KR102672069B1 - 렌즈 코팅층 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 굴절율(η1)보다 작은 굴절율 (η2)를 갖는 스크래치 방지 래커층이 렌즈의 면 중 적어도 한 면에 적어도 부분적으로 코팅된, 굴절율(η1)을 갖는 렌즈에 관한 것으로서, 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화탄탈륨, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 화합물로 된 적어도 3개의 하위층을 포함하는 코팅층이 상기 렌즈와 스크래치 방지 래커층 사이에 존재하며, 또한 상기 적어도 3개의 하위층 각각이 100 nm 이하의 두께를 갖는다. 본 발명은 또한 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커층으로 코팅된 렌즈의 훈색 현상을 감소시키거나 소거하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 일정한 굴절율을 갖는 렌즈를 위한 코팅층에 관한 것으로서, 이 코팅층은 최종 용도로서 렌즈의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가진 코팅재로 처리할 때 훈색(iridescence) 현상을 감소시키는 한편 품질은 향상시킨다.
렌즈는 광선을 집중 혹은 발산시키는 성질을 가진 광학적 투과장치이다. 렌즈는 소정의 굴절율을 특징으로 하는 지지체이다.
렌즈는 이상적으로 곡률 반경 R2 와 R1을 가진 구형 혹은 유사구형면 부분으로 구성된 2개의 대향면을 특징으로 한다. 렌즈는 상이한 재질로 제작된다. 렌즈는 대체로 유리나 플라스틱 재료 예컨대 폴리카보네이트로 제작된다. 그러므로 렌즈 제작의 제1 단계는 재료를 선택하는 것으로서 유리, 석영이나 베릴륨 같은 무기질 유리 혹은 플라스틱 재료 등일 수 있다. 렌즈는 이를 제작하기 위한 재료에 따라 상이한 굴절율을 가질 수 있으며 통상적으로 1.5 내지 1.90 범위의 굴절율을 갖는다. 특히 굴절도나 기타 다른 안과질환이 있는 경우 렌즈 두께를 대폭 줄이기 위해서는, 고굴절율 렌즈를 사용할 필요가 있다. 그러나 사실상 상기와 같은 특징을 가진 렌즈는 매우 고가이며 따라서 보호용 래커로 이를 코팅하는 것이 적절하다. 그러므로, 렌즈 바람직하게는 렌즈의 양쪽 면에 스크래치 방지 래커층을 통상적인 수마이크로미터 두께로 제공한다. 스크래치 방지 래커 역시 소정의 굴절율을 갖는다. 현재 공지된 스크래치 방지 래커의 굴절율은 1.50, 1.58, 1.60 및 1.67 등이다. 이로 인해 스크래치 방지 래커층을 코팅한 렌즈의 경우, 기본 렌즈와 스크래치 방지 래커간의 굴절율 차이가 훈색 현상을 야기한다.
훈색은, 조명시 관측 각도와 존재하는 층들의 두께에 따라 상이한 음영의 범위에서 일어나는 일부 표면의 광학적 성질이다.
훈색 현상에서, 표면을 비추는 광은 관측 각도에 따라 상이한 음영으로 반사한다. 이는 광이 통과하는 물체의 매우 얇고 반투명한 표면층 상에서의 연속 광반사 간의 간섭 탓이다.
층에 대한 입사광은 굴절율에 따라 부분적으로 반사된다. 상이한 굴절율의 2개의 층에 존재할 때, 이들 2개 층에서 발생한 반사광선은 상이한 위상을 가지며 서로 간섭하여 일부 색상을 증폭 혹은 감쇠시킨다. 증폭된 색상은 관측된 물체의 외형을 결정하는 관측 각도에 따라 달라지며 무지개와 유사하다.
훈색은 또한 뉴턴 링의 형성을 수반하는 것으로 알려졌다. 뉴턴 링의 형성은 상이한 굴절율을 갖는 2개 면 사이의 광반사에 의해 간섭 패턴이 생성되는 현상이다. 뉴턴 링은 명암이 교대하는 일련의 동심 링으로 나타난다.
그러므로 뉴턴 링은, 동일한 굴절율을 갖지만 층간에 공기가 존재하는 2개 물질층 사이의 기하 물리적 효과; 혹은 완전 접착되어 있으나 상이한 굴절율을 가진 2개 층 사이의 광학 효과로서 생성될 수 있는 것으로 공지되어 있다.
또한 통상 1.74의 굴절율을 갖고 또한 굴절율이 1.50인 3 혹은 4 μm 보다 큰 스크래치 방지 래커층을 구비한 렌즈는 약 5%의 훈색과 매우 선명한 뉴턴 링을 갖는 것으로 공지되어 있다.
렌즈와 동일한 굴절율을 가진 래커층이 사용되는 경우, 이러한 훈색 문제는 무시할 수 있을 것이다. 그러나, 렌즈 굴절율은 일반적으로 사용되는 래커보다 항상 크기 때문에, 이러한 훈색 현상을 피할 수 없다.
훈색 현상은 따라서 스크래치 방지 래커층이 코팅된 렌즈에 부정적인 영향을 미친다. 또한 이 현상은 렌즈의 투과도를 증가시키기 위해 스크래치 방지 래커를 도포한 후 추가되는 반사 방지층이 존재할 경우 더욱 악화될 수 있다. 실제로, 추가되는 층은 훈색 현상을 증가시키며 이 현상은 추가된 층의 반사 방지성을 약화시킨다. 또한 층의 추가는 정면광이 있을 때 심미적인 효과도 저하시킨다.
훈색 문제를 해소하고 특히 뉴턴 링을 없애기 위해서는, 렌즈의 굴절율에 근접한 굴절율, 즉 약 1.70 혹은 바람직하게는 1.74의 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커층이 필요할 것이다. 그러나, 이처럼 높은 굴절율의 스크래치 방지 래커는 현재 실용되고 있지 않으며 이는 상기의 층 자체의 효율성 및 안정성 대비 제조 비용이 너무 크기 때문이다. 실제로, 고굴절율 래커는 저굴절율 래커보다 일반적으로 내구성이 3배 낮으며, 이렇게 내구성이 짧을수록 폐기되는 불용품이 증가하는 것이 입증되어 있다. 더욱이, 각 렌즈 종류마다 적합한 굴절율을 갖는 래커를 공급하기 위해서는 다양한 래커 제조방법과 다양한 렌즈 코팅방법이 수반되어야 하며, 이것이 코팅된 렌즈 완성품 제작에 있어 고비용을 결정한다. 실제로, 지속성 감소와 더불어 고굴절율 래커는 저굴절율 경우보다 8배 내지 10배 이상 비용이 높다.
따라서 본 발명의 목적은, 훈색이나 뉴턴 링이 적거나 거의 없는 동시에 렌즈의 투과성을 최적화할 수 있으며, 심미적 효과를 향상할 뿐만 아니라 과도한 정면광으로 인한 안과질환을 방지할 수 있는, 스크래치 방지 래커 및 선택적으로는 반사방지층을 코팅한 렌즈를 제공하는 것이다.
또다른 목적은 스크래치 방지 래커를 코팅한 렌즈의 훈색을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 발명자들은, 어떤 물질을 사용하여 소정의 굴절율 η1을 가진 렌즈의 두 면 중 한곳에 소정의 두께를 갖는 층 형태로 상기 물질을 도포할 경우, 이 렌즈가 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율 η2를 갖는 스크래치 방지 래커층으로 코팅되어 있으면, 상기 물질이 훈색 현상 및 뉴턴 링을 제거할 수 있다는 놀라운 사실을 발견하였다.
따라서, 본 발명은, η1 보다 작은 굴절율 η2을 갖는 스크래치 방지 래커층이 표면 중 어느 한쪽에 적어도 부분적으로 코팅된 소정의 굴절율 η1을 갖는 렌즈에 관한 것으로서, 여기서 상기 렌즈와 스크래치 방지 래커 사이에는 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 된 적어도 3개의 하위층을 포함하는 코팅층이 존재하고, 또한 상기 적어도 3개의 하위층은 각각의 두께가 100 nm 이하이다.
구체적으로 본 발명자들은, 두께가 100 nm 이하 바람직하게는 2 내지 80 nm인 하위층을 얻기 위한 도포 방법에 따라 렌즈와 스크래치 방지 래커 사이에 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘 중 하나 이상의 화합물로 된 적어도 3개의 하위층으로 형성된 층을 삽입하는 경우, 훈색 현상을 대폭 감소시키거나 완전히 소거할 수 있다는 것을 발견했다.
따라서, 또다른 측면에서, 본 발명은 렌즈의 적어도 한 면을 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율 η2를 가진 스크래치 방지 래커층으로 코팅하여 구성된, 소정의 굴절율 η1을 갖는 렌즈의 훈색 현상을 감소시키거나 소거하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
a) 소정의 굴절율 η1을 가진 렌즈를 준비하는 단계;
b) 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 된 적어도 3개의 하위층을 포함하는 코팅층을, 상기 적어도 3개의 하위층 각각의 두께를 100 nm 이하로 유지하는 기술에 따라, 상기 렌즈의 양쪽 면 중 적어도 한 면에 적어도 부분적으로 도포하는 단계; 및
c) 상기 단계 b)에서 수득한 코팅층 위에 η1 보다 작은 굴절율 η2를 갖는 스크래치 방지 래커층을 도포하는 단계.
본 발명에서:
- "소정의 굴절율 η1을 가진 렌즈"는, 적어도 부분적으로 광학 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율 η2을 갖는 스크래치 방지 래커층으로 코팅시 훈색 현상을 나타내는, 굴곡 반경 R1 및 R2 을 갖는 2개의 대향하는 구형 혹은 유사구형 면을 갖는 것을 특징으로하는 광학 렌즈, 바람직하게는 안과용 렌즈를 가리키며;
- "렌즈의 면" 혹은 "이의 면"은 렌즈의 표면들 중 하나를 가리키고;
- 렌즈의 "적어도 한 면에 적어도 부분적으로" 도포한다는 것은, 렌즈의 적어도 한 면의 적어도 80%, 바람직하게는 렌즈의 양쪽 면 중 한 면의 95% 이상, 더 바람직하게는 100%에 해당 층을 도포한다는 것을 가리키며;
- "스크래치 방지 래커"는 일반적으로 렌즈의 보호를 목적으로 사용되는 것으로서 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율 η2를 갖는 물질을 가리킨다. 이러한 스크래치 방지 래커 중에는 광색성 래커와 유색 래커도 포함될 수 있다.
본 발명의 유리한 구현예에서, 적어도 하나의 상기 화합물로 된 상기 하위층의 두께를 100 nm 이하로 유지할 수 있는 도포/용착 기술은 물리적 기상 증착 (PVD)과 같이 적어도 0.5 nm 두께의 용착 정밀도를 갖는 기술이다.
본 발명의 바람직하고 유리한 일 구현예에서, 상기 코팅층은 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 된 3 내지 11개의 하위층, 바람직하게는 7개의 하위층을 포함한다. 상기 하위층을 형성하는 화합물은 상이한 굴절율을 갖기 때문에, 적어도 3개의 하위층을 포함하는 상기 코팅층은 상이한 굴절율을 갖는 하위층들의 조합에 상응한다.
상기 코팅층의 바람직한 일 구현예에서, 상기 화합물로 된 적어도 3개의 하위층은 렌즈의 굴절율 기준 더 큰 굴절율을 갖는 화합물로 된 하위층 및 더 작은 굴절율을 갖는 하위층이 서로 교대 반복되어 있는 조합체로서 존재한다. 본 발명에서 더 큰 굴절율 혹은 더 작은 굴절율을 갖는 화합물에 대한 기준을 정할 때, 이는 렌즈를 기준으로 한다는 뜻이다.
본 발명의 또다른 구현예에서, 하나 이상의 화합물로 된 층과 스크래치 방지 래커가 코팅된 본 발명에 따른 렌즈는 또한 렌즈 및 스크래치 방지 래커와 다른 굴절율을 갖는 추가적인 층, 예를 들어, 반사방지 코팅층 혹은 발수/발유성을 가진 탑 코트를 더 코팅할 수 있다. 본 발명의 코팅층이 존재함으로써 유도되는 성질 때문에 상기 추가적인 층의 존재 때문에 유도되는 반사 및 투과광의 특성들을 개선할 수 있다.
도 1은 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커로 코팅된 실시예 1의 최종 렌즈를 개략적으로 도시한다:
도 2는 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커로 코팅된 실시예 1의 고굴절율 렌즈의 간섭스펙트럼을 도시한다:
도 3은 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커 및 반사방지제와 탑 코트가 코팅된 실시예 1의 최종 렌즈를 개략적으로 도시한다:
도 4는 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커 및 반사방지제와 탑 코트가 코팅된 실시예 1의 렌즈의 간섭스펙트럼을 도시한다.
도 2는 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커로 코팅된 실시예 1의 고굴절율 렌즈의 간섭스펙트럼을 도시한다:
도 3은 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커 및 반사방지제와 탑 코트가 코팅된 실시예 1의 최종 렌즈를 개략적으로 도시한다:
도 4는 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커 및 반사방지제와 탑 코트가 코팅된 실시예 1의 렌즈의 간섭스펙트럼을 도시한다.
따라서 본 발명은 소정의 굴절율 η1 보다 작은 굴절율 η2 를 갖는 스크래치 방지 래커층을 적어도 한 면에 적어도 부분적으로 코팅한 상기 굴절율 η1 을 갖는 렌즈에 관한 것으로서, 여기서 상기 렌즈와 스크래치 방지 래커층 사이에는 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 된 적어도 3개의 하위층을 포함하는 코팅층이 존재하고, 또한 상기 적어도 3개의 하위층 각각은 100 nm 이하의 두께를 갖는다.
바람직하게, 상기 렌즈는 1.50 내지 1.90의 범위, 바람직하게는 1.70 내지 1.90의 범위, 더 바람직하게는 약 1.74의 굴절율 η1 을 갖는다.
바람직하게, 상기 스크래치 방지 래커층은 또한 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 광색성 래커 혹은 유색 래커일 수 있다.
코팅층에 포함된 상기 화합물은 산화지르코늄, 산화티타늄, 산화실리콘, 산화탄탈륨, 산화은 및 불화마그네슘이다.
바람직하게, 상기 적어도 3개의 하위층은 산화지르코늄, 산화실리콘 및 산화티타늄으로 제작된다.
이들 3개의 바람직한 산화물은 상이한 굴절율을 갖는다.
산화지르코늄(ZrO2)은 2.05 내지 1.95 범위의 굴절율을 갖는다.
산화실리콘 (SiO2)은 1.47 내지 1.46 범위의 굴절율을 갖는다.
산화티타늄 (TiO2)은 루타일 혹은 아나타제의 형태일 수 있다. 루타일 형태일 경우 2.72의 굴절율을, 및 아나타제 형태일 경우 2.25 내지 2.5의 굴절율을 갖는다.
본 발명의 바람직하고 유리한 구현예에서, 상기 코팅층은 3 내지 11개의 하위층, 바람직하게는 7 내지 9개, 더 바람직하게는 7개의 하위층을 포함하며, 이들 각 층은 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 단일 화합물로 제작될 수 있다.
3개의 층을 도포/용착함으로써, 스크래치 방지 래커를 코팅한 렌즈의 훈색 현상을 대폭 저하시킬 수 있다. 추가적인 하위층을 추가하여 4 내지 11개, 바람직하게는 7 내지 9개, 더 바람직하게는 7개의 하위층을 제공하면, 상기의 현상이 완전히 소거된다. 실제로 본 발명자들은 9개 이상의 하위층을 부가할 경우, 두께 및 렌즈 상의 응력이 과다하게 증가하며 이로 인해 렌즈 자체의 최종 특성들이 열화된다. 하위층을 형성하는 화합물들이 상이한 굴절율을 갖기 때문에 적어도 3개의 하위층을 포함하는 층은, 이들 하위층들이 상이한 화합물로 제작되는 경우, 상이한 굴절율을 가진 하위층들의 조합에 상응한다.
바람직하게, 이들 적어도 3개의 하위층은 서로 상이하며 이들이 조합되어 본 발명의 고팅층을 형성한다.
상기 코팅층의 바람직한 구현예에서, 적어도 3개의 하위층은 렌즈의 굴절율 기준 더 큰 굴절율을 갖는 화합물로 된 하위층과 더 작은 굴절율을 갖는 화합물로 된 하위층이 교대 반복되어 있는 조합체로서 존재한다.
더 바람직하게, 상기 코팅층에는 화합물로 된 하위층들이 교대로 포함되며, 더욱 바람직하게는 상기 코팅층은 3 내지 11개, 더 바람직하게는 7개의 하위층을 포함한다.
상기 코팅층은 100 nm 이하, 바람직하게는 2 내지 80 nm, 더욱 바람직하게는 5 내지 50 nm의 범위의 두께를 갖는 적어도 3개의 하위층을 구비한다. 두께 측정은 렌즈 제작시 사용되는 도포/용착 기술에 의해 결정된다. 물리적 기상 증착법 (PVD)을 예로 들 수 있다.
이론에 의존하지 않아도, 본 발명자들은 적어도 3개의 하위층, 더 바람직하게는 산화지르코늄, 산화티타늄 혹은 산화실리콘으로 된 하위층으로 구성되고 100 nm 이하의 두께를 갖는 코팅층은 훈색 및 따라서 광학 효과를 위한 뉴턴 링의 형상을 크게 감소시킬 수 있게 한다고 판단한다.
유리한 일 구현예에서, 적어도 3개의 하위층은 상이한 화합물로 제작된다.
상기 코팅층의 바람직한 구현예에서, 적어도 3개의 하위층은 렌즈의 굴절율 기준 더 큰 굴절율을 갖는 화합물로 된 하위층과 더 작은 굴절율을 갖는 화합물로 된 하위층이 교대 반복되어 있는 조합체로서 존재한다.
더 바람직하게는, 상기 층은 렌즈의 굴절율을 기준으로 각각 더 큰 굴절율 및 더 작은 굴절율을 갖는 지르코늄과 실리콘으로 된 하위층들이 교대로 존재한다.
따라서, 본 발명의 코팅층은 렌즈와 또한 η1 보다 작은 굴절율 η2 를 갖는 스크래치 방지 래커층 사이에 존재하며 이에 따라 코팅 렌즈는 훈색과 뉴턴 링이 감소되거나 소거되어 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 코팅 렌즈는 적어도 부분적으로, 바람직하게는 전체가 스크래치 방지 래커로 코팅될 수 있다. 또한, 스크래치 방지 래커가 코팅된 렌즈는 반사방지제층 및/또는 발수성/발유성이 있는 추가의 코팅층이 더 코팅될 수 있다.
구체적으로, 본 발명자들은 굴절율 η1 을 갖는 렌즈와 η1 보다 작은 굴절율 η2 를 갖는 스크래치 방지 래커층 사이에 상기 렌즈의 두 면 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 코팅층을 삽입하였고, 이때의 코팅층은 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물로 된 적어도 3개의 하위층을 포함하며, 또한 100 nm 이하, 바람직하게는 2 내지 80 nm 범위의 두께를 갖는 하위층을 제공할 수 있는 도포 방법에 따라 코팅된다. 이 방식에 따라 본 발명자들은 스크래치 방지 래커로 코팅된 렌즈의 제작에 사용된 물질들에 의해 결정된 굴절율 차이에 의해 발생한 훈색을 크게 감소시키거나 완전히 소거할 수 있다.
따라서 또다른 측면에서, 본 발명은 렌즈의 적어도 한 면에 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율 η2 를 갖는 스크래치 방지 래커층을 적어도 부분적으로 코팅한, 소정의 굴절율 η1 을 갖는 렌즈의 훈색 현상을 감소시키거나 소거하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은:
a) 소정의 굴절율 η1 을 갖는 렌즈를 준비하고;
b) 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 된 적어도 3개의 하위층을 포함하는 코팅층을, 상기 적어도 3개의 하위층 각각의 두께가 100 nm 이하가 되도록 하는 기술에 따라, 상기 렌즈의 두 면 중 적어도 한 면에 적어도 부분적으로 도포하고; 및
c) 상기 단계 b)에서 얻은 상기 코팅층 위에, 굴절율 η1 보다 작은 굴절율 η2 를 갖는 스크래치 방지 래커를 도포하는 단계들을 포함한다.
상기의 단계 a)에서, 굴절율 η1 을 갖는 렌즈를 제공한다. 렌즈, 바람직하게는 통상의 안과용 광학렌즈는 일반적으로 1.5 내지 1.9, 바람직하게는 1.7 내지 1.9, 더 바람직하게는 약 1.74의 굴절율을 갖는 물질로 제작된다.
상술한 바와 같이, 특히 고도의 굴절도 혹은 기타 다른 안과질환이 있는 경우 렌즈의 두께를 대폭 감소시키기 위해서는, 고굴절율을 갖는 렌즈를 사용할 필요가 있다. 따라서, 안과용 광학렌즈는 통상 1.7 내지 1.9의 굴절율을 갖는다.
단계 b)에서 코팅층은 렌즈의 적어도 한 면에 적어도 부분적으로 도포된다.
더 구체적으로, 렌즈의 전체 면에, 즉, 렌즈의 적어도 한 면에 코팅층이 100%로 도포된다.
단계 b)의 코팅층 도포/용착은 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 된 적어도 3개의 하위층을 도포/용착하기 위한 것이다.
본 발명의 유리한 구현예에서, 적어도 3개의 하위층 각각이 100 nm 이하의 두께를 갖도록 하는 도포/용착 기술은 예를 들어 물리적 기상증착 (PVD) 같이 적어도 0.5 nm 두께의 용착 정밀도를 갖는 기술이다.
그러나, 원자층 용착(ALD), 화학적 기상증착(CVD), 플라즈마 개선된 화학적 기상증착(FECVD) 등의 그외 다른 도포/용착 기술도 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직하고 유리한 구현예에서, 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 된 하위층들은 3 내지 11개, 바람직하게는 7 내지 9개, 더 바람직하게는 7개이다.
지르코늄, 실리콘 및 티타늄 산화물은 상이한 굴절율을 나타내므로, 상기 단계 b)에서는 상이한 굴절율을 가진 하위층들의 조합으로서 적어도 3개의 하위층의 도포/용착상(phase) 형태의 층을 도포/용착할 수 있다.
본 발명의 방법의 바람직한 구현예에서, 화합물로 된 하위층은 렌즈 굴절율을 기준으로 더 큰 굴절율의 화합물로 된 하위층과 더 작은 굴절율의 화합물로 된 하위층이 교대 반복되어 있는 조합체으로서 도포된다.
일반 렌즈의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 층을 위한 화합물 중에서, 산화지르코늄, 산화티타늄 및 산화탄탈륨 등을 언급할 수 있다.
일반 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 층을 위한 화합물 중에서, 산화실리콘과 불화마그네슘을 언급할 수 있다.
따라서, 단계 a)에서 제공된 렌즈의 표면 상에 화합물로 된 하위층이 존재하며, 이들 각각은 100 nm 이하의 두께로서 용착 정밀도가 0.5 nm인 도포/용착 기술, 바람직하게는 PVD에 의해 단계 b)에서 도포된다.
예를 들어, 렌즈 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 산화지르코늄 하위층을 포함하는 층을 광학 렌즈에 도포할 수 있으며, 이어서 렌즈 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 산화실리콘 하위층 및 또다시 렌즈 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 지르코늄 층을 도포할 수 있다. 따라서, 이들 하위층의 조합을 유리하게는 2 내지 3회, 바람직하게는 2회 반복할 수 있다. 단계 c)에서, 렌즈 굴절율보다 작은 굴절율을 가진 스크래치 방지 래커층을 그 후 다시 코팅층에 도포할 수 있으며 이에 따라 훈색이 감소하거나 소거된 코팅 렌즈를 수득한다.
본 발명의 방법에서, 단계 c)에서 스크래치 방지 래커는 바람직하게는 마이크로미터 두께, 더 바람직하게는 1 내지 4 마이크로미터의 두께로서 도포된다. 래커 두께는 래커의 도포 기술에 의해, 예를 들어 침치형 래커 장치를 이용하여 결정한다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따라 하나 이상의 화합물로 된 층 및 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 스크래치 방지 래커가 코팅된 굴절율 η1 을 갖는 렌즈에 있어서, 렌즈 및 스크래치 방지 래커와 상이한 굴절율을 갖는 또다른 층, 예컨대, 반사방지 상부 코팅 및/또는 발수성/발유성을 가진 탑 코트를 상기 스크래치 방지 래커층 위에 더 코팅할 때, 본 발명은 상기 추가 코팅물의 도포/용착 단계 d)를 제공한다.
본 발명의 코팅 렌즈 및 본 발명의 방법에 관하여 예시적인 및 비제한적인 목적의 2가지 구현예를 참조하여 본 발명을 하기와 같이 기술하기로 한다.
실험 단원
실시예 1
1.74의 굴절율을 갖는 MR-174 렌즈를 준비했다.
PVD 기술에 따라 1.0 x 10-5 mbar의 진공 조건에서 PVD 사티스 900 DL 장치를 이용하여, 다음과 같은 산화물로 된 하위층들을 2개의 렌즈면 중 한 면 상에 용착하여 최종 코팅층을 형성했다:
| 굴절율 | 두께 (nm) | |
| 렌즈 | 1.74 | |
| 코팅층 | ||
| 이산화지르코늄 (ZrO2) | 1.95 - 2.05 | 10.0 |
| 이산화실리콘 (SiO2) | 1.46 - 1.47 | 25.0 |
| 이산화지르코늄 (ZrO2) | 1.95 - 2.05 | 21.2 |
| 이산화실리콘 (SiO2) | 1.46 - 1.47 | 39.3 |
| 이산화지르코늄 (ZrO2) | 1.95 - 2.05 | 15.5 |
| 이산화실리콘 (SiO2) | 1.46 - 1.47 | 49.8 |
| 이산화지르코늄 (ZrO2) | 1.96 - 2.05 | 5.0 |
SCL사의 디핑 침지형 래커 장비에 의해 래커층의 최종 두께가 4000.0 nm로 될 때까지, SDC사 제품인 굴절율 1.51의 스크래치 방지 래커 크리스탈 코트 MP 1154 D를 다시 상기의 코팅층 상에 도포했다.
도 1은 코팅층과 스크래치 방지 래커를 포함하는 제작된 렌즈를 개략적으로 도시한다. 구체적으로, 부호(1)로 표시한 층이 렌즈이며, 코팅층 내의 4개의 산화지르코늄 하위층 (바람직하게는 굴절율이 2.05인)을 부호(2)로 표시하고, 코팅층 내의 3개의 산화실리콘 하위층은 부호(3)으로 표시하며, 또한 스크래치 방지 래커층은 부호(4)로 표시한다.
따라서 스크래치 방지 래커가 코팅된 렌즈는 시마즈 UV-2401 PC 분광광도계를 이용하여 훈색 현상에 대해 평가했다.
동시에, 종래 기술에 따라 동일한 스크래치 방지 래커를 코팅한 동일한 렌즈, 즉, 본 발명의 코팅층이 포함되지 않은 렌즈와 비교했다.
도 2는 양측의 코팅 렌즈, 즉, 본 발명에 따라 코팅된 렌즈 (실선) 및 종래 기술의 렌즈 (점선)에 있어서 간섭에 대한 평가 결과를 도시한다. 도 2에서 보는 바와 같이, 종래 기술에 따라 코팅된 렌즈에서 뚜렷한 간섭 현상이 나타나는 반면 본 발명의 렌즈에서는 간섭이 사실상 결여되어 있다.
래커층 도포후, 반사 방지성 물질로 된 층은 보통 렌즈의 투과도 및 정면 조명의 존재하의 렌즈의 심미적 효과를 개선하기 위해 도포했으며, 산화티타늄(Ti3O5) 과 산화실리콘(SiO2)으로 된 4개의 교대층으로 구성된 반사 방지 처리를 종래 기술과 본 발명의 렌즈 양측에 대해 적용했다.
양측 렌즈의 상부에 발수성/발유성 탑 코트를 도포했다.
도 3은 본 발명에 따라 코팅되고 또한 반사방지층과 탑 코트를 코팅한 렌즈를 개략적으로 도시한다.
그러므로 도 3은 코팅층, 스크래치 방지 래커, 반사방지층 및 탑 코트을 구비하여 제작된 렌즈를 도시한다. 특히, 부호(1)로 표시한 층은 렌즈이며, 코팅층 내의 4개의 산화지르코늄 하위층 (바람직하게는 굴절율이 2.05인)은 부호(2)로 표시하고, 코팅층 내의 3개의 산화실리콘 기재 (바람직하게는 굴절율이 1.46인)는 부호(3)으로 표시하며, 스크래치 방지 래커층은 부호(4)로 표시하고, 또한 반사방지층은 부호(5)로 및 상부층은 부호(6)로 표시한다.
구체적으로, 본 발명의 코팅층을 구비한 최종 렌즈 구조는 다음과 같았다:
| 굴절율 | 두께 (nm) | |
| 렌즈 | 1.74 | / |
| 코팅층 | ||
| 이산화지르코늄 (ZrO2) | 2.05 -1.95 | 10.0 |
| 이산화실리콘 (SiO2) | 1.47 - 1.46 | 25.0 |
| 이산화지르코늄 (ZrO2) | 2.05 - 1.95 | 21.2 |
| 이산화실리콘 (SiO2) | 1.47 - 1.46 | 39.3 |
| 이산화지르코늄 (ZrO2) | 2.05 - 1.95 | 15.5 |
| 이산화실리콘 (SiO2) | 1.47 - 1.46 | 49.8 |
| 이산화지르코늄 (ZrO2) | 2.05 - 1.96 | 5.0 |
| 스크래치 방지 래커층 | 1.51 | 4000 |
| 반사방지층 (녹색) | 멀티코트 STD | |
| 산화티타늄 (Ti3O5) | 2.25 | 9.0 |
| 이산화실리콘 (SiO2) | 1.467 | 28.0 |
| 산화티타늄 (Ti3O5) | 2.25 | 112.0 |
| 이산화실리콘 (SiO2) | 1.467 | 82.0 |
| 탑 코트 (W/O 방지성) | 1.36 | 5.0 |
본 발명의 코팅층이 생략된 동일한 렌즈를 비교 대상으로 했다.
도 4는 양측 렌즈, 즉, 코팅층을 구비한 본 발명의 렌즈 (실선)와 비교 대상인 종래 기술의 렌즈 (점선)에 있어서 간섭 평가의 결과를 도시한다. 훈색을 감소시키기 위한 처리의 장점을 도 4에서 입증했으며, 이는 종래 기술의 경우 (점선) 연속되는 코팅층으로 인하여 간섭이 증가한 경우를 나타냈다. 반면에, 본 발명에 따른 렌즈는 간섭이 없어 유리했다.
본 발명자들은 스크래치 방지 래커에 의한 훈색 소거로 인해 렌즈의 최종적인 심미성 뿐만 아니라 정면광의 존재하의 투과성도 개선할 수 있었다는 점에 주목했다.
Claims (21)
- 소정의 굴절율 η1 보다 작은 굴절율 η2 를 갖는 스크래치 방지 래커층을 적어도 한 면에 적어도 부분적으로 코팅한 상기 굴절율 η1 을 갖는 렌즈로서,
여기서 상기 렌즈와 스크래치 방지 래커층 사이에는 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 된 적어도 3개의 하위층을 포함하는 코팅층이 존재하고, 또한
상기 적어도 3개의 하위층 각각은 100 nm 이하의 두께를 가지며 ;
상기 적어도 3개의 하위층을 포함하는 층은 렌즈의 굴절율을 기준하여 더 큰 굴절율을 갖는 화합물로 된 하위층 및 더 작은 굴절율을 갖는 화합물로 된 하위층이 교대 반복되어 있는 조합체로서 존재하는 것인 렌즈. - 제1항에 있어서,
상기 렌즈의 굴절율 η1 은 1.50 내지 1.90의 범위인 것인 렌즈. - 제2항에 있어서,
상기 렌즈의 굴절율 η1 은 1.70 내지 1.90의 범위인 것인 렌즈. - 제3항에 있어서,
상기 렌즈의 굴절율 η1 은 1.74인 렌즈.. - 제1항에 있어서,
상기 스크래치 방지 래커는 광색성 래커 혹은 유색 래커인 것인 렌즈.. - 제1항에 있어서,
상기 코팅층은 3 내지 11개의 하위층을 포함하는 것인 렌즈. - 제1항에 있어서,
상기 코팅층은 산화지르코늄 및 산화실리콘으로 된 하위층들을 교대로 포함하는 것인 렌즈. - 제7항에 있어서,
상기 코팅층은 7개의 하위층을 포함하는 것인 렌즈. - 제1항에 있어서,
상기 코팅층은 2 내지 80 nm의 두께를 갖는 적어도 3개의 하위층을 구비하는 것인 렌즈. - 제1항에 있어서,
상기 스크래치 방지 래커층은 1 내지 4 마이크로미터 범위의 두께로서 존재하는 것인 렌즈. - 제1항에 있어서,
추가적인 반사방지 코팅이 상기 스크래치 방지 래커층 상에 존재하는 것인 렌즈. - 제1항에 있어서,
발수성/발유성을 가진 추가적인 코팅이 상기 스크래치 방지 래커층 상에 존재하는 것인 렌즈. - 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율 η2 를`갖는 스크래치 방지 래커층으로 적어도 한 면이 적어도 부분적으로 코팅된, 굴절율 η1 을 갖는 렌즈의 훈색 현상을 감소시키거나 소거하는 방법으로서, 이 방법은:
a) 소정의 굴절율 η1 을 갖는 렌즈를 준비하고;
b) 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화탄탈륨, 산화이리듐, 산화은 및 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 된 적어도 3개의 하위층을 포함하는 코팅층을, 상기 적어도 3개의 하위층 각각의 두께가 100 nm 이하가 되도록 하는 기술에 따라, 상기 렌즈의 두 면 중 적어도 한 면에 적어도 부분적으로 도포하고; 및
c) 상기 단계 b)에서 얻은 상기 코팅층 위에, 굴절율 η1 보다 작은 굴절율 η2 를 갖는 스크래치 방지 래커를 도포하는 단계들을 포함하고 ;
화합물로 된 상기 적어도 3개의 하위층은 렌즈의 굴절율을 기준으로 더 큰 굴절율을 갖는 화합물로 된 하위층 및 더 작은 굴절율을 갖는 화합물로 된 하위층이 교대 반복되어 있는 조합체로서 도포되는 것인 방법. - 제13항에 있어서,
상기 스크래치 방지 래커층은 또한 광색성 래커층 혹은 유색 래커층인 것인 방법. - 제13항에 있어서,
상기 단계 b)의 적어도 3개의 하위층 각각의 두께를 확보하는 도포/용착 기술은 적어도 0.5 nm 두께의 용착 정밀도를 갖는 기술인 것인 방법. - 제13항에 있어서,
도포/용착 기술은 물리적 기체 증착법 (PVD)인 것인 방법. - 제13항에 있어서,
상기 단계 b)의 층은 3 내지 11개의 하위층을 포함하는 것인 방법. - 제13항에 있어서,
스크래치 방지 래커층을 도포한 후, 상부의 반사방지 코팅층을 도포하는 것인 방법. - 제13항에 있어서,
스크래치 방지 래커층을 도포한 후, 발수성/발유성을 가진 탑 코트를 도포하는 것인 방법. - 삭제
- 삭제
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