KR102215218B1

KR102215218B1 - 내열충격성 저굴절 코팅재 및 이 코팅재를 이용한 렌즈 코팅막의 형성방법

Info

Publication number: KR102215218B1
Application number: KR1020190148889A
Authority: KR
Inventors: 주현덕; 신대철
Original assignee: (주)도 은
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-02-15

Abstract

본 발명은 SiO₂와 수산화알루미늄(Al(OH)₃)을 반응기에 넣고, 700~900℃에서 반응시켜 하소물을 얻고, 산화실리콘 100중량부에 대해 상기 하소물 10.5~12.2중량부, 이트리아 1.2~1.8중량부, 산화마그네슘 0.4~0.6중량부를 혼합하고, 1530~1590℃에서 소결하여 얻어진 렌즈 코팅용 코팅재 및 이 코팅재를 이용하여 렌즈에 코팅막을 형성하는 방법을 개시한다.

Description

내열충격성 저굴절 코팅재 및 이 코팅재를 이용한 렌즈 코팅막의 형성방법 {THERMAL SHOCK RESISTANT COATING MATERIAL FOR LOW REFRACTIVE LENS AND METHOD OF FORMING COATING FILM USING THE SAME}

본 발명은 렌즈 코팅용 코팅재 및 이 코팅재를 이용하여 렌즈에 코팅막을 형성하는 방법에 관한 것이다. 더 상세히는 산화실리콘과 수산화알루미늄을 하소하여 얻은 하소물에 산화실리콘, 이트리아, 산화실리콘, 산화마그네슘을 혼합한 후에 결합제를 첨가한 후, 건조하고, 이를 소정의 형태로 성형한 후, 고온에서 소결시켜 얻은 내열충격성 저굴절 코팅재 및 이 코팅재를 이용한 렌즈의 코팅막의 형성방법에 관한 것이다.

안경 렌즈나 광학기기 분야의 렌즈에 있어서, 내충격성의 부여, 내부식성의 부여, 투과도의 향상, 반사 방지, 정전기 방지 등의 다양한 광학적 특성을 부여하기 위하여 통상적으로 소재에 하드코팅을 한 후, 멀티 코팅을 행하는 것이 알려져 있다(참고, 특허문헌 1-5). 이러한 코팅에 의하여 플라스틱 안경 렌즈의 기능 향상에 관한 많은 발전이 이루어졌다.

이러한 기술적 발전에도 불구하고, 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈보다 상대적으로 열에 의해 쉽게 팽창되거나 변형될 수 있어서 목욕탕이나, 사우나, 찜질방 같은 고온 환경에서 렌즈 자체의 변형이 오고, 이에 따라 안경 렌즈의 코팅이 변형될 수 있으며, 또한 일상생활 속에서 가벼운 흠집이나 충격에 의해 코팅막이 쉽게 파손될 수 있다는 것은 알려져 있다(참고, 비특허문헌 1-3). 그러나 이러한 렌즈의 코팅막 변형이나 파손은 육안으로 손상 정도를 파악할 수 없어 안경 착용자들이 이를 인지하기가 쉽지 않다. 이러한 안경 렌즈의 코팅막의 크랙은 안과적으로 유해함은 전술한 비특허문헌들에도 개시되어 있다. 그리고 광학기기, 특히 휴대전화 카메라 렌즈는 통상의 안경 렌즈의 코팅방법과 달리 하드 코팅을 행하지 않기 때문에 안경보다도 더 심하게 코팅막에 균열이 생기게 되며, 더욱이 러시아와 같은 극한 지역에서는 여름과 겨울의 온도차가 심하여 렌즈의 코팅막의 수축 및 팽창이 반복되면서 코팅막의 크랙이 발생하기 쉽고, 또한 아랍의 사막지역도 밤낮의 온도차가 심하여 동일한 현상이 나타난다. 이러한 코팅막의 균열의 발생은 선명하고 균일한 촬영상을 얻을 수 없어 카메라 기능 저하로 인하여 휴대전화 자체의 상품성을 상실하게 되는 문제점이 대두되고 있다.

특허문헌 1: 특허공개 특2001-0068812호 특허문헌 2: 특허공개 10-2004-0092308호 특허문헌 3: 특허공개 10-2008-0042476 특허문헌 4: 특허 등록 제10-0867338호 특허문헌 5: 특허 등록 제10-1170770호

비특허문헌 1: J Korean Ophthalmic Opt Soc. 19(1):1-8, March 2014 비특허문헌 2: The Korean Journal of Vision Science Vol. 18 No. 1 pp. 41-47 비특허문헌 3: Optometric Materials, 1st ed., Soul, Bookshill, pp. 119-132, 2004

전술한 바와 같이, 종래의 방법에 의해 플라스틱 렌즈에 형성된 하드 코팅 및 멀티 코팅에 의해 이루어진 코팅막은 내충격성, 내부식성, 투과도의 향상, 반사 방지, 정전기 방지 등의 이점은 어느 정도 충족한 것으로 생각되나, 온도 변화 등에 의한 코팅막의 균열의 방지는 아직 해결하지 못하고 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 대안은 아직까지 충분하다고 말할 수 없다.

본 발명자는 상기 문제점에 관하여 오랜 시간 검토, 확인한 결과, 이러한 렌즈의 코팅막의 크랙 발생 현상은 렌즈 기재인 플라스틱의 열팽창률과 코팅막인 SiO₂나 TiO₂의 코팅막의 열팽창률의 차가 크기 때문에 렌즈 코팅막의 크랙이 발생함을 알았다. 이러한 크랙의 발생의 방지는 현재까지 알려진 코팅재에 의해서는 해결하는 것은 알려져 있지 않으며, 그렇다고 상기와 같은 크랙의 발생을 회피하기 위하여 멀티 코팅을 생략할 수도 없는 없는 상황이다.

이러한 상황하에서 본 발명자들은 기재인 플라스틱 렌즈의 열팽창에 대응하여 SiO₂층에 유연성을 부여하면 렌즈 코팅막의 크랙을 방지할 수 있음을 기대하였다. 이러한 기대에 기초로 하여, SiO₂ 화합물에 알루미늄 화합물의 실리콘(규소)원자 사이에 알루미늄 원자를 적당히 배열시키면 상기 문제점을 해결할 수 있으리라 생각하고, SiO₂와 산화알루미늄(Al₂O₃)을 사용하여 실리콘에 알루미늄 원자가 끼어들어 가도록 실험하여 보았으나, 이러한 2종의 화합물은 화합물로서 안정성이 매우 높아 통상의 저온 화학반응에 의해서는 이루어지기 어렵다. 고온에서 용융시켜 고용체로서 얻어지는 것이 알려졌으며, 이러한 고용체는 비행기 엔진 등의 부품에 사용하는 것으로 알려졌다. 이러한 고용체를 렌즈 등의 멀티 박막에 사용하기에는 그의 입수가 어렵고, 너무 고가이어서 사용한 예가 없다. 그리하여 산화실리콘(SiO₂)과 산화알루미늄(Al₂O₃)을 혼합, 압축하여 코팅재로 사용하여 보기도 하고, 더 나아가 이 압축물을 소결하여 코팅재로 사용하여 보았다. 그 결과, SiO₂와 Al₂O₃의 단순한 혼합물은 화학적 안정성이 결여되어 증착 공정에서 전자 빔에 의한 용융시 기포가 발생하여 코팅속도가 일정하지 않아 멀티코팅의 코팅재로서는 적합하지 않음을 확인하였다.

이러한 상황하에서 Al₂O₃에 비하여 상당히 저융점인 수산화알루미늄(Al(OH)₃)을 약 600~900℃에서 처리하여 하소물을 얻고, 이를 산화실리콘 대신에 렌즈의 코팅막으로 사용하여 본 결과, 박막의 크랙이 현저히 감소함을 발견하였다. 그 원인에 대해 살펴본바, 산화실리콘 화합물의 Si 원자 사이의 공극에 Al 원자가 끼어들어 가 Si 원자들 사이에 공극을 부여하여 이들의 구조가 그물상 내지 그물상과 유사한 형태로 되고, 이러한 현상에 의해 응력이 완화되어 열충격에 의한 렌즈 코팅막 크랙을 방지할 수 있음을 확인하였다. 그러나 이러한 하소물을 전자 빔에 의해 기재에 증착시켰을 때, 하소물의 표면에 거품이 생겨 (Si원자와 Al원자 사이의 공극 때문인 것으로 사료됨) 스핏(spit)이 발생하고, 또한 코팅 속도가 불안정하여 코팅되는 부위별로 코팅되는 막의 두께가 상이하게 되는 경우도 발생하였다. 본 발명자들은 이러한 문제를 해소하기 위하여 각종 화합물들을 사용하여 수많은 실험을 행한 결과, 상기 하소물에 산화실리콘, 이트리아(Y₂O₃) 및 산화마그네슘(MgO)과 혼합, 건조한 후, 성형한 후 고온에서 소결하여 소성물(이하, 'SV-55'라 한다.)를 얻고, 이를 플라스틱 렌즈의 멀티코팅에서 적어도 하나의 산화실리콘층 대신에 진공 증착하여 얻어진 코팅막은 온도 변화에 의한 크랙이 발생하지 않고, 또한 증착 불량률이 없음을 확인하였다. 본 발명은 이러한 발견과 연구에 의해 완성된 것이다.

즉, 본 발명은 하기의 특징을 갖는다.

1. 산화실리콘(SiO₂)과 수산화알루미늄(Al(OH)₃)을 반응기에 넣고, 700~900℃에서 반응시켜 하소물을 얻고, 산화실리콘 100중량부에 대해 상기 하소물 10.5~12.2중량부, 이트리아 1.2~1.8중량부, 산화마그네슘 0.4~0.6중량부를 혼합하고, 1530~1590℃에서 소결하여 얻어진 렌즈 코팅용 코팅재.

2. 상기 1에 있어서, SiO₂와 수산화알루미늄(Al(OH)₃)을 4:6중량비 내지 6:4중량비의 비율로 반응시킴을 특징으로 하는 렌즈 코팅용 코팅재.

3. 상기 1 또는 에 있어서, SiO₂와 수산화알루미늄(Al(OH)₃)의 반응기에서의 반응이 800~850℃인 것을 특징으로 하는 렌즈 코팅용 코팅재.

4. 상기 1 또는 2에 있어서, SiO₂와 수산화알루미늄(Al(OH)₃)이 분말상인 것을 특징으로 하는 렌즈 코팅용 코팅재.

5. 상기 1 또는 2에 있어서, 하소물이 분말상으로 얻어진 것을 특징으로 하는 렌즈 코팅용 코팅재.

6. 상기 1 기재의 코팅재를 이용하여 렌즈에 물리증착(PVD)을 할 때, 박막의 300~600nm의 파장에서는 굴절률이 1.47~1.49인 렌즈 코팅용 코팅재.

7. 상기 1 기재의 코팅재를 이용하여 렌즈의 일면 또는 양면에 물리 증착(PVD)을 하여 렌즈에 코팅막을 형성하는 방법.

본 발명에 의한 SV-55를 사용하여 각종 렌즈에 피막을 형성하면, 렌즈에 형성된 피막이 온도 변화 등에 크랙이 발생하지 않아, 렌즈 착용자의 안과적 문제점을 발생하지 않고, 렌즈의 장기간 사용이 가능하며, 또한 이를 광학기기에 사용할 때 광학기기의 수명을 연장시킬 수 있으며, 또한 촬영상을 정확히 얻을 수 있고, 그의 해상도도 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 SiO₂와 Al(OH)₃의 고온에서 하소하여 얻어진 고용체 형태의 하소물과, 종래 기술인 SiO₂와 Al(OH)₃ 혼합물의 모형도이다.
도 2는 실시예 1에서 얻어진 SV-55의 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 3은 비교예 1에서 얻어진 비교대상 코팅재의 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 4는 비교예 1에서 얻어진 비교대상 코팅재를 이용하여 멀티 코팅을 행한 렌즈와, 본 발명의 SV-55를 이용하여 멀티 코팅을 행한 렌즈를 85℃에서 96시간의 동일한 조건에서 방치한 후, 렌즈의 상태를 촬영한 사진을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 SV-55를 이용하여 멀티 코팅을 형성한 렌즈와 비교예 1에서 얻어진 비교대상 코팅재를 이용하여 멀티 코팅을 형성한 렌즈를 85℃에서 2시간, -40℃에서 2시간 20사이클 행하였을 때의 렌즈의 상태를 촬영한 사진을 나타낸다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 안경 렌즈의 코팅 박막에 크랙이 발생하는 이유는 플라스틱 렌즈의 열팽창계수와 렌즈 위에 코팅되는 하드코팅을 포함한 멀티코팅의 열팽창계수의 차이로 인해 열충격시 코팅 박막에 균열이 발생하는 것으로 알려져 있다.

본 발명자들은 렌즈 코팅 박막의 균열의 발생을 인지하고 이러한 박막의 균열의 발생을 방지하기 위하여 반사방지(AR)를 위한 멀티코팅의 SiO2 증착막 대신, 또는 다수의 SiO₂ 증착 박막의 어느 한 박막에 SiO₂와 Al₂O₃의 혼합물을 코팅재로 이용하여 증착한다면 렌즈 코팅막의 균열을 방지할 수 있을 것으로 예상하고 이를 이용하여 통상의 방법으로 코팅재를 제조하고, 이를 이용하여 증착시켜 박막 형성을 시도하여 보았다. 그러나 이와 같은 단순 혼합물을 이용하여 제조한 코팅재는 화학적 안정성이 결여되어 물리증착(PVD) 공정에서 전자 빔에 의한 용융시 기포가 발생하며, 코팅속도가 일정하지 않고 다량의 핀 홀이 발생하기도 하여 렌즈 코팅재로 사용하기에 적합하지 않았다.

그리하여 본 발명자는 상기의 문제점을 극복하기 위하여 Al2O3 대신에 저융점의 Al(OH)₃를 이용하여 적당한 반응 조건에서 처리하여 일정의 하소물을 얻고, 이를 SiO2, 이트리아 및 산화마그네슘을 적당량 혼합하고, 여기에 통상의 결합제를 가하여 성형하고, 1500℃ 이상의 온도에서 소결하여 소성물을 얻고 이를 코팅재로 하여 증착하여 본 결과, 성분들이 화학적으로 결합하고 있기 때문에 전자 빔에 의하여 기포나 거품이 발생하지 않으며 핀 홀 등의 불량 발생이 없고, 코팅 속도가 안정적이며 박막의 강도가 강화됨을 발견하였다.

이하 본 발명의 코팅재인 SV-55에 대하여 더 구체적으로 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 발명자는 실리콘 원자와 알루미늄 원자의 원자량이 각각 28.086 및 26.98이고, 원자 반지름이 각각 111pm 및 118~125pm으로 이들 원자의 사이즈가 비슷하므로 이들 화합물을 이용하여 반응시키면 어느 정도의 화학적 결합을 갖는 화합물이나 또는 고용체가 얻어질 것으로 생각되어 SiO₂와 Al₂O₃를 반응시키는 것으로 고려하여 보았다. 그러나, 이들 화합물들은 모두 금속 산화물이므로 그의 융점이 각각 1,710℃, 2,072℃로 이들을 용융시켜 고용체로 하는 지나치게 비용이 많이 들고, 실제 렌즈 코팅재로서는 가능하지 않음을 알았다.

그리하여, 알루미늄과 실리콘의 고용체 내지 유사 고용체를 얻기 위하여 산화실리콘을 용융 반응시키는 것을 고려하였다. 수산화알루미늄은 양쪽성 화합물로서 융점이 약 300℃ 정도이므로 이를 알루미늄 산화물의 융점에 비해 저온인 약 700~900℃, 바람직하기로 780~830℃에서 용융시켜 산화실리콘과 반응시키면 크리스토발라이트 구조(cristobalite structure)의 치환형 하소물이 고용체 내지 고용체와 유사한 형태로 얻어짐을 발견하였다. 상기에서의 반응 조건인 반응온도와 반응시간은 반비례의 함수관계가 있으나, 경험칙상, 상기 조건에서 적합한 분말 상의 고용체를 얻을 수 있다. 상기 상한 온도인 900℃ 이상, 1100℃ 이상으로 반응시키면 얻어지는 고용체가 지나치게 단단하고, 분말상으로 얻어지는 것이 아니라, 괴상으로 얻어져 이를 다시 볼 밀 등으로 분쇄하지 않으면 안 되는 번거로움이 수반될 뿐 아니라, 구조가 SiO₂의 크리스토발라이트 구조를 넘어 쿼르츠 형태로 나타나서 코팅재로서 적합하지 않다.

이러한 고용체형의 하소물은 SiO₂와 Al₂O₃의 단순한 혼합물과는 물리화학적, 특히 구조적으로 상이하다. 즉, 그의 모형도는 첨부하는 도 1에 나타난 바와 같다.

도 1에 있어서, 왼쪽 모형도는 본 발명의 고용체로서 고체의 원자와 크기가 비슷한 다른 원소의 원자는 원자 사이에 끼어들어 갈 수 없으므로, 정연하게 늘어서 있는 원래의 고체의 원자를 밀어내고 그 자리로 대신 들어가 고용체를 형성하는 것을 나타낸다. 그러나 오른쪽 모형도는 산화실리콘과 알루미나의 단순 혼합물로 산화실리콘과 알루미나가 불규칙적으로 혼재된 상태를 나타낸다. 이러한 혼합물은 화학적 결합이 아니므로 안정성이 부족하고, 증착 공정에서 전자빔에 의한 용융시 기포가 발생하여 코팅속도가 일정하지 않게 된다.

전술한 본 발명의 SiO₂와 Al(O)₃로부터 얻어지는 고용체는 화학결합의 형태임은 첨부된 도 1의 XRD에 의해 확인된다. 즉, 도 2에 나타난 바와 같이, 이 고용체의 XRD에 의하면 고용체는 산화실리콘(PDF 01-074-9378 SiO₂ Cristobalite, syn)의 XRD 피크와 정확히 일치한다. 따라서 본 발명의 고용체는 이산화실리콘(SiO₂)의 크로스토벌라이트 구조를 나타내며, 쿼르츠 구조의 피크는 나타내지 않는다.

이에 반해 도 3에 나타난 XRD는 본원 발명의 SV-55의 비교대상 코팅재로서 SiO₂와 Al₂O₃의 단순한 혼합물을 이용하여 제조한 것으로서, PDF 01-074-9376 SiO₂ Cristobalite, syn의 피크(적색)와 해당하는 피크와 PDF 00-046-1045 SiO₂ Quartz, syn의 피크(청색)에 해당하는 피크가 나타난다. 즉, 비교대상 코팅재는 실리콘과 알루미늄 원자의 화합물 형태인 크리스토발라이트의 형으로 나타나지 않고, 크리스토발라이트와 쿼르츠 형태로 나타나는 것으로 보아 단순 혼합물의 형태임을 확인할 수 있다.

이상의 설명으로부터 본원 발명의 SV-55의 성분인 산화실리콘과 수산화알루미늄의 고용체형의 하소물과 비교대상 코팅재인 산화실리콘과 알루미나의 단순 혼합물과는 상이하다.

상기에서 얻어진 산화실리콘과 수산화알루미늄의 하소물은 산화실리콘과 수산화알루미늄을 4:6 내지 6:4중량비로 혼합하여 700~900℃, 바람직하기로 780~850℃에서 용융시켜 9~15시간 반응시키면 얻어진다. 이 하소물의 화학식은 화학양론적으로는 Si₉Al₂O₁₀로 추정된다.

상기에서 얻어진 하소물을 코팅재, 즉 증착 원료로서 산화실리콘 성분 대신에 직접 증착시켜 본 결과, 렌즈 코팅막에 스핏(spit)이 발생하였다. 이러한 스핏의 원인으로는 하소물이 물리증착의 전자 빔에 용해될 때, 기포가 생기기 때문인 것으로 생각된다. 이러한 기포의 발생을 억제하기 위하여 렌즈의 코팅에 알려진 모든 물질과 그들의 함량비에 대해 일일이 실험하여 본 결과, 산화실리콘, 이트리아(Y₂O₃) 및 산화마그네슘을 일정 비율로 배합하고, 이 배합물을 통상의 결합제를 이용하여 성형하고, 이를 1500℃ 이상, 바람직하기로는 1550℃ 이상의 온도에서 소성하여 소성물(SV-55)를 얻고, 이 SV-55를 멀티 코팅의 SiO₂층 대신에 사용하면 스핏이 발생하지 않고, 또한 SiO₂층의 가시역에서의 굴절률과 거의 비슷한 굴절률을 나타낸다. 이에 대해서는 후술한다.

상기에서 이트리아 및 산화마그네슘은 하소체 단독으로 사용할 때의 스핏 현상 이외에 코팅재의 내마모성 및 기재(렌즈)에의 접착성 및 유연성을 부여하는 것으로 사료된다.

상기에서 얻어진 하소물은 분말상으로 산화실리콘, 이트리아 및 산화마그네슘과의 혼합이 용이하며, 이들 성분들을 성형하기 위하여는 통상의 결합제, 예컨대, 폴리비닐아세테이트(PVA), 폴리비닐부티랄(PVB) 등을 이용하여 성형하는 것이 바람직하다. 이러한 결합제의 양은 특히 한정하지 않으며, 혼합물을 결합시킬 수 있는 정도의 양이면 좋다. 이러한 결합제를 사용하여 일정 형태로 성형한 후, 이를 전술한 고온에서 소결시키면 본 발명의 렌즈 코팅을 위한 코팅재로 얻어진다. 필요에 따라 이형제, 예컨대 스테아린산 등을 소량 배합하여도 좋다.

위에서 언급한 하소물의 배합에 대하여 설명한다.

산화실리콘 100중량부에 대한 하소물의 배합량은 10.5~12.2중량부가 바람직하다. 하소물을 10.5중량부 이하로 배합하여 SV-55를 제조하면, 얻어지는 렌즈 박막이 경시적으로 크랙 발생의 우려가 있고, 또한 15.5중량부 이상 배합하면 원가 상승의 원인으로 된다.

이트리아의 배합량은 특히 한정하는 것은 아니나, 1.2~1.8중량부가 바람직하며, 산화마그네슘의 배합량은 이트리아의 1/3정도가 바람직하다.

이들 혼합물의 성형은 통상의 방법에 따라 원하는 형태로 성형할 수 있다. 이 성형물을 전술한 바와 같은 고온에서 소결시켜 소성물을 얻는다.

이러한 소성물(SV-55)을 이용하여 렌즈에 통상의 물리증착(PVD)하여 코팅막을 형성한다.

이하, 실시예로서 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 실시예는 본 발명을 예시하는 것이다.

실시예에서 모든 비율은 특히 기재하지 않는 한, 중량비를 나타낸다.

실시예 1

산화실리콘(SiO₂)과 수산화알루미늄(Al(OH)₃)를 1:1중량비로 혼합하고, 850℃에서 9시간 하소하였다. 얻어진 하소물의 화학식은 Si₉Al₂O₁₀이었고, 융점은 약 1700℃이었다.

상기 하소물 9.80g, 산화실리콘(SiO₂, JUNSEI사 제) 88.20g, 이트리아(Y₂O₃, Chinalco rare Earch사 제등) 1.50g 및 산화마그네슘(MgO, 대정화금사 제, 입경: ) 0.50g을 볼 밀(볼: 지르코니아, 입경: Ф 3~50mm)에 넣어 분쇄하고, 이를 꺼내, 스프레이 드라이어기에 통과시켜 건조 분말을 얻고, 여기에 폴리비닐아세테이트 3㎖를 넣어 혼합하고, 압출기를 통과시켜 원주상의 성형품을 얻었다. 이 성형품을 실온에서 건조한 후, 소결로에 넣고 1580℃에서 10시간 소결하였다. 이 소성물(SV-55)의 증발온도는 약 2000℃이었다.

SV-55로 형성한 박막의 특성으로서, 아래의 데이터들은 SV-55 박막의 굴절, 흡수, 투과의 그래프와 조건을 보여주기 위한 공통사항이다.

① 공통사항

기판: 5×5 슬라이드 글라스

기판 투과율: 92%

코팅두꼐: 150nm(단면 코팅)

진공도: 3.0×10^-5torr

증착온도: 70℃

산소투입량: 0 sccm

증착장비: 한일진공 ∮1200(모델명: HVC-1200DA HOMS)

측정범위 238~1033nm

② 굴절률, 흡수계수 측정: Ellipsometer

③ 투과율 측정: Hitachi U-4100 Spectrophotometer

④ IAD: Not

SV-55를 이용하여 E-Beam 코팅조건은 아래와 같다.

Material Information

① 밀도: 215 g/

② ratio: 1

③ Index: low

E-beam Control

Max Power [mA] 0-600; 140

X Pos [%] 50-50: User

Y Pos [%] 50-50: User

X Scan [%] 0-100: 45

상기 조건으로 기판에 박막을 형성하고, 하기의 실험을 수행하였다.

1. 본 발명의 SV-55에 의한 박막의 파장대별 굴절률의 확인하였다.

상기 비교 그래프로부터 본 발명의 SV-55에 의한 박막의 가시역에서의 굴절률은 약 1.48로서 SiO₂에 의한 박막의 가시 역에서 굴절률과 거의 같다. 따라서 렌즈의 멀티 코팅 공정에서 SiO₂층 중의 하나의 층을 대체하여 사용할 수 있음을 알 수 있다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 대신에 산화알루미늄(Al₂O₃)를 사용하는 것을 제외하고는 동일하게 행하였다. 얻어진 소성물을 비교대상 코팅재로 사용하였다. 이 비교대상 코팅재의 XRD를 도 3에 나타낸다.

도 3에서 나타난 바와 같이, 비교대상 코팅재는 크리스토발라이트의 피크와 쿼르츠의 피크를 나타낸다. 이러한 2종의 피크는 2종 이상의 물질이 공존하여 물리증착에서 전자 빔에 의한 용해시 기포가 발생하는 원인으로 되는 것으로 판단된다.

비교시험 1

본 발명의 SV-55에 의한 코팅 막의 고온에서 신뢰성 및 열충격 시험을 행하고, 도 4 및 도 5에 그 결과를 나타낸다.

즉, 도 4에 비교대상 코팅재를 이용하여 멀티 코팅을 형성한 렌즈와, 본 발명의 SV-55를 이용하여 멀티 코팅을 형성한 렌즈를 85℃에서 96시간 방치한 후, 렌즈의 상태를 촬영한 사진을 나타낸다.

도 5는 비교대상 코팅재를 이용하여 멀티 코팅을 형성한 렌즈와, 본 발명의 SV-55를 이용하여 멀티 코팅을 형성한 렌즈를 85℃에서 2시간, -40℃에서 2시간 20사이클 행하였을 때의 렌즈의 상태를 촬영한 사진을 나타낸다.

이들 결과로부터 본 발명의 SV-55를 이용하여 형성된 멀티 코팅막은 종래의 코팅재를 이용하여 형성한 멀티 코팅막과 달리 고온 및 열충격에 크랙이 발생하지 않음을 확인하였다.

Claims

SiO₂와 수산화알루미늄(Al(OH)₃)을 반응기에 넣고, 700~900℃에서 반응시켜 하소물을 얻고,
산화실리콘 100중량부에 대해 상기 하소물 10.5~12.2중량부, 이트리아 1.2~1.8중량부, 산화마그네슘 0.4~0.6중량부를 혼합하고,
이 혼합물을 1530~1590℃에서 소결하여 얻어진 렌즈 코팅용 코팅재.
청구항 1에 있어서, SiO₂와 수산화알루미늄(Al(OH)₃)을 4:6중량비 내지 6:4중량비의 비율로 반응시킴을 특징으로 하는 렌즈 코팅용 코팅재.
청구항 1 또는 2에 있어서, SiO₂와 수산화알루미늄(Al(OH)₃)의 반응기에 넣고, 800~850℃에서 반응시켜 하소물을 얻는 것을 특징으로 하는 렌즈 코팅용 코팅재.
청구항 1 또는 2에 있어서, SiO₂와 수산화알루미늄(Al(OH)₃)이 분말상인 것을 특징으로 하는 렌즈 코팅용 코팅재.
청구항 1 또는 2에 있어서, 하소물이 분말상인 것을 특징으로 하는 렌즈 코팅용 코팅재.
청구항 1 기재의 코팅재를 이용하여 렌즈에 물리증착(PVD)을 할 때, 박막의 300~600nm의 파장에서는 굴절률이 1.47~1.49인 렌즈 코팅용 코팅재.
청구항 1 기재의 코팅재를 이용하여 렌즈의 일면 또는 양면에 물리 증착(PVD)을 하여 렌즈에 코팅막을 형성하는 방법.