KR20160003286A - 잔류 광학 성질을 갖는 내-스크래치 제품 - Google Patents

잔류 광학 성질을 갖는 내-스크래치 제품 Download PDF

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Abstract

본 개시의 하나 이상의 측면은 무정형 또는 결정성일 수 있는 강화된 또는 비-강화된 기판을 포함할 수 있는 무기 산화물 기판 상에 배치된 광학 필름 구조를 포함하는 제품에 관한 것이고, 상기 제품은 내스크래치성을 나타내고 그 위에 배치된 광학 필름 구조를 갖지 않은 무기 산화물 기판에 비해 동일하거나 또는 개선된 광학 성질을 보유한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 제품은 가시 스펙트럼 (예를 들면, 380 nm - 780 nm)에 걸쳐 85% 이상의 평균 투과율을 나타낸다. 광학 필름 구조의 구체예는 알루미늄-함유 산화물, 알루미늄-함유 산-질화물, 알루미늄-함유 질화물 (예를 들면, AlN) 및 이들의 조합을 포함한다. 여기에 개시된 광학 필름 구조는 실리콘 산화물, 게르마늄 산화물, 알루미늄 산화물 및 이들의 조합을 포함하는 투명한 유전체 물질을 또한 포함한다. 이런 제품을 형성시키는 방법도 또한 제공된다.

Description

잔류 광학 성질을 갖는 내-스크래치 제품 {SCRATCH-RESISTANT ARTICLE WITH RETAlNED OPTICAL PROPERTIES}
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2013년 9월 13일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/877,568호, 및 2013년 5월 7일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/820,407호의 우선권을 주장하며, 이러한 가출원 특허들의 전체 내용은 참조로서 본원에 포함된다.
본 개시는 내-스크래치성 및 잔류 광학 성질을 갖는 디스플레이 커버 유리 적용용 제품에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 내스크래치성을 포함하는 광학 필름 구조를 포함한 제품에 관한 것이며, 여기서 상기 제품은 가시 스펙트럼에 걸쳐 85% 이상의 평균 광 투과율을 나타낸다. 여기서 정의된 바와 같이, 문구 "가시 스펙트럼 (visible spectrum)"은 약 380 nm 내지 약 780　nm의 범위의 파장을 포함한다.
커버 유리 기판은 입력 및/또는 디스플레이, 및/또는 다른 기능을 위한 사용자 인터페이스를 제공하기 위하여 전자 제품 내에서 중요 소자를 보호하도록 자주 사용된다. 이러한 제품은 스마트 폰, MP3 플레이어 및 컴퓨터 테블릿과 같은 모바일 소자를 포함한다. 이러한 응용분야는 최대 광 투과도 및 최소 반사도의 측면에서, 내-스크래치성 및 강력한 광학 성능 특성을 자주 요구한다. 나아가, 커버 유리 적용은 반사 및/또는 투과에서 나타나거나 또는 감지되는 색상이 시야각이 변할 때 눈에 띄게 변하지 않을 것을 요구한다. 이는 반사 또는 투과에서 색상이 시야각으로 눈에 띌 정도로 변하면 제품의 사용자가 상기 디스플레이의 색상 또는 명도에서의 변화를 감지할 것이며, 이는 상기 디스플레이의 지각 (perceived) 품질을 감소시킬 수 있기 때문이다.
알려진 커버 유리 제품은 종종 가혹한 운전 조건에서 사용 후에 스크래치를 나타낸다. 증거는 단일 사건으로 발생하는 예리한 접촉에 의해 야기되는 손상이 모바일 소자에서 사용되는 커버 유리 제품 내에서 보이는 스크래치의 주요 원인임을 제시한다. 상기 커버 유리 제품 상에 두드러진 스크래치가 나타나면, 상기 스크래치는 광 산란의 증가를 야기하며, 이는 상기 디스플레이 이미지의 명도, 투명성 및 콘트라스트에서 심각한 감소를 초래할 수 있으므로 이러한 제품의 외관은 저하된다. 심각한 스크래치는 또한 터치 센서 디스플레이의 정확성 및 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 스크래치, 및 덜 심각한 스크래치 조차도 볼품이 없고, 제품 성능에 영향을 미칠 수 있다.
단일 사건 스크래치 손상은 마모 손상과 대비될 수 있다. 마모 손상은 경질의 (hard) 카운터 면 (counter face) 대상 (예를 들어, 모래, 자갈 및 사포)으로부터의 슬라이딩 접촉을 반복함으로써 통상적으로 초래되므로, 커버 유리는 통상적으로 마모 손상을 겪지 않는다. 대신, 커버 유리 제품은 단지 손가락과 같은 연성의 대상으로부터의 슬라이딩 접촉의 반복만을 전형적으로 견딘다. 나아가, 마모 손상은 열을 발생시킬 수 있으며, 이는 필름 물질 내의 화학 결합을 분해시킬 수 있고 상기 제품에 플레이킹 (flaking) 및 다른 형태의 손상을 야기할 수 있다. 덧붙여, 마모 손상은 종종 스크래치를 일으키는 단일 사건보다 장기간에 걸쳐 겪게 되므로, 마모 손상을 겪는 필름 물질은 또한 산화될 수 있고, 이는 필름 및 따라서 제품의 내구성을 더욱 저하시킨다. 스크래치를 야기시키는 단일 사건은 일반적으로 마모 손상을 일으키는 사건과 동일 조건을 포함하지 않으며, 따라서 마모 손상을 방지하기 위해 종종 사용되는 해결책은 제품의 스크래치를 방지할 수 없다. 또한, 공지된 스크래치 및 마모 손상 해결책은 종종 광학 성질을 저하시킨다.
따라서, 내스크래치성 및 우수한 광학 성능을 나타내는 신규한 제품, 및 그 제조방법에 대한 요구가 있다.
본 개시의 제1 측면은 대향하는 (opposing) 주 (major) 표면들 및 대향하는 부 (minor) 표면들 및 광학 필름 구조를 갖는 무기 산화물 기판을 포함하는 제품에 관한 것이며, 상기 광학 필름 구조는 상기 무기 산화물 기판의 상기 대향하는 주 표면들 상 중 적어도 하나에 배치된다. 하나 이상의 구체예에 따른 상기 제품은 가시 스펙트럼 (예를 들면, 380　nm - 780 nm)에 걸쳐 85% 이상의 평균 투과율을 나타낸다. 특정의 구체예에 있어서, 상기 제품은 상기 무기 산화물 기판 상에 배치된 광학 필름 구조가 없는 무기 산화물 기판의 총 반사도보다 작거나 같은 총 반사도 (정반사도 및 확산 반사도 포함)를 나타낸다. 하나 이상의 구체예의 상기 제품은 실질적으로 평평한 투과 스펙트럼 (또는 반사 스펙트럼) 또는 가시 스펙트럼에 걸쳐 실질적으로 일정한 투과도 (또는 반사도)를 나타낸다. 상기 제품은 또한 기준점으로부터 투과 또는 반사 색좌표 거리가 약 2 미만이 되도록 (L, a*, b*) 색상분석 (colorimetry) 시스템에서 색상을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 기준점은 L*a*b* 색상 공간에서 (또는 색좌표 a*=0, b*=0) 원점 (0, 0)이거나 또는 상기 무기 산화물 기판의 색좌표일 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 무기 산화물 기판은 무정형 기판, 결정성 기판 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 무정형 기판이 사용된 구체예에 있어서, 상기 무정형 기판은 강화되거나 또는 비-강화된 것일 수 있는 유리 기판을 포함할 수 있다. 무정형 기판의 예로는 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및/또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다. 결정성 기판의 예로는 강화된 유리 세라믹 기판, 비-강화된 유리 세라믹 기판, 단결정성 기판 (예를 들면, 사파이어와 같은 단결정 기판) 또는 이들의 조합일 수 있다.
하나 이상의 구체예를 따르면, 상기 광학 필름 구조는 상기 제품에 내스크래치성을 부여한다. 예를 들면, 광학 필름 구조는 여기에 기재된 다이아몬드 베르코비치 압자 (Berkovitch indenter) 테스트에 의해 측정되었을 때 적어도 16 GPa의 경도를 갖는 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다. 다른 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조는 실리콘 카바이드 구형 카운터 (sphere conunter) 표면에 대하여 측정된 때, 0.3 미만의 마찰 계수를 나타낼 수 있다.
상기 광학 필름 구조는 실리콘-함유 산화물, 실리콘-함유 질화물, 알루미늄-함유 질화물 (예를 들면, AlN 및 AlxSiyN), 알루미늄-함유 산-질화물 (oxy-nitride) (예를 들면, AlOxNy 및 SiuAlvOxNy), 알루미늄-함유 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조는 SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합과 같은 투명한 유전체 물질을 포함한다. 하나 이상의 구체예의 상기 광학 필름 구조는 층상 (layered) 구조를 가질 수 있고, 좀더 상세하게는, 적어도 두 개 층 (예를 들면, 제1 층 및 제2 층)을 제1 층이 상기 무기 산화물 기판 및 제2 층 사이에 배치되도록 가질 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조의 제1 층은 실리콘-함유 산화물, 실리콘-함유 질화물, 알루미늄-함유 산화물, 알루미늄-함유 산-질화물 (예를 들면, AlOxNy 및 SiuAlvOxNy), 알루미늄-함유 질화물 (예를 들면, AlN 및 AlxSiyN) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특히, 상기 제1 층은 Al2O3, AlN, AlOxNy 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또 다른 옵션에 있어서, 상기 제1 층은 또한 SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합과 같은 투명성 유전체를 포함할 수 있다.
상기 광학 필름 구조가 AlN 또는 AlOxNy를 포함하는 구체예에 있어서, 상기 AlN 또는 AlOxNy는 무정형 구조, 마이크로결정성 구조, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 택일적으로 또는 부가적으로, 상기 AlN 또는 AlOxNy은 다결정성 구조를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조는 하나 이상의 개질제 (modifier)를 병합할 수 있다. 택일적으로, 상기 광학 필름 구조는 개질제가 없을 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 적어도 하나의 개질제는 AlN를 이용하는 광학 필름 구조 안으로 병합될 수 있다. 그런 구체예에 있어서, AlN은 적어도 하나의 개질제로 도핑되거나 합금될 수 있다. 예시적인 개질제는 BN, Ag, Cr, Mg, C 및 Ca를 포함한다. 하나의 변형에 있어서, 광학 필름 구조는 전도성 성질을 나타낸다. 그런 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 그 안에 Mg 및/또는 Ca를 포함한 개질제를 병합할 수 있다.
광학 필름 구조의 제1 층은 제1 서브-층 및 제2 서브-층을 포함할 수 있다. 그런 구체예에 있어서, 제1 서브-층은 제2 서브-층 및 무기 산화물 기판 사이에 배치될 수 있다. 하나의 변형에 있어서, 제1 서브-층은 Al2O3를 포함할 수 있고, 제2 서브-층은 AlN을 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 서브-층은 AlOxNy를 포함할 수 있고, 제2 서브-층은 AlN을 포함할 수 있다. 또 다른 변형에 있어서, 제1 층은 세 개 서브-층 (예를 들면, 제1 서브-층, 제2 서브-층 및 제3 서브-층)을 포함할 수 있다. 그런 구체예에 있어서, 제1 서브-층 및 제3 서브-층은 AlN을 포함할 수 있고, 제2 서브-층은 SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합과 같은 투명한 유전체 물질을 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조의 제1 층은 조성물 구배를 포함할 수 있다. 조성물 구배는 산소 함량 구배, 질소 함량 구배, 실리콘 함량 구배 및/또는 알루미늄 함량 구배를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 조성물 구배는 실리콘/알루미늄 조성물 구배를 포함할 수 있고, 여기서 실리콘 및 알루미늄의 원자 %는 제1 층의 두께를 따라 서로 독립적으로 또는 서로 관련하여 변한다. 다른 구체예에 있어서, 조성물 구배는 산소/질소 조성물 구배를 포함할 수 있고, 여기서 산소 및 질소의 원자 %는 제1 층의 두께를 따라 서로 독립적으로 또는 서로 관련하여 변한다.
특정 구체예에 있어서, 제1 층의 산소 함량 및/또는 실리콘 함량은 제1 층의 두께를 따라 무기 산화물 기판으로부터 멀어지는 이동 방향으로 감소할 수 있다. 또 다른 구체예에 있어서, 알루미늄 및/또는 질소 함량 구배는 제1 층의 두께를 따라 무기 산화물 기판으로부터 멀어지는 이동 방향으로 증가할 수 있다. 하나 이상의 실시예에 있어서, 제1 층은 산소 함량 구배를 포함할 수 있고, AlN을 포함할 수 있다. 그런 구체예에 있어서, 제1 층은 제2 층에 인접해 산소가 없을 수 있다. 특정의 실시예에 있어서, 제1 층 내의 조성물 구배는 제1 층의 두께를 따라 일정하다. 다른 특정의 실시예에 있어서, 제1 층에서 조성물 구배는 제1 층의 두께를 따라 일정하지 않다. 다른 좀더 특정의 실시예에 있어서, 제1 층에서 조성물 구배는 제1 층의 두께를 따라 계단-형 (step-wise) 발생하고, 계단-형 조성물 구배는 일정하거나 또는 일정하지 않을 수 있다.
하나 이상의 구체예를 따르면, 제1 층은 굴절률 구배를 포함한다. 제1 층의 굴절률은 광학 필름 구조 및/또는 제품의 여기서 기재된 광학 성질을 개선시키기 위해 제1 층의 두께를 따라 증가하거나 또는 감소하거나 또는 다르게 변할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조의 제2 층은 SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 유사한 물질 및 이들의 조합과 같은 투명한 유전체 물질을 포함한다.
선택적으로, 광학 필름 구조는 광학 필름 구조의 제2 층 상에 배치된 부가적인 필름 또는 층을 포함할 수 있다. 하나의 변형에 있어서, 상기 제품은 랩핑된 (wrapped) 필름을 포함할 수 있다. 랩핑된 필름은 하나 이상의 대향하는 부 표면 상에 및/또는 무기 산화물 기판의 하나 이상의 대향하는 주 표면 상에 배치될 수 있다. 랩핑된 필름이 무기 산화물 기판의 하나 이상의 대향하는 주 표면 상에 배치된 구체예에 있어서, 랩핑된 필름은 무기 산화물 기판 및 광학 필름 구조 사이에 배치될 수 있다. 랩핑된 필름은 또한 광학 필름 구조의 일부를 형성할 수 있다 (예를 들면, 광학 필름 구조의 제1 서브-층).
상기 제품은 패시베이션 (passivation) 필름 또는 중간층을 선택적으로 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 중간층은 광학 필름 구조 및 무기 산화물 기판 사이에 배치될 수 있다. 하나 이상의 택일적인 구체예에 있어서, 중간층은 광학 필름 구조의 일부일 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 구체예에 있어서, 중간층은 광학 필름 구조의 제1 서브-층 또는 제1 층의 일부를 형성할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 적어도 약 1 ㎛ 또는 적어도 약 2 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 광학 필름 구조가 층상 구조를 포함한 곳에서, 제1 층은 광학 필름 구조의 제2 층의 두께보다 더 큰 두께를 가질 수 있다.
본 개시의 제2 측면은 여기에 기재된 바와 같이 제품을 형성하는 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 무기 산화물 기판을 제공하는 단계, 여기에 제공되는 바와 같이, 및 상기 무기 산화물 기판 상에 약 0.5 mTorr 내지 약 10 mTorr의 범위의 압력에서 저-응력 (low-stress) 광학 필름 구조를 배치하는 단계를 포함한다. 상기 광학 필름 구조는 적어도 16 GPa의 경도를 나타낼 수 있다. 상기 광학 필름 구조는 여기에 기재된 바와 같이 층상 구조를 가질 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 무기 산화물 기판 상에 광학 필름 구조를 배치하기 위해 진공 침적 (deposition) 기술을 사용하는 단계를 포함한다. 진공 침적 기술은 화학적 기상 침적, 물리적 기상 침적, 열적 침적 및/또는 원자층 침적을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은, 예를 들면, 개질제로 광학 필름 구조를 도핑함으로써 광학 필름 구조의 전도도를 증가시키는 단계를 더욱 포함한다. 광학 필름 구조의 전도도를 증가시키기 위해 사용될 수 있는 예시적인 개질제로는 Mg, Ca 및 이들의 조합을 포함한다. 상기 방법의 하나 이상의 구체예는 광학 필름 구조의 윤활성을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 특정의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조의 윤활성을 증가시키는 단계는 광학 필름 구조 안으로 BN을 병합시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 광학 필름 구조의 응력을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 특정의 구체예에 있어서, 상기 방법은 광학 필름 구조 안으로 BN, Ag, Cr 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 병합하여 광학 필름 구조의 응력을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 따라, 상기 방법은 산소 및/또는 질소를 광학 필름 구조 안으로 도입시키는 단계를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에 있어서, 상기 방법은 광학 필름 구조에서 산소 함량 구배 및/또는 질소 함량 구배를 생성시키는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 하나의 변형에 있어서, 산소 함량 구배는 광학 필름 구조의 두께를 따라 무기 산화물 기판으로부터 멀어지는 이동 방향으로 감소하는 산소 함량을 포함한다. 하나의 변형에 있어서, 질소 함량 구배는 광학 필름 구조의 두께를 따라 무기 산화물 기판으로부터 멀어지는 이동 방향으로 증가하는 질소 함량을 포함한다. 상기 방법은 또한 실리콘 함량 구배 및/또는 알루미늄 함량 구배를 생성시키는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 하나 이상의 공급원 물질 (예를 들면, 실리콘 및/또는 알루미늄)을 무기 산화물 기판 상에 침적시켜 광학 필름 구조를 형성시키는 단계 및 상기 하나 이상의 공급 물질에 공급된 전력과 같은 하나 이상의 공정 조건을 변화시켜 실리콘 함량 구배 및/또는 알루미늄 함량 구배를 광학 필름 구조 내에 생성시키는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 중간층을 광학 필름 구조 및 무기 산화물 기판 사이에 배치시키는 단계 또는 중간층을 광학 필름 구조 안으로 병합시키는 단계를 포함한다.
부가적인 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 당업자에게 용이하게 명확해지거나, 다음의 상세한 설명, 청구범위 및 첨부된 도면을 포함하여 여기에 기술된 바와 같이 구체예를 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단순히 예시적이고, 청구범위의 특성 및 특징을 이해시키려는 개요 또는 틀을 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부로 병합되며 그 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구체예를 예시하고, 발명의 설명과 함께 다양한 구체예의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 하나 이상의 구체예에 따른 제품의 도면이다.
도 2는 하나 이상의 구체예에 따른 제품의 도면이다.
도 3은 하나 이상의 구체예에 따른 제품의 도면이다.
도 4는 하나 이상의 구체예에 따른 제품의 도면이다.
도 4a는 도 4에서 나타낸 제품의 특정한 구체예를 나타낸다.
도 5는 하나 이상의 구체예에 따른 제품의 도면이다.
도 5a는 도 5에서 나타낸 제품의 특정한 구체예를 나타낸다.
도 6a는 도 4 및 5에서 나타낸 제품의 산소 또는 실리콘 함량의 그래프이다.
도 6b는 도 4 및 5에서 나타낸 제품의 질소 또는 알루미늄 함량의 그래프이다.
도 7은 도 2의 제품의 광학 필름 구조의 두께 및 굴절률 사이의 관계의 그래프이다.
도 8은 도 3의 제품의 광학 필름 구조의 두께 및 굴절률 사이의 관계의 그래프이다.
도 9는 도 4의 제품의 광학 필름 구조의 두께 및 굴절률 사이의 관계의 그래프이다.
도 10a는 도 5의 제품의 광학 필름 구조의 두께 및 굴절률 사이의 관계의 그래프이다.
도 10b는 하나 이상의 택일적 구체예에 따른 제품의 광학 필름 구조의 두께 및 굴절률 사이의 관계의 그래프이다.
도 11은 실시예 1에 따른 광학 필름 구조의 색상 투과도를 나타내는 등고선도 (contour plot)이다.
도 12는 실시예 2에 따른 광학 필름 구조의 색상 투과도를 나타내는 등고선도이다.
도 13은 실시예 3에 따른 광학 필름 구조의 색상 투과도를 나타내는 등고선도이다.
도 14는 실시예 4에 따른 광학 필름 구조의 색상 투과도를 나타내는 등고선도이다.
도 15는 실시예 5에 따른 광학 필름 구조의 색상 투과도를 나타내는 등고선도이다.
도 16은 실시예 6에 따른 광학 필름 구조의 색상 투과도를 나타내는 등고선도이다.
도 17은 실시예 7에 따른 광학 필름 구조의 색상 투과도를 나타내는 등고선도이다.
도 18은 실시예 8에 따른 광학 필름 구조의 색상 투과도를 나타내는 등고선도이다.
도 19a는 실시예 1에 대하여 투과도에서 광도 (luminosity) (L*)의 등고선도이다.
도 19b는 실시예 1에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 거리 (d)를 나타내는 도면이다.
도 19c는 실시예 1에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 log10d를 나타내는 도면이다.
도 20a는 실시예 2에 대하여, 투과도에서, 광도 (L*)의 등고선도이다.
도 20b는 실시예 2에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 거리 (d)를 나타내는 도면이다.
도 20c는 실시예 2에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 log10d를 나타내는 도면이다.
도 21a는 실시예 3에 대하여, 투과도에서, 광도 (L*)의 등고선도이다.
도 21b는 실시예 3에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 거리 (d)를 나타내는 도면이다.
도 21c는 실시예 3에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 log10d를 나타내는 도면이다.
도 22a는 실시예 4에 대하여, 투과도에서, 광도 (L*)의 등고선도이다.
도 22b는 실시예 4에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 거리 (d)를 나타내는 도면이다.
도 22c는 실시예 4에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 log10d를 나타내는 도면이다.
도 23a는 실시예 5에 대하여, 투과도에서, 광도 (L*)의 등고선도이다.
도 23b는 실시예 5에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 거리 (d)를 나타내는 도면이다.
도 23c는 실시예 5에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 log10d를 나타내는 도면이다.
도 24a는 실시예 6에 대하여, 투과도에서, 광도 (L*)의 등고선도이다.
도 24b는 실시예 6에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 거리 (d)를 나타내는 도면이다.
도 24c는 실시예 6에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 log10d를 나타내는 도면이다.
도 25a는 실시예 7에 대하여, 투과도에서, 광도 (L*)의 등고선도이다.
도 25b는 실시예 7에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 거리 (d)를 나타내는 도면이다.
도 25c는 실시예 7에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 log10d를 나타내는 도면이다.
도 26a는 실시예 8에 대하여, 투과도에서, 광도 (L*)의 등고선도이다.
도 26b는 실시예 8에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 거리 (d)를 나타내는 도면이다.
도 26c는 실시예 8에 대하여 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 축에 의해 지시된 바와 같이, SiO2 및 Al2O3 필름 두께에 대응하는, 투과도에서, 특정한 색상 점 (a*, b*)의 log10d를 나타내는 도면이다.
도 27은 하나 이상의 구체예에 따른 층의 가시 스펙트럼에 걸쳐 반사율 (%)을 예시한다.
도 28은 하나 이상의 구체예에 따른 층의 가시 스펙트럼에 걸쳐 투과율 (%)을 예시한다.
도 29a는 실시예 11의 광학 필름 구조에 대하여, 반사도에서, a*의 등고선도이다.
도 29b는 실시예 11의 광학 필름 구조 및 기판에 대하여, 반사도에서, a*의 등고선도이다.
도 29c는 실시예 11의 광학 필름 구조 및 기판에 대하여, 반사도에서, b*의 등고선도이다.
도 29d는 실시예 11의 광학 필름 구조 및 기판에 대하여, 반사도에서, b*의 등고선도이다.
도 29e는 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 실시예 11의 광학 필름 구조 및 기판에 대하여, 반사도에서, a* 및 b*의 거리의 등고선도이다.
도 29f는 기판의 색좌표로부터 광학 필름 구조 및 기판에 대하여, 반사도에서, a* 및 b*의 거리의 등고선도이다.
도 30a는 실시예 11의 광학 필름 구조에 대하여, 투과도에서, a*의 등고선도이다.
도 30b는 실시예 11의 광학 필름 구조 및 기판에 대하여, 투과도에서, a*의 등고선도이다.
도 30c는 실시예 11의 광학 필름 구조에 대하여, 투과도에서, b*의 등고선도이다.
도 30d는 실시예 11의 광학 필름 구조 및 기판에 대하여, 투과도에서, b*의 등고선도이다.
도 30e는 L*a*b* 색상 공간에서 원점 (0, 0)으로부터 실시예 11의 광학 필름 구조 및 기판에 대하여, 투과도에서, a* 및 b*의 거리의 등고선도이다.
도 30f는 기판의 색좌표로부터 광학 필름 구조 및 기판에 대하여, 투과도에서, a* 및 b*의 거리의 등고선도이다.
첨부된 도면에서 예시된 구체예, 실시예에 대하여 상세하게 언급이 있을 것이다. 가능한 한, 동일한 참조 부호는 도면 전체를 통해 동일하거나 또는 유사한 요소를 참조하는데 사용될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 제1 측면은 주 (major) 대향하는 (opposing) 면 (112, 114) 및 대향하는 부 (minor) 면 (116, 118)을 갖는 무기 산화물 기판 (110) 및 상기 무기 산화물 기판 (110)의 대향하는 주 면들 중 하나 (112) 위에 배치된 광학 필름 구조 (120)을 포함하는 제품 (100)에 관한 것이다. 상기 광학 필름 구조는 상기 대향하는 주 면 (112)에 더하여 또는 그 대신에 다른 대향하는 주 면 (114) 및/또는 하나 또는 모두의 대향하는 부 면 (116, 118) 상에 배치될 수 있다.
용어 "필름(film)"은, 여기에 기재된 광학 필름 구조에 적용된 바와 같이, 불연속식 침적 (discrete deposition) 또는 연속식 침적 공정을 포함한 당해 기술분야에서 공지된 방법에 의해 형성된 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 이런 층들은 서로 직접 접촉하고 있을 수 있다. 상기 층은 동일한 물질 또는 하나 초과의 다른 물질로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 택일적 구체예에 있어서, 이런 층들은 그들 사이에 배치된 다른 물질의 개재층 (intervening layers)을 가질 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 필름은 인접한 및 연속적 층 및/또는 하나 이상의 불연속적 및 단속적 층 (즉, 서로 인접하여 형성된 다른 물질을 갖는 층)을 포함할 수 있다.
여기서 사용된 바와 같이, 용어 "배치 (dispose)"는 코팅, 침적 및/또는 당해 기술분야에 공지된 어떤 방법을 이용하여 표면 상에 물질을 형성하는 것을 포함한다. 배치된 물질은 여기서 정의된 바에 따라 층 또는 필름을 구성할 수 있다. 문구 "상에 배치된"은 물질을 표면 상에 형성하여 상기 물질이 상기 표면과 직접 접촉하는 경우 및 또한 물질이 표면 상에 형성되어, 하나 이상의 개재 물질이 상기 배치된 물질 및 상기 표면 사이에 있는 경우를 포함한다. 상기 개재 물질은 여기서 정의된 바에 따라 층 또는 필름을 구성할 수 있다.
하나 이상의 구체예를 따르면, 제품 (100)은 가시 스펙트럼에 걸쳐 85% 이상의 평균 투과율을 나타낸다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제품 (100)은 15% 이하의 총 반사율을 갖는다. 여기서 사용되는 바와 같이, 용어 "투과율 (transmittance)"은 물질 (예를 들어, 상기 제품, 무기 산화물 기판 또는 광학 필름 구조 또는 이들의 일부)을 통해 투과된 주어진 파장 범위 내에서 입사 광학 파워의 %로서 정의된다. 용어 "반사율 (reflectance)"은 물질 (예를 들어, 상기 제품, 무기 산화물 기판 또는 광학 필름 구조 또는 이들의 일부)로부터 반사된 주어진 파장 범위 내에서 입사 광학 파워의 %로서 유사하게 정의된다. 투과율 및 반사율은 특정 선폭을 이용하여 측정된다. 하나 이상의 구체예에서, 상기 투과율 및 반사율의 특성의 분광 해상도는 5 nm 또는 0.02 eV 미만이다.
하나 이상의 특정 실시예에 있어서, 상기 제품 (100)은 가시 스펙트럼에 걸쳐 약 85% 이상, 약 85.5% 이상, 약 86% 이상, 약 86.5% 이상, 약 87% 이상, 약 87.5% 이상, 약 88% 이상, 약 88.5% 이상, 약 89% 이상, 약 89.5% 이상, 약 90% 이상, 약 90.5% 이상, 약 91% 이상, 약 91.5% 이상, 약 92% 이상, 약 92.5% 이상, 약 93% 이상, 약 93.5% 이상, 약 94% 이상, 약 94.5% 이상, 약 95% 이상, 약 96% 이상, 약 97% 이상, 약 98% 이상, 또는 약 99% 이상의 평균 투과율을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 다른 실시예에 있어서, 상기 제품은 약 15% 이하, 약 14% 이하, 약 13% 이하, 약 12% 이하, 약 11% 이하, 약 10% 이하, 약 9% 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 또는 약 6% 이하의 총 반사율을 가질 수 있다. 몇몇 특정 구체예에 있어서, 상기 제품은 약 6.8% 이하, 약 6.6% 이하, 약 6.4% 이하, 약 6.2% 이하, 약 6% 이하, 약 5.8% 이하, 약 5.6% 이하, 약 5.4% 이하, 약 5.2% 이하, 약 5% 이하, 약 4.8% 이하, 약 4.6% 이하, 약 4.4% 이하, 약 4.2% 이하, 약 4% 이하, 약 3.8% 이하, 약 3.6% 이하, 약 3.4% 이하, 약 3.2% 이하, 약 3% 이하, 약 2.8% 이하, 약 2.6% 이하, 약 2.4% 이하, 약 2.2% 이하, 약 2% 이하, 약 2.8% 이하, 약 2.6% 이하, 약 2.4% 이하, 약 2.2% 이하, 약 2% 이하, 약 1.8% 이하, 약 1.6% 이하, 약 1.4% 이하, 약 1.2% 이하, 약 1% 이하, 또는 약 0.5% 이하의 총 반사율을 가질 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 제품 (100)은 무기 산화물 기판 (110)의 총 반사율보다 작거나 같은 총 반사율을 갖는다. 다른 구체예에 있어서, 상기 제품은 약 20%, 또는 10% 미만으로 무기 산화물 기판의 총 반사율과 다른 총 반사율을 갖는다.
하나 이상의 구체예에 따르면, 상기 제품 (100)은 가시 스펙트럼에 걸쳐 85% 이상의 광 투과율를 갖는다. 용어 "광 투과율 (light transmission)"은 매질을 통해 투과된 빛의 양을 의미한다. 광 투과율의 측정은 매질 상에 입사하는 빛 및 매질을 나가는 빛 (매질에 의해 반사되거나 흡수되는 것이 아님)의 양 (amount) 사이의 비 (ratio)이다. 다르게 말하면, 광 투과율은 매질에 의해 반사되거나 흡수되지 않은 입사광의 일부이다. 용어 "평균 광 투과율"은 CIE 표준 관측기에 의해 기재된 바와 같이, 발광 효율 함수에 의해 곱해진 광 투과율의 분광 평균을 의미한다. 상기 제품 (100)은 가시 스펙트럼에 걸쳐 85% 이상, 85.5% 이상, 86% 이상, 86.5% 이상, 87% 이상, 87.5% 이상, 88% 이상, 88.5% 이상, 89% 이상, 89.5% 이상, 90% 이상, 90.5% 이상, 91% 이상, 91.5% 이상, 92% 이상, 92.5% 이상, 93% 이상, 93.5% 이상, 94% 이상, 94.5% 이상, 또는 95% 이상의 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다.
상기 제품 (100)은 전면 (101)을 포함하고, 상기 제품이 전면으로부터 수직 입사와 다른 각도에서 볼 때, 상기 제품이 반사 색조를 제공하지 않고, 또는 제공된 반사 색조가 중간 (neutral)이거나 또는 무색이 되도록 광학 성질을 포함한다. 다르게 말하면, 전면 (101)의 앞에서 정면으로가 아닌 각도로부터 관측되었을 때, 반사는 무색이다. 부가적으로 또는 택일적으로, 상기 제품으로부터 반사된 색상는 시야각 (viewing angle)이 변하는 경우라도 실질적으로 변하지 않는다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 제품은 투과된 빛을 위한 직접 입사에서 약 2 미만의 기준점으로부터의 색좌표 거리를 갖는 (L, a*, b*) 색상분석 시스템에서의 색상 투과도 및/또는 반사도를 나타낸다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 기준점은 색좌표 (a*=0, b*=0)일 수 있거나 또는 상기 기준점은 무기 산화물 기판 (110)의 색좌표일 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예예 있어서, 투과 및/또는 반사 색좌표 거리는 1 미만 또는 0.5 보다도 미만일 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예예 있어서, 투과 및/또는 반사 색좌표 거리는 1.8, 1.6, 1.4, 1.2, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 기준점이 색좌표 (a*=0, b*=0)인 경우, 색좌표 거리는 다음 식에 의해 계산된다. 색좌표 거리=
Figure pct00001
. 기준점이 무기 산화물 기판 (110)인 경우, 색좌표 거리는 다음 식에 의해 계산된다. 색좌표 거리 =
Figure pct00002
.
무기 산화물 기판
도 1-5에서 나타낸 바와 같이, 무기 산화물 기판 (110)은 적어도 하나의 대향하는 주 표면 (112, 114) 상에 배치된 광학 필름 시스템 (120, 220, 320, 420, 520)을 포함한다. 무기 산화물 기판 (110)은 배치된 필름 또는 물질을 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있는 부 표면 (116, 118)을 포함한다. 무기 산화물 기판 (110)은 무정형 기판, 결정성 기판, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 무정형 기판은 강화되거나 비-강화된 것일 수 있는 유리 기판을 포함할 수 있다. 적절한 유리 기판의 예로는 소다 라임 , 알칼리 알루미노실리케이트 유리 기판, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 기판 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 기판을 포함한다. 몇몇 변형에 있어서, 유리 기판은 리티아 (lithia)가 없을 수 있다. 하나 이상의 택일적 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110)은 (강화되거나 비-강화된) 유리-세라믹 기판과 같은 결정성 기판을 포함할 수 있거나 또는 사파이어와 같은 단결정 구조를 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110)은 무정형 베이스 (예를 들면, 유리) 및 결정성 클래딩 (예를 들면, 사파이어 층, 다결정성 알루미나 층 및/또는 스피넬 (MgAl2O4) 층)을 포함한다.
무기 산화물 기판 (110)은 실질적으로 평면일 수 있고, 그렇지만 다른 구체예들은 곡면 또는 다르게 성형 또는 조형된 무기 산화물 기판을 사용할 수 있다. 무기 산화물 기판 (110)은 실질적으로 광학적으로 깨끗하고, 투명하며 광 산란이 없을 수 있다. 무기 산화물 기판 (110)은 약 1.45 내지 약 1.55의 범위의 굴절률을 가질 수 있다. 무기 산화물 기판 (110)은 이런 기판의 하나 이상의 주 대향하는 기판 (112, 114) 상에서 측정된 바와 같이, 고 평균 휨강도 (여기에 기재된 바와 같이, 강화되지 않은 무기 산화물 기판과 비교할 때) 또는 고 표면 파손-변형도 (strain-to-failure) (여기에 기재된 바와 같이, 강화되지 않은 무기 산화물 기판과 비교할 때)를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
부가적으로 또는 택일적으로, 무기 산화물 기판 (110)의 두께는 하나 이상의 그의 치수를 따라 심미적 및/또는 기능적 이유를 위해 변할 수 있다. 예를 들면, 무기 산화물 기판 (110)의 가장자리는 무기 산화물 기판 (110)의 좀더 중심 영역과 비교했을 때 더 두꺼울 수 있다. 무기 산화물 기판 (110)의 길이, 너비 및 두께 치수는 제품 적용 또는 용도에 따라 또한 변할 수 있다.
무기 산화물 기판 (110)은 다양하게 다른 공정을 사용하여 제공될 수 있다. 예를 들면, 무기 산화물 기판 (110)이 유리 기판을 포함하는 경우, 예시적인 유리 기판 형성 방법은 플로트 유리 공정, 및 융합 인발 및 슬롯 인발과 같은 다운-인발 공정을 포함한다.
플로트 유리 공정에 의해 제조된 유리 기판은 용융 금속, 통상적으로 주석의 베드 상에 용융 유리를 플로팅하여 만들어진 균일한 두께 및 평탄한 표면을 특징으로 할 수 있다. 하나의 예시적인 공정에 있어서, 용융 주석 (tin) 베드의 표면 상으로 공급된 용융 유리는 플로팅 유리 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 배쓰을 따라 흐르면서, 유리 리본이 주석으로부터 롤러 상으로 리프트될 수 있는 고체 유리 기판으로 고형화 될 때까지, 온도는 서서히 감소된다. 배쓰 밖으로 나오면, 유리 기판은 더욱 냉각되고 내부 응력을 감소시키도록 어닐링될 수 있다.
다운-인발 공정은 비교적 오염되지 않은 표면을 소유한 균일한 두께를 갖는 유리 기판을 생산할 수 있다. 유리 기판의 평균 휨강도는 표면 결함의 양 및 크기에 의해 조절되기 때문에, 최소 접촉을 하고 있는 오염되지 않은 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 이 고강도 유리 기판이 그 다음에 더욱 강화되었을 때 (예를 들면, 화학적으로), 그 결과의 강도는 중첩되고 (lapped) 연마된 표면을 갖는 유리 기판의 것보다 더 높을 수 있다. 다운-인발 유리 기판은 약 2 mm 미만의 두께로 인발될 수 있다. 또한, 다운 인발 유리 기판은 비용이 드는 그라인딩 및 연마 단계 없이 최종 적용에 사용될 수 있는 매우 평평하고 (flat), 평탄한 (smooth) 표면을 갖는다.
융합 인발 공정은, 예를 들면, 용융 유리 원료 물질을 수용하기 위한 채널을 가진 인발 탱크를 사용한다. 채널은 채널의 양면 상에 채널의 길이를 따라 상부에서 개방된 위어 (weirs)를 갖는다. 채널이 용융 물질로 채워진 때, 용융 유리는 위어를 넘쳐 흐른다. 중력에 기인하여, 용융 유리는 두 개의 흐름 유리 필름으로서 인발 탱크의 외부 표면 아래로 흐른다. 인발 탱크의 이들 외부 표면은 이들이 인발 탱크 아래의 가장자리에서 합류하도록 안쪽 및 아래로 확장한다. 상기 두 개의 흐름 유리 필름은 단일 흐름 유리 기판을 융합 및 형성하기 위해 상기 가장자리에서 합류한다. 융합 인발 방법은, 채널을 넘쳐 흐르는 두 개의 유리 필름이 함께 융합하기 때문에, 최종 유리 기판의 외부 표면이 장치의 어떤 부분과 접촉하지 않는 장점을 제공한다. 따라서, 융합 인발 유리 기판의 표면 성질은 이러한 접촉에 영향을 받지 않는다.
슬롯 인발 공정은 융합 인발 방법과 구별된다. 슬롯 인발 공정에서, 용융 원료 물질 유리는 인발 탱크에 제공된다. 인발 탱크의 하부는 슬롯의 길이를 확장하는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 용융 유리는 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 어닐링 영역으로 연속 기판으로서 하향으로 인발된다.
몇몇 구체예에 있어서, 유리 기판에 사용되는 조성물은 0-2 mol%의 Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2을 포함하는 그룹으로 선택된 적어도 하나의 청징제와 함께 뱃치 (batch)될 수 있다. 형성되면, 유리 기판은 강화되어 강화된 유리 기판을 형성할 수 있다. 유리 세라믹 기판도 또한 유리 기판과 같은 방식으로 강화될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 여기에 기재된 바와 같이, "강화된 기판 (strengthened substrate)"은, 예를 들면, 유리 또는 유리 세라믹 기판의 표면 내의 더 작은 이온을 더 큰 이온으로 이온-교환을 통해, 화학적으로 강화된 유리 기판 또는 유리 세라믹 기판을 의미할 수 있다. 그러나, 열 템퍼링과 같은 당해 기술분야에 공지된 다른 강화 방법은 강화된 유리 기판을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
여기에 기재된 강화된 기판은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이온-교환 공정에 있어서, 통상적으로 유리 또는 유리 세라믹 기판을 용융 염 배쓰 (bath) 안으로 미리결정된 시간 동안 침지에 의하여, 유리 또는 유리 세라믹 기판의 표면 또는 근처의 이온은 염 배쓰으로부터의 더 큰 금속 이온으로 교환된다. 하나의 구체예에 있어서, 용융 염 배쓰의 온도는 약 400-430℃이고, 미리결정된 시간은 약 4 내지 8 시간이다. 더 큰 이온의 유리 또는 유리 세라믹 기판 안으로의 병합은 기판의 표면 및 인접한 영역에서 또는 표면 영역 근처에서 압축 응력을 생성하여 기판을 강화시킨다. 대응하는 인장 응력은 압축 응력과 균형을 맞추기 위해 기판의 표면으로부터 소정의 거리의 영역 또는 중심 영역 내에서 유도된다. 상기 강화 공정을 사용하는 유리 또는 유리 세라믹 기판은 화학적으로-강화된 또는 이온-교환된 유리 세라믹 기판으로서 좀더 구체적으로 기재될 수 있다.
하나의 실시예에 있어서, 강화된 유리 또는 유리 세라믹 기판에서 나트륨 이온은 질산 칼륨 염 배쓰과 같은 용융 배쓰로부터의 칼륨이온에 의해 대체되고, 그렇지만 루비듐 또는 세슘과 같은 더 큰 원자 반경을 갖는 다른 알칼리 금속 이온은 유리에서 더 작은 알칼리 금속 이온을 대체할 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 유리 또는 유리 세라믹에서 더 작은 알칼리 금속 이온 Ag+ 이온으로 대체될 수 있다. 유사하게, 황산염, 인산염, 할로겐염 등과 같은 다른 알칼리 금속 염은 이온 교환 공정에서 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
유리 네트워크가 릴랙스할 수 있는 온도 미만에서 더 큰 이온으로 더 작은 이온의 대체는 응력 프로파일 결과를 가져오는 강화된 기판의 표면에 걸쳐 이온의 분포를 생산한다. 유입하는 이온의 더 큰 부피는 강화된 기판의 중심에서 인장 (중심 인장 (central tension, CT)) 및 표면 상에 압축 응력 (compressive stress, CS)을 생산한다.
압축 응력은 하기 관계식에 의해 중심 인장과 관련된다.
Figure pct00003
여기서, t는 강화된 유리 또는 유리 세라믹 기판의 총 두께이고, 압축 층 깊이 (compressive depth of layer, DOL)는 교환 깊이이다. 교환 깊이는 강화된 유리 또는 유리 세라믹 기판 내의 깊이로서 기재될 수 있고 (즉, 유리 기판의 표면으로부터 유리 또는 유리 세라믹 기판의 중심 영역까지의 거리), 이온 교환 공정에 의해 용이하게 된 이온 교환이 발생한다.
하나의 구체예에 있어서, 강화된 유리 또는 유리 세라믹 기판은 300 MPa 이상, 예를 들면, 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 압축 응력을 가질 수 있다. 강화된 유리 또는 유리 세라믹 기판은 15 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상 (예를 들면, 25 ㎛, 30 ㎛, 35 ㎛, 40 ㎛, 45 ㎛, 50 ㎛ 이상)의 압축 층 깊이 및/또는 10 MPa 이상, 20 MPa 이상, 30 MPa 이상, 40 MPa 이상 (예를 들면, 42 MPa, 45 MPa, 또는 50 MPa 이상) 그러나 100 MPa 미만 (예를 들면, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55 MPa 이하)의 중심 인장을 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 강화된 유리 또는 유리 세라믹 기판은 하기 중 하나 이상을 갖는다: 500 MPa 초과의 표면 압축 응력, 15 ㎛ 초과의 압축 층 깊이, 및 18 MPa 초과의 중심 인장.
이론에 구속되지는 않으나, 500 MPa 초과의 표면 압축 응력 및 15 ㎛ 초과의 압축 층 깊이를 갖는 강화된 유리 또는 유리 세라믹 기판은 통상적으로 비-강화된 유리 또는 유리 세라믹 기판 (또는, 다르게 말하면, 이온 교환되지 않거나 또는 그렇지 않으면 강화되지 않은 유리 기판)보다 더 큰 파손-변형도 (strain-to-failure)를 갖는다고 믿어진다.
무기 산화물 기판에 사용될 수 있는 예시적인 유리는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있고, 그렇지만 다른 유리 조성물도 고려된다. 이런 유리 조성물은 이온 교환가능으로서 특징될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, "이온 교환가능"은 상기 조성물을 포함하는 기판이 기판의 표면 또는 근처에 위치한 양이온을 크기에서 더 크거나 또는 더 작은 등가의 양이온과 교환할 수 있는 것을 의미한다. 하나의 예시적인 유리 조성물은 SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하며, 여기서 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 몰%, 그리고 Na2O ≥ 9 몰%이다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 유리 조성물은 적어도 6 중량%의 알루미늄 산화물을 포함한다. 추가적인 구체예에 있어서, 상기 무기 산화물 기판은 알칼리 토 산화물의 함량이 적어도 5 중량%가 되도록 하나 이상의 알칼리 토 산화물을 갖는 유리 조성물을 포함한다. 몇면 구체예에 있어서, 적합한 유리 조성물은 K2O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 특정 구체예에 있어서, 상기 무기 산화물 기판에 사용되는 유리 조성물은 61-75 몰% SiO2; 7-15 몰% Al2O3; 0-12 몰% B2O3; 9-21 몰% Na2O; 0-4 몰% K2O; 0-7 몰% MgO; 및 0-3 몰% CaO를 포함할 수 있다.
상기 무기 산화물 기판에 적합한 추가적으로 예시적인 유리 조성물은 다음을 포함한다: 60-70 몰% SiO2; 6-14 몰% Al2O3; 0-15 몰% B2O3; 0-15 몰% Li2O; 0-20 몰% Na2O; 0-10 몰% K2O; 0-8 몰% MgO; 0-10 몰% CaO; 0-5 몰% ZrO2; 0-1 몰% SnO2; 0-1 몰% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3; 여기서 12 몰% ≤ (Li2O + Na2O + K2O)≤20 몰%이고 0 몰% ≤(MgO + CaO)≤10 몰%이다.
상기 무기 산화물 기판에 적합한 또 다른 예시적인 유리 조성물은 다음을 포함한다: 63.5-66.5 몰% SiO2; 8-12 몰% Al2O3; 0-3 몰% B2O3; 0-5 몰% Li2O; 8-18 몰% Na2O; 0-5 몰% K2O; 1-7 몰% MgO; 0-2.5 몰% CaO; 0-3 몰% ZrO2; 0.05-0.25 몰% SnO2; 0.05-0.5 몰% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3; 여기서 14 몰% ≤(Li2O + Na2O + K2O) ≤18 몰%이고 2 몰% ≤(MgO + CaO) ≤7 몰%이다.
특정 구체예에서, 상기 무기 산화물 기판에 적합한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 몇몇 구체예에서, 50 몰% 초과의 SiO2, 다른 구체예에서 적어도 58 몰%의 SiO2, 그리고 또 다른 구체예에서 적어도 60 몰%의 SiO2를 포함하며, 여기서 비율(ratio)은
Figure pct00004
이고, 여기서 상기 비율에서 성분은 몰%로 나타내며, 상기 개질제는 알칼리 금속 산화물이다.　 특정 구체예에서, 상기 유리 조성물은 다음을 포함한다: 58-72 몰% SiO2; 9-17 몰% Al2O3; 2-12 몰% B2O3; 8-16 몰% Na2O; 및 0-4 몰% K2O, 여기서, 비율은
Figure pct00005
이다.
또 다른 구체예에서, 상기 무기 산화물 기판은 다음을 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다: 64-68 몰% SiO2; 12-16 몰% Na2O; 8-12 몰% Al2O3; 0-3 몰% B2O3; 2-5 몰% K2O; 4-6 몰% MgO; 및 0-5 몰% CaO, 여기서: 66 몰% ≤ SiO2 + B2O3 + CaO　 ≤ 69 몰%; Na2O + K2O + B2O3 + MgO + CaO + SrO > 10 몰%; 5 몰% ≤ MgO + CaO + SrO ≤ 8 몰%; (Na2O + B2O3) - Al2O3 ≤ 2 몰%; 2 몰% ≤ Na2O - Al2O3 ≤6 몰%; 및 4 몰% ≤ (Na2O + K2O) - Al2O3 ≤ 10 몰%이다.　
택일적인 구체예에서, 상기 무기 산화물 기판은 다음을 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다: 2 몰% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2, 또는 4 몰% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2.
상기 무기 산화물 기판 (110)이 결정성 기판을 포함하는 경우, 상기 기판은 단결정을 포함할 수 있으며, Al2O3를 포함할 수 있다. 이러한 단결정 기판은 사파이어로서 나타낸다. 결정성 기판용의 다른 적합한 물질은 다결정성 알루미나층 및/또는 스피넬 (MgAl2O4)을 포함한다.
선택적으로, 상기 결정성 기판 (110)은 유리 세라믹 기판을 포함할 수 있으며, 이는 강화되거나 또는 비-강화될 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 에스에스, 코디어라이트 및 리튬 디실리케이트를 포함하는 주요 결정 상을 포함하는 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 상기 유리 세라믹 기판은 여기에 개시된 유리 기판 강화 공정을 이용하여 강화될 수 있다. 하나 이상의 구체예에서, MAS-시스템 유리 세라믹 기판은 Li2SO4 용융 염 내에서 강화될 수 있으며, 이에 따라 2Li+ 의 Mg2 +로의 교환이 발생할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 따른 무기 산화물 기판 (100)은 약 100 ㎛ 내지 약 5 mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 예시적 무기 산화물 기판 (110)의 두께는 약 100 ㎛ 내지 약 500㎛의 범위 (예를 들어, 100, 200, 300, 400 또는 500 ㎛)를 갖는다. 또 다른 예시적인 무기 산화물 기판 (110)의 두께는 약 500 ㎛ 내지 약 1000 ㎛의 범위 (예를 들어, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000 ㎛)를 갖는다. 상기 무기 산화물 기판 (110)은 약 1 mm 초과(예를 들어, 약 2, 3, 4, 또는 5 mm)의 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에서, 상기 무기 산화물 기판 (110)은 2 mm 이하 또는 1 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 상기 무기 산화물 기판 (110)은 산성 연마될 수 있으며 또는 표면의 결함 효과를 제거하거나 감소시키기 위하여 다르게 처리될 수 있다.
광학 필름 구조
여기에 기재된 광학 필름 구조는 내스크래치성을 가지며, 이는 광학 필름 구조의 경도 및/또는 광학 필름 구조를 형성하는 하나 이상의 층의 경도에 의해 특징되어질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 다이아몬드 베르코비치 압자 테스트에 의해 측정되었을 때, 약 16 GPa 이상, 약 17 GPa 이상, 약 18 GPa 이상, 약 19 GPa 이상, 약 20 GPa 이상, 약 22 GPa 이상의 경도를 갖는다. 여기에 사용된 바와 같이, 베르코비치 압자 테스트는 베르코비치 압자로 표면을 만입시켜 상기 표면으로부터 적어도 약 100nm의 골 깊이를 갖는 만입을 형성함으로써 상기 표면 상의 경도를 측정하는 테스트를 포함한다. 광학 필름 구조 (120)는, 다이아몬드 베르코비치 압자 테스트에 의해 측정되었을 때, 약 16 GPa 이상, 약 17 GPa 이상, 약 18 GPa 이상, 약 19 GPa 이상, 약 20 GPa 이상, 약 22 GPa 이상의 경도를 갖는 적어도 하나의 층을 가질 수 있다.
하나 이상의 실시예에 있어서, 스크래치 깊이에서 감소에 의해 측정된 내스크래치성을 갖는다. 특별히, 상기 광학 필름 구조를 포함하는 제품은, 상기 광학 필름 구조를 갖지 않은 무기 산화물 기판 (110)에서의 스크래치 깊이와 비교할 때, 스크래치 깊이에서 감소를 나타낼 수 있다. 그 위에 배치된 광학 필름 구조를 갖는 상기 제품이 다이아몬드 베르코비치 압자를 사용하고, 상기 제품의 표면을 따라 (상기 광학 필름 구조의 면 상에서) 적어도 100 ㎛의 길이에 대하여 10 ㎛/초의 속도로 160mN 하중을 사용하여 스크래치되었을 때, 그 결과의 스크래치는 적어도 약 30%, 적어도 약 31%, 적어도 약 32%, 적어도 약 33%, 적어도 약 34%, 적어도 약 35%, 적어도 약 36%, 적어도 약 37%, 적어도 약 38%, 적어도 약 39%, 적어도 약 40%, 적어도 약 41%, 적어도 약 42%, 적어도 약 43%, 적어도 약 44%, 적어도 약 45%, 적어도 약 46%, 적어도 약 47%, 적어도 약 48%, 적어도 약 49%, 적어도 약 50%, 적어도 약 51%, 적어도 약 52%, 적어도 약 53%, 적어도 약 54%, 적어도 약 55%, 적어도 약 56%, 적어도 약 57%, 적어도 약 58%, 적어도 약 59%, 적어도 약 60% (및 그 사이의 모든 범위 및 서브-범위)로 무기 산화물 기판 (110) (그 위에 배치된 광학 필름 구조를 갖지 않음) 상에 동일한 식으로 (즉, 동일한 압자, 하중, 속도, 및 길이) 형성된 스크래치의 깊이보다 더 작은 깊이를 갖는다. 상기 광학 필름 구조의 내스크래치 성질은, 상기 제품이 무정형 기판 (예를 들면, 강화된 유리 기판 및/또는 비-강화된 유리 기판), 결정성 기판 (예를 들면, 강화된 유리 세라믹 기판, 비-강화된 유리 세라믹 기판, 및 사파이어와 같은 단결정 기판) 또는 이들의 조합을 사용하는 경우, 존재할 수 있다. 또한, 상기 광학 필름 구조의 내스크래치 성질은, 상기 제품이 적어도 1 mm, 적어도 2 mm, 적어도 3 mm, 적어도 4 mm 또는 적어도 5 mm의 길이에 대하여 10 ㎛/초의 속도로 다이아몬드 베르코비치 압자를 사용하여 스크래치될 때, 존재할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조는, 상기 광학 필름 구조를 포함하는 제품이 제품의 표면을 따라 적어도 100 ㎛ 길이에 대하여 10㎛/초의 속도로 160 mN의 하중을 사용하여 다이아몬드 베르코비치 압자에 의해 스크래치 될 때, 그 결과의 스크래치가 250 nm 미만, 240 nm 미만, 230 nm 또는 220 nm 미만의 스크래치 깊이를 갖도록 내스크래치성을 갖는다. 여기에 기재된 스크래치 깊이는 광학 필름 구조의 본래 및 교란되지 않은 표면으로부터 측정될 수 있다. 다르게 말하면, 상기 스크래치 깊이는, 광학 필름 구조의 안으로 다이아몬드 베르코비치 압자의 침투에 의해 야기된 광학 필름 구조 물질의 변위에 기인한 스크래치의 에지 주변에 축적될 수 있는, 광학 필름 구조의 어떤 양도 포함하지 않는다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 제품 (100)은, 사파이어를 포함하는 맨 무기 산화물 기판 (110)과 비교할 때, 및 화학적으로 강화된 유리를 포함하는 맨 무기 산화물 기판 (110)과 비교할 때, 스크래치 깊이에서 감소를 나타낸다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 상기 제품 (100) 대 화학적으로 강화된 유리를 포함하는 맨 무기 산화물 기판 (110)의 스크래치 깊이에서의 감소는 맨 사파이어 기판 대 맨 화학적으로 강화된 유리 기판의 스크래치 깊이에서의 감소보다 적어도 두 배 더 크다. 예를 들면, 맨 (bare) 사파이어 기판은 맨 강화된 유리 기판과 비교할 때 30-40% 스크래치 깊이 감소를 나타낼 수 있고; 그러나, 상기 제품은 맨 강화된 유리 기판과 비교할 때 60-75% 이상의 스크래치 깊이 감소를 나타낸다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 상기 제품 (100)의 스크래치 깊이에서의 감소는, 화학적으로 강화된 유리를 포함하는 맨 무기 산화물 기판 (110)과 비교할 때, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75% 또는 적어도 85%, 및 그 사이의 모든 범위 및 서브-범위이다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 스크래치 너비에서 감소로 측정되는 내스크래치성을 나타낸다. 특히, 광학 필름 구조를 포함하는 제품은, 광학 필름 구조를 갖지 않은 무기 산화물 기판 (110)에서의 스크래치 깊이와 비교할 때, 스크래치 너비에서 감소를 나타낼 수 있다. 여기에 기재된 바와 같이, 그 위에 배치된 광학 필름 구조를 갖는 상기 제품이 다이아몬드 베르코비치 압자를 사용하고, 상기 제품의 표면을 따라 (상기 광학 필름 구조의 면 상에서) 적어도 100 ㎛의 길이에 대하여 10 ㎛/초의 속도로 160mN 하중을 사용하여 스크래치되었을 때, 그 결과의 스크래치는 적어도 약 30%, 적어도 약 31%, 적어도 약 32%, 적어도 약 33%, 적어도 약 34%, 적어도 약 35%, 적어도 약 36%, 적어도 약 37%, 적어도 약 38%, 적어도 약 39%, 적어도 약 40%, 적어도 약 41%, 적어도 약 42%, 적어도 약 43%, 적어도 약 44%, 적어도 약 45% (및 그 사이의 모든 범위 및 서브-범위)인 그 위에 배치된 광학 필름 구조를 갖지 않은 무기 산화물 기판 (110) 상에 동일한 식으로 (즉, 동일한 압자, 하중, 속도, 및 길이) 형성된 스크래치의 너비보다 더 작은 너비를 갖는다. 상기 광학 필름 구조의 내스크래치 성질은, 상기 제품이 무정형 기판 (예를 들면, 강화된 유리 기판 및/또는 비-강화된 유리 기판), 결정성 기판 (예를 들면, 강화된 유리 세라믹 기판, 비-강화된 유리 세라믹 기판, 및 사파이어와 같은 단결정 기판) 또는 이들의 조합을 사용하는 경우, 존재할 수 있다. 또한, 상기 광학 필름 구조의 내스크래치 성질은, 상기 제품이 적어도 1 mm, 적어도 2 mm, 적어도 3 mm, 적어도 4 mm 또는 적어도 5 mm의 길이에 대하여 10 ㎛/초의 속도로 다이아몬드 베르코비치 압자를 사용하여 스크래치될 때, 존재할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조는, 상기 광학 필름 구조를 포함하는 제품이 제품의 표면을 따라 적어도 100 ㎛ 길이에 대하여 10㎛/초의 속도로 160 mN의 하중을 사용하여 다이아몬드 베르코비치 압자에 의해 스크래치 될 때, 그 결과의 스크래치가 20 nm 미만, 19 nm 미만, 18 nm 미만, 17 nm 미만, 약 16 nm 미만, 약 15 nm 미만, 약 14 nm 미만, 약 13 nm 미만, 약 12 nm 미만, 약 11 nm 미만, 약 10 nm 미만, 약 9 nm 미만, 약 8 nm 미만, 약 7 nm 미만, 약 6 nm 미만, 약 5 nm 미만, 약 4 nm 미만, 약 3 nm 미만, 및 이 사이의 모든 범위 및 서브-범위의 스크래치 너비를 갖도록 내스크래치성을 갖는다. 여기에 기재된 스크래치 너비는 광학 필름 구조의 본래 및 교란되지 않은 표면으로부터 측정될 수 있다. 다르게 말하면, 상기 스크래치 너비는, 광학 필름 구조의 안으로 다이아몬드 베르코비치 압자의 침투에 의해 야기된 광학 필름 구조 물질의 변위에 기인한 스크래치의 에지 주변에 축적될 수 있는, 광학 필름 구조의 어떤 양도 포함하지 않는다.
몇몇 구체예에 있어서, 상기 광학 필름은 미세연성 스크래치 (microductile scratches) 및/또는 측방향 스크래치 (lateral scratches)의 형성을 방지한다. 미세연성 스크래치는 비제한된 길이를 갖는 물질에서 단일 그루브를 포함한다. 측방향 스크래치는 미세연성 스크래치의 결과로서 형성된 균열 또는 스크래치이다. 측방향 스크래치는 길이에서 유사하게 비제한적이고, 그러나 미세연성 스크래치로부터 형성되어 미세연성 스크래치로부터 횡방향으로 배향된다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 여기에 기재된 광학 필름 구조를 갖는 제품은 가닛 사포 (garnet sandpaper) 테스트를 사용하여 평가될 때 내스크래치성을 나타낼 수 있다. 가닛 사포 테스트는, 모바일 전화기와 같은 모바일 전자 소자에 병합되었을 때, 여기에 기재된 제품의 사용의 하루하루 조건을 모사하거나 또는 모방하기 위해 의도된다. 여기에 기재된 제품은, 표면이 150-그릿 (grit) 가닛 사포 (3M에 의해 공급)를 가지고 손으로 한 번 후려친 이후, 육안으로 관찰될 때, 그 위의 표면 상에 어떤 스크래치도 실질적으로 없다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 여기에 기재된 상기 광학 필름 구조를 갖는 제품은 또한 내마모성을 나타낸다. 몇몇 구체예에 있어서, 내 마모성은 마찰 견뢰도 시험기 (Crockmeters), Taber 연삭기 및 기타 유사한 표준 기구를 이용하는 것과 같이 당업계에 공지된 테스트에 의해 측정된다. 예를 들어, 마찰 견뢰도 시험기는 이러한 러빙 (rubbing)이 수행되는 표면의 크록 (Crock) 저항을 결정하는데 사용된다. 마찰 견뢰도 시험기는 가중 암 (weighted arm)의 말단 상에 설치된 "핑거 (finger)" 또는 러빙 팁 (rubbing tip)과 표면을 직접 접촉시킨다. 마찰 견뢰도 시험기로 제공되는 표준 핑거는 15 밀리미터(mm) 직경의 고체 아크릴 로드 (rod)이다. 표준 크로킹 천의 깨끗한 조각이 상기 아크릴 핑거에 설치된다. 다음, 상기 핑거는 900 g의 압력으로 상기 샘플 상에 지지되고 상기 암은 내구성/내 크록성에서의 변화를 관찰하기 위하여 상기 샘플을 가로질러 전후로 반복적으로 기계적으로 이동된다. 여기에 기재된 테스트에 사용되는 마찰 견뢰도 시험기는 분 당 60 회전의 균일한 스트로크 속도를 제공하는 엔진이 달린 모델이다. 상기 마찰 견뢰도 시험기 테스트는 "비즈니스 카피 제품으로부터 생산된 이미지의 내마모성 및 내오염성을 결정하는 표준 테스트 방법 (Standard Test Method for Determination of Abrasion and Smudge Resistance of Images Produced from Business Copy Products)"의 명칭으로 ASTM 테스트 과정 F1319-94에 기재되어 있으며, 그 내용은 전체로서 본원에 참조로 병합된다. 여기에 기재된 코팅된 제품의 내 크록성 또는 내구성은 ASTM 테스트 과정 F1319-94에 의해 정의된 바와 같이 특정 수의 와이프 후 광학 (예를 들어, 반사율, 헤이즈 또는 투과율) 측정에 의해 결정된다. "와이프 (Wipe)"는 러빙 팁 또는 핑거의 하나의 주기 또는 2개의 스트로크로 정의된다.
도 1-5에 나타낸 바와 같이, 광학 필름 구조는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 이들 층은 내스크래치성 성질을 광학 필름 구조 및 따라서 제품 (100)에 줄 수 있으면서, 또한 광학 관리 기능으로 (예를 들면, 반사-방지 및/또는 무색 투과도 (colorless transmittance) 성질) 제공한다. 하나 이상의 택일적 구체예에 있어서, 광학 필름 구조에서 가장 두꺼운 층은 광학 필름 구조, 및 따라서 상기 제품에 내스크래치성 성질을 제공한다. 광학 필름 구조의 층의 두께는 광학 필름 구조 및/또는 상기 제품의 내스크래치성을 조정하기 위해 개질될 수 있다. 부가적으로 또는 택일적으로, 상기 광학 필름 구조의 하나 이상의 층은 광학 필름 구조 및/또는 상기 제품의 광학 성질을 조정하기 위해 특정 물질 및/또는 물질 성질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 층은 SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합과 같은 투명한 유전체 물질을 포함할 수 있다.
광학 필름 구조는 1 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조의 두께는 약 2 이상일 수 있다. 하나 이상의 택일적인 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조의 두께는 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 15㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 5㎛, 약 1.5 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 20㎛, 약 2.5 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 3 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 범위 및 그 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 몇몇 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조는 약 0.5 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 3 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 특정 광학 필름 구조 (120)는 약 1.1 ㎛, 약 1.3 ㎛, 약 1.4 ㎛, 약 1.5 ㎛, 약 1.6 ㎛, 약 1.7 ㎛, 약 1.8 ㎛, 약 1.9 ㎛, 약 2.1 ㎛, 약 2.2 ㎛, 약 2.3 ㎛, 약 2.4 ㎛, 약 2.5 ㎛, 약 2.6 ㎛, 약 2.7 ㎛, 약 2.8 ㎛, 약 2.9 ㎛, 약 3.0 ㎛, 약 4 ㎛, 약 5 ㎛, 약 6 ㎛, 약 7 ㎛, 약 8 ㎛, 약 9 ㎛, 약 10 ㎛, 약 15 ㎛, 또는 약 20 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
하나 이상의 구체예에 따른 광학 필름 구조는 가시 스펙트럼에서 실질적으로 깨끗하거나 투명할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 제품 (100)의 반사도를 유지하거나 또는 감소시키고, 제품 (100)의 반사도를 증가시킬 목적으로 어떤 물질을 포함하지 않는다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조는 약 1.8 내지 2.2 범위의 평균 굴절률을 갖는다.
광학 필름 구조는 하나 이상의 다음 물질을 포함할 수 있다: 실리콘-함유 산화물, 실리콘-함유 질화물, 실리콘-함유 산-질화물 (oxy-nitride), 알루미늄-함유 질화물 (예를 들면, AlN 및 AlxSiyN), 알루미늄-함유 산-질화물 (예를 들면, AlOxNy 및 SiuAlvOxNy, 여기서 x 및 y는 영보다 크다) 및 알루미늄-함유 산화물. 하나 이상의 구체예에 있어서, SiuAlvOxNy는 (u+v)=1 및 (x+y)=1인 조성물을 포함한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, AlOxNy는 x+y=1 및 x<0.5인 조성물을 포함한다. 적합한 알루미늄-함유 산화물의 예는 Al2O3를 포함한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 AlOxNy, 또는 SiuAlvOxNy를 포함하는 단일 층을 포함한다. 하나 이상의 택일적인 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 AlOxNy 또는 SiuAlvOxNy를 포함할 수 있고, 여기서 x는 약 0 내지 약 1일 수 있다. 하나 이상의 택일적 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 또한 다른 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물, 다이아몬드-형 탄소 물질 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 알루미늄 및 실리콘에 더하여, 예시적인 물질은 B, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W를 포함한다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 적어도 하나의 AlN, AlOxNy, SiAlN, SiuAlvOxNy 및 알루미늄 산화물 및/또는 실리콘 산화물 포함할 수 있다. 선택적으로, AlN 및 알루미늄 산화물을 포함하는 광학 필름 구조는 알루미늄-함유 산-질화물이 없을 수 있다. 하나 이상의 택일적인 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 AlN 및 알루미늄-함유 산-질화물을 포함할 수 있다. 선택적으로, AlN 및 알루미늄-함유 산질화물을 포함하는 광학 필름 구조는 알루미늄-함유 산화물이 없을 수 있다. 특정 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 알루미늄 산-질화물을 포함할 수 있고, 여기서 산소 및 질소의 양은 변할 수 있어, 알루미늄-함유 산화물, AlN 및 알루미늄-함유 산-질화물의 세 개 전부는 광학 필름 구조 내에 존재하게 된다. 광학 필름 구조는 광학 필름 구조가 하나 이상의 SiO2, SiOxNy, AlxSiyN, SiuAlvOxNy, 및 Si3N4를 포함하도록 실리콘을 포함할 수 있고, 산소, 질소, 실리콘 및/또는 알루미늄의 양은 이들 물질의 어느 것 또는 전부를 제공하도록 변할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조에서 사용된 물질은 광학 필름 구조의 광학 성질을 최적화하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들면, Al2O3, SiO2, SiOxNy, SiuAlvOxNy, 및 AlOxNy는 광학 필름 구조에서 사용될 수 있고, 관찰 각도가 수직 입사 (즉, 0 도)로부터 경사 입사로 변할 때, 반사 색상 점에서 변화를 최소화한다. 경사 입사는 0 도 초과 내지 90 도 미만 일 수 있다 (예를 들며, 10 도 이상, 20 도 이상, 30 도 이상, 40 도 이상, 50 도 이상, 60 도 이상, 70 도 이상, 75 도 이상, 80 도 이상, 85 도 이상, 86 도 이상, 87 도 이상, 88 도 이상, 89 도 이상 또는 89.5 도 이상).
하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 광학 필름 구조 내의 산소 및/또는 질소의 양, 또는 광학 필름 구조의 하나 이상의 층 내의 산소 및/또는 질소의 양은 조정될 수 있어, 광학 필름 구조는 약 500nm 파장에서 1.9 초과의 굴절률을 갖게 된다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 산소 함량 및/또는 질소 함량은 조정될 수 있어서, 광학 필름 구조 또는 광학 필름 구조의 하나 이상의 층은 약 500nm의 파장에서 1.92 이상, 1.94 이상, 1.96 이상, 1.98 이상, 2.0 이상, 2.2 이상, 2.4 이상 또는 2.5 이상인 굴절률을 나타낸다. 산소 함량 및/또는 질소 함량은 광학 필름 구조의 특정 층에서 조정될 수 있다. 예를 들면, 산소 함량 및/또는 질소 함량은 전술한 방식으로 AlOxNy, SiOxNy, 및/또는 AlxSiyN를 함유하는 광학 필름 구조의 층에서 조정될 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조에서 사용되는 물질은 광학 필름 구조의 내스크래치성을 최적화 하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, Si3N4 및/또는 AlN은 적어도 50중량%의 광학 필름 구조 (120)에서 사용되는 물질을 포함할 수 있다. Si3N4 및/또는 AlN은 55중량% 이상, 60중량% 이상, 65중량% 이상, 70중량% 이상 또는 75중량% 이상의 광학 필름 구조 (120)에서 사용되는 물질을 선택적으로 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 택일적으로, 산소 함량은 경도를 조정하도록 변경될 수 있고, 및/또는 도판트 및 합금은 광학 필름 구조 (120)의 윤활성을 개질시키도록 사용될 수 있다.
광학 필름 구조를 위해 선택된 물질은 이온 확산 배리어 (barrier) 성질을 줄 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 무기 산화물 기판 (100)으로 부터 무기 산화물 기판 상에 배치된 다른 필름 또는 층 (예를 들면, 광학 필름 구조 그 자신 또는 어떤 투명성 전도성 산화물 층, 반사-방지 층 또는 다른 이러한 층)으로 나트륨 이온 및/또는 칼륨 이온의 확산에 대하여 확산 배리어 제공할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 작은 입자 (grain) 다결정성 구조를 갖는 AlN을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 무정형 및/또는 마이크로결정성 구조를 갖는 AlN을 포함할 수 있다. 이론에 구속된 것은 아니지만, 광학 필름 구조 내에 적어도 약간의 무정형 구조의 포함은 균열이 광학 필름 구조에서 형성하는 것을 방지할 수 있는 등방성 기계적 성질을 주고 및/또는 균열 또는 균열-일으키는 힘으로부터 에너지를 소멸시킨다고 믿어진다.
도 2에 예시된 구체예에 있어서, 제품 (200)은 무기 산화물 기판 (110)의 대향하는 주 표면 (112, 114)의 하나 위에 배치된 광학 필름 구조 (220)를 포함한다. 도 2에 나타낸 광학 필름 구조 (220)는 제1 층 (222) 및 제2 층 (224)을 포함한다. 제1 층 (222)은 제1 서브-층 (226) 및 제2 서브-층 (228)을 포함하고, 상기 제1 서브-층 (226)이 무기 산화물 기판 (110) 및 상기 제2 서브-층 (228) 사이에 배치된다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (222)은 알루미늄-함유 산화물, 알루미늄-함유 산-질화물, AlN 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 제2 층 (224)은 SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합과 같은 투명한 유전체 물질을 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 제1 층 (222)은 Al2O3, AlN, AlOxNy, SiAlN, SiuAlvOxNy 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 변형에서, 제1 서브-층 (226)은 Al2O3를 포함할 수 있다. 다른 변형에서, 제1 서브-층은 AlOxNy를 포함할 수 있다. 또 따른 변형에서, 제2 서브-층은 AlN을 포함한다. 하나의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조 (220)는 Al2O3를 포함하는 제1 서브-층 (226) 및 AlN를 포함하는 제2 서브-층 (228) 제1 층 (222), 및 투명한 유전체 물질 (예를 들면, SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합)을 포함하는 제2 층 (224)을 포함한다. 또 다른 구체예에 있어서, 광학 필름 구조 (220)는 AlOxNy를 포함하는 제1 서브-층 (226) 및 AlN을 포함하는 제2 서브-층 (228)을 갖는 제1 층 (222), 및 투명한 유전체 물질 (예를 들면, SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합)을 포함하는 제2 층 (224)을 포함한다. Al2O3가 제2 층 (224)에서 사용되는 구체예에 있어서, 질소 및 산소 기체 농도는 광학 필름 구조의 층을 형성하기 위해 Al2O3, AlOxNy 및/또는 Al을 형성하도록 변경될 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (228)은 AlN, AlOxNy, SiAlN, SiuAlvOxNy 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 제1 서브-층 (226) 및/또는 제2 층 (224)보다 더 두껍거나 실질적으로 더 두껍다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (228)은 제1 서브-층 (226) 및 제2 층 (224)의 조합된 두께보다 크거나 또는 실질적으로 더 큰 두께를 갖는다. 하나의 변형에서, 제2 서브-층 (228)은 1 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 서브-층 (228)은 약 1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 또는 좀더 특별히는 약 2 ㎛ 내지 약 3 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 특정 구체예는 약 1.1 ㎛ 이상, 약 1.2 ㎛ 이상, 약 1.3 ㎛ 이상, 약 1.4 ㎛ 이상, 약 1.5 ㎛ 이상, 약 1.6 ㎛ 이상, 약 1.7 ㎛ 이상, 약 1.8 ㎛ 이상, 약 1.9 ㎛ 이상, 약 2 ㎛ 이상, 약 2.1 ㎛ 이상, 약 2.2 ㎛ 이상, 약 2.3 ㎛ 이상, 약 2.4 ㎛ 이상, 약 2.5 ㎛ 이상, 약 2.6 ㎛ 이상, 약 2.7 ㎛ 이상, 약 2.8 ㎛ 이상, 약 2.9 ㎛ 이상, 또는 약 3 ㎛ 이상의 두께를 갖는 제2 서브-층 (228)을 포함할 수 있다. 제2 서브-층 (228)이 AlN을 포함하는 구체예에 있어서, 제2 서브-층의 두께는 약 2 ㎛ 이상일 수 있다. 예를 들면, 제2 서브-층은 약 2.2 ㎛ 이상, 약 2.3 ㎛ 이상, 약 2.4 ㎛ 이상, 약 2.5 ㎛ 이상, 약 2.6 ㎛ 이상, 약 2.7 ㎛ 이상, 약 2.8 ㎛ 이상, 약 2.9 ㎛ 이상, 또는 약 3 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 제1 서브-층 (226) 및 제2 층 (224)의 예시적인 두께는 여기의 실시예에서 예시되고, 여기에 기재된 광학 성질을 제공하기 위해 개질될 수 있다.
몇몇 구체예에 있어서, 더 두꺼운 제2 서브-층 (228) (예를 들면, 약 5 ㎛ 초과, 또는 약 10 ㎛ 초과의 두께를 가짐)의 사용은 향상된 광학 성질을 제공한다. 예를 들면, 몇몇의 경우에서, 더 두꺼운 서브-층 (228)의 사용은 각 조건등색 (angular metamerism)을 감소시키거나 또는 제거한다. 시야각이 경사 입사에서 일 때, 각 조건등색은 투과도 또는 반사도에서 감지된 색상 변화의 결과를 가져온다. 광학 필름의 몇몇 디자인에서, 반사 스펙트럼 또는 투과 스펙트럼은 가시 스펙트럼에 걸쳐 진동을 포함한다. 어떤 조건 하에서, 시야각이 수직 입사로부터 경사 입사로 변할 때, 이들 진동은 움직인다. 광원 (illuminant)의 선폭이 좁을 때 (예를 들면, F02 광원에서 분광 성분의 선폭), 진동에서 이 움직임은 색상에서 (투과도 또는 반사도에서)의 변화로서 좀더 용이하게 감지된다 (따라서, 각 조건등색은 존재한다). 광원의 선폭이 더 넓을 때 (예를 들면, D65 광원에서 분광 성분의 선폭), 진동에서 움직임은 색상에서 (투과도 또는 반사도에서)의 변화로서 용이하게 감지되지 않거나 또는 감지되지 않는다 (따라서, 각 조건등색은 감소되거나 또는 제거된다). 이론에 구속되지는 않지만, 더 두꺼운 제2 서브-층의 사용은 모든 또는 특정 광원 (illuminant) 하에서 각 조건등색을 적어도 감소시키거나 또는 제거조차 할 수 있다. 이런 광원은, A 광원 (텅스텐-필라멘트 조명을 나타냄), B 광원 (일광 (daylight) 모사 광원), C 광원 (일광 모사 광원), D 시리즈 광원 (자연 일광을 나타냄), 및 F 시리즈 광원 (다양한 유형의 형광 조명을 나타냄)와 같은 CIE에 의해 결정된 바에 따른 표준 광원을 포함한다. 특정 구체예에 있어서, 더 두꺼운 제2 서브-층의 사용은 F02 광원 하에서 각 조건등색을 감소시키거나 또는 제거할 수 있다. 시야각이 수직 입사로부터 약 0 도 내지 약 80 도, 약 0 도 내지 약 75 도, 약 0 도 내지 약 70 도, 약 0 도 내지 약 65 도, 약 0 도 내지 약 60 도, 약 0 도 내지 약 55 도, 약 0 도 내지 약 50 도, 약 0 도 내지 약 45 도, 약 0 도 내지 약 40 도, 약 0 도 내지 약 35 도, 약 0 도 내지 약 30 도, 약 0 도 내지 약 25 도, 약 0 도 내지 약 20 도, 약 0 도 내지 약 15 도, 약 5 도 내지 약 80 도, 약 5 도 내지 약 80 도, 약 5 도 내지 약 70 도, 약 5 도 내지 약 65 도, 약 5 도 내지 약 60 도, 약 5 도 내지 약 55 도, 약 5 도 내지 약 50 도, 약 5 도 내지 약 45 도, 약 5 도 내지 약 40 도, 약 5 도 내지 약 35 도, 약 5 도 내지 약 30 도, 약 5 도 내지 약 25 도, 약 5 도 내지 약 20 도, 약 5 도 내지 약 15 도 범위, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 때, 각 조건등색은 더 두꺼운 제2 서브-층의 사용을 통해 감소되거나 또는 제거조차 될 수 있다. 광학 필름은 수직 입사로부터 약 0 도 내지 약 80도 범위의 모든 경사 입사각에 대해 감소된 각 조건등색을 나타낼 수 있다.
제1 서브-층 (226)의 굴절률은 약 1.45 내지 약 1.8 범위일 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (226)의 굴절률은 약 1.6 내지 약 1.75 범위일 수 있다. 예를 들면, 제1 서브-층 (226)의 굴절률은 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.5, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55, 1.56, 1.57, 1.58, 1.59, 1.60, 1.61, 1.62, 1.63, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 1.70, 1.71, 1.72, 1.73, 1.74, 1.76, 1.77, 1.78, 1.79, 1.8 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있고, 이는 제1 서브-층을 따른 위치에서 존재할 수 있다. 제2 서브-층 (228)의 굴절률은 약 1.8 내지 약 2.2 범위일 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층의 굴절률은 약 2.0 내지 약 2.15일 수 있다. 예를 들면, 제2 서브-층 (228)의 굴절률은 1.8, 1.82, 1.84, 1.86, 1.88, 1.90, 1.92, 1.94, 1.96, 1.98, 1.99, 2.0, 2.02, 2.04, 2.06, 2.08, 2.1, 2.12, 2.14, 2.15, 2.16, 2.18, 2.2 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있고, 이는 제2 서브-층을 따른 위치에서 존재할 수 있다. 제2 층 (224)의 굴절률은 약 1.4 내지 약 1.6 범위일 수 있다. 특정 구체예에 있어서, 제2 층 (224)은 약 1.45 내지 약 1.55 범위의 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 층 (224)의 굴절률은 1.4, 1.42, 1.44, 1.46, 1.48, 1.50, 1.52, 1.54, 1.56, 1.58, 1.6 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있고, 이는 제2 층을 따른 위치에서 존재할 수 있다.
도 7은 도 2에서 예시한 광학 필름 구조 (220)의 광학 성질을 일반적으로 예시한다. 그래프에서, x-축 상의 두께값은 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀리 이동하는 방향으로 광학 필름 구조 (220)의 두께를 예시한다. 광학 필름 구조 (220)의 굴절률값은 y-축 상에 제공되어 광학 필름 구조의 두께를 따라 굴절률에서의 변화를 예시한다. 도 7의 그래프는 무기 산화물 기판 (110) (또는 무기 산화물 기판 (110) 및 광학 필름 구조 (220) 사이의 어떤 다른 층) 또는 공기 (또는 광학 필름 구조 (220) 상에 배치된 어떤 다른 층)의 굴절률을 고려하지 않는다. 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 서브-층 (226) 사이의 경계는 참조번호 600으로 표시되고, 제1 서브-층 (226) 및 제2 서브-층 (228) 사이의 경계는 참조번호 610으로 표시되며, 제2 서브-층 (228) 및 제2 층 (224) 사이의 경계는 참조번호 620으로 표시되고, 제2 층 (224) 및 공기 사이의 경계는 참조번호 630으로 표시된다. 도 7에서 나타낸 바와 같이, 제1 서브-층 (226) 및 제2 층 (224)의 굴절률은 제2 서브-층 (228)의 굴절률보다 작다. 하나의 특정 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (226)은 약 1.75의 굴절률을 갖고, 제2 서브-층은 약 2.1의 굴절률을 가지며, 제2 층 (224)은 약 1.5의 굴절률을 갖는다. 도 7에서, 제2 서브-층 (228)은 제1 서브-층 (226) 및 제2 층 (224)보다 더 큰 두께를 갖는다.
도 3에 예시된 구체예에 있어서, 제품 (300)은 무기 산화물 기판 (110)의 대향하는 주 표면들 (112, 114) 중 하나에 배치된 광학 필름 구조 (320)을 포함한다. 도 3에 나타낸 광학 필름 구조 (320)는 제1 층 (322) 및 제2 층 (324)을 포함한다. 제1 층 (322)은 제1 서브-층 (326), 제2 서브-층 (328) 및 제3 서브-층 (330)을 포함한다. 도 3에 나타낸 구체예에 있어서, 제1 층 (322)에서, 제2 서브-층 (328)은 제1 서브-층 (326) 및 제3 서브-층 (330) 사이에 있다. 제1 서브-층 (326)은 무기 산화물 기판 (110) 및 제2 서브-층 (328) 사이에 배치되고, 반면에 제3 서브-층 (330)은 제2 서브-층 (328) 및 제2 층 (324) 사이에 배치된다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (322)은 알루미늄-함유 산화물, 알루미늄-함유 산-질화물, AlN 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 투명한 유전체 물질 (예를 들면, SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합)을 더욱 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 제1 층 (322) Al2O3, AlN, AlOxNy 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 투명한 유전체 물질 (예를 들면, SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합)을 더욱 포함할 수 있다. 제2 층 (324)은 투명한 유전체 물질 (예를 들면, SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합)을 포함할 수 있다. 하나의 변형에서, 제1 서브-층 (326)은 AlN을 포함할 수 있고, 제2 서브-층 (328)은 SiO2를 포함할 수 있으며, 제3 서브-층 (330)은 AlN을 포함할 수 있다. 또 다른 변형에서, 제1 서브-층 (326)은 AlN을 포함할 수 있고, 제2 서브-층 (328)은 Al2O3를 포함할 수 있으며, 제3 서브-층 (330)은 AlN을 포함할 수 있다. Al2O3가 제2 서브-층 (328) 및 제2 층 (324)에서 사용된 구체예에 있어서, 질소 및 산소 기체 농도는 변경될 수 있어 Al2O3 또는 AlN를 형성하고 광학 필름 구조의 층을 형성한다.
하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (326) 및 제3 서브-층 (330)은 제2 서브-층 (328) 또는 제2 층 (324)의 두께보다 크거나 실질적으로 큰 두께를 각각 가질 수 있거나 또는 조합된 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (326) 및 제3 서브-층 (330)은 제2 서브-층 (328) 및 제2 층 (324)의 조합된 두께보다 크거나 실질적으로 큰 두께를 각각 가질 수 있거나 또는 조합된 두께를 가질 수 있다. 하나의 변형에서 제1 서브-층 (326) 및/또는 제3 서브-층 (330)은 약 1 ㎛ 초과의 두께를 각각 또는 조합하여 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 서브-층 (326) 및/또는 제3 서브-층 (330)은 약 1.1 ㎛ 이상, 약 1.2 ㎛ 이상, 약 1.3 ㎛ 이상, 약 1.4 ㎛ 이상, 약 1.5 ㎛ 이상, 약 1.6 ㎛ 이상, 약 1.7 ㎛ 이상, 약 1.8 ㎛ 이상, 약 1.9 ㎛ 이상, 또는 약 2 ㎛ 이상의 두께를 각각 또는 조합하여 가질 수 있다. 제1 서브-층 (326) 및/또는 제3 서브-층 (330)이 AlN을 포함하는 구체예에 있어서, 이들 서브-층 (326, 328)의 두께는 각각 또는 조합하여 2 ㎛ 이상일 수 있다. 예를 들면, 제1 서브-층 (326) 및/또는 제3 서브-층 (330)은 각각 또는 조합되어 약 2.1 ㎛ 이상, 약 2.2 ㎛ 이상, 약 2.3 ㎛ 이상, 약 2.4 ㎛ 이상, 약 2.5 ㎛ 이상, 약 2.6 ㎛ 이상, 약 2.7 ㎛ 이상, 약 2.8 ㎛ 이상, 약 2.9 ㎛ 이상, 또는 약 3 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (326)은 제3 서브-층 (330)와 같거나 다른 두께를 가질 수 있다. 제1 서브-층 (326)은 제3 서브-층 (330)의 두께보다 크거나 또는 작은 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (328) 및 제2 층 (324)의 두께는 같다. 하나 이상의 택일적인 구체예에 있어서, 광학 필름 구조 (320)는 굵고/얇고/굵고/얇고의 두께 영역을 가지며, 여기서 제1 및 제3 서브-층 (326, 330)은 굵고, 제2 서브-층 (328) 및 제2 층 (324)은 제1 및 제3 서브-층 (326, 330)에 비해 얇다.
제1 서브-층 (326)의 굴절률은 약 1.7 내지 약 2.1의 범위일 수 있다. 예를 들면, 제1 서브-층 (326)의 굴절률은 1.70, 1.72, 1.74, 1.76, 1.78, 1.80, 1.82, 1.84, 1.86, 1.88, 1.90, 1.92, 1.94, 1.96, 1.98, 2.0, 2.1 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위을 포함할 수 있다. 하나 이상의 택일적인 구체예에 있어서, 굴절률은 제1 서브-층 (326)의 경도에서의 증가와 관련된다. 제3 서브-층 (330)의 굴절률은 약 1.7 내지 약 2.1의 범위일 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제3 서브-층 (330)의 굴절률은 약 2.0 내지 약 2.1의 범위일 수 있다. 예를 들면, 제3 서브-층 (330)의 굴절률은 1.70, 1.72, 1.74, 1.76, 1.78, 1.80, 1.82, 1.84, 1.86, 1.88, 1.90, 1.92, 1.94, 1.96, 1.98, 2.0, 2.1 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있다. 하나 이상의 택일적인 구체예에 있어서, 굴절률은 제1 서브-층 (326)의 경도에서의 증가와 관련된다. 제2 서브-층 (328)의 굴절률은 약 1.45 내지 약 1.8의 범위일 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (328)의 굴절률은 약 1.65 내지 약 1.75의 범위일 수 있다. 예를 들면, 제2 서브-층 (328)의 굴절률은 1.45, 1.46, 1.48, 1.50, 1.52, 1.54, 1.56, 1.58, 1.60, 1.62, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 1.70, 1.71, 1.72, 1.73, 1.74, 1.75, 1.76, 1.78, 1.8 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 제2 층 (324)의 굴절률은 약 1.45 내지 약 1.8의 범위일 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (328)의 굴절률은 1.45 내지 약 1.55의 범위일 수 있다. 예를 들면, 제2 서브-층 (328)의 굴절률은 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.50, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55, 1.56, 1.58, 1.60, 1.62, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 1.70, 1.71, 1.72, 1.73, 1.74, 1.75, 1.76, 1.78, 1.8 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다.
도 8은 도 3에서 예시된 광학 필름 구조 (320)의 광학 성질을 일반적으로 예시한다. 그래프에서, x-축 상의 두께값은 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀리 이동하는 방향으로 광학 필름 구조 (320)의 두께를 예시한다. 광학 필름 구조 (320)의 굴절률값은 y-축 상에 제공되어 광학 필름 구조의 두께를 따라 굴절률에서의 변화를 예시한다. 도 8에서, 그래프는 무기 산화물 기판 (110) (또는 무기 산화물 기판 (110) 및 광학 필름 구조 (320) 사이의 어떤 다른 층) 또는 공기 (또는 광학 필름 구조 (320) 상에 배치된 어떤 다른 층)의 굴절률을 고려하지 않는다. 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 서브-층 (326) 사이의 경계는 참조번호 700으로 표시되고, 제1 서브-층 (326) 및 제2 서브-층 (328) 사이의 경계는 참조번호 710으로 표시되며, 제2 서브-층 (328) 및 제3 서브-층 (330) 상의 경계는 참조번호 720으로 표시되고, 제3 서브-층 (330) 및 제2 층 (324) 사이의 경계는 참조번호 730으로 표시되며, 제2 층 (324) 및 공기 사이의 경계는 참조번호 740으로 표시된다. 도 8에서 나타낸 바와 같이, 제1 서브-층 (326)의 굴절률 및 제3 서브-층 (330)의 굴절률은 제2 서브-층 (328)의 굴절률 및 제2 층 (324)의 굴절률보다 크다. 도 8에서 예시된 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (326)의 굴절률 및 제3 서브-층 (330)의 굴절률은 서로 같은 것으로서 나타나고, 제2 서브-층 (328) 및 제2 층 (324)의 굴절률은 서로 같은 것으로서 나타난다. 하나 이상의 택일적인 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (326)의 굴절률은 제3 서브-층 (330)의 굴절률과 다를 수 있고, 제2 서브-층 (328)의 굴절률은 제2 층 (324)의 굴절률과 다를 수 있다. 도 8에서, 제1 및 제3 서브-층 (326, 330)의 두께는 제2 서브-층 (328) 및 제2 층 (324)의 두께보다 큰 것으로 나타난다. 또한, 제3 서브-층 (330)의 두께는 제1 서브-층 (326)보다 큰 것으로 나타나고; 그러나, 제1 서브-층 (326)이 제3 서브-층 (330)보다 큰 두께를 갖는 것이 가능할 수 있다.
도 4에서 예시된 구체예에 있어서, 제품 (400)은 무기 산화물 기판 (110)의 대향하는 주 표면 (112, 114) 중 하나 위에 배치된 광학 필름 구조 (420)를 포함한다. 도 4에 나타난 광학 필름 구조 (420)는 제1 층 (422) 및 제2 층 (424)을 포함한다. 제1 층 (422)은 실리콘-함유 산화물, 실리콘-함유 산-질화물, 실리콘 질화물, 알루미늄-함유 산화물, 알루미늄-함유 산-질화물 (예를 들면, AlOxNy 및 SiuAlvOxNy), 알루미늄-함유 질화물 (예를 들면, AlN 및 AlxSiyN) 또는 이들의 조합을 포함한다. 제2 층 (424)은 투명한 유전체 물질 (예를 들면, SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합)을 포함할 수 있다.
제1 층 (422)은 적어도 하나의 산소 함량 구배, 질소 함량 구배, 실리콘 함량 구배 및 알루미늄 함량 구배 및 다양한 이들의 조합을 포함할 수 있다. 여기에 기재된 바와 같이, 용어 "구배 (gradient)"는 층의 조성물 내에 구성요소의 원자% (atomic % of an element)에서의 변화를 의미한다. 구성요소의 원자 %에서 변화는 층의 복수의 서브-층 중에서 발생할 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 서로 다른 구성요소의 원자%를 갖는 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 또는 심지어 130까지의 서브-층은 구배를 갖는 층을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 산소 구배를 포함하는 층에서, 상기 층 및 무기 산화물 기판 (110) 사이의 경계에서 또는 그 근처에서의 상기 층의 조성물에서 산소의 양 (원자 %)은 상기 층 및 다른 층 (예를 들면, 제1 층 및 제2 층) 및 이들 사이의 다른 영역 사이의 경계에서 또는 그 근처에서의 상기 층의 조성물에서 산소의 양 (원자 %)과 다를 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 조성물 구배는 실리콘/알루미늄 조성물 구배를 포함할 수 있고, 여기서 실리콘 및 알루미늄의 원자 %는 제1 층의 두께를 따라 서로 독립적으로 또는 서로 관련되면서 변한다. 다른 구체예에 있어서, 조성물 구배는 산소/질소 조성물 구배를 포함할 수 있고, 여기서 산소 및 질소의 원자 %는 제1 층의 두께를 따라 서로 독립적으로 또는 서로 관련되면서 변한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 층 (422) 사이의 경계에서 또는 그 근처에서의 산소 대 질소의 비는 제1 층 (422) 및 제2 층 (424) 사이의 경계에서 또는 그 근처에서의 산소 대 질소의 비보다 클 수 있다. 예를 들면, 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 층 (422) 사이의 경계에서 또는 그 근처에서 제1 층 (422) 내에 질소의 존재는 아주 적거나 없을 수 있고 및/또는 제1 층 (422) 및 제2 층 (424) 사이의 경계에서 또는 그 근처에서 제1 층 (422) 내에 산소 존재는 아주 적거나 없을 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 층 (422) 사이의 경계에서 또는 그 근처에서의 실리콘 대 알루미늄의 비는 제1 층 (422) 및 제2 층 (424) 사이의 경계에서 또는 그 근처에서의 실리콘 대 알루미늄의 비보다 더 클 수 있다. 예를 들면, 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 층 (422) 사이의 경계에서 또는 그 근처에서 제1 층 (422) 내에 알루미늄의 존재는 아주 적거나 없을 수 있고, 및/또는 제1 층 (422) 및 제2 층 (424) 사이의 경계에서 또는 그 근처에서 제1 층 (422) 내에 실리콘의 존재는 아주 적거나 없을 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 산소 함량 구배 및/또는 질소 함량 구배는 침적 공정으로 (즉, 광학 필름 구조가 무기 산화물 기판 상에 침적되고 있는 침적 챔버 안으로) 도입되는 산소 기체 및/또는 질소 기체의 유속에 의해 조절될 수 있다. 산소 또는 질소 함량을 증가시키기 위해, 산소 또는 질소의 유속은 증가된다. 몇몇 구체예에 있어서, 알루미늄 및/또는 실리콘 구배는 알루미늄 및/또는 실리콘 공급원 물질에서 지시되는 파워를 조절함으로써 조절될 수 있다 (예를 들면, 스퍼터링이 광학 필름 구조를 형성시키기 위해 사용되는 경우, 알루미늄 및/또는 실리콘 스퍼터링 타겟에서 지시된 파워는 조절된다). 알루미늄 또는 실리콘 함량을 증가시키기 위하여, 알루미늄 및/또는 실리콘 공급원 물질로 향한 파워는 증가된다. 제1 층 (422) 내의 산소 및/또는 실리콘 함량은 제1 층 (422)의 두께 (t)를 따라, 무기 산화물 기판 (110)으로 부터 멀어지게 이동하면서 상기 두께 (t)를 따라 이동하면서 감소할 수 있다. 산소 함량 및/또는 실리콘 함량 구배는 제1 층 (422)의 전체 두께 (t)를 따라 확장할 수 있다. 또 다른 변형에서, 산소 함량 및/또는 실리콘 함량 구배는 제1 층 (422)의 두께 (t)의 일부를 따라 확장할 수 있고, 한편 제1 층 (422)의 나머지 부분은 산소 함량 및/또는 실리콘 함량 구배를 포함하지 않을 수 있으며, 따라서 일정한 산소 및/또는 실리콘 함량을 가질 수 있다 (이는 어떠한 산소 및/또는 실리콘 함량도 포함하지 않을 수 있다). 예를 들면, 산소 함량 및/또는 실리콘 함량 구배는 광학 필름 구조 및 무기 산화물 기판 (110) 사이의 경계까지 또는 무기 산화물 기판 (110) 및 산소 함량 및/또는 실리콘 함량 구배를 함유하는 층 사이의 어떤 층, 예를 들면 중간층까지 확장할 수 있고, 중간층은 하기에서 더욱 상세히 검토될 것이다. 택일적으로, 산소 함량 및/또는 실리콘 함량 구배는 무기 산화물 기판 (110)으로부터 소정의 거리에서 또는 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 층 (422) 사이에 배치된 중간층 (interlayer)에서 정지할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (422)의 산소 함량 및/또는 실리콘 함량은 광학 필름 구조 (420) 및 무기 산화물 기판 (110) 사이의 경계 근처에서 제일 클 수 있고, 제1 층 (422) 및 제2 층 (424) 사이의 경계 근처에서 제일 작을 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (422)의 조성물은 제1 층 (422)의 산소 함량 및/또는 실리콘 함량에 의존할 수 있다. 예를 들면, 제1 층 (422)은 무기 산화물 기판 (110)에 인접한 제1 층 (422)의 영역에서 가장 높은 산소 함량 및/또는 실리콘 함량을 포함할 수 있다. 도 5에서 나타낸 구체예와 같이, 제1 층 (422)은 제2 층 (424)에 인접한 제1 층 (422)의 영역에서 가장 낮은 산소 함량 및/또는 실리콘 함량을 포함할 수 있다.
하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110)에 인접한 제1 층 (422)의 영역은 가장 높은 산소 함량 및 전혀 없는 질소 함량 (즉, y=0)을 포함할 수 있다. 하나의 이런 특정 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110)에 인접한 제1 층 (422)의 영역은 Al2O3, SiO2 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (422)은 알루미늄 함량 구배 및/또는 질소 함량 구배를 포함할 수 있다. 도 6b에서 예시된 바와 같이, 제1 층 (422)에서 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량 구배는 제1 층 (422)의 두께 (t)를 따라, 두께 (t)를 따라 이동하면서, 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하면서 증가한다. 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량 구배는 제1 층 (422)의 전체 두께 (t)를 따라 확장할 수 있다. 또 다른 변형에서, 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량 구배는 제1 층 (422)의 두께 (t)의 일부를 따라 확장할 수 있고, 한편 제1 층 (422)의 나머지 부분은 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량 구배를 포함하지 않을 수 있으며, 따라서 일정한 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량을 가질 수 있다 (이는 어떠한 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량도 포함하지 않을 수 있다). 예를 들면, 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량 구배는 광학 필름 구조 및 무기 산화물 기판 (110) 사이의 경계까지 또는 무기 산화물 기판 (110) 및 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량 구배를 함유하는 층 사이의 어떤 층, 예를 들면 중간층까지 확장할 수 있고, 중간층은 하기에서 더욱 상세히 검토될 것이다. 택일적으로, 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량 구배는 무기 산화물 기판 (110)으로부터 소정의 거리에서, 또는 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 층 (422) 사이에 배치된 중간층에서 정지할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (422)의 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량은 광학 필름 구조 (420) 및 무기 산화물 기판 (110) 사이의 경계 근처에서 가장 낮을 수 있고, 제1 층 (422) 및 제2 층 (424) 사이의 경계 근처에서 가장 클 수 있다. 도 6b는 제2 층 (424)의 상대적 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량을 예시한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (422)은 제1 층 (422)의 실리콘 함량, 산소 함량, 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량에 의존하여, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물, 알루미늄-함유 산화물, 알루미늄-함유 산-질화물 (예를 들면, AlOxNy 및 SiuAlvOxNy) 또는 알루미늄-함유 질화물 (예를 들면, AlN 및 AlxSiyN)을 포함한다. 예를 들면, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 제1 층 (422)은 제2 층 (424)에 인접한 제1 층 (422)의 영역에서 가장 낮은 실리콘 함량 및/또는 산소 함량을 포함할 수 있다. 또한 도 6a에 나타낸 바와 같이, 제1 층 (422)은 무기 산화물 기판 (110)에 인접한 제1 층 (422)의 영역에서 가장 높은 실리콘 함량 및/또는 산소 함량을 포함할 수 있다. 도 4a는 제1 층 (422)이 실리콘 구배, 알루미늄 구배, 산소 구배 및 질소 구배를 포함하는 구체예를 예시한다. 도 4a에서, 실리콘 및 산소 함량은 두께가 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지게 이동하는 방향으로 감소하고, 알루미늄 및 질소 함량은 두께가 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지게 이동하는 방향으로 증가한다. 각각의 실리콘, 알루미늄, 산소 및 질소의 상대적인 양은 도 4a에서 나타나고; 그러나, 실리콘, 알루미늄, 산소 및 질소의 함량에서의 변화는 선형적이지 않거나 일정하지 않을 수 있고, SiO2, SiOxNy, SiuAlvOxNy, AlxSiyN 및 AlN의 혼합물은 제1 층 (422)의 여러 두께에서 존재할 수 있다는 점을 주목해야 한다.
무기 산화물 기판 (110)에 인접한 영역 및 제2 층 (424)에 인접한 영역의 사이에서, 제1 층 (422)은 AlOxNy를 포함할 수 있고, 여기서 x 및 y는 존재하는 질소의 양에 의존하며, 질소 함량이 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 이동 방향으로 두께 (t)를 따라 증가하면서 변할 수 있다. 더욱이, 무기 산화물 기판 (110)에 인접한 영역 및 제2 층 (424)에 인접한 영역의 사이에서, 제1 층 (422)은 SiuAlvOxNy (여기서 (u+v)=1 및 (x+y)=1) 또는 SiOxNy를 포함할 수 있고, 여기서 x 및 y는 존재하는 질소 및/또는 알루미늄의 양에 의존하며, 질소 함량 및/또는 알루미늄 함량이 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 이동 방향으로 두께 (t)를 따라 증가하면서 변할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 제1 층은 SiuAlvOxNy 및/또는 SiOxNy을 포함하고, 여기서, 두께 (t)를 따라 제1 층 (422)의 적어도 하나의 영역에서, x 또는 y는 영 (zero)일 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110)에 인접한 제1 층 (422)의 영역은 전혀 없는 질소 함량 및 가장 높은 산소 함량 (즉, y=0)을 포함할 수 있다. 하나의 이런 특정 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110)에 인접한 제1 층 (422)의 영역은 SiO2를 포함할 수 있다. 또 다른 특정 구체예에 있어서, 제2 층 (424)에 인접한 제1 층 (422)의 영역은 가장 높은 질소 함량 및/또는 가장 높은 알루미늄 함량, 및 가장 낮은 산소 함량 및/또는 가장 낮은 실리콘 함량을 포함할 수 있다. 이런 구체예에 있어서, 제2 층 (424)에 인접한 제1 층 (422)의 영역은 AlN, Si3N4 또는 AlxSiyN를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (422)은 무기 산화물 기판 (110)에 인접하여 SiO2를 포함하고, 또는 실리콘 및/또는 산소가 풍부할 수 있고 알루미늄 및/또는 질소가 결핍되거나 부족 (lack)할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (422)은 제2 층 (424)에 인접하여 AlN을 포함하고 또는 알루미늄 및/또는 질소가 풍부할 수 있고 실리콘 및/또는 산소가 결핍되거나 부족 (lack)할 수 있다.
또 다른 구체예에 있어서, 제1 층은 AlOxNy를 포함하고, 여기서 두께 (t)를 따라 제1 층 (422)의 적어도 하나의 영역에서, y는 영일 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110)에 인접한 제1 층 (422)의 영역은 가장 높은 산소 함량 및 전혀 없는 질소 함량 (즉, y=0)을 포함할 수 있다. 하나의 이런 특정 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110)에 인접한 제1 층 (422)의 영역은 Al2O3를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 시야각이 직사 입사 (즉, 0 도)로부터 경사 입사로 변화 될 때, 제1 층 (422)의 조성물은 반사 색상 점 (color points)에서 변화를 최소화 하도록 조정될 수 있다. 이런 구체예에 있어서, 제1 층 (422)의 조성물은 제1 층 (422) 및 제2 층 (424) 사이의 경계 근처의 조성물로 분류되고, 상기 제1 층은 AlN, AlxSiyN, Si3N4, SiuAlvOxNy (여기서 x<0.1) 또는 AlOxNy (여기서 x<0.1)를 포함한다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (422)은 제2 층 (424)의 두께보다 크거나 실질적으로 큰 두께를 갖는다. 하나의 변형에서, 제1 층 (422)은 1 ㎛ 이상의 두께를 갖는다. 예를 들면, 제1 층 (422)은 1.1㎛ 이상, 1.2㎛ 이상, 1.3㎛ 이상, 1.4㎛ 이상, 1.5㎛ 이상, 1.6㎛ 이상, 1.7㎛ 이상, 1.8㎛ 이상, 1.9㎛ 이상, 2㎛ 이상, 2.1㎛ 이상, 2.2 ㎛ 이상, 2.3 ㎛ 이상, 2.4 ㎛ 이상, 2.5 ㎛ 이상, 2.6 ㎛ 이상, 2.7 ㎛ 이상, 2.8 ㎛ 이상, 2.9 ㎛ 이상, 또는 3 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다.
도 4에 나타낸 구체예에 있어서, 제1 층 (422)의 굴절률은 약 1.6 내지 약 2.1 범위일 수 있다. 예를 들면, 제1 층 (422)의 굴절률은 1.6, 1.62, 1.64, 1.66, 1.68, 1.70, 1.72, 1.74, 1.76, 1.78, 1.80, 1.82, 1.84, 1.86, 1.88, 1.90, 1.92, 1.94, 1.96, 1.98, 2.0, 2.1 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있다. 제2 층 (424)의 굴절률은 약 1.45 내지 약 1.55의 범위일 수 있다. 예를 들면, 제2 층 (424)의 굴절률은 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.50, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있다. 하기에서 상세히 검토되는 바와 같이, 광학 필름 구조 (420)의 제1 층 (422)은 굴절률 구배를 가질 수 있다.
Al2O3가 제2 층 (424)에 사용되는 구체예에 있어서, 질소 및 산소 기체 농도는 광학 필름 구조의 층을 형성하기 위해 Al2O3, AlOxNy 및/또는 Al 중 어느 것을 형성하도록 변경될 수 있다.
하나 이사의 택일적 구체예에 있어서, 광학 필름 구조 (420)는 제2 층 (424)을 포함하지 않을 수 있고, 제1 층 (422)만 오직 포함할 수 있다.
도 9는 도 4에서 예시된 광학 필름 구조 (420)의 광학 성질을 일반적으로 예시한다. 그래프에서, x-축 상의 두께값은 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀리 이동하는 방향으로 광학 필름 구조 (420)의 두께를 예시한다. 광학 필름 구조 (420)의 굴절률값은 y-축 상에 제공되어 광학 필름 구조의 두께를 따라 굴절률에서의 변화를 예시한다. 도 9에서, 그래프는 무기 산화물 기판 (110) (또는 무기 산화물 기판 (110) 및 광학 필름 구조 (420) 사이의 어떤 다른 층) 또는 공기 (또는 광학 필름 구조 (420) 상에 배치된 어떤 다른 층)의 굴절률을 고려하지 않는다. 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 층 (422) 사이의 경계는 참조번호 800으로 표시되고, 제1 층 (422) 및 제2 층 (424) 사이의 경계는 참조번호 810으로 표시되며, 제2 층 (424) 및 공기 사이의 경계는 참조번호 820으로 표시된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 층 (422)의 굴절률은 무기 산화물 기판 (110) (또는 무기 산화물 기판-제1 층의 경계 (800))으로부터 멀리 이동하면서 두께를 따라 증가한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 굴절률은 제1 층 (422)에서의 산소 함량의 변화의 변화와 함께 변한다. 도 9에서, 제1 층 (422)의 굴절률은 제1 층 (422)의 대부분 동안 제2 층 (424)의 굴절률보다 더 크다. 다르게 말하면, 제1 층 (422)의 대부분은 제2 층 (424)보다 더 높은 굴절률을 갖는다. 도 9에서, 제1 층 (422)의 두께는 제2 층 (424)의 두께보다 큰 것으로 나타난다.
도 5는 무기 산화물 기판 (110)의 대향하는 주 표면 (112, 114)의 하나 위에 배치된 광학 필름 구조 (520)를 포함하는 제품 (500)을 예시한다. 도 5에 나타낸 광학 필름 구조 (520)는 제1 층 (522) 및 제2 층 (524)를 포함한다. 제1 층 (522)은 실리콘-함유 산화물, 실리콘-함유 산-질화물, 실리콘 질화물, 알루미늄-함유 산화물, 알루미늄-함유 산-질화물 (예를 들면, AlOxNy 및 SiuAlvOxNy), 알루미늄-함유 질화물 (예를 들면, AlN 및 AlxSiyN), 또는 이들의 조합을 포함한다. 제2 층 (524)은 투명한 유전체 물질 (예를 들면, SiO2, GeO2, Al2O3, Nb2O5, TiO2, Y2O3 및 다른 유사한 물질 및 이들의 조합)을 포함할 수 있다. 제1 층 (522)은 제1 서브-층 (526) 및 제2 서브-층 (528)을 포함한다. 광학 필름 구조 (420)에 대해 기재된 바와 같이, 제1 서브-층 (526)은 산소 함량 구배, 질소 함량 구배, 실리콘 함량 구배 및 알루미늄 함량 구배 및 다양한 이들의 조합을 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (526)은 제1 서브-층 (526)의 산소 함량, 실리콘 함량, 질소 함량 및/또는 알루미늄 함량에 의존하여, 실리콘-함유 산화물, 실리콘-함유 산질화물, 실리콘 질화물, 알루미늄-함유 산화물, 알루미늄-함유 산-질화물 (예를 들면, AlOxNy 및 SiuAlvOxNy), 알루미늄-함유 질화물 (예를 들면, AlN 및 AlxSiyN), 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (526)은 AlN 및 Si3N4가 없을 수 있다. 다르게 말하면, 하나 이상의 특정 구체예의 제1 서브-층 (526) 두께 (t)를 통해 산소를 포함하지만, 그러나 산소의 양은 두께 (t)를 따라 변한다. 제2 서브-층 (528)은 AlN 및/또는 Si3N4를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (528)은 어떤 의도적으로 포함된 산소가 없을 수 있다. 따라서, 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (522)의 산소 함량 구배는 제1 서브-층 (526)의 두께 (t)를 오직 따라서 확장할 수 있고, 한편 제2 서브-층 (528)은 산소가 없을 수 있다.
도 5a는 제2 서브-층 (528)이 실리콘 구배, 알루미늄 구배, 산소 구배 및 질소 구배를 포함하는 구체예를 예시한다. 도 5a에서, 실리콘 및 산소 함량은 두께가 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지게 이동하는 방향으로 감소하고, 알루미늄 및 질소 함량은 두께가 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지게 이동하는 방향으로 증가한다. 각각의 실리콘, 알루미늄, 산소 및 질소의 상대적인 양은 나타나고; 그러나, 실리콘, 알루미늄, 산소 및 질소의 함량에서의 변화는 선형적이지 않거나 일정하지 않을 수 있고, SiO2, SiOxNy, SiuAlvOxNy, AlxSiyN 및 AlN의 혼합물은 제1 서브-층 (526)의 여러 두께에서 존재할 수 있다는 점을 주목해야 한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 서브-층은 AlN을 포함하지 않을 수 있고, 오직 SiO2, SiOxNy, SiuAlvOxNy, 및/또는 AlxSiyN를 포함할 수 있으며, 제2 서브-층은 AlN를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 방향으로 제1 층 (422), 또는 제1 서브-층 (526)의 두께 (t)를 따라 산소, 실리콘, 알루미늄 및/또는 질소 함량의 감소 또는 증가는 일정할 수 있다. 하나 이상의 택일적 구체예에 있어서, 산소, 실리콘, 알루미늄 및/또는 질소의 감소 또는 증가는 일정하지 않다. 산소, 실리콘, 알루미늄 및/또는 질소의 감소 또는 증가가 일정하지 않은 이런 구체예에 있어서, 산소, 실리콘, 알루미늄 및/또는 질소는 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 방향으로 두께 (t)의 일부를 따라 감소하거나 또는 일정하게 유지될 것이고; 그러나, 제1 층 (422) 또는 제1 서브-층 (526) 내의 각각의 산소, 실리콘, 알루미늄 및/또는 질소 함량은 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 방향으로 두께 (t)를 따라, 일반적인 경향으로서, 감소하거나 증가할 것이라는 점을 주목해야 한다. 예를 들면, 여기에 개시된 산소 함량 구배를 갖는 광학 필름 구조 층은 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 방향으로 두께 (t)를 따라 산소 함량에서의 증가를 포함하지 않는다. 산소 함량이 제1 층 (422), 또는 제1 서브-층 (526)의 두께 (t)의 일부를 따라 감소하거나 또는 일정하게 유지하는 구체예의 산소 함량 구배는 "계단-형 (step-wise)" 산소 함량 구배로 언급될 수 있거나, 제1 층 (422), 또는 제1 서브-층 (526)의 두께 (t)를 따라 감소하는 산소 함량을 갖는 것으로서 기재될 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 산소 함량은 무기 산화물 기판 (110)에 근접할수록 제1 층 (422), 또는 제1 서브-층 (526)의 두께를 따라 더 낮은 속도로 감소할 수 있고, 제2 층 (424) 또는 제2 서브-층 (528)에 근접할수록 제1 층 (422), 또는 제1 서브-층 (526)의 두께를 따라 더 빠른 속도로 감소할 수 있다. 다르게 말하면, 제1 층 (422), 또는 제1 서브-층 (526)의 두께를 따라 산소 함량이 감소하는 속도는 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 방향으로 증가할 수 있다. 따라서, 산소 함량 구배는 무기 산화물 기판으로부터 멀어지는 방향으로 두께 (t)를 따라 선형적으로 또는 비-선형적으로 증가할 수 있다. 이들 유형의 구배 (즉, 계단형, 일정한, 더 빠른/더 느린 속도, 선형적 및 비-선형적)는 여기에 기재된 실리콘 함량 구배, 알루미늄 함량 구배, 및 질소 함량 구배에 동등하게 적용될 수 있고, 여기서 실리콘 함량, 알루미늄 함량 및/또는 질소 함량은 제1 층 (422), 또는 제1 서브-층 (526)의 두께를 따라 증가 및 감소한다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (528)은 광학 필름 구조의 경도를 최적화 시키기 위해 조정된 (tuned) 두께를 갖는다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (528)의 두께는 제1 서브-층 (526)과 관련하여 조정될 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (528)은 제1 서브-층 (526) 또는 제2 층 (524)보다 더 두껍거나 또는 실질적으로 더 두껍다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (528)은 제1 서브-층 (526) 및 제2 층 (524)의 조합된 두께보다 더 크거나 또는 실질적으로 더 큰 두께를 갖는다. 하나의 변형에서, 제2 서브-층 (528)은 1 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 서브-층 (528)은 약 1 ㎛ 내지 약 3 ㎛ 또는 좀더 특별히는 약 2 ㎛ 내지 약 3 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 제2 서브-층 (528)의 특정 구체예는 약 1.1 ㎛ 이상, 약 1.2 ㎛ 이상, 약 1.3 ㎛ 이상, 약 1.4 ㎛ 이상, 약 1.5 ㎛ 이상, 약 1.6 ㎛ 이상, 약 1.7 ㎛ 이상, 약 1.8 ㎛ 이상, 약 1.9 ㎛ 이상, 약 2 ㎛ 이상, 약 2.1 ㎛ 이상, 약 2.2 ㎛ 이상, 약 2.3 ㎛ 이상, 약 2.4 ㎛ 이상, 약 2.5 ㎛ 이상, 약 2.6 ㎛ 이상, 약 2.7 ㎛ 이상, 약 2.8 ㎛ 이상, 약 2.9 ㎛ 이상, or 약 3 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 제2 서브-층 (528)이 AlN을 포함하는 구체예에 있어서, 상기 제2 서브-층의 두께는 2 ㎛ 이상일 수 있다. 예를 들면, 제2 서브-층 (528)은 약 2.2 ㎛ 이상, 약 2.3 ㎛ 이상, 약 2.4 ㎛ 이상, 약 2.5 ㎛ 이상, 약 2.6 ㎛ 이상, 약 2.7 ㎛ 이상, 약 2.8 ㎛ 이상, 약 2.9 ㎛ 이상, 또는 약 3 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다.
제1 서브-층 (526)의 굴절률은 약 1.6 내지 약 2.1의 범위일 수 있다. 예를 들면, 제1 서브-층 (526)의 굴절률은 1.6, 1.62, 1.64, 1.66, 1.68, 1.70, 1.72, 1.74, 1.76, 1.78, 1.80, 1.82, 1.84, 1.86, 1.88, 1.90, 1.92, 1.94, 1.96, 1.98, 2.0, 2.1 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있다. 제2 서브-층 (528)의 굴절률은 약 2.0 내지 약 2.1의 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 서브-층의 굴절률은 2.0, 2.01, 2.02, 2.03, 2.04, 2.05, 2.06, 2.07, 2.08, 2.09, 2.1 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있다. 제2 층 (524)의 굴절률은 약 1.45 내지 약 1.55 범위일 수 있다. 예를 들면, 제2 층 (524)의 굴절률은 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.50, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있다. 하기에서 더욱 상세하기 검토되는 바와 같이, 광학 필름 구조 (520)의 제1 층 (522)은 굴절률 구배를 가질 수 있다.
Al2O3가 제2 층 (524)에서 사용되는 구체예에 있어서, 질소 및 산소 기체 농도는 광학 필름 구조의 층을 형성하기 위해 Al2O3, AlOxNy 및/또는 AlN 중 어느 것을 형성하도록 변경될 수 있다.
도 10a는 도5 에서 예시한 광학 필름 구조 (520)의 광학 성질을 일반적으로 예시한다. 그래프에서, x-축 상의 두께값은 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 방향으로 광학 필름 구조 (520)의 두께를 예시한다. 광학 필름 구조 (520)의 굴절률값은 y-축 상에 제공되어 광학 필름 구조의 두께를 따라 굴절률에서의 변화를 예시한다. 도 10a에서, 그래프는 무기 산화물 기판 (110) (또는 무기 산화물 기판 (110) 및 광학 필름 구조 (520) 사이의 어떤 다른 층) 또는 공기 (또는 광학 필름 구조 (520) 상에 배치된 어떤 다른 층)의 굴절률을 고려하지 않는다. 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 서브-층 (526) 사이의 경계는 참조번호 900으로 표시되고, 제1 서브-층 (526) 및 제2 서브-층 (528) 사이의 경계는 참조번호 910으로 표시되며, 제2 서브-층 (528) 및 제2 층 (524) 사이의 경계는 참조번호 920으로 표시되고, 제2 층 (524) 및 공기 사이의 경계는 참조번호 930으로 표시된다. 도 10a에 나타낸 바와 같이, 제1 서브-층 (526)의 굴절률은 무기 산화물 기판 (110) (또는 무기 산화물 기판-제1 서브-층 (526) 경계 (900))으로부터 멀어지는 방향으로 제1 서브-층 (526)의 두께를 따라 증가한다. 하나 이상의 택일적 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (526)의 굴절률은 제1 서브-층 (526) 내의 산소 함량에서의 변화와 함께 변한다. 또한, 제1 서브-층 (526)은 제1 서브-층 (526)의 두께의 대부분을 따라 제2 층 (524)의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 갖는다. 상기 제2 서브-층은 상기 제2 서브-층의 전체 두께를 따라 제2 층 (524)의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 갖는다. 도 10a에서, 제1 및 제2 서브-층 (526, 528)의 두께는 제2 층 (524)의 두께보다 큰 것으로 나타난다. 또한, 제1 및 제2 서브-층 (526, 528)의 두께는 대략 같은 것으로 나타나고; 그러나 몇몇 구체예에서 제1 및 제2 서브-층 (526, 528) 중 하나는 제1 및 제2 서브-층 중 다른 하나보다 더 큰 두께를 가질 수 있다.
도 10b는 도 5에서 나타낸 광학 필름 구조의 택일적 구체예의 광학 성질을 일반적으로 예시한다. 도 10b에 나타낸 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (528)은 제2 층 (524)과 같은 굴절률을 갖는다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 서브-층 (528)은 제2 층 (524)의 적어도 일부와 조성물적으로 유사하거나 또는 동일할 수 있다. 도 10b에서 나타낸 그래프에서, x-축 상의 두께값은 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 방향으로 광학 필름 구조 (520)의 두께를 예시한다. 광학 필름 구조 (520)의 굴절률값은 y-축 상에 제공되어 광학 필름 구조의 두께를 따라 굴절률에서의 변화를 예시한다. 도 10b에서, 그래프는 무기 산화물 기판 (110) (또는 무기 산화물 기판 (110) 및 광학 필름 구조 (520) 사이의 어떤 다른 층) 또는 공기 (또는 광학 필름 구조 (520) 상에 배치된 어떤 다른 층)의 굴절률을 고려하지 않는다. 무기 산화물 기판 (110) 및 제1 서브-층 (526) 사이의 경계는 참조번호 1000으로 표시되고, 제1 서브-층 (526) 및 제2 서브-층 (528) 사이의 경계는 참조번호 1010으로 표시되며, 제2 서브-층 (528) 및 제2 층 (524) 사이의 경계는 참조번호 1020으로 표시되고, 제2 층 (524) 및 공기 사이의 경계는 참조번호 1030으로 표시된다. 도 10a,b에서 나타낸 바와 같이, 제1 서브-층 (526)의 굴절률은 무기 산화물 기판 (110) (또는 무기 산화물 기판-제1 서브-층 (526)의 경계 (900))으로부터 멀어지는 방향으로 제1 서브-층 (526)의 두께를 따라 증가한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 서브-층 (526)의 굴절률은 제1 서브-층 (526) 내의 산소 함량에서의 변화와 함께 변한다. 또한, 제1 서브-층 (526)은 제1 서브-층 (526)의 두께의 적어도 일부를 따라 제2 층 (524)의 굴절률보다 더 작은 굴절률을 갖는다. 상기 제2 서브-층은 상기 제2 서브-층의 전체 두께를 따라 제2 층 (524)의 굴절률과 같은 굴절률을 갖는다. 도 10b에서, 제1 및 제2 서브-층 (526, 528)의 두께는 제2 층 (524)의 두께보다 큰 것으로 나타나고; 그러나, 제1 서브-층 (526), 제2 서브-층 (528) 및 제2 층 (524)의 두께는 같을 수 있거나, 또는 원하는 내스크래치성 및 광학 성질을 제공할 필요에 따라 서로에 대해 더 두껍거나 또는 더 얇을 수 있다. 또한, 제1 및 제2 서브-층 (526, 528)의 두께는 대략 같은 것으로 나타나고; 그러나 몇몇 구체예에서 제1 및 제2 서브-층 (526, 528) 중 하나는 제1 및 제2 서브-층 중 다른 하나보다 더 큰 두께를 가질 수 있다.
도 4 및 5에서 나타낸 구체예에서, 광학 필름 구조의 제1 층 (422, 522)은 굴절률 구배를 가질 수 있다. 상기 굴절률 구배는 제1 층 (422, 522) 내의 산소 및/또는 질소 함량 구배와 관련될 수 있고, 또는 제1 층 (422, 522) 내의 조성물 구배에 의해 발생될 수 있다. 도 2 및 2에서 나타낸 제1 층 (222, 322)은 굴절률 구배를 또한 가질 수 있다. 이런 구체예에 있어서, 광학 필름 구조의 제1 층의 굴절률은 무기 산화물 기판 (110)으로부터 멀어지는 방향으로 두께 (t)를 따라 증가할 수 있다. 예를 들면, 상기 굴절률 구배는 약 1.45 내지 약 2.2, 또는 좀더 특별히, 약 1.7 내지 약 2.1의 범위일 수 있다. 산소 함량 구배를 사용하는 구체예에 있어서, 산소 함량은 가시 스펙트럼을 따라 광학 성질을 최적화 시키도록 조정될 수 있다. 유사하게, 질소 함량 구배를 사용하는 구체예에 있어서, 질소 함량은 가시 스펙트럼을 따라 광학 성질을 최적화 시키도록 조정될 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 제1 층 (222, 322, 422, 522)은 실리콘이 없거나 또는 알루미늄이 없다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 제1 층 (222, 322, 422, 522)은 AlN 또는 Si3N4를 포함하고, 그러나 산화물이 제1 층 (222, 322, 422, 522) 내의 AlN 또는 Si3N4와 무기 산화물 기판 (110) 사이에서 배치된다. 산화물은 광학 성질을 조정하도록 선택될 수 있어, 상기 제품은, 여기서 달리 기재한 바와 같이, 가시 스펙트럼에 걸쳐 약 85% 이상의 평균 투과율 나타낸다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 산화물은 광학 성질을 조정하도록 선택될 수 있어, 상기 제품은 가시 스펙트럼에 걸쳐 여기에 기재된 광학 필름 구조를 갖지 않은 무기 산화물 기판 (110)의 총 반사도보다 작거나 같은 총 반사도를 나타낸다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 산화물은 광학 성질을 조정하도록 선택될 수 있어, 상기 제품은 (L, a*, b*) 색상분석 시스템에서 색상 투과도 또는 반사도를 나타내어, 여기서 기재된 바와 같이, 기준점으로부터 색좌표 거리가 2 미만이 된다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 여기에 기재된 광학 필름 구조는 나노구조 또는 미립자와 같이 의도적으로 첨가된 나노구조가 없다. 의도적으로 첨가된 나노구조는 이런 나노구조의 성질을 위해 광학 필름 구조 안으로 의도적으로 도입된 미립자이다 (예를 들면, 광학 필름 구조 또는 그 안의 어떤 층의 표면적을 증가시키기 위해, 방현 성질을 제공하기 위해). 하나 이상의 구체예에 있어서, 여기에 기재된 광학 필름 구조는 다공성 층 또는 의도적으로 첨가된 다공성을 갖는 층이 없다. 의도적으로 첨가된 다공성은 다공성을 제공하거나 또는 증가시키기 위해 광학 필름 구조를 처리하는 단계 또는 다공성을 제공하거나 또는 증가시키기 위해 광학 필름 구조 안으로 공극 형성 물질을 포함하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제2 층 (224, 324, 424, 52)은 알루미늄 또는 알루미늄 산-질화물을 배제한다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 여기에 기재된 광학 필름 구조는 하나 이상의 성질을 향상시키거나 억제시키기 위해 개질제를 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 개질제는 광학 필름 구조에 병합되어 광학 필름 구조의 전도도를 향상시킬 수 있다. 이런 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 전도도를 조절하기 위해 Mg 및/또는 Ca로 개질되거나 도핑될 수 있다. Si 및/또는 Ge와 같은 다른 개질제 도판트는 여기에 기재된 광학 필름 구조 안으로, 및 특히 AlN을 포함하는 광학 필름 구조의 층 안으로 병합될 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, Si 및/또는 Ge 개질제 또는 도판트의 사용은, 여기에 기재된 광학 필름 구조의 주어진 층의 산소 또는 질소 함량을 변경시키지 않으면서, 굴절률 조절을 허용한다. 다르게 말하면, Si 및/또는 Ge의 사용은 산소 또는 질소 함량을 변화시키지 않고 광학 필름 구조 내의 주어진 층의 굴절률 조절을 허용한다. 더욱이, Si는 적은 양으로 사용될 때 AlN의 경도를 또한 향상시킨다 (즉, AlNxSiy를 제공, 여기서 y<0.1, 및 x+y=1). 붕소도 또한 여기에 개시된 어떤 물질과 적절히 합금될 수 있다. 예를 들면, AlN은 붕소와 합금되어 AlxByN를 제공할 수 있고, 여기서 x+y=1이다. 작은 양의 붕소의 병합은 광학 필름 구조 내의 특정 층에 또는 광학 필름 구조에 전체적으로 개선된 윤활성을 제공할 수 있다. 붕소의 병합은 광학 필름 구조 내의 특정 층에 또는 광학 필름 구조에 전체적으로 개선된 증가된 경도를 또한 제공할 수 있다. 질소 또는 질화물을 포함하는 여기에 기재된 광학 필름 구조의 층은 탄소 개질제 또는 도판트를 선택적으로 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 탄소 개질제 또는 도판트는 광학 필름 구조 내에 탄화물 (carbides)을 형성하기 위한 합금 (alloy)으로서 사용될 수 있다. 택일적으로, 광학 필름 구조는 개질제 또는 도판트가 없을 수 있거나 또는 의도적으로 첨가된 개질제 또는 도판트가 없을 수 있다.
하나 이상의 택일적인 구체예에 있어서, 헥사고날 (hexagonal) BN을 포함하는 개질제 또는 도판트 광학 필름 구조에 병합될 수 있어 광학 필름 구조의 광학 성질을 개선시킨다. 예를 들면, 헥사고날 BN은 광학 필름 구조에 병합되어 광학 필름 구조의 하나 이상의 층의 굴절률을 증가시킬 수 있다. 이런 방식으로 개질되거나 도핑된 광학 필름 구조의 층은 AlN, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, AlxSiyN 또는 AlOxNy를 포함할 수 있다.
선택적으로, 헥사고날 BN, Ag, Cr 및/또는 다른 커다란 원자를 포함하는 개질제는 광학 필름 구조에 병합되어 광학 필름 구조의 기계적 성질을 개선시킬 수 있다. 특히, 헥사고날 BN, Ag, Cr 및/또는 다른 커다란 원자를 포함하는 개질제의 사용은 광학 필름 구조에 병합되어 광학 필름 구조 내 응력을 관리할 수 있다. 이론에 구속되지는 않으나, 어떤 원자로 AlN, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, AlxSiyN 또는 AlOxNy 층의 도핑은 필름이 완화되고 적은 응력을 갖도록 허용한다. 완화된 필름은 단일 사건 스크래치와 같은 힘이 적용되었을 때 조각으로 떨어져 나가지 않는 경향이 있고, 이는 스크래치 손상을 방지하고 또한 광한 손상을 방지할 수 있다. 예시적인 원자는 은 (Ag), 이트륨 (Y), 인듐 (In) 및 주석 (Sn), 및 주기율표 상의 5주기의 다른 원소들을 포함한다. 부가적으로 도판트로서 인 (phosphorous)의 사용은 완화 효과를 광학 필름 구조에 또한 제공할 수 있다. 완화된 필름은 스크래치를 발생시키는 슬라이딩 접촉 사건 동안 발생하는 힘에 의해 떼어져 분리되는 것에 또한 저항한다. 따라서, 광학 필름 구조 안으로 어떤 원자의 포함은 필름이, 바람직하지 않은 인장 또는 압축 없이, 바라는 경도를 갖도록 허용한다. 이와 같이, 어떤 원자의 포함은 광학 필름 구조의 광학 성질을 조정하기 위해 부가적인 자유도를 제공한다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 헥사고날 BN 개질제는 광학 필름 구조에 병합되어 광학 필름 구조에 윤활성을 부여할 수 있다. 헥사고날 BN은 그래핀과 유사한 시트-형 구조를 가질 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는, 광학 필름 구조에 AlN, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, AlxSiyN 또는 AlOxNy을 포함하나 헥사고날 BN 개질제는 병합하지 않은 다른 광학 필름 구조의 마찰 계수보다 작은 마찰 계수를 가질 수 있다. 예를 들면, 실리콘 탄화물 구형 카운터 표면을 사용하여 측정되었을 때, AlN, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, AlxSiyN 또는 AlOxNy를 포함하고 헥사고날 BN 개질제를 병합한 광학 필름 구조는 약 0.3 미만의 마찰 계수를 가질 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 마찰 계수는 약 0.28 이하, 약 0.26 이하, 약 0.24 이하, 약 0.22 이하, 약 0.20 이하, 약 0.18 이하, 약 0.16 이하, 약 0.14 이하, 약 0.12 이하 또는 약 0.1 이하일 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 개질제는 AlN, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, AlxSiyN 또는 AlOxNy를 포함하는 광학 필름 구조의 층에 병합될 수 있다. 예를 들면, 도 2에서 나타낸 구체예에서, 개질제는 AlN 또는 AlOxNy를 포함하는 제2 서브-층 (226)에 병합될 수 있다. 도 3에서 나타낸 구체예에서, 제1 서브-층 (326) 및/또는 제3 서브-층 (330)은 개질제를 병합할 수 있다. 도 4에서 나타낸 구체예에서, 제1 층 (422)은 개질제를 병합할 수 있다. 도 5에서 나타낸 구체예에서, 제1 서브-층 (526) 또는 제2 서브-층 (528)은 개질제를 병합할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 불소를 포함하는 개질제는 여기에 개시된 제2 층 (224, 324, 424, 524)에 병합될 수 있다. 이런 구체예에 있어서, 불소 개질제는 제2 층 및 따라서 광학 필름 구조의 마찰 계수를 감소시킨다. 불소 개질제는 광학 필름 구조의 다른 층에 병합될 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 여기에 개시된 제2 층은 SiO2 및 불소를 포함한 개질제를 포함한다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 여기에 기재된 광학 필름 구조는 적외선 반사 층 또는 물질을 배제한다. 광학 필름 구조는 적외선 영역으로 특별히 조정된 광학 성질을 갖는 층 또는 물질을 또한 배제할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 무기 산화물 기판 (110)은 대향하는 부 표면 (116, 118)을 포함한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 제품 (100)은 대향하는 부 표면 (116, 118) 및/또는 대향하는 주 표면 (112, 114) 상에 배치될 수 있는 랩핑된 (wrapped)된 필름 (미도시)을 포함할 수 있다. 이런 구체예에 있어서, 랩핑된 필름은 무기 산화물 기판 (110) 및 광학 필름 구조 (120, 220, 320, 420, 520) 사이에 배치될 수 있다. 택일적으로, 랩핑된 필름은 제1 층 (222, 322, 422, 522)의 전부 또는 일부를 형성할 수 있다. 특정 구체예에 있어서, 랩핑된 필름은 제1 서브-층 (226, 326, 526)의 전부 또는 일부를 형성할 수 있다. 랩핑된 필름은 Al2O3를 포함할 수 있다. 랩핑된 필름은 핵형성 층을 여기에 개시된 제1 서브-층 (226, 326, 526) 및 제1 층 (424)에 제공할 수 있다. 핵형성 층은 제1 서브-층 (226, 326, 526) 또는 제1 층 (424)의 처음 많지 않은 원자 층에서 원자의 원자 배열에 영향을 줄 수 있다 (즉, 핵형성 층은 제1 서브-층 (226, 326, 526) 또는 제1 층 (424) 및 랩핑된 필름 사이 경계로부터 10nm 미만임). 여기에 개시된 제품은 그 위에 배치된 부가적인 필름 또는 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제품은 반사-방지 필름 및/또는 패시베이션 필름을 포함할 수 있다. 예시적인 반사-방지 필름은 단일 층 또는 다중 층을 포함할 수 있다 (예를 들면, 4 층 필름, 6 층 필름 등). 다중 층을 갖는 반사-방지 필름이 사용되는 경우, 상기 층들은 다른 굴절률을 포함할 수 있고, 고 굴절률 (H) 및 저 굴절률 (L)을 갖는 층을 포함할 수 있으며, 여기서 "고 (high)" 및 "저 (low)"는 서로에 대한 것이고, 반사-방지 필름에 대해 공지된 범위 내에 있다. 상기 층은 고 및 저 굴절률 층이 교호적이 되게 배열될 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 중간층은 무기 산화물 기판 (110) 및 여기에 기재된 광학 필름 구조 사이에 배치될 수 있다. 특정 구체예에 있어서, 중간층은 유기 물질, 무기 물질 또는 이들의 조합의 필름 또는 층을 상기 제품의 평균 휨강도를 유지하기 위해 포함할 수 있다. 중간층은 서로 동일 조성물 또는 다른 조성물을 가질 수 있는 여러 층의 복합체일 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 중간층은 폴리머를 포함한다. 예시적인 폴리머는 폴리이미드 (polyimides), 폴리실록산, 폴리에테르설폰, 폴리설폰, 폴리에틸에테르케톤, 파릴렌 (parylenes), 폴리테트라플루오로에탄 등을 포함한다. 중간층은 또한 다이아몬드-형 탄소를 포함할 수 있다. 중간층은 무기 산화물 기판으로 브릿징 (bridging)으로부처 광학 필름 구조에서 기원하는 균열을 방지하는 평균 파손-변형도, 파괴 인성 또는 모듈러스 성질을 가질 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 중간층은 여기에 기재된 광학 필름 구조의 제1 서브-층을 형성할 수 있다. 이런 구체예에 있어서, 중간층을 포함하는 제1 서브-층은 약 300nm의 두께를 가질 수 있다. 광학 필름 구조의 다른 층은 300nm보다 큰 두께를 가질 수 있어, 광학 필름 구조는, 전체로서, 여기에서 기재된 바와 같이 두께를 갖는다는 것이 이해될 것이다. 중간층이 광학 필름 구조 사이에 분리층 (separate layer)으로서 또는 광학 필름 구조의 일부로서 포함되는 경우, 광학 필름 구조 (및/또는 거기의 어떤 층)은 상기 구조의 광학 성질을 개질시키도록 조정될 수 있다.
여기에 기재된 광학 필름 구조는 진공 침적 (deposition) 기술, 예를 들면, 화학적 기상 침적 (예를 들면, 플라즈마 강화 화학적 기상 침적), 물리적 기상 침적 (예를 들면, 반응성 또는 비반응성 스퍼터링 또는 레이저 어블레이션), 열 또는 e-빔 증발 및/또는 원자층 침적을 사용하여 무기 산화물 기판 (110) 상에 배치될 수 있다. 여기에 기재된 광학 필름 구조를 배치하기 위한 공정 조건은 광학 필름 구조의 기계적 성질 또는 광학 필름 구조의 하나 이상의 특정 층의 기계적 성질을 조정하기 위해 변경될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 상승된 압력에서 침적되어 광학 필름 구조 내의 응력을 감소시킨다. 예시적인 상승된 압력은 약 0.5 mTorr 내지 약 50 mTorr의 범위의 압력을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상승된 압력은 10 mTorr를 포함한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, AlN을 포함하는 광학 필름 구조의 층은 고압에서 배치된다. 특정 구체예에 있어서, 광학 필름 구조의 다른 층, 예를 들면, AlN을 포함하지 않는 것은 저압에서 배치될 수 있다. 저압의 예는 약 2 mTorr 내지 약 20 mTorr 범위를 포함한다.
본 개시의 제2 측면은 여기에 기재된 제품을 형성하는 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 강화된 유리 기판, 비-강화된 유리 기판, 강화된 유리 세라믹 기판 또는 비-강화된 유리 세라믹 기판일 수 있고, 여기에 기재된 바와 같이, 대향하는 주 표면들을 갖는 무기 산화물 기판을 제공하는 단계, 및 상기 무기 산화물 기판의 상기 대향하는 주 표면들 중 하나 상에 광학 필름 구조를 배치시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조는 상기 무기 산화물 기판 상에 약 2 mTorr 내지 약 20 mTorr 범위의 압력에서 배치되어, 더 낮은 압력에서 배치된 광학 필름 구조보다 더 작은 응력을 갖는 광학 필름 구조를 제공한다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조는 약 3 mTorr의 압력에서 배치된다. 상기 사용될 수 있는 압력은 변할 수 있다. 이들은 예로서 든 것이고, 이들의 정확한 값은 사용된 반응기, 반응기 엔지니어링 (예를 들면, 반응기 형상, 치수, 캐리어 기체, 처리량 (throughput) 등)에 따라 변할 수 있다는 점을 주목해야 한다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 광학 필름 구조는 진공 침적 기술을 통해 무기 산화물 기판 상에 배치될 수 있다. 예시적인 진공 침적 기술은 화학적 기상 침적, 플라즈마-강화 화학적 기상 침적, 스퍼터링과 같은 물리적 기상 침적, 열 증발 및 원자층 침적을 포함한다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 광학 필름 구조의 하나 이상의 성질을 개질시키는 단계를 포함한다. 상기 하나 이상의 성질은 전도도, 윤활성, 응력, 굴절률, 경도, 두께, 침적 속도, 및 환경과의 필름 반응성 및 이들의 조합 포함할 수 있다. 전도도, 윤활성, 응력 및 굴절률 성질 중 하나 이상의 개질은 하나 이상의 개질제를, 여기에 기재된 바와 같이, 광학 필름 구조 안으로 병합시키는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 광학 필름 구조의 전도도를 증가시키는 단계를 포함한다. 특정 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조의 전도도를 증가시키는 단계는 Mg, Ca 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 개질제 또는 도판트로 상기 광학 필름 구조를 도핑시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구체예에 따른 상기 방법은 광학 필름 구조의 윤활성을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에 있어서, 상기 광학 필름 구조의 윤활성을 증가시키는 단계는 광학 필름 구조에 BN을 병합시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 광학 필름 구조 내의 응력을 감소시키는 단계를 포함한다. 이런 구체예에 있어서, 상기 응력을 감소시키는 단계는 광학 필름 구조에 하나 이상의 BN, Ag, Cr 또는 이들의 조합을 병합시키는 단계를 포함한다.
하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은 광학 필름 구조에 산소를 도입시키는 단계를 포함한다. 산소의 도입은 광학 필름 구조의 굴절률을 변경시킬 수 있다. 하나 이상의 구체예에 있어서, 상기 방법은, 여기서 달리 기재한 바와 같이, 광학 필름 구조에서 산소 함량 구배를 생성시키는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들
다양한 구체예들이 후술하는 실시예들에 의해 명확해질 것이다.
당업자에게 다양한 변경 및 변형이 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 채 가능함이 명확할 것이다.
실시예 1-8
후술하는 실시예에서, 3층 광학 필름 구조가 디자인되고, 상기 샘플의 투과도가 다양한 모델들을 사용해서 가시 스펙트럼에 걸쳐 평가되었다. 타원계측기(Ellipsometry)가 3층 광학 필름구조들 내의 각 층의 굴절률 및 흡광계수를 측정하기 위해 사용되었다. 상기 각각의 층들의 굴절률 및 흡광계수 정보는 공지의 모델링 도구(예를 들면, 박막 디자이닝 코드들)에 사용되어 실시예 1-8에 개시된 광학 필름 구조들의 광학 성능을 측정하였다. 전술한 특징 및 모델링은 여기에 개시된 광학 필름 구조들의 2층, 4층 또는 다른 층 배열로 사용될 수 있다.
광학필름 구조로부터 굴절률 및 흡광계수 정보가 실시예 1-8에서 측정되고 사용되었으며, 상기 광학 필름 구조는 이온 빔 스퍼터링 공정을 사용하여 약 2" x 2" 치수의 너비와 길이를 가진 강화된 유리 기판상에 형성되었다. 상기 유리 기판은 약 65 mol% SiO2, 약 14 mol% Al2O3; 약 5 mol% B2O3; 약 14 mol% Na2O; 약 2.5 mol% MgO 및 약 0.1 mol% SnO2을 포함하는 조성물을 가진 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함하였다. 유리 기판은 강화되어 적어도 약 700 MPa CS 및 DOL 적어도 약 40 ㎛ DOL를 나타내었다. 상기 CS 및 DOL은 온도 약 400-430 ℃의 용융 염 배쓰내에서 약 4 시간 내지 약 8시간 동안 상기 유리 기판을 침지(immersing) 시킴으로써 형성되었다. 광학 필름 구조의 각각 층들의 두께는 침적 시간에 의해 조절되었다. 침적 온도는 약 200℃에서 유지되었으며, 압력은 6.7 x10-6 Torr에서 유지되었다. 광학 필름 구조의 각각의 층들은 적절한 타겟 (예를 들면, 게르마늄-함유 산화물을 형성하기 위한 Ge 타겟, 실리콘-함유 산화물을 형성하기 위한 Si 타겟 또는 알루미늄-함유 산화물, 질화물 또는 산 질화물를 형성하기 위한 Al 타겟)으로부터 약 4kW에서 공급되는 DC 전력에서 약 75 sccm 유속의 아르곤 존재하에서, 스퍼터링되었다. 이온 빔이 산소 (약 2 sccm 유속), 질소 (약 50 sccm 유속) 및 아르곤 (약 25 sccm 유속)의 혼합물을 사용해서 약 180 W 내지 약 800 W 범위의 전력에서 발생되었다. 예를 들면, Al2O3이 형성될 때 상기 이온빔은 약 600W 전력에서, AlOxNy 형성할 때, 이온 빔은 약 180 W 전력에서 생성되었다. Al2O3는 약 3 Å/초의 속도에서 형성되었으며, AlOxNy는 약 1.6 Å/초의 속도 및 SiO2는 약 5Å/초의 속도에서 형성되었다.
공지된 구조들에서, 가장 낮은 굴절율을 가진 디자인들은, 시야각(viewing angle)이 수직 입사(예를 들면, 0도) 내지 경사 입사(oblique incidence)로 변할 때, 반사 색상 점들상에서 변화를 여전히 보여주었다. 따라서 저-반사 영역(및 가장 낮은 반사영역일 필요는 없다)은 감소된 색상(예를 들면, 저-반사 영역들은 (a*, b*) 원점에 보다 가깝다)을 가지는 데, 이들은 상기 디자인의 2개 임피던스-정합 층들의 두께 및 분산의 편차를 통해서 달성되었다.
실시예 1에서, 광학 필름 구조의 임피던스-매칭 층들은 고 굴절율 및 상대적으로 높은 경도(예를 들면, AlOxNy, 여기에서 x ≥0)를 갖는 층을 둘러싸는 Al2O3 및 SiO2 층들을 포함한다. 특히, 실시예 1에서, Al2O3의 제1 서브-층, AlOxNy의 제2 서브-층 및 SiO2의 제2 층이 준비되었고, 각각의 층들의 굴절률 및 흡광계수 값이 타원계측기를 사용해서 측정되었다. Al2O3 및 SiO2 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서 측정된 굴절률 및 흡광계수 값에 기초하여 다양화하였다. AlOxNy 층의 두께는 일정하였다. 상기 Al2O3 및 SiO2 층들의 두께에서, 실시예 1에 따른 샘플들의 L*a*b* 색좌표들이 예측되었다. 도 11은 실시예 1에 따른 투과도에서 광학 필름 구조 색상 성능의 등고선도를 보여주며, 여기에서 조건은 a*는 0이며, b*는 0이다. 부가적으로, 원점으로부터 디자인의 성능의 (a*, b*) 공간에서 거리는 정말로 치우치지 않는 (unbiased), 흰색(또는 무색) 투명에 가까운 측정치를 보여준다.
도 11에서 보여주는 등고선도에서, AlOxNy 두께가 1850 nm로 일정하게 유지되며, SiO2 및 Al2O3 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서, 각각 0 내지 160 nm 및 0 내지 800 nm로 다양하다. 3개 물질을 포함하는 층들의 굴절률 및 흡광계수의 실험적 측정값에 적합한 분산 함수가 사용되었다.
도 11에서 보여주는 등고선도는 디자인 파라미터들(예를 들면, SiO2 층 및 Al2O3 층 두께)에 대한 저-색상 용액 (solution) (a*, b*)≒(0, 0)의 민감도에 관한 데이터를 제공하기 위해, 0에 가까운 등고선들로 한정되었다. 다른 등고선 레벨들은 명확도(clarity)를 위해 억제되었다.
상기 결과들은 실선의 가장 가는 등고선 라인 (여기에서 a*=0.0) 및 점선의 가장 두꺼운 등고선 라인 (여기에서 b*=0.0) 은 교차하거나 거의 교차하는 영역들에서 일치하는 용액 (coincident solution)들이 있음을 나타낸다. 도 11에서 이들 교차지점들에서 두께들을 가지는 SiO2, Al2O3, 및 AlOxNy 층들의 함유 덕분에 무색 투과도를 가지는 광학 필름 구조를 제공한다. 이러한 광학 필름 구조가 표 1에서 보여진다.
표 1: 도 11로부터 무색 투과도를 갖는 광학 필름 구조들
SiO2 AlOxNy Al2O3
광학필름구조 1 40nm 1850nm 500nm
광학필름구조 2 52nm 1850nm 440nm
광학필름구조 3 62nm 1850nm 450nm
광학필름구조 4 30nm 1850nm 350nm
광학필름구조 5 75nm 1850nm 330nm
광학필름구조 6 35nm 1850nm 160nm
실시예 2에서, 실시예 1에서 측정된 굴절률 및 흡광계수 값이 사용되었다. Al2O3 및 SiO2 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서, 측정된 굴절률 및 흡광계수 값들에 기초하여 다양화하였다; 그러나, AlOxNy 층의 두께는 약 2000 nm에서 일정하였다. 상기 Al2O3 및 SiO2 층들의 두께에서, 실시예 2에 따른 샘플들의 L*a*b* 색좌표들이 예측되었다. 실시예 1에 비해, AlOxNy 층의 두께는 2000 nm까지 증가되어 AlOxNy 층의 두께상에서 등고선의 의존성을 보여주었다. 도 12는 실시예 2에 따른 투과도에서, 광학 필름 구조 색상 성능의 등고선도이다.
도 12에서 이들 교차지점들에서 두께들을 가지는 SiO2, Al2O3, 및 AlOxNy 층들의 함유 덕분에 무색 투과도를 가지는 광학 필름 구조를 제공한다. 이러한 광학 필름 구조가 표 2에서 보여진다.
표 2: 도 12로부터 무색 투과도를 갖는 광학 필름 구조들
SiO2 AlOxNy Al2O3
광학 필름 구조 7 43nm 2000nm 500nm
광학 필름 구조 8 67nm 2000nm 490nm
광학 필름 구조 9 62nm 2000nm 450nm
광학 필름 구조 10 35nm 2000nm 350nm
광학 필름 구조 11 63nm 2000nm 300nm
광학 필름 구조 12 75nm 2000nm 380nm
실시예 3에서, 실시예 1에서 측정된 굴절률 및 흡광계수 값이 사용되었다. Al2O3 및 SiO2 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서, 측정된 굴절률 및 흡광계수 값들에 기초하여 다양화하였다; 그러나, AlOxNy 층의 두께는 약 2250 nm에서 일정하였다. 도 13은 실시예 3에 따른 투과도에서, 광학 필름 구조 색상 성능의 등고선도이며, 실시예 3에서, AlOxNy 층의 두께는 약 2250 nm에서 일정하다.
도 13에서 이들 교차지점들에서 두께들을 가지는 SiO2, Al2O3, 및 AlOxNy 층들의 함유 덕분에 무색 투과도를 가지는 광학 필름 구조를 제공한다. 이러한 광학 필름 구조가 표 3에서 보여진다.
표 3: 도 13으로부터 무색 투과도를 갖는 광학 필름 구조들
SiO2 AlOxNy Al2O3
광학 필름 구조 13 48nm 2250nm 495nm
광학 필름 구조 14 65nm 2250nm 490nm
광학 필름 구조 15 60nm 2250nm 310nm
광학 필름 구조 16 37nm 2250nm 350nm
광학 필름 구조 17 72nm 2250nm 320nm
실시예 4에서, 실시예 1에서 측정된 굴절률 및 흡광계수 값이 사용되었다. Al2O3 및 SiO2 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서, 측정된 굴절률 및 흡광계수 값들에 기초하여 다양화하였다; 그러나, AlOxNy 층의 두께는 약 2500 nm에서 일정하였다. 도 14는 실시예 4에 따른 투과도에서, 광학 필름 구조 색상 성능의 등고선도이며, 실시예 4에서, AlOxNy 층의 두께는 약 2500 nm에서 일정하다.
도 14에서 이들 교차지점들에서 두께들을 가지는 SiO2, Al2O3, 및 AlOxNy 층들의 함유 덕분에 무색 투과도를 가지는 광학 필름 구조를 제공한다. 이러한 광학 필름 구조가 표 4에서 보여진다.
표 4: 도 14로부터 무색 투과도를 갖는 광학 필름 구조들
SiO2 AlOxNy Al2O3
광학 필름 구조 18 53nm 2500nm 490nm
광학 필름 구조 19 60nm 2500nm 490nm
광학 필름 구조20 38nm 2500nm 240nm
광학 필름 구조 21 68nm 2500nm 325nm
실시예 5에서, 실시예 1에서 측정된 굴절률 및 흡광계수 값이 사용되었다. Al2O3 및 SiO2 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서, 측정된 굴절률 및 흡광계수 값들에 기초하여 다양화하였다; 그러나, AlOxNy 층의 두께는 약 2750 nm에서 일정하였다. 도 15는 실시예 5에 따른 투과도에서, 광학 필름 구조 색상 성능의 등고선도이며, 실시예 5에서, AlOxNy 층의 두께는 약 2750 nm에서 일정하다.
도 15에서 이들 교차지점들에서 두께들을 가지는 SiO2, Al2O3, 및 AlOxNy 층들의 함유 덕분에 무색 투과도를 가지는 광학 필름 구조를 제공한다. 이러한 광학 필름 구조가 표 5에서 보여진다.
표 5: 도 15로부터 무색 투과도를 갖는 광학 필름 구조들
SiO2 AlOxNy Al2O3
광학 필름 구조 22 42nm 2750nm 340nm
광학 필름 구조 23 65nm 2750nm 330nm
실시예 6에서, 실시예 1에서 측정된 굴절률 및 흡광계수 값이 사용되었다. Al2O3 및 SiO2 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서, 측정된 굴절률 및 흡광계수 값들에 기초하여 다양화하였다; 그러나, AlOxNy 층의 두께는 약 3000 nm에서 일정하였다. 도 16은 실시예 6에 따른 투과도에서, 광학 필름 구조 색상 성능의 등고선도이며, 실시예 6에서, AlOxNy 층의 두께는 약 3000 nm에서 일정하다.
도 16에서 이들 교차지점들에서 두께들을 가지는 SiO2, Al2O3, 및 AlOxNy 층들의 함유 덕분에 무색 투과도를 가지는 광학 필름 구조를 제공한다. 이러한 광학 필름 구조가 표 6에서 보여진다.
표 6: 도 16으로부터 무색 투과도를 갖는 광학 필름 구조들
SiO2 AlOxNy Al2O3
광학 필름 구조 24 42nm 3000nm 340nm
광학 필름 구조 25 61nm 3000nm 320nm
실시예 7에서, 실시예 1에서 측정된 굴절률 및 흡광계수 값이 사용되었다. Al2O3 및 SiO2 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서, 측정된 굴절률 및 흡광계수 값들에 기초하여 다양화하였다; 그러나, AlOxNy 층의 두께는 약 3250 nm에서 일정하였다. 도 17은 실시예 7에 따른 투과도에서, 광학 필름 구조 색상 성능의 등고선도이며, 실시예 7에서, AlOxNy 층의 두께는 약 3250 nm에서 일정하다.
도 17에서 이들 교차지점들에서 두께들을 가지는 SiO2, Al2O3, 및 AlOxNy 층들의 함유 덕분에 무색 투과도를 가지는 광학 필름 구조를 제공한다. 이러한 광학 필름 구조가 표 7에서 보여진다.
표 7: 도 17로부터 무색 투과도를 갖는 광학 필름 구조
SiO2 AlOxNy Al2O3
광학 필름 구조 26 55nm 3250nm 330nm
실시예 8에서, 실시예 1에서 측정된 굴절률 및 흡광계수 값이 사용되었다. Al2O3 및 SiO2 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서, 측정된 굴절률 및 흡광계수 값들에 기초하여 다양화하였다; 그러나, AlOxNy 층의 두께는 약 3500 nm에서 일정하였다. 도 18은 실시예 8에 따른 투과도에서, 광학 필름 구조 색상 성능의 등고선도이며, 실시예 8에서, AlOxNy 층의 두께는 약 3500 nm에서 일정하다.
도 18에서 이들 교차지점들에서 두께들을 가지는 SiO2, Al2O3, 및 AlOxNy 층들의 함유 덕분에 무색 투과도를 가지는 광학 필름 구조를 제공한다. 이러한 광학 필름 구조가 표 8에서 보여진다.
표 8: 도 18로부터 거의 무색의 투과도를 가진 광학 필름 구조
SiO2 AlOxNy Al2O3
광학 필름 구조 27 55nm 3500nm 340nm
도 11-18에서 보듯이, 광학 필름 구조 내의 AlOxNy의 보다 두꺼운 층 (예를 들면, 약 3500 nm 두께)에서, 파라미터 공간에서 b* 표면은 상기 파라미터 공간의 영역에서 0을 더 이상 교차하지 않는다 (예를 들면, 상기 b* 표면 파라미터 공간은 더 이상 a* 파라미터를 더 이상 교차하지 않으며, 여기에서, b*=0, 및 a*=0이다. 따라서, 더 두꺼운 AlOxNy 층들은, 무색 또는 거의 무색 투명도를 성취하기 위하여 다른 층들 (예를 들면, SiO2 및 Al2O3)을 조정하는 데 옵션이 더 적다.
L*a*b* 색상 공간에서 원점(0,0)으로부터 특정 색상 점 (a*, b*)의 거리는 유클리드 거리, d =
Figure pct00006
에 의해 주어진다. 도 19a, 20a, 21a, 22a, 23a, 24a, 25a 및 26a에서 보이는 등고선도들은 각각 실시예 1-8에 따른 동일 범위의 샘플들의 디자인 공간에 대한 광도, L*를 보여주고 있다. 도 19b, 19c, 20b, 20c, 21b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c, 25b, 25c, 26b 및 26c는 각각 실시예 1-8의 샘플들의 플롯을 보여주며, 허위 색(false color)은 선형 (도 19b, 20b, 21b, 22b, 23b, 24b, 25b 및 26b) 및 로그 (도 19c, 20c, 21c, 22c, 23c, 24c, 25c 및 26c) 스케일 모두에 대한 SiO2 및 Al2O3의 함수로서, 원점으로부터 거리 d 값을 나타낸다. 상기 색상 원점 (투명/흰색)으로부터 거리는 디자인 파라미터들의 함수로서 플롯팅된다.
도 19a, 20a, 21a, 22a, 23a, 24a, 25a 및 26a는 투과도 또는 광도 (luminosity)를 도시하며, 더 큰 광도는 더 큰 투과도를 나타낸다. 도 19b, 19c, 20b, 20c, 21b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c, 25b, 25c, 26b 및 26c에서 어두운 영역은 L*a*b* 색상 공간에서 원점(0,0)으로부터 거리가 최소화 되는 지점에서 SiO2, Al2O3 및 AlOxNy 층들의 두께를 도시한다. 광도 및 거리 d를 비교할 때, SiO2, Al2O3 및 AlOxNy 의 적절한 두께는 투과도가 최대일 때, 거리 d(및 색상 투과도)는 최소일 때 얻어질 수 있다. 예를 들면, 도 19a 및 19b에서, 35 nm 두께의 SiO2, 200 nm 두께의 Al2O3 및 1850 nm 두께의 AlOxNy를 가진 광학 필름 구조는 도 19b에 기초하면 무색 투과도를 가질 수 있다: 그러나, 그러한 광학 필름 구조는 95% 내지 96% 사이의 광도를 가질 수 있다. 마찬가지로, 90 nm 두께의 SiO2, 100 nm 두께의 Al2O3 및 1850 nm 두께의 AlOxNy를 선택하는 것은 광도 99%를 제공할 수 있다; 그러나, 그러한 광학 필름 구조는 2 또는 3 보다 큰 거리 d를 가져, 무색 투과도를 가질 수 없게 된다.
도 19c, 20c, 21c, 22c, 23c, 24c, 25c 및 26c에 관해서, 보다 어두운 면적은 편차 (variations)에 덜 민감한 광학 필름 구조 디자인의 층 두께를 도시한다. 따라서, 이들 도면들은 제조 편차를 견딜 수 있어서 바람직한 무색 투과도를 여전히 달성할 수 있는 광학 필름 구조 층들의 두께를 선택하는 데 사용될 수 있다.
실시예 9
실시예 9 및 비교예 9a의 각각의 한 개 샘플이 스퍼터링 방법을 사용해서 형성되었다. 각각의 샘플은 실시예 1-8에서 사용된 동일 기판들이며, 각각 50 mm 치수의 길이 및 너비를 가졌다. 실시예 9는 SiuAlvOxNy를 포함하는 층을 포함하였으며, 여기에서, u, v, x 및 y는 층 두께에 따라 다양하여 산소 함량 구배, 실리콘 함량 구배, 알루미늄 함량 구배 및 질소 함량 구배를 제공하였다. 비교예 9a는 AlN 층을 포함하였다. 실시예 9의 SiuAlvOxNy를 포함하는 층은 표면형상측정기(profilometry)에 의해 측정된 두께 약 260 nm를 가지며, 실리콘 및 알루미늄 타겟 및 질소 및 산소 가스들을 사용한 스퍼터링 공정을 통해 형성되었다. AlN 층(구배 없는)은 표면형상 측정기에 의해 측정된 두께 약 250 nm를 가졌다. 비교예 9a의 구배 없는 층은 실시예 9와 유사한 방법으로 형성되었다; 그러나, 알루미늄 타겟만이 사용되었고, 질소 가스만이 사용되었다. 실시예 9 및 비교예 9a의 각각의 층들을 형성하는 총 침적 시간은 약 6시간이었다.
도 27은 SiuAlvOxNy 구배를 포함하는 실시예 9 층 및 그러한 구배가 없는 비교예 9a 층의 반사율 %를 도시한다. 실시예 9의 층은 비교예 9a의 구배 없는 층과 비교했을 때, 가시 스펙트럼에 걸쳐서 평평한(flat) 반사 스펙트럼 (또는 투과 스펙트럼)을 보여준다. 즉, 실시예 9의 층은 비교예 9a의 균질한 층에 대해 반사율 %에서 진동의 크기가 감소함을 보여준다. 도 27에서 보듯이, 가시 스펙트럼에서 실시예 9 층의 반사율은 실질적으로 일정하거나 약 20% 이상으로 변하지 않는다. 다시말해서, 실시예 9 층은 평균 반사율 약 16%를 가지며, 최대(예를 들면, 18%) 및 최소 (예를 들면, 15%)는 평균 반사율 16%의 약 20% 미만 수준이다. 비교하건대, 비교예 9a의 AlN 층의 반사율 %는 가시 스펙트럼에 걸쳐 반사율 %가 약 8% 내지 약 27%까지의 진동을 보여준다.
실시예 10
실시예 10 및 비교예 10a의 각각의 한 개 샘플이 스퍼터링 방법을 사용해서 형성되었다. 각각의 샘플은 실시예 1-8에서 사용된 동일 기판들이며, 각각 50 mm 치수의 길이 및 너비를 가졌다. 샘플 10은 SiuAlvOxNy를 포함하는 층을 포함하는 서브-층들(121)을 가진 층을 포함하며, 여기에서, u, v, x 및 y는 층 두께에 따라 다양하여 산소 함량 구배, 실리콘 함량 구배, 알루미늄 함량 구배 및 질소 함량 구배를 제공하였다. SiuAlvOxNy 층의 서브-층들(121)은 유리 기판의 일 측면상으로 형성되었다. 상기 층은 약 20 sccm 유속의 아르곤, 40 sccm 유속의 질소, 2 sccm 유속의 산소의 존재하에서, 약 3 mTorr 압력에서, 실리콘 타겟을 제 1 스퍼터링함으로써 형성되었다. RF 전력은 3분간 적어도 초기에, 4W에서 공급되었다. 제 1차 3분 후에, 그리고 나서DC 전력이 발생되어 50 W로 출발하여, 알루미늄 타겟으로부터 알루미늄을 스퍼터링하였다. DC 전력은 그 후 300 W까지 3분마다 20 W씩 증가되었다. DC 전력이 증가되는 되는 반면, RF 전력, 아르곤 유속, 질소 가스 유속 및 산소 가스 유속은 일정하였다. 300 W DC 전력에 도달한 이후, RF 전력은 400 W에서 0W까지 연속적인 단계로 감소되었으며, DC 전력은 480 W DC 전력이 발생 될 때까지, 20 W씩 각각의 증가 사이에 3 분간 계속하여 증가하였다. 이후, 연속적인 단계로, 산소 가스 유속은 2 sccm 로부터 0.25 sccm 까지 산소로, 약 0.2 sccm 비율로, 최종 0.05 sccm 감소 상태로 감소되었다. 산소 유속이 0.25 sccm로 감소된 후, 침적 공정은 추가적인 3시간동안 계속되었으며, AlN 만이 상기 층내에 형성되었다. 즉, 산소가 0.25 sccm로 흐를 때 형성된 서브-층들은 AlN을 포함하였다. 전체 침적 공정동안 질소 및 아르곤 유속은 일정하며, 압력도 일정하였다. 어떠한 세정 단계도 침적 동안 또는 유속, RF 전력 또는 DC 전력 변화 사이에 수행되지 않았다.
비교예 10a는 단일 AlOxNy 층을 포함하였다. 실시예 10의 SiuAlvOxNy를 포함하는 층은 비교예 10a의 AlOxNy 단일 층과 동일한 두께를 가졌다. 실시예 10은 실리콘 및 알루미늄 타겟 및 질소 및 산소 가스들을 사용한 스퍼터링에 의해 형성되었다. 비교예 10a(구배 없는)은 실시예 1 0의 층과 동일한 방식으로 형성되었다; 그러나, 알루미늄 타겟만이 사용되었으며, 산소 및 질소 가스가 사용되었다.
도 28은 SiuAlvOxNy 구배를 포함하는 실시예 10의 층 및 그러한 구배가 없는 비교예 10a의 층의 투과율 %를 도시한다. 실시예 10의 층은 비교예 10a의 구배 없는 층과 비교했을 때, 가시 스펙트럼에 걸쳐서 평평한(flat) 투과 스펙트럼을 보여준다. 즉, 실시예 10의 층은 비교예 10a의 균질한 층에 대해 투과율 %에서 진동의 크기가 감소함을 보여준다. 도 28에서 보듯이, 가시 스펙트럼에서 실시예 10 층의 투과도는 실질적으로 일정하거나 약 4% 이상으로 변하지 않는다. 비교하건대, 비교예 10a의 AlOxNy 층의 투과율 %는 가시 스펙트럼에 대해 투과율 %가 약 78% 내지 약 93%까지의 진동을 보여준다. 실시예 10의 구배 층은 또한 여기에 기재된 바와 같이 내스크래치성을 보여주었다.
이론에 구애됨이 없이, 여기에 개시된 광학 필름 구조들 및 알루미늄 함량, 실리콘 함량, 질소 함량 및/또는 산소 함량 구배들(예를 들면, 제 1 층 (422) 및/또는 제 1 서브-층(526) 및/또는 실시예 9 및 실시예 10의 층들)을 포함하는 층들의 반사율 %에서 진동의 크기는 산소 함량이 층 두께를 따라 선형적으로 감소하였을 때 약 0까지 감소될 수 있는 것으로 생각된다.
실시예 11
후술하는 실시예에서, 유리 기판상에 배치된 3층 광학 필름 구조가 디자인되었다. 상기 광학 필름 구조 및 유리 기판의 투과도 및 반사도가 다양한 모델을 사용하여, 실시예 1-8과 동일한 방식으로 가시 스펙트럼에 걸쳐 평가되엇다. 타원계측기가 다시 상기 광학 필름 구조의 3개 층내의 각각의 층의 굴절률 및 흡광계수를 특정하기 위해 사용되었다. 상기 각각의 층들의 굴절률 및 흡광계수 정보는 공지의 모델링 도구(예를 들면, 박막 디자이닝 코드들)을 사용해서 광학 필름 구조 및 기판의 광학 성능을 결정하였다.
광학 필름 구조는 실시예 1-8과 동일한 수단으로, 실시예 1-8에서 사용된 동일 기판들을 사용해서 형성되었다.
실시예 11에서, 광학 필름 구조의 임피던스-매칭 층들은 고 굴절율 및 상대적으로 높은 경도를 갖는 층을 둘러싸는 Al2O3 및 SiO2 층들을 포함한다. 특히, 상기 광학 필름 구조는 Al2O3의 제 1 서브-층, AlOxNy의 제 2 서브-층 및 SiO2의 제 2층을 포함하였다. Al2O3 및 SiO2 층들의 두께는 전술한 모델링을 사용해서 측정된 굴절률 및 흡광계수 값에 기초하여 다양화하였다. AlOxNy 층의 두께는 2㎛에서 일정하였다. 상기 Al2O3 및 SiO2 층들의 각각의 두께에서, 상기 샘플들의 L*a*b* 색좌표들이 예측되었다.
도 29a는 실시예11에 따른 광학 필름 구조 및 기판의 a* 반사 색상 성능의 등고선도를 보여준다. 상기 등고선도에서, 0 값은 광학 필름 구조 및 기판 조합의 반사가 없음을 나타낸다. SiO2 층 및 Al2O3 층의 적절한 두께는 실선 R, a* = 0.5 선 및 점선 R, a* = -0.5 선 사이, 또는 몇몇 경우에, 2개의 점선, R, a*=0인 선들 사이의 등고선을 따른 두께를 포함한다. 이러한 두께를 가지는 SiO2 및 Al2O3 층들이 2㎛ AlOxNy 층과 조합되었을 때, 광학 필름 및 기판은 약 -0.5 내지 약 0.5 범위의 a* 값을 보여주며, 결국 광학 필름 및 기판의 색좌표와 색좌표 (a*=0, b*=0) 사이의 거리를 한정하게 된다. Al2O3 두께가 0 nm 내지 500 nm 사이에서는, 적절한 SiO2 층 두께의 실시예는 약 0 nm 내지 약 60 nm를 포함하며, Al2O3 및/또는 SiO2 층의 보다 특정적인 두께는 실선 R, a* = 0.5 선 및 점선 R, a* = -0.5 선 사이에 있다. 하나 이상의 구체예에서, 0 nm 내지 500 nm 사이의 Al2O3 두께에 대해서, SiO2 층의 적절한 두께는 또한 약 0 nm 내지 약 150 nm 범위의 두께를 포함할 수 있다; 그러나, 실선 R, a* = 0.5 선 및 점선 R, a* = -0.5 선 사이의 보다 넓은 범위의 층 두께내의 두께를 사용하는 경우, 제조 과정에 보다 큰 유연성을 제공한다(예를 들면, 두께에서의 작은 편차는 a* 값에 극적으로 영향을 미치지는 않을 것이다). 이러한 목적으로, a* 값이 약 -0.5 내지 약 0.5 범위이고, 색 좌표 (a*=0, b*=0)로부터 최소화된 거리를 가진 색좌표를 보여주는 광학 필름 및 기판 조합을 제공하는 경우, 0 nm 내지 60 nm 사이 두께의 SiO2 및 0 nm 내지 200 nm 두께의 Al2O3 층은 광학 필름 두께 편차에 대한 보다 큰 내성을 제공할 수 있다.
도 29b는 실시예 11에 따른 광학 필름 구조 및 그 아래의 기판의 a* 반사 색상 성능의 등고선도를 보여주며, 상기 등고선은 광학 필름 구조와 기판 또는 맨 (bare) 기판 (광학 필름 구조가 없는) 조합사이의 차이를 보여준다. 상기 등고선도에서, 플롯된 양에서 0 값은 광학 필름 구조와 기판의 조합이 맨 기판과 동일한 색 좌표를 가짐을 의미한다. 도 29b에서 보듯이, 상기 등고선은 기판을 수용(accommodate)하기 위해 이동한다. 따라서, SiO2 및 Al2O3 층들의 두께가 실선 R, a* = 0.5 선 및 점선 R, a* = -0.5 선 사이이거나, 또는 몇몇 경우에, 2개의 점선 R, a*=-0.5 선들 사이인 경우, 도 29a에 도시된 것들로부터 변형된다. 이러한 두께를 가지는 SiO2 및 Al2O3 층들이 2㎛ AlOxNy 층과 조합되었을 때, 광학 필름 및 기판 조합은 약 -0.5 내지 약 0.5 범위의 a* 값을 보여주며, 결국 광학 필름 및 기판 조합의 색좌표와 맨 기판(광학 필름이 없는)의 색좌표 사이의 거리를 한정하게 된다. Al2O3 두께가 0 nm 내지 500 nm 사이에서는, 적절한 SiO2 층 두께의 실시예는 약 0 nm 내지 약 60 nm를 포함하며, Al2O3 및/또는 SiO2 층의 보다 특정적인 두께는 실선 R, a* = 0.5 선 및 점선 R, a* = -0.5 선 사이에 있다. 하나 이상의 구체예에서, 0 nm 내지 500 nm 사이의 Al2O3 두께에 대해서, SiO2 층의 적절한 두께는 또한 약 0 nm 내지 약 140 nm 범위의 두께를 포함할 수 있다; 그러나, 실선 R, a* = 0.5 선 및 점선 R, a* = -0.5 선 사이의 보다 넓은 범위의 층 두께내의 두께를 사용하는 경우, 제조 과정에 보다 큰 유연성을 제공한다 (예를 들면, 두께에서의 작은 편차는 a* 값에 극적으로 영향을 미치지는 않을 것이다). 이러한 목적으로, a* 값이 약 -0.5 내지 약 0.5 범위를 보여주는 광학 필름 및 기판 조합을 제공하는 경우, 0 nm 내지 60 nm 사이 두께의 SiO2 및 0 nm 내지 200 nm 두께의 Al2O3 층의 사용은 광학 필름 두께 편차에 대한 보다 큰 내성 (tolerance)을 제공할 수 있다. 광학 필름내에서 SiO2 및 Al2O3 층들 및 2 ㎛-두께 AlOxNy 층의 사용은, 기판과 조합되었을 때, 색 좌표 (a*=0, b*=0)로부터 거리상 가까운 (예를 들면, <2) 색 좌표를 보여주는 제품을 제공한다.
도 29c는 실시예 11에 따른 광학 필름 구조 및 기판의 등고선도 b* 반사 색상 성능을 보여준다. 상기 등고선도에서, 0 값은 광학 필름 구조와 기판 조합이 색상이 없는 것을 나타낸다. SiO2 및 Al2O3 층들의 적절한 두께는 실선 R, b* = 0.5 선 및 점선 R, b* = -0.5 선 사이 또는 몇몇 경우에, 2개의 점선, R, b*=-0.5 선들 사이의 등고선들을 따른 두께를 포함한다. 이러한 두께를 가지는 SiO2 및 Al2O3 층들이 2㎛ AlOxNy 층과 조합되었을 대, 광학 필름 및 기판은 약 -0.5 내지 약 0.5 범위의 b* 값을 보여주며, 결국 색좌표들 (a*=0, b*=0)로부터 거리를 한정하게 된다. Al2O3 두께가 0 nm 내지 500 nm 사이에서는, 적절한 SiO2 층 두께의 실시예는 약 0 nm 내지 약 40 nm를 포함하거나, 또는 약 170 nm 내지 약 175 nm를 포함하며, Al2O3 및 SiO2 층의 보다 특정적인 두께는 실선 R, b* = 0.5 선 및 점선 R, b* = -0.5 선 사이에 있다. 약 175 nm 두께를 가지는 SiO2 층이 사용될 수 있고 개선된 b* 반사 색상 성능을 가진 광학 필름 및 기판 조합을 제공할 수 있다; 그러나, 이러한 두께 편차는 결국 b*값의 변화를 초래할 수 있다.
도 29d는 실시예 11에 따른 광학 필름 구조 및 그 아래의 기판의 b* 반사 색상 성능의 등고선도를 보여준다. 상기 등고선도의 등고선은 광학 필름 구조 및 기판의 조합과 맨 (bare) 기판(광학 필름 구조가 없는) 사이의 차이를 보여준다. 상기 등고선도에서, 플롯된 양에서 0 값은 광학 필름 구조와 기판의 조합이 맨 기판과 동일한 색 좌표를 가짐을 의미한다. 도 29 d에서 보듯이, 상기 등고선은 기판을 수용하기 위해 이동한다. 따라서, SiO2 및 Al2O3 층들의 두께가 실선 R, b* = 0.5 선 및 점선 R, b* = -0.5 선 사이이거나, 또는 몇몇 경우에, 2개의 점선 R, b*=-0.5 선들 사이인 경우, 도 29c에 도시된 것들로부터 변형된다. 이러한 두께를 가지는 SiO2 및 Al2O3 층들이 2㎛ AlOxNy 층과 조합되었을 때, 광학 필름 및 기판 조합은 약 -0.5 내지 약 0.5 범위의 b* 값을 보여주며, 결국 광학 필름 및 기판 조합의 색좌표와 맨 기판(광학 필름이 없는)의 색좌표 사이의 거리를 한정하게 된다. Al2O3 두께가 0 nm 내지 500 nm 사이에서는, 적절한 SiO2 층 두께의 실시예는 약 0 nm 내지 약 30 nm, 또는 약 170 nm 내지 약 175 nm를 포함하며, Al2O3 및 SiO2 층의 보다 특정적인 두께는 실선 R, b* = 0.5 선 및 점선 R, b* = -0.5 선 사이에 있다. Al2O3 층의 두께 및 두께 범위는 도 29c에 비해 도 29d에서는 현저히 변하지 않았다.
도 29e는 SiO2 및 Al2O3 층들에서 제품의 반사(reflectance) 색좌표 및 색좌표 (a*=0, b*=0)의 거리가 약 1 미만, 약 0.5 미만, 약 0.2 미만 및 약 0.1 미만인 SiO2 및 Al2O3 층들의 두께를 보여준다. 도 29e는 약 0 nm 내지 약 50 nm 두께를 가진 SiO2 층 및 약 0 nm 내지 약 180 nm 두께를 가진 Al2O3 층, 실선 d = 0.1 선 및 점선 d= 1.0 사이에 있는 SiO2 및/또는 Al2O3 층에 대한 보다 특정적인 두께를 가진 광학 필름이, 2㎛ 두께 AlOxNy 층과 조합될 때, 반사에 있어서, 색 좌표들 (a*=0, b*=0)로부터 약 1 미만의 거리를 가진 색좌표를 나타낼 것이라는 것을 보여준다. 다른 실시예에서, 약 0 nm 내지 약 50 nm 두께를 가진 SiO2 층 및 약 0 nm 내지 약 500 nm 두께를 가진 Al2O3 층, 2 ㎛ 두께 AlOxNy 층 및 유리 기판의 조합은 또한 바람직한 반사 색상 성능을 보여주었다. 다른 실시예에서, 약 75 nm 내지 약 100 nm 두께를 가진 SiO2 층 및 약 250 nm 내지 약 500 nm 두께를 가진 Al2O3 층, 2 ㎛ 두께 AlOxNy 층 및 유리 기판의 조합은 또한 바람직한 반사 색상 성능을 보여주었다; 비록 SiO2 및 Al2O3 층들의 두께 범위가 두께 편차내에서 더 낮은 내성을 허용할지라도, 광학 필름과 기판 조합의 투과도는 몇몇 다른 두께들에 비해 개선된 것이 발견되었다.
도 29f는 SiO2 및 Al2O3 층들에서 제품의 색좌표 및 기판의 색좌표의 거리가 약 1 미만, 약 0.5 미만, 약 0.2 미만 및 약 0.1 미만인 SiO2 및 Al2O3 층들의 두께를 보여준다. 도 29f는 유리 기판 및 2㎛ 두께 AlOxNy 층, 약 0 nm 내지 약 30 nm 또는 35 nm 두께를 가진 SiO2 층 및 약 0 nm 내지 약 170 nm 두께를 가진 Al2O3 층(보다 특정적으로 SiO2 및 Al2O3 층들 모두 두께가 실선 d = 0.1 선 및 점선 d= 1.0 사이인 경우)을 가진 광학 필름의 조합은, 반사에 있어서, 기판의 색 좌표로부터 1 미만의 거리를 갖는 색좌표를 보여준다. 다른 실시예는 유리 기판 및 2㎛ 두께 AlOxNy 층, 약 30 nm 내지 약 40 nm 두께를 가진 SiO2 층 및 약 260 nm 내지 약 290 nm 두께를 가진 Al2O3 층을 가진 광학 필름을 포함한다. 또 다른 실시예는 유리 기판 및 2㎛ 두께 AlOxNy 층, 약 20 nm 내지 약 40 nm 두께를 가진 SiO2 층 및 약 420 nm 내지 약 450 nm 두께를 가진 Al2O3 층을 가진 광학 필름을 포함한다.
도 30a는 실시예 11에 따른 광학 필름 구조 및 기판의 a* 투과 색상 성능의 등고선도를 보여준다. 상기 등고선도에서, 0 값은 광학 필름 구조 및 기판 조합이 색상이 없음을 나타낸다. SiO2 및 Al2O3 층들의 적절한 두께는 실선 T, a* = 0.5 선 및 점선 T, a* = -0.5 선 사이 또는 몇몇 경우에, 2개의 점선 T, a*=-0.5 선들 사이에 있는 등고선들을 따른 두께들을 포함하며, 여기에서, 광학 필름이 2㎛ AlOxNy 층과 조합될 때, 약 -0.5 to 약 0.5 범위의 a* 값을 제공한다. 이러한 두께를 가지는 SiO2 및 Al2O3 층들이 2㎛ AlOxNy 층과 조합되었을 때, 광학 필름은 약 -0.5 내지 약 0.5 범위의 a* 값을 보여주며, 결국 광학 필름 및 기판의 색좌표와 색좌표 (a*=0, b*=0) 사이의 거리를 한정하게 된다. Al2O3 두께가 0 nm 내지 500 nm 사이에서는, 적절한 SiO2 층 두께의 실시예는 약 0 nm 내지 약 160 nm를 포함하며, Al2O3 및 SiO2 층의 보다 특정적인 두께는 실선 T, a* = 0.5 선 및 점선 T, a* = -0.5 선 사이에 있다. 바람직한 a* 투과도를 제공할 수 없는 두께의 실시예들은 약 65 nm 내지 약 105 nm 두께의 SiO2 층과 약 10 nm 내지 약 120 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 약 20 nm 내지 약 140 nm 두께의 SiO2 층과 약 185 nm 내지 약 275 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 약 65 nm 내지 약 105 nm 두께의 SiO2 층과 약 10 nm 내지 약 120 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 또는 약 0 nm 내지 약 125 nm 두께의 SiO2 층과 약 350 nm 내지 약 420 nm 두께의 Al2O3 층의 조합을 포함하며, 이들 두께 범위 및 조합들은 2개 점선 T, a*=-0.5 선들 사이에 있다.
도 30b는 실시예 11에 따른 광학 필름 구조 및 기판의 a* 투과 색상 성능의 등고선도를 보여준다. 상기 등고선은 광학 필름 구조 및 기판의 조합과 맨 기판(광학 필름 구조 없는)의 차이를 보여준다. 상기 등고선도된 양에서 0 값은, 광학 필름 구조 및 기판 조합이 맨 기판과 동일한 색좌표를 가짐을 나타낸다. 도 30b에서 보듯이, 상기 등고선은 기판을 수용하기 위해 이동한다. 따라서, 실선 T, a* = 0.5 선 및 점선 T, a* = -0.5 선 사이 또는 몇몇 경우에, 2개의 점선 T, a*=-0.5 선들 사이에서 SiO2 및 Al2O3 층들의 두께는 도 30a에 보이는 두께들로부터 변형된다. 이러한 두께를 가지는 SiO2 및 Al2O3 층들이 2㎛ AlOxNy 층과 조합되었을 때, 광학 필름 및 기판은 약 -0.5 내지 약 0.5 범위의 a* 값을 보여주며, 결국 맨 기판(광학 필름이 없는)의 색좌표로부터, 광학 필름 및 기판의 색좌표의 거리를 한정하게 된다. Al2O3 두께가 0 nm 내지 500 nm 사이에서는, 적절한 SiO2 층 두께의 실시예는 약 0 nm 내지 약 160 nm를 포함하며, Al2O3 및/또는 SiO2 층의 보다 특정적인 두께는 실선 T, a* = 0.5 선 및 점선 T, a* = -0.5 선 사이에 있다. 바람직한 a* 투과도를 제공할 수 없는 두께의 실시예들은 약 65 nm 내지 약 105 nm 두께의 SiO2 층과 약 0 nm 내지 약 120 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 약 20 nm 내지 약 120 nm 두께의 SiO2 층과 약 190 nm 내지 약 275 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 또는 약 0 nm 내지 약 125 nm 두께의 SiO2 층과 약 330 nm 내지 약 420 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 이들 두께 범위 및 조합들은 2개 점선 T, a*=-0.5 사이에 있다.
도 30c는 실시예 11에 따른 광학 필름 구조 및 기판의 b* 투과 색상 성능의 등고선도를 보여준다. 상기 등고선도에서, 0 값은 광학 필름 구조 및 기판 조합이 색상이 없음을 나타낸다. SiO2 및 Al2O3 층들의 적절한 두께는 실선 T, b* = 0.5 선 및 점선 T, b* = -0.5 선 사이 또는 몇몇 경우에, 2개의 점선 T, b*=-0.5 선들 사이에 있는 등고선들을 따른 두께들을 포함한다. 이러한 두께를 가지는 SiO2 및 Al2O3 층들이 2㎛ AlOxNy 층과 조합되었을 때, 광학 필름 및 기판의 조합은 약 -0.5 내지 약 0.5 범위의 b* 값을 보여주며, 결국 광학 필름 및 기판의 색좌표와 색좌표 (a*=0, b*=0) 사이의 거리를 한정하게 된다. Al2O3 두께가 0 nm 내지 500 nm 사이에서는, 적절한 SiO2 층 두께의 실시예는 약 0 nm 내지 약 90 nm를 포함하며, Al2O3 및/또는 SiO2 층의 보다 특정적인 두께는 실선 T, b* = 0.5 선 및 점선 T, b* = -0.5 선 사이에 있다. 바람직한 b* 투과도를 제공할 수 없는 두께의 실시예들은 약 20 nm 내지 약 80 nm 두께의 SiO2 층과 약 0 nm 내지 약 250 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 약 20 nm 내지 약 80 nm 두께의 SiO2 층과 약 260 nm 내지 약 500 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 또는 약 0 nm 내지 약 25 nm 두께의 SiO2 층과 약 80 nm 내지 약 150 nm, 약 220 nm 내지 약 290 nm 또는 약 380 nm 내지 약 440 nm 두께의 Al2O3 층의 조합을 포함하며, 이들 두께 범위 및 조합들은 2개 점선 T, b*=-0.5 사이 또는 2개 실선 T, b*=0.5 선들 사이에 있다.
도 30d는 실시예 11에 따른 광학 필름 구조 및 기판의 b* 반사 색상 성능의 등고선도를 보여준다. 상기 등고선은 광학 필름 구조와 기판 및 맨 기판(광학 필름 구조 없는)의 차이를 보여준다. 상기 등고선도에서, 플롯팅된 양의 0 값은 광학 필름 구조 및 기판 조합이 맨 기판과 동일한 색좌표를 가짐을 나타낸다. 도 30d에서 보듯이, 상기 등고선들은 기판을 수용하기 위해 이동한다. 따라서, 실선 T, b* = 0.5 선 및 점선 T, b* = -0.5 선 사이 또는 몇몇 경우에, 2개의 점선 T, b*=-0.5 선들 사이에 있는 SiO2 및 Al2O3 층들의 두께는 도 30c에 보이는 두께들로부터 변형된다. 이러한 두께를 가지는 SiO2 및 Al2O3 층들이 2㎛ AlOxNy 층과 조합되었을 때, 광학 필름은 약 -0.5 내지 약 0.5 범위의 b* 값을 보여주며, 결국 광학 필름 및 기판 조합의 색좌표와 맨 기판의 색좌표 사이의 거리를 한정하게 된다. Al2O3 두께가 0 nm 내지 500 nm 사이에서는, 적절한 SiO2 층 두께의 실시예는 약 0 nm 내지 약 40 nm, 약 70 nm 내지 약 100 nm 또는 약 160 nm 내지 약 175 nm를 포함하며, Al2O3 및/또는 SiO2 층의 보다 특정적인 두께는 실선 T, b* = 0.5 선 및 점선 T, b* = -0.5 선 사이에 있다. 바람직한 b* 투과도를 제공할 수 없는 두께의 실시예들은 약 0 nm 내지 약 80 nm 두께의 SiO2 층과 약 0 nm 내지 약 500 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 약 80 nm 내지 약 170 nm 두께의 SiO2 층과 약 0 nm 내지 약 500 nm 두께의 Al2O3 층의 조합, 약 0 nm 내지 약 25 nm 두께의 SiO2 층과 약 100 nm 내지 약 130 nm, 또는 약 230 nm 내지 약 290 nm, 또는 약 390 nm 내지 약 420 nm 두께의 Al2O3 층의 조합을 포함하며, 이들 두께 범위 및 조합들은 2개 점선 T, b*=-0.5 사이 또는 2개 실선 T, b*=-0.5 사이에 있다.
도 30e는 SiO2 및 Al2O3 층들에서 제품 (광학 필름 및 기판을 포함)의 반사 색좌표 및 색좌표 (a*=0, b*=0)의 거리가 약 1 미만, 약 0.5 미만, 약 0.2 미만 및 약 0.1 미만인 SiO2 및 Al2O3 층들의 두께를 보여준다. 도 30e는 SiO2 층 또는 Al2O3 층의 매우 작은 두께가 있는 광학 필름이 2㎛ 두께 AlOxNy 층과 조합될 때, 투과에 있어서, 색좌표 (a*=0, b*=0)로부터 1 보다 큰 거리를 갖는 색좌표들을 보여준다. 예를 들면, 약 0 nm 내지 약 50 nm 두께를 가진 SiO2 층 및 약 0 nm 내지 약 500 nm 두께를 가진 Al2O3 층 (보다 특정적으로 SiO2 및/또는 Al2O3 층들 두께가 실선 d = 0.1 선 및 점선 d= 1.0 사이인 경우)을 가진 광학필름은, 2㎛ 두께 AlOxNy 층과 조합될 때, 투과에 있어서, 색 좌표 (a*=0, b*=0)로부터 1미만의 거리를 갖는 색좌표를 보여준다. 다른 실시예에서, SiO2 층의 두께는 약 0 nm 내지 약 50 nm 및 Al2O3 층 두께는 약 0 nm 내지 약 220 nm가 가능하며, 보다 특정적인 두께로서, SiO2 및/또는 Al2O3 층들 두께는 실선 d = 0.1 선 및 점선 d= 1.0 선 사이가 될 수 있다. 다른 실시예에서, SiO2 층의 두께는 약 60 nm 내지 약 100 nm 및 Al2O3 층 두께는 약 100 nm 내지 약 500 nm가 가능하며, 보다 특정적인 두께로서, SiO2 및/또는 Al2O3 층들 두께는 실선 d = 0.1 선 및 점선 d= 1.0 선 사이가 될 수 있다.
도 30f는 SiO2 및 Al2O3 층들에서 제품의 색좌표 및 기판의 색좌표 거리가 약 1 미만, 약 0.5 미만, 약 0.2 미만 및 약 0.1 미만인 SiO2 및 Al2O3 층들의 두께를 보여준다. 도 30f는 기판 및 2㎛ 두께 AlOxNy 층, 약 0 nm 내지 약 50 nm 두께의 SiO2 층 및 0 nm 내지 약 200 nm 두께의 Al2O3 층(보다 특정적으로 SiO2 및/또는 Al2O3 층들 두께가 실선 d = 0.1 선 및 점선 d= 1.0 사이인 경우)을 가진 광학 필름은, 투과에 있어서, 맨 기판의 색좌표로부터 1 보다 작은 거리를 가진 색좌표들을 보여준다. 다른 실시예에서, SiO2 층 두께는 약 70 nm 내지 약 100 nm일 수 있고, 및 Al2O3 층 두께는 약 100 nm 내지 약 500 nm일 수 있고, 보다 특정적인 두께로서 SiO2 및/또는 Al2O3 층들 두께는 실선 d = 0.1 선 및 점선 d= 1.0 선들 사이에 있을 수 있다.
도 29a-29f 및 30a-30f에서, -0.5 내지 0.5 범위의 a* 및 b* 및 0.1, 0.2, 0.5 및 1의 d의 등고선들은 여기에 기재된 광학 성질을 달성하기 위해 다양한 디자인 파라미터를 예시하도록 사용되었다. 보다 큰 범위를 갖는 등고선 라인들 (예를 들면 약 -1 내지 약 1, 또는 약 -2 내지 약 2 범위의 a* 또는 b*, 또는 d=1.5, 2, 2.5 등)이 사용될 수 있으며, 이들은 흥미 및/또는 관찰자 선호의 광원에 달려있다 (예를 들면, 몇몇 관찰자는 a*, b*, a* 및 b*의 조합에서 더 큰 편차 및 더 큰 거리 d가 허용가능함을 발견)
당업자에게는 다양한 변형 및 변이가 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 분명할 것이다.

Claims (25)

  1. 대향하는 주 표면들 (opposing major surfaces)을 갖는 무기 산화물 기판; 및
    상기 무기 산화물 기판의 제1 주 표면 상에 배치된 광학 필름 구조를 포함하는 제품으로서,
    여기서, 상기 광학 필름 구조는 내스크래치성 (scratch resistance)을 나타내고, 상기 제품은 가시 스펙트럼에 걸쳐 85% 이상의 평균 투과율을 나타내는 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제품은 상기 배치된 광학 필름 구조를 갖지 않는 무기 산화물 기판의 총 반사도보다 작거나 같은 총 반사도를 갖는 제품.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 필름 제품은 기준점으로부터 투과 색좌표 거리가 약 2 미만이 되도록, (L, a*, b*) 색상분석 (colorimetry) 시스템에서 색상 투과도를 나타내고, 여기서, 상기 기준점은 적어도 하나의 색좌표 (a*=0, b*=0) 및 상기 무기 산화물 기판의 색좌표를 포함하는 제품.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 필름 제품은 기준점으로부터 반사 색좌표 거리가 약 2 미만이 되도록, (L, a*, b*) 색상분석 시스템에서 색상 반사도를 나타내고, 여기서, 상기 기준점은 적어도 하나의 색좌표 (a*=0, b*=0) 및 상기 기판의 색좌표를 포함하는 제품.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학 필름 구조는 다이아몬드 베르코비치 압자 (Berkovitch indenter)에 의해 측정되었을 때 약 16 GPa 이상의 경도를 갖는 층을 포함하는 제품.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학 필름 구조는 실리콘-함유 산화물, 실리콘-함유 산-질화물 (oxy-nitride), 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄-함유 산-질화물, 알루미늄-함유 산화물, 실리콘 알루미늄 산-질화물 또는 이들의 조합중 중 하나를 포함하는 제품.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학 필름 구조는 적어도 두 개의 층을 포함하고, 여기서, 제1 층은 상기 무기 산화물 기판 및 제2 층 사이에 배치되는 제품.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 층은 실리콘-함유 산화물, 실리콘-함유 산-질화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄-함유 산-질화물, 알루미늄-함유 산화물, 및 실리콘 알루미늄 산-질화물 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 층은 SiO2, GeO2, 및 Al2O3 중 적어도 하나를 포함하는 제품.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 층은 Al2O3, AlN, AlOxNy 또는 이들의 조합을 포함하는 제품.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 층은 Al2O3을 포함하는 제1 서브-층 및 AlN을 포함하는 제2 서브-층을 포함하고, 여기서, 상기 제1 서브-층은 상기 무기 산화물 기판 및 상기 제2 서브-층 사이에 배치되는 제품.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 층은 AlOxNy을 포함하는 제1 서브-층 및 AlN을 포함하는 제2 서브-층을 포함하고, 여기서, 상기 제1 서브-층은 상기 무기 산화물 기판 및 상기 제2 서브-층 사이에 배치되는 제품.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 층은 SiO2를 더욱 포함하는 제품.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학 필름 구조는 제1 층 및 제2 층을 포함하고, 여기서, 상기 제1 층은 상기 제2 층 두께보다 큰 두께를 갖는 제품.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 광학 필름 구조는 2㎛ 이상의 두께를 갖는 제품.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학 필름 구조는 AlN을 포함하고, 여기서, 상기 AlN은 BN, Ag, Cr, Mg 및 Ca 중 하나 이상을 포함하는 개질제 (modifier)로 도핑된 제품.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기 산화물 기판은 결정성 기판 또는 무정형 기판을 포함하는 제품.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학 필름 구조 및 상기 무기 산화물 기판 사이에 배치된 중간층을 더욱 포함하는 제품.
  18. 대향하는 주 표면들을 갖는 무기 산화물 기판; 및
    상기 무기 산화물 기판의 제1 주 표면 상에 배치된 광학 필름 구조를 포함는 제품으로서, 상기 광학 필름 구조는 알루미늄-함유 질화물, 알루미늄-함유 산-질화물, 알루미늄-함유 산화물 또는 이들의 조합을 포함하는 제1 층, 및 상기 제1 층 상에 배치된 제2 층을 포함하며,
    여기서, 상기 광학 필름 구조는 16 GPa 이상의 경도를 나타내고, 여기서, 상기 제품은 가시 스펙트럼에 걸쳐 85% 이상의 평균 투과율을 나타내는 제품.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 층은 제1 서브-층, 제2 서브-층, 및 제3 서브-층을 포함하고, 여기서, 상기 제2 서브-층은 상기 제1 서브-층 및 상기 제3 서브-층 사이에 배치되고, 여기서, 상기 제1 및 제3 서브-층은 AlN을 포함하고 상기 제2 서브-층은 SiO2를 포함하는 제품.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 층은 SiO2, GeO2, Al2O3, 및 이들의 조합을 포함하는 제품.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 광학 필름 구조는 BN, Ag, Cr 및 이들의 조합으로부터 선택된 개질제를 더욱 포함하는 제품.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 광학 필름 구조는, 실리콘 카바이드 구형 카운터 (sphere counter) 표면에 대하여 측정될 때, 0.3 미만의 마찰 계수를 나타내는 제품.
  23. 청구항 18에 있어서,
    상기 유리 필름 제품은, (a*=0, b*=0) 및 기판의 색좌표 중 적어도 하나로부터 색좌표 거리가 약 2 미만이 되도록, (L, a*, b*) 색상분석 시스템에서 색상 투과도 및 색상 반사도 중 적어도 하나를 나타내는 제품.
  24. 기판을 형성하는 방법으로서,
    대향하는 주 표면들을 가지며 무정형 기판 또는 결정성 기판을 포함하는 무기 산화물 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 무기 산화물 기판의 제1 주 표면 상에 약 0.5 mTorr 내지 약 10 mTorr의 범위의 압력에서 저-응력 (low-stress) 광학 필름 구조를 배치하는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 광학 필름 구조는 16 GPa 이상의 경도를 갖는 제1 층 및 상기 제1 층 상에 배치된 제2 층을 포함하는 유리 기판을 형성하는 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 광학 필름 구조의 전도도를 증가시키는 단계, 상기 광학 필름 구조의 윤활성을 증가시키는 단계, 및 상기 광학 필름 구조 내 응력을 감소시키는 단계 중 적어도 하나를 더욱 포함하는 유리 기판을 형성하는 방법.
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