KR20010021525A - 반사방지 필름 - Google Patents

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앨런 제이. 밀러
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Abstract

본 발명은 유리 기판, 금속 산화물의 제1 코팅 및 금속 산화물의 제2 코팅을 포함하는 반사방지 유리 물품에 관한 것이다. 금속 산화물의 제1 코팅은 기판 위에 도포된다. 금속 산화물의 제1 코팅의 굴절률은 1.8 내지 2.6이다. 제1 코팅의 두께는 1/(4×n)을 초과하고, 여기서 l은 가시광 스펙트럼내의 계획 파장이고, n은 상기 금속 산화물의 제1 코팅의 굴절률이다. 금속 산화물의 제2 코팅은 제1 코팅 위에 도포된다. 금속 산화물의 제2 코팅은 약 1.45 내지 약 1.6의 굴절률 및 1/(4n) 미만의 두께를 갖는다.

Description

반사방지 필름 {Anti-Reflective Films}
유리 상의 코팅은 일반적으로 특정 에너지 감소 및 광투과 특성을 제공하기 위해 사용된다. 또한, 코팅은 다수의 코팅이 유리 기판 상에 도포될 때 개별 코팅층과 유리 간의 계면으로부터 반사를 감소시키기 위한 것이다. 코팅된 물품은 종종 단독으로 또는 다른 코팅된 물품과 배합되어 창유리를 형성하는데 사용된다.
코팅된 유리 기판의 속성은 유리 기판에 도포된 특정 코팅에 좌우된다. 코팅 조성물 및 두께는 코팅된 물품내에 에너지 흡수 및 광투과 특성을 부여하며, 또한 스펙트럼 특성에 영향을 준다. 요구되는 속성은 코팅층 또는 층의 조성 또는 두께를 조정함으로써 얻을 수 있다. 그러나, 특정한 특성을 향상하기 위한 조정은 코팅된 유리 물품의 다른 투과율 또는 스펙트럼 특성에 불리하게 영향을 줄 수 있다. 요구되는 스펙트럼 특성을 얻는 것은 코팅된 유리 물품에서 특정 에너지 흡수 및 광투과 특성을 조합하려할 때 종종 어렵게 된다.
유리 상의 반사방지 코팅은 광학 성분의 표면 반사를 감소시키고 상이한 굴절률을 갖는 광학 매체간 계면의 반사율을 감소시키기 위해 사용된다. 가시광 반사의 감소는 광학 간섭의 원리에 의해 얻어진다. 빛이 공기-필름, 필름-필름 및 필름-유리 계면에 충돌할때, 빔의 일부가 각 계면에서 반사된다. 얇은 필름 물질 및 두께의 적절한 선택에 의해, 개별 반사광은 상쇄 간섭을 하고 그로 인해 관찰된 가시광 반사율을 감소시킬 수 있다.
통상의 2층 반사방지 필름은 일반적으로 코팅된 유리 기판의 계면으로부터 가시광의 감소를 최적화하기 위해 표준 설계 공식을 따른다. 표준 설계 매개변수는 2층의 높고 낮은 굴절률 및 l/(4×n)에 의해 결정되는 두께를 갖는 코팅의 사용을 제시한다(여기서, l은 가시광 영역의 계획 파장이고, n은 코팅의 굴절률임). 표준 설계에 따라서 제조된 코팅 유리 기판이 유리의 반사 특성에 영향을 주는 반면, 개별 층은 유리의 이동 리본 상에 온라인으로 열분해 제조하기에 어려운 두께를 종종 필요로 한다.
통상의 반사방지 필름을 능가하도록 코팅 유리 기판의 반사 특성을 감소시키는 것이 유리하다.
유리 기판 상에 열분해적으로 도포될 수 있는 반사방지 필름을 제공하는 것이 더욱 바람직하다. 열분해 필름은, 예를 들면 부유 유리 제조 공정에서 온라인으로 필름의 증착을 가능하게 한다.
<발명의 요약>
본 발명에 따라서, 유리 상에 코팅으로 사용하기에 적절한 다중층 필름이 제공된다. 코팅은 반사방지 유리 물품을 제조하는데 사용된다.
다중층 코팅에는 유리 기판 위에 도포된 금속 산화물의 제1 코팅이 포함된다. 본 발명의 제1 코팅은 1.8 내지 2.6의 굴절률 및 l/(4×n)을 초과하는 두께를 갖는다(여기서, l은 가시광 스펙트럼의 계획 파장이고, n은 제1 코팅에 사용된 금속 산화물의 굴절률임). 금속 산화물의 제2 코팅은 제1 코팅 위에 도포된다. 제2 코팅은 약 1.45 내지 약 1.6의 굴절률 및 l/(4n) 미만의 두께를 갖는다.
코팅은 바람직하게는 부유 유리 리본 상에 온라인으로 열분해 도포된다. 코팅 스택의 두께 및 광학적 특성은 특정 반사율 및 투과율 값의 넓은 범위를 얻기위해서 조정될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시양태에서 코팅 유리 물품은 90%를 초과하는 가시광 투과율 및 6% 미만의 반사율을 갖는다. 가시광의 투과율은 중성색이다. 가시광의 반사율은 중성색인 것이 바람직하다.
본 발명은 유리 기판 상에 코팅으로 사용하기 위한 반사방지 필름을 제공한다. 본 발명의 다중층 필름은 통상의 반사방지 코팅과 비교하여 빛의 반사를 감소시킨다. 또한, 필름은 투과율에 있어 바람직한 중성색을 나타낸다.
또한, 본 발명은 유리 기판 상에 열분해적으로 증착될 수 있는 반사방지 필름을 제공한다. 본 발명에 있어서 각 층의 두께는 통상의 반사방지 코팅을 능가하여 온라인으로 도포하기에 더욱 적합하다.
본 발명은 유리 기판 상에 반사방지 코팅으로 사용하기에 적절한 다중층 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 낮은 굴절률을 갖는 금속 산화물의 제2층과 결합되는, 높은 굴절률을 갖는 금속 산화물 또는 도핑된 금속 산화물의 제1층을 갖는 다중층 필름 스택에 관한 것이다. 제1층의 두께는 통상의 1/4 파장 반사방지 코팅보다 크다. 제2층의 두께는 통상의 1/4 파장 코팅에 대한 두께보다 작다. 다중층 필름은 일반적으로 부유 유리 제조 공정에 있어서 유리 기판 상에 열분해적으로 도포된다.
본 발명에 따라서, 외부 통상 표준의 두께를 갖는 다중층 반사방지 필름은 코팅된 유리 물품의 반사방지 및 색 특성을 개선할 수 있는 것으로 밝혀져 왔다. 다중층 필름의 제1층은 l/(4×n)을 초과하는 두께를 갖는 높은 굴절률의 금속 산화물이다(여기서, l은 가시광 스펙트럼의 계획 파장이고, n은 금속 산화물의 굴절률임). 낮은 굴절률의 금속 산화물인 제2 코팅은 제1 코팅 위에 도포된다. 금속 산화물의 제2 코팅은 1/(4n) 미만의 두께를 갖는다. 필름은 가시광 투과율에 있어서 중성색을 나타낸다. 코팅된 유리 물품은 반사방지 유리 물품으로 사용하기에 특히 적절하다. 본 발명에 따른 코팅된 유리 물품의 제조용으로 적절한 유리 기판에는 당분야에 공지된 통상의 투명한 유리 조성물 중 임의의 것이 포함된다. 바람직한 기판은 본 발명의 코팅이 다른 임의의 코팅과 함께 부유 유리 공정의 가열 구역에서 도포되는 투명한 부유 유리 리본이다. 그러나, 유리 기판 상에 코팅을 도포하기 위한 다른 통상의 공정도 본 발명의 코팅에 사용하기에 적절하다. 또한, 채색된 유리 조성물이 본 발명의 반사방지 코팅과 함께 사용되어 특정 스펙트럼 및 에너지 감소 특성을 성취할 수 있다.
본 발명의 제1층은 금속 산화물 또는 도핑된 금속 산화물의 높은 굴절률을 갖는 필름이다. 굴절률은 일반적으로 약 1.8 내지 약 2.6이다. 바람직한 금속 산화물 또는 도핑된 금속 산화물에는 산화 주석, 산화 티타늄 또는 불소 도핑된 산화 주석이 포함된다. 그러나, 열분해적으로 도포될 수 있고 특정 범위내의 굴절률을 갖는 다른 통상의 금속 산화물 필름도 본 발명에서 사용하기에 적절하다. 다른 물질에는, 예를 들면 혼합된 금속 산화물, 옥시-질화물, 산화 알루미늄 또는 산화 탄탈륨이 포함된다. 높은 굴절률을 갖는 물질의 선택은 다중층 코팅에서 사용되는 낮은 굴절률의 물질에 관련된다. 두께는 l/(4×n)을 초과한다(여기서, l은 가시광 스펙트럼의 계획 파장이고, n은 금속 산화물의 굴절률임).
반사방지 코팅의 제2층은 약 1.45 내지 약 1.6의 굴절률을 갖는 금속 산화물이다. 바람직하게는 산화 규소가 본 발명에서 사용된다. 그러나, 낮은 굴절률을 갖는 다른 금속 산화물도 본 발명에서 사용되기에 적절하다. 다중층 중 제2층의 두께는 l/(4n) 미만이다(여기서, n은 금속 산화물의 굴절률임). 통상의 1/4 파장 반사방지 필름을 능가하는 감소된 두께는 부유 유리 제조 공정에서 도포하기에 용이한 산화 규소층으로 얻는다.
본 발명에 따라서, 계획 파장 l은 가시광의 중앙 영역 또는 550 nm에서 일반적으로 선택된다. 즉, 각 층의 두께는 특정 금속 산화물에 따라서 결정된다. 예를 들면, 불소 도핑된 산화 주석의 제1층은 0.125 인치 부유 유리 리본에 도포된다. 필름의 두께는 약 1000 Å이고, 이는 l/(3×n) 또는 550 nm/(3×1.82)에 상응한다. 제2 금속 산화물은 약 840 Å 두께의 산화 규소이다. 산화 규소의 두께는 l/(4.5×n) 또는 550 nm/(4.5×1.45)에 상응한다. 생성된 필름은 91.5%의 가시광 투과율 및 4.46%의 반사율을 나타낸다. 본 발명의 코팅은 투과율에 있어서 중성색을 나타낸다. 앞선 예의 코팅 물품은 a*가 -1.76이고 b*가 1.88인 CIELAB 색 명암도로 나타낸 바와 같이 투과율에 있어서 중성색을 갖는다. 또한, 물품은 a*가 3.56이고 b*가 -9.31인 CIELAB 명암도로 나타나는 반사색을 나타낸다. 본 발명에 바람직한 색은 약 a*가 4 내지 -6이고 b*가 약 4 내지 -12이다.
비교하여, 통상의 2층 반사방지 코팅은 550 nm 계획 파장에서 1/4 파장인 각 층을 갖는 스택을 일반적으로 사용한다. 높고 낮은 굴절률을 갖는 층으로 교차된다. 일례로 산화 주석층 위에 도포된 약 948 Å의 산화 규소층을 갖는 0.125 인치 유리 기판 상에 약 705 Å 두께의 불소 도핑된 산화 주석층이 포함된다. 생성된 코팅 물품은 92%의 가시광 투과율 및 4.6%의 가시광 반사율을 나타낸다. 물품은 a*가 -6.5이고 b*가 -13.1인 반사 색과 함께 a*가 -2.14이고 b*가 2.64인 투과 색 명암도를 갖는다. 즉, 본 발명의 코팅은 통상의 반사방지 코팅에 비교하여 개선된 반사율 및 바람직한 보다 중성의 색이 된다.
열분해 증착에 대하여, 본 발명의 금속 산화물 또는 도핑된 금속 산화물은 통상의 증착 전구체의 사용을 통하여 유리 기판 상에 증착된다. 불소 도핑된 산화 주석의 예로는 헬륨 담체 가스 중 이염화 이메틸주석, 산소 및 물을 포함하는 전구체 가스 스트림으로 증발, 주입되는 불소 원료의 사용이 포함된다.
본 발명의 코팅은 광학 간섭의 원리에 의해 가시광 반사율을 감소시키는 반사방지 코팅으로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 코팅은 6% 미만, 바람직하게는 5% 미만으로 가시광 반사율을 감소시킬 수 있다. 또한, 장벽층은 제1 금속 산화물층의 도포 이전에 유리에 도포될 수 있다. 장벽층은 유리 기판으로부터 필름으로 알칼리 금속 이온의 이동을 방지하는데 사용할 수 있다. 알칼리 금속 이온의 이동은 코팅된 유리 물품의 질을 저하하고 물품에 바람직하지 않은 흐릿함을 일으킨다. 장벽층은 일반적으로 약 100 내지 200 Å의 두께로 도포된다. 장벽층으로 바람직한 물질은 산화 규소이다. 반사방지 코팅 유리 물품은 높은 반사도가 바람직하지 않은 다양한 건축 및 자동차 용도에 이상적으로 적합하다.
본 발명을 수행하기 위해서 발명자들에 의해 현재 고려된 가장 바람직한 형태를 구성하는 하기 실시예는 단지 본 발명을 추가로 예시하고 개시하기 위한 목적으로 제공되며, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
부유 유리 공정이 사용하여 0.125 인치 두께의 투명한 부유 유리 리본을 제조하였다. 유리 리본은 약 433 인치/분의 선속도로 이동하였다. 통상의 코팅 장치를 부유 조에서 사용하여 185 Å의 산화 규소 코팅을 부유 유리 리본의 표면 상에 도포하였다. 분당 535 표준 리터(slm)의 질소 담체 가스중 12 slm의 에틸렌, 5 slm의 산소 및 2 slm의 실란 SiH4을 사용하여 코팅을 도포하였다. 1025 Å의 불소 도핑된 산화 주석 코팅을 산화 규소 코팅 상에 도포하였다. 대략, 시간당 9 파운드의 이염화 이메틸주석, 270 slm의 산소, 6 slm의 불화수소산 및 분당 150 cc의 물을 200 slm의 헬륨 담체 가스 중으로 공급하였다. 777 Å의 산화 규소 코팅을 불소가 도핑된 산화 주석 필름 위에 도포하였다. 통상적인 두 코팅기의 각각에서 535 slm의 질소 담체 가스중 42 slm의 에틸렌, 21 slm의 산소 및 7 slm의 실란 SiH4를 포함하는 전구체 가스 혼합물을 사용하여 외부층을 도포하였다.
생성된 코팅 유리 물품의 후면을 CeO2로 연마하여 부유 조에 의한 후면 주석을 제거했다. 코팅된 유리 물품은 CIELAB 발광체 C 2 등급 관찰 표준에 따른 a*가 -1.9이고 b*가 2.4인 명암도가 중성색이고, 92.3%의 가시광 투과율을 나타낸다. 물품은 4.8의 가시광 반사율 및 a*가 5.6이고 b*가 -12.0로 지정되는 중성색을 갖는다.

Claims (21)

  1. (a) 유리 기판,
    (b) 상기 기판 위에 도포된, 1.8 내지 2.6의 굴절률 및 l/(4×n)을 초과하는 두께를 갖는 금속 산화물의 제1 코팅(여기서, l은 가시광 스펙트럼 중 계획 파장이고, n은 상기 금속 산화물의 제1 코팅의 굴절률임), 및
    (c) 상기 제1 코팅 위에 도포된, 약 1.45 내지 약 1.6의 굴절률 및 1/4(n) 미만의 두께를 갖는 금속 산화물의 제2 코팅
    을 포함하는 반사방지 유리 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물의 제1 코팅이 도핑된 금속 산화물인 반사방지 유리 물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 코팅이 약 1.82의 굴절률을 갖는 불소 도핑된 산화 주석이고, 상기 제2 코팅이 약 1.45의 굴절률을 갖는 산화 규소인 반사방지 유리 물품.
  4. 제1항에 있어서, CIELAB 시스템에서 정의된 a*가 약 4 내지 약 -6이고 b*가 약 4 내지 약 -12인 명암도를 갖는 투과 및 반사율에 있어서 중성색을 나타내는 반사방지 유리 물품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유리 기판과 상기 금속 산화물의 제1 코팅 사이에 도포된 장벽층을 추가로 포함하는 반사방지 유리 물품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 장벽층이 약 100 Å의 두께를 갖는 SiO2인 반사방지 유리 물품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유리 기판이 부유 유리 리본이고 상기 코팅이 상기 부유 유리 리본상에 열분해적으로 증착되는 반사방지 유리 물품.
  8. 제1항에 있어서, 6% 미만의 반사율을 나타내는 반사방지 유리 물품.
  9. 제1항에 있어서, 5% 미만의 반사율을 나타내는 반사방지 유리 물품.
  10. 제3항에 있어서, 상기 제1 코팅이 약 1000 Å의 두께로 도포되고, 상기 금속 산화물의 제2 코팅이 약 840 Å의 두께로 도포되는 것인 반사방지 유리 물품.
  11. 제10항에 있어서, CIELAB 시스템에서 정의된 a*가 약 -1.76이고 b*가 약 1.88인 명암도를 갖는 투과율에 있어서 중성색을 나타내는 반사방지 유리 물품.
  12. 제10항에 있어서, CIELAB 시스템에서 정의된 a*가 약 3.56이고 b*가 약 -9.31인 명암도를 갖는 반사색을 나타내는 반사방지 유리 물품.
  13. 제1항에 있어서, 연마된 후면을 추가로 포함하는 반사방지 유리 물품.
  14. (a) 유리 기판,
    (b) 상기 기판 위에 도포된, 1.8 내지 2.6의 굴절률 및 l/(4×n)을 초과하는 두께를 갖는 옥시-질화물의 제1 코팅(여기서, l은 가시광 스펙트럼중 계획 파장이고 n은 상기 옥시-질화물의 제1 코팅의 굴절률임), 및
    (c) 상기 제1 코팅 위에 도포된, 약 1.45 내지 약 1.6의 굴절률 및 1/4(n) 미만의 두께를 갖는 금속 화합물의 제2 코팅
    을 포함하는 반사방지 유리 물품.
  15. (a) 유리 기판,
    (b) 상기 기판상에 도포된 산화 규소의 제1 코팅,
    (c) 상기 제1 코팅 위에 도포된, 1.8 내지 2.6의 굴절률 및 l/(4×n)을 초과하는 두께를 갖는 불소 도핑된 산화 주석의 제2 코팅(여기서, l은 가시광 스펙트럼중 계획 파장이고 n은 상기 금속 산화물의 제1 코팅의 굴절률임), 및
    (d) 상기 제2 코팅 위에 도포된, 약 1.45 내지 약 1.6의 굴절률 및 1/4(n) 미만의 두께를 갖는 산화 규소의 제3 코팅
    을 포함하는 반사방지 유리 물품.
  16. 제15항에 있어서, 연마된 후면을 추가로 포함하는 반사방지 유리 물품.
  17. 제15항에 있어서, 상기 산화 규소의 제1 코팅이 약 185 Å의 두께를 갖는 반사방지 유리 물품.
  18. 제15항에 있어서, 상기 불소 도핑된 산화 주석의 두 번째 코팅이 약 1025 Å의 두께를 갖는 것인 반사방지 유리 물품.
  19. 제15항에 있어서, 상기 산화 규소의 세번째 코팅이 약 777 Å의 두께를 갖는 것인 반사방지 유리 물품.
  20. 제15항에 있어서, CIELAB 시스템에서 정의된 a*가 약 -1.9이고 b*가 약 2.4인 명암도를 갖는 투과율에 있어서 중성색을 나타내는 반사방지 유리 물품.
  21. 제15항에 있어서, CIELAB 시스템에서 정의된 a*가 약 5.6이고 b*가 약 12.0인 명암도를 갖는 반사율에 있어서 중성색을 나타내는 반사방지 유리 물품.
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