材2、低反射率處理層4及二氧化矽層6,低反射率處理層4係被形成在金屬基材2之表面,二氧化矽層6係被形成在低反射率處理層4之表面。
金屬基材2之材質,係只要不損及本發明的效果就無特別限定,可使用先前公知的各種金屬材,但從輕量性、成形性及價格等之觀點來看則以鋁或鋁合金為佳,從升溫時之變形抑制、剛性及尺寸精度等之觀點來看則使用鈦或鈦合金為佳。
此處,將金屬基材2設成鋁或鋁合金的情況下,作為1000系鋁,係可例示JIS規格中所記載之A1050、A1050A、A1070、A1080、A1085、A1100、A1200、A1N00及A1N30;作為3000系鋁合金,係可例示JIS規格中所記載之A3003、A3103、A3203、A3004、A3104、A3005及A3105;作為5000系鋁合金,係可例示JIS規格中所記載之A5005、A5N01、A5021、5N02及A5042;作為6000系鋁,係可例示JIS規格中所記載之A6101、A6003、A6005、A6N01、A6151及A6063;作為7000系鋁合金,係可例示A7001、A7003、A7005、A7010、A7020、A7049、A7050、A7075、A7090、A7091、A7178、A7475及A7N01。
又,將金屬基材2設成鈦或鈦合金的情況下,可列舉各種工業用純鈦(1~4種)、Ti-6Al-4V合金、Ti-6Al-6V-2Sn合金、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo合金、Ti-10V-2Fe-3Al合金、Ti-7Al-4Mo合金、Ti-5Al-2.5Sn合金、Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.2Si合金、Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-0.3Mo-1Nb-0.3Si合金、Ti-8Al-1Mo-1V合金、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金、Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn合金、Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn合金、Ti-15Mo-5Zr-3Al合金、Ti-15Mo-5Zr合金、或Ti-13V-11Cr-3Al合金等。
低反射率處理層4,係在金屬基材2是鋁或鋁合金的情況下,則例如,在金屬基材2之表面形成適當的陽極氧化皮膜,使用電解著色或有機系染料等來實施染色即可。又,亦可將具有低反射率的低反射率膜以適當的方法進行被覆。在金屬基材2是鈦或鈦合金的情況下,則可使用例如:利用金屬基材2之表面的多孔質化、或具有適當之膜厚的陽極氧化皮膜之形成所致之光干擾的低反射率處理層4。又,亦可將具有低反射率的低反射率膜以適當的方法進行被覆。亦即,雖然藉由低反射率處理層4來實現低反射率係為必要,但從金屬基材2之種類或製造成本等之觀點來看,只要形成適當者即可。
二氧化矽層6係被形成在低反射率處理層4之表面,層厚係0.1~10μm為佳。藉由將二氧化矽層6之層厚設成0.1μm以上,就可使其成為均質且厚度之整齊的狀態,藉由將層厚設成10μm以下,就可抑制缺陷導入至二氧化矽層6,可擔保韌性。
又,由於二氧化矽層6會決定光學構件1的耐摩耗性或耐刮傷性,因此二氧化矽層6之硬度係為250HV以上為佳,300HV以上為較佳,350HV以上為最佳。此處,二氧化矽層6之硬度,係只要使用從光學構件1之表面以微維氏硬度計所測定到的值即可。更具體而言,可以使用例如,將壓子的施加荷重設成0.05g,保持時間設成15秒所得的硬度。
光學構件1之反射率,係關於身為對象的光而設成10%以下為佳,8%以下為較佳。藉由將反射率設成10%以下,就可充分抑制各種光學機器或光罩護膜框等的光反射。這些反射率,係隨著光學構件之用途而對必要的光的波長達到滿足為佳,例如以LED光為對象的情況下則滿足500~550nm之範圍為佳。又,藉由抑制包含可見光的反射光,就可良好地進行使用相機的光學構件之光學觀察。此外,於本說明書中,所謂反射率,係指藉由實施例所記載之方法而被測定的值。
又,光學構件1的明度指數(L 值:圖案的色差式所致之明度指數),係設成50以下為佳,設成40以下為較佳。藉由將表面的明度指數L 值設成50以下,就可充分抑制各種光學零件的光反射。又,在光罩護膜框的情況下,可容易且確實地進行使用前的異物附著檢查等。此外,本說明書中,所謂明度指數L 值,係指藉由實施例所記載之方法而被測定的值。
再者,光學構件1,係由於表面是被二氧化矽層6所被覆,因此來自光學構件1的離子之溶出會變成極微量。此處,將光學構件1在90℃之純水100ml中浸漬3小時而測定溶出之離子濃度的離子溶出試驗中,每表面積50cm2 之對純水100ml中的溶出濃度係為,醋酸離子100ppb以下、甲酸離子200ppb以下、氯離子10ppb以下、硝酸離子10ppb以下、亞硝酸離子10ppb以下,及銨離子10ppb以下,為佳。藉由控制這些離子的溶出量,就能盡可能地降低霾的發生。
作為光學構件1係可舉出例如:光罩護膜框、鏡架、鏡筒、遮光罩、反射鏡等。
2.光學構件之製造方法 本發明的光學構件之製造方法,係具有:低反射率處理工程(S01),係對金屬基材2,實施對陽極氧化皮膜之染色處理、對陽極氧化皮膜之電解著色處理、陽極氧化皮膜之膜厚控制、低反射率膜之被覆處理、或使用含有從氟化物離子、硼氟化物離子及矽氟化物離子所組成的群組中所選擇出來的1種或2種以上之離子與極性非質子性溶媒之水溶液的蝕刻處理之任一者,以在金屬基材2之表面形成低反射率處理層4;和表面被覆處理(S02),係藉由化學蒸鍍法以在低反射率處理層4之表面形成厚度0.1~10μm之二氧化矽層6。
(1)低反射率處理工程(S01) 低反射率處理工程(S01)之目的係為,在金屬基材2之表面形成低反射率處理層4,以降低金屬基材2表面之反射率。
只要不損及本發明的效果,低反射率處理之方法係無特別限定,只要使用先前公知的各種處理方法即可。此處,金屬基材2是鈦或鈦合金的情況下,藉由使用含有從氟化物離子、硼氟化物離子及矽氟化物離子所組成的群組中所選擇出來的1種或2種以上之離子與極性非質子性溶媒的水溶液進行蝕刻處理,可在金屬基材2之表面形成多孔質層,可達成反射率的降低與黑色化。
又,作為低反射率處理的前處理,亦可進行金屬基材2表面的粗化或化學研磨。例如,粗化係可採用使用適當之媒質的噴砂處理等,化學研磨係可採用使用適當之蝕刻溶液的蝕刻處理。
(2)表面被覆處理(S02) 表面被覆處理(S02)之目的,係在光學構件1之最表面形成二氧化矽層6,對光學構件1賦予優良的耐摩耗性及耐刮傷性,同時抑制來自內部的離子溶出。又,此時,必須要抑制藉由低反射率處理工程(S01)而已被降低之反射率與明度指數的增加。
藉由使用化學蒸鍍法(CVD),就可在低反射率處理層4之表面,形成厚度為0.1~10μm之均質且緻密的缺陷少的二氧化矽層6。此處,只要不損及本發明的效果,化學蒸鍍法的種類或製程條件係無特別限定,只要適宜調整成能夠形成0.1~10μm之良好的二氧化矽層6的條件即可。作為化學蒸鍍法係可使用例如:熱CVD法、電漿激發CVD法、光CVD法、大氣壓CVD法、減壓CVD法及這些的組合。除此以外,二氧化矽層6的形成係可使用物理蒸鍍法(PVD)、浸漬法、旋塗法、及噴霧塗裝法。
又,如上述,光學構件1之反射率,係可藉由二氧化矽層6之厚度來做調整。二氧化矽層6之厚度係可藉由CVD條件而輕易變化,例如,只要藉由處理時間、處理溫度及處理氛圍等來做調整即可。此處,使用CVD法而在透鏡等形成二氧化矽層6的情況下,二氧化矽層6之層厚經常會停留在數十nm~數百nm左右,但二氧化矽層6之層厚係為0.1~10μm,相較於先前一般的CVD條件,例如需要較長的處理時間。
以上雖然說明了本發明的代表性的實施形態,但本發明係不僅限定於這些,可做各種設計變更,而這些設計變更仍都全部被本發明的技術的範圍所包含。 [實施例]
<實施例1> 對由A7075鋁合金所成之50mm×50mm×3mm之板材,以0.1MPa之壓力噴射不鏽鋼製媒質,實施表面粗化處理。其後,使用含酒石酸的溶液而使其形成了陽極氧化皮膜之後,藉由染色處理而形成低反射率處理層。關於陽極氧化處理,係將酒石酸鈉2水合物(Na2 C4 H4 O6 ・2H2 O)53g/L,及氫氧化鈉4g/L所溶解而成的鹼性水溶液(pH=13.0)當作電解液,將水浴溫度5℃、電解電壓40V之定電壓電解,實施20分鐘。然後,以純水進行洗淨後,將A7075鋁合金板材之表面所被形成的陽極氧化皮膜以渦電流式膜厚計(FISCHER測試儀器股份有限公司製)進行確認的結果,膜厚為6.6μm。
又,關於染色處理,係對進行過陽極氧化處理的A7075鋁合金板材,放入含有有機染料(奥野製藥製TAC411)的濃度10g/L的水溶液,在溫度55℃下浸漬10分鐘。
接下來,使用化學蒸鍍法(電漿CVD法)而使低反射率處理層之表面形成二氧化矽層。具體而言,令含有矽烷化合物、氧及自由基捕捉劑的氣體狀前驅物質混合物在A7075鋁合金板材附近做流通,在A7075鋁合金板材之表面令氣體狀前驅物質混合物在約600℃下進行反應,形成層厚1μm之二氧化矽層,而得到實施光學構件1。
<實施例2> 對由工業用純鈦(2種)所成之50mm×50mm×1mm之板材,和實施例1同樣地實施表面粗化處理。其後,使用含有氟化物離子與極性非質子性溶媒的水溶液實施240秒的蝕刻處理,形成多孔質的低反射率處理層。
接下來,和實施例1同樣地,令低反射率處理層之表面形成層厚1μm之二氧化矽層,而得到實施光學構件2。
<比較例1> 表面粗化處理之後,和實施例1同樣地,形成低反射率處理層。接下來,藉由電著塗裝而在低反射率處理層之表面形成聚醯亞胺層,而得到比較光學構件1。此處,電著塗裝的條件係為,將處理電壓設成200V,處理時間設成3分鐘。
<比較例2> 除了藉由電著塗裝而在低反射率處理層之表面形成壓克力層以外,其餘是和比較例1同樣地,得到比較光學構件2。此處,電著塗裝的條件係為,將處理電壓設成100V,處理時間設成3分鐘。
<比較例3> 除了未形成二氧化矽層以外其餘是和實施例1同樣地,得到比較光學構件3。
<比較例4> 除了未形成二氧化矽層以外其餘是和實施例2同樣地,得到比較光學構件4。
[評價] 1.明度指數 使用明度測定器(日本電色工業公司製,NF777),測定實施光學構件1、2及比較光學構件1的明度指數 L 。所得的結果示於表1。
如表1所示,可知在形成有二氧化矽層的實施光學構件1、2中,相較於形成了樹脂層(聚醯亞胺層)的比較光學構件1,L 值雖然有所增加,但會得到40以下之值。
2.反射率 使用反射率測定器(PerkinElmer公司製,Lambda750)來測定實施光學構件1、2之反射率。實施光學構件1的測定結果示於圖2,實施光學構件2的測定結果示於圖3。此外,關於實施光學構件1係針對以相同條件製作的8個試料分別進行測定,同時,作為比較而亦針對二氧化矽層形成前之狀態進行了測定。又,關於實施光學構件2也是,針對以相同條件製作的4個試料分別進行測定,同時,作為比較而亦針對二氧化矽層形成前之狀態進行了測定。
如圖2所示,實施光學構件1之反射率係在對象光的波長或測定試料間的參差為較小,係為10%前後的較低之值。又,幾乎看不到二氧化矽層之形成所致之反射率的增加。
又,如圖3所示,實施光學構件2之反射率係相對於對象光的波長而值會有所變化,是在5~30%之範圍內做增減。又,該當增減之狀況雖然隨著測定試料而不同,但此係依存於二氧化矽層之膜厚,藉由些微改變二氧化矽層之膜厚,就可將對特定波長之反射率調整成較低的值(10%以下)。又,就該當觀點而言,幾乎看不到二氧化矽層之形成所致之反射率的增加。
3.發塵性之評價 關於實施光學構件1、2及比較光學構件3、4,進行了發塵性之評價。具體而言,將它們浸漬於純水中,進行1分鐘的超音波洗淨之後,將該當純水3L中的粒子數以粒子計數器(日本電色工業製NP500T)進行測定。關於粒徑為0.5μm以上之粒子的數量,作為相對比較而是於表2。此處,實施光學構件1與比較光學構件3、實施光學構件2與比較光學構件4,係分別為二氧化矽層之有無的差異,因此為了使得二氧化矽層之影響較為明確,分別表示了將比較光學構件3之粒子數視為1之情況下的實施光學構件1之粒子數的相對值、將比較光學構件4之粒子數視為1之情況下的實施光學構件2之粒子數之相對值。
如表2所示,粒徑為0.5μm以上之粒子的數量係因為二氧化矽層之形成而顯著地減少,在實施光學構件1與比較光學構件3之比較中是減少3成,在實施光學構件2與比較光學構件4之比較中則是減少4成。
4.離子溶出量 關於實施光學構件1、2及比較光學構件2,進行了離子溶出量之評價。具體而言,將它們浸漬於100ml之純水中,以90℃實施3小時的加熱處理。其後,將溶出液(純水)之離子量以離子層析法進行測定。純水每100ml的離子溶出量,示於表3。此外,離子溶出量的單位係為ppb。
如表3所示,從實施光學構件1、2的離子溶出量係整體而言為較少,關於硫酸離子或NH4 離子係為不會造成問題的值。此處,若將除了最表面之形成層不同以外其餘皆具有相同構成的實施光學構件1與比較光學構件2進行比較,則可發現,在將最表面設成二氧化矽層的實施光學構件1中,醋酸及甲酸之溶出是被有效地抑制。
5.硬度測定 使用微維氏硬度計(Mitutoyo公司製,HM-221),以施加荷重0.05g、保持時間15秒之條件,測定實施光學構件1、2及比較光學構件1、2、4的表面之硬度。硬度測定是進行5次,所得的結果示於表4。
如表4所示,在以A7075鋁合金板材為基材的實施光學構件1、比較光學構件1及比較光學構件2間若將維氏硬度之平均值進行比較,則實施光學構件1係為333Hv,比較光學構件1係為299Hv,比較光學構件2係為256Hv,可知藉由在最表面設置二氧化矽層,可以賦予優良的耐摩耗性。
又,若將以工業用純鈦(2種)板材為基材的實施光學構件2與比較光學構件4的維氏硬度之平均值進行比較,則實施光學構件2係為288Hv,比較光學構件4係為197Hv,可知藉由在最表面設置二氧化矽層,可以賦予優良的耐摩耗性。
此處,若將在最表面設置二氧化矽層的實施光學構件1與實施光學構件2之維氏硬度的平均值進行比較,則在以A7075鋁合金板材為基材的實施光學構件1中會是較高的硬度,在本次的測定條件下,即使在最表面設置二氧化矽層的情況下,可知基材的機械性質對於維氏硬度會有所影響。
1:光學構件 2:金屬基材 4:低反射率處理層 6:二氧化矽層
[圖1]實施形態之光學構件的概略剖面圖。 [圖2]表示實施光學構件1之反射率的圖形。 [圖3]表示實施光學構件2之反射率的圖形。
1:光學構件
2:金屬基材
4:低反射率處理層
6:二氧化矽層

Claims (6)

  1. 一種光學構件,其特徵為,具有:金屬基材;和被形成在前記金屬基材之表面的低反射率處理層;和被形成在前記低反射率處理層之表面的二氧化矽層前記二氧化矽層係藉由熱CVD法、電漿激發CVD法、光CVD法、大氣壓CVD法、減壓CVD法及這些的組合而被形成;前記二氧化矽層之層厚係為0.1~10μm;可見光的反射率係為10%以下。
  2. 如請求項1所記載之光學構件,其中,前記二氧化矽層之層厚係為0.5~1.5μm。
  3. 如請求項1或2所記載之光學構件,其中,前記金屬基材係由鋁或鋁合金所成。
  4. 如請求項1或2所記載之光學構件,其中,前記金屬基材係由鈦或鈦合金所成。
  5. 如請求項1或2所記載之光學構件,其中,前記二氧化矽層所致之可見光的反射率之增加係為5%以下。
  6. 一種光學構件之製造方法,其特徵為,具有: 低反射率處理工程,係實施對陽極氧化皮膜之染色處理、對陽極氧化皮膜之電解著色處理、陽極氧化皮膜之膜厚控制、低反射率膜之被覆處理、或使用含有從氟化物離子、硼氟化物離子及矽氟化物離子所組成的群組中所選擇出來的1種或2種以上之離子與極性非質子性溶媒之水溶液的蝕刻處理之任一者,以在金屬基材之表面形成低反射率處理層;和表面被覆處理,係藉由熱CVD法、電漿激發CVD法、光CVD法、大氣壓CVD法、減壓CVD法及這些的組合以在前記低反射率處理層之表面形成厚度0.1~10μm之二氧化矽層前記金屬基材係由鋁、鋁合金、鈦及鈦合金之其中任一者所成;將可見光的反射率設成10%以下。
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