KR102466199B1 - 비-평면형 기판의 코팅 및 그의 제조 방법 - Google Patents

비-평면형 기판의 코팅 및 그의 제조 방법 Download PDF

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섄던 디이 하트
칼 윌리엄 3세 코크
찰스 앤드류 폴슨
제임스 조셉 프라이스
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Abstract

코팅 물품은 기판 및 광학 코팅을 포함할 수 있다. 기판은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가질 수 있다. 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않을 수 있다. 광학 코팅은 주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치될 수 있다. 코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 약 50 nm 이상의 압입 깊이에서 약 8 GPa 이상의 경도를 나타낼 수 있다.

Description

비-평면형 기판의 코팅 및 그의 제조 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2016년 7월 11일 출원된 미국 가특허출원 일련 번호 62/360,687을 35 U.S.C. § 119 하에 우선권 주장하며, 이 가특허출원의 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함되며 그에 의거한다.
분야
본 개시내용은 내구성 및/또는 내스크래치성 물품 및 그의 제조 방법, 또한 보다 특별하게는, 비-평면형 기판 상의 내구성 및/또는 내스크래치성 광학 코팅에 관한 것이다.
커버 물품은 전자 제품의 중요 장치를 보호하기 위해, 입력 및/또는 디스플레이를 위한 사용자 인터페이스 및/또는 많은 다른 기능을 제공하기 위해 종종 사용된다. 이러한 제품은 모바일 장치, 예컨대 스마트폰, mp3 플레이어, 및 컴퓨터 태블릿을 포함한다. 커버 물품은 또한, 건축 물품, 수송 물품 (예를 들어, 자동차 응용물, 열차, 항공기, 항해선 등에 사용되는 물품), 기기 물품, 또는 일부 투명성, 내스크래치성, 내마모성, 또는 이들의 조합을 필요로 하는 임의의 물품을 포함한다. 이들 응용물은 종종 내스크래치성 및 최대 광 투과율 및 최소 반사율과 관련하여 강한 광학 성능 특징을 요구한다. 또한, 일부 커버 응용물은, 반사 및/또는 투과에서 나타나거나 감지되는 색이 시야각 변화에 따라 눈에 띄게 변하지 않을 것을 필요로 한다. 디스플레이 응용물에서, 이는, 반사 또는 투과에서 색이 시야각에 따라 눈에 띄는 정도로 변하는 경우, 제품 사용자가 디스플레이의 색 또는 밝기 변화를 감지할 것이고, 이는 감지된 디스플레이의 품질을 감소시킬 수 있기 때문이다. 다른 응용물에서, 색 변화는 심미적 요건 또는 다른 기능적 요건에 부정적 영향을 줄 수 있다.
커버 물품의 광학 성능은, 다양한 반사방지 코팅을 사용함으로써 개선될 수 있으나; 공지된 반사방지 코팅은 마멸 또는 마모에 대해 예민하다. 이러한 마모는 반사방지 코팅에 의해 달성된 임의의 광학 성능 개선을 손상시킬 수 있다. 예를 들어, 광학 필터는 종종 상이한 굴절률을 갖는 다층 코팅으로부터 제조되고, 광학적으로 투명한 유전 물질 (예를 들어, 산화물, 질화물, 및 플루오린화물)로부터 제조된다. 이러한 광학 필터에 사용되는 전형적인 산화물의 대부분은 폭넓은 밴드-갭 물질이고, 이는 모바일 장치, 건축 물품, 수송 물품 또는 기기 물품에서의 사용을 위한 필수적인 기계적 특성, 예컨대 경도를 갖지 않는다. 질화물 및 다이아몬드형 코팅은 높은 경도 값을 나타낼 수 있지만, 이러한 물질은 전형적으로 이러한 응용물에서 필요한 투과율을 나타내지 않는다.
마모 손상은 대향면 물체 (예를 들어, 손가락)로부터의 왕복운동 슬라이딩 접촉을 포함할 수 있다. 추가로, 마모 손상은, 필름 물질 내의 화학 결합을 열화시키고 박편화 및 커버 글래스에 대한 다른 유형의 손상을 일으킬 수 있는 열을 생성할 수 있다. 마모 손상은 스크래치를 일으키는 단일 사건에 비해 종종 장기간에 걸쳐 경험되기 때문에, 마모 손상을 경험하는 배치된 코팅 물질은 또한 산화될 수 있고, 이는 코팅의 내구성을 추가로 열화시킨다.
공지된 반사방지 코팅은 또한 스크래치 손상에 대해 예민하고, 종종 이러한 코팅이 배치되어 있는 하부에 놓인 기판에 비해 스크래치 손상에 대해 더욱 더 예민하다. 일부 경우에, 이러한 스크래치 손상의 상당 부분은 미세연성(microductile) 스크래치를 포함하고, 이는 전형적으로 연장된 길이 및 약 100 nm 내지 약 500 nm 범위의 깊이를 갖는 물질 중의 단일 홈을 포함한다. 미세연성 스크래치에는 다른 유형의 가시적 손상, 예컨대 표면 하부 균열, 마찰 균열, 연공(chipping) 및/또는 마멸이 수반될 수 있다. 증거는, 이러한 스크래치 및 다른 가시적 손상의 다수가 단일 접촉 사건에서 일어나는 예리한 접촉에 의해 야기됨을 제안한다. 커버 기판 상에 상당한 스크래치가 나타나면, 스크래치는 광 산란을 증가시키고, 이는 밝기, 투명도 및 디스플레이 상의 이미지의 콘트라스트의 상당한 감소를 일으킬 수 있기 때문에 물품의 외관이 열화된다. 상당한 스크래치는 또한, 터치 민감성 디스플레이를 포함하는 물품의 정확도 및 신뢰도에 영향을 줄 수 있다. 단일 사건 스크래치 손상은 마모 손상과 대비될 수 있다. 단일 사건 스크래치 손상은, 다수의 접촉 사건, 예컨대 경질 대향면 물체 (예를 들어, 모래, 자갈 및 샌드페이퍼)로부터의 왕복운동 슬라이딩 접촉에 의해 야기되지 않고, 또한 전형적으로 필름 물질 내의 화학 결합을 열화시키고 박편화 및 다른 유형의 손상을 일으킬 수 있는 열을 생성하지도 않는다. 추가로, 단일 사건 스크래칭은 전형적으로 산화를 일으키거나 마모 손상을 일으키는 동일한 조건을 포함하지 않고, 따라서, 마모 손상을 막기 위해 종종 사용되는 해결책 또한 스크래치를 막지 못할 수 있다. 또한, 공지된 스크래치 및 마모 손상 해결책은 종종 광학적 특성을 손상시킨다.
일부 전자제품에는 비-평면형 커버 물품이 혼입된다. 예를 들어, 일부 스마트폰 터치 스크린은 비-평면형일 수 있고, 여기서 커버 물품의 적어도 일부는 그의 표면 상에서 굴곡되어 있다. 비-평면형 물품의 혼입에 따라, 커버 물품 상의 코팅의 광학 성능이 변경될 수 있다. 예를 들어, 기판이 굴곡되어 있는 경우, 코팅은 기판의 상이한 부분 상에서 2개의 상이한 각도에서 보일 것이다. 따라서, 내마모성, 내스크래치성이고/거나 개선된 광학 성능을 갖는 비-평면형 커버 물품 및 그의 제조 방법에 대한 필요성이 존재한다.
요약
하나의 실시양태에 따르면, 코팅 물품은 기판 및 광학 코팅을 포함할 수 있다. 기판은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가질 수 있다. 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않을 수 있다. 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 약 10도 내지 약 180도 범위에 있을 수 있다. 광학 코팅은 주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치될 수 있다. 광학 코팅은 반사방지 표면을 형성할 수 있다. 코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 약 50 nm 이상의 압입 깊이에서 약 8 GPa 이상의 경도를 나타낼 수 있다. 코팅 물품은 기판의 제1 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타낼 수 있고, 여기서 제1 부분의 단일 측면 평균 광 반사율은 제1 방향에 대하여 제1 입사 조명 각도에서 측정된다. 제1 입사 조명 각도는 제1 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함할 수 있다. 코팅 물품은 기판의 제2 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타낼 수 있고, 여기서 제2 부분의 단일 측면 평균 광 반사율은 제2 방향에 대하여 제2 입사 조명 각도에서 측정된다. 제2 입사 조명 각도는 제2 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함할 수 있다. 제1 부분 및 제2 부분에서의 단일 측면 평균 광 반사율은 약 400 nm 내지 약 800 nm 범위의 광학 파장 체제에서 측정될 수 있다.
또 다른 실시양태에 따르면, 코팅 물품은 기판 및 광학 코팅을 포함할 수 있다. 기판은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가질 수 있다. 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않을 수 있다. 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 약 10도 내지 약 80도 범위에 있을 수 있다. 광학 코팅은 주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치될 수 있다. 광학 코팅은 반사방지 표면을 형성할 수 있다. 코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 약 50 nm 이상의 압입 깊이에서 약 8 GPa 이상의 경도를 나타낼 수 있다. 기판의 제1 부분과 기판의 제2 부분 사이의 코팅 물품의 반사 색 차이는 국제 조명 위원회 광원 하에 (L*, a*, b*) 표색계에서 반사율 색 좌표에 의해 측정시 약 10 이하일 수 있다. 반사 색 차이는 √((a*제1 부분 - a*제2 부분)2 + (b*제1 부분 - b*제2 부분)2)로서 정의될 수 있다. 제1 부분에서의 반사 색은 제1 방향에 대하여 제1 입사 조명 각도에서 측정될 수 있고, 여기서 제1 입사 조명 각도는 제1 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함한다. 제2 부분에서의 반사 색은 제2 방향에 대하여 제2 입사 조명 각도에서 측정될 수 있고, 여기서 제2 입사 조명 각도는 제2 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함한다.
또 다른 실시양태에 따르면, 코팅 물품은 기판 및 광학 코팅을 포함할 수 있다. 기판은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가질 수 있다. 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않을 수 있다. 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 약 10도 내지 약 180도 범위에 있을 수 있다. 광학 코팅은 주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치될 수 있다. 광학 코팅은 반사방지 표면을 형성할 수 있다. 코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 약 50 nm 이상의 압입 깊이에서 약 8 GPa 이상의 경도를 나타낼 수 있다. 기판의 제1 부분과 기판의 제2 부분 사이의 코팅 물품의 반사 색 차이는 국제 조명 위원회 광원 하에 (L*, a*, b*) 표색계에서 반사율 색 좌표에 의해 측정시 약 10 이하일 수 있다. 반사 색 차이는 √((a*제1 부분 - a*제2 부분)2 + (b*제1 부분 - b*제2 부분)2)로서 정의될 수 있다. 제1 부분에서의 반사 색은 제1 방향에 대하여 제1 입사 조명 각도에서 측정될 수 있고, 여기서 제1 입사 조명 각도는 제1 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함한다. 제2 부분에서의 반사 색은 제2 입사 조명 각도에서 측정될 수 있고, 여기서 제2 입사 조명 각도는, 제1 부분 및 제2 부분에서의 반사 색이 동일한 시야 방향에서 측정되도록, 제1 입사 조명 각도의 방향과 동일한 방향으로 있을 수 있다.
또 다른 실시양태에 따르면, 코팅 물품은, 기판과 접촉된 제1 구배 층, 제1 구배 층 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 제2 구배 층을 포함할 수 있는 광학 코팅을 포함할 수 있다. 기판에서의 제1 구배 층의 굴절률은 기판의 굴절률의 0.2 이내일 수 있다. 내스크래치 층에서의 제1 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내일 수 있다. 내스크래치 층에서의 제2 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내일 수 있다. 반사방지 표면에서의 제2 구배 층의 굴절률은 약 1.35 내지 약 1.7일 수 있다.
또한 또 다른 실시양태에 따르면, 코팅 물품은, 제1 반사방지 코팅, 제1 반사방지 코팅 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 제2 반사방지 코팅을 포함할 수 있는 광학 코팅을 포함할 수 있다. 제1 반사방지 코팅은 적어도 저굴절률 ("RI") 층 및 고RI 층을 포함할 수 있고, 제2 반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함할 수 있다.
또한 또 다른 실시양태에 따르면, 코팅 물품은, 기판과 접촉된 구배 층, 구배 층 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 반사방지 코팅을 포함할 수 있는 광학 코팅을 포함할 수 있다. 기판에서의 구배 층의 굴절률은 기판의 굴절률의 0.2 이내일 수 있다. 내스크래치 층에서의 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내일 수 있다. 반사방지 코팅 은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함할 수 있다.
또한 또 다른 실시양태에 따르면, 코팅 물품은, 기판과 접촉된 반사방지 코팅, 제1 구배 층 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 구배 층을 포함할 수 있는 광학 코팅을 포함할 수 있다. 반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함할 수 있다. 내스크래치 층에서의 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내일 수 있다. 반사방지 표면에서의 제2 구배 층의 굴절률은 약 1.35 내지 약 1.7일 수 있다.
추가의 특징 및 이점은 하기 상세한 설명에 기재될 것이며, 또한 부분적으로, 상세한 설명으로부터 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 용이하게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구범위, 뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함한, 본원에 기재된 바와 같은 실시양태를 실시함으로써 인식될 것이다.
상기 일반적 설명 및 하기 상세한 설명 둘 다 단지 예시적이며, 청구범위의 성질 및 특징의 이해에 대한 개요 또는 골자를 제공하는 것으로 의도됨을 이해하여야 한다. 첨부된 도면은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되고 그의 부분을 구성한다. 도면은 하나 이상의 실시양태(들)를 예시하며, 설명과 함께, 다양한 실시양태의 원리 및 작업을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 코팅 물품의 측면 단면도이고;
도 2는 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 코팅 물품의 측면 단면도이고;
도 3은 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 코팅 물품의 측면 단면도이고;
도 4는 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 코팅 물품의 측면 단면도이고;
도 5는 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 코팅 물품의 측면 단면도이고;
도 6은 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 코팅 물품의 측면 단면도이고;
도 7은 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 코팅 물품의 측면 단면도이고;
도 8은 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 코팅 물품의 측면 단면도이고;
도 9는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직에 대한 시야각 변화에 따른 비교예 A의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타내고;
도 10은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직 시야각에서 관찰된 층 두께 변화에 따른 비교예 A의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타내고;
도 11은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직에 대한 8도 시야각에서의 실시예 1 및 비교예 B의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타내고;
도 12는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직 입사각에서 볼 때, 디자인된 상태의 실시예 1의 광학 코팅 및 35도의 침착 각도를 나타내는 감소된 층 두께를 갖는 실시예 1의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타내고;
도 13은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직 입사각으로부터 60도까지에서 볼 때, 디자인된 상태의, 또한 증가하는 침착 각도를 나타내는 감소된 층 두께를 갖는 실시예 1의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 반사율에서 a* 대 b*의 그래프를 나타내고;
도 14는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 변화하는 시야각에서의 실시예 2의 광학 코팅에 대한 제1 표면 반사율의 그래프를 나타내고;
도 15는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 상이한 시야각에서 변화하는 상단 구배 코팅 두께를 갖는 실시예 2의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 반사 D65 색의 a* 대 b*의 그래프를 나타내고;
도 16은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직 시야각에서 변화하는 상단 구배 코팅 두께를 갖는 실시예 2의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 투과 D65 색의 a* 대 b*의 그래프를 나타내고;
도 17은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 실시예 2의 코팅에 대한 상부 구배 층 프로파일의 그래프를 나타내고;
도 18은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 상부 구배 층 두께 변화에 따른 실시예 2에서 제조된 샘플의 경도 프로파일을 나타내고;
도 19는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 모르프(morph) 파라미터 변화에 따른 실시예 2의 코팅에 대한 상부 구배 층 프로파일의 그래프를 나타내고;
도 20은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 상부 구배 층 모르프 파라미터 변화에 따른 실시예 2에서 제조된 샘플의 경도 프로파일을 나타내고;
도 21은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 상이한 시야각에서 변화하는 상단 구배 모르프 파라미터를 갖는 실시예 2의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 반사 D65 색의 a* 대 b*의 그래프를 나타내고;
도 22는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직 시야각에서 변화하는 상단 구배 코팅 모르프 파라미터를 갖는 실시예 2의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 투과 D65 색의 a* 대 b*의 그래프를 나타내고;
도 23은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 변화하는 상부 구배 층 모르프 파라미터를 갖는 실시예 2의 코팅에 대한 평균 광순응(photopic) 투과율 및 평균 광순응 반사를 그래프로 나타낸 것이고;
도 24는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 변화하는 상부 구배 층 두께를 갖는 실시예 2의 코팅에 대한 평균 광순응 투과율 및 평균 광순응 반사를 그래프로 나타낸 것이고;
도 25는 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 물품의 측면 단면도이고;
도 26은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 구배 층을 갖는 코팅 물품에 대한 굴절률 프로파일을 개략적으로 나타낸 것이고;
도 27은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 구배 층을 갖는 코팅 물품에 대한 굴절률 프로파일을 개략적으로 나타낸 것이고;
도 28은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 구배 층을 갖는 코팅 물품에 대한 굴절률 프로파일을 개략적으로 나타낸 것이고;
도 29는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 실시예 2의 실시양태에 대한 시간의 함수로서의 다양한 성분의 유량을 그래프로 나타낸 것이고;
도 30은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 도 29의 코팅에 대한 XPS 조성 프로파일을 그래프로 나타낸 것이고;
도 31은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 도 29의 코팅의 계산된 굴절률을 그래프로 나타낸 것이고;
도 32는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 변화하는 하부 구배 층 두께에서의 파장의 함수로서의 반사율을 그래프로 나타낸 것이고;
도 33은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 변화하는 하부 구배 층 프로파일 형상에서의 파장의 함수로서의 반사율을 그래프로 나타낸 것이고;
도 34a 및 34b는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 변화하는 상부 구배 층 두께의 함수로서의, 반사 색 및 투과 색을 각각 그래프로 나타낸 것이고;
도 35는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 상단 구배 두께의 함수로서의 코팅의 1-표면 반사 색을 그래프로 나타낸 것이고;
도 36은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 상단 구배 두께의 함수로서의 코팅의 2-표면 반사 색을 그래프로 나타낸 것이고;
도 37은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 상단 구배 두께의 함수로서의 코팅의 탄성률 및 경도를 그래프로 나타낸 것이고;
도 38은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 상단 구배 두께의 함수로서의 코팅의 투과 색을 그래프로 나타낸 것이고;
도 39는 실시예 2의 코팅 물품의 경도 및 광순응 투과율을 그래프로 나타낸 것이고;
도 40은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직에 대한 시야각 변화에 따른 실시예 3의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타내고;
도 41은, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직에 대한 시야각 변화에 따른 실시예 4의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율을 그래프로 나타낸 것이고;
도 42는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 실시예 3 및 4의 코팅에 대한 입사 시야각 변화에 따른 a* 및 b*를 그래프로 나타낸 것이다.
도 43a는 본원에 개시된 임의의 코팅 물품을 혼입한 예시적 전자 장치의 평면도이고;
도 43b는 도 43a의 예시적 전자 장치의 사시도이다.
상세한 설명
이제, 코팅 물품의 다양한 실시양태를 상세히 참조할 것이며, 이들의 예를 첨부된 도면에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 본원에 개시된 하나 이상의 실시양태에 따른 코팅 물품(100)은, 비-평면형 기판(110) 및 기판 상에 배치된 광학 코팅(120)을 포함할 수 있다. 비-평면형 기판(110)은 대향하는 주 표면(112, 114) 및 대향하는 부 표면(116, 118)을 포함할 수 있다. 광학 코팅(120)은 도 1에서 제1의 대향하는 주 표면(112) 상에 배치된 것으로 나타나 있으나; 광학 코팅(120)은 제1의 대향하는 주 표면(112) 상에 배치되는 것에 추가로 또는 그 대신에, 제2의 대향하는 주 표면(114) 및/또는 대향하는 부 표면들 중 한쪽 또는 양쪽 상에 배치될 수 있다. 광학 코팅(120)은 반사방지 표면(122)을 형성한다. 반사방지 표면(122)은 공기-계면을 형성하고, 일반적으로 광학 코팅(120)의 연부 뿐만 아니라 전체 코팅 물품(100)의 연부를 한정한다. 기판(110)은, 본원에 기재된 바와 같이, 실질적으로 투명할 수 있다.
본원에 기재된 실시양태에 따라, 기판(110)은 비-평면형이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 비-평면형 기판은, 기판(110)의 주 표면(112, 114) 중 적어도 하나가 기하학적으로 편평하지 않은 형상인 기판을 지칭한다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 주 표면(112)의 일부는 굴곡된 기하구조를 포함할 수 있다. 주 표면(112)의 굴곡도는 다양할 수 있다. 예를 들어, 실시양태는 약 1 mm 내지 수 미터 (즉, 거의 평면형), 예컨대 약 3 mm 내지 약 30 mm, 또는 약 5 mm 내지 약 10 mm의 근사 반경에 의해 측정된 굴곡을 가질 수 있다. 실시양태에서, 비-평면형 기판은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 평면형 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동식 전자 장치에 대한 터치 스크린은 그의 중심에 또는 그 근처에는 실질적으로 평면형인 표면을, 또한 그의 연부 주위에는 굴곡된 (즉, 비-평면형인) 부분을 포함할 수 있다. 이러한 기판의 예는, 애플 아이폰(Apple iPhone) 6 스마트폰 또는 삼성 갤럭시(Samsung Galaxy) S6 엣지 스마트폰으로부터의 커버 글래스를 포함한다. 비-평면형 기판의 일부 실시양태를 나타내었지만, 비-평면형 기판은 폭넓게 다양한 형상, 예컨대 굴곡된 시트 또는 심지어 튜브형 시트를 취할 수 있다.
비-평면형 기판(110)은, 서로에 대해 편평하지 않은 적어도 2개의 부분, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)을 포함하는 주 표면(112)을 포함한다. 방향 n1은 주 표면(112)의 제1 부분(113)에 대해 수직이고, 방향 n2는 주 표면(112)의 제2 부분(115)에 대해 수직이다. 제1 부분(113)에 대해 수직인 방향 n1 및 제2 부분(115)에 대해 수직인 방향 n2는 동일하지 않다. 실시양태에서, n1과 n2 사이의 각도는 적어도 약 5도, 적어도 약 10도, 적어도 약 15도, 적어도 약 20도, 적어도 약 25도, 적어도 약 30도, 적어도 약 35도, 적어도 약 40도, 적어도 약 45도, 적어도 약 50도, 적어도 약 55도, 적어도 약 60도, 적어도 약 70도, 적어도 약 80도, 적어도 약 90도, 적어도 약 120도, 적어도 약 150도, 또는 심지어 적어도 약 180도일 수 있다 (예를 들어, n1과 n2 사이의 각도는 튜브형 기판의 경우 180도일 수 있음). 예를 들어, n1과 n2 사이의 각도는 약 10도 내지 약 30도, 약 10도 내지 약 45도, 약 10도 내지 약 60도, 약 10도 내지 약 75도, 약 10도 내지 약 90도, 약 10도 내지 약 120도, 약 10도 내지 약 150도, 또는 약 10도 내지 약 180도 범위에 있을 수 있다. 추가의 실시양태에서, n1과 n2 사이의 각도는 약 10도 내지 약 80도, 약 20도 내지 약 80도, 약 30도 내지 약 80도, 약 40도 내지 약 80도, 약 50도 내지 약 80도, 약 60도 내지 약 80도, 약 70도 내지 약 80도, 약 20도 내지 약 180도, 약 30도 내지 약 180도, 약 40도 내지 약 180도, 약 50도 내지 약 180도, 약 60도 내지 약 180도, 약 70도 내지 약 150도, 또는 약 80도 내지 약 180도 범위에 있을 수 있다.
코팅 물품(100)을 통과하거나 그에 의해 반사되는 광은, 기판(110)의 주 표면(112)에 대해 수직이 아닐 수 있는, 도 1에 나타낸 바와 같은, 시야 방향 v (즉, n1에 대해서는 v1, 및 n2에 대해서는 v2)에서 측정될 수 있다. 시야 방향은 각각의 표면에서 수직으로부터 측정된 입사 조명 각도로서 언급될 수 있다. 예를 들어, 또한 본원에서 설명되는 바와 같이, 반사 색, 투과 색, 평균 광 반사율, 평균 광 투과, 광순응 반사율, 및 광순응 투과이다. 시야 방향 v는, 기판 표면에 대해 수직인 방향 n과 시야 방향 v 사이의 각도인 입사 조명 각도 θ를 한정한다 (즉, θ1은 수직 방향 n1과 시야 방향 v1 사이의 입사 조명 각도이고, θ2는 수직 방향 n2과 시야 방향 v2 사이의 입사 조명 각도임). 도 1은 0도가 아닌 입사 조명 각도를 나타내지만, 일부 실시양태에서, 입사 조명 각도는, v가 n과 동일하도록 약 0도일 수 있음을 이해하여야 한다. 코팅 물품(100)의 일부의 광학 특성은, 입사 조명 각도 θ 변화시 상이할 수 있다.
또한 도 1을 참조하면, 일부 실시양태에서, 기판 주 표면(112)에 대해 수직인 방향에서 측정된 광학 코팅(120)의 두께는, 기판(110)의 제1 부분(113) 및 제2 부분(115) 상에 배치된 광학 코팅(120)의 부분들 사이에서 다를 수 있다. 예를 들어, 광학 코팅(120)은, 예를 들어, 화학 증착 (예를 들어, 플라즈마 강화 화학 증착 (PECVD), 저압 화학 증착, 대기압 화학 증착, 및 플라즈마-강화 대기압 화학 증착), 물리적 증착 (예를 들어, 반응성 또는 비-반응성 스퍼터링 또는 레이저 절제), 열 또는 e-빔 증발 및/또는 원자 층 침착과 같은 진공 증착 기술에 의해 비-평면형 기판(110) 상에 침착될 수 있다. 또한, 분무, 디핑, 스핀 코팅, 또는 슬롯 코팅 (예를 들어, 졸-겔 물질 사용) 등의 액체 기재의 방법이 사용될 수 있다. 일반적으로, 증착 기술은 박막 생성을 위해 사용될 수 있는 다양한 진공 증착 방법을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물리적 증착은, 이후에 코팅되는 물체 상에 침착되는 물질의 증기 생성을 위해 물리적 방법 (예컨대 가열 또는 스퍼터링)을 사용한다. 이러한 증착 방법은"시야선(line-of-sight)" 침착 체계를 사용할 수 있고, 여기서 침착된 물질은 기판 표면에 대해 수직인 각도와 침착 방향 사이의 각도에 관계 없이 기판 상으로의 침착 동안 균일한 방향으로 이동한다.
도 1을 참조하면, 화살표(d)는 시야선 침착 방향을 나타낸다. 도 1에서의 침착 방향 d는, 기판이 광학 코팅(120)의 침착 동안 주 표면(114) 상에서 유지되는 시스템에서 통상적일 수 있는 바와 같이, 기판(110)의 주 표면(114)에 대해 수직이다. 라인(d)의 화살표는 시야선 침착의 방향을 가리킨다. 라인(t)은 기판(110)의 주 표면(112)에 대해 수직인 방향을 나타낸다. 주 표면(112)에 대해 수직인 방향에서 측정된 광학 코팅(120)의 수직 두께는 라인(t)의 길이로 표시된다. 침착 각도 φ는 침착 방향 d과 주 표면에 대해 수직인 방향 d 사이의 각도로서 정의된다. 광학 코팅(120)이 이론적 시야선 침착으로 침착되는 경우, 광학 코팅(120)의 일부의 두께는 φ의 코사인으로서 측정될 수 있다. 따라서, φ가 증가함에 따라, 광학 코팅(120)의 두께는 감소한다. 증착에 의해 침착된 광학 코팅(120)의 실제 두께는 코사인 φ의 스칼라에 의해 측정된 것과 상이할 수 있지만, 이는 비-평면형 기판(110) 상에 적용시 우수한 성능을 가질 수 있는 광학 코팅 디자인의 모델링에 유용한 추정을 제공한다. 추가로, n1 및 d는 도 1에서 동일한 방향으로 있지만, 이들은 모든 실시양태에서 동일한 방향으로 있어야 하는 것은 아니다.
본 개시내용 전반에 걸쳐, 달리 특정되지 않는 한, 광학 코팅(120)의 두께는 수직 방향 n으로 측정됨을 이해하여야 한다.
본원에 기재된 바와 같이, 실시양태에 따라, 코팅 물품(100)의 다양한 부분은, 서로 유사하게 나타나는, 광 반사도, 광 투과율, 반사 색, 및/또는 투과 색과 같은 광학 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115) 각각을 각각의 부분(113, 115)에서 기판(110)에 대해 대략 수직인 방향에서 볼 때 (즉, θ1은 약 0이고, θ2는 약 0임), 제1 부분(113)에서의 광학 특징은 제2 부분(115)에서의 것들과 유사할 수 있다. 다른 실시양태에서, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115) 각각을 각각의 부분(113, 115)에서 수직에 대하여 특정된 범위의 입사 조명 각도에서 볼 때 (예를 들어, θ1은 약 0도 내지 약 60도이고, θ2는 약 0도 내지 약 60도임), 제1 부분(113)에서의 광학 특징은 제2 부분(115)에서의 것들과 유사할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115) 각각을 대략 동일한 방향에서 볼 때 (예를 들어, v1과 v2 사이의 각도는 약 0도이다), 제1 부분(113)에서의 광학 특징은 제2 부분(115)에서의 것들과 유사할 수 있다.
광학 코팅(120)은 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 층을 포함한다. 용어 "층"은 단일 층을 포함할 수 있거나 하나 이상의 부분-층을 포함할 수 있다. 이러한 부분-층은 서로 직접 접촉될 수 있다. 부분-층은 동일한 물질 또는 2종 이상의 상이한 물질로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 대안적 실시양태에서, 이러한 부분-층은 이들 사이에 배치된 상이한 물질의 개재 층을 가질 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 층은 하나 이상의 연속적 비-중단 층 및/또는 하나 이상의 불연속적 중단 층 (즉, 서로 인접하여 형성된 상이한 물질을 갖는 층)을 포함할 수 있다. 층 또는 부분-층은, 개별 침착 또는 연속 침착 방법을 포함한 관련 기술분야의 임의의 공지된 방법에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 층은 단지 연속 침착 방법을 사용하여, 또는, 대안적으로, 단지 개별 침착 방법을 사용하여 형성될 수 있다.
광학 코팅(120)의 두께는, 여전히 본원에 기재된 광학 성능을 나타내는 물품을 제공하면서 침착 방향으로 약 1 ㎛ 이상일 수 있다. 일부 예에서, 침착 방향으로의 광학 코팅 두께는 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛ (예를 들어, 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛)의 범위에 있을 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "배치"는, 관련 기술분야의 임의의 공지된 방법을 사용한 표면 상의 코팅, 침착 및/또는 물질 형성을 포함한다. 배치된 물질은 본원에서 정의된 바와 같은 층을 구성할 수 있다. 어구 "~ 상의 배치"는, 물질이 표면과 직접 접촉되도록 물질이 표면 상에 형성되는 경우를 포함하고, 또한 물질이 표면 상에 형성되면서, 하나 이상의 개재 물질(들)이 배치된 물질과 표면 사이에 존재하는 경우를 포함한다. 개재 물질(들)은 본원에서 정의된 바와 같은 층을 구성할 수 있다. 추가로, 도 2 내지 8은 평면형 기판을 개략적으로 나타내었지만, 도 2 내지 8이 도 1에 나타낸 것과 같은 비-평면형 기판을 갖는 것 또한 고려되어야 하고, 이들은 각각의 도의 개념적 교시를 간단히 하기 위해 평면형으로서 나타낸 것임을 이해하여야 한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 광학 코팅(120)은 반사방지 코팅(130)을 포함할 수 있고, 이는 복수의 층(130A, 130B)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 반사방지 코팅(130)은 2개 이상의 층을 포함하는 주기(132)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 2개 이상의 층은 서로 상이한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 주기(132)는 제1 저RI 층(130A) 및 제2 고RI 층(130B)을 포함한다. 제1 저RI 층과 제2 고RI 층의 굴절률 차이는 약 0.01 이상, 약 0.05 이상, 약 0.1 이상, 또는 심지어 약 0.2 이상일 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 반사방지 코팅(130)은 복수의 주기(132)를 포함할 수 있다. 단일 주기(132)는 제1 저RI 층(130A) 및 제2 고RI 층(130B)을 포함할 수 있고, 그에 따라 복수의 주기(132)가 제공되는 경우, 제1 저RI 층(130A) (표시를 위해 "L"로서 지정됨) 및 제2 고RI 층(130B) (표시를 위해 "H"로서 지정됨)이 하기 층의 순서로 교호되고: L/H/L/H 또는 H/L/H/L, 그에 따라 제1 저RI 층(130A) 및 제2 고RI 층(130B)이 광학 코팅(120)의 물리적 두께를 따라 교호되어 나타난다. 도 2의 예에서, 반사방지 코팅(130)은 3개의 주기(132)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 반사방지 코팅(130)은 최대 25개의 주기(132)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사방지 코팅(130)은 약 2개 내지 약 20개의 주기(132), 약 2개 내지 약 15개의 주기(132), 약 2개 내지 약 10개의 주기(132), 약 2개 내지 약 12개의 주기(132), 약 3개 내지 약 8개의 주기(132), 또는 약 3개 내지 약 6개의 주기(132)를 포함할 수 있다.
도 3에 나타낸 실시양태에서, 반사방지 코팅(130)은, 제2 고RI 층(130B)에 비해 저굴절률 물질을 포함할 수 있는 추가의 캡핑 층(131)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 주기(132)는 하나 이상의 제3 층(130C)을 포함할 수 있다. 제3 층(들)(130C)은 저RI, 고RI 또는 중RI를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 제3 층(들)(130C)은 제1 저RI 층(130A) 또는 제2 고RI 층(130B)과 동일한 RI를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 제3 층(들)(130C)은 제1 저RI 층(130A)의 RI와 제2 고RI 층(130B)의 RI 사이인 중RI를 가질 수 있다. 대안적으로, 제3 층(들)(130C)은 제2 고RI 층(130B)보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 제3 층(130C)은 하기 예시적 구성: L제3 층/H/L/H/L; H제3 층/L/H/L/H; L/H/L/H/L제3 층; H/L/H/L/H제3 층; L제3 층/H/L/H/L/H제3 층; H제3 층/L/H/L/H/L제3 층; L제3 층/L/H/L/H; H제3 층/H/L/H/L; H/L/H/L/L제3 층; L/H/L/H/H제3 층; L제3 층/L/H/L/H/H제3 층; H제3 층//H/L/H/L/L제3 층; L/M제3 층/H/L/M/H; H/M/L/H/M/L; M/L/H/L/M; 뿐만 아니라 다른 조합으로 광학 코팅(120)에 제공될 수 있다. 이들 구성에서, 임의의 아래첨자가 없는 "L"은 제1 저RI 층을 지칭하고, 임의의 아래첨자가 없는 "H"는 제2 고RI 층을 지칭한다. "L제3 부분-층"의 언급은 저RI를 갖는 제3 층을 지칭하고, "H제3 부분-층"은 고RI를 갖는 제3 층을 지칭하고, "M"은 중RI를 갖는 제3 층을 지칭하고, 이들 모두 제1 층 및 제2 층에 대한 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "저RI", "고RI" 및 "중RI"는 서로에 대한 RI의 상대적 값을 지칭한다 (예를 들어, 저RI < 중RI < 고RI). 하나 이상의 실시양태에서, 용어 "저RI"는, 제1 저RI 층 또는 제3 층과 함께 사용시, 약 1.3 내지 약 1.7 또는 1.75의 범위를 포함한다. 하나 이상의 실시양태에서, 용어 "고RI"는, 제2 고RI 층 또는 제3 층과 함께 사용시, 약 1.7 내지 약 2.5 (예를 들어, 약 1.85 이상)의 범위를 포함한다. 일부 실시양태에서, 용어 "중RI"는, 제3 층과 함께 사용시, 약 1.55 내지 약 1.8 범위를 포함한다. 일부 경우에, 저RI, 고RI, 및 중RI에 대한 범위는 겹칠 수 있으나; 대부분의 경우에, 반사방지 코팅(130)의 층은 RI와 관련하여 저RI < 중RI < 고RI의 일반적 관계를 갖는다.
제3 층(들)(130C)은 주기(132)와 별도의 층으로서 제공될 수 있고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 주기(132) 또는 복수의 주기(132)와 캡핑 층(131) 사이에 배치될 수 있다. 제3 층(들)은 또한 주기(132)와 별도의 층으로서 제공될 수 있고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(110)과 복수의 주기(132) 사이에 배치될 수 있다. 제3 층(들)(130C)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 추가의 코팅(140)에 추가로 캡핑 층(131) 대신에 또는 캡핑 층(131)에 추가로 사용될 수 있다.
반사방지 코팅(130)에 사용하기에 적합한 물질은, SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, AlN, SiNx, SiOxNy, SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, TiO2, ZrO2, TiN, MgO, MgF2, BaF2, CaF2, SnO2, HfO2, Y2O3, MoO3, DyF3, YbF3, YF3, CeF3, 중합체, 플루오로중합체, 플라즈마-중합된 중합체, 실록산 중합체, 실세스퀴옥산, 폴리이미드, 플루오린화된 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐술폰, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴 중합체, 우레탄 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 내스크래치 층에 사용하기에 적합한 하기에 언급되는 다른 물질, 및 관련 기술분야에 공지된 다른 물질을 포함한다. 제1 저RI 층에 사용하기에 적합한 물질의 일부 예는, SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, SiOxNy, SiuAlvOxNy, MgO, MgAl2O4, MgF2, BaF2, CaF2, DyF3, YbF3, YF3, 및 CeF3을 포함한다. 제1 저RI 층에 사용하기 위한 물질의 질소 함량은 최소화될 수 있다 (예를 들어, Al2O3 및 MgAl2O4 등의 물질에서). 제2 고RI 층에 사용하기에 적합한 물질의 일부 예는, SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, SiNx, SiNx:Hy, HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3, Al2O3, MoO3 및 다이아몬드형 탄소를 포함한다. 예에서, 고RI 층은 또한 고경도 층 또는 내스크래치 층일 수 있고, 상기에 기재된 고RI 물질은 또한 고경도 또는 내스크래치성을 포함할 수 있다. 제2 고RI 층 및/또는 내스크래치 층에 대한 물질의 산소 함량은, 특히 SiNx 또는 AlNx 물질에서, 최소화될 수 있다. AlOxNy 물질은 산소-도핑 AlNx인 것으로 고려될 수 있고, 즉 이들은 AlNx 결정 구조 (예를 들어 우르차이트(wurtzite))를 가질 수 있고, AlON 결정 구조를 가질 필요가 없다. 예시적 AlOxNy 고RI 물질은, 30 원자% 내지 약 50 원자% 질소를 포함하며, 약 0 원자% 내지 약 20 원자% 산소, 또는 약 5 원자% 내지 약 15 원자% 산소를 포함할 수 있다. 예시적 SiuAlvOxNy 고RI 물질은 약 10 원자% 내지 약 30 원자% 또는 약 15 원자% 내지 약 25 원자% 규소, 약 20 원자% 내지 약 40 원자% 또는 약 25 원자% 내지 약 35 원자% 알루미늄, 약 0 원자% 내지 약 20 원자% 또는 약 1 원자% 내지 약 20 원자% 산소, 및 약 30 원자% 내지 약 50 원자% 질소를 포함할 수 있다. 상기 물질은 약 30 중량%까지 수소화될 수 있다. 중굴절률을 갖는 물질이 요망되는 경우, 일부 실시양태는 AlN 및/또는 SiOxNy를 사용할 수 있다. 제2 고RI 층 및/또는 내스크래치 층의 경도는 특정적으로 특성화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 제2 고RI 층 및/또는 내스크래치 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. 일부 경우에, 제2 고RI 층 물질은 단일 층으로서 침착될 수 있고, 내스크래치 층으로서 특성화될 수 있고, 이 단일 층은 반복가능한 경도 측정에 대해 약 500 내지 2000 nm의 두께를 가질 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 반사방지 코팅(130)의 층(들) 중 적어도 하나는 특정 광학 두께 범위를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "광학 두께"는 층의 물리적 두께 및 굴절률의 합계에 의해 측정된다. 하나 이상의 실시양태에서, 반사방지 코팅(130)의 층 중 적어도 하나는 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm, 약 15 내지 약 500 nm, 또는 약 15 내지 약 5000 nm 범위의 광학 두께를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반사방지 코팅(130) 내의 모든 층은 각각 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm, 약 15 내지 약 500 nm, 또는 약 15 내지 약 5000 nm 범위의 광학 두께를 가질 수 있다. 일부 경우에, 반사방지 코팅(130)의 적어도 하나의 층은 약 50 nm 이상의 광학 두께를 갖는다. 일부 경우에, 각각의 제1 저RI 층은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm, 약 15 내지 약 500 nm, 또는 약 15 내지 약 5000 nm 범위의 광학 두께를 갖는다. 다른 경우에, 각각의 제2 고RI 층은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm, 약 15 내지 약 500 nm, 또는 약 15 내지 약 5000 nm 범위의 광학 두께를 갖는다. 또한 다른 경우에, 각각의 제3 층은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm, 약 15 내지 약 500 nm, 또는 약 15 내지 약 5000 nm 범위의 광학 두께를 갖는다.
일부 실시양태에서, 최상단 공기측 층은, 또한 고경도를 나타내는 고RI 층을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 추가의 코팅(140)이 이 최상단 공기측 고RI 층의 상단에 배치될 수 있다 (예를 들어, 추가의 코팅은 저마찰 코팅, 소유성(oleophobic) 코팅, 또는 세정 용이 코팅을 포함할 수 있음). 매우 낮은 두께 (예를 들어, 약 10 nm 이하, 약 5 nm 이하 또는 약 2 nm 이하)를 갖는 저RI 층의 첨가는, 고RI 층을 포함하는 최상단 공기측 증에 첨가시, 광학 성능에 최소 영향을 준다. 매우 낮은 두께를 갖는 저RI 층은 SiO2, 소유성 또는 저마찰 층, 또는 SiO2 및 소유성 물질의 조합을 포함할 수 있다. 예시적 저마찰 층은 다이아몬드형 탄소를 포함할 수 있고, 이러한 물질 (또는 광학 코팅의 하나 이상의 층)은 0.4 미만, 0.3 미만, 0.2 미만, 또는 심지어 0.1 미만의 마찰 계수를 나타낼 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 반사방지 코팅(130)은 약 800 nm 이하의 물리적 두께를 가질 수 있다. 반사방지 코팅(130)은 약 10 nm 내지 약 800 nm, 약 50 nm 내지 약 800 nm, 약 100 nm 내지 약 800 nm, 약 150 nm 내지 약 800 nm, 약 200 nm 내지 약 800 nm, 약 10 nm 내지 약 750 nm, 약 10 nm 내지 약 700 nm, 약 10 nm 내지 약 650 nm, 약 10 nm 내지 약 600 nm, 약 10 nm 내지 약 550 nm, 약 10 nm 내지 약 500 nm, 약 10 nm 내지 약 450 nm, 약 10 nm 내지 약 400 nm, 약 10 nm 내지 약 350 nm, 약 10 nm 내지 약 300 nm, 약 50 내지 약 300 범위, 및 이들 사이의 모든 범위 및 부분-범위의 물리적 두께를 가질 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 제2 고RI 층(들)의 합쳐진 물리적 두께가 특성화될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 제2 고RI 층(들)의 합쳐진 두께는 약 100 nm 이상, 약 150 nm 이상, 약 200 nm 이상, 또는 심지어 약 500 nm 이상일 수 있다. 합쳐진 두께는 반사방지 코팅(130) 내의 개개의 고RI 층(들)의 두께의 계산된 합이다 (심지어 개재 저RI 층(들) 또는 다른 층(들)이 존재하는 경우에도). 일부 실시양태에서, 또한 고경도 물질 (예를 들어, 질화물 또는 옥시질화물 물질)을 포함할 수 있는 제2 고RI 층(들)의 합쳐진 물리적 두께는, 반사방지 코팅의 총 물리적 두께의 30% 초과일 수 있다. 예를 들어, 제2 고RI 층(들)의 합쳐진 물리적 두께는 반사방지 코팅의 총 물리적 두께의 약 40% 이상, 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 또는 심지어 약 80% 이상일 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 광학 코팅 내에 포함된, 또한 고경도 물질일 수 있는 고굴절률 물질의 양은, 물품 또는 광학 코팅(120)의 최상 (즉, 사용자측 또는 기판 반대쪽의 광학 코팅측) 500 nm의 물리적 두께의 백분율로서 특성화될 수 있다. 물품 또는 광학 코팅의 최상 500 nm의 백분율로서 표현되는, 제2 고RI 층(들)의 합쳐진 물리적 두께 (또는 고굴절률 물질의 두께)는 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상, 또는 심지어 약 90% 이상일 수 있다. 일부 실시양태에서, 반사방지 코팅 내의 경질 및 고굴절률 물질의 보다 큰 비율은 또한 동시에, 본원 다른 부분에서 추가로 기재되는 바와 같이 낮은 반사율, 낮은 색, 및 높은 내마모성을 나타내도록 형성될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 제2 고RI 층은 약 1.85 초과의 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있고, 제1 저RI 층은 약 1.75 미만의 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제2 고RI 층은 질화물 또는 옥시질화물 물질을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광학 코팅 내의 (또는 광학 코팅의 가장 두꺼운 제2 고RI 층 상에 배치된 층 내의) 모든 제1 저RI 층의 합쳐진 두께는 약 200 nm 이하 (예를 들어, 약 150 nm 이하, 약 100 nm 이하, 약 75 nm 이하, 또는 약 50 nm 이하)일 수 있다.
코팅 물품(100)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 반사방지 코팅 상에 배치된 하나 이상의 추가의 코팅(140)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 추가의 코팅은 세정 용이 코팅을 포함할 수 있다. 적합한 세정 용이 코팅의 일례는 미국 특허 출원 번호 13/690,904 (발명의 명칭: "PROCESS FOR MAKING OF GLASS ARTICLES WITH OPTICAL AND EASY-TO-CLEAN COATINGS", 2012년 11월 30일 출원됨)에 기재되어 있고, 이 출원은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 세정 용이 코팅은 약 5 nm 내지 약 50 nm 범위의 두께를 가질 수 있고, 플루오린화된 실란과 같은 공지된 물질을 포함할 수 있다. 세정 용이 코팅은 교대로 또는 추가로 저마찰 코팅 또는 표면 처리를 포함할 수 있다. 예시적 저마찰 코팅 물질은 다이아몬드형 탄소, 실란 (예를 들어 플루오로실란), 포스포네이트, 알켄, 및 알킨을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 세정 용이 코팅은 약 1 nm 내지 약 40 nm, 약 1 nm 내지 약 30 nm, 약 1 nm 내지 약 25 nm, 약 1 nm 내지 약 20 nm, 약 1 nm 내지 약 15 nm, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 5 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 15 nm 내지 약 50 nm, 약 7 nm 내지 약 20 nm, 약 7 nm 내지 약 15 nm, 약 7 nm 내지 약 12 nm 또는 약 7 nm 내지 약 10 nm 범위, 및 이들 사이의 모든 범위 및 부분-범위의 두께를 가질 수 있다.
추가의 코팅(140)은 내스크래치 층(들)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 추가의 코팅(140)은 세정 용이성 물질 및 내스크래치성 물질의 조합을 포함한다. 일례에서, 조합은 세정 용이성 물질 및 다이아몬드형 탄소를 포함한다. 이러한 추가의 코팅(140)은 약 5 nm 내지 약 20 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 추가의 코팅(140)의 구성성분은 별도의 층에 제공될 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드형 탄소는 제1 층으로서 배치될 수 있고, 세정 용이성 물질은 다이아몬드형 탄소의 제1 층 상의 제2 층으로서 배치될 수 있다. 제1 층 및 제2 층의 두께는 추가의 코팅에 대해 상기에 제공된 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드형 탄소의 제1 층은 약 1 nm 내지 약 20 nm 또는 약 4 nm 내지 약 15 nm (또는 보다 구체적으로 약 10 nm)의 두께를 가질 수 있고, 세정 용이성의 제2 층은 약 1 nm 내지 약 10 nm (또는 보다 구체적으로 약 6 nm)의 두께를 가질 수 있다. 다이아몬드형 코팅은 사면체 비정질 탄소 (Ta-C), Ta-C:H, 및/또는 a-C-H를 포함할 수 있다.
본원에서 언급되는 바와 같이, 광학 코팅(120)은 내스크래치 층(150)을 포함할 수 있고, 이는 반사방지 코팅(130)과 기판(110) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 내스크래치 층(150)은 반사방지 코팅(130)의 층들 사이에 배치된다 (예컨대 도 7에 나타낸 바와 같은 (150)). 반사방지 코팅의 2개의 구역 (즉, 내스크래치 층(150)과 기판(110) 사이에 배치된 제1 구역, 및 내스크래치 층 상에 배치된 제2 구역)은 서로 상이한 두께를 가질 수 있거나 서로 본질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 반사방지 코팅(130)의 2개의 구역의 층은 조성, 순서, 두께 및/또는 배열이 서로 동일할 수 있거나 서로 상이할 수 있다.
내스크래치 층(150) (또는 추가의 코팅(140)으로서 사용되는 내스크래치 층)에 사용되는 예시적 물질은 무기 탄화물, 질화물, 산화물, 다이아몬드형 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 내스크래치 층(150)에 적합한 물질의 예는 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 옥시질화물, 금속 탄화물, 금속 옥시탄화물, 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 예시적 금속은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W를 포함한다. 내스크래치 층(150) 또는 코팅에 사용될 수 있는 물질의 구체적 예는, Al2O3, AlN, AlOxNy, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, 다이아몬드, 다이아몬드형 탄소, SixCy, SixOyCz, ZrO2, TiOxNy 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 내스크래치 층(150)은 또한 나노복합체 물질, 또는 경도, 인성, 또는 내마모성/내마멸성을 개선시키기 위한 제어된 마이크로구조를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 내스크래치 층(150)은 약 5 nm 내지 약 30 nm의 크기 범위의 나노결정자를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 내스크래치 층(150)은 변형-강화된 지르코니아, 부분 안정화된 지르코니아, 또는 지르코니아-강화된 알루미나를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 내스크래치 층(150)은 약 1 MPa√m 초과의 파괴 인성 값을 나타내고, 동시에 약 8 GPa 초과의 경도 값을 나타낸다.
내스크래치 층(150)은 단일 층 (도 7에 나타낸 바와 같음), 또는 굴절률 구배를 나타내는 다중 부분-층 또는 단일 층을 포함할 수 있다. 다중 층이 사용되는 경우, 이러한 층은 내스크래치성 코팅을 형성한다. 예를 들어, 내스크래치 층(150)은 SiuAlvOxNy의 조성 구배를 포함할 수 있고, 여기서, Si, Al, O 및 N 중 임의의 하나 이상의 농도는 굴절률 증가 또는 감소를 위해 변화된다. 굴절률 구배는 또한 다공성을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 구배는 미국 특허 출원 번호 14/262224 (발명의 명칭: "Scratch-Resistant Articles with a Gradient Layer", 2014년 4월 28일 출원됨)에 보다 상세히 기재되어 있고, 이 출원은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
도 8에 나타낸 하나의 실시양태에서, 광학 코팅(120)은 고RI 층으로서 통합된 내스크래치 층(150)을 포함할 수 있고, 하나 이상의 저RI 층(130A) 및 고RI 층(130B)이 내스크래치 층(150) 상에 배치될 수 있고, 임의적 캡핑 층(131)이 저RI 층(130A) 및 고RI 층 (130B) 상에 위치하며, 여기서 캡핑 층(131)은 저RI 물질을 포함한다. 내스크래치 층(150)은 전체 광학 코팅(120)에서 또는 전체 코팅 물품(100)에서 가장 두꺼운 경질 층 또는 가장 두꺼운 고RI 층으로서 교대로 정의될 수 있다. 이론에 의해 국한되지 않지만, 코팅 물품(100)은, 비교적 희박 양의 물질이 내스크래치 층(150) 상에 침착되는 경우 압입 깊이에서 증가된 경도를 나타낼 수 있다고 여겨진다. 그러나, 내스크래치 층(150) 상의 저RI 및 고RI 층의 포함은 코팅 물품(100)의 광학 특성을 향상시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 비교적 적은 층 (예를 들어, 단지 1, 2, 3, 4, 또는 5개 층)이 내스크래치 층(150) 상에 위치할 수 있고, 이들 층은 각각 비교적 얇을 수 있다 (예를 들어 100 nm 미만, 75 nm 미만, 50 nm 미만, 또는 심지어 25 nm 미만).
실시양태에서, 내스크래치 층(150) 상에 (즉, 내스크래치 층(150)의 공기측 상에) 침착된 층은 약 1000 nm 이하, 약 500 nm 이하, 약 450 nm 이하, 약 400 nm 이하, 약 350 nm 이하, 약 300 nm 이하, 약 250 nm 이하, 약 225 nm 이하, 약 200 nm 이하, 약 175 nm 이하, 약 150 nm 이하, 약 125 nm 이하, 약 100 nm 이하, 약 90 nm 이하, 약 80 nm 이하, 약 70 nm 이하, 약 60 nm 이하, 또는 심지어 약 50 nm 이하의 총 두께 (즉, 합쳐진 두께)를 가질 수 있다.
실시양태에서, 내스크래치 층(150) 상에 (즉, 내스크래치 층(150)의 공기측 상에) 위치하는 저RI 층(들)의 총 두께 (이들이 접촉되지 않은 경우에도, 모든 저RI 층의 두께의 합계)는 약 500 nm 이하, 약 450 nm 이하, 약 400 nm 이하, 약 350 nm 이하, 약 300 nm 이하, 약 250 nm 이하, 약 225 nm 이하, 약 200 nm 이하, 약 175 nm 이하, 약 150 nm 이하, 약 125 nm 이하, 약 100 nm 이하, 약 90 nm 이하, 약 80 nm 이하, 약 70 nm 이하, 약 60 nm 이하, 약 50 nm 이하, 약 40 nm 이하, 약 30 nm 이하, 약 20 nm 이하, 또는 심지어 약 10 nm 이하일 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 광학 코팅(120)은 하나 이상의 구배 층을 포함할 수 있고, 도 25에 나타낸 바와 같이, 이들은 각각 이들의 각각의 두께를 따라 조성 구배를 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 광학 코팅(120)은 하부 구배 층(170), 내스크래치 층(150) (상기에 기재된 바와 같음), 및 상부 구배 층(160)을 포함할 수 있다. 하부 구배 층(170)은 기판(110)과 직접 접촉되어 위치할 수 있다. 내스크래치 층(150)은 하부 구배 층(170) 상에 존재할 수 있고, 상부 구배 층은 내스크래치 층(150) 상에 직접 접촉되어 존재할 수 있다. 내스크래치 층(150)은 고굴절률을 갖는 하나 이상의 비교적 경질 물질, 예컨대 SiNx, SiAlON, SiON 등을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 내스크래치 층(150)의 두께는, 다른 실시양태에서 내스크래치 층(150)에 대하여 기재된 바와 같이, 약 200 nm 내지 수 마이크로미터일 수 있다. 하부 구배 층(170)은, 대략 기판(110)과 접촉되는 부분에서의 기판의 굴절률 (이는 비교적 낮을 수 있음) 내지 내스크래치 층(150)과 접촉되는 부분에서의 내스크래치 층(150)의 굴절률 (이는 비교적 높을 수 있음)로 달라지는 굴절률을 가질 수 있다. 하부 구배 층(170)은 약 10 nm 내지 수 마이크로미터, 예컨대 50 nm 내지 1000 nm, 100 nm 내지 1000 nm, 또는 500 nm 내지 1000 nm의 두께를 가질 수 있다. 상부 구배 층(160)은, 대략 내스크래치 층(150)과 접촉되는 부분에서의 내스크래치 층(150)의 굴절률 (이는 비교적 높을 수 있음) 내지 반사방지 표면(122)에서 공기 계면에서의 비교적 저굴절률로 달라지는 굴절률을 가질 수 있다. 상부 구배 층(160)의 최상 부분 (반사방지 표면(122)에서)은 1.38 내지 1.55의 굴절률을 갖는 물질, 예컨대 실리케이트 유리, 실리카, 인 유리, 또는 플루오린화마그네슘 (이에 제한되지는 않음)을 포함할 수 있다. 상부 구배 층(160)의 최상 부분은 또한, 굴절률 약 1.38 내지 1.7 및 엔지니어링된 경도를 갖는 물질, 예컨대 Al2O3, SiuAlvOx, SiuAlvOxNy, SivOxNy, 또는 AlvOxNy (이에 제한되지는 않음)를 포함할 수 있다. 고경도 및 저굴절률이 반사방지 표면(122)에서 바람직하다. 도 26은 도 25의 광학 코팅(120)의 예시적 굴절률 프로파일을 나타낸다. 기판(110), 하부 구배 층(170), 내스크래치 층(150), 및 상부 구배 층(160)은 도 26의 굴절률 프로파일 상의 이들의 상응하는 부분에 표시되어 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 기판(110)에서의 하부 구배 층(170)의 굴절률은 기판(110)의 굴절률의 0.2 이내 (예컨대 0.15, 0.1, 0.05, 0.02, 또는 0.01)일 수 있다. 내스크래치 층에서의 하부 구배 층(170)의 굴절률은 내스크래치 층(150)의 굴절률의 0.2 이내 (예컨대 0.15, 0.1, 0.05, 0.02, 또는 0.01 이내)일 수 있다. 내스크래치 층(150)에서의 상부 구배 층(160)의 굴절률은 내스크래치 층(150)의 굴절률의 0.2 이내 (예컨대 0.15, 0.1, 0.05, 0.02, 또는 0.01 이내)일 수 있다. 반사방지 표면(122)에서의 상부 구배 층(160)의 굴절률은 약 1.38 내지 약 1.55일 수 있다. 실시양태에서, 내스크래치 층(150)의 굴절률은 적어도 약 1.75, 1.8, 또는 심지어 1.9일 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 하부 구배 층(170), 상부 구배 층(160), 또는 이들 둘 다, 비-선형 농도 프로파일 (비-선형 굴절률 프로파일을 제공함)을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 27 및 28은 비-선형 상부 구배 층(160)을 나타낸다. 이러한 비-선형 상부 구배 층(160)은 하기 실시예에 기재되는 바와 같이 모르프 파라미터에 의해 정량화될 수 있다. 1의 모르프 파라미터는 선형 굴절률 프로파일에 상응한다. 1 미만의 모르프 파라미터는, 구배 층의 그의 기하학적 중간점에서의 굴절률이 구배 층의 상부 및 하부 표면에서의 굴절률의 평균 초과인 비-선형 굴절률 프로파일을 나타낸다. 도 27은 1 미만의 모르프 파라미터를 갖는 상부 구배 층(160)을 나타낸다. 1 초과의 모르프 파라미터는, 구배 층의 그의 중간점에서의 굴절률이 구배 층의 상부 및 하부 표면에서의 굴절률의 평균 미만인 비-선형 굴절률 프로파일을 나타낸다. 도 28은 1 초과의 모르프 파라미터를 갖는 상부 구배 층(160)을 나타낸다. 1 미만의 모르프 파라미터를 갖는 코팅 물품(100)은 구배 층 전반에 걸쳐 경질 물질의 보다 높은 농도로 인해 증가된 경도를 가질 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따르면, 코팅 물품(100)은 도 26의 구배-포함 구조와 도 7의 교대 고RI/저RI-포함 구조 사이의 하이브리드인 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7에서 내스크래치 층은 교대 고RI/저RI 층을 갖는 2개의 반사방지 코팅(130)에 의해 샌드위치삽입되고, 도 26은 이들 교대 고RI/저RI 층을 구배 층으로 대체한다. 하이브리드 코팅은 내스크래치 층 하의 구배 층 및 내스크래치 층 상의 교대 고RI/저RI 코팅을 포함할 수 있다. 대안적 실시양태에서, 하이브리드 코팅은 내스크래치 층 상의 구배 층 및 내스크래치 층 하의 교대 고RI/저RI 코팅을 포함할 수 있다. 구배 층-포함 실시양태 및 교대 고RI/저RI 층 코팅 실시양태 (때때로 반사방지 코팅 실시양태로서 언급됨)에 관한 본원에 기재된 교시내용은 조합되고 상호교환되어 두 디자인의 하이브리드를 형성할 수 있음을 이해하여야 한다.
광학 코팅(120) 및/또는 코팅 물품(100)은 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 경도에 대하여 기재될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "베르코비치 압입자 경도 시험"은, 다이아몬드 베르코비치 압입자로 표면을 압입처리함으로써 물질의 그의 표면 상에서의 경도를 측정하는 것을 포함한다. 베르코비치 압입자 경도 시험은 코팅 물품(100)의 반사방지 표면(122) 또는 광학 코팅(120) 내의 임의의 하나 이상의 층의 표면을 다이아몬드 베르코비치 압입자로 압입처리하여 약 50 nm 내지 약 1000 nm 범위의 압입 깊이 (또는 어느 쪽이든 더 낮은, 광학 코팅(120) 또는 그의 층의 전체 두께)로 압입을 형성하고, 이 압입으로부터 전체 압입 깊이 범위 또는 이 압입 깊이의 세그먼트 (예를 들어, 약 100 nm 내지 약 600 nm의 범위)를 따라 최대 경도를 측정하는 것 (일반적으로 문헌 [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, 3-20]에 기재된 방법을 사용함)을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 경도는 평균 경도가 아니라 최대 경도를 지칭한다.
전형적으로, 하부에 놓인 기판보다 더 경질인 코팅의 나노압입 측정 방법 (예컨대 베르코비치 압입자 사용)에서, 측정된 경도는, 초기에는 얕은 압입 깊이에서 플라스틱 대역의 발달로 인해 증가하는 것으로 나타날 수 있고, 이어서 보다 깊은 압입 깊이에서 증가하여 최대값 또는 플래토(plateau)에 도달한다. 그 후, 경도는 하부에 놓인 기판의 효과로 인해 더욱 더 깊은 압입 깊이에서 감소하기 시작한다. 코팅에 비해 증가된 경도를 갖는 기판이 사용되는 경우, 동일한 효과가 나타날 수 있지만; 경도는 하부에 놓인 기판의 효과로 인해 보다 깊은 압입 깊이에서 증가한다.
하부에 놓인 기판의 효과 없이, 본원에 기재된 광학 필름 구조 및 그의 층의 특정 경도 반응을 규명하기 위해, 압입 깊이 범위 및 특정 압입 깊이 범위(들)에서의 경도 값이 선택될 수 있다. 베르코비치 압입자에 의한 광학 필름 구조 (기판 상에 배치시)의 경도 측정시, 물질의 영구 변형의 영역 (플라스틱 대역)은 물질의 경도와 연관된다. 압입 동안, 탄성 응력장은 영구 변형의 이 영역을 넘어 잘 연장된다. 압입 깊이가 증가함에 따라, 겉보기 경도 및 탄성률은 하부에 놓인 기판과의 응력장 상호작용에 의해 영향받는다. 경도에 대한 기판 영향은 보다 깊은 압입 깊이에서 (즉, 전형적으로 광학 필름 구조 또는 층 두께의 약 10% 초과의 깊이에서) 나타난다. 또한, 추가의 복잡화는, 경도 반응이 압입 공정 동안 완전한 가소성을 발달시키도록 특정 최소 로드를 필요로 한다는 것이다. 이러한 특정 최소 로드 전에, 경도는 일반적으로 증가하는 경향을 나타낸다.
작은 압입 깊이 (이는 또한 작은 로드로서 특성화될 수 있음) (예를 들어, 약 50 nm 이하)에서, 물질의 겉보기 경도는 압입 깊이에 대하여 극적으로 증가하는 것으로 나타난다. 이 작은 압입 깊이 체제는 경도의 진정한 계량을 나타내지 않지만, 대신에 상기에 언급된 플라스틱 대역의 발달을 반영하고, 이는 압입자의 굴곡의 유한 반경에 관련된다. 중간 압입 깊이에서, 겉보기 경도는 최대 수준에 접근한다. 보다 깊은 압입 깊이에서, 기판의 영향은 압입 깊이가 증가함에 따라 보다 현저해진다. 압입 깊이가 광학 코팅(120) 두께 또는 층 두께의 약 30%를 초과하면, 경도가 극적으로 하락하기 시작할 수 있다.
일부 실시양태에서, 코팅 물품(100)은, 반사방지 표면(122)에서 측정시, 약 8 GPa 이상, 약 10 GPa 이상, 또는 약 12 GPa 이상 (예를 들어, 약 14 GPa 이상, 약 16 GPa 이상, 약 18 GPa 이상, 또는 약 20 GPa 이상)의 경도를 나타낼 수 있다. 코팅 물품(100)의 경도는 심지어 약 20 GPa 또는 30 GPa까지일 수 있다. 이러한 측정된 경도 값은, 약 50 nm 이상 또는 약 100 nm 이상 (예를 들어, 약 50 nm 내지 약 300 nm, 약 50 nm 내지 약 400 nm, 약 50 nm 내지 약 500 nm, 약 50 nm 내지 약 600 nm, 약 200 nm 내지 약 300 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 약 200 nm 내지 약 500 nm, 또는 약 200 nm 내지 약 600 nm)의 압입 깊이를 따라 광학 코팅(120) 및/또는 코팅 물품(100)에 의해 나타날 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 물품은 기판의 경도 (이는 반사방지 표면으로부터 반대쪽 표면 상에서 측정될 수 있음)를 초과하는 경도를 나타낸다.
실시양태에 따르면, 경도는 코팅 물품(100)의 상이한 부분에서 측정될 수 있다. 예를 들어, 코팅 물품은, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)에서 반사방지 표면(122)에서 적어도 약 50 nm 이상의 압입 깊이에서 적어도 8 GPa 이상의 경도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)에서의 경도는 약 8 GPa 이상, 약 10 GPa 이상, 또는 약 12 GPa 이상 (예를 들어, 약 14 GPa 이상, 약 16 GPa 이상, 약 18 GPa 이상, 또는 약 20 GPa 이상)일 수 있다.
실시양태에 따르면, 본원에 기재된 코팅 물품은 코팅 물품(100)의 다양한 부분에서, 예컨대 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)에서 바람직한 광학 특성 (예컨대 낮은 반사율 및 중성 색)을 가질 수 있다. 예를 들어, 광 반사율은, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115) 각각을 각각의 부분에 대해 거의 수직인 입사 조명 각도에서 볼 때, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)에서 비교적 낮을 수 있다 (또한 투과율은 비교적 높을 수 있음). 또 다른 실시양태에서, 각각의 부분을 거의 수직인 입사 조명 각도에 볼 때, 두 부분 사이의 색 차이는 육안에 대해 사소할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 부분들을 동일한 방향을 갖는 입사 조명 각도에서 볼 때, 색은 육안에 대해 사소할 수 있고, 각각의 부분에서 비교적 낮은 반사율이 존재할 수 있다 (즉, 부분들이 서로에 대해 일정 각도에 있기 때문에 각각의 부분의 표면에 대한 입사 조명 각도는 상이하지만, 조명 방향은 동일함). 광학 특성은 평균 광 투과율, 평균 광 반사율, 광순응 반사율, 광순응 투과율, 반사 색 (즉, L*a*b* 색 좌표에서), 및 투과 색 (즉, L*a*b* 색 좌표에서)을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "투과율"는, 물질 (예를 들어, 물품, 기판 또는 광학 필름 또는 그의 부분)을 통해 투과된 주어진 파장 범위 내의 입사 광 출력의 백분율로서 정의된다. 용어 "반사율"는 유사하게, 물질 (예를 들어, 물품, 기판, 또는 광학 필름 또는 그의 부분)로부터 반사된 주어진 파장 범위 내의 입사 광 출력의 백분율로서 정의된다. 반사율은 단지 반사방지 표면(122)에서 측정시 (예를 들어, 물품의 코팅되지 않은 배면 (예를 들어, 도 1에서 (114))으로부터 반사 제거시, 예컨대 흡수제에 커플링된 배면 상의 굴절률-매칭 오일 사용, 또는 다른 공지된 방법을 통해) 단일 측면 반사율로서 측정될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 투과율 및 반사율의 특성화의 스펙트럼 해상도는 5 nm 또는 0.02 eV 미만이다. 색은 반사에서 보다 현저할 수 있다. 시야각에 따른 반사에서의 각도 색 이동은, 입사 조명 각도에 따른 스펙트럼 반사율 진동에서의 이동으로 인한 것이다. 시야각에 따른 투과에서의 각도 색 이동 또한, 입사 조명 각도에 따른 스펙트럼 투과율 진동에서의 동일한 이동으로 인한 것이다. 입사 조명 각도에 따른 관찰 색 및 각도 색 이동은, 특히 형광 조명 및 일부 LED 조명과 같은 예리한 스펙트럼 특징을 갖는 조명 하에서, 종종 장치 사용자를 혼란시키거나 불쾌하게 한다. 투과에서의 각도 색 이동 또한 반사에서의 색 이동에서 역할을 할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 투과 및/또는 반사에서의 각도 색 이동의 요인은 또한, 시야각으로 인한 각도 색 이동 또는 특정 광원 또는 시험 시스템에 의해 한정되는 물질 흡수 (각에 대해 다소 독립적임)에 의해 야기될 수 있는 특정 화이트 포인트로부터 멀어지는 각도 색 이동을 포함할 수 있다.
평균 광 반사율 및 평균 광 투과율은 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장 체제 상에서 측정될 수 있다. 추가의 실시양태에서, 광학 파장 체제는 약 450 nm 내지 약 650 nm, 약 420 nm 내지 약 680 nm, 약 420 nm 내지 약 700 nm, 약 420 nm 내지 약 740 nm, 약 420 nm 내지 약 850 nm, 또는 약 420 nm 내지 약 950 nm와 같은 파장 범위를 포함할 수 있다.
코팅 물품(100)은 또한, 다양한 부분에서 광순응 투과율 및 반사율에 의해 특성화될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 광순응 반사율은, 인간 눈의 민감도에 따라 파장 스펙트럼에 대하여 반사율을 가중시킴으로써 인간 눈의 반응을 모방한다. 광순응 반사율은 또한, 공지된 협의회, 예컨대 CIE 색 공간 협의회에 따른, 반사 광의 휘도(luminance), 또는 삼자극 Y 값으로서 정의될 수 있다. 평균 광순응 반사율은 하기 등식에서 스펙트럼 반사율, R(λ)를 광원 스펙트럼, I(λ) 및 CIE의 색 매칭 함수
Figure 112019012665611-pct00001
와 곱하고, 이를 눈의 스펙트럼 반응과 관련시킴으로써 정의된다:
Figure 112019012665611-pct00002
평균 광순응 투과율은 하기 등식에서 스펙트럼 투과율, T(λ)를 광원 스펙트럼, I(λ) 및 CIE의 색 매칭 함수
Figure 112019012665611-pct00003
와 곱하고, 이를 눈의 스펙트럼 반응과 관련시킴으로써 정의된다:
Figure 112019012665611-pct00004
하나의 실시양태에 따르면, 코팅 물품(100)은, 기판(110)의 제1 부분(113)에서 반사방지 표면(122)에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타낼 수 있고, 여기서 제1 부분(113)의 단일 측면 평균 광 반사율은 n1에 대하여 제1 입사 조명 각도 θ1에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도 θ1은 n1로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함한다. 추가의 실시양태에서, 제1 입사 조명 각도 θ1은 n1로부터 약 0도 내지 약 60, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 각도를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 코팅 물품(100)은, n1로부터 약 0도 내지 약 60도, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 모든 입사 조명 각도 θ1에 대하여 기판(110)의 제1 부분(113)에서 반사방지 표면(122)에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타낼 수 있다. 추가의 실시양태에서, 입사 조명 각도 θ1에 대해 주어진 임의의 기재 범위에서, 기판(110)의 제1 부분(113)에서 반사방지 표면(122)에서 측정된 단일 측면 평균 광 반사율은 광학 파장 체제 상에서 약 10% 이하, 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, 또는 약 0.8% 이하일 수 있다. 예를 들어, 단일 측면 평균 광 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% 범위 및 이들 사이의 모든 범위에 있을 수 있다.
하나의 실시양태에 따르면, 코팅 물품(100)은 기판(110)의 제2 부분(115)에서 반사방지 표면(122)에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타낼 수 있고, 여기서 제2 부분(115)의 단일 측면 평균 광 반사율은 n2에 대하여 제1 입사 조명 각도 θ2에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도 θ2는 n2로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함한다. 추가의 실시양태에서, 제1 입사 조명 각도 θ2는 n2로부터 약 0도 내지 약 60, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 각도를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 코팅 물품(100)은, n2로부터 약 0도 내지 약 60도, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 모든 입사 조명 각도 θ2에 대하여 기판(110)의 제2 부분(115)에서 반사방지 표면(122)에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타낼 수 있다. 추가의 실시양태에서, 입사 조명 각도 θ2에 대해 주어진 임의의 기재 범위에서, 기판(110)의 제2 부분(115)에서 반사방지 표면(122)에서 측정된 단일 측면 평균 광 반사율은 광학 파장 체제 상에서 약 10% 이하, 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, 또는 약 0.8% 이하일 수 있다. 예를 들어, 단일 측면 평균 광 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% 범위 및 이들 사이의 모든 범위에 있을 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 개시된 임의의 각도 범위 상에서 기판(110)의 제1 부분(113)에서 반사방지 표면(122)에서 측정된 단일 측면 평균 광 반사율과, 개시된 임의의 각도 범위 상에서 기판(110)의 제2 부분(115)에서 반사방지 표면(122)에서 측정된 단일 측면 평균 광 반사율 사이의 차이는, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 또는 심지어 1% 이하이다.
또 다른 실시양태에서, 제1 부분(113) 및/또는 제2 부분(115)에서의 광순응 반사율은 개시된 각도 범위 상에서 단일 측면 평균 광 반사율과 관련하여 개시된 범위에 있다.
하나의 실시양태에 따르면, 코팅 물품(100)은 기판(110)의 제1 부분(113)에서 반사방지 표면(122)에서 측정시 약 8% 이하의 평균 광 투과율을 나타낼 수 있고, 여기서 제1 부분(113)의 평균 광 투과율은 n1에 대하여 제1 입사 조명 각도 θ1에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도 θ1은 n1로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함한다. 추가의 실시양태에서, 제1 입사 조명 각도 θ1은 n1로부터 약 0도 내지 약 60, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 각도를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 코팅 물품(100)은, n1로부터 약 0도 내지 약 60도, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 모든 입사 조명 각도 θ1에 대하여 기판(110)의 제1 부분(113)에서 반사방지 표면(122)에서 측정시 약 8% 이하의 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 추가의 실시양태에서, 입사 조명 각도 θ1에 대해 주어진 임의의 기재 범위에서, 기판(110)의 제1 부분(113)에서 반사방지 표면(122)에서 측정된 평균 광 투과율은 광학 파장 체제 상에서 약 90% 이상, 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 94% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 또는 98% 이상일 수 있다. 예를 들어, 평균 광 투과율은 약 90% 내지 약 95.5%, 약 91% 내지 약 95.5%, 약 92% 내지 약 95.5%, 약 93% 내지 약 95.5%, 약 94% 내지 약 95.5%, 약 95% 내지 약 95.5%, 약 96% 내지 약 95.5% 범위, 및 이들 사이의 모든 범위에 있을 수 있다.
하나의 실시양태에 따르면, 코팅 물품(100)은 기판(110)의 제2 부분(115)에서 반사방지 표면(122)에서 측정시 약 8% 이하의 평균 광 투과율을 나타낼 수 있고, 여기서 제2 부분(115)의 평균 광 투과율은 n2에 대하여 제1 입사 조명 각도 θ2에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도 θ2는 n2로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함한다. 추가의 실시양태에서, 제1 입사 조명 각도 θ2는 n2로부터 약 0도 내지 약 60, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 각도를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 코팅 물품(100)은 n2로부터 약 0도 내지 약 60도, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 모든 입사 조명 각도 θ2에 대하여 기판(110)의 제2 부분(115)에서 반사방지 표면(122)에서 측정시 약 8% 이하의 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 추가의 실시양태에서, 입사 조명 각도 θ2에 대해 주어진 임의의 기재 범위에서, 기판(110)의 제2 부분(115)에서 반사방지 표면(122)에서 측정된 평균 광 투과율은 광학 파장 체제 상에서 약 90% 이상, 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 94% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 또는 98% 이상일 수 있다. 예를 들어, 평균 광 투과율은 약 90% 내지 약 95.5%, 약 91% 내지 약 95.5%, 약 92% 내지 약 95.5%, 약 93% 내지 약 95.5%, 약 94% 내지 약 95.5%, 약 95% 내지 약 95.5%, 약 96% 내지 약 95.5% 범위, 및 이들 사이의 모든 범위에 있을 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 개시된 임의의 각도 범위 상에서 기판(110)의 제1 부분(113)에서 반사방지 표면(122)에서 측정된 평균 광 투과율과, 개시된 임의의 각도 범위 상에서 기판(110)의 제2 부분(115)에서 반사방지 표면(122)에서 측정된 평균 광 투과율 사이의 차이는, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 또는 심지어 1% 이하이다.
또 다른 실시양태에서, 제1 부분(113) 및/또는 제2 부분(115)에서의 광순응 투과율은 개시된 각도 범위 상에서 평균 광 투과율과 관련하여 개시된 범위에 있다.
또 다른 실시양태에 따르면, 단일 측면 평균 광 반사율, 평균 광 투과율, 광순응 반사율, 광순응 투과율, 반사 색, 및 투과 색 중 하나 이상이 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)에서 측정될 수 있고, 여기서 제1 입사 조명 각도 θ1은 n1로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함하고, 제2 부분(115)에서 주어진 광학특성은 제2 입사 조명 각도 θ2에서 측정되고, 여기서 제2 입사 조명 각도 θ2는, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)에서의 광학 특성이 동일한 시야 방향에서 측정되도록, 제1 입사 조명 각도의 방향 v1과 동일한 방향으로 있다 (즉, v1은 v2와 동일하지만, n1이 n2와 동일하지 않기 때문에 θ1은 θ2와 동일하지 않음).
광학 코팅(120)/공기 계면 및 광학 코팅(120)/기판(110) 계면으로부터의 반사파 사이의 광학 간섭은 코팅 물품(100)에서의 겉보기 색을 생성하는 스펙트럼 반사율 및/또는 투과율 진동을 제공할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 제1 부분(113)에서 코팅 물품(100)은, θ1의 입사 조명 각도에서 수직 n1 내지 시야 방향 v1에서 측정시 약 10 이하의 반사율 및/또는 투과율에서의 각도 색 이동을 나타낼 수 있다. 추가로, 하나 이상의 실시양태에서, 제2 부분(115)에서 코팅 물품(100)은, θ2의 입사 조명 각도에서 수직 n2 내지 시야 방향 v2에서 측정시 약 10 이하의 반사율 및/또는 투과율에서의 각도 색 이동을 나타낼 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따르면, 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)에서 기준점 색은 약 10 미만 (예컨대 약 9 이하, 약 8 이하, 약 7 이하, 약 6 이하, 약 5 이하, 약 4 이하, 약 3 이하, 또는 심지어 약 2 이하)일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 어구 "기준점 색"은, 기준 색에 대한, 반사율 및/또는 투과율에서의 CIE L*, a*, b* 표색계 하의 a* 및 b*를 지칭한다. 기준 색은 (a*,b*) = (0,0), (-2,-2), (-4,-4), 또는 기판(110)의 색 좌표일 수 있다. 기준점 색은 변화하는 입사 조명 각도 θ1 및 θ2에서 측정될 수 있다. (0,0) 기준에서, 기준점 색은 √((a*물품)2　+　(b* 물품)2)로서 정의되고, (-2,-2) 기준에서, 기준점 색은 √((a* 물품 +2)2　+　(b* 물품 +2)2)로서 정의되고, (-4,-4)에서, 기준점 색은 √((a* 물품 +4)2　+　(b* 물품 +4)2)로서 정의되고, 기판(110)의 색으로서의 기준에서, 기준점 색은 √((a*물품 - a*기판)2　+　(b*물품　-　b*기판)2)로서 정의된다. 실시양태에서, 기준점 색은, 입사 조명 각도 θ1 및 θ2가 n1 또는 n2로부터 약 0도 내지 약 60, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 각도를 포함할 수 있도록 하는 각도 범위 상에서 측정될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 임의의 개시된 입사 조명 각도 범위에 대하여, 제1 부분(113), 및 제2 부분(115), 또는 이들 둘 다에서, a*는 약 2 이하일 수 있고, b*는 약 2 이하일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 어구 "각도 색 이동"은, 입사 조명 각도 이동에 따른, 반사율 및/또는 투과율에서의 CIE L*, a*, b* 표색계 하의 a* 및 b* 둘 다의 변화를 지칭한다. 달리 언급되지 않는 한, 본원에 기재된 물품의 L* 좌표는 임의의 각도 또는 기준점에서 동일하고, 색 이동에 영향을 주지 않음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 각도 색 이동은 하기 등식을 사용하여 코팅된 기판(100)의 특정 위치에서 측정될 수 있다:
√((a*v-a*n)2+(b*v-b*n)2)
여기서, a*v, 및 b*v는 입사 조명 각도에서 볼 때 물품의 a* 및 b* 좌표를 나타내고, a*n, 및 b*n는 수직에서 또는 거의 수직에서 볼 때 물품의 a* 및 b* 좌표를 나타낸다.
하나 이상의 실시양태에서, 제1 부분(113)에서 각도 색 이동은 약 10 이하, 약 9 이하, 약 8 이하, 약 7 이하, 약 6 이하, 약 5 이하, 약 4 이하, 약 3 이하, 또는 심지어 약 2 이하일 수 있다. 마찬가지로, 제2 부분(115)에서 각도 색 이동은 약 10 이하, 약 9 이하, 약 8 이하, 약 7 이하, 약 6 이하, 약 5 이하, 약 4 이하, 약 3 이하, 또는 심지어 약 2 이하일 수 있다. 각각의 입사 조명 각도 θ1 및 θ2는 n1 또는 n2로부터 약 0도 내지 약 60, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 각도를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 코팅 물품(100)은, n1로부터 약 0도 내지 약 60도, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 모든 입사 조명 각도 θ1에 대하여 약 10 이하의 기판(110)의 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)에서의 반사 또는 투과율 색 이동을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 각도 색 이동은 약 0일 수 있다.
광원은, A 광원 (텅스텐-필라멘트 조명을 나타냄), B 광원 (일광 모사 광원), C 광원 (일광 모사 광원), D 시리즈 광원 (자연 일광을 나타냄), 및 F 시리즈 광원 (다양한 유형의 형광 조명을 나타냄)을 포함한, CIE에 의해 정해진 바와 같은 표준 광원을 포함할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 기판(110)의 제1 부분(113)과 기판(110)의 제2 부분(115) 사이의 코팅 물품(100)의 반사 색 차이는 약 10 이하 (예컨대 약 9 이하, 약 8 이하, 약 7 이하, 약 6 이하, 약 5 이하, 약 4 이하, 약 3 이하, 약 2 이하, 또는 심지어 약 1 이하)이고, 여기서 반사 색 차이는 하기 식으로서 정의되고:
√((a*제1 부분 - a*제2 부분)2 + (b*제1 부분 - b*제2 부분)2),
여기서 제1 부분(113)에서의 반사 색은 n1에 대하여 제1 입사 조명 각도 θ1에서 측정되고, 제2 부분(115)에서의 반사 색은 n2에 대하여 제2 입사 조명 각도 θ2에서 측정된다. 각각의 입사 조명 각도 θ1 및 θ2는 n1 또는 n2로부터 약 0도 내지 약 60, 약 0도 내지 약 50, 약 0도 내지 약 40, 약 0도 내지 약 30, 약 0도 내지 약 20, 또는 약 0도 내지 약 10 범위의 각도를 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, √((a*제1 부분 - a*제2 부분 )2 + (b*제1 부분 - b*제2 부분 )2)로서 정의되는 반사 색 차이는, 제2 입사 조명 각도 θ2가 제1 입사 조명 각도의 방향 v1과 동일한 방향으로 있고, 그에 따라 제1 부분(113) 및 제2 부분(115)에서의 광학 특성이 동일한 시야 방향에서 측정되도록 (즉, v1은 v2와 동일하지만, n1이 n2와 동일하지 않기 때문에 θ1은 θ2와 동일하지 않음) 측정될 수 있다.
기판(110)은 무기 물질을 포함할 수 있고, 비정질 기판, 결정성 기판, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 기판(110)은 인조 물질 및/또는 천연 물질 (예를 들어, 석영 및 중합체)로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 기판(110)은 유기물로서 특성화될 수 있고, 구체적으로 중합체일 수 있다. 적합한 중합체의 예는, 비-제한적으로, 열가소성 물질, 예컨대 폴리스티렌 (PS) (스티렌 공중합체 및 블렌드 포함), 폴리카르보네이트 (PC) (공중합체 및 블렌드 포함), 폴리에스테르 (공중합체 및 블렌드, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체 포함), 폴리올레핀 (PO) 및 시클릭폴리올레핀 (시클릭-PO), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 아크릴 중합체, 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) (공중합체 및 블렌드 포함), 열가소성 우레탄 (TPU), 폴리에테르이미드 (PEI) 및 이들 중합체의 서로와의 블렌드를 포함한다. 다른 예시적 중합체는 에폭시, 스티렌, 페놀, 멜라민, 및 실리콘 수지를 포함한다.
일부 구체적 실시양태에서, 기판(110)은 구체적으로 중합체, 플라스틱 및/또는 금속 물질을 배제할 수 있다. 기판(110)은 알칼리-포함 기판으로서 특성화될 수 있다 (즉, 기판은 하나 이상의 알칼리를 포함함). 하나 이상의 실시양태에서, 기판(110)은 약 1.45 내지 약 1.55 범위의 굴절률을 나타낸다. 구체적 실시양태에서, 기판(110)은, 적어도 5개, 적어도 10개, 적어도 15개, 또는 적어도 20개 샘플을 사용한 볼-온-링(ball-on-ring) 시험을 사용하여 측정시, 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 또는 1.5% 이상 또는 심지어 2% 이상인 하나 이상의 대향하는 주 표면 상의 표면에서의 평균 파괴 변형률(strain-to-failure)을 나타낼 수 있다. 구체적 실시양태에서, 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 대향하는 주 표면 상의 그의 표면에서의 평균 파괴 변형률을 나타낼 수 있다.
적합한 기판(110)은 약 30 GPa 내지 약 120 GPa 범위의 탄성률 (또는 영률)을 나타낼 수 있다. 일부 경우에, 기판의 탄성률은 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 범위, 및 이들 사이의 모든 범위 및 부분-범위에 있을 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 비정질 기판은 보강된 또는 비-보강된 것일 수 있는 유리를 포함할 수 있다. 적합한 유리의 예는, 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다. 일부 변형에서, 유리는 리티아(Lithia)를 갖지 않을 수 있다. 하나 이상의 대안적 실시양태에서, 기판(110)은 결정성 기판, 예컨대 유리 세라믹 기판 (이는 보강된 또는 비-보강된 것일 수 있음)을 포함할 수 있거나, 또는 단일 결정 구조, 예컨대 사파이어를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체적 실시양태에서, 기판(110)은 비정질 기재 (예를 들어, 유리) 및 결정성 클래딩 (예를 들어, 사파이어 층, 다결정성 알루미나 층 및/또는 또는 스피넬 (MgAl2O4) 층)을 포함한다.
하나 이상의 실시양태의 기판(110)은 전체 코팅 물품(100)의 경도 미만인 경도를 가질 수 있다 (본원에 기재된 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정). 기판(110)의 경도는, 베르코비치 압입자 경도 시험 또는 비커스(Vickers) 경도 시험을 포함하나 이에 제한되지는 않는 관련 기술분야에 공지된 방법을 사용하여 측정될 수 있다.
기판(110)은 실질적으로 광학적으로 맑고 투명하고 광 산란 요소를 갖지 않을 수 있다. 이러한 실시양태에서, 기판은 광학 파장 체제 상에서 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 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 대안적 실시양태에서, 기판(110)은 불투명하거나 광학 파장 체제 상에서 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 0.5% 미만의 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 일부 실시양태에서, 이들 광 반사율 및 투과율 값은 총 반사율 또는 총 투과율일 수 있거나 (기판의 양쪽 주 표면 상의 반사율 또는 투과율을 고려함), 또는 기판의 단일 측면 상에서 (즉, 단지 반사방지 표면(122) 상에서, 반대쪽 표면은 고려하지 않음) 관찰될 수 있다. 달리 특정되지 않는 한, 기판 단독의 평균 반사율 또는 투과율은 기판 주 표면(112)에 대하여 0도의 입사 조명 각도에서 측정된다 (그러나, 이러한 측정은 45도 또는 60도의 입사 조명 각도에서 제공될 수 있음). 기판(110)은 임의로 색, 예컨대 백색, 흑색, 적색, 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 등을 나타낼 수 있다.
추가로 또는 대안적으로, 기판(110)의 물리적 두께는 심미적 및/또는 기능적 이유로 그의 치수 중 하나 이상을 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 기판(110)의 연부는 기판(110)의 보다 중심 영역에 비해 두꺼울 수 있다. 기판(110)의 길이, 폭 및 물리적 두께 치수는 또한 코팅 물품(100)의 응용물 또는 용도에 따라 달라질 수 있다.
기판(110)은 다양한 상이한 방법을 사용하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)이 비정질 기판, 예컨대 유리를 포함하는 경우, 다양한 형성 방법은 플로트(float) 유리 방법 및 다운-드로우(down-draw) 방법, 예컨대 퓨전 드로우(fusion draw) 및 슬롯 드로우(slot draw)를 포함할 수 있다.
기판(110)이 형성되면, 이를 보강하여 보강된 기판을 형성할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "보강된 기판"은, 예를 들어 기판의 표면 내의 보다 작은 이온에 대한 보다 큰 이온의 이온-교환을 통해, 화학적으로 보강된 기판을 지칭할 수 있다. 그러나, 압축 응력 및 중심 인장 영역을 생성하기 위해 기판의 부분들 사이의 열 팽창 계수의 불일치의 사용, 또는 열 템퍼링과 같은 관련 기술분야에 공지된 다른 보강 방법을 사용하여 보강된 기판을 형성할 수 있다.
기판(110)이 이온 교환 방법에 의해 화학적으로 보강되는 경우, 기판의 표면 층 내의 이온은 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 보다 큰 이온에 의해 치환 (또는 그것과 교환)된다. 이온 교환 방법은 전형적으로, 기판을, 기판 내의 보다 작은 이온과 교환하려는 보다 큰 이온을 함유하는 용융 염 배쓰 내에 침지시킴으로써 수행된다. 배쓰 조성 및 온도, 침지 시간, 염 배쓰(들) 내의 기판의 침지 횟수, 다중 염 배쓰의 사용, 추가의 단계, 예컨대 어닐링(annealing), 세척 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는 이온 교환 방법에 대한 파라미터는 일반적으로, 기판의 조성 및 요망되는 압축 응력 (CS), 보강 작업으로부터 유래되는 기판의 압축 응력 층의 깊이 (또는 층의 깊이 DOL, 또는 압축의 깊이 DOC)에 의해 결정됨이 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 인지될 것이다. 예를 들어, 알칼리 금속-함유 유리 기판의 이온 교환은, 보다 큰 알칼리 금속 이온의 염, 예컨대 니트레이트, 술페이트, 및 클로라이드 (이에 제한되지는 않음)를 함유하는 적어도 하나의 용융 배쓰 중의 침지에 의해 달성될 수 있다. 용융 염 배쓰의 온도는 전형적으로 약 380℃ 내지 약 450℃ 범위에 있으며, 침지 시간은 약 15분 내지 약 40시간 범위에 있다. 그러나, 상기에 기재된 것들과 상이한 온도 및 침지 시간이 사용될 수도 있다.
추가로, 유리 기판을, 침지 사이의 세척 및/또는 어닐링 단계와 함께, 다중 이온 교환 배쓰 중에 침지시키는 이온 교환 방법의 비-제한적 예는, 미국 특허 출원 번호 12/500,650 (2009년 7월 10일 출원됨, Douglas C. Allan et al., 발명의 명칭: "Glass with Compressive Surface for Consumer Applications", 2008년 7월 11일 출원된 미국 가특허출원 번호 61/079,995를 우선권 주장함, 여기서는 유리 기판을 상이한 농도의 염 배쓰 중에서의 다중 연속적 이온 교환 처리로 침지에 의해 보강시킴); 및 미국 특허 8,312,739 (Christopher M. Lee et al., 2012년 11월 20일 등록됨, 발명의 명칭: "Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass," 2008년 7월 29일 출원된 미국 가특허출원 번호 61/084,398을 우선권 주장함, 여기서는 유리 기판을 유출 이온으로 희석된 제1 배쓰 중에서의 이온 교환, 그 후 제1 배쓰에 비해 보다 낮은 농도의 유출 이온을 갖는 제2 배쓰 중에서의 침지에 의해 보강시킴)에 기재되어 있다. 미국 특허 출원 번호 12/500,650 및 미국 특허 번호 8,312,739의 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
이온 교환에 의해 달성된 화학적 보강 정도는 중심 장력 (CT), 표면 CS, 및 압축 깊이 (DOC)의 파라미터에 기초하여 정량화될 수 있다. 압축 응력 (표면 CS 포함)은 상업적으로 입수가능한 기기, 예컨대 오리하라 인더스트리얼 컴파니, 리미티드(Orihara Industrial Co., Ltd., 일본)에 의해 제조된 FSM-6000을 사용하여 표면 응력 계량기 (FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은, 유리의 복굴절과 관련되는 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 의거한다. 또한, SOC는 ASTM 표준 C770-16, "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient" (그의 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 기재된 절차 C (유리 디스크 방법)에 따라 측정된다. 최대 CT 값은 관련 기술분야에 공지된 산란 광 편광기 (SCALP) 기술을 사용하여 측정된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, DOC는, 본원에 기재된 화학적으로 보강된 알칼리 알루미노실리케이트 유리 물품에서의 응력이 압축성으로부터 인장성으로 변하는 깊이를 의미한다. DOC는 이온 교환 처리에 따라 FSM 또는 SCALP에 의해 측정될 수 있다. 유리 물품에서의 응력이 유리 물품으로의 칼륨 이온 교환에 의해 생성되는 경우, FSM을 사용하여 DOC를 측정한다. 응력이 유리 물품으로의 나트륨 이온 교환에 의해 생성되는 경우, SCALP를 사용하여 DOC를 측정한다. 유리 물품에서의 응력이 유리로의 칼륨 및 나트륨 이온 둘 다의 교환에 의해 생성되는 경우, 나트륨의 교환 깊이가 DOC를 나타내고 칼륨 이온의 교환 깊이가 압축 응력의 크기 변화를 나타낸다고 (그러나 압축성으로부터 인장성으로의 응력 변화는 아님) 여겨지기 때문에, DOC는 SCALP에 의해 측정되고; 이러한 유리 물품에서의 칼륨 이온의 교환 깊이는 FSM에 의해 측정된다.
하나의 실시양태에서, 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. 보강된 기판은 10 ㎛ 이상, 15 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상 (예를 들어, 25 ㎛, 30 ㎛, 35 ㎛, 40 ㎛, 45 ㎛, 50 ㎛ 이상)의 DOC (이전에는 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), 그러나 100 MPa 미만 (예를 들어, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55 MPa 이하)의 CT를 가질 수 있다. 하나 이상의 구체적 실시양태에서, 보강된 기판은 하기의 것 중 하나 이상을 갖는다: 500 MPa 초과의 표면 CS, 15 ㎛ 초과의 DOC (이전에는 DOL), 및 18 MPa 초과의 CT.
기판(110)에 사용될 수 있는 유리의 예는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있으나, 다른 유리 조성물도 고려된다. 이러한 유리 조성물은 이온 교환 방법에 의해 화학적으로 보강될 수 있다. 유리 조성물의 일례는, SiO2, B2O3 및 Na2O (여기서, (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol.%, 및 Na2O ≥ 9 mol.%)를 포함한다. 실시양태에서, 유리 조성물은 적어도 6 wt.% 산화알루미늄을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 기판은, 알칼리 토금속 산화물의 함량이 적어도 5 wt.%가 되도록 하나 이상의 알칼리 토금속 산화물을 갖는 유리 조성물을 포함한다. 적합한 유리 조성물은, 일부 실시양태에서, K2O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 기판에 사용되는 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.
기판(110)에 적합한 유리 조성물의 추가의 예는, 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 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3을 포함하고, 여기서 12 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 20 mol.%이고, 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다.
기판(110)에 적합한 유리 조성물의 또한 추가의 예는, 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 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3을 포함하고, 여기서 14 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 18 mol.%이고, 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%이다.
특정 실시양태에서, 기판(110)에 적합한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속, 및 일부 실시양태에서는 50 mol.% 초과의 SiO2, 다른 실시양태에서는 적어도 58 mol.% SiO2, 또한 다른 실시양태에서는 적어도 60 mol.% SiO2를 포함하고, 여기서 비율 (Al2O3 + B2O3)/Σ개질제 (즉, 개질제의 합계)는 1 초과이고, 여기서 비율에서 성분은 mol.%로 표시되고, 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 이 유리 조성물은, 특정 실시양태에서, 58-72 mol.% SiO2; 9-17 mol.% Al2O3; 2-12 mol.% B2O3; 8-16 mol.% Na2O; 및 0-4 mol.% K2O를 포함하고, 여기서 비율 (Al2O3 + B2O3)/Σ개질제 (즉, 개질제의 합계)는 1 초과이다.
또한 또 다른 실시양태에서, 기판(110)은, 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 포함하고, 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.%인 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다.
대안적 실시양태에서, 기판(110)은, 2 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2, 또는 4 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다.
기판(110)이 결정성 기판을 포함하는 경우, 기판은 Al2O3을 포함할 수 있는 단일 결정을 포함할 수 있다. 이러한 단일 결정 기판은 사파이어로서 언급된다. 결정성 기판에 대한 다른 적합한 물질은 다결정성 알루미나 층 및/또는 스피넬 (MgAl2O4)을 포함한다.
임의로, 기판(110)은 결정성이고, 보강된 또는 비-보강된 것일 수 있는 유리 세라믹 기판을 포함할 수 있다. 적합한 유리 세라믹의 예는, Li2O-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, LAS-시스템) 유리 세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, MAS-시스템) 유리 세라믹, 및/또는 β-석영 고용체, β-스포듀민 ss, 코오디어라이트, 및 리튬 디실리케이트를 포함하는 지배적 결정 상을 포함하는 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 유리 세라믹 기판은 본원에 개시된 화학적 보강 방법을 사용하여 보강시킬 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, MAS-시스템 유리 세라믹 기판을, Mg2+에 대한 2Li+의 교환을 일으킬 수 있는 Li2SO4 용융 염 중에서 보강시킬 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따른 기판(110)은 기판(110)의 다양한 부분에서 약 100 ㎛ 내지 약 5 mm 범위의 물리적 두께를 가질 수 있다. 예시적 기판(110) 물리적 두께는 약 100 ㎛ 내지 약 500 ㎛ 범위 (예를 들어, 100, 200, 300, 400 또는 500 ㎛)이다. 추가의 예시적 기판(110) 물리적 두께는 약 500 ㎛ 내지 약 1000 ㎛ 범위 (예를 들어, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000 ㎛)이다. 기판(110)은 약 1 mm 초과 (예를 들어, 약 2, 3, 4, 또는 5 mm)의 물리적 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 구체적 실시양태에서, 기판(110)은 2 mm 이하, 또는 1 mm 미만의 물리적 두께를 가질 수 있다. 기판(110)을 산 연마시키거나 다른 방식으로 처리하여 표면 결함의 효과를 제거하거나 감소시킬 수 있다.
본원에 개시된 코팅 물품은, 또 다른 물품, 예컨대 디스플레이를 갖는 물품 (또는 디스플레이 물품) (예를 들어, 소비자 전자 제품, 예컨대 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터, 네비게이션 시스템 등), 건축 물품, 수송 물품 (예를 들어, 자동차, 열차, 항공기, 항해선 등), 기기 물품, 또는 일부 투명성, 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합을 필요로 하는 임의의 물품 내로 혼입될 수 있다. 본원에 개시된 임의의 코팅 물품을 혼입한 예시적 물품을 도 43a 및 43b에 나타내었다. 구체적으로, 도 43a 및 43b는, 전면(4104), 배면(4106), 및 측면 표면(4108)을 갖는 하우징(4102); 적어도 부분적으로 하우징 내부에 있거나 전적으로 하우징 내에 있으며, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 하우징의 전면 표면에 또는 그에 인접하여 있는 디스플레이(4110)를 포함하는 전기 부품 (나타내지 않음); 및 디스플레이 위에 존재하도록 하우징의 전면 표면에 또는 그 위에 존재하는 커버 기판(4112)을 포함하는 소비자 전자 장치(4100)를 나타낸다. 일부 실시양태에서, 커버 기판(4112) 또는 하우징(102)의 일부 중 적어도 하나는 본원에 개시된 임의의 코팅 물품을 포함할 수 있다.
실시예
다양한 실시양태가 하기 실시예에 의해 더욱 명확해질 것이다. 실시예의 광학 특성은 컴퓨터산출을 사용하여 모델링하였다. 컴퓨터산출은, 씬 필름 센터, 인코포레이티드(Thin Film Center, Inc., 미국 애리조나주 투손)로부터 입수가능한 박막 디자인 프로그램 "에센셜 마클레오드(Essential Macleod)"를 사용하여 수행하였다. 스펙트럼 투과율은 선택된 파장 범위에서 1 nm 간격으로 컴퓨터산출하였다. 주어진 코팅 물품의 각각의 파장에서의 투과율은 각각의 층의 입력된 층 두께 및 굴절률에 기초하여 계산하였다. 코팅의 물질에 대한 굴절률 값은 실험적으로 유도되거나 이용가능한 문헌에 나타나 있다. 물질의 굴절률을 실험적으로 측정하기 위해, 코팅 물질의 물질에 대한 분산 곡선을 제작하였다. 각각의 코팅 물질의 층을, 이온 보조를 사용하여 약 50℃의 온도에서 (각각) 규소, 알루미늄, 규소 및 알루미늄 (조합 또는 공동-스퍼터링됨), 또는 플루오린화마그네슘 표적으로부터의 DC, RF 또는 RF 중첩 DC 반응성 스퍼터링에 의해 규소 웨이퍼 상에 형성하였다. 웨이퍼를 일부 층의 침착 동안 200℃로 가열하고, 3 인치의 직경을 갖는 표적을 사용하였다. 사용된 반응성 기체는 질소, 플루오린 및 산소를 포함하였고; 아르곤을 불활성 기체로서 사용하였다. RF 전력을 13.56 Mhz로 규소 표적에 공급하고, DC 전력을 Si 표적, Al 표적 및 다른 표적에 공급하였다.
형성된 층 및 유리 기판의 각각의 굴절률 (파장의 함수)을 분광 타원계측법을 사용하여 측정하였다. 이어서, 이렇게 측정된 굴절률을 사용하여 실시예에 대한 반사율 스펙트럼을 계산하였다. 실시예에서는 편의상 이들의 설명 표의 단일 굴절률 값을 사용하고, 이는 약 550 nm 파장에서의 분산 곡선으로부터 선택된 점에 상응한다.
비-평면형 기판 상에 침착시 열등한 광학 성능을 가질 수 있는 종래의 코팅과 본원에 기재된 코팅의 성능을 비교하기 위해 비교예가 제공된다.
비교예 A
평면형 유리 기판을 표 1의 코팅으로 코팅하였다. 도 9는, 수직 입사각에 대한 시야각 변화에 따른 표 1의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타낸다. 라인(202)은 0도의 입사각에 상응하고, 라인(204)은 15도의 입사각에 상응하고, 라인(206)은 30도의 입사각에 상응하고, 라인(208)은 45도의 입사각에 상응하고, 라인(210)은 60도의 입사각에 상응한다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 시야각이 변화함에 따라, 반사율 (특히 약 650 nm 이상)이 증가하였다. 따라서, 이 코팅은 비-평면형 기판 상에 코팅시 기판 상의 상이한 위치에 대하여 관찰가능한 광학적 차이를 가질 수 있다. 추가로, 표 1의 코팅을, 그의 층 각각을 다양한 침착 각도의 코사인의 스칼라에 의해 박층화하여 모델링하였다. 예를 들어, 15도 침착 각도를 모델링하기 위해, 각각의 층 두께에 15도의 코사인을 곱하였다. 도 10은, 수직 시야각에서 관찰된 층 두께 변화에 따른 표 1의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타낸다. 라인(212)은 0도 침착 각도 (표 1의 코팅과 동일함)에 상응하고, 라인(214)은 15도 침착 각도에 상응하고, 라인(216)은 30도 침착 각도에 상응하고, 라인(218)은 45도 침착 각도에 상응하고, 라인(220)은 60도 침착 각도에 상응한다. 도 10에 나타난 바와 같이, 침착 각도가 0도로부터 증가된 경우 가시 스펙트럼의 부분 상에서 반사율이 증가하였다.
Figure 112019012665611-pct00005
비교예 B
평면형 유리 기판을 표 2의 코팅으로 코팅하였다. 도 11에서, 라인(222)은 수직에 대한 8도 시야각에서의 비교예 B의 광학 코팅 (표 2의 코팅)에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타낸다.
Figure 112019012665611-pct00006
실시예 1
평면형 유리 기판을 표 3의 코팅으로 코팅하였다. 도 11에서, 라인(224)은 수직에 대한 8도 시야각에서의 실시예 1의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타낸다. 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 코팅은 700 nm 초과의 파장에서 비교예 B의 코팅에 비해 감소된 제1 표면 반사율을 가졌다.
Figure 112019012665611-pct00007
도 12는, 수직 입사각에서 볼 때, 디자인된 상태의 실시예 1의 광학 코팅 및 35도의 침착 각도를 나타내는 감소된 층 두께를 갖는 실시예 1의 광학 코팅에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 그래프를 나타낸다. 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 35도의 모델링된 침착 각도는 약 700 nm 초과의 파장에서 반사율을 증가시켰다. 그러나, 가시 스펙트럼 상의 반사율은 비교적 낮았다.
도 13은, 수직 입사각으로부터 60도까지에서 볼 때, 디자인된 상태의, 또한 증가하는 침착 각도를 나타내는 감소된 층 두께를 갖는 실시예 1의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 반사율에서 a* 대 b*의 그래프를 나타낸다.
(240)으로 표시된 라인은 0도 내지 30도의 모델링된 침착 각도를 나타낸다. 30도까지의 침착 각도의 결과로 코팅에서 색 변화는 거의 없었다. 라인(242)는 35도의 침착 각도에 상응하고, 라인(244)은 40도의 침착 각도에 상응하고, 라인(246)은 45도의 침착 각도에 상응하고, 라인(248)은 50도의 침착 각도에 상응하고, 라인(250)은 55도의 침착 각도에 상응하고, 라인(252)은 60도의 침착 각도에 상응한다. 모델링된 바와 같이, 0도 내지 30도의 입사 시야각에 대하여 b*는 10 내지 1의 범위에 있고 a*는 -5 내지 0의 범위에 있다. 또한, 0도 내지 60도에서 볼 때 0도 내지 40도의 침착 각도에 대하여 b*는 2 미만이다.
실시예 2
평면형 유리 기판을, 하부 구배 층, 내스크래치 층, 및 상부 구배 층을 갖는 광학 코팅으로 코팅하였다. 하부 구배 층은 유리 기판 상에 형성하였다. 구배 층은, 실란, 아르곤, 산소, 및 질소로부터 침착된 SiO2-SiON-SiNx 조성물을 사용하여 플라즈마-테름 베르살린(Plasma-Therm Versaline) HDPCVD 챔버에서 침착시켰다. 실란 유동, 산소, 질소, 압력, 아르곤, 코일 RF 출력, 및 RF 바이어스 출력을 모르프 파라미터에 의해 단계들 사이에서 변화시키는 다수의 짧은 단계로 전이를 분열시킴으로써 구배를 형성하였고, 여기서 1의 모르프 파라미터는 선형 곡선이었으며, 1 초과의 증가는 점점 더 아래로 오목한 곡선을 형성하였고, 1 미만의 모르프 파라미터는 점점 더 위로 오목한 곡선을 형성하였다. 내스크래치 층을 SiNx로 제조하였고, 산소를 첨가하여 상부 및 하부 구배 층에서의 구배를 달성하였다.
도 29는, 코팅 침착에 사용된 시간의 함수로서의 N2 (참조 번호(306)로 나타냄), O2 (참조 번호(304)로 나타냄), 및 SiH4 (참조 번호(302)로 나타냄)의 유량을 나타낸다. 도 29의 침착 체계는 500 nm 하부 구배 층 (모르프 = 3), 1800 nm 내스크래치 층, 및 126 nm 상부 구배 층을 갖는 광학 코팅을 생성하기 위해 사용되었다. 도 30은 도 29의 조건에 의해 형성된 XPS 조성 프로파일을 나타내고, 여기서 참조 번호(308)는 질소를 나타내고, 참조 번호(310)는 규소를 나타내고, 참조 번호(312)는 알루미늄을 나타내고, 참조 번호(314)는 산소를 나타내고, 참조 번호(316)는 플루오린을 나타낸다. 도 29에서, 하부 구배 층은 도의 좌측 상에 있고, 상부 구배 층은 도의 우측 상에 있으며, 도 29에서, 하부 구배 층은 도의 우측 부분 상에 있고, 상부 구배 층은 도의 좌측 상에 있음을 인지하여야 한다. 도 31은 도 29의 침착 조건에 의한 코팅에 대한 계산된 굴절률을 나타낸다. 굴절률은, 경질 SiNx 층으로부터 실리카로의 중간 조성으로부터 얻어진 기체 유동에 대한 굴절률 핏팅에 대하여 MFC 유동으로부터 계산되었다. 도 29에 나타낸 바와 같은 침착은 실시예 2에 대한 기본 경우이고, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 실시예 2의 코팅의 하나의 파라미터가 변형되면, 모든 다른 파라미터는 도 29의 코팅과 일치되어 유지됨을 이해하여야 한다.
도 14는 변화하는 시야각에서의 실시예 2의 광학 코팅 (도 29의 조건에 의해 침착됨)에 대한 제1 표면 반사율의 그래프를 나타내고, 여기서 라인(260)은 6도 입사각에서의 반사를 나타내고, 라인(262)은 20도 입사각에서의 반사를 나타내고, 라인(264)은 40도 입사각에서의 반사율을 나타내고, 라인(266)은 60도 입사각에서의 반사를 나타낸다. 구배 구조가 반사율의 강도 및 반사도의 형상 (파장의 함수로서) 둘 다에서 노출 유리와 매우 유사하게 보이는 비교적 특징없는 반사도 곡선을 생성함이 관찰될 수 있다. 또한, 시야각의 함수로서의 반사도의 작은 변화가 인지된다. 비-구배 유전체 스택(stack) 디자인과 달리, 시야각에 따른 색 변화에 대한 통과-밴드 이동이 없다. 반사율의 ~2% 리플은 구배/경질 층 계면에서의 굴절률의 단계 변화로부터 유래되는 것으로 여겨진다. 이러한 단계 변화는 많은 방법에 의해 제거될 수 있고, 이들 중 가장 확실한 것은 필요한 유동의 범위에 이르는 추가의 산소 질량 유동 컨트롤러이다.
하부 구배 층 두께를 변화시키며 샘플을 제조하였고, 여기서 내스크래치 층은 1800 nm로 유지하였고, 상부 구배 층은 126 nm로 유지하였다. 도 32는 파장의 함수로서의 반사율을 나타내며, 여기서 참조 번호(320)는 750 nm 하부 구배 층을 나타내고, 참조 번호(324)는 500 nm 하부 구배 층을 나타내고, 참조 번호(322)는 250 nm 하부 구배 층을 나타낸다. 250 내지 750 nm의 임피던스 매치 구배 두께 변화시 반사율의 매우 작은 변화 또는 리플이 관찰된다.
최적 구배 구조는 전형적으로 S자형 함수와 유사한 동차(quantic) 프로파일을 사용한다. 임피던스 매치 구배에서 S자형-유사 굴절률 프로파일은 역(inverse) 모르프 파라미터를 갖는 2개의 지수 법칙(power law) 구배를 덧붙임으로써 생성된다. 500 nm의 하부 구배 층에 대한 구배 곡선을 변화시키며 샘플을 제조하였다. 도 33은 파장의 함수로서의 반사율을 나타내고, 여기서 참조 번호(326)는 3차 다항식 핏팅 구배를 나타내고, 참조 번호(324)는 2차 곡선과 지수 법칙 프로파일을 덧붙임으로써 생성된 2-단계 S자형-유사 형상을 나타내고, 참조 번호(322)는 3차 곡선과 지수 법칙 프로파일을 덧붙임으로써 생성된 2-단계 S자형-유사 형상을 나타내고, 참조 번호(320)는 5차 곡선과 지수 법칙 프로파일을 덧붙임으로써 생성된 2-단계 S자형-유사 형상을 나타낸다. 다양한 구배 형상은 비교적 유사한 반사율을 생성한다.
도 15는, 상이한 시야각에서 변화하는 상단 구배 코팅 두께를 갖는 실시예 2의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 반사 D65 색의 a* 대 b*의 그래프를 나타낸다. 비어있는 원은 126 nm 상부 구배 층을 갖는 샘플을 나타내고, 정사각형은 256 nm 상부 구배 층을 갖는 샘플을 나타내고, 삼각형은 504 nm 두께를 갖는 샘플을 나타낸다. 원, 삼각형, 또는 정사각형 각각 상이한 시야각 (즉, 6도, 20도, 40도, 또는 60도)을 나타낸다. 도 16은, 수직 시야각에서 변화하는 상단 구배 코팅 두께를 갖는 실시예 2의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 투과 D65 색의 a* 대 b*의 그래프를 나타낸다. "x"는 126 nm 상부 구배 층을 갖는 샘플을 나타내고, 다이아몬드는 256 nm 상부 구배 층을 갖는 샘플을 나타내고, 정사각형은 504 nm 두께를 갖는 샘플을 나타낸다. 여러 샘플에서 보다 얇은 상부 구배 층은 보다 색 중성인 코팅을 제공하였다. 도 34a 및 34b는, 각각, 변화하는 구배 두께에 대한, 제1 표면 반사율 색 및 투과율 색을 나타낸다. b*의 전체적 변화는 a*보다 더 크다. 보다 얇은 상단 코팅 구배 층에서 가장 중성인 색 포인트가 얻어진다.
도 35 내지 38은, 각각, 상단 코팅 구배 두께의 함수로서의 1-표면 반사 색, 2-표면 반사 색, 탄성률 및 경도, 및 투과 색을 나타낸다. -2 ≤ a* ≤ 0; -4 ≤ b* ≤ 0 (1-표면 반사율에 대해), 및 -0.4 ≤ a* ≤ 0.4; 0 ≤ b* ≤ 0.5 (투과율에 대해)의 표적이 요망되는 경우, 약 160 내지 180 nm의 상부 구배 층 두께가 이들 광학 파라미터를 달성할 수 있음을 알 수 있다.
도 17은 126 nm 두께 (참조 번호(274)), 256 nm 두께 (참조 번호(272)), 및 504 nm 두께 (참조 번호(270))에 대한 두께의 함수로서의 상부 구배 층의 계산된 굴절률을 나타낸다.
도 18은 상부 구배 층 두께를 변화시키며 제조된 샘플의 베르코비치 경도 프로파일을 나타낸다. 라인(276)은 126 nm 상부 구배 층을 갖는 샘플에 대한 경도 프로파일을 나타내고, 라인(278)은 256 nm 상부 구배 층을 갖는 샘플에 대한 경도 프로파일을 나타내고, 라인(280)은 504 nm 상부 구배 층을 갖는 샘플에 대한 경도 프로파일을 나타낸다. 보다 얇은 상부 구배 층은 증가된 경도를 제공한다. 표 4는 상부 구배 층 두께 변화의 함수로서의 탄성률 및 경도를 나타낸다.
Figure 112019012665611-pct00008
변화하는 모르프 파라미터를 갖는 126 nm 상부 구배 층을 갖는 상기에 기재된 코팅을 갖는 샘플을 제조하였다. 도 19는 모르프 파라미터 변화에 따른 실시예 2의 코팅에 대한 상부 구배 층 프로파일의 그래프를 나타내고, 도 20은 상부 구배 층 모르프 파라미터 변화에 따른 실시예 2에서 제조된 샘플의 경도 프로파일을 나타낸다. 도 19 및 20에서, (282)로 표시된 라인은 0.2의 모르프 파라미터를 나타내고, (284)로 표시된 라인은 0.5의 모르프 파라미터를 나타내고, (286)으로 표시된 라인은 0.3의 모르프 파라미터를 나타내고, (288)로 표시된 라인은 0.5의 모르프 파라미터를 나타낸다. 보다 덜 선형인 모르프 파라미터는 일반적으로 증가된 경도를 제공한다. 표 5는 모르프 파라미터 변화의 함수로서의 탄성률 및 경도를 나타낸다.
Figure 112019012665611-pct00009
도 21은 상이한 시야각에서 변화하는 상단 구배 모르프 파라미터를 갖는 실시예 2의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 반사 D65 색의 a* 대 b*의 그래프를 나타내고, 도 22는, 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른, 수직 시야각에서 변화하는 상단 구배 코팅 모르프 파라미터를 갖는 실시예 2의 광학 코팅에 대한 L*a*b* 색 공간에서의 투과 D65 색의 a* 대 b*의 그래프를 나타낸다. 도 21에서, 비어있는 원은 0.2의 모르프 파라미터를 나타내고, 정사각형은 0.25의 모르프 파라미터를 나타내고, 삼각형은 0.3의 모르프 파라미터를 나타내고, "x"는 0.5의 모르프 파라미터를 나타낸다. 도 22에서, "x"는 0.2의 모르프 파라미터를 나타내고, 다이아몬드는 0.25의 모르프 파라미터를 나타내고, 정사각형은 0.3의 모르프 파라미터를 나타내고, 삼각형은 0.5의 모르프 파라미터를 나타낸다.
도 23은 변화하는 상부 구배 층 모르프 파라미터를 갖는 실시예 2의 코팅에 대한 평균 광순응 투과율 및 평균 광순응 반사를 그래프로 나타낸 것이고, 도 24는 변화하는 상부 구배 층 두께를 갖는 실시예 2의 코팅에 대한 평균 광순응 투과율 및 평균 광순응 반사를 그래프로 나타낸 것이다. 도 23 및 24 둘 다에서, 정사각형은 400 nm 내지 780 nm 스펙트럼 상에서의 평균 광순응 반사율을 나타내고, 다이아몬드는 400 nm 내지 780 nm 스펙트럼 상에서의 평균 광순응 투과율을 나타낸다. 추가로, 도 39는 변화하는 상단 구배 두께의 함수로서의 실시예 2의 코팅의 경도 및 2-표면 광순응 투과율을 그래프로 나타낸 것이다. 도 39에 나타낸 바와 같이, 특정 실시양태는, 노출 유리의 경우에 가까운, 90% 초과의 광순응 투과율을 가지며, 거의 20 GPa (일부 이온-교환 유리 기판의 경우의 2배 초과)의 경도를 갖는다.
실시예 3
6층 임피던스 매치 스택, 2000 nm 내스크래치성 코팅, 및 126 nm 상부 구배 층을 함유하는 코팅을 유리 기판 상에 침착시켰다. 따라서, 실시예 3의 코팅은, 실시예 2의 하부 구배 층을 실시예 3에서의 개별 층 스택으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 2의 것과 유사하였다. 실시예 3의 코팅을 표 6에 나타내었다. 코팅은 스퍼터링 기술에 의해 침착시켰다.
Figure 112019012665611-pct00010
도 40은 변화하는 입사 시야각에서의 파장의 함수로서의 실시예 3의 코팅의 반사율을 나타내고, 여기서 참조 번호(354)는 6도 입사각을 나타내고, 참조 번호(356)는 20도 입사각을 나타내고, 참조 번호(352)는 40도 입사각을 나타내고, 참조 번호(350)는 60도 입사각을 나타낸다. 도 42는 6도, 20도, 40도 및 60도 입사각에서의 실시예 34의 코팅 물품에 대한 a* 및 b* 제1 표면 반사 색 좌표 (정사각형)를 나타낸다. 실시예 3의 코팅 물품은 대략 a*= -0.25 및 b*= -0.25의 투과 색 좌표를 가졌다.
실시예 4
6층 임피던스 매치 스택, 2000 nm 내스크래치성 코팅, 및 126 nm 상부 구배 층을 함유하는 코팅을 유리 기판 상에 침착시켰다. 따라서, 실시예 4의 코팅은, 실시예 2의 하부 구배 층을 실시예 4에서의 개별 층 스택으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 2의 것과 유사하였다. 추가로, 실시예 4의 코팅은 사용된 코팅 물질을 제외하고는 실시예 3의 것과 유사하다. 실시예 4의 코팅을 표 7에 나타내었다. 코팅은 PECVD에 의해 침착시켰다.
Figure 112019012665611-pct00011
도 41은 변화하는 입사 시야각에서의 파장의 함수로서의 실시예 4의 코팅의 반사율을 나타내고, 여기서 참조 번호(360)는 6도 입사각을 나타내고, 참조 번호(362)는 20도 입사각을 나타내고, 참조 번호(364)는 40도 입사각을 나타내고, 참조 번호(366)는 60도 입사각을 나타낸다. 도 42는 6도, 20도, 40도 및 60도 입사각에서의 실시예 4의 코팅 물품에 대한 a* 및 b* 제1 표면 반사 색 좌표 (다이아몬드)를 나타낸다. 실시예 4의 코팅 물품은 대략 a*= -0.2 및 b*= 0.7의 투과 색 좌표를 가졌다.
표 8은 3종의 샘플 코팅의 코팅 물품에 대한 경도, 탄성률, 광순응 투과율, 및 광순응 반사율을 나타낸다. 샘플 코팅 A 및 B는 종래의 6-층 임피던스 매치 스택, 2 마이크로미터 경질 코팅, 및 ~125 nm 두께 AR 구배를 갖는다. 코팅 샘플 A는 SiO2-SiON-SiNx 물질 시스템으로 플라즈마-테름 HDPCVD 상에서 CVD에 의해 침착시켰다. 코팅 샘플 B는 SiAlON-SiO2 물질 시스템을 사용하여 AJA 상에서 스퍼터링에 의해 침착시켰다. 코팅 샘플 C는 250 nm 두께 임피던스 매치 구배, 2 um 경질 코팅, 및 125 nm 두께 AR 구배를 갖고, SiO2-SiON-SiNx 물질 시스템으로 플라즈마-테름 HDPCVD 상에서 CVD에 의해 침착시켰다. 성능은 거의 동일하였다.
Figure 112019012665611-pct00012
명세서에 기재된 다양한 특징은, 예를 들어, 하기 실시양태에 기재되는 바와 같이, 임의의 모든 조합으로 조합될 수 있다.
실시양태 1.
제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가지며, 여기서 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않고, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 약 10도 내지 약 180도의 범위에 있는 기판; 및
주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치된, 반사방지 표면을 형성하는 광학 코팅
을 포함하며, 여기서
코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 약 50 nm 이상의 압입 깊이에서 약 8 GPa 이상의 경도를 나타내고;
코팅 물품은 기판의 제1 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내고, 여기서 제1 부분의 단일 측면 평균 광 반사율은 제1 방향에 대하여 제1 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도는 제1 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함하고;
코팅 물품은 기판의 제2 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내고, 여기서 제2 부분의 단일 측면 평균 광 반사율은 제2 방향에 대하여 제2 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제2 입사 조명 각도는 제2 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함하고;
제1 부분 및 제2 부분에서의 단일 측면 평균 광 반사율은 약 400 nm 내지 약 800 nm 범위의 광학 파장 체제 상에서 측정되는 코팅 물품.
실시양태 2. 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향과 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향 사이의 각도가 약 10도 내지 약 90도의 범위에 있는, 실시양태 1의 코팅 물품.
실시양태 3.
제1 입사 조명 각도가 제1 방향으로부터 약 0도 내지 약 10도 범위의 각도를 포함하고;
제2 입사 조명 각도가 제2 방향으로부터 약 0도 내지 약 10도 범위의 각도를 포함하는, 실시양태 1 또는 실시양태 2의 코팅 물품.
실시양태 4.
약 0도 내지 약 60도 범위의 모든 각도에서 기판의 제1 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내고;
약 0도 내지 약 60도 범위의 모든 각도에서 기판의 제2 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 약 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내는, 실시양태 1 내지 3 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 5.
기판의 제1 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 약 5% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내고;
기판의 제2 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 약 5% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내는, 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 6.
제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가지며, 여기서 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않고, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 약 10도 내지 약 180도의 범위에 있는 기판; 및
주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치된, 반사방지 표면을 형성하는 광학 코팅
을 포함하며, 여기서
코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 약 50 nm 이상의 압입 깊이에서 약 8 GPa 이상의 경도를 나타내고;
기판의 제1 부분과 기판의 제2 부분 사이의 코팅 물품의 반사 색 차이는 국제 조명 위원회 광원 하에 (L*, a*, b*) 표색계에서 반사율 색 좌표에 의해 측정시 약 10 이하이고, 여기서 반사 색 차이는 √((a*제1 부분 - a*제2 부분)2 + (b*제1 부분 - b*제2 부분)2)로서 정의되고, 여기서 제1 부분에서 반사 색은 제1 방향에 대하여 제1 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도는 제1 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함하고, 제2 부분에서 반사 색은 제2 방향에 대하여 제2 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제2 입사 조명 각도는 제2 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함하는 코팅 물품.
실시양태 7. 기판의 제1 부분과 기판의 제2 부분 사이의 코팅 물품의 반사 색 차이가 약 5 이하인, 실시양태 6의 코팅 물품.
실시양태 8. 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도가 약 10도 내지 약 90도의 범위에 있는, 실시양태 6 또는 실시양태 7의 코팅 물품.
실시양태 9.
제1 입사 조명 각도가 제1 방향으로부터 약 0도 내지 약 10도 범위의 각도를 포함하고;
제2 입사 조명 각도가 제2 방향으로부터 약 0도 내지 약 10도 범위의 각도를 포함하는, 실시양태 6 내지 실시양태 8 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 10. 기판의 제1 부분과 기판의 제2 부분 사이의 코팅 물품의 반사 색 차이가 약 0도 내지 60도 범위의 모든 제1 입사 조명 각도에서, 그리고 약 0도 내지 약 60도 범위의 모든 제2 입사 조명 각도에서 약 10 이하인, 실시양태 6 내지 9 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 11. 제1 부분에서의 기준점 색이 약 10 이하이고, 제2 부분에서의 기준점 색이 약 10 이하이고, 여기서 제1 부분에서의 기준점 색은 제1 입사 조명 각도에서 측정되고, 제2 부분에서의 기준점 색은 제2 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 기준점은 (a*,b*) = (0,0), (-2,-2), 또는 (-4,-4)인, 실시양태 6 내지 10 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 12. 제1 부분에서의 기준점 색이 약 5 이하이고, 제2 부분에서의 기준점 색이 약 5 이하이고, 여기서 제1 부분에서의 기준점 색은 제1 입사 조명 각도에서 측정되고, 제2 부분에서의 기준점 색은 제2 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 기준점은 (a*,b*) = (0,0), (-2,-2), 또는 (-4,-4)인, 실시양태 6 내지 10 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 13.
제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가지며, 여기서 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않고, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 약 10도 내지 약 180도의 범위에 있는 기판; 및
주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치된, 반사방지 표면을 형성하는 광학 코팅
을 포함하며, 여기서
코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 약 50 nm 이상의 압입 깊이에서 약 8 GPa 이상의 경도를 나타내고;
기판의 제1 부분과 기판의 제2 부분 사이의 코팅 물품의 반사 색 차이는 국제 조명 위원회 광원 하에 (L*, a*, b*) 표색계에서 반사율 색 좌표에 의해 측정시 약 10 이하이고, 여기서 반사 색 차이는 √((a*제1 부분 - a*제2 부분)2 + (b*제1 부분 - b*제2 부분)2)로서 정의되고, 여기서 제1 부분에서 반사 색은 제1 방향에 대하여 제1 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도는 제1 방향으로부터 약 0도 내지 약 60도 범위의 각도를 포함하고, 제2 부분에서 반사 색은 제2 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제2 입사 조명 각도는, 제1 부분 및 제2 부분에서의 반사 색이 동일한 시야 방향에서 측정되도록, 제1 입사 조명 각도의 방향과 동일한 방향으로 있는 코팅 물품.
실시양태 14. 제1 입사 조명 각도가 제1 방향으로부터 약 0도 내지 10도 범위의 각도를 포함하는, 실시양태 1 내지 13 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 15. 기판이 비정질 기판 또는 결정성 기판을 포함하는, 실시양태 1 내지 14 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 16. 광학 코팅이 기판과 접촉된 제1 구배 층, 제1 구배 층 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 제2 구배 층을 포함하며, 여기서
기판에서의 제1 구배 층의 굴절률은 기판의 굴절률의 0.2 이내이고;
내스크래치 층에서의 제1 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내이고;
내스크래치 층에서의 제2 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내이고;
반사방지 표면에서의 제2 구배 층의 굴절률은 약 1.35 내지 약 1.7인,
실시양태 1 내지 15 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 17. 광학 코팅이 제1 반사방지 코팅, 제1 반사방지 코팅 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 제2 반사방지 코팅을 포함하며, 여기서 제1 반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함하고, 제2 반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함하는, 실시양태 1 내지 15 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 18. 광학 코팅이 기판과 접촉된 구배 층, 구배 층 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 반사방지 코팅을 포함하며, 여기서
기판에서의 구배 층의 굴절률은 기판의 굴절률의 0.2 이내이고;
내스크래치 층에서의 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내이고;
반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함하는,
실시양태 1 내지 15 중 어느 하나의 코팅 물품.
실시양태 19. 광학 코팅이 기판과 접촉된 반사방지 코팅, 반사방지 코팅 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 구배 층을 포함하며, 여기서
반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함하고;
내스크래치 층에서의 반사방지 코팅의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내이고,
반사방지 표면에서의 구배 층의 굴절률은 약 1.35 내지 약 1.7인,
실시양태 1 내지 15 중 어느 하나의 코팅 물품.

Claims (20)

  1. 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가지며, 여기서 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않고, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 20도 내지 80도의 범위에 있는 기판; 및
    주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치된, 반사방지 표면을 형성하는 광학 코팅을 포함하고,
    광학 코팅이 기판 주 표면에 대해 수직인 방향에서 측정된 두께를 갖고, 여기서 기판의 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치된 광학 코팅의 부분들 사이에 두께가 상이하고;
    코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 50 nm 이상의 압입 깊이에서 8 GPa 이상의 경도를 나타내고;
    코팅 물품은 기판의 제1 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내고, 여기서 제1 부분의 단일 측면 평균 광 반사율은 제1 방향에 대하여 제1 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도는 제1 방향으로부터 0도 내지 60도 범위의 각도를 포함하고;
    코팅 물품은 기판의 제2 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내고, 여기서 제2 부분의 단일 측면 평균 광 반사율은 제2 방향에 대하여 제2 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제2 입사 조명 각도는 제2 방향으로부터 0도 내지 60도 범위의 각도를 포함하고;
    제1 부분 및 제2 부분에서의 단일 측면 평균 광 반사율은 400 nm 내지 800 nm 범위의 광학 파장 체제 상에서 측정되는 코팅 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 입사 조명 각도가 제1 방향으로부터 0도 내지 10도 범위의 각도를 포함하고;
    제2 입사 조명 각도가 제2 방향으로부터 0도 내지 10도 범위의 각도를 포함하는 코팅 물품.
  3. 제1항에 있어서,
    코팅 물품은 0도 내지 60도 범위의 모든 각도에서 기판의 제1 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내고;
    코팅 물품은 0도 내지 60도 범위의 모든 각도에서 기판의 제2 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 8% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내는 코팅 물품.
  4. 제1항에 있어서,
    코팅 물품은 기판의 제1 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 5% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내고;
    코팅 물품은 기판의 제2 부분에서 반사방지 표면에서 측정시 5% 이하의 단일 측면 평균 광 반사율을 나타내는 코팅 물품.
  5. 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가지며, 여기서 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않고, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 20도 내지 80도 범위에 있는 기판; 및
    주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치된, 반사방지 표면을 형성하는 광학 코팅을 포함하고,
    광학 코팅이 기판 주 표면에 대해 수직인 방향에서 측정된 두께를 갖고, 여기서 기판의 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치된 광학 코팅의 부분들 사이에 두께가 상이하고;
    코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 50 nm 이상의 압입 깊이에서 8 GPa 이상의 경도를 나타내고;
    기판의 제1 부분과 기판의 제2 부분 사이의 코팅 물품의 반사 색 차이는 국제 조명 위원회 광원 하에 (L*, a*, b*) 표색계에서 반사율 색 좌표에 의해 측정시 10 이하이고, 여기서 반사 색 차이는 √((a*제1 부분 - a*제2 부분)2 + (b*제1 부분 - b*제2 부분)2)로서 정의되고, 여기서 제1 부분에서 반사 색은 제1 방향에 대하여 제1 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도는 제1 방향으로부터 0도 내지 60도 범위의 각도를 포함하고, 제2 부분에서 반사 색은 제2 방향에 대하여 제2 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제2 입사 조명 각도는 제2 방향으로부터 0도 내지 60도 범위의 각도를 포함하는 코팅 물품.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 입사 조명 각도가 제1 방향으로부터 0도 내지 10도 범위의 각도를 포함하고;
    제2 입사 조명 각도가 제2 방향으로부터 0도 내지 10도 범위의 각도를 포함하는 코팅 물품.
  7. 제5항에 있어서, 기판의 제1 부분과 기판의 제2 부분 사이의 코팅 물품의 반사 색 차이가 0도 내지 60도 범위의 모든 제1 입사 조명 각도에서, 그리고 0도 내지 60도 범위의 모든 제2 입사 조명 각도에서 10 이하인 코팅 물품.
  8. 제5항에 있어서, 제1 부분에서의 기준점 색이 10 이하이고, 제2 부분에서의 기준점 색이 10 이하이고, 여기서 제1 부분에서의 기준점 색은 제1 입사 조명 각도에서 측정되고, 제2 부분에서의 기준점 색은 제2 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 기준점은 (a*,b*) = (0,0), (-2,-2), 또는 (-4,-4)인 코팅 물품.
  9. 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 주 표면을 가지며, 여기서 주 표면의 제1 부분에 대해 수직인 제1 방향은 주 표면의 제2 부분에 대해 수직인 제2 방향과 동일하지 않고, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 20도 내지 80도 범위에 있는 기판; 및
    주 표면의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치된, 반사방지 표면을 형성하는 광학 코팅을 포함하고,
    광학 코팅이 기판 주 표면에 대해 수직인 방향에서 측정된 두께를 갖고, 여기서 기판의 제1 부분 및 제2 부분 상에 배치된 광학 코팅의 부분들 사이에 두께가 상이하고;
    코팅 물품은 기판의 제1 부분 및 기판의 제2 부분에서 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 반사방지 표면 상에서 측정시 50 nm 이상의 압입 깊이에서 8 GPa 이상의 경도를 나타내고;
    기판의 제1 부분과 기판의 제2 부분 사이의 코팅 물품의 반사 색 차이는 국제 조명 위원회 광원 하에 (L*, a*, b*) 표색계에서 반사율 색 좌표에 의해 측정시 10 이하이고, 여기서 반사 색 차이는 √((a*제1 부분 - a*제2 부분)2 + (b*제1 부분 - b*제2 부분)2)로서 정의되고, 여기서 제1 부분에서 반사 색은 제1 방향에 대하여 제1 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제1 입사 조명 각도는 제1 방향으로부터 0도 내지 60도 범위의 각도를 포함하고, 제2 부분에서 반사 색은 제2 입사 조명 각도에서 측정되고, 여기서 제2 입사 조명 각도는, 제1 부분 및 제2 부분에서의 반사 색이 동일한 시야 방향에서 측정되도록, 제1 입사 조명 각도의 방향과 동일한 방향으로 있는 코팅 물품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 코팅이 기판과 접촉된 제1 구배 층, 제1 구배 층 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 제2 구배 층을 포함하며, 여기서
    기판에서의 제1 구배 층의 굴절률은 기판의 굴절률의 0.2 이내이고;
    내스크래치 층에서의 제1 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내이고;
    내스크래치 층에서의 제2 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내이고;
    반사방지 표면에서의 제2 구배 층의 굴절률은 1.35 내지 1.7인 코팅 물품.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 코팅이 제1 반사방지 코팅, 제1 반사방지 코팅 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 제2 반사방지 코팅을 포함하며, 여기서 제1 반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함하고, 제2 반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함하는 코팅 물품.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 코팅이 기판과 접촉된 구배 층, 구배 층 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 반사방지 코팅을 포함하며, 여기서
    기판에서의 구배 층의 굴절률은 기판의 굴절률의 0.2 이내이고;
    내스크래치 층에서의 구배 층의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내이고;
    반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함하는 코팅 물품.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 코팅이 기판과 접촉된 반사방지 코팅, 반사방지 코팅 상의 내스크래치 층, 및 반사방지 표면을 한정하는 내스크래치 층 상의 구배 층을 포함하며, 여기서
    반사방지 코팅은 적어도 저RI 층 및 고RI 층을 포함하고;
    내스크래치 층에서의 반사방지 코팅의 굴절률은 내스크래치 층의 굴절률의 0.2 이내이고,
    반사방지 표면에서의 구배 층의 굴절률은 1.35 내지 1.7인 코팅 물품.
  14. 전면 표면, 배면 및 측면 표면을 갖는 하우징;
    적어도 부분적으로 하우징 내에 있으며, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 하우징의 전면 표면에 또는 그에 인접하여 있는 디스플레이를 포함하는 전기 부품; 및
    디스플레이 상에 배치된 커버 기판
    을 포함하며, 여기서 하우징의 일부 또는 커버 기판 중 적어도 하나는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 코팅 물품을 포함하는 소비자 전자 제품.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제1항, 제5항, 또는 제9항에 있어서, 기판은 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 추가로 포함하고, 제2 주 표면은 평평한, 코팅 물품.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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