KR102310146B1

KR102310146B1 - 내구성 및 내-스크래치성 반사-방지 제품

Info

Publication number: KR102310146B1
Application number: KR1020207034635A
Authority: KR
Inventors: 산돈 디 하트; 칼 윌리엄 Ⅲ 코치; 찰스 앤드류 파울슨; 제임스 조셉 프라이스
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2021-10-12
Also published as: TWI601970B; EP3441374A1; CN108957597B; KR20170009888A; KR20200138831A; JP2021006910A; KR101950564B1; CN108802863B; JP6761348B2; JP2017519232A; US20150323705A1; EP3114095A1; KR102047915B1; KR20190130688A; KR20190018054A; CN107076874B; KR102188706B1; CN107076874A; US20160223717A1; TW201602623A

Abstract

내구성이 있는, 반사-방지 제품의 구체 예는 개시된다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 기판 및 주 표면상에 침착된 광학 코팅을 포함한다. 상기 광학 코팅은 반사-방지 코팅 및 반사-방지 표면을 형성하는 내-스크래치성 코팅을 포함한다. 상기 제품은 약 100㎚ 이상의 압입 깊이를 따라 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사-방지 표면에 대해 측정된 것으로, 12 GPa 이상의 최대 경도를 나타낸다. 몇몇 구체 예의 제품들은 약 400㎚ 내지 약 800㎚의 범위에서 광학 파장 레짐에 걸쳐 약 8% 이하의 반사-방지 표면에서 측정된 단면 평균 광 반사율 및 약 2 미만의 반사율 또는 투과율에서 기준점 색채 변화를 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 수직 입사로부터 20도 이상인 입사 조명 각까지의 모든 각에서 약 5 이하의 각도 색채 변화를 나타낸다.

Description

내구성 및 내-스크래치성 반사-방지 제품 {Durable and Scratch-Resistant Anti-reflective Articles}

본 출원은 2014년 5월 12일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/991,656호, 2014년 6월 10일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/010,092호, 2014년 7월 23일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/028,014호, 2014년 12월 31일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/098,819호, 2014년 12월 31일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/098,836호, 및 2015년 4월 2일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/142114호의 우선권을 주장하고, 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.

본 개시는 내구성 및 내스크래치성 반사-방지 제품 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 내마모성 (abrasion resistance), 내스크래치성, 낮은 반사도, 및 무색 투과율 및/또는 반사율을 나타내는 다-층 반사-방지 코팅을 갖는 제품에 관한 것이다.

커버 제품은 종종 입력 및/또는 디스플레이, 및/또는 많은 기타 기능을 위한 사용자 인터페이스 (interface)를 제공하기 위해, 전자 제품 내에 중요 장치를 보호하는데 사용된다. 이러한 제품은, 스마트폰, mp3 플레이어, 및 컴퓨터 테블릿과 같은, 휴대용 장치를 포함한다. 커버 제품은 또한, 건축용 제품, 수송 제품 (예를 들어, 자동차 적용, 철도, 항공기, 해양선 등에 사용된 제품), 가전제품, 또는 약간의 투명도, 내-스크래치성, 내마모성 또는 이의 조합을 요구하는 어떤 제품을 포함한다. 이들 적용은 종종, 최대 광 투과율 및 최대 반사율 면에서, 강한 광학 성능 특징 및 내-스트래치성을 요구한다. 더군다나, 몇몇 커버 적용은, 반사 및/또는 투과에서, 나타낸 또는 인지된 색상이, 시야각이 변화됨에 따라 지각할 수 있게 변화되지 않는 것을 요구한다. 디스플레이 적용에서, 이는, 만약 반사 또는 투과에서 색상이 감지할 수 있을 정도로 시야각에 따라 변화된다면, 제품의 사용자가, 디스플레이의 지각 품질을 손상시킬 수 있는, 디스플레이의 색상 또는 휘도에서 변화를 지각할 것이기 때문이다. 다른 적용에서, 색상에서 변화는 미관상 요구조건 또는 다른 기능적 요구조건에 역효과를 미칠 수 있다.

커버 제품의 광학 성능은 다양한 반사-방지 코팅을 사용하여 개선할 수 있다; 그러나, 공지의 반사-방지 코팅은 마손 (wear) 또는 마모에 민감할 수 있다. 이러한 마모는 반사-방지 코팅에 의해 달성된 어떤 광학 성능 개선을 손상시킬 수 있다. 예를 들어, 광학 필터는 종종 다른 굴절률을 갖는 다층 코팅으로 만들어지고, 및 광학적으로 투명한 유전체 (dielectric material) (예를 들어, 산화물, 질화물, 및 불화물)로 만들어진다. 이러한 광학 필터용으로 사용된 통상적인 산화물의 대부분은, 휴대용 장치, 건축용 제품, 수송 제품 또는 가전제품에 사용할 수 있는, 경도와 같은, 필요한 기계적인 특성을 갖지 않는, 넓은 밴드-갭 물질 (wide band-gap materials)이다. 질화물 및 다이아몬드-형 코팅 (diamond-like coatings)은 높은 경도 값을 나타낼 수 있지만, 이러한 물질은 이러한 적용을 위해 필요한 투과율을 나타내지 못한다.

마모 손상은 반대 면 물체 (예를 들어, 손가락)로 반복적인 슬라이딩 접촉을 포함할 수 있다. 부가적으로, 마모 손상은, 필름 물질에 화학적 결합을 분해시킬 수 있고, 커버 유리에 플레이킹 (flaking) 및 다른 타입의 손상을 유발시킬 수 있는, 열을 발생할 수 있다. 마모 손상이 종종 스크래치를 유발하는 단일 사건보다 더 긴 기간에 걸쳐 경험되기 때문에, 마모 손상을 경험하는 배치된 코팅 물질은 또한 산화될 수 있어, 코팅의 내구성을 더욱 저하시킨다.

공지의 반사-방지 코팅은 또한 스크래치 손상에 민감하고, 종종 이러한 코팅이 배치된 기초가 되는 기판 (underlying substrates)보다 스크래치 손상에 좀 더 민감하다. 몇몇 경우에서, 이러한 스크래치 손상의 상당한 부분은, 통상적으로 약 100㎚ 내지 약 500㎚의 범위에서 깊이 및 연장된 길이를 갖는 물질 내에 단일 홈 (single groove)을 포함하는, 미세연성 (microductile) 스크래치를 포함한다. 미세연성 스크래치는, 서브-표면 균열, 마찰 균열, 칩핑 및/또는 마손과 같은, 기타 타입의 가시적인 손상에 의해 동반될 수 있다. 증거는 대다수의 이러한 스크래치 및 기타 가시적인 손상이 단일 접촉 사건에서 발생하는 예리한 접촉에 의해 유발된되는 것을 시사한다. 현저한 스크래치가 커버 기판상에 나타난 때, 제품의 외형은 저하되는데, 이는 스크래치가, 디스플레이상에 이미지의 휘도, 투명도, 및 명암에서 상당한 감소를 유발할 수 있는, 광 산란에 증가를 유발하기 때문이다. 현저한 스크래치는 또한 터치 감응 디스플레이를 포함하는 제품의 정확도 및 신뢰도에 영향을 미칠 수 있다. 단일 사건 스크래치 손상은 마모 손상과 대조를 이룰 수 있다. 단일 사건 스크래치 손상은, 단단한 반대 면 물체 (예를 들어, 모래, 자갈, 및 사포)로 반복적 슬라이딩 접촉과 같은, 다중 접촉 사건에 의해 유발되지 않거나, 또는 통상적으로 필름 물질에서 화학적 결합을 분해할 수 있고, 플레이킹 및 다른 타입의 손상을 유발할 수 있는, 열을 발생하지 않는다. 부가적으로, 단일 사건 스크래칭은 통상적으로 산화를 유발하지 않거나 또는 마모 손상을 유발하는 동일한 조건을 포함하지 않으며, 따라서, 마모 손상을 방지하는데 종종 활용된 해법은 또한 스크래치를 방지할 수 없다. 게다가, 알려진 스크래치 및 마모 손상 해법은 종종 광학 특성을 손상시킨다.

따라서, 내마모성, 내스크래치성이 있고 개선된 광학 성능을 갖는, 새로운 커버 제품, 및 이의 제조 방법에 대한 필요가 있다.

내구성 및 내스크래치성, 반사-방지 제품의 구체 예는 개시된다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 기판 및 반사-방지 표면을 형성하는 주 표면상에 침착된 광학 코팅을 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 광학 코팅은 반사-방지 코팅을 포함한다.

상기 제품은, 반사-방지 표면에 대해, 약 50㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 이상, 약 50㎚ 내지 약 300㎚, 약 50㎚ 내지 약 400㎚, 약 50㎚ 내지 약 500㎚, 약 50㎚ 내지 약 600㎚, 약 50㎚ 내지 약 1000㎚ 또는 약 50㎚ 내지 약 2000㎚)의 압입 깊이 (indentation depth)를 따라, 여기에 개시된 바와 같은, 베르코비치 압입자 (Berkovich Indenter) 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 12 GPa 이상을 나타내는 내스크래치성을 나타낸다.

상기 제품은, 여기에 기재된 바와 같은, 테이버 시험 (Taber Test)를 사용하여 500-사이클 마모 후에 반사-방지 표면 상에 측정된 바와 같은 내마모성을 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 구경 (aperture)을 갖는 헤이즈미터 (hazemeter)를 사용하여 측정된 것으로, 약 1% haze 이하를 포함하는 (반사-방지 표면상에 측정된 바와 같은) 내마모성을 나타내고, 여기서 상기 구경은 약 8 mm의 직경을 갖는다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 약 12㎚ 이하의, 원자력 현미경에 의해 측정된 것으로, 평균 거칠기 Ra를 포함하는 (반사-방지 표면상에 측정된 바와 같은) 내마모성을 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은, 600㎚ 파장에서 2mm 구경으로, 산란 측정용 이미지 구 (imaging sphere)를 사용하여 투과에서 수직 입사로 측정된 것으로, 약 40도 이하의 극 산란 각 (polar scattering angle)에서, (1/steradian의 단위로) 약 0.05 이하의 산란 광 강도 (scattered light intensity)를 포함하는, (반사-방지 표면상에 측정된 바와 같은) 내마모성을 나타낸다. 몇몇 경우에서, 상기 제품은, 600㎚ 파장에서 2mm 구경으로, 산란 측정용 이미지 구를 사용하여 투과에서 수직 입사로 측정된 것으로, 약 20도 이하의 극 산란 각에서, (1/steradian의 단위로) 약 0.1 이하의 산란 광 강도를 포함하는 (반사-방지 표면상에 측정된 바와 같은) 내마모성을 나타낸다.

하나 이상의 구체 예의 제품은 광 투과율 및/또는 광 반사율의 관점에서 우수한 광학 성능을 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 광학 파장 영역 (regime) (예를 들어, 약 400㎚ 내지 약 800㎚ 또는 약 450㎚ 내지 약 650㎚의 범위)에 걸쳐 약 92% 이상 (예를 들어, 약 98% 이상)의 (오직 반사-방지 표면에서만 측정된) 평균 광 투과율을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 광학 파장 영역에 걸쳐 약 2% 이하 (예를 들어, 약 1% 이하)의 (오직 반사-방지 표면에서만 측정된) 평균 광 반사율을 나타낸다. 상기 제품은 상기 광학 파장 영역에 걸쳐 약 1 퍼센트 포인트 이하의 평균 진동 폭 (oscillation amplitude)을 갖는 평균 광 투과율 또는 평균 광 반사율을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 오직 반사-방지 표면에서만 측정된 것으로, 수직 입사에서 약 1% 이하의 평균 포토픽 반사율 (photopic reflectance)을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 약 10% 미만의 오직 반사-방지 표면상에 수직 또는 근-수직 입사 (예를 들어, 0-10도)에서 측정된, 단-면 평균 포토픽 반사율을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 상기 단-면 평균 포토픽 반사율은 약 9% 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3%, 또는 약 2% 이하이다.

몇몇 경우에서, 제품은, 광원 (illuminant)을 사용하여 반사-방지 표면에서 본 경우, 기준 조명 각 (reference illumination angle)으로부터 약 2도 내지 약 60도의 범위에서 입사 조명 각 (incident illumination angle)으로 약 10 미만 (예를 들어, 5 이하, 4 이하, 3 이하, 2 이하 또는 약 1 이하)의 (여기에 기재된 바와 같은) 각도 색채 변화 (color shift)를 나타낸다. 대표적인 광원은 CIE F2, CIE F10, CIE F11, CIE F12 및 CIE D65 중 어느 하나를 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 제품은 약 0 내지 약 60도 범위 내에 모든 입사 조명 각에서 CIE L*, a*, b* 색 측정 시스템 (colorimetry system)에서 2 미만의 b* 값을 나타낼 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 몇몇 구체 예의 제품은, 여기에 정의된 바와 같은, 기준점 (reference point)으로부터 약 2 미만의 기준점 색채 변화를 갖는 수직 입사에서 반사-방지 표면에 측정된 투과율 색상 (또는 투과율 색 좌표 (color coordinates)) 및/또는 반사율 색상 (또는 반사율 색 좌표)을 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 기준점은 L*a*b* 색상 공간 (또는 색 좌표 a*=0, b* =0 또는 a*=-2, b*=-2) 또는 기판의 투과율 또는 반사율 색 좌표에서 원점 (0, 0)일 수 있다. 여기에 기재된 각도 색채 변화, 기준점 색채 변화 및 색 좌표 (a* 및/또는 b*)는 D65 및/또는 F2 광원 하에서 관찰된다. 몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 광학 성능은, F2 광원 소스의 예리한 스펙트럼 특색에 기인하여 좀 더 도전적인 것으로 알려진, F2 광원 하에서 관찰된다.

하나 이상의 구체 예에서, 반사-방지 코팅은 다수의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 상기 반사-방지 코팅은 제1 저 RI 층 및 제2 고 RI 층을 포함하는 주기 (period)를 포함한다. 상기 주기는 제1 저 RI 층 및 상기 제1 저 RI 층상에 배치된 제2 고 RI, 또는 그 반대를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 주기는 제3층을 포함할 수 있다. 상기 반사-방지 코팅은 제1 저 RI 층 및 제2 고 RI 층이 번갈아 나오도록 다수의 주기를 포함할 수 있다. 상기 반사-방지 코팅은 약 10 또는 20 주기까지 포함할 수 있다.

몇몇 구체 예에서, 상기 광학 코팅은 내스크래치성 층을 포함한다. 내스크래치성 층이 포함된 경우, 이러한 층들은 반사-방지 코팅 상에 배치될 수 있다. 다른 구체 예에서, 상기 내스크래치성 코팅은 반사-방지 코팅과 기판 사이에 배치된다. 대표적인 내스크래치성 층은, 여기에 정의된 바와 같은, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로 약 8GPa 내지 약 50GPa의 범위에서 최대 경도를 나타낼 수 있다.

상기 내스크래치성 층은 기판과 반사-방지 코팅 사이에 배치될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 반사-방시 코팅은 상기 내스크래치성 층이 제1부분과 제2부분 사이에 배치되도록 제1부분 및 제2부분을 포함할 수 있다. 상기 내-스크래치성 층의 두께는 약 200 nanometers 내지 약 3 micrometers의 범위일 수 있다.

몇몇 구체 예에서, 제품은 약 1.8 초과의 굴절률을 갖는 층을 포함할 수 있다. 상기 층에 활용될 수 있는 물질은 SiN_x, SiO_xN_y, Si_uAl_vO_xN_y, AlN_x, AlO_xN_y 또는 이의 조합을 포함한다.

몇몇 경우에서, 상기 제품은, 세정-용이성 코팅, 다이아몬드-형 탄소 ("DLC") 코팅, 내-스크래치성 코팅 또는 이의 조합과 같은, 부가적인 층을 포함할 수 있다. 이러한 코팅은 반사-반지 코팅 상에 또는 반사-방지 코팅의 층들 사이에 배치될 수 있다.

상기 제품의 하나 이상의 구체 예에 활용된 기판은 비결정질 기판 또는 결정질 기판을 포함할 수 있다. 비결정질 기판은 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 유리를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 유리는 강화될 수 있고, 상기 유리는 적어도 250 MPa의 표면 CS를 갖는 압축 응력 (CS) 층을 포함할 수 있으며, 상기 압축 응력 (CS) 층은 강화된 유리 내에서 화학적으로 강화된 유리의 표면으로부터 적어도 약 10㎛의 층의 깊이 (DOL)로 확장할 수 있다.

부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고,부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구항뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구체 예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.

전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 단순히 예시적인 것이고, 청구항의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 혼입되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구체 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 다양한 구체 예의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.

도 1은 하나 이상의 구체 예에 따른 제품의 측면도이다.
도 2는 하나 이상의 구체 예에 따른 제품의 측면도이다.
도 3은 하나 이상의 구체 예에 따른 제품의 측면도이다.
도 4는 하나 이상의 구체 예에 따른 제품의 측면도이다.
도 5는 하나 이상의 구체 예에 따른 제품의 측면도이다.
도 6은 하나 이상의 구체 예에 따른 제품의 측면도이다.
도 7은 하나 이상의 구체 예에 따른 제품의 측면도이다.
도 8은 실시 예 1에 따른 제품의 측면도이다.
도 9는, 입사 조명 각이 0˚로부터 약 60˚로 변화함에 따른 반사율을 나타내는, 실시 예 2의 제품의 단-면 반사율 스펙트럼이다.
도 10은, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서 다른 광원하에 반사 색상을 나타내는 실시 예 2의 제품의 반사 색상 스펙트럼이다.
도 11은, 입사 조명 각이 0˚로부터 약 60˚로 변화함에 따른 반사율을 나타내는, 실시 예 3의 제품의 단-면 반사율 스펙트럼이다.
도 12는, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서 다른 광원하에 반사 색상을 나타내는 실시 예 3의 제품의 반사 색상 스펙트럼이다.
도 13은, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서, 오직 반사-방지 표면으로 계산된, 모범 실시 예 8의 반사율 스펙트럼이다.
도 14는, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서 다른 광원하에 반사 색상을 나타내는 실시 예 8의 제품의 반사 색상이다.
도 15는, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서, 오직 반사-방지 표면으로 계산된, 모범 실시 예 9의 반사율 스펙트럼이다.
도 16은, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서 다른 광원하에 반사 색상을 나타내는 실시 예 9의 제품의 반사 색상이다.
도 17은, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서, 오직 반사-방지 표면으로 계산된, 모범 실시 예 10의 반사율 스펙트럼이다.
도 18은, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서 다른 광원하에 반사 색상을 나타내는 실시 예 10의 제품의 반사 색상이다.
도 19는, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서, 오직 반사-방지 표면으로 계산된, 모범 실시 예 11의 반사율 스펙트럼이다.
도 20은, 10˚ 관찰자를 사용하여, 다른 시야각에서 다른 광원하에 반사 색상을 나타내는 실시 예 11의 제품의 반사 색상이다.
도 21은 압입 깊이 및 코팅 두께의 함수에 따른 경도 측정을 예시하는 그래프이다.

이하 참조는 다양한 구체 예에 대해 매우 상세하게 만들어질 것이고, 이의 실시 예들은 수반되는 도면에 예시된다.

도 1을 참조하면, 하나 이상의 구체 예에 따른 제품 (100)은 기판 (110), 및 상기 기판상에 배치된 광학 코팅 (120)을 포함할 수 있다. 상기 기판 (110)은 대립 주 표면 (112, 114) 및 대립 부 표면 (116, 118)을 포함한다. 상기 광학 코팅 (120)은 제1 대립 주 표면 (112) 상에 배치된 것으로 도 1에 나타내었지만; 그러나, 상기 광학 코팅 (120)은, 제1 대립 주 표면 (112) 상에 배치되는 대신에 또는 부가적으로, 제2 대립 주 표면 (114) 및/또는 대립 부 표면 중 하나 또는 둘 상에 배치될 수 있다. 상기 광학 코팅 (120)은 반사-방지 표면 (122)를 형성한다.

상기 광학 코팅 (120)은 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 층을 포함한다. 용어 "층"은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 하나 이상의 서브-층을 포함할 수 있다. 이러한 서브-층은 서로 직접 접촉될 수 있다. 상기 서브-층은 동일한 물질 또는 둘 이상의 다른 물질로 형성될 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 이러한 서브-층은 이들 사이에 배치된 다른 물질의 중간층 (intervening layers)을 가질 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 층은 하나 이상의 인접 및 연속 층 및/또는 하나 이상의 불연속 및 중단 층 (interrupted layers) (즉, 서로 근접하게 형성된 다른 물질을 갖는 층)을 포함할 수 있다. 층 또는 서브-층은, 불연속 침착 (discrete deposition) 또는 연속 침착 공정을 포함하는, 기술분야에서 알려진 어떤 방법에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층은 유일하게 연속 침착 공정, 또는 선택적으로, 오직 불연속 침착 공정을 사용하여 형성될 수 있다.

광학 코팅 (120)의 두께는 약 1㎛ 이상일 수 있지만, 여전히 여기에 기재된 광학 성능을 나타내는 제품을 제공한다. 몇몇 실시 예에서, 상기 광학 코팅 (120) 두께는 약 1㎛ 내지 약 20㎛ (예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 10㎛, 또는 약 1㎛ 내지 약 5㎛)의 범위일 수 있다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "배치"는 기술분야에서 알려진 어떤 방법을 사용하여 표면상으로 물질을 코팅, 침착 및/또는 형성하는 것을 포함한다. 배치된 물질은, 여기에 정의된 바와 같은, 층을 구성할 수 있다. 문구 "배치된"은, 물질이 표면과 직접 접촉되도록 표면상으로 물질을 형성하는 경우를 포함하고, 및 또한 배치된 물질과 표면 사이에 하나 이상의 중간 물질로, 물질이 표면상에 형성된 경우를 포함한다. 중간 물질은, 여기에 정의된 바와 같이, 층을 구성할 수 있다.

도 2에서 나타낸 바와 같이, 상기 광학 코팅 (120)은 다수의 층 (130A, 130B)을 포함할 수 있는, 반사-방지 코팅 (130)을 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 반사-방지 코팅 (130)은 둘 이상의 층을 포함하는 주기 (132)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 둘 이상의 층은 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 하나의 구체 예에서, 주기 (132)는 제1 저 RI 층 (130A) 및 제2 고 RI 층 (130B)을 포함한다. 제1 저 RI 층 및 제2 고 RI 층의 굴절률에서 차이는 약 0.01 이상, 0.05 이상, 0.1 이상 또는 0.2 이상일 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 반사-방지 코팅 (130)은 다수의 주기 (132)를 포함할 수 있다. 단일 주기는 제1 저 RI 층 (130A) 및 제2 고 RI 층 (130B)을 포함하고, 다수의 주기가 제공된 경우, (예시를 위해 "L"로 지명된) 제1 저 RI 층 (130A) 및 (예시를 위해 "H"로 지명된) 제2 고 RI 층 (130B)은, 제1 저 RI 층 및 제2 고 RI 층이 반사-방지 코팅 (120)의 물리적 두께에 따라 교대되도록 나타내게, 다음의 층의 순서: L/H/L/H 또는 H/L/H/L로 교대된다. 도 2의 실시 예에서, 반사-방지 코팅 (130)은 3주기를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 반사-방지 코팅 (130)은 25주기까지 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사-방지 코팅 (130)은 약 2 내지 약 20 주기, 약 2 내지 약 15 주기, 약 2 내지 약 10 주기, 약 2 내지 약 12 주기, 약 3 내지 약 8 주기, 약 3 내지 약 6 주기를 포함할 수 있다.

도 3에 나타낸 구체 예에서, 반사-방지 코팅 (130)은, 제2 고 RI 층 (130B)보다 더 낮은 굴절률 물질을 포함할 수 있는, 부가적인 캡핑 층 (capping layer) (131)을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 주기 (132)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 제3층 (130C)을 포함할 수 있다. 상기 제3층 (130C)은 저 RI, 고 RI 또는 중간 RI를 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제3층(들) (130C)은 제1 저 RI 층 (130A) 또는 제2 고 RI 층 (130B)과 동일한 RI를 가질 수 있다. 다른 구체 예에서, 상기 제3층 (130C)은 제1 저 RI 층 (130A)의 RI과 제2 고 RI 층 (130B)의 RI 사이에 있는 중간 RI를 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 제3층 (130C)은 2^nd 고 RI 층 (130B)을 초과하는 굴절률을 가질 수 있다. 상기 제3층은 다음의 대표적인 배열에서 반사-방지 코팅 (120)에 제공될 수 있다: L_제3층/H/L/H/L; H_제3층/L/H/L/H; L/H/L/H/L_제3층; H/L/H/L/H_제3층; L_제3층/H/L/H/L/H_제3층;H_제3층/L/H/L/H/L_제3층; L_제3층/L/H/L/H; H_제3층/H/L/H/L; H/L/H/L/L_제3층; L/H/L/H/H_제3층; L_제3층/L/H/L/H/H_제3층; H_제3층/H/L/H/L/L_제3층; L/M_제3층/H/L/M/H; H/M/L/H/M/L; M/L/H/L/M; 및 다른 조합. 이들 배열에서, 아래 첨자가 없는 "L"은 제1 저 RI 층을 의미하고, 아래 첨가가 없는 "H"는 제2 고 RI 층을 의미한다. "L_{제3 서브-층}"에 대한 기준은 저 RI를 갖는 제3층을 의미하고, "H_{제3 서브-층}"은 고 RI를 갖는 제3층을 의미하며, "M"은, 모든 1^st 층 및 2^nd 층에 대하여, 중간 RI를 갖는 제3층을 의미한다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "저 RI", "고 RI" 및 "중간 RI"은 다른 RI에 대한 상대 값을 의미한다 (예를 들어, 저 RI < 중간 RI < 고 RI). 하나 이상의 구체 예에서, 용어 "저 RI"는, 제1 저 RI 층 또는 제3층과 함께 사용된 경우, 약 1.3 내지 약 1.7 또는 1.75의 범위를 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 용어 "고 RI"는, 제2 고 RI 층 또는 제3층과 함께 사용된 경우, 약 1.7 내지 약 2.5 (예를 들어, 약 1.85 이상)의 범위를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 용어 "중간 RI"는, 상기 제3층과 함께 사용된 경우, 약 1.55 내지 약 1.8의 범위를 포함한다. 몇몇 경우에서, 저 RI, 고 RI 및 중간 RI에 대한 범위는 중첩될 수 있다; 그러나, 대부분의 경우에서, 반사-방지 코팅 (130)의 층은, 저 RI < 중간 RI < 고 RI의 RI을 고려하는 일반적인 관계를 갖는다.

제3층 (들) (130C)은 주기 (132)로부터 개별층 (separate layer)으로 제공될 수 있고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 주기 또는 다수의 주기와 캡핑 층 (131) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3층(들)은 또한 주기 (132)로부터 개별층으로 제공될 수 있고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판 (110)과 다수의 주기 (132) 사이에 배치될 수 있다. 제3층(들) (130C)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 캡핑층 (131) 대신에 또는 캡핑 층에 부가하여 부가적인 코팅 (140)에 부가적으로 사용될 수 있다.

반사-방지 코팅 (130)에 사용하는데 적절한 대표적인 물질은: SiO₂, Al₂O₃, GeO₂, SiO, AlOxNy, AlN, SiNx, SiO_xN_y, Si_uAl_vO_xN_y, Ta₂O₅, Nb₂O₅, TiO₂, ZrO₂, TiN, MgO, MgF₂, BaF₂,CaF₂, SnO₂, HfO₂, Y₂O₃, MoO₃, DyF₃, YbF₃, YF₃, CeF₃,고분자, 불소 중합체 (fluoropolymers), 플라즈마-중합 고분자 (plasma-polymerized polymers), 실록산 중합체 (siloxane polymers), 실세스퀴녹산, 폴리이미드, 불소화 폴리이미드 (fluorinated polyimides), 폴리에테르이미드 (polyetherimide), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone), 폴리페닐설폰 (polyphenylsulfone), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (polyethylene naphthalate), 아크릴 고분자 (acrylic polymers), 우레탄 고분자 (urethane polymers), 폴리메틸메타아크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 내-스크래치성 층에 사용하기에 적절한 하기에 인용된 다른 물질 및 기술분야에 알려진 다른 물질을 포함한다. 제1 저 RI 층에 사용하는데 적합한 물질의 몇몇 예로는 SiO₂, Al₂O₃, GeO₂, SiO, AlO_xN_y, SiO_xN_y, Si_uAl_vO_xN_y, MgO, MgAl₂O₄, MgF₂, BaF₂, CaF₂, DyF₃, YbF₃, YF₃, 및 CeF₃를 포함한다. 제1 저 RI 층에 사용하기 위한 물질의 질소 함량은 (예를 들어, Al₂O₃ 및 MgAl₂O₄과 같은 물질에서) 최소화될 수 있다. 제2 고 RI 층에 사용하기 위해 적합한 물질의 몇몇 예로는 Si_uAl_vO_xN_y, Ta₂O₅, Nb₂O₅, AlN, Si₃N₄, AlO_xN_y, SiO_xN_y, HfO₂, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, Al₂O₃, MoO₃ 및 다이아몬드-형 탄소를 포함한다. 제2 고 RI 층 및/또는 내-스크래치성 층에 대한 물질의 산소 함량은, 특히 SiNx 또는 AlNx 물질에서 최소화될 수 있다. AlO_xN_y 물질은 산소-도핑된 AlNx인 것으로 고려될 수 있다, 즉, 이들은 AlNx 결정 구조 (예를 들어, 섬유아연석 (wurtzite))를 가질 수 있고, AlON 결정 구조를 가질 필요가 없다. 대표적인 바람직한 AlO_xN_y 고 RI 물질은, 30 atom% 내지 약 50 atom% 질소를 포함하면서, 약 0 atom% 내지 약 20 atom% 산소, 또는 약 5 atom% 내지 약 15 atom% 산소를 포함할 수 있다. 대표적인 바람직한 Si_uAl_vO_xN_y 고 RI 물질은, 약 10 atom% 내지 약 30 atom% 또는 약 15 atom% 내지 약 25 atom% 실리콘, 약 20 atom% 내지 약 40 atom% 또는 약 25 atom% 내지 약 35 atom% 알루미늄, 약 0 atom% 내지 약 20 atom% 또는 약 1 atom% 내지 약 20 atom% 산소, 및 약 30 atom% 내지 약 50 atom% 질소를 포함할 수 있다. 전술된 물질은 약 30중량%까지 수소가 첨가될 수 있다. 중간 굴절률을 갖는 물질을 원하는 경우, 몇몇 구체 예는 AlN 및/또는 SiO_xN_y를 활용할 수 있다. 제2 고 RI 층 및/또는 내-스크래치성 층의 경도는 특별한 특징일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 제2 고 RI 층 및/또는 내-스크래치성 층의 최대 경도는, 약 8 GPa 이상, 약 10 GPa 이상, 약 12 GPa 이상, 약 15 GPa 이상, 약 18 GPa 이상, 또는 약 20 GPa 이상일 수 있다. 몇몇 경우에서, 제2 고 RI 층 물질은 단일 층으로 침착될 수 있고, 내스크래치성 층을 특징으로 할 수 있으며, 이 단일 층은 반복적 경도 측정 (repeatable hardness determination)을 위해 약 500 내지 2000㎚의 두께를 가질 수 있다.

하나 이상의 구체 예에서, 반사-방지 코팅 (130)의 층 (들)의 적어도 하나는 특정 광학 두께 범위를 포함할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "광학 두께"는 (n*d)에 의해 결정되고, 여기서 "n"은 서브-층의 RI를 의미하며, "d"는 층의 물리적 두께를 의미한다. 하나 이상의 구체 예에서, 반사-방지 코팅 (130)의 층들의 적어도 하나는 약 2㎚ 내지 약 200㎚, 약 10㎚ 내지 약 100㎚, 약 15㎚ 내지 약 100㎚, 약 15 내지 약 500㎚, 또는 약 15 내지 약 5000㎚의 범위에서 광학 두께를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 반사-방지 코팅 (130)에서 모든 층은 약 2㎚ 내지 약 200㎚, 약 10㎚ 내지 약 100㎚, 약 15㎚ 내지 약 100㎚, 약 15 내지 약 500㎚, 또는 약 15 내지 약 5000㎚의 범위에서 광학 두께를 각각 가질 수 있다. 몇몇 경우에서, 상기 반사-방지 코팅 (130)의 층들의 적어도 하나는 약 50㎚ 이상의 광학 두께를 갖는다. 몇몇 경우에서, 각각의 제1 저 RI 층은 약 2㎚ 내지 약 200㎚, 약 10㎚ 내지 약 100㎚, 약 15㎚ 내지 약 100㎚, 약 15 내지 약 500㎚, 또는 약 15 내지 약 5000㎚의 범위에서 광학 두께를 갖는다. 다른 경우에서, 각각의 제2 고 RI 층은 약 2㎚ 내지 약 200㎚, 약 10㎚ 내지 약 100㎚, 약 15㎚ 내지 약 100㎚, 약 15 내지 약 500㎚, 또는 약 15 내지 약 5000㎚의 범위에서 광학 두께를 갖는다. 또 다른 경우에서, 각각의 제3층은 약 2㎚ 내지 약 200㎚, 약 10㎚ 내지 약 100㎚, 약 15㎚ 내지 약 100㎚, 약 15 내지 약 500㎚, 또는 약 15 내지 약 5000㎚의 범위에서 광학 두께를 갖는다.

몇몇 구체 예에서, 광학 코팅 (130)의 하나 이상의 층의 두께는 최소화될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 고 RI 층(들) 및/또는 중간 RI 층(들)의 두께는 이들이 약 500㎚ 미만이도록 최소화된다. 하나 이상의 구체 예에서, 고 RI 층 (들), 중간 RI (층) 및/또는 고 RI 및 중간 RI 층의 조합의 조합된 두께는 약 500㎚ 미만이다.

몇몇 구체 예에서, 광학 코팅에서 저 RI 물질의 양은 최소화될 수 있다. 이론에 제한되는 것을 원하지는 않지만, 저 RI 물질은 통상적으로 또한, 동시에 굴절률 및 경도에 영향을 미치는 원자 결합 및 전자 밀도의 성질 때문에, 더 낮은 경도 물질이고, 따라서 이러한 물질을 최소화하는 것은, 여기에 기재된 반사율 및 색상 성능을 유지시키면서, 경도를 최대화할 수 있다. 상기 광학 코팅의 물리적 두께의 부분으로서 표시하면, 저 RI 물질은 광학 코팅의 물리적 두께의 약 60% 미만, 약 50% 미만, 약 40% 미만, 약 30% 미만, 약 20% 미만, 약 10% 미만, 또는 약 5% 미만을 포함할 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 저 RI 물질의 양은 광학 코팅 (즉, 기판에 대립하는 측, 사용자 측 또는 공기 측 상)에서 두꺼운 고 RI 층 위에 배치되는 저 RI 물질의 모든 층의 물리적 두께의 합으로 정량화될 수 있다. 이론에 제한되는 것을 원하지는 않지만, 고 경도를 갖는 두꺼운 고 RI 층은 많은 또는 대부분의 스크래치로부터 하부 층 (또는 두꺼운 RI 층과 기판 사이)을 효과적으로 보호한다. 따라서, 두꺼운 고 RI층 위에 배치된 층은 전체 제품의 내스크래치성에 대해 넓은 효과를 가질 수 있다. 이것은 두꺼운 고 RI 층이 약 400nm를 초과하는 물리적 두께를 갖고, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로 약 12 GPa를 초과하는 경도를 갖는 경우 특히 관련성이 있다. 두꺼운 고 RI 층 (즉, 기판에 대립하는 측, 사용자 측 또는 공기 측)상에 배치된 저 RI 물질의 양은 약 150nm 이하, 약 120nm 이하, 약 110nm 이하, 100nm, 90nm, 80nm, 70nm, 60nm, 50nm, 40nm, 30nm, 25nm, 20nm, 15nm, 또는 약 12nm 이하의 두께를 가질 수 있다.

몇몇 구체 예에서, 맨-위의 공기-측 층은, 모범 실시 예 8-9에 나타낸 바와 같이, 고 경도를 또한 나타내는 고 RI 층을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 부가적인 코팅 (140)은 이 맨-위의 공기-측 고 RI 층의 상부 상에 배치될 수 있다 (예를 들어, 부가적인 코팅은 저-마찰 코팅, 친유성 코팅, 또는 세정-용이성 코팅을 포함할 수 있다). 게다가, 모범 실시 예 10에 의해 예시된 바와 같이, 매우 낮은 두께를 갖는 (예를 들어, 약 10㎚ 이하, 약 5㎚ 이하 또는 약 2㎚ 이하) 저 RI 층의 부가는, 고 RI 층을 포함하는 맨-위의 공기-측 층에 부가된 경우, 광학 성능에 대해 최소 영향을 갖는다. 매우 낮은 두께를 갖는 저 RI 층은 SiO₂, 친유성 또는 저-마찰 층, 또는 SiO₂ 및 친유성 물질의 조합을 포함할 수 있다. 대표적인 저-마찰 층은, 이러한 물질 (또는 광학 코팅의 하나 이상의 층)이 0.4 미만, 0.3 미만, 0.2 미만, 또는 0.1 미만의 마찰 계수를 나타낼 수 있는, 다이아몬드-형 탄소를 포함할 수 있다.

하나 이상의 구체 예에서, 반사-방지 코팅 (130)은 약 800㎚ 이하의 물리적 두께를 갖는다. 상기 반사-방지 코팅 (130)은 약 10㎚ 내지 약 800㎚, 약 50㎚ 내지 약 800㎚, 약 100㎚ 내지 약 800㎚, 약 150㎚ 내지 약 800㎚, 약 200㎚ 내지 약 800㎚, 약 10㎚ 내지 약 750㎚, 약 10㎚ 내지 약 700㎚, 약 10㎚ 내지 약 650㎚, 약 10㎚ 내지 약 600㎚, 약 10㎚ 내지 약 550㎚, 약 10㎚ 내지 약 500㎚, 약 10㎚ 내지 약 450㎚, 약 10㎚ 내지 약 400㎚, 약 10㎚ 내지 약 350㎚, 약 10㎚ 내지 약 300㎚, 약 50 내지 약 300, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위에서 물리적 두께를 가질 수 있다.

하나 이상의 구체 예에서, 제2 고 RI 층 (들)의 조합된 물리적 두께는 특징화될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 제2 고 RI 층 (들)의 조합된 두께는 약 100㎚ 이상, 약 150㎚ 이상, 약 200㎚ 이상, 약 500㎚ 이상일 수 있다. 조합된 두께는, 중간 저 RI 층(들) 또는 다른 층 (들)이 있는 경우조차도, 반사-방지 코팅 (130) 내에 개별의 고 RI 층 (들)의 두께의 계산된 조합이다. 몇몇 구체 예에서, 고-경도 물질 (예를 들어, 질화물 또는 산질화물 물질)을 또한 포함할 수 있는, 제2 고 RI 층(들)의 조합된 물리적 두께는, 반사-방지 코팅의 총 물리적 두께의 30%를 초과할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 고 RI 층 (들)의 조합된 물리적 두께는, 반사-방지 코팅의 총 물리적 두께의 약 40% 이상, 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 또는 약 80% 이상일 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 광학 코팅에 포함된, 또한 고-경도 물질일 수 있는, 고 굴절률 물질의 양은, 제품 또는 광학 코팅 (120)의 최상부 (즉, 사용자 측 또는 기판에 대립하는 광학 코팅의 측) 500㎚의 물리적 두께의 퍼센트로서 특징화될 수 있다. 제품 또는 광학 코팅의 최상부 500nm의 퍼센트로 표시하면, 제2 고 RI 층(들)의 조합된 물리적 두께 (또는 고 굴절률 물질의 두께)는 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 반사-방지 코팅 내에 단단하고, 고-지수 물질의 더 높은 비율은 또한, 여기에 더욱 기재된 바와 같은, 낮은 반사율, 낮은 색상, 및 높은 내마모성을 또한 나타낼 수 있도록 동시에 만들어질 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 제2 고 RI 층은 약 1.85를 초과하는 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있고, 제1 저 RI 층은 약 1.75 미만의 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제2 고 RI 층은 질화물 또는 산질화물 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에서, 광학 코팅에서 (또는 광학 코팅의 두꺼운 제2 고 RI 층 상에 배치된 층에서) 모든 제1 저 RI 층의 조합된 두께는 약 200㎚ 이하 (예를 들어, 약 150㎚ 이하, 약 100㎚ 이하, 약 75㎚ 이하, 또는 약 50㎚ 이하)일 수 있다.

몇몇 구체 예에서, 반사-방지 코팅 (130)은, 오직 반사-방지 표면 (122)에서 측정된 경우 (흡수제에 결합된 배면 (back surface)상에 지수-일치 오일 (index-matching oils)을 사용, 또는 다른 알려진 방법을 통하는 것과 같은, 제품의 미코팅된 배면 (예를 들어, 도 1에서 114)으로부터 반사를 제거하는 경우), 광학 파장 영역에 걸쳐 약 9% 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 또는 약 2% 이하의 평균 광 반사율을 나타낸다. (포토픽 평균 (photopic average)일 수 있는) 평균 반사율은 약 0.4% 내지 약 9%, 약 0.4% 내지 약 8%, 약 0.4% 내지 약 7%, 약 0.4% 내지 약 6%, 또는 약 0.4% 내지 약 5% 및 이들 사이 모든 범위일 수 있다. 몇몇 경우에서, 반사-방지 코팅 (120)은 약 450㎚ 내지 약 650㎚, 약 420㎚ 내지 약 680㎚, 약 420㎚ 내지 약 700㎚, 약 420㎚ 내지 약 740㎚, 약 420㎚ 내지 약 850㎚, 또는 약 420㎚ 내지 약 950㎚와 같은 다른 파장 범위에 걸쳐 이러한 평균 광 반사율을 나타낼 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 반사-방지 표면 (122)은, 광학 파장 영역에 걸쳐, 약 90% 이상, 92% 이상, 94% 이상, 96% 이상, 또는 98% 이상의 평균 광 투과율을 나타낸다. 별도의 언급이 없는 한, 평균 반사율 또는 투과율은 약 0도 내지 약 10도의 입사 조명 각에서 측정된다 (그러나, 이러한 측정은 45도 또는 60도의 입사 조명 각에 제공될 수 있다).

제품 (100)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 반사-방지 코팅 상에 배치된 하나 이상의 부가적인 코팅 (140)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 부가적인 코팅은 세정-용이성 코팅을 포함할 수 있다. 적절한 세정-용이성 코팅의 예로는, 2012년 11월 30일자에 출원된, 발명의 명칭이 "PROCESS FOR MAKING OF GLASS ARTICLES WITH OPTICAL AND EASY-TO-CLEAN COATINGS"인 미국 특허출원 제13/690,904호에 기재되어 있고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다. 상기 세정-용이성 코팅은 약 5㎚ 내지 약 50㎚의 범위에서 두께를 가질 수 있고, 불소화 실란과 같은 공지의 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 세정-용이성 코팅은 약 1㎚ 내지 약 40㎚, 약 1㎚ 내지 약 30㎚, 약 1㎚ 내지 약 25㎚, 약 1㎚ 내지 약 20㎚, 약 1㎚ 내지 약 15㎚, 약 1㎚ 내지 약 10㎚, 약 5㎚ 내지 약 50㎚, 약 10㎚ 내지 약 50㎚, 약 15㎚ 내지 약 50㎚, 약 7㎚ 내지 약 20㎚, 약 7㎚ 내지 약 15㎚, 약 7㎚ 내지 약 12㎚ 또는 약 7㎚ 내지 약 10㎚, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위에서 두께를 가질 수 있다.

부가적인 코팅 (140)은 내스크래치성 층 또는 층들을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 부가적인 코팅 (140)은 세정-용이한 물질 및 내스크래치성 물질의 조합을 포함한다. 일 실시 예에서, 상기 조합은 세정-용이한 물질 및 다이아몬드-형 탄소를 포함한다. 이러한 부가적인 코팅 (140)은 약 5㎚ 내지 약 20㎚의 범위에서 두께를 가질 수 있다. 부가적인 코팅 (140)의 구성분은 개별 층들에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드-형 탄소는 제1층으로 배치될 수 있고, 세정-용이한 물질은 다이아몬드-형 탄소의 제1층 상에 제2층으로 배치될 수 있다. 상기 제1층 및 제2층의 두께는 부가적인 코팅에 대해 제공된 범위일 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드-형 탄소의 제1층은 약 1㎚ 내지 약 20㎚ 또는 약 4㎚ 내지 약 15㎚ (또는 좀 더 구체적으로 약 10㎚)의 두께를 가질 수 있고, 세정-용이한 제2층은 약 1㎚ 내지 약 10㎚ (또는 좀 더 구체적으로 약 6㎚)의 두께를 가질 수 있다. 다이아몬드-형 코팅은 사면체의 무정형 탄소 (Ta-C), Ta-C:H, 및/또는 a-C-H를 포함할 수 있다.

여기에 언급된 바와 같이, 광학 코팅 (120)은, 반사-방지 코팅 (130)과 기판 (110) 사이에 배치될 수 있는, 내스크래치성 층 (150) 또는 코팅 (다수의 내스크래치성 층이 활용된 경우)을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 내스크래치성 층 (150) 또는 코팅은 (도 7에 나타낸 바와 같은 150 또는 도 8에 나타낸 바와 같은 345와 같이) 반사-방지 코팅 (130)의 층들 사이에 배치된다. 반사-방지 코팅의 두 섹션 (즉, 내스크래치성 층 (150)과 기판 (110) 사이에 배치된 제1 섹션, 및 내스크래치성 층 상에 배치된 제2 섹션)은 서로 다른 두께를 가질 수 있거나 또는 서로 동일한 두께를 필수적으로 가질 수 있다. 상기 반사-방지 코팅의 두 섹션의 층은 서로 조성물, 순서, 두께 및/또는 배열에서 동일할 수 있거나, 또는 서로 다를 수 있다.

내스크래치성 층 (150) 또는 코팅 (또는 부가적인 코팅 (140)으로 사용된 내-스크래치성 층/코팅)에 사용된 대표적인 물질은 무기 탄화물, 질화물, 산화물, 다이아몬드-형 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 내스크래치성 층 또는 코팅에 대한 적절한 물질의 예로는 산화금속, 질화금속, 산질화금속, 탄화금속, 산탄화금속, 및/또는 이의 조합을 포함한다. 대표적인 금속은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W를 포함한다. 내스크래치성 층 또는 코팅에 활용될 수 있는 물질의 특정 실시 예는 Al₂O₃, AlN, AlO_xN_y, Si₃N₄, SiO_xN_y, Si_uAl_vO_xN_y, 다이아몬드, 다이아몬드-형 탄소, Si_xC_y, Si_xO_yC_z, ZrO₂, TiO_xN_y 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 상기 내스크래치성 층 또는 코팅은 또한 나노복합 물질, 또는 조절된 미세구조를 갖는 물질을 포함할 수 있어, 경도, 인성 (toughness), 또는 내마모성 / 내마손성을 개선한다. 예를 들어, 내스크래치성 층 또는 코팅은 약 5㎚ 내지 약 30㎚의 크기 범위에서 나노결정을 포함할 수 있다. 구체 예에서, 상기 내스크래치성 층 또는 코팅은 상전이-강화 지르코니아 (transformation-toughened zirconia), 부분 안정화 지르코니아, 또는 지르코니아-강화 알루미나를 포함할 수 있다. 구체 예에서, 내스크래치성 층 또는 코팅은 약 1 MPavm을 초과하는 파괴 인성 (fracture toughness) 값을 나타내고, 동시에 약 8 GPa를 초과하는 경도 값을 나타낸다.

상기 내스크래치성 층은 (도 7에 나타낸 바와 같은) 단일 층 (150), 다중 서브-층 또는 (도 8에 나타낸 바와 같은) 굴절률 구배 (345)를 나타내는 서브-층들 또는 단일 층을 포함할 수 있다. 다중 층이 사용된 경우, 이러한 층들은 내스크래치성 코팅 (345)을 형성한다. 예를 들어, 내스크래치성 코팅 (345)은 Si_uAl_vO_xN_y의 조성 구배를 포함할 수 있고, 여기서 하나 이상의 Si, Al, O 및 N의 농도는 굴절률을 증가 또는 감소시키기 위해 변화된다. 굴절률 구배는 또한 다공성을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 구배는 2014년 4월 28일자에 출원된, 발명의 명칭이 "Scratch-Resistant Articles with a Gradient Layer"인, 미국 특허출원 제14/262,224호에 좀 더 상세히 기재되어 있다.

내스크래치성 층 또는 코팅의 조성은 특정 특성 (예를 들어, 경도)을 제공하기 위해 변형될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 내스크래치성 층 또는 코팅은 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해, 내스크래치성 층 또는 코팅의 주 표면상에서 측정된 것으로 약 5GPa 내지 약 30GPa 범위에서 최대 경도를 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 내스크래치성 층 또는 코팅은 약 6 GPa 내지 약 30 GPa, 약 7 GPa 내지 약 30 GPa, 약 8 GPa 내지 약 30 GPa, 약 9 GPa 내지 약 30 GPa, 약 10 GPa 내지 약 30 GPa, 약 12 GPa 내지 약 30 GPa, 약 5 GPa 내지 약 28 GPa, 약 5 GPa 내지 약 26 GPa, 약 5 GPa 내지 약 24 GPa, 약 5 GPa 내지 약 22 GPa, 약 5 GPa 내지 약 20 GPa, 약 12 GPa 내지 약 25 GPa, 약 15 GPa 내지 약 25 GPa, 약 16 GPa 내지 약 24 GPa, 약 18 GPa 내지 약 22 GPa 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위에서 최대 경도를 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 내스크래치성 코팅은 15 GPa 초과, 20 GPa 초과, 또는 25 GPa 초과인 최대 경도를 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 내스크래치성 층은 약 15 GPa 내지 약 150 GPa, 약 15 GPa 내지 약 100 GPa, 또는 약 18 GPa 내지 약 100 GPa 범위에서 최대 경도를 나타낸다. 최대 경도는 압입 깊이의 범위에 걸쳐 측정된 가장 높은 경도 값이다. 이러한 최대 경도 값은 약 50㎚ 이상 또는 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 약 100㎚ 내지 약 600㎚, 약 200㎚ 내지 약 300㎚, 약 200㎚ 내지 약 400㎚, 약 200㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 200㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이를 따라 나타낸다.

상기 내스크래치성 코팅 또는 층의 물리적 두께는 약 1㎚ 내지 약 5㎛의 범위일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 내스크래치성 코팅의 물리적 두께는 약 1㎚ 내지 약 3㎛, 약 1㎚ 내지 약 2.5㎛, 약 1㎚ 내지 약 2㎛, 약 1㎚ 내지 약 1.5㎛, 약 1㎚ 내지 약 1㎛, 약 1㎚ 내지 약 0.5㎛, 약 1㎚ 내지 약 0.2㎛, 약 1㎚ 내지 약 0.1㎛, 약 1㎚ 내지 약 0.05㎛, 약 5㎚ 내지 약 0.05㎛, 약 10㎚ 내지 약 0.05㎛, 약 15㎚ 내지 약 0.05㎛, 약 20㎚ 내지 약 0.05㎛, 약 5㎚ 내지 약 0.05㎛, 약 200nm 내지 약 3㎛, 약 400nm 내지 약 3㎛, 약 800nm 내지 약 3㎛, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 내스크래치성 코팅의 물리적 두께는 약 1㎚ 내지 약 25㎚의 범위일 수 있다. 몇몇 경우에서, 상기 내-스크래치성 층은 질화물 또는 산-질화물 물질을 포함할 수 있고, 약 200nm 이상, 500nm 이상 또는 약 1000㎚ 이상의 두께를 가질 수 있다.

하나 이상의 구체 예의 제품은 적어도 약 500 사이클 후에 테이버 시험에 따라 반사-방지 표면 (122) 상에 마모된 후에, 다양한 방법에 의해 측정된 바와 같은 내마모성으로 기재될 수 있다. 다양한 형태의 마모 시험은, Taber Industries에 의해 공급된 마모성 매체 (abrasive media)를 사용하는, ASTM D1044-99에 명시된 시험 방법과 같이, 기술분야에서 알려져 있다. ASTM D1044-99와 연관된 변형 마모 방법은 다른 샘플의 내마모성을 의미 있게 구별하도록 반복가능하고 측정 가능한 마모 또는 마손 트랙을 제공하기 위하여, 다른 타입의 마모 매체, 연마제의 기하학 및 작동 (motion), 압력, 등을 사용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 다른 시험 조건은 보통 연질 플라스틱 대 경질 무기 시험 샘플에 대해 적절할 수 있을 것이다. 여기에 기재된 구체 예는, 산화물 유리 및 산화물 또는 질화물 코팅과 같은, 주로 경질 무기 물질을 포함하는 다른 샘플들 사이에 내구성의 명확하고 반복 가능한 구별을 제공하는, ASTM D1044-99의 특별한 변경 버전인, 여기에 정의된 바와 같은, 테이버 시험에 적용된다. 여기에 사용된 바와 같은, 문구 "테이버 시험"은 약 22℃±3℃의 온도 및 약 70%까지 상대 습도를 포함하는 환경에서, Taber Industries에서 공급된 Taber Linear Abraser 5750 (TLA 5750) 및 보조장치를 사용한 시험 방법을 의미한다. TLA 5750는 6.7 mm 직경의 마모 헤드 (abraser head)를 갖는 CS-17 마모 물질을 포함한다. 각 샘플은 테이버 시험에 따라 마모되고, 마모 손상은, 기타 방법들 가운데, 헤이즈 (Haze) 및 양방향 투과율 분포 함수 (CCBTDF) 측정 모두를 사용하여 평가된다. 테이버 시험에서, 각 샘플을 마모하기 위한 절차는, 단단하고, 평평한 표면상에 평평한 샘플 지지체 및 TLA 5750에 놓는 단계, 및 상기 표면에 상기 샘플 지지체 및 TLA 5750을 고정시키는 단계를 포함한다. 각 샘플이 테이버 시험하에 마모되기 전에, 연마기 (abraser)는 유리에 부착된 새로운 S-14 개면 스트라이프 (refacing strip)를 사용하여 개면된다. 연마기는, 첨가된 부가적인 중량 없이, 25 cycles/minute의 사이클 속도 및 1 인치의 스트로크 길이 (stroke length)를 사용하여 10 개면 사이클에 적용된다 (즉, 연마기를 유지하는 축 (spindle) 및 콜릿 (collet)의 조합된 중량인, 약 350 g의 총 중량은 개면 동안 사용된다). 상기 절차는 그 다음 샘플을 마모하기 위해 TLA 5750을 작동하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 샘플은 25 cycles/minute의 사이클 속도, 및 1 인치의 스트로크 길이, 및 샘플에 적용된 총 중량이 850 g (즉, 500 g 보조 중량이 축 및 콜릿의 350 g 조합된 중량에 부가하여 적용된다)이 되도록 중량을 사용하여, 연마기 헤드에 적용된 중량을 지지하고 및 상기 연마기 헤드와 접촉하는 샘플 지지체에 놓인다. 상기 절차는 반복성을 위해 각 샘플 상에 두 개의 마손 트랙을 형성하는 단계, 각 샘플 상에 각각의 두 개의 마손 트랙에서 500 사이클 카운트에 대해 각 샘플을 마모하는 단계를 포함한다.

하나 이상의 구체 예에서, 제품 (100)의 반사-방지 표면 (122)은 테이버 시험에 따라 마모되고, 상기 제품은 소스 포트 (source port)에 걸치고, 8 mm의 직경을 갖는 구경을 사용하여, 상표 Haze-Gard plus®로 BYK Gardner에 의해 공급된 헤이즈미터를 사용하여 마모면 상에서 측정된 것으로, 약 10% 미만의 헤이즈를 나타낸다.

하나 이상의 구체 예의 제품 (100)은 (여기에 기재되는, 부가적인 코팅 (140)을 포함하는) 어떤 부가적인 코팅으로, 및 코팅 없이 이러한 내마모성을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 상기 헤이즈는 약 9% 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하, 약 0.5% 이하 또는 약 0.3% 이하일 수 있다. 몇몇 특정 구체 예에서, 상기 제품 (100)은 약 0.1% 내지 약 10%, 약 0.1% 내지 약 9%, 약 0.1% 내지 약 8%, 약 0.1% 내지 약 7%, 약 0.1% 내지 약 6%, 약 0.1% 내지 약 5%, 약 0.1% 내지 약 4%, 약 0.1% 내지 약 3%, 약 0.1% 내지 약 2%, 약 0.1% 내지 약 1%, 0.3% 내지 약 10%, 약 0.5% 내지 약 10%, 약 1% 내지 약 10%, 약 2% 내지 약 10%, 약 3% 내지 약 10%, 약 4% 내지 약 10%, 약 5% 내지 약 10%, 약 6% 내지 약 10%, 약 7% 내지 약 10%, 약 1% 내지 약 8%, 약 2% 내지 약 6%, 약 3% 내지 약 5%, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위에서 헤이즈를 나타낸다.

상기 내마모성을 정량화하기 위한 선택적인 방법은 또한 여기에 고려된다. 하나 이상의 구체 예에서, 반사-방지 표면 (122) 상에 테이버 시험에 의해 마모된 제품 (100)은, 예를 들어, 반사-방지 표면 (122)의 (마모된 표면의 더 큰 부분을 표본 조사하기 위해) 80x80 micron 구역 또는 다중 80x80 micron 구역에 걸쳐 예로 수행될 수 있는, 원자력 현미경 (AFM) 표면 프로파일링에 의해 측정된 것으로 내마모성을 나타낼 수 있다. 이들 AFM 표면 스캔으로부터, RMS 거칠기, Ra 거칠기, 및 고-저-간 (peak-to-valley) 표면 높이와 같은 표면 거칠기 통계는 평가될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 제품 (100) (또는 구체적으로, 반사-방지 표면 (122))은 전술된 테이버 시험하에 마모 후에, 약 50nm 이하, 약 25nm 이하, 약 12㎚ 이하, 약 10㎚ 이하, 또는 약 5㎚ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra) 값을 나타낼 수 있다.

하나 이상의 구체 예에서, 제품 (100)은 반사-방지 표면 (122)이 테이버 시험에 의해 마모된 후에 광 산란 측정에 의해 측정된 것으로, 내마모성을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 광 산란 측정은 Radiant Zemax IS-SA™ 기구를 사용하여 수행된 양-방향 반사율 분포 함수 (BRDF) 또는 양-방향 투과율 분포 함수 (BTDF) 측정을 포함한다. 이 기구는 반사에서 수직으로부터 약 85도 입사, 및 투과에서 수직으로부터 약 85 입사까지의 어떤 입력 각을 사용하여 광 산란을 측정하는 유연성을 가지면서, 또한 2*Pi 스테라디안 (steradians) (반사 또는 투과에 전체 반구)으로 반사 또는 투과에서 모든 산란 광 출력을 포획한다. 하나의 구체 예에서, 제품 (100)은 선택된 각도 범위에서, 예를 들어, 편각 (polar angles) 및 그 안에 어떤 각도 범위에서 약 10˚로부터 약 80˚도로 투과된 산란 광을 분석하고 및 수직 입사에서 BTDF를 사용하여 측정된 것으로, 내마모성을 나타낸다. 각의 전체 방위각 범위 (azimuthal range)는 분석되고 통합될 수 있거나, 또는 특히 방위각 슬라이스 (azimuthal angular slices)는, 예를 들어, 방위각으로 약 0˚ 및 90˚으로부터 선택될 수 있다. 선형 마모의 경우에서, 광 산란 측정의 신호-대-잡음을 증가시키기 위해 마모 방향에 실질적으로 직각인 방위각 방향을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 제품 (100)은, 2mm 구경 및 600㎚ 파장으로 설정된 단색광기 (monochrometer)로, 투과에서 수직 입사로 CCBTDF 모드에서 Radiant Zemax IS-SA 도구를 사용하는 경우, 및 약 15˚ 내지 약 60˚의 범위 (예를 들어, 구체적으로 약 20˚ 또는 약 40˚) 내에 극 산란 각에서 평가된 경우, (1/steradian의 단위로) 약 0.1 미만, 약 0.05 이하, 약 0.03 이하, 약 0.02 이하, 약 0.01 이하, 약 0.005 이하, 또는 약 0.003 이하의 반사-방지 코팅 (120)에서 측정된 것으로 산란 광 강도를 나타낼 수 있다. 투과에서 수직 입사는, 기구 소프트웨어 (instrument software)에 의해 180˚ 입사로서 표시될 수 있는, 투과에서 0도로 알려질 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 산란 광 강도는 테이버 시험에 의해 마모된 샘플의 마모된 방향에 실질적으로 직각인 방위각 방향을 따라 측정될 수 있다. 일 실시 예에서, 테이버 시험은 약 10 cycles 내지 약 1000 cycles 및 이들 사이의 모든 값을 사용할 수 있다. 이들 광학 강도 값은 약 5도 초과, 약 10도 초과, 약 30도 초과 또는 약 45도를 초과하는 극 산란 각으로 산란된 출력 광 강도의 약 1% 미만, 약 0.5% 미만, 약 0.2% 미만, 또는 약 0.1% 미만에 또한 상응할 수 있다.

일반적으로, 여기에 기재된 바와 같이, 수직 입사에서 BTDF 시험은 투과 헤이즈 측정과 밀접하게 연관되는데, 이들 모두는 샘플을 통한 투과에서 산란된 광의 양을 측정한다는 점에서 (또는 반사-방지 코팅 (120)을 마모한 후, 제품 (100)의 경우에서) 연관된다. BTDF 측정은, 헤이즈 측정과 비교하여, 좀 더 상세한 각 정보뿐만 아니라 더 큰 민감도를 제공한다. BTDF는 다른 극 및 방위각으로 산란의 측정을 가능하게 하여, 예를 들어, 선형 테이버 시험에서 마모 방향에 실질적으로 수직인 방위각 각으로 산란을 선택적으로 평가하는 것을 가능하게 한다 (이들은 선형 마모로부터 광 산란이 가장 큰 각이다). 투과 헤이즈는 필수적으로 약 +/- 2.5도를 초과하는 편각의 전체 반구로 수직 입사 BTDF에 의해 측정된 모든 산란된 광의 통합이다.

광학 코팅 (120) 및 제품 (100)은 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 경도의 면에서 기재될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, "베르코비치 압입자 경도 시험"은 다이아몬드 베르코비치 압입자로 표면을 압입하여 물질의 표면에 대한 이의 경도를 측정하는 단계를 포함한다. 베르코비치 압입자 경도 시험은 약 50㎚ 내지 약 1000㎚ (또는 반사-방지 코팅 또는 층의 전체 두께 중, 더 얇은 것)의 범위에서 압입 깊이로 압입을 형성하도록 다이아몬드 베르코비치 압입자로 제품의 반사-방지 표면 (122) 또는 광학 코팅 (120)의 표면 (또는 반사-방지 코팅에서 어떤 하나 이상의 층의 표면)을 압입하는 단계 및 이 압입 깊이 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 600㎚의 범위)의 세그먼트 또는 전체 압입 깊이를 따라 이 압입으로부터 최대 경도를 측정하는 단계를 포함하고, 일반적으로 Oliver, W.C.; Pharr, G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res., Vol. 7, No. 6, 1992, 1564-1583; 및 Oliver, W.C.; Pharr, G.M. Measurement of Hardness and Elastic Modulus by Instrument Indentation: Advances in Understanding and Refinements to Methodology. J. Mater. Res., Vol. 19, No. 1, 2004, 3-20에 서술된 방법을 사용한다. 여기에 사용된 바와 같은, 경도는 최대 경도를 의미하는 것이지, 평균 경도를 의미하는 것은 아니다.

통상적으로, 기초가 되는 기판보다 더 단단한 코팅의 (베르코비치 압입자를 사용하는 것과 같은) 나노압입 측정 방법에서, 측정된 경도는 얕은 압입 깊이에서 소성 영역 (plastic zone)의 발생에 기인하여 초기에 증가하는 것으로 나타날 수 있고, 그 다음 증가하며, 더 깊은 압입 깊이에서 최대값 또는 안정기 (plateau)에 도달한다. 그 이후, 경도는 기초가 되는 기판의 영향에 기인하여 더 깊은 압입 깊이에서도 감소하기 시작한다. 코팅에 비교하여 증가된 경도를 갖는 기판이 활용되는 경우, 동일한 영향은 볼 수 있지만; 그러나, 경도는 기초가 되는 기판의 영향에 기인하여 더 깊은 압입 깊이에서 증가한다.

압입 깊이 범위 및 어떤 압입 깊이 범위에서 경도 값은 기초가 되는 기판의 영향 없이, 여기에 기재된, 광학 필름 구조 및 이의 층의 특정 경도 반응을 확인하기 위해 선택될 수 있다. 베르코비치 압입자로 (기판상에 배치된 경우) 광학 필름 구조의 경도를 측정하는 경우, 물질의 영구적 변형의 영역 (소성 영역)은 물질의 경도와 연관된다. 압입 동안, 탄성 응력장 (elastic stress field)은 이 영구 변형의 영역을 훨씬 넘어 확장한다. 압입 깊이가 증가함에 따라, 겉보기 경도 및 모듈러스는 기초가 되는 기판과 응력장 상호작용에 의해 영향을 받는다. 경도에 대한 기판 영향은 더 깊은 압입 깊이에서 (즉, 통상적으로 광학 필름 구조 또는 층 두께의 약 10%를 초과하는 깊이에서) 발생한다. 게다가, 또 다른 문제는 경도 반응이 압입 공정 동안 최대 가소성 (plasticity)을 발생시키기 위해 어떤 최소 하중을 요구한다는 점이다. 그 어떤 최소 하중 전, 경도는 일반적으로 증가 추세를 나타낸다.

(작은 하중을 또한 특징으로 할 수 있는) 작은 압입 깊이 (예를 들어, 약 50㎚까지)에서, 물질의 겉보기 경도는 압입 깊이에 대해 극적으로 증가하는 것으로 나타난다. 이 작은 압입 깊이 영역은, 압입자의 곡률의 유한 반경에 연관된, 전술된 소성 영역의 발생을 반영하는 대신에, 경도의 참 측정법 (true metric)으로 나타내지 않는다. 중간 압입 깊이에서, 겉보기 경도는 최대 수준에 근접한다. 더 깊은 압입 깊이에서, 기판의 영향은 압입 깊이가 증가하면서 더욱 확연하게 된다. 경도는 압입 깊이가 광학 필름 구조 두께 또는 층 두께의 약 30% 초과시 극적으로 하락하기 시작할 수 있다.

도 21은 코팅의 두께 및 압입 깊이의 함수에 따라 측정된 경도 값에서 변화를 예시한다. 도 21에 나타낸 바와 같이, (경도가 최대 수준에서 근접하고 유지되는) 중간 압입 깊이 및 더 깊은 압입 깊이에서 측정된 경도는 물질 또는 층의 두께에 의존한다. 도 21은 다른 두께를 갖는 AlO_xN_y의 네 개의 다른 층의 경도 반응을 예시한다. 각 층의 경도는 베르코비치 압입자 경도 시험을 사용하여 측정된다. 500㎚-두께 층은 약 100㎚ 내지 180㎚의 압입 깊이에서 이의 최대 경도를 나타내고, 그 다음 경도 측정에 영향을 주는 기판의 경도를 나타내는, 약 180㎚ 내지 약 200㎚의 압입 깊이에서 극적인 경도의 감소를 나타낸다. 1000㎚-두께 층은 약 100㎚ 내지 약 300㎚의 압입 깊이에서 최대 경도를 나타내고, 그 다음 약 300㎚를 초과하는 압입 깊이에서 극적인 경도의 감소를 나타낸다. 1500㎚-두께 층은 약 100㎚ 내지 약 550㎚의 압입 깊이에서 최대 경도를 나타내고, 2000-nm 두께 층은 약 100㎚ 내지 약 600㎚의 압입 깊이에서 최대 경도를 나타낸다. 비록 도 21이 두꺼운 단일 층을 예시할지라도, 동일한 거동은 여기에 기재된 구체 예의 반사-방지 코팅 (120)과 같은 다중 층을 포함하는 것 및 더 얇은 코팅에서 관찰된다.

몇몇 구체 예에서, 광학 코팅 (120)은 약 8 GPa 이상, 약 10 GPa 이상 또는 약 12 GPa 이상 (예를 들어, 14 GPa 이상, 16 GPa 이상, 18 GPa 이상, 20 GPa 이상)의 경도를 나타낼 수 있다. 상기 광학 코팅 (120)의 경도는 약 20 GPa 또는 30 GPa까지 일 수 있다. 여기에 기재된 바와 같은, 반사-방지 코팅 (120) 및 어떤 부가적인 코팅을 포함하는, 제품 (100)은, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해, 반사-방지 표면 (122) 상에 측정된 것으로, 약 5 GPa 이상, 약 8 GPa 이상, 약 10 GPa 이상 또는 약 12 GPa 이상 (예를 들어, 14 GPa 이상, 16 GPa 이상, 18 GPa 이상, 20 GPa 이상)의 경도를 나타낸다. 상기 광학 코팅 (120)의 경도는 약 20 GPa 또는 30 GPa까지 일 수 있다. 이러한 측정된 경도 값은 약 50㎚ 이상 또는 약 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 약 100㎚ 내지 약 600㎚, 약 200㎚ 내지 약 300㎚, 약 200㎚ 내지 약 400㎚, 약 200㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 200㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이를 따라 광학 코팅 (120) 및/또는 제품 (100)에 의해 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 (반사-방지 표면으로부터 반대 표면상에 측정될 수 있는) 기판의 경도를 초과하는 경도를 나타낸다.

상기 광학 코팅 (120)은, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 약 12 GPa 이상, 약 13 GPa 이상, 약 14 GPa 이상, 약 15 GPa 이상, 약 16 GPa 이상, 약 17 GPa 이상, 약 18 GPa 이상, 약 19 GPa 이상, 약 20 GPa 이상, 약 22 GPa 이상, 약 23 GPa 이상, 약 24 GPa 이상, 약 25 GPa 이상, 약 26 GPa 이상, 또는 약 27 GPa 이상 (약 50 GPa까지)의 (층의 표면, 예를 들어, 도 2의 제2 고 RI 층 (130B)의 표면 또는 내스크래치성 층의 표면상에서 측정된 것으로) 경도를 갖는 적어도 하나의 층을 가질 수 있다. 이러한 층의 경도는, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 약 18 GPa 내지 약 21 GPa의 범위일 수 있다. 이러한 측정된 경도 값은 약 50㎚ 이상 또는 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 약 100㎚ 내지 약 600㎚, 약 200㎚ 내지 약 300㎚, 약 200㎚ 내지 약 400㎚, 약 200㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 200㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이에 따라 적어도 하나의 층에 의해 나타낼 수 있다.

하나 이상의 구체 예에서, 상기 광학 코팅 (120) 또는 상기 광학 코팅 내에 개별 층은, 베르코비치 압입자로 표면에 압입시켜, 반사-방지 표면 (122)상에 측정된 것으로, 약 75GPa 이상, 약 80 GPa 이상 또는 약 85 GPa 이상의 탄성 모듈러스를 나타낼 수 있다. 이들 모듈러스 값은 반사-방지 표면에 매우 근접하게, 예를 들어, 0㎚ 내지 약 50㎚의 압입 깊이에서 측정된 모듈러스를 나타낼 수 있거나, 또는 더 깊은 압입 깊이, 예를 들어, 약 50㎚ 내지 약 1000nm에서 측정된 모듈러스를 나타낼 수 있다.

내-스크래치성 층 (반사-방지 코팅의 일부, 예를 들어, 도 7의 150 또는 도 8의 345로 사용된 경우) 또는 내스크래치성 코팅 (부가적인 코팅 (140)으로 사용된 경우)을 포함하는 제품의 구체 예에서, 상기 제품은 반사-방지 표면 (122), 또는 내스크래치성 코팅의 표면 각각에서, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 약 12 GPa 내지 약 25 GPa의 범위에서 최대 경도를 나타낼 수 있다. 이러한 측정된 경도 값은 약 50㎚ 이상 또는 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 약 100㎚ 내지 약 600㎚, 약 200㎚ 내지 약 300㎚, 약 200㎚ 내지 약 400㎚, 약 200㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 200㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이에 따라 나타낼 수 있다. 이 경도는 내스크래치성 층이 (예를 들어, 도 7 및 도 8에서 나타낸 바와 같은) 반사-방지 표면 (122)에 또는 근처에 배치되지 않는 경우 나타낼 수 있다.

광학 코팅 (120)/공기 계면 및 광학 코팅 (120)/기판 (110) 계면으로부터 반사파들 사이에 광학 간섭은 제품 (100)에서 겉보기 색상을 생성하는 스펙트럼 반사율 및/또는 투과율 진동 (oscillations)을 유도할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "투과율"은 물질 (예를 들어, 제품, 기판 또는 광학 필름 또는 이의 일부)을 통해 투과된 제공된 파장 범위 내에서 입사 광학 파워 (incident optical power)의 퍼센트로서 정의된다. 용어 "반사율"은 물질 (예를 들어, 제품, 기판, 또는 광학 필름 또는 이의 일부)로부터 반사된 제공된 파장 범위 내에서 입사 광학 파워의 퍼센트로서 유사하게 정의된다. 투과율 및 반사율은 특정 선폭 (specific linewidth)을 사용하여 측정된다. 하나 이상의 구체 예에서, 투과율 및 반사율의 특징의 스펙트럼 해상도 (spectral resolution)은 5㎚ 미만 또는 0.02 eV이다. 상기 색상은 반사에서 더욱 확연할 수 있다. 입사 조명 각으로 스펙트럼 반사율 진동에서 시프트 (shift)에 기인하여 각도 색채는 시야각으로 반사에서 변화한다. 입사 조명 각으로 스펙트럼 투과율 진동에서 동일한 시프트에 기인하여, 시야각으로 투과율에서 각도의 색채 변화는 또한 있다. 입사 조명 각으로 관찰된 색상 및 각도 색채 변화는, 특히 형광 조명 및 몇몇 LED 조명과 같은 예리한 스펙트럼 특색을 갖는 광원하에서, 장치 사용자에게 종종 산란하게 하거나 또는 불쾌하게 한다. 투과율에서 각의 색채 변화는 또한 반사에서 색채 변화에서 인자 (factors)일 수 있으며, 및 그 반대일 수 있다. 투과 및/또는 반사에서 각도 색채 변화에서 인자는 또한 특정 광원 또는 시험 시스템에 의해 한정된 (각도와 다소 관계없이) 물질 흡수에 의해 유발될 수 있는 어떤 백색점 (white point)에서 떨어져 시야각 또는 각도 색채 변화에 기인한 각도 색채 변화를 포함할 수 있다.

진동은 진폭에 관하여 기재될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "진폭"은 반사율 또는 투과율에서 고-저-간 변화를 포함한다. 문구 "평균 진폭"은 광학 파장 영역 내에 몇 가지 진동 사이클 또는 파장 서브-범위에 걸쳐 평균인 반사율 또는 투과율에서 고-저-간 변화를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, "광학 파장 영역"은 약 400㎚ 내지 약 800㎚ (및 좀 더 구체적으로 약 450㎚ 내지 약 650㎚)의 파장 범위를 포함한다.

본 개시의 구체 예는, 다른 광원하에 수직 입사로부터 변하는 입사 조명 각에서 바라 본 더 작은 각도 색채 변화 및/또는 무색의 관점에서, 개선된 광학 성능을 제공하는 반사-방지 코팅을 포함한다.

본 개시의 하나의 관점은 광원 하에서 다른 입사 조명 각에서 본 경우 반사율 및/또는 투과율에 무색을 나타내는 제품과 연관된다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 여기에 제공된 범위에서 기준 조명 각 (reference illumination angle)과 어떤 입사 조명 각 사이에 약 5 이하 또는 약 2 이하의 반사율 및/또는 투과율에서 각도 색채 변화를 나타낸다. 여기에 사용된 바와 같은, 문구 "색채 변화" (각도 또는 기준점)는 반사율 및/또는 투과율에서 CIE L*, a*, b* 색 측정 시스템하에서, a* 및 b* 모두에서 변화를 의미한다. 별도의 언급이 없는 한, 여기에 기재된 제품의 L* 좌표는 어떤 각 또는 기준점에 동일하고, 색채 변화에 영향을 미치지 않는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 각도 색채 변화는 하기 수학식 1에 따라 결정될 수 있고:

[수학식 1]

√((a*₂-a*₁)²+(b*₂-b*₁)²)

여기서, 입사 조명 각이 기준 조명 각과 다르고, 몇몇 경우에서, 적어도 약 1도, 2도, 또는 약 5도 만큼 기준 조명 각과 다르다면, a*₁, 및 b*₁는 (수직 입사를 포함할 수 있는) 입사 기준 조명 각에서 본 경우, 제품의 a* 및 b* 좌표를 나타내고, 및 a*₂, 및 b*₂는 입사 조명 각에서 본 경우, 제품의 a* 및 b* 좌표를 나타낸다. 몇몇 경우에서, 약 10 이하 (예를 들어, 5 이하, 4 이하, 3 이하, 또는 2 이하)의 반사율 및/또는 투과율에서 각도 색채 변화는, 광원하에서, 기준 조명 각으로부터 다양한 입사 조명 각에서 본 경우 제품에 의해 나타낸다. 몇몇 경우에서, 반사율 및/또는 투과율에 각도 색채 변화는 약 1.9 이하, 1.8 이하, 1.7 이하, 1.6 이하, 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1 이하, 1 이하, 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 0.5 이하, 0.4 이하, 0.3 이하, 0.2 이하, 또는 0.1 이하이다. 몇몇 구체 예에서, 각도 색채 변화는 약 0일 수 있다. 광원은 (텅스텐-필라멘트 조명을 나타내는) A 광원, B 광원 (일광 모사 (daylight simulating) 광원), C 광원 (일광 모사 광원), (천연광을 나타내는) D 시리즈 광원, 및 (다양한 타입의 형광 조명을 나타내는) F 시리즈 광원을 포함하는, CIE에 의해 결정된 바와 같이 표준 광원을 포함할 수 있다. 특정 실시 예에서, 제품은, CIE F2, F10, F11, F12 또는 D65 광원하에, 또는 좀 더 구체적으로, CIE F2 광원 하에서 기준 조명 각으로부터 입사 조명 각에서 본 경우 약 2 이하의 반사율 및/또는 투과율에서 각도 색채 변화를 나타낸다.

기준 조명 각은, 입사 조명 각과 기준 조명 각 사이의 차이가 적어도 약 1 도, 2도 또는 약 5도라는 전제하에서, 수직 입사 (즉, 약 0도 내지 약 10도), 또는 수직 입사로부터 5도, 수직 입사로부터 10도, 수직 입사로부터 15도, 수직 입사로부터 20도, 수직 입사로부터 25도, 수직 입사로부터 30도, 수직 입사로부터 35도, 수직 입사로부터 40도, 수직 입사로부터 50도, 수직 입사로부터 55도, 또는 수직 입사로부터 60도를 포함할 수 있다. 상기 입사 조명 각은, 기준 조명 각에 대하여, 기준 조명 각에서 떨어져, 약 5도 내지 약 80도, 약 5도 내지 약 70도, 약 5도 내지 약 65도, 약 5도 내지 약 60도, 약 5도 내지 약 55도, 약 5도 내지 약 50도, 약 5도 내지 약 45도, 약 5도 내지 약 40도, 약 5도 내지 약 35도, 약 5도 내지 약 30도, 약 5도 내지 약 25도, 약 5도 내지 약 20도, 약 5도 내지 약 15도, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 상기 제품은, 기준 조명 각이 수직 입사인 경우, 약 2도 내지 약 80도 (또는 약 10도 내지 약 80도, 또는 약 20도 내지 약 80도)의 범위에서 모든 입사 조명 각에서 및 모든 입사 조명 각을 따라 여기에 기재된 반사율 및/또는 투과율에서 각도 색채 변화를 나타낼 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 입사 조명 각과 기준 조명 각 사이의 차이가 적어도 약 1도, 2도, 또는 약 5도인 경우, 약 2도 내지 약 80도 (또는 약 10도 내지 약 80도, 또는 약 20도 내지 약 80도)의 범위에서 모든 입사 조명 각에 및 모든 입사 조명 각에 따라 여기에 기재된 반사율 및/또는 투과율에서 각도 색채 변화를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 제품은 수직 입사와 동일한 기준 조명 각에서 떨어져 약 2도 내지 약 60도, 약 5도 내지 약 60도, 또는 약 10도 내지 약 60도의 범위 내에 어떤 입사 조명 각에서 5 이하 (예를 들어, 4 이하, 3 이하 또는 약 2 이하)의 반사율 및 투과율에서 각도 색채 변화를 나타낼 수 있다. 다른 실시 예에서, 상기 제품은, 기준 조명 각이 10도이고, 입사 조명 각이 기준 조명 각에서 떨어져 약 12도 내지 약 60도, 약 15도 내지 약 60도, 또는 약 20도 내지 약 60도의 범위에서 어떤 각인 경우, 약 5 이하 (예를 들어, 4 이하, 3 이하 또는 약 2 이하)의 반사율 및/또는 투과율에서 각도 색채 변화를 나타낼 수 있다.

몇몇 구체 예에서, 상기 각도 색채 변화는 약 20도 내지 약 80도의 범위에서 기준 조명 각 (예를 들어, 수직 입사)과 입사 조명 각 사이에 모든 각에서 측정될 수 있다. 다시 말해서, 상기 각도 색채 변화는 측정될 수 있고, 약 0도 내지 20도, 약 0도 내지 약 30도, 약 0도 내지 약 40도, 약 0도 내지 약 50도, 약 0도 내지 약 60도 또는 약 0도 내지 약 80도 범위의 모든 각에서 약 5 미만 또는 약 2 미만일 수 있다.

하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은, 기준점으로부터 투과율 색상 또는 반사율 좌표들 사이에 기준점 색채 변화 또는 거리가 ((텅스텐-필라멘트 조명을 나타내는) A 광원, B 광원 (일광 모사 광원), C 광원 (일광 모사 광원), (천연광을 나타내는) D 시리즈 광원, 및 (다양한 타입의 형광 조명을 나타내는) F 시리즈 광원을 포함하는, CIE에 의해 결정된 것으로 표준 광원을 포함할 수 있는) 광원하에서 약 5 미만 또는 약 2 미만이 되도록 반사율 및/또는 투과율에서 CIE L*, a*, b* 색 측정 시스템 내에 색상을 나타낸다. 특정 실시 예에서, 상기 제품은 CIE F2, F10, F11, F12 또는 D65 광원 하 또는 좀 더 구체적으로 CIE F2 광원 하에서 기준 조명 각으로부터 본 경우 약 2 이하의 반사율 및/또는 투과율에서 색채 변화를 나타낸다. 환언하면, 상기 제품은, 여기에 정의된 바와 같이, 기준점으로부터 약 2 미만의 기준점 색채 변화를 갖는 반사-방지 표면 (122)에서 측정된 투과율 색상 (또는 투과율 색 좌표) 및/또는 반사율 색상 (또는 반사율 색 좌표)을 나타낼 수 있다. 별도의 언급이 없는 한, 상기 투과율 색상 또는 투과율 색 좌표는 반사-방지 표면 (122) 및 제품의 대립의 맨 표면 (즉, 114)을 포함하는 제품의 두 표면상에서 측정된다. 별도의 언급이 없는 한, 상기 반사율 색상 또는 반사율 색 좌표는 제품의 반사-방지 표면 (122)에서만 측정된다. 그러나, 여기에 기재된 반사율 색상 또는 반사율 색 좌표는, 2-표면 측정 (제품의 두 면으로부터 반사는 모두 포함됨) 또는 1-표면 측정 (제품의 반사-방지 표면 (122)에서 반사만 측정됨)을 사용하여 제품의 반사-방지 표면 (122) 및 제품의 대립 면 (즉, 도 1에서 주 표면 (114)) 모두에 대해 측정될 수 있다. 이들 중, 1-표면 반사율 측정은 통상적으로 반사-방지 코팅에 대한 낮은 색상 또는 낮은-색채 변화 값을 달성하는 좀 더 도전적인 측정법이고, 이는 제품의 배면이 검정 잉크 또는 LCD 또는 OLED 장치와 같은 광 흡수 매체에 결합되는 (스마트폰, 등과 같은) 적용과 관련된다.

하나 이상의 구체 예에서, 기준점은 CIE L*, a*, b* 색 측정 시스템 (또는 색 좌표 a*=0, b* =0), 좌표 (a*=-2, b*=-2), 또는 기판의 투과율 또는 반사율 색 좌표에서 원점 (0.0)일 수 있다. 별도의 언급이 없는 한, 여기에 기재된 제품의 L* 좌표는 기준점과 동일하고, 색채 변화에 영향을 미치지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제품의 기준점 색채 변화가 기판에 대하여 한정된 경우, 상기 제품의 투과율 색 좌표는 기판의 투과율 색 좌표와 비교되고, 상기 제품의 반사율 색 좌표는 기판의 반사율 색 좌표와 비교된다.

하나 이상의 특정 구체 예에서, 투과율 색상 및 반사율 색상의 기준점 색채 변화는 1 미만 또는 0.5 미만일 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 투과율 색상 및/또는 상기 반사율 색상에 대한 기준점 색채 변화는 1.8, 1.6, 1.4, 1.2, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 기준점이 색 좌표 a*=0, b*=0인 경우, 상기 기준점 색채 변화는 하기 수학식 2에 의해 계산된다.

[수학식 2]

기준점 색채 변화 =　√((a*_제품 )² + (b*_제품 )²)

상기 기준점이 색 좌표 a*= -2, b*= -2인 경우, 상기 기준점 색채 변화는 수학식 3에 의해 계산된다.

[수학식 3]

기준점 색채 변화 =　√((a*_제품 +2)²　+　(b*_제품 +2)²)

상기 기준점이 기판의 색 좌표인 경우, 상기 기준점 색채 변화는 수학식 4에 의해 계산된다.

[수학식 4]

기준점 색채 변화 =　√((a*_제품 - a*_기판)²　+　(b*_제품　-　b*_기판)²)

몇몇 구체 예에서, 상기 제품은, 기준점이 기판의 색 좌표, 색 좌표 a*=0, b*=0 및 좌표 a*=-2, b*=-2 중 어느 하나인 경우 기준점 색채 변화가 2 미만이 되도록, 투과율 색상 (또는 투과율 색 좌표) 및 반사율 색상 (또는 반사율 색 좌표)을 나타낼 수 있다.

하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 약 0 내지 약 60도 (또는 약 0도 내지 약 40도 또는 약 0도 내지 약 30도)의 범위 내에 모든 입사 조명 각에서 CIE L*, a*, b* 색 측정 시스템으로, 약 -5 내지 약 1, 약 -5 내지 약 0, 약 -4 내지 약 1, 또는 약 -4 내지 약 0 범위에서 (오직 반사-방지 표면에서 측정된 것으로) 반사율에서 b* 값을 나타낼 수 있다.

하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 약 0 내지 약 60도 (또는 약 0도 내지 약 40도 또는 약 0도 내지 약 30도)의 범위 내에 모든 입사 조명 각에서 CIE L*, a*, b* 색 측정 시스템으로, 약 2 미만 (또는 약 1.8 이하, 약 1.6 이하, 1.5 이하, 1.4 이하, 1.2 이하, 또는 약 1 이하)의 (제품의 반사-방지 표면 및 대립 맨 표면에서 측정된 것으로) 투과율에서 b* 값을 나타낼 수 있다. 투과율에서 상기 b* 값의 하한은 약 -5일 수 있다.

몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 광원 D65, A, 및 F2 하에 약 0도 내지 약 60도의 범위 내에 입사 조명 각에서 약 -1.5 내지 약 1.5 (예를 들어, -1.5 내지 -1.2, -1.5 내지 -1, -1.2 내지 1.2, -1 내지 1, -1 내지 0.5, 또는 -1 내지 0) 범위 내에 (반사-방지 표면 및 대립 맨 표면에서) 투과율에서 a* 값을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 광원 D65, A, 및 F2 하에 약 0도 내지 약 60도의 범위 내에 입사 조명 각에서 약 -1.5 내지 약 1.5 (예를 들어, -1.5 내지 -1.2, -1.5 내지 -1, -1.2 내지 1.2, -1 내지 1, -1 내지 0.5, 또는 -1 내지 0) 범위 내에 (반사-방지 표면 및 대립 맨 표면에서) 투과율에서 b*값을 나타낸다.

몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 광원 D65, A, 및 F2 하에 약 0도 내지 약 60도의 범위 내에 입사 조명 각에서 약 -5 내지 약 2 (예를 들어, -4.5 내지 1.5, -3 내지 0, -2.5 내지 0.25) 범위 내에 (오직 반사-방지 표면에서) 반사율에서 a*값을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 광원 D65, A, 및 F2 하에 약 0도 내지 약 60도의 범위 내에 입사 조명 각에서 약 -7 내지 약 0 범위 내에 (오직 반사-방지 표면에서) 반사율에서 b*값을 나타낸다.

하나 이상의 구체 예의 제품, 또는 하나 이상의 제품의 반사-방지 표면 (122)은 약 400㎚ 내지 약 800㎚ 범위에서 광학 파장 영역에 걸쳐 약 95% 이상 (예를 들어, 약 9.5% 이상, 약 96% 이상, 약 96.5% 이상, 약 97% 이상, 약 97.5% 이상, 약 98% 이상, 약 98.5% 이상 또는 약 99% 이상)의 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제품, 또는 하나 이상의 제품의 반사-방지 표면 (122)은 약 400㎚ 내지 약 800㎚의 범위에서 광학 파장 영역에 걸쳐 약 2% 이하 (예를 들어, 약 1.5% 이하, 약 1% 이하, 약 0.75% 이하, 약 0.5% 이하, 또는 약 0.25% 이하)의 평균 광 반사율을 나타낼 수 있다. 이들 광 투과율 및 광 반사율 값은 광학 파장 영역의 선택된 범위 (예를 들어, 광학 파장 영역 내에, 100㎚ 파장 범위, 150㎚ 파장 범위, 200㎚ 파장 범위, 250㎚ 파장 범위, 280㎚ 파장 범위, 또는 300㎚ 파장 범위)에 걸쳐 또는 전체 광학 파장 영역에 걸쳐 관찰될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 이들 광 반사율 및 투과율 값은 (반사-방지 표면 (122) 및 대립 주 표면 (114) 모두에 대해 반사율 또는 투과율을 고려한) 총 반사율 또는 총 투과율일 수 있다. 별도의 언급이 없는 한, 평균 반사율 또는 투과율은 약 0도 내지 약 10도의 범위 내에 입사 조명 각에서 측정된다 (그러나, 이러한 측정은 45도 또는 60도의 입사 조명 각에서 제공될 수 있다).

몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 구체 예의 제품, 또는 하나 이상의 제품의 반사-방지 표면 (122)은 광학 파장 영역에 걸쳐 약 1% 이하, 약 0.7% 이하, 약 0.5% 이하, 또는 약 0.45% 이하의 평균 가시광 포토픽 반사율 (visible photopic reflectance)을 나타낼 수 있다. 이들 포토픽 반사율 값은 약 0˚ 내지 약 20˚, 약 0˚ 내지 약 40˚ 또는 약 0˚ 내지 약 60˚의 범위 내에 입사 조명 각에서 나타낼 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 포토픽 반사율은 사람 눈의 감도에 따라 파장 스펙트럼에 대해 반사율을 가중시켜 사람 눈의 반응을 모방한다. 포토픽 반사율은 또한 CIE 색상 공간 조약 (CIE color space convention)과 같은 알려진 조약에 따라, 반사된 광의 휘도 (luminance), 또는 3자극 (tristimulus) Y 값으로 정의될 수 있다. 평균 포토픽 반사율은, 스펙트럼 반사율,

이 눈의 스펙트럼 반응에 관련된, CIE의 색상 일치 함수

및 광원 스펙트럼,

에 의해 곱해진 것으로서 수학식 5에서 정의된다:

[수학식 5]

몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 약 10% 미만의 오직 반사-방지 표면에서 수직 또는 근-수직 입사 (예를 들어, 0-10도)에 측정된, 단-면 평균 포토픽 반사율을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 상기 단-면 평균 포토픽 반사율은 약 9% 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3%, 또는 약 2% 이하이다. 특정 구체 예에서, (즉, 단-면 측정을 통해서만 반사-방지 표면을 측정한 경우) 하나 이상의 제품의 반사-방지 표면 (122)은, 상기 평균 포토픽 반사율 값 이상을 나타낼 수 있으면서, 동시에 약 5.0 미만, 약 4.0 미만, 약 3.0 미만, 약 2.0 미만, 약 1.5 미만, 또는 약 1.25 미만의 D65 조명 및/또는 F2 광원을 사용하여 (수직 입사인 기준 조명 각으로) 약 5도 내지 약 60도의 전체 입사 조명 각 범위에 걸쳐, 최대 반사율 색채 변화를 나타낸다. 상기 값은 a* 값 (a*_highest-a*_lowest)에서 최대 변화, b* 값 (b*_highest-b*_lowest)에서 최대 변화, a* 및 b* 값 모두에서 최대 변화, 또는 양 √((a*_highest-a*_lowest)²+(b*_highest-b*_lowest)²)에서 최대 변화를 나타낼 수 있다.

기판

기판 (110)은 무기 물질을 포함할 수 있고, 비결정질 기판, 결정질 기판 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 상기 기판 (110)은 인공 물질 및/또는 자연적으로 발생하는 물질 (예를 들어, 석영 및 고분자)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 경우에서, 상기 기판 (110)은 유기물을 특징으로 할 수 있고, 구체적으로 고분자일 수 있다. 적절한 고분자의 예로는, (스티렌 공중합체 및 블랜드를 포함하는) 폴리스티렌 (PS), (공중합체 및 블렌드를 포함하는) 폴리카보네이트 (PC), (폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체를 포함하는, 공중합체 및 블렌드를 포함하는) 폴리에스테르, 폴리올레핀 (PO) 및 사이클릭폴리올레핀 (사이클릭-PO)을 포함하는 열가소성 수지, 폴리비닐클로라이드 (PVC), (공중합체 및 블렌드를 포함하는) 폴리메틸메타아크릴레이트 (PMMA)를 포함하는 아크릴 고분자, 열가소성 우레탄 (TPU), 폴리에테르이미드 (PEI)및 서로 이들 고분자의 블렌드를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 대표적인 고분자는 에폭시, 스티렌, 페놀, 멜라민, 및 실리콘 수지들을 포함한다.

몇몇 특정 구체 예에서, 기판 (110)은 구체적으로 고분자, 플라스틱 및/또는 금속 기판을 배제할 수 있다. 상기 기판은 알칼리-포함하는 기판 (즉, 기판은 하나 이상의 알칼리를 포함함)을 특징으로 할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 기판은 약 1.45 내지 약 1.55의 범위에서 굴절률을 나타낸다. 특정 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 적어도 5, 적어도 10, 적어도 15 또는 적어도 20 샘플을 사용한, 볼-온-링 시험 (ball-on-ring testing)을 사용하여 측정된 것으로, 0.5% 이상, 0.6% 이상, 0.7% 이상, 0.8% 이상, 0.9% 이상, 1% 이상, 1.1% 이상, 1.2% 이상, 1.3% 이상, 1.4% 이상 1.5% 이상 또는 2% 이상인 하나 이상의 대립 주 표면상에 표면에서 평균 파괴변형율 (strain-to-failure)을 나타낼 수 있다. 특정 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 약 1.2%, 약 1.4%, 약 1.6%, 약 1.8%, 약 2.2%, 약 2.4%, 약 2.6%, 약 2.8%, 또는 약 3% 이상의 하나 이상의 대립 주 표면상에 이의 표면에서 평균 파괴변형율을 나타낼 수 있다.

적절한 기판 (110)은 약 30 GPa 내지 약 120 GPa의 범위에서 탄성 모듈러스 (elastic modulus) (또는 영률)를 나타낼 수 있다. 몇몇 경우에서, 상기 기판의 탄성 모듈러스는 약 30 GPa 내지 약 110 GPa, 약 30 GPa 내지 약 100 GPa, 약 30 GPa 내지 약 90 GPa, 약 30 GPa 내지 약 80 GPa, 약 30 GPa 내지 약 70 GPa, 약 40 GPa 내지 약 120 GPa, 약 50 GPa 내지 약 120 GPa, 약 60 GPa 내지 약 120 GPa, 약 70 GPa 내지 약 120 GPa, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다.

하나 이상의 구체 예에서, 비결정질 기판은 강화되거나 또는 비-강화될 수 있는, 유리를 포함할 수 있다. 적절한 유리의 예로는 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다. 몇몇 변형에서, 상기 유리는 산화리튬 (lithia)이 없을 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 (강화되거나 또는 비-강화될 수 있는) 유리 세라믹 기판과 같은 결정질 기판을 포함할 수 있거나 또는 사파이어와 같은, 단결정 구조를 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 무정형 베이스 (예를 들어, 유리) 및 결정질 클래딩 (예를 들어, 사파이어층, 다결정질 알루미나층 및/또는 스피넬 (MgAl₂O₄) 층)을 포함한다.

하나 이상의 구체 예의 기판 (110)은 (여기에 기재된 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로) 제품의 경도 미만인 경도를 가질 수 있다. 상기 기판의 경도는 베르코비치 압입자 경도 시험 또는 비커스 경도 시험을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 기술분야에서 알려진 방법을 사용하여 측정될 수 있다.

상기 기판 (110)은, 비록 다른 구체 예가 곡면 또는 그렇지 않으면 형상화된 또는 형태화된 기판을 활용할 수 있을지라도, 실질적으로 평면 또는 시트-형일 수 있다. 상기 기판 (110)은 실질적으로 광학적으로 맑고, 투명하며 및 광 산란이 없을 수 있다. 이러한 구체 예에서, 상기 기판은 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상, 약 91% 이상 또는 약 92% 이상의 광학 파장 영역에 걸쳐 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 약 10% 미만, 약 9% 미만, 약 8% 미만, 약 7% 미만, 약 6% 미만, 약 5% 미만, 약 4% 미만, 약 3% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만, 또는 약 0% 미만의 광학 파장 영역에 걸쳐 평균 광 투과율을 나타내거나 또는 불투명할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 이들 광 반사율 및 투과율 값은 (기판의 주 표면 모두에 대한 반사율 또는 투과율을 고려한) 총 반사율 또는 총 투과율일 수 있거나, 또는 기판의 단면 (즉, 대립 표면을 고려하지 않은, 오직 반사-방지 표면 (122)) 상에서 관찰될 수 있다. 별도의 언급이 없는 한, 총 반사율 또는 투과율은 0도의 입사 조명 각에서 측정된다 (그러나, 이러한 측정은 45도 또는 60도의 입사 조명 각에서 제공될 수 있다). 상기 기판 (110)은 흰색, 검정, 적색, 청색, 녹색, 황색, 오렌지, 등과 같은 색상을 선택적으로 나타낼 수 있다.

부가적으로 또는 선택적으로, 상기 기판 (110)의 물리적 두께는 미관상 및/또는 기능상 이유 때문에 하나 이상의 이의 치수에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 (110)의 에지는 기판 (110)의 좀 더 중심 영역과 비교하여 더 두꺼울 수 있다. 상기 기판 (110)의 길이, 폭, 및 물리적 두께 치수들은 또한 제품 (100)의 적용 또는 용도에 따라 변화될 수 있다.

상기 기판 (110)은 다양한 다른 공정을 사용하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 (110)은 유리와 같은 비결정질 기판을 포함하는 경우, 다양한 형성 방법은 퓨전 인발 및 슬롯 인발과 같은 다운-인발 공정 및 플로우트 유리 공정을 포함할 수 있다.

형성시, 기판 (110)은 강화 기판을 형성하기 위해 강화될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "강화 기판"은, 예를 들어, 기판의 표면에서 더 작은 이온에 대해 더 큰 이온의 이온-교환을 통해, 화학적으로 강화 기판을 의미할 수 있다. 그러나, 압축 응력 및 중심 인장 영역을 생성하기 위해 기판의 부분들 사이에 열팽창계수의 불일치를 활용하거나 또는 열 템퍼링과 같은, 기술분야에서 알려진 다른 강화 방법은, 강화 기판을 형성하기는데 활용될 수 있다.

상기 기판은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화된 경우, 기판의 표면층에서 이온은 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 더 큰 이온에 의해 대체되거나 - 또는 교환된다. 이온 교환 공정은 통상적으로 기판에서 더 작은 이온과 교환될 더 큰 이온을 함유하는 용융염 욕조에 기판을 함침시켜 수행된다. 욕조 조성물 및 온도, 침지 시간, 염 욕조 (또는 욕조들)의 침지의 수, 다중 염 욕조의 사용, 어닐링, 세척 및 이와 유사한 것과 같은 부가적인 단계들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 이온 교환 공정에 대한 파라미터가 기판의 조성물 및 강화 작용으로부터 결과하는 기판의 원하는 압축 응력 (CS), 압축 응력 층의 깊이 (또는 층의 깊이)에 의해 일반적으로 결정되는 것은 기술분야의 당업자가 인식할 것이다. 예로서, 알칼리 금속-함유 유리 기판의 이온 교환은 더 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염 및 염산염과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 염을 함유하는 적어도 하나의 용융염에 침지시켜 달성될 수 있다. 상기 용융염 욕조의 온도는 통상적으로 약 380℃ 내지 약 450℃의 범위이며, 반면에 침지 시간은 약 15 분 내지 약 40시간의 범위이다. 그러나, 전술된 것과 다른 온도 및 침지 시간은 또한 사용될 수 있다.

부가적으로, 유리 기판이 침지 사이에 세척 및/또는 어닐링 단계를 갖는, 다중 이온교환 욕조에 침지되는 이온 교환 공정의 비-제한 예로는, 2008년 7월 11일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/079,995호의 우선권을 주장하며, 2009년 7월 10일자에 발명의 명칭이 "Glass with Compressive Surface for Consumer Applications"로 출원된 미국 특허출원 제12/500,650호, 여기서 유기 기판은 다른 농도의 염 욕조에서 다중, 연속적, 이온 교환 처리에 침지시켜 강화되며; 및 2008년 7월 29일자에 출원한 미국 가 특허출원 제61/084,398호의 우선권을 주장하며, 2012년 11월 20일자에 Christopher M. Lee 등에 의해 발명의 명칭이 "Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass"로 등록된 미국 특허 8,312,739호에 기재되며, 여기서 유리 기판은 용출 이온으로 희석된 제1 욕조에서 이온 교환시키고, 그 다음 제1 욕조보다 더 적은 농도의 용출 이온을 갖는 제2 욕조에 침지시켜 강화된다. 미국 특허출원 제12/500,650호 및 미국 특허 제8,312,739호의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.

이온 교환에 의해 달성된 화학적 강화의 정도는 중심 인장 (CT), 표면 (CS), 및 층의 깊이 (DOL)의 파라미터에 기초하여 정량화될 수 있다. 표면 (CS)은 다양한 깊이에서 강화 유리 내 또는 표면 근처에서 측정될 수 있다. 최대 CS 값은 강화 기판의 표면에서 측정된 CS (CS_s)를 포함할 수 있다. 유리 기판 내에 압축 응력 층에 인접한 내부 영역을 위해 계산된, CT는 CS, 물리적 두께 t, 및 DOL로부터 계산될 수 있다. CS 및 DOL은 기술분야에서 알려진 방법을 사용하여 측정된다. 이러한 수단은 Luceo Co., Ltd. (Tokyo, Japan)의해 제작된, FSM-6000, 또는 이와 유사한 것과 같은 상업적으로 이용 가능한 기구를 사용한 표면 응력의 측정 (FSM)을 포함하지만, 이에 제한되지 않고, 및 CS 및 DOL을 측정하는 방법은 명칭이 "Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass"인, ASTM 1422C-99, 및 명칭이 "Standard Test Method for Non-Destructive Photoelastic Measurement of Edge and Surface Stresses in Annealed, Heat-Strengthened, and Fully-Tempered Flat Glass"인, ASTM 1279.19779에 기재되며, 이의 전체적인 내용은 참조로 여기에 혼입된다. 표면 응력 측정은, 유리 기판의 복굴절과 연관된, 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 결과적으로 섬유 및 4점 굽힘 방법, 이들 모두는 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"으로 ASTM 표준 C770-98 (2008)에 기재되고 이의 전체적인 내용은 참조로 여기에 혼입됨, 및 벌크 실린더 방법과 같은, 기술분야에서 알려진 이들 방법에 의해 측정된다. CS와 CT의 관계는 수학식 6에 의해 제공된다:

[수학식 6]

CT = (CS · DOL)/(t - 2 DOL)

여기서, t는 유리 제품의 물리적 두께 (㎛)이다. 본 개시의 다양한 섹션에서, CT 및 CS는 메가파스칼 (MPa)로 여기에서 표시되고, 물리적 두께 t는 micrometers (㎛) 또는 millimeters (mm)로 표시되며, DOL은 micrometers (㎛)로 표시된다.

하나의 구체 예에서, 강화 기판 (110)은 250 MPa 이상, 300 MPa 이상, 예를 들어, 400 MPa 이상, 450 MPa 이상, 500 MPa 이상, 550 MPa 이상, 600 MPa 이상, 650 MPa 이상, 700 MPa 이상, 750 MPa 이상 또는 800 MPa 이상의 표면 CS를 가질 수 있다. 상기 강화 기판은 10㎛ 이상, 15㎛ 이상, 20㎛ 이상 (예를 들어, 25㎛, 30㎛, 35㎛, 40㎛, 45㎛, 50㎛ 이상)의 DOL 및/또는 10 MPa 이상, 20 MPa 이상, 30 MPa 이상, 40 MPa 이상 (예를 들어, 42 MPa, 45 MPa, 또는 50 MPa 이상)이지만, 100 MPa 미만 (예를 들어, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55 MPa 이하)의 CT를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 강화 기판은: 500 MPa를 초과하는 표면 CS, 15㎛를 초과하는 DOL, 및 18 MPa를 초과하는 CT 중 하나 이상을 갖는다.

기판에 사용될 수 있는 대표 유리는, 비록 다른 유리 조성물이 고려될지라도, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다. 이러한 유리 조성물은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 하나의 대표 유리 조성물은 SiO₂, B₂O₃ 및 Na₂O를 포함하고, 여기서 (SiO₂ + B₂O₃) ≥ 66 mol.%, 및 Na₂O ≥ 9 mol.%이다. 구체 예에서, 상기 유리 조성물은 적어도 6 wt.%의 산화알루미늄을 포함한다. 또 다른 구체 예에서, 상기 기판은 알칼리토 산화물의 함량이 적어도 5 wt.%가 되도록, 하나 이상의 알칼리토 산화물을 갖는 유리 조성물을 포함한다. 적절한 유리 조성물은, 몇몇 구체 예에서, K₂O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 특정 구체 예에서, 상기 기판에 사용된 유리 조성물은 61-75 mol.% SiO₂; 7-15 mol.% Al₂O₃; 0-12 mol.% B₂O₃; 9-21 mol.% Na₂O; 0-4 mol.% K₂O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO를 포함할 수 있다.

상기 기판에 적절한 또 다른 대표 유리 조성물은 60-70 mol.% SiO₂; 6-14 mol.% Al₂O₃; 0-15 mol.% B₂O₃; 0-15 mol.% Li₂O; 0-20 mol.% Na₂O; 0-10 mol.% K₂O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO₂; 0-1 mol.% SnO₂; 0-1 mol.% CeO₂; 50 ppm 미만 As₂O₃; 및 50 ppm 미만 Sb₂O₃를 포함하고; 여기서 12 mol.% ≤ (Li₂O + Na₂O + K₂O) ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다.

상기 기판에 적절한 또 다른 대표 유리 조성물은: 63.5-66.5 mol.% SiO₂; 8-12 mol.% Al₂O₃; 0-3 mol.% B₂O₃; 0-5 mol.% Li₂O; 8-18 mol.% Na₂O; 0-5 mol.% K₂O; 1-7 mol.% MgO; 0-2.5 mol.% CaO; 0-3 mol.% ZrO₂; 0.05-0.25 mol.% SnO₂; 0.05-0.5 mol.% CeO₂; 50 ppm 미만 As₂O₃; 및 50 ppm 미만 Sb₂O₃를 포함하고; 여기서 14 mol.% ≤ (Li₂O + Na₂O + K₂O) ≤ 18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%이다.

특정 구체 예에서, 기판으로 적절한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 몇몇 구체 예에서, 50 mol.%를 초과하는 SiO₂, 다른 구체 예에서 적어도 58 mol.% SiO₂, 및 또 다른 구체 예에서 적어도 60 mol.% SiO₂를 포함하고, 여기서 비 (Al₂O₃ + B₂O₃)/개질제 (즉, 개질제의 합)는 1을 초과하며, 여기서 상기 성분의 비는 mol.%로 표시되고, 상기 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 이 유리 조성물은, 특정 구체 예에서, 58-72 mol.% SiO₂; 9-17 mol.% Al₂O₃; 2-12 mol.% B₂O₃; 8-16 mol.% Na₂O; 및 0-4 mol.% K₂O를 포함하고, 여기서 상기 비 (Al₂O₃ + B₂O₃)/개질제 (즉, 개질제의 합)은 1을 초과한다.

또 다른 구체 예에서, 상기 기판은: 64-68 mol.% SiO₂; 12-16 mol.% Na₂O; 8-12 mol.% Al₂O₃; 0-3 mol.% B₂O₃; 2-5 mol.% K₂O; 4-6 mol.% MgO; 및 0-5 mol.% CaO를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있고, 여기서: 66 mol.% ≤ SiO₂ + B₂O₃ + CaO　≤ 69 mol.%; Na₂O + K₂O + B₂O₃+ MgO + CaO + SrO > 10 mol.%; 5 mol.% ≤ MgO + CaO + SrO ≤ 8 mol.%; (Na₂O + B₂O₃) - Al₂O₃ ≤ 2 mol.%; 2 mol.% ≤ Na₂O - Al₂O₃ ≤ 6 mol.%; 및 4 mol.% ≤ (Na₂O + K₂O) - Al₂O₃ ≤ 10 mol.%이다.　

선택적인 구체 예에서, 상기 기판은: 2 mol% 이상의 Al₂O₃ 및/또는 ZrO₂, 또는 4 mol% 이상의 Al₂O₃ 및/또는 ZrO₂를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다.

상기 기판 (110)이 결정질 기판을 포함하는 경우, 상기 기판은, Al₂O₃를 포함할 수 있는, 단결정을 포함할 수 있다. 이러한 단결정 기판은 사파이어라 한다. 결정질 기판에 대한 다른 적절한 물질은 다결정질 알루미나층 및/또는 스피넬 (MgAl₂O₄)을 포함한다.

선택적으로, 상기 결정질 기판 (110)은, 강화 또는 비-강화될 수 있는, 유리 세라믹 기판을 포함할 수 있다. 적절한 유리 세라믹의 예로는 Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ 시스템 (즉, LAS-시스템) 유리 세라믹, MgO-Al₂O₃-SiO₂ 시스템 (즉, MAS-시스템) 유리 세라믹, 및/또는 β-석영 고용체, β-스포듀멘 ss, 근청석 (cordierite), 및 리튬 디실리케이트 (lithium disilicate)을 포함하는 주 결정상을 포함하는 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 유리 세라믹 기판은 여기에 기재된 화학적 강화 공정을 사용하여 강화될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, MAS-시스템 유리 세라믹 기판은 Li₂SO₄ 용융염에서 강화될 수 있고, 이에 의해 Mg²⁺에 대한 2Li⁺의 교환은 발생할 수 있다.

하나 이상의 구체 예에 따른 기판 (110)은 약 100㎛ 내지 약 5 mm 범위의 물리적 두께를 가질 수 있다. 대표 기판 (110)의 물리적 두께는 약 100㎛ 내지 약 500㎛의 범위 (예를 들어, 100, 200, 300, 400 또는 500㎛)이다. 또 다른 대표 기판 (110)의 물리적 두께는 약 500㎛ 내지 약 1000㎛의 범위 (예를 들어, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000㎛)이다. 상기 기판 (110)은 약 1 mm 초과 (예를 들어, 약 2, 3, 4, 또는 5 mm)의 물리적 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 2 mm 이하 또는 1 mm 미만의 물리적 두께를 가질 수 있다. 상기 기판 (110)은 표면 흠의 영향을 제거 또는 감소시키기 위해 산 연마될 수 있거나 또는 처리될 수 있다.

반사-방지 코팅

도 2에 나타낸 바와 같이, 반사-방지 코팅 (130)은 다수의 층을 포함할 수 있어, 하나 이상의 층이 반사-방지 코팅 (130)으로부터 기판 (110)의 반대면 상에 (즉, 주 표면 (114) 상에) (도 1에 도시됨) 침착될 수 있다.

상기 주 표면 (114) 상에 침착된 반사-방지 코팅 (130)의 물리적 두께는 약 0.1㎛ 내지 약 5㎛의 범위일 수 있다. 몇몇 경우에서, 주 표면 (114) 상에 침착된 반사-방지 코팅 (130)의 물리적 두께는 약 0.01㎛ 내지 약 0.9㎛, 약 0.01㎛ 내지 약 0.8㎛, 약 0.01㎛ 내지 약 0.7㎛, 약 0.01㎛ 내지 약 0.6㎛, 약 0.01㎛ 내지 약 0.5㎛, 약 0.01㎛ 내지 약 0.4㎛, 약 0.01㎛ 내지 약 0.3㎛, 약 0.01㎛ 내지 약 0.2㎛, 약 0.01㎛ 내지 약 0.1㎛, 약 0.02㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.07㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.08㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.09㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.2㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.3㎛ 내지 약 5㎛, 약 0.4㎛ 내지 약 3㎛, 약 0.5㎛ 내지 약 3㎛, 약 0.6㎛ 내지 약 2㎛, 약 0.7㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.8㎛ 내지 약 1㎛, 또는 약 0.9㎛ 내지 약 1㎛, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위의 범위일 수 있다.

여기에 기재된 제품의 대표적인 구체 예는 하기 표 1-2에 제공된다.

표 1 및 2에서 나타낸 바와 같이, 광학 필름의 층의 물리적 두께는, 가장 큰 두께를 갖는 내스크래치성 층 (층 7)과 함께, 변화될 수 있다. 층들에 대한 물리적 두께 범위는 표 3-4에 나타낸 바와 같을 수 있다. 상기에서 설계된 16-층 및 12-층 모두에서, 층 7은 가장 큰 물리적 두께를 갖고, 광학 코팅 및 제품에 대하여 상당한 경도 및 내스크래치성을 부여한다. 다른 층은 가장 큰 물리적 두께를 갖도록 만들어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 이들 특정 설계에서, 두꺼운 층 (이 경우에서, 층 (7)) 위 및 아래의 임피던스 정합 층 (impedance matching layer)은, 하기 표 3-4에 나타낸 바와 같이, 두꺼운 층의 두께를 조정하기 위한 큰 광학 설계 자유 (optical design freedom)이 있다는 것을 의미한다.

본 개시의 제2 관점은 여기에 기재된 제품을 형성하기 위한 방법과 연관된다. 일 구체 예에서, 상기 방법은, 코팅 챔버에 주 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계, 상기 코팅 챔버에 진공을 형성하는 단계, 주 표면상에 여기에 기재된 바와 같은 내구성 광학 코팅을 형성하는 단계, 상기 광학 코팅 상에, 세정-용이성 코팅 및 내스크래치성 코팅 중 적어도 하나를 포함하는 부가적인 코팅을 선택적으로 형성하는 단계, 및 상기 코팅 챔버로부터 상기 기판을 제거하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 광학 코팅 및 상기 부가적인 코팅은 동일한 코팅 챔버에서 또는 개별 코팅 챔버에서 파괴 진공 (breaking vacuum) 없이 형성된다.

하나 이상의 구체 예에서, 상기 방법은 캐리어 상에 기판을 로딩하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 캐리어는, 그 다음 기판이 이동되어도 진공이 보존되는, 로드 락 (load lock) 조건하에, 다른 코팅 챔버의 안 및 밖으로 기판을 이동하는데 사용된다.

상기 광학 코팅 (120) 및/또는 부가적인 코팅 (140)은 진공 증착 기술, 예를 들어, 화학적 기상 증착 (예를 들어, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 (PECVD), 저-압 화학적 기상 증착, 대기압 화학적 기상 증착, 및 플라즈마-강화 대기압 화학적 기상 증착), 물리적 기상 증착 (예를 들어, 반응성 또는 비반응성 스퍼터링 또는 레이저 삭마), 열적 또는 e-빔 증발 및/또는 원자 층 증착과 같은 다양한 증착 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 액체-계 방법은 또한 분무, 딥핑, 스핀 코팅, 또는 슬롯 코팅 (예를 들어, 졸-겔 물질을 사용)과 같이 것이 사용될 수 있다. 진공 증착이 활용되는 경우, 인라인 공정은 하나의 증착 운행에서 광학 코팅 (120) 및/또는 부가적인 코팅 (140)을 형성하는데 사용될 수 있다. 몇몇 경우에서, 상기 진공 증착은 선형 PECVD 소스에 의해 만들어질 수 있다.

몇몇 구체 예에서, 상기 방법은, 기판 면적에 따른 어떤 지점에서 각 층에 대한 타겟 두께로부터 또는 반사-방지 표면 (122)의 면적의 적어도 약 80%에 따른 약 4%를 초과하는 만큼 변화하지 않도록, 광학 코팅 (120) 및 부가적인 코팅 (140)의 두께를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 방법은, 반사-방지 표면 (122)의 면적의 적어도 약 95%에 따른 약 4%를 초과하는 만큼 변화하지 않도록, 상기 광학 코팅 (120) 및/또는 부가적인 코팅 (140)의 두께를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

실시 예

다양한 구체 예는 하기 실시 예에 의해 더욱 명확해질 것이다. 실시 예에서, AlOxNy 및 SiuAlvOxNy은, 기술분야의 당업자에게 명백한, 제공된 층 두께 설계 및 타겟 굴절률 분산 값을 재-생성하는데 필요한 부 공정 조정으로, 모범 실시 예에서 고-지수 물질로서 실질적으로 교환 가능한 것으로 확인된 점에 주목되어야 한다.

실시 예 1

실시 예 1은 서로의 상부 상에 순차적으로 배치되고, 및 약 58 mol% SiO₂, 16.5 mol% Al₂O₃, 17mol% Na₂O, 3 mol% MgO, 및 약 6.5 mol% P₂O₅의 명목상 조성물을 갖는 강화된 알루미노실리케이트 유리 기판 (201) 상에 배치된, 층들 (305, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390 및 400)을 포함하는, 12-층 광학 코팅 (300)을 포함한다. 상기 광학 코팅 (300)은 또한 반사-방지 코팅의 층 내에 배치된 (서브-층 (345A-345I)을 포함하는) 내스크래치성 층 (345)을 또한 포함한다. 제품의 구조는 도 8에 나타내고 (도 8에 나타낸 두께는 예시하는 것으로 의도된 것이지 정확하지 않음) 및 층의 상대적 두께는 표 5에 나타낸다.

SiO₂ 및 Si_uAl_vO_xN_y 층 모두는 AJA-Industries Sputter Deposition Tool에서 반응성 스퍼터링에 의해 만들어진다. SiO₂는 이온 보조 (ion assist)와 함께 Si 타겟으로부터 DC 반응성 스퍼터링에 의해 침착되고: Si_uAl_vO_xN_y 물질은 이온 보조와 함께 RF 중첩된 DC 스퍼터링과 조합된 DC 반응성 스퍼터링에 의해 침착된다. 타겟은 3" 직경 실리콘 및 3" 직경 Al이다. 반응성 가스는 질소 및 산소이고, "작동" (또는 불활성) 가스는 아르곤이다. 실리콘에 공급된 파워는 13.56 Mhz에서 무선 주파수 (RF)이다. 알루미늄에 공급된 파워는 DC이다.

반사-방지 코팅의 구조가 만들어지는 스퍼터링 공정 조건은 표 6에 나타낸다.

주기 3의 층 (340 및 345A-I)은, 실질적으로 균일한 조성물을 갖는 층 (층 (340)) 및 서로 비교한 경우, 하나의 층으로부터 다음 인접 층으로 다수의 층의 조성물을 변형시켜 형성된 굴절률 구배 (층 (345A-345I))를 갖는, 다수의 층을 포함하고, 그래서, 표 5에 나타낸 바와 같이, 2.015로부터 2.079로 계단식 또는 단조적으로 굴절률이 증가한다. 층들 (345B-D 및 345F-H)의 굴절률은 측정되지 않지만, 기술분야의 알려진 방법에 기초하여 평가된다. 실시 예 1에 따라 제작된 제품은 광학 파장 영역의 일부에 걸쳐 1% 아래의 반사율과 함께 비교의 미코팅된 맨 유리 기판의 내스크래치성 및 내마모성과 비교하여 상당히 개선된 내마모성을 나타낸다.

모범 실시 예 2-3 및 모범 비교 예 4

모범 실시 예 2-3은, 여기에 기재된 바와 같은, 광학 코팅의 구체 예를 포함하는 제품의 반사율 스펙트럼을 입증하기 위한 모델링을 사용한다. 모범 실시 예 2-5에서, 광학 코팅은 Si_uAl_vO_xN_y 및 SiO₂ 층들, 및 약 58 mol% SiO₂, 17 mol% Al₂O₃, 17 mol% Na₂O, 3 mol% MgO, 0.1 mol% SnO, 및 6.5 mol% P₂O₅의 명목상 조성물을 갖는 강화된 알루미노실리케이트 유리 기판을 포함한다.

코팅 물질에 대한 굴절률 분산 곡선을 결정하기 위해, 각 코팅 물질의 층은 이온 보조를 사용하여 약 50℃의 온도에서 실리콘, 알루미늄, 실리콘 및 알루미늄 조합된 또는 공-스퍼터링된, 또는 불화 마그네슘 타겟 (각각)으로부터 DC, RF 또는 RF 중첩된 DC 반응성 스퍼터링에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 형성된다. 상기 웨이퍼는 몇몇 층의 침착 동안 200℃까지 가열되고, 3인치 직경을 갖는 타겟은 사용된다. 사용된 반응성 가스는 질소, 불소 및 산소를 포함하고; 아르곤은 불활성 가스로서 사용된다. RF 파워는 13.56　Mhz에서 실리콘 타겟으로 공급되고, DC 파워는 Si 타겟, Al 타겟 및 기타 타겟으로 공급된다.

각각의 형성된 층 및 유리 기판의 (파장의 함수로서) 굴절률은 타원 편광 분석기 (spectroscopic ellipsometry)을 사용하여 측정된다. 측정된 굴절률은 그 다음 모범 실시 예2-5에 대한 반사율 스펙트럼을 계산하는데 사용된다. 모범 실시 예는, 약 550㎚ 파장에 분산 곡선으로부터 선택된 점에 상응하는, 편리를 위해 이들의 서술 표에서 단일 굴절률 값을 사용한다.

모범 실시 예 2는, 표 7에 나타낸 바와 같이, 강화된 알루미노실리케이트 유리 기판 (200) 상에 배치된, 서로의 상부 상에 순차적으로 배치된 층으로 12-층 광학 코팅을 포함한다.

모범 실시 예 2의 제품의 단면의 반사율은 다른 시야의 입사 조명 각 또는 조명 각 ("AOI")에서 계산되고, 최종 반사율 스펙트럼은 도 9에 나타낸다. D65 광원 및 F2 광원 하에 10˚ 관찰자에 기초한, 반사 색상은 또한 측정되고, a* 및 b* 값은 주기적 증분 (regular increments)에서 수직 입사로부터 0도에서 약 60도까지 변화된 AOI 또는 입사 조명 각으로 플롯된다. 반사 색상을 나타내는 플롯은 도 10에 나타낸다. 모범 실시 예 3은, 강화된 알루미노실리케이트 유리 기판 (200) 상에 배치된, 서로의 상부 상에 순차적으로 배치된 층을 갖는 10-층 광학 코팅을 포함한다. 상기 층들의 상대적인 두께는 표 8에 나타낸다.

모범 실시 예 3의 제품의 단면의 반사율은 다른 시야의 입사 조명 각 또는 조명의 각 ("AOI")에서 계산되고, 최종 반사율 스펙트럼은 도 11에서 나타낸다. D65 광원 및 F2 광원 하에 10˚ 관찰자에 기초한, 반사 색상은 또한 측정되고, a* 및 b* 값은 주기적 증분에서 수직 입사로부터 0도에서 약 60도까지 변화된 AOI 또는 입사 조명 각으로 플롯된다. 상기 반사 색상을 나타내는 플롯은 도 12에서 나타낸다.

모범 실시 예 3의 광학 성능은, 교차의 Nb₂O₅ 및 SiO₂ 층의 6-층 반사-방지 코팅 및 반사-방지 코팅 상에 배치된 소수성 코팅을 포함하는, 모범 비교 예 4와 비교된다. 모범 비교 예 4를 발생하기 위해, 이온-보조 e-빔 증착은 실리콘 웨이퍼 상으로 단일 층의 Nb₂O₅ 및 실리콘 웨이퍼 상으로 단일 층의 SiO₂를 침착하는데 사용된다. 이들 층에 대하여 파장의 함수에 따른 굴절률은 타원 편광 분석기를 사용하여 측정된다. 측정된 굴절률은 그 다음 모범 비교 예 4에 사용된다. 평가된 광학 성능은 F02 및 D65 광원 하에 수직 입사로부터 약 0도 내지 약 60도의 범위 내에 입사 조명 각에서 본 경우, (수학식 √((a*_실시예-(-1))²+(b*_실시예-(-1))²)를 사용하여, a* 및 b* 좌표 (-1, -1)에 대하여) 색체 변화 및 약 450㎚ 내지 약 650㎚의 파장 범위에 걸친 평균 반사율을 포함한다. 표 9는 모범 실시 예 3 및 모범 비교 예 4의 평균 반사율 및 가장 큰 색채 변화를 나타낸다.

표 9에서 나타낸 바와 같이, 모범 비교 예 4는 더 낮은 평균 반사율을 나타내면서, 또한 가장 큰 색채 변화를 나타낸다. 모범 실시 예 3은, 비록 반사율이 다소 증가할지라도, 상당히 적은 색채 변화를 갖는다. 유사한 물질로 유사한 코팅의 제작 및 시험에 기초하여, 모범 실시 예 3은 모범 비교 예 4보다 우수한 내스크래치성 및 내마모성을 나타내는 것으로 믿어진다.

실시 예 5

실시 예 5는, 표 10에 나타낸 바와 같이, 2 micrometer 내스크래치성 층을 포함하는 16-층 광학 코팅 및 약 58 mol% SiO₂, 17 mol% Al₂O₃, 17 mol% Na₂O, 3 mol% MgO, 0.1 mol% SnO, and 6.5 mol% P₂O₅의 명목상 조성물을 갖는 강화된 알루미노실리케이트 유리 기판을 포함한다.

실시 예 5는, 0.71%, 0.76%, 1.43%, 및 4.83%의 0˚, 30˚, 45˚ 및 60˚의 입사 조명 각에서 D65 조명하에 광학 파장 영역에 걸쳐 (즉, 반사-방지 표면 (122)로부터 측정된) 단면 포토픽 평균 반사율을 각각 나타낸다. 실시 예 5는, 99.26%, 99.21%, 98.54%, 및 95.14%의 0˚, 30˚, 45˚ 및 60˚의 입사 조명 각에서 D65 조명하에 광학 파장 영역에 걸쳐 (즉, 반사-방지 표면 (122)을 통과하여 측정된) 단면 포토픽 평균 투과율을 각각 나타낸다.

실시 예 5는, 4.80%, 4.99%, 6.36%, 및 12.64%의 0˚, 30˚, 45˚ 및 60˚의 입사 조명 각에서 D65 조명하에 광학 파장 영역에 걸쳐 (즉, 대립 주 표면 (114) 및 반사-방지 표면 (122)로부터 측정된) 총 포토픽 평균 반사율을 각각 나타낸다. 실시 예 5는, 95.18%, 94.99%, 93.61%, 및 87.33%의 0˚, 30˚, 45˚ 및 60˚의 입사 조명 각에서 D65 조명하에 광학 파장 영역에 걸쳐 (즉, 대립 주 표면 (114) 및 반사-방지 표면 (122)을 통과하여 측정된) 총 포토픽 평균 투과율을 각각 나타낸다.

입사 조명 각 또는 0도에서 60도의 AOI 및 광원 D65 및 F2하에서, 실시 예 5의 단일 표면 (즉, 반사-방지 표면 (122)) 및 두 표면 (즉, 도 1의 반사-방지 표면 (122) 및 주 표면 (114))에 대한 반사율 및 투과된 색 좌표는 표 11 (표 11A-11D)에서 나타낸다. 단일 표면 색 좌표는, 기술분야에서 알려진 바와 같이, 주 표면 (114)으로부터 투과율 및 반사율을 제거하여 측정된다. 색채 변화는 다음의 수학식: √((a*₂-a*₁)²+(b*₂-b*₁)²)을 사용하여 계산되고, 여기서 a*₁, 및 b*₁은 수직 입사 (즉, AOI = 0)에서 본 경우 제품의 a* 및 b* 좌표를 나타내며, a*₂, 및 b*₂는 수직 입사 (즉, AOI = 1-60)에서 떨어진 또는 다른 입사 조명 각에서 본 경우 제품의 a* 및 b* 좌표를 나타낸다.

[표 11B] 실시 예 5에 대해 광원 F2를 사용한 일 표면 반사율 및 투과된 색 좌표 (Y, L*, a* 및 b*)

[표 11C] 실시 예 5에 대해 광원 D65을 사용한 두 표면 반사율 및 투과된 색 좌표 (Y, L*, a* 및 b*)

[표 11D] 실시 예 5에 대해 광원 F2를 사용한 두 표면 반사율 및 투과된 색 좌표 (Y, L*, a* 및 b*)

실시 예 6은, 표 12에 나타낸 바와 같이, 2 micrometer 내스크래치성 층을 포함하는 12-층 광학 코팅 및 실시 예 5와 동일한 강화 알루미노실리케이트 유리 기판을 포함한다.

실시 예 6은 0.73%, 0.80%, 1.47%, 및 4.85%의 0˚, 30˚, 45˚ 및 60˚의 입사 조명 각에서 D65 조명하에 광학 파장 영역에 걸쳐 (즉, 반사-방지 표면 (122)으로부터 측정된) 단면 포토픽 평균 반사율을 각각 나타낸다. 실시 예 6은 99.26%, 99.18%, 98.52%, 및 95.13%의 0˚, 30˚, 45˚ 및 60˚의 입사 조명 각에서 D65 조명하에 광학 파장 영역에 걸쳐 (즉, 반사-방지 표면 (122)을 통하여 측정된) 단면 포토픽 평균 투과율을 각각 나타낸다.

실시 예 6은 4.74%, 4.94%, 6.32%, 및 12.56%의 0˚, 30˚, 45˚ 및 60˚의 입사 조명 각에서 D65 조명하에 광학 파장 영역에 걸쳐 (즉, 반사-방지 표면 (122) 및 대립 주 표면 (114)으로부터 측정된) 총 포토픽 평균 반사율을 각각 나타낸다. 실시 예 6은 95.24%, 95.04%, 93.67%, 및 87.42%의 0˚, 30˚, 45˚ 및 60˚의 입사 조명 각에서 광학 파장 영역에 걸쳐 (즉, 반사-방지 표면 (122) 및 대립 주 표면 (114)을 통하여 측정된) 총 포토픽 평균 투과율을 각각 나타낸다.

입사 조명 각 또는 0도 내지 60도의 AOI 및 광원 D65 및 F2 하에, 실시 예 6의 단일 표면 (즉, 반사-방지 표면 (122)) 및 두 표면 (즉, 도 1의 반사-방지 표면 (122) 및 주 표면 (114))에 대한 반사율 및 투과된 색 좌표는 실시 예 5와 동일한 방식으로, 표 13 (표 13A-13D)에 나타낸다. 색채 변화는 또한 실시 예 5와 동일한 방식으로 계산된다.

[표 13B] 실시 예 6에 대해 광원 F2를 사용한 일 표면 반사율 및 투과된 색 좌표 (Y, L*, a* 및 b*)

[표 13C] 실시 예 6에 대해 광원 D65를 사용한 두 표면 반사율 및 투과된 색 좌표 (Y, L*, a* 및 b*)

[표 13D] 실시 예 6에 대해 광원 F2를 사용한 두 표면 반사율 및 투과된 색 좌표 (Y, L*, a* 및 b*)

실시 예 7

실시 예 7은, 표 14에 나타낸 바와 같이, 2 micrometer 내스크래치성 층을 포함하는 12-층 광학 코팅 및 실시 예 5와 동일한 강화 알루미노실리케이트 유리 기판을 포함한다.

모범 실시 예 8-11

모범 실시 예 8-11은, 여기에 기재된 바와 같이, 내구성 및 내스크래치성 광학 코팅의 구체 예를 포함하는 제품의 반사율 스펙트럼을 입증하기 위한 모델링을 사용한다. 모범 실시 예 8-11에서, 광학 코팅은, 표 15-18에 나타낸 바와 같이, AlO_xN_y 및 SiO₂ 층, 및 약 58 mol% SiO₂, 17 mol% Al₂O₃, 17 mol% Na₂O, 3 mol% MgO, 0.1 mol% SnO, 및 6.5 mol% P₂O₅의 명목상 조성물을 갖는 강화 알루미노실리케이트 유리 기판을 포함한다. 모범 실시 예 8-11에 대해 사용된 코팅 물질 및 기판에 대한 굴절률 분산 곡선은 모범 실시 예 2-5와 유사한 방식으로 얻어진다.

도 13-14는, 오직 모범 실시 예 8의 반사-방지 표면에 대해, 계산된 반사율 스펙트럼 및 계산된 반사 색상을 각각 나타낸다. 도 15-16은, 오직 모범 실시 예 9의 반사-방지 표면에 대해, 계산된 반사율 스펙트럼 및 계산된 반사 색상을 각각 나타낸다. 도 17-18은, 오직 모범 실시 예 10의 반사-방지 표면에 대해, 계산된 반사율 스펙트럼 및 계산된 반사 색상을 각각 나타낸다.

모범 실시 예 8-11의 광학 성능은 표 19에 요약된다.

도 13, 15, 17, 및 19에 나타낸 바와 같이, 모범 실시 예 8-11은, 광학 파장 영역에 걸쳐, 다소 더 높은 60˚의 시야각에 대한 반사율로, 8˚, 20˚, 및 40˚에 대한 시야각에 대해, 낮은 반사율 (즉, 약 10% 미만 및 약 8% 미만의 값)을 나타낸다. 모범 실시 예 11은 8˚, 20˚, 40˚ 및 60˚의 시야각에 대해 매우 낮은 반사율 (예를 들어, 약 7% 이하의 최대 평균 반사율)을 나타낸다. 8˚, 20˚, 및 40˚의 시야각에서, 평균 반사율은 더 낮다 (즉, 약 2% 미만).

도 14 및 20에 나타낸 바와 같이, 모범 실시 예 8 및 11은 D65 및 F2 광원 모두에 대해 약 2 미만의, 수직 입사에서 60˚까지의 시야각에서, 반사 색상을 나타낸다. 도 16 및 18에서 나타낸 바와 같이, 모범 실시 예 9 및 10은 D65 및 F2 광원 모두에 대해 약 3 미만의, 수직 입사에서 60˚까지의 시야각에서, 반사 색상의 범위를 나타낸다.

실시 예 8-11은 또한 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 여기에 기재된 경도 값 (및, 특히, 약 14 GPa 내지 약 21 GPa 범위에서 경도)을 나타낸다.

모범 실시 예 8-11의 광학 성능은 모범 비교 예 4와 비교된다. 평가된 광학 성능은 F02 및 D65 광원 하에 수직 입사로부터 약 0도에서 약 60도의 범위 내에 입사 조명 각에서 본 경우 (식 √((a*_실시예-(-1))²+(b*_실시예-(-1))²)을 사용하여, a* 및 b* 좌표 (-1, -1)에 대하여) 색채 변화 및 약 450㎚ 내지 약 650㎚의 파장 범위에 걸친 평균 반사율을 포함한다. 모범 비교 예 4는 더 낮은 평균 반사율을 나타내지만, 0도 내지 60도의 시야각에 따라 상당히 더 큰 색채 변화를 또한 나타낸다.

실시 예 12

실시 예 12는 서로의 상부에 순차적으로 배치되고, 및 약 65 mol% SiO₂, 5 mol% B₂O₃, 14 mol% Al₂O₃, 14 mol% Na₂O, 및 2.5 mol% MgO의 명목상 조성물을 갖는 강화된 알루미노실리케이트 유리 기판상에 배치된 층을 포함하는, 표 20에서 나타낸 바와 같은, 16-층 광학 코팅을 포함한다.

SiO₂ 및 Si_uAl_vO_xN_y 층 모두는 AJA-Industries Sputter Deposition Tool에서 반응성 스퍼터링에 의해 만들어진다. SiO₂는 이온 보조와 함께 Si 타겟으로부터 DC 반응성 스퍼터링에 의해 침착되고; Si_uAl_vO_xN_y 물질은 이온 보조와 함께 FR 중첩된 DC 스퍼터링과 조합된 DC 반응성 스퍼터링에 의해 침착된다. 타겟은 3" 직경의 실리콘 및 3" 직경의 Al이다. 반응 가스는 질소 및 산소이고, "작업" (또는 불활성) 가스는 아르곤이다. 실리콘에 공급된 파워는 13.56 Mhz에서 무선 주파수 (RF)이다. 알루미늄에 공급된 파워는 DC이다.

실시 예 12의 광학 코팅을 형성하기 위해 사용된 스퍼터링 공정 조건은 표 21에서 나타낸다.

실시 예 12는 표 22 및 표 23에서 나타낸 광학 특성을 나타낸다. 표 22는 반사 및 투과된 색상이 (총 반사율 또는 2-면 측정을 사용하여) 기판의 대립, 맨 표면 및 반사-방지 표면 모두로부터 측정된 것을 나타낸다. 표 23은 (단-면 측정을 사용하여) 오직 반사-방지 표면으로부터 측정된 것으로 반사 색상을 나타낸다.

실시 예 12는, 반사-방지 표면상에 측정된 것으로, 하기 표 24에 나타낸 바와 같은, 경도 및 영률을 나타낸다. 두 개의 값은 여기에 개시된 바와 같은 베르코비치 압입자를 사용하여 측정된다.

다양한 변형 및 변화가 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 만들어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims

제품으로서:
주 표면을 갖는 기판; 및
상기 주 표면상에 배치되고 반사-방지 표면을 형성하는 광학 코팅을 포함하고, 상기 광학 코팅은 반사-방지 코팅 및 내-스크래치성 층을 포함하며,
상기 제품은 100 ㎚ 내지 500 ㎚의 범위의 압입 깊이를 따라 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사-방지 표면 상에 측정된 것으로 8 GPa 이상의 경도를 나타내고;
여기서, 상기 제품은 400 ㎚ 내지 800 ㎚ 범위에서 광학 파장 영역에 걸쳐 9% 이하의 반사-방지 표면에서 측정된 단면 평균 광 반사율 및 하기 중 하나 이상을 나타내며:
반사-방지 표면에서 측정된 것으로 기준점으로부터 2 미만의 기준점 색채 변화를 나타내고, 상기 기준점은 기판의 투과율 색 좌표 및 색 좌표 (a*=0, b*=0) 중 적어도 하나를 포함하는, 국제 조명 위원회 광원하의 수직 입사에서 (L*, a*, b*) 색 측정 시스템 내의 제품 투과율 색 좌표, 및
반사-방지 표면에서 측정된 것으로 기준점으로부터 5 미만의 기준점 색채 변화를 나타내고, 상기 기준점은 색 좌표 (a*=0, b*=0), 색 좌표 (a*=-2, b*=-2), 및 기판의 반사율 색 좌표 중 적어도 하나를 포함하는, 국제 조명 위원회 광원하의 수직 입사에서 (L*, a*, b*) 색 측정 시스템 내의 제품 반사율 색 좌표,
여기서, 상기 기준점이 색 좌표 (a*=0, b*=0)인 경우, 색채 변화는 √((a*_제품 )² + (b*_제품 )²)으로 정의되며,
여기서, 상기 기준점이 색 좌표 (a*=-2, b*=-2)인 경우, 색채 변화는 √((a*_제품+2)² + (b*_제품 +2)²)으로 정의되고, 및
여기서, 상기 기준점이 기판의 색 좌표인 경우, 색채 변화는 √((a*_제품 - a*_기판)² + (b*_제품 - b*_기판)²)으로 정의되며,
상기 반사-방지 코팅은 다수의 층을 포함하고, 여기서 상기 다수의 층은 제1 저 굴절률(RI) 층, 및 제2 고 RI 층을 포함하고,
상기 반사-방지 코팅은 제1 저 RI 층 및 제2 고 RI 층이 교호하는 적어도 하나의 주기를 포함하며,
상기 제1 저 RI 층에 사용하는 물질은 SiO₂, Al₂O₃, GeO₂, SiO, AlO_xN_y, SiO_xN_y, Si_uAl_vO_xN_y, MgO, MgAl₂O₄, MgF₂, BaF₂, CaF₂, DyF₃, YbF₃, YF₃, CeF₃ 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 제2 고 RI 층 및 내-스크래치성 층에 사용하는 물질은 Si_uAl_vO_xN_y, Ta₂O₅, Nb₂O₅, AlN, SiN_x, Si₃N₄, AlO_xN_y, SiO_xN_y, HfO₂, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, Al₂O₃, MoO₃, 다이아몬드-형 탄소, 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 반사-방지 코팅은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하여, 상기 내-스크래치성 층은 상기 제1 부분 및 제2 부분의 사이에 배치되며, 상기 내-스크래치성 층의 물리적 두께는 1 nm 내지 3 ㎛ 범위이며, 및
상기 반사-방지 코팅은 10 nm 내지 800 nm의 물리적 두께를 포함하는, 제품.
청구항 1에 있어서,
상기 반사-방지 코팅의 물리적 두께는 10 nm 내지 600 nm인, 제품.
청구항 1에 있어서,
상기 반사-방지 코팅의 물리적 두께는 10 nm 내지 500 nm인, 제품.
청구항 1에 있어서,
상기 반사-방지 코팅의 물리적 두께는 10 nm 내지 450 nm인, 제품.
청구항 1에 있어서,
상기 반사-방지 코팅의 물리적 두께는 10 nm 내지 300 nm인, 제품.
삭제
청구항 1 내지 2 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다수의 층의 제1 저 RI 층의 조합된 물리적 두께는 상기 반사-방지 코팅의 물리적 두께의 60% 미만을 포함하는, 제품.
청구항 1 내지 2 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제품은 100 ㎚ 이상의 압입 깊이를 따라 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사-방지 표면 상에서 측정된 것으로, 12 GPa 이상의 최대 경도를 나타내는, 제품.
청구항 1 내지 2 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제품은 반사-방지 표면 상에 테이버 시험을 사용하여 500-사이클 마모 후에 하기 (i) 내지 (iv) 중 어느 하나 이상을 만족하는 내마모성을 나타내는 제품:
(i) 8 mm의 직경을 갖는 구경(aperture)을 구비한 헤이즈미터를 사용하여 측정된 것으로, 1% 헤이즈 이하,
(ii) 원자력 현미경에 의해 측정된 것으로, 12 ㎚ 이하의 평균 거칠기 Ra,
(iii) 600 ㎚ 파장에서 2 mm 구경으로, 산란 측정용 이미지 구를 사용하여 투과에서 수직 입사로 측정된 것으로, 40도 이하의 극 산란 각에서, (1/steradian의 단위로) 0.05 이하의 산란 광 강도, 및
(iv) 600 ㎚ 파장에서 2 mm 구경으로, 산란 측정용 이미지 구를 사용하여 투과에서 수직 입사로 측정된 것으로, 20도 이하의 극 산란 각에서, (1/steradian의 단위로) 0.1 이하의 산란 광 강도.
삭제
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제품으로서:
주 표면을 갖는 기판; 및
상기 주 표면상에 배치되며 반사-방지 표면을 형성하는 광학 코팅을 포함하고, 상기 광학 코팅은 반사-방지 코팅 및 내-스크래치성 층을 포함하며,
상기 제품은 100 ㎚ 내지 500 ㎚의 범위의 압입 깊이를 따라 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사-방지 표면 상에 측정된 것으로 8 GPa 이상의 경도를 나타내고;
여기서:
상기 반사-방지 코팅은 다수의 층을 포함하고, 여기서 상기 다수의 층은 제1 저 굴절률(RI) 층, 및 제2 고 RI 층을 포함하며,
상기 반사-방지 코팅은 제1 저 RI 층 및 제2 고 RI 층이 교호하도록 적어도 하나의 주기를 포함하며,
상기 제1 저 RI 층에 사용하는 물질은 SiO₂, Al₂O₃, GeO₂, SiO, AlO_xN_y, SiO_xN_y, Si_uAl_vO_xN_y, MgO, MgAl₂O₄, MgF₂, BaF₂, CaF₂, DyF₃, YbF₃, YF₃, CeF₃ 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 제2 고 RI 층 및 내-스크래치성 층에 사용하는 물질은 Si_uAl_vO_xN_y, Ta₂O₅, Nb₂O₅, AlN, Si₃N₄, SiN_x, AlO_xN_y, SiO_xN_y, HfO₂, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, Al₂O₃, MoO₃, 다이아몬드-형 탄소, 또는 이들의 조합을 포함하며, 및
상기 반사-방지 코팅은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하여, 상기 내-스크래치성 층은 상기 제1 부분 및 제2 부분의 사이에 배치되며, 여기서 상기 내-스크래치성 층의 물리적 두께는 1 nm 내지 3 ㎛의 범위이고,
상기 반사-방지 코팅은 10 nm 내지 800 nm의 물리적 두께를 포함하는, 제품.
청구항 12에 있어서,
상기 반사-방지 코팅의 물리적 두께는 10 nm 내지 600 nm인, 제품.
청구항 12에 있어서,
상기 반사-방지 코팅의 물리적 두께는 10 nm 내지 500 nm인, 제품.
청구항 12에 있어서,
상기 반사-방지 코팅의 물리적 두께는 10 nm 내지 450 nm인, 제품.
청구항 12에 있어서,
상기 반사-방지 코팅의 물리적 두께는 10 nm 내지 300 nm인, 제품.
삭제
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청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 각각은 제1 저 RI 층 및 제2 고 RI 층이 교호하는 적어도 하나의 주기를 포함하는, 제품.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 제2 고 RI 층 및 내-스크래치성 층에 사용하는 물질을 포함하는 다수의 층의 조합된 물리적 두께는 광학 코팅의 물리적 두께의 30%를 초과하는, 제품.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 기판은 비결정질 기판 또는 결정질 기판을 포함하는, 제품.
청구항 21에 있어서,
상기 결정질 기판은 유리 세라믹 기판인, 제품.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 제품은 스마트폰, mp3 플레이어, 및 컴퓨터 테블릿으로 이루어진 군으로부터 선택된 휴대용 장치에 사용되는, 제품.
청구항 12 또는 13에 있어서,
상기 제2 고 RI 층 및 내-스크래치성 층에 사용하는 물질을 포함하는 다수의 층의 조합된 물리적 두께는 광학 코팅의 물리적 두께의 30%를 초과하는, 제품.
청구항 12 또는 13에 있어서,
상기 기판은 비결정질 기판 또는 결정질 기판을 포함하는, 제품.
청구항 25에 있어서,
상기 결정질 기판은 유리 세라믹 기판인, 제품.
청구항 12 또는 13에 있어서,
상기 제품은 스마트폰, mp3 플레이어, 및 컴퓨터 테블릿으로 이루어진 군으로부터 선택된 휴대용 장치에 사용되는, 제품.