KR20160087930A - 다중층 광학 필름을 갖는 저-색상 스크래치-저항 제품 - Google Patents

다중층 광학 필름을 갖는 저-색상 스크래치-저항 제품 Download PDF

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KR20160087930A
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Abstract

본 개시의 구체 예는 스크래치-저항성 및 향상된 광학 특성을 나타내는 제품과 관련된다. 일부 실시 예에서, 상기 제품은 광원 하에 수직 입사로부터 약 0 도 내지 약 60 도 범위의 입사 조사각에서 봤을 때, 약 2 이하의 색상 변화를 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 기판, 및 상기 기판에 배치된 광학 필름을 포함한다. 상기 광학 필름은 스크래치-저항층 및 광학 간섭층을 포함한다. 상기 광학 간섭층은 다른 굴절률을 나타내는 하나 이상의 서브-층을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 광학 간섭층은 제1 낮은 굴절률 서브-층 및 제2 높은 굴절률 서브-층을 포함한다. 일부 경우에서, 상기 광학 간섭층은 제3 서브-층을 포함할 수 있다.

Description

다중층 광학 필름을 갖는 저-색상 스크래치-저항 제품 {LOW-COLOR SCRATCH-RESISTANT ARTICLES WITH A MULTILAYER OPTICAL FILM}
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2014년 3월 18일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/954,697호, 2013년 9월 13일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/877,568호, 및 2013년 5월 7일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/820,407호의 우선권을 주장하며, 이러한 가출원 특허의 내용은 전체적으로 참조로서 본 명세서에 병합된다.
본 개시는 보유하고 있는 광학 특성을 갖는 스크래치-저항 제품에 관한 것으로, 더 구체적으로는 다른 입사 조사각 (incident illumination angles)에서 봤을 때 낮은 색상 변화 (color shift) 및 높은 경도를 나타내는 제품에 관한 것이다.
커버 기판은 종종 입력 및/또는 디스플레이, 및/또는 많은 다른 기능을 위한 사용자 인터페이스를 제공하기 위해, 생산품 내에서 중요한 디바이스를 보호하는 소비자 전자 생산품에서 사용된다. 그러한 소비자 전자 생산품은 스마트 폰, MP3 플레이어 및 컴퓨터 테블릿과 같은 모바일 디바이스를 포함한다. 이러한 적용물 및 다른 것은 또한 종종 내구성 있는(예를 들어, 스크래치-저항성) 커버 기판을 요구하고, 이는 또한 강한 광학 성능 특징을 갖는다. 상기 커버 기판은 종종 이러한 목적을 위한 유리를 포함한다.
최대 광 투과율 및 최소 반사율에 관하여 강한 광학 성능이 커버 기판 적용에서 요구된다. 나아가, 상기 커버 기판 적용은 반사 및/또는 투과에서, 나타나거나 감지되는 색상이 시야각 (또는 입사 조사각)이 변화됨에 따라 눈에 띄게 변화하지 않을 것을 요구한다. 이것은 반사율 또는 투과율에서 색상이 적절한 정도에서 시야각과 함께 변화한다면, 커버 유리를 병합하는 생산품의 사용자는 디스플레이의 색상 또는 밝기에서 변화를 감지할 것이고, 이는 디스플레이의 감지된 품질을 감소시킬 수 있기 때문이다. 이러한 변화 중, 색상에서 변화는 종종 사용자에게 가장 분명하고, 불쾌할 수 있다.
알려진 커버 기판은 가혹한 작동 조건에서 사용 후 종종 스크래치를 나타내는 유리 및 필름 조합을 포함한다. 증거는 단일 사건으로 발생하는 예리한 접촉에 의해 야기되는 손상이 모바일 디바이스에서 사용되는 그러한 유리-필름 커버 기판에서 가시적인 스크래치의 주요 근원임을 제시한다. 상당한 스크래치가 상기 커버 기판 상에 나타나면, 상기 스크래치는 광 산란의 증가를 야기하며, 이는 상기 디스플레이 상 이미지의 밝기, 선명도 및 명암에서 상당한 감소를 야기할 수 있기 때문에 제품의 외관은 저하된다. 상당한 스크래치는 또한 터치 센서 디스플레이의 정확성 및 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 스크래치, 및 덜 상당한 스크래치 조차도 눈에 거슬리고, 생산품 성능에 영향을 미칠 수 있다.
단일 사건 스크래치 손상은 마모 손상과 대비될 수 있다. 마모 손상은 전형적으로 단단한 반대 면(counter face) 대상 (예를 들면, 모래, 자갈 및 사포)으로부터 슬라이딩 접촉을 반복함으로써 야기되기 때문에, 상기 커버 기판은 전형적으로 마모 손상을 겪지 않는다. 대신, 디스플레이 적용에 사용되는 커버 기판은 전형적으로 단지 손가락과 같은 부드러운 대상으로부터의 슬라이딩 접촉을 반복하는 것을 견딘다. 덧붙여, 마모 손상은 열을 발생시킬 수 있고, 이는 상기 필름 물질에서 화학 결합을 분해시킬 수 있고 상기 커버 유리에 플레이킹 (flaking) 및 다른 타입의 손상을 야기할 수 있다. 덧붙여, 마모 손상은 종종 스크래치를 일으키는 단일 사건보다 장기간에 걸쳐 겪게 되기 때문에, 상기 필름 물질이 겪는 마모 손상은 또한 산화시킬 수 있고, 이는 추가적으로 상기 필름의 내구성을 저하시키고 따라서 상기 유리-필름 적층체의 내구성을 저하시킨다. 스크래치를 야기하는 단일 사건은 일반적으로 마모 손상을 야기하는 사건과 동일 조건을 포함하지 않고, 그러므로 마모 손상을 방지하기 위해 종종 사용되는 해결책은 커버 기판에서 스크래치를 방지하는데 적용할 수 없다. 게다가, 알려진 스크래치 및 마모 손상 해결책은 종종 광학 특성을 떨어뜨린다.
따라서, 스크래치-저항성이 있고 우수한 광학 성능을 가지는 새로운 커버 기판, 및 그것의 제조를 위한 방법에 대한 필요성이 있다.
본 발명은 스크래치-저항성 및 향상된 광학 특성을 나타내는 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 하나의 관점은 표면을 가지는 기판 및 코팅된 표면을 형성하는 기판의 표면 상에 배치된 광학 필름을 포함하는 제품과 관련된다. 하나 이상의 구체 예의 제품은 광원 하에 수직 입사로부터 약 0 도 내지 약 60 도 범위의 입사 조사각에서 봤을 때, 약 2 이하의 색상 변화 또는 약 0.5 이하의 색상 변화를 나타낸다. 예시적인 광원은 국제 조명 위원회 (International Commission on Illumination, "CIE") F2 또는 CIE F10을 포함한다.
일부 구체 예의 제품은 코팅된 표면을 베르코비치 압자 (Berkovitch indenter)로 만입시켜 상기 코팅된 표면의 표면으로부터 적어도 약 100 nm의 골 깊이를 가지는 만입을 형성함으로써 상기 코팅된 표면 상에서 측정되는 것으로서, 약 8 GPa 이상의 표면 경도를 나타낸다. 일부 경우에서, 상기 제품은 약 500 GPa 까지의 표면 경도를 나타낼 수 있다. 상기 제품은 광학 필름과 기판 사이에 배치되거나 상기 광학 필름 내에 균열 완화층 (crack mitigating layer)을 선택적으로 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 광학 필름은 스크래치-저항층을 포함한다. 상기 스크래치-저항층은 약 8 GPa 이상의 경도를 나타낼 수 있다. 일부 구체 예의 스크래치-저항층은 약 1.7 이상의 굴절률을 나타낼 수 있다. 상기 스크래치-저항층은 AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, Al2O3, SixCy, SixOyCz, ZrO2, TiOxNy, 다이아몬드, 다이아몬드-같은 탄소, 및 SiuAlvOxNy 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체 예의 광학 필름은 스크래치-저항층 및 기판 사이에 배치된 광학 간섭층을 포함한다. 상기 광학 간섭층은 제1 낮은 굴절률 (RI) 서브-층 및 제2 높은 굴절률 서브-층을 포함할 수 있다. 제1 낮은 굴절률 서브-층의 굴절률과 제2 높은 굴절률 서브-층의 굴절률 사이의 차이는 약 0.01 이상일 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 광학 간섭층은 다수의 서브-층 세트 (예를 들면, 10 까지의 서브-층 세트)를 포함하고, 이는 제1 낮은 굴절률 서브-층 및 제2 높은 굴절률 서브-층을 포함할 수 있다. 상기 제1 낮은 굴절률 서브-층은 SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, SiOxNy, SiuAlvOxNy, MgO, MgF2, BaF2, CaF2, DyF3, YbF3, YF3, 및 CeF3 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2 높은 굴절률 서브-층은 SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3, Al2O3, 및 MoO3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 경우에서, 광학 간섭층은 제3 서브-층을 포함한다. 상기 제3 서브-층은 다수의 서브-층 세트 및 스크래치-저항층 사이에 배치될 수 있다. 택일적으로, 상기 제3 서브-층은 상기 기판 및 다수의 서브-층 세트 사이에 배치될 수 있다. 하나 이상의 구체 예의 제3 서브-층은 제1 낮은 굴절률 서브-층의 굴절률과 제2 높은 굴절률 서브-층의 굴절률 사이의 굴절률을 가질 수 있다. 일부 구체 예의 광학 필름은 스크래치-저항층 상에 배치된 캡핑층을 포함할 수 있다.
광학 간섭층의 제1 낮은 굴절률 서브-층 및/또는 제2 높은 굴절률 서브-층은 약 2 nm 내지 약 200 nm 범위의 광학 두께 (n*d)를 가질 수 있다. 광학 간섭층은 약 800 nm 이하의 두께를 나타낼 수 있다.
일부 구체 예에서, 상기 광학 간섭층은 광학 파장 체계 (optical wavelength regime)에 걸쳐 약 0.5 % 이하의 평균 광 반사를 나타낸다. 일부 구체 예에서, 제품은 광학 파장 체계에 걸쳐 약 5 퍼센트 포인트 평균 진동 진폭 (oscillation amplitude)을 가지는 평균 투과율 또는 평균 반사율을 나타낸다.
하나 이상의 구체 예의 기판은 무정형 기판 또는 결정성 기판을 포함할 수 있다. 상기 무정형 기판은 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리를 포함할 수 있다. 상기 유리는 선택적으로 화학적으로 강화되고, 및/또는 화학적으로 강화된 유리의 표면으로부터 층의 깊이 (DOL)까지 화학적으로 강화된 유리 내부로 확장하는 적어도 250 MPa의 표면 압축 응력 (CS)을 가지는 압축 응력 층을 포함할 수 있다. 그러한 기판에 의해 나타나는 층의 깊이 (DOL)는 적어도 약 10 μm일 수 있다.
추가적인 특징 및 장점이 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이다. 추가적인 특징 및 장점이 상세한 설명으로부터 당업자에게 용이하게 파악될 수 있거나 또는 본 명세서 및 첨부된 도면에 기재된 구체 예를 실시함으로써 인식될 수 있다.
전술한 일반적인 설명과 후술할 상세한 설명 모두는 단지 예시적인 것이고, 청구항의 특성과 속성을 이해하는데 개요 또는 틀을 제공하기 위해 의도된 것으로 이해된다. 첨부한 도면은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일 부분에 병합되고, 본 명세서의 일 부분을 구성한다. 상기 도면은 하나 이상의 구체 예를 도시하고, 상세한 설명과 함께 다양한 구체 예의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 알려진 기판 및 스크래치-저항 물질 구체 예를 나타낸 도면이다;
도 2는 단일층 간섭층을 포함하는 알려진 제품을 나타낸 도면이다;
도 3은 도 2에서 나타난 제품에 대한 반사율 스펙트럼이다;
도 4는 도 3에서 나타난 반사율 스펙트럼에 기초한 계산된 a* 및 b* 색상 변화의 범위를 나타내는 그래프이다;
도 5는 하나 이상의 구체 예에 따른 제품의 도면이다;
도 6은 도 5에서 나타난 제품의 더욱 상세한 도면이다;
도 7은 모델 실시 예 1에 따른, 제3 서브-층 세트를 갖는 광학 간섭층을 가지는 제품에 대한 계산된 반사율 스펙트럼이다;
도 8은 모델 실시 예 1에 대한 계산된 a* 및 b* 색상 변화의 범위를 나타내는 그래프이다;
도 9는 모델 실시 예 2에 따른 제품의 개략적 대표도이다;
도 10은 모델 실시 예 2에 따른 제품에 대한 계산된 반사율 스펙트럼이다;
도 11은 모델 실시 예 2에 대한 계산된 a* 및 b* 색상 변화의 범위를 나타내는 그래프이다;
도 12는 모델 실시 예 3에 따른 제품의 개략적 대표도이다;
도 13은 모델 실시 예 3에 따른 제품에 대한 계산된 반사율 스펙트럼이다;
도 14는 모델 실시 예 3에 대한 계산된 a* 및 b* 색상 변화의 범위를 나타내는 그래프이다;
도 15는 모델 실시 예 4에 따른 제품의 개략적 대표도이다;
도 16은 모델 실시 예 4에 따른 제품에 대한 계산된 반사율 스펙트럼이다;
도 17은 모델 실시 예 4에 대한 계산된 a* 및 b* 색상 변화의 범위를 나타내는 그래프이다;
도 18은 모델 실시 예 5에 따른 제품의 개략적 대표도이다;
도 19는 모델 실시 예 5에 따른 제품에 대한 계산된 반사율 스펙트럼이다;
도 20은 모델 실시 예 6에 따른 제품의 개략적 대표도이다;
도 21은 모델 실시 예 6에 따른 제품에 대한 계산된 반사율 스펙트럼이다;
도 22는 모델 실시 예 7에 따른 제품의 개략적 대표도이다;
도 23은 모델 실시 예 7에 따른 제품에 대한 계산된 반사율 스펙트럼이다;
도 24는 모델 실시 예 8에 따른 제품의 개략적 대표도이다;
도 25는 모델 실시 예 8에 따른 제품에 대한 계산된 반사율 스펙트럼이다;
도 26은 모델 실시 예 6-8에 대한 계산된 a* 및 b* 색상 변화의 범위를 나타내는 그래프이다;
도 27은 모델 실시 예 9에 따른 제품의 개략적 대표도이다;
도 28은 모델 실시 예 9에 따른 제품에 대한 계산된 반사율 스펙트럼이다;
도 29는 실시 예 10-11 및 비교 실시 예 12에 따른 제품에 대한 측정된 투과율 스펙트럼을 나타낸다;
도 30은 다른 입사 조사각에서 실시 예 10-11 및 노출된 (bare) 유리에 대한 측정된 반사 색상 좌표를 나타낸다;
도 31은 5 도의 입사 조사각에서 실시 예 10-11에 대한 측정된 투과 광 색상 좌표를 나타낸다; 및
도 32는 모델 실시 예 13에 따른 제품의 개략적 대표도이다.
참조는 이제 다양한 구체 예에서 상세하게 이루어질 것이고, 상기 구체 예의 실시 예는 첨부한 도면에서 도시된다. 가능하다면, 동일한 참조 숫자는 동일하거니 유사한 부분을 나타내기 위해 상기 도면에서 사용될 것이다.
AlN, Si3N4, AlOxNy, 및 SiOxNy와 같은 알려진 스크래치-저항성 물질은 높은 굴절률, 예를 들어, 약 1.7 내지 약 2.1 범위의 굴절률을 갖는다. 스크래치-저항성 물질을 포함하는 일반 기판은 유리 및 플라스틱 기판이다. 유리 및 플라스틱 물질은 전형적으로 약 1.45 내지 약 1.65 범위의 굴절률을 갖는다. 상기 스크래치-저항성 물질과 상기 기판의 굴절률에서의 차이는 바람직하지 않은 광학 간섭 효과에 기여할 수 있다. 이러한 바람직하지 않은 광학 간섭 효과는 상기 스크래치-저항성 물질이 약 0.05 내지 약 10 미크론 범위의 물리적 두께를 가지는 경우 더욱 확연해질 수 있다. 상기 스크래치-저항성 물질/공기 인터페이스 (10) (도 1에 도시됨) 및 상기 스크래치-저항성 물질/기판 인터페이스 (20) (도 1에 도시됨)으로부터의 반사파 사이의 광학 간섭은 특히 반사에서 상기 스크래치-저항성 물질 (30) (및/또는 상기 스크래치-저항성 물질 (30) 및 기판 (40)의 조합)에서 분명한 색상을 만드는 스펙트럼의 반사율 진동을 이끌 수 있다. 상기 색상은 입사 조사각을 갖는 스펙트럼 반사율 진동에서 변화로 인해 시야각을 갖는 반사에서 변화한다. 상기 관찰된 색상 및 입사 조사각을 갖는 색상 변화는 특히 형광등 빛 및 일부 LED 빛과 같은 선명한 스펙트럼 특징을 갖는 조명 하에서, 디바이스 사용자를 종종 산만하게 하거나 불쾌하게 할 수 있다.
관찰된 색상 및 색상 변화는 인터페이스 (10, 20) 중 하나 또는 모두에서 상기 반사율을 최소화하고, 따라서 전체 제품에 대한 반사율 진동 및 반사 색상 변화를 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 스크래치-저항성 물질에 대해, 상기 스크래치-저항성 물질/공기 인터페이스 (10)의 높은 내구성 또는 스크래치 저항성을 동시에 보유하는 동안, 상기 반사율에서의 감소는 종종 상기 스크래치-물질/기판 인터페이스 (20)에서 가장 실현이 가능하다. 반사율을 감소시키는 다양한 방법은 단일 광학 간섭층 (도 2에서 도시됨), 또는 상기 스크래치-저항성 물질/기판 인터페이스 (20)에서 굴절률에서의 단조로운 구배를 가진 층의 사용을 포함한다. 그러나, 그러한 선택은 종종 다양한 색채 광원 하에서 투과율 및/또는 반사율 스펙트럼에서 큰 진동을 나타낸다. 단일층 간섭층은 도 2에 나타난 제품에서 포함된다. 상기 제품은 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 기판 (10), 약 80 나노미터 (nm)의 물리적 두께를 가지는 Al2O3의 단일층 간섭층 (50), 약 2000 nm의 물리적 두께를 가지는 SiuAlvOxNy의 스크래치-저항층 (30), 및 약 10 nm의 물리적 두께를 가지는 SiO2의 층 (60)을 포함한다. 도 3은 도 2에 도시된 제품에 대한 모델 반사율 스펙트럼을 나타낸다. 상기 스펙트럼은 약 3.5 퍼센트 포인트 (예를 들면, 약 520 nm 내지 540 nm 파장 범위에서 약 8.5%의 낮은 반사율 및 약 12%의 피크 반사율) 내지 약 8 퍼센트 포인트(예를 들면, 약 400 nm 내지 410 nm 파장에서 약 6.5%의 낮은 반사율 및 약 14.5%의 피크 반사율) 범위의 진폭을 가지는 광학 파장 체계에 걸친 진동을 나타낸다. 본 명세서에 사용되듯이, 용어 "진폭 (amplitude)"은 반사율 또는 투과율에서의 고저간 (peak-to-valley) 변화를 포함한다. 본 명세서에서 사용되듯이, 용어 "투과율 (transmittance)"은 물질 (예를 들면, 제품, 기판 또는 광학 필름 또는 이들의 부분)을 통해 투과되는 주어진 파장 범위 내에서 입사 광 파워의 퍼센트로서 정의된다. 용어 "반사율 (reflectance)"은 물질 (예를 들면, 제품, 기판 또는 광학 필름 또는 이들의 부분)로부터 반사되는 주어진 파장 범위 내에서 입사 광 파워의 퍼센트로서 유사하게 정의된다. 투과율 및 반사율은 특정 선폭을 사용하여 측정된다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 투과율 및 반사율의 특징의 스펙트럼 해상도는 5 nm 또는 0.02 eV 미만이다.
구절 "평균 진폭 (average amplitude)"은 상기 광학 파장 체계 내에서의 모든 가능한 100 nm 파장 범위에 걸쳐 평균된 반사율 또는 투과율에서의 고저간 변화를 포함한다. 본 명세서에 사용되듯이, 상기 "광학 파장 체계 (optical wavelength regime)"은 약 420 nm 내지 약 700 nm 파장 범위를 포함한다. 본 정보로부터, 도 4에 나타낸 바와 같이, 도 2 및 3에 나타난 제품이 다른 광원 하에서 수직 입사로부터의 다른 입사 조사각에서 봤을 때 상대적으로 큰 색상 변화를 나타낼 것임이 예측될 수 있다.
본 개시의 구체 예는 상기 기판과 상기 스크래치-저항성 물질 사이에 배치된 다중층을 포함하는 광학 간섭층을 이용한다. 상기 광학 간섭층은 다른 광원 하에서 수직 입사로부터 변하는 입사 조사각에서 봤을 때 무색 및/또는 보다 작은 색상 변화에 관하여, 향상된 광학 성능을 달성한다. 그러한 광학 간섭층은 단조로운 구배 디자인에 대해 더 빠르게 제조할 수 있고, 광학 간섭층을 병합하는 제품은 스크래치-저항성 및 우수한 광학 특성을 제공한다.
본 개시의 제1 관점은 광원 하에서 다른 입사 조사각에서 봤을 때 조차도 무색을 나타내는 제품과 관련된다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 본 명세서에서 제공된 범위에서 임의의 입사 조사각에 대해 약 2 이하의 색상 변화를 나타낸다. 본 명세서에서 사용되듯이, 구절 "색상 변화 (color shift)"는 CIE L*, a*, b* 색상 측정 시스템 하에서 a* 및 b* 모두에서 변화를 나타낸다. 예를 들면, 색상 변화는 다음의 식을 사용하여 결정될 수 있다: √((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2), 여기서 상기 식은 수직 입사 (즉, a*1, 및 b*1)에서 봤을 때 및, 입사 조사각이 수직 입사와 다르고, 일부 경우에 수직 입사와 적어도 약 2 도 내지 약 5 도 다르다면, 수직 입사 (즉, a*2, 및 b*2)로부터 떨어진 입사 조사각에서 봤을 때, 제품의 a* 및 b* 좌표를 사용한다. 다른 관찰자의 수집에 걸쳐 다양한 색상의 측정은 평균 관찰자가 상기 색상 변화가 약 2 일 때, 2가지 색상에서 바로 감지할 수 있는 차이를 보는 것을 나타낸다. 일부 경우에서, 2 이하의 색상 변화가 광원 하에서 수직 입사로부터 다양한 입사 조사각에서 봤을 때 상기 제품에 의해 나타난다. 일부 경우에서 상기 색상 변화는 약 1.9 이하, 1.8 이하, 1.7 이하, 1.6 이하, 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1 이하, 1 이하, 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 0.5 이하, 0.4 이하, 0.3 이하, 0.2 이하, 또는 0.1 이하이다. 일부 구체 예에서, 상기 색상 변화는 약 0 일 수 있다. 상기 광원은 A 광원 (텅스텐-필라멘트 조명을 나타냄), B 광원 (일광 시뮬레이팅 광원), C 광원 (일광 시뮬레이팅 광원), D 시리즈 광원 (자연 일광을 나타냄), 및 F 시리즈 광원(다양한 타입의 형광등 조명을 나타냄)을 포함하는, 상기 CIE에 의해 결정된 바와 같이 표준 광원을 포함할 수 있다. 특정 실시 예에서, 상기 제품은 CIE F2, F10, F11, F12 또는 D65 광원 하에서 수직 입사로부터 입사 조사각에서 봤을 때 약 2 이하의 색상 변화를 나타낸다. 상기 입사 조사각은 수직 입사로부터 떨어진, 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 도의 범위, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 상기 제품은 수직 입사로부터 떨어진, 약 0 도 내지 약 80 도 범위에서 모든 입사 조사각에서 및 모든 입사 조사각에 따라 본 명세서에 기재된 최대 색상 변화를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 제품은 수직 입사로부터 떨어진 약 0 내지 약 60 도, 약 2 내지 약 60 도, 약 5 내지 약 60 도 범위의 임의의 입사 조사각에서 2 이하의 색상 변화를 나타낼 수 있다.
도 5를 참조하면, 하나 이상의 구체 예에 따른 제품 (100)은 기판 (110), 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (120)을 포함할 수 있다. 상기 기판 (110)은 대향하는 주 표면 (112, 114) 및 대향하는 보조 표면 (116, 118)을 포함한다. 상기 광학 필름 (120)은 제1 대향 주 표면 (112) 상에 배치된 것으로서 도 5에 나타나지만; 그러나, 상기 광학 필름 (120)은 상기 제1 대향 주 표면 (112) 상에 배치되는 것뿐만 아니라 또는 대신에, 제2 대향 주 표면 (114) 및/또는 대향 주 표면의 하나 또는 모두 상에 배치될 수 있다. 상기 제품 (100)은 코팅된 표면 (101)을 포함한다.
상기 광학 필름 (120)은 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 층을 포함한다. 용어 "층 (layer)"은 단일층을 포함할 수 있거나 또는 하나 이상의 서브-층을 포함할 수 있다. 그러한 서브-층은 서로 직접 접촉될 수 있다. 상기 서브-층은 동일 물질 또는 2 이상의 다른 물질로 형성될 수 있다. 하나 이상의 택일적인 구체 예에서, 그러한 서브-층들은 그 사이에 배치된 다른 물질의 개재 층을 가질 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 층은 하나 이상의 연속적고 끊임없는 층 및/또는 하나 이상의 비연속적이고 끊어진 층 (즉, 서로 인접하여 형성된 다른 물질을 가지는 층)을 포함할 수 있다. 층 또는 서브-층은 개별 증착 또는 연속 증착 공정을 포함하는 당업계에 알려진 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층은 단지 연속 증착 공정, 또는 택일적으로 단지 개별 증착 공정을 사용하여 형성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되듯이, 용어 "배치 (dispose)"는 코팅, 증착 및/또는 당업계에 알려진 임의의 방법을 사용하여 표면 상에 물질을 형성하는 것을 포함한다. 상기 배치된 물질은 본 명세서에 정의된 것과 같이 층을 구성할 수 있다. 상기 구절 "상에 배치된 (disposed on)"은 물질이 표면과 직접 접촉하여 존재하도록 표면 상에 물질을 형성하는 경우를 포함하고, 또한 하나 이상의 개재 물질이 상기 배치된 물질과 상기 표면 사이에 존재하도록 물질이 표면 상에 형성되는 경우를 포함한다. 상기 개재 물질은 본 명세서에서 정의된 것과 같이 층을 구성할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품 (100)은 베르코비치 압자 (Berkovitch indenter)로 코팅된 표면을 만입시켜 상기 코팅된 표면의 표면으로부터 적어도 약 100 nm의 골 깊이를 갖는 만입을 형성함으로써 상기 코팅된 표면 (101) 상에서 측정되듯이, 약 8 GPa 이상, 약 10 GPa 이상, 약 14 GPa 이상, 약 18 GPa 이상의 평균 경도를 나타낸다. 일부 구체 예에서, 상기 제품의 평균 경도는 약 5 GPa 내지 약 30 GPa, 약 6 GPa 내지 약 30 GPa, 약 7 GPa 내지 약 30 GPa, 약 8 GPa 내지 약 30 GPa, 약 9 GPa 내지 약 30 GPa, 약 10 GPa 내지 약 30 GPa, 약 12 GPa 내지 약 30 GPa, 약 5 GPa 내지 약 28 GPa, 약 5 GPa 내지 약 26 GPa, 약 5 GPa 내지 약 24 GPa, 약 5 GPa 내지 약 22 GPa, 약 5 GPa 내지 약 20 GPa, 약 12 GPa 내지 약 25 GPa, 약 15 GPa 내지 약 25 GPa, 약 16 GPa 내지 약 24 GPa, 약 18 GPa 내지 약 22 GPa의 범위 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 제품 (100)은 또한 마모 저항성을 나타낸다. 일부 구체 예에서, 마모 저항성은 Crockmeters, Taber 연삭기 및 다른 유사한 표준 기구를 사용하는 것과 같이 당업계에 알려진 테스트에 의해 측정된다. 예를 들어, Crockmeters는 그러한 러빙 (rubbing)이 수행되는 표면의 Crock 저항을 결정하는데 사용된다. Crockmeter는 가중 암(weighted arm)의 말단 상에 설치된 러빙 팁 (rubbing tip) 또는 "핑거 (finger)"과 표면을 직접 접촉시킨다. Crockmeter로 공급되는 표준 핑거는 15 밀리미터 (mm) 직경의 고체 아크릴 막대이다. 표준 크로킹 천의 깨끗한 조각이 이러한 아크릴 핑거에 설치된다. 그 후, 상기 핑거는 900 g의 압력으로 상기 샘플 상에 지지되고, 상기 암은 내구성/크록 저항성에서의 변화를 관찰하기 위한 시도로 상기 샘플을 가로질러 전후로 반복적으로 기계적으로 이동된다. 본 명세서에서 기재된 테스트에 사용되는 Crockmeter는 분 당 60 회전의 균일한 스토크 속도를 제공하는 자동화된 모델이다. 상기 Crockmeter 테스트는 "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 본 명세서에 참조로 포함된다. 본 명세서에 기재된 코팅된 제품의 크록 저항성 또는 내구성은 ASTM 테스트 과정 F1319-94에 의해 정의된 것과 같이 특정 수의 와이프 후 광학 (예를 들면, 반사율, 헤이즈, 또는 투과율) 측정에 의해 결정된다. "와이프 (wipe)"는 러빙 팁 또는 핑거의 2개의 스토크 또는 하나의 사이클로 정의된다.
하나 이상의 구체 예에 따르면, 상기 제품 (100)은 상기 광학 영역에 걸처 약 80% 이상의 평균 광 투과율을 나타낸다. 용어 "광 투과율 (light transmission)"은 매질 (medium)을 통해 투과된 빛의 양을 나타낸다. 광 투과율의 측정은 매질을 들어오는 빛의 양과 매질을 나가는 빛의 양 사이의 차이이다. 즉, 광 투과율은 흡수 또는 산란됨이 없이 매질을 통해 이동하는 빛이다. 용어 "평균 광 투과율 (average light transmission)"은 CIE 표준 관측자에 의해 기재되듯이, 발광 효율 함수 (luminous efficiency function)에 의해 곱해진 광 투과율의 스펙트럼 평균을 나타낸다. 특정 구체 예의 제품 (100)은 80% 이상, 82% 이상, 85% 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.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품 (100)은 약 20% 이하의 총 반사율을 가진다. 예를 들면, 상기 제품은 20% 이하, 15%, 이하, 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하의 총 반사율을 가질 수 있다. 일부 특정 구체 예에서, 상기 제품은 6.9% 이하, 6.8% 이하, 6.7% 이하, 6.6% 이하, 6.5% 이하, 6.4% 이하, 6.3% 이하, 6.2% 이하, 6.1% 이하, 6.0% 이하, 5.9% 이하, 5.8% 이하, 5.7% 이하, 5.6% 이하, 또는 5.5% 이하의 총 반사율을 가질 수 있다. 하나 이상의 구체 예에 따르면, 상기 제품 (100)은 상기 기판 (110)의 총 반사율과 동일하거나 또는 그 미만인 총 반사율을 가진다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품 (100)은 상기 광 파장 체계에 걸쳐 상대적으로 고른(flat) 투과율 스펙트럼, 반사율 스펙트럼, 또는 투과율 및 반사율 스펙트럼을 나타낸다. 일부 구체 예에서, 상기 상대적으로 고른 투과율 및/또는 반사율 스펙트럼은 전체 광학 파장 체계 또는 상기 광학 파장 체계에서 파장 범위 세그먼트 (wavelength range segment)에 따라 약 5 % 포인트 이하의 평균 진동 진폭을 포함한다. 상기 파장 범위 세그먼트는 약 50 nm, 약 100 nm, 약 200 nm 또는 약 300 nm일 수 있다. 일부 구체 예에서, 상기 평균 진동 진폭은 약 4.5 % 포인트 이하, 약 4 % 포인트 이하, 약 3.5 % 포인트 이하, 약 3 % 포인트 이하, 약 2.5 % 포인트 이하, 약 2 % 포인트 이하, 약 1.75 % 포인트 이하, 약 1.5 % 포인트 이하, 약 1.25 % 포인트 이하, 약 1 % 포인트 이하, 약 0.75 % 포인트 이하, 약 0.5 % 포인트 이하, 약 0.25 % 포인트 이하, 또는 약 0 % 포인트, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위일 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 제품은 상기 광 파장 체계에 걸쳐 약 100 nm 또는 200 nm의 선택된 파장 범위 세그먼트에 걸친 투과율을 나타내며, 여기서, 상기 스펙트럼으로부터 진동은 약 80%, 약 82%, 약 84%, 약 86%, 약 87%, 약 88%, 약 89%, 약 90%, 약 91%, 약 92%, 약 93%, 약 95%, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위의 최대 피크를 가진다.
일부 구체 예에서, 상기 상대적으로 고른 평균 투과율 및/또는 평균 반사율은 상기 광 파장 체계에서 특정 파장 범위 세그먼트에 따라, 상기 평균 투과율 또는 평균 반사율의 퍼센트로서 표현되는, 최대 진동 진폭을 포함한다. 상기 평균 투과율 또는 평균 반사율은 또한 상기 광 파장 체계에서 동일한 특정 파장 범위 세그먼트를 따라 측정될 수 있다. 상기 파장 범위 세그먼트는 약 50 nm, 약 100 nm 또는 약 200 nm일 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품 (100)은 약 10% 이하, 약 5 % 이하, 약 4.5% 이하, 약 4 % 이하, 약 3.5% 이하, 약 3 % 이하, 약 2.5% 이하, 약 2% 이하, 약 1.75% 이하, 약 1.5% 이하, 약 1.25% 이하, 약 1% 이하, 약 0.75% 이하, 약 0.5% 이하, 약 0.25% 이하, 또는 약 0.1% 이하, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위의 평균 진동 진폭을 갖는 평균 투과율 및/또는 평균 반사율을 나타낸다. 그러한 퍼센트-기초 평균 진동 진폭은 상기 광 파장 체계에서 약 50 nm, 약 100 nm, 약 200 nm 또는 약 300 nm의 파장 범위 세그먼트를 따라 상기 제품에 의해 나타날 수 있다. 예를 들면, 제품은 상기 광 파장 체계 내에서 약 100 nm의 파장 범위 세그먼트인, 약 500 nm 내지 약 600 nm의 파장 범위를 따라 약 85%의 평균 투과율을 나타낼 수 있다. 상기 제품은 또한 동일한 파장 범위 (500 nm 내지 약 600 nm)를 따라 약 3%의 퍼센트-기초 진동 진폭을 나타낼 수 있고, 이는 500 nm 내지 600 nm의 파장 범위를 따라, 상기 절대 진동 진폭 (비-퍼센트-기초)이 2.55 % 포인트임을 의미한다.
기판
상기 기판 (110)은 무정형 기판, 결정성 기판 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 기판 (110)은 인공 물질 및/또는 자연 발생 물질로부터 형성될 수 있다. 일부 특정 구체 예에서, 상기 기판(110)은 특히 플라스틱 및/또는 금속 기판을 배제할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 기판은 약 1.45 내지 약 1.55 범위의 굴절률을 나타낸다. 특정 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 적어도 5, 적어도 10, 적어도 15, 또는 적어도 20 샘플을 사용한 볼-온-링 (ball-on-ring) 테스트에 의해 측정되는 것과 같이, 0.5% 이상, 0.6% 이상, 0.7% 이상, 0.8% 이상, 0.9% 이상, 1% 이상, 1.1% 이상, 1.2% 이상, 1.3% 이상, 1.4% 이상, 1.5% 이상, 또는 심지어 2% 이상인 하나 이상의 대향 주 표면 상의 표면에서 평균 변형-대-파괴(strain-to-failure)를 나타낼 수 있다. 특정 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 약 1.2%, 약 1.4%, 약 1.6%, 약 1.8%, 약 2.2%, 약 2.4%, 약 2.6%, 약 2.8%, 또는 약 3% 이상의 하나 이상의 대향 주 표면 상의 그 표면에서 평균 변형-대-파괴를 나타낼 수 있다.
적합한 기판 (110)은 약 30 GPa 내지 약 120 GPa 범위의 탄성률 (또는 영률)을 나타낼 수 있다. 일부 경우에서, 상기 기판의 탄성률은 약 30 GPa 내지 약 110 GPa, 약 30 GPa 내지 약 100 GPa, 약 30 GPa 내지 약 90 GPa, 약 30 GPa 내지 약 80 GPa, 약 30 GPa 내지 약 70 GPa, 약 40 GPa 내지 약 120 GPa, 약 50 GPa 내지 약 120 GPa, 약 60 GPa 내지 약 120 GPa, 약 70 GPa 내지 약 120 GPa, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 무정형 기판은 유리를 포함할 수 있고, 이는 강화되거나 또는 강화되지 않을 수 있다. 적합한 유리의 실시 예는 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다. 일부 변형에서, 상기 유리는 산화 리튬을 함유하지 않을 수 있다. 하나 이상의 택일적 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 유리 세라믹 기판 (강화되거나 또는 강화되지 않음)과 같은 결정성 기판을 포함할 수 있거나, 또는 사파이어와 같은 단결정 구조를 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 무정형계 (예를 들면, 유리) 및 결정성 클래딩 (예를 들면, 사파이어층, 다결정성 알루미나층 및/또는 스피넬 (MgAl2O4) 층)을 포함한다.
다른 구체 예는 커브형 또는 달리 성형된 또는 조각된 기판을 활용할 수 있지만, 상기 기판 (110)은 실질적으로 평평하거나 또는 시트형태일 수 있다. 상기 기판 (110)은 실질적으로 광학적으로 선명하며, 투명하고 광 산란이 없을 수 있다. 그러한 구체 예에서, 상기 기판은 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상, 약 91% 이상 또는 약 92% 이상의 광 파장 체계에 걸쳐 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 택일적 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 불투명할 수 있거나 또는 상기 광 파장 영역에 걸쳐 약 10% 미만, 약 9% 미만, 약 8% 미만, 약 7% 미만, 약 6% 미만, 약 5% 미만, 약 4% 미만, 약 3% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만, 또는 약 0% 미만의 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 기판 (110)은 선택적으로 화이트, 블랙, 레드, 블루, 그린, 옐로우, 오렌지 등과 같은 색상을 나타낼 수 있다.
추가적으로 또는 택일적으로, 상기 기판 (110)의 물리적 두께는 심미적 및/또는 기능적 이유로 하나 이상의 그것의 치수에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판 (110)의 에지 (edges)는 상기 기판 (110)의 좀 더 중심 영역에 비교하여 더 두꺼울 수 있다. 상기 기판(110)의 길이, 폭 및 물리적 두께 치수는 또한 상기 제품 (100)의 적용 또는 사용에 따라 달라질 수 있다.
상기 기판 (110)은 여러 가지의 다른 공정을 사용하여 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판 (110)이 유리와 같은 무정형 기판을 포함하는 경우, 다양한 형성 방법은 융합 인발 (fusion draw) 및 슬롯 인발 (slot draw)과 같은 플로트 유리 공정 (float glass processes) 및 다운-인발 공정 (down-draw processes)을 포함할 수 있다.
한번 형성되면, 기판 (110)은 강화되어 강화된 기판을 형성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되듯이, 용어 "강화된 기판"은 화학적으로 강화된, 예를 들어, 상기 기판의 표면에서 더 작은 이온에 대한 더 큰 이온의 이온-교환을 통해, 화학적으로 강화되는 기판을 나타낼 수 있다. 그러나, 압축 응력 및 중심 장력 영역을 만들기 위해 기판의 부분들 사이의 열 팽창 계수의 부정합을 이용하는 것, 또는 열 템퍼링하는 것과 같은 당업계에 알려진 다른 강화 방법은 강화된 기판을 형성하기 위해 이용될 수 있다.
상기 기판이 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화된 경우, 상기 기판의 표면층에 이온은 동일한 원자가 또는 산화 상태를 가지는 더 큰 이온으로 대체 또는 교환된다. 이온 교환 공정은 전형적으로 기판에서 더 작은 이온과 교환될 큰 이온을 함유하는 용융 염 욕 (molten salt bath)에 기판을 침지함으로써 수행된다. 욕 조성물 및 온도, 침지 시간, 염 욕 (또는 욕)에 기판의 침지 횟수, 다중 염 욕의 사용, 어닐링, 세척 및 그 유사와 같은 추가적인 단계를 포함하지만, 이에 한정되지 않는, 이온 교환 공정에 대한 파라미터는 상기 기판의 조성물 및 강화하는 작업에서 초래되는 기판의 바람직한 압축 응력(CS), 압축 응력층의 깊이 (또는 층의 깊이)에 의해 일반적으로 결정된다는 것을 당업자는 충분히 인식할 수 있을 것이다. 실시 예에 의해, 알칼리-금속 함유 유리 기판의 이온 교환은 한정됨이 없이, 질산염, 황산염 및 거대 알칼리 금속 이온의 염화물과 같은 염을 함유하는 적어도 하나의 용융 염 내에 침지함으로써 달성될 수 있다. 상기 용융 염 욕의 온도는 전형적으로 침지 시간이 약 15 분 내지 약 40 시간인 동안, 약 380 ℃ 내지 약 450 ℃의 범위이다. 그러나, 상술한 것과 다른 온도 및 침지 시간이 또한 사용될 수 있다.
게다가, 유리 기판이 침지 사이에 세척 및/또는 어닐링 단계와 함께 다중 이온 교환 욕에 침지되는 이온 교환 공정의 비-한정 실시예는 2008년 7월 11일자로 출원된 미국 가출원 번호 제61/079,995호의 우선권을 청구하면서, Douglas C. Allan 등에 의해 "Glass with Compressive Surface for Consumer Applications"의 명칭으로 2009년 7월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제12/500,650호에서 기재되고, 여기서 상기 유리 기판은 다른 농도의 염 욕에서 다중의 연속적인 이온 교환 처리에서 침지에 의해 강화되며; 그리고 2008년 7월 29일자로 출원된 미국 가출원 번호 제61/084,398호의 우선권을 청구하면서, Christopher M. Lee 등에 의해 "Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass"의 명칭으로 2012년 11월 20일자에 등록된 미국 특허 번호 제8,312,739호에 기재되고, 여기서 상기 유리 기판은 유출 이온으로 희석되는 제1 욕에서 이온교환하고, 이어서 제1 욕보다 작은 농도의 유출 이온을 갖는 제2 욕에 침지함으로써 강화된다. 상기 미국 특허 출원 번호 제12/500,650호 및 미국 특허 번호 제8,312,739호의 내용은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 병합된다.
이온 교환에 의해 달성되는 화학 강화의 정도는 중심 장력 (CT), 표면 CS 및 층의 깊이 (DOL)의 파라미터에 기초하여 정량화될 수 있다. 표면 CS는 다양한 깊이로 강화된 표면 근처에 또는 강화된 유리 내에서 측정될 수 있다. 최대 CS 값은 상기 강화된 기판의 표면 (CSs)에서 측정된 CS를 포함할 수 있다. 유리 기판 내의 압축 응력층에 인접한 내부 영역에 대해서 계산된 상기 CT는 상기 CS, 물리적 두께 t, 및 상기 DOL로부터 계산될 수 있다. CS 및 DOL은 당업계에 알려진 이러한 수단을 사용하여 측정된다. 그러한 수단은 한정됨이 없이, Luceo Co., Ltd. (일본, 도쿄)에 의해 제조된 FSM-6000, 또는 그 유사품과 같은 상업적으로 이용가능한 기구를 사용한 표면 응력의 측정 (FSM)을 포함하고, CS 및 DOL을 측정하는 방법은 "Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass"의 명칭으로, ASTM 1422C-99 및 "Standard Test Method for Non-Destructive Photoelastic Measurement of Edge and Surface Stresses in Annealed, Heat-Strengthened, and Fully-Tempered Flat Glass"의 ASTM 1279.19779에서 기재되고, 이의 내용은 전체가 참조로서 본 명세서에 병합된다. 표면 응력 측정은 상기 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 좌우되며, 이는 상기 유리 기판의 복굴절에 관련된다. 결국, SOC는 섬유 및 4개의 포인트의 굽힘 방법과 같은 당업계에 알려진 이러한 방법에 의해 측정되고, 이러한 방법 모두는 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"의 명칭으로 ASTM 표준 C770-98 (2008)에 기재되고, 그 내용은 전체가 참조로서 본 명세서에 병합된다. 상기 CS와 CT 사이의 관계는 다음의 식 (1)로 주어진다:
CT = (CS ·DOL)/(t - 2 DOL) (1),
여기서, t는 상기 유리 제품의 물리적 두께 (㎛)이다. 본 개시의 다양한 부분에서, CT 및 CS는 메가파스칼 (MPa)로 본 명세서에 표현되고, 물리적 두께 t 는 마이크로미터 (㎛) 또는 밀리미터 (mm) 중 어느 하나로 표현되고, DOL은 마이크로미터 (㎛)로 표현된다.
일 구체 예에서, 강화된 기판 (110)은 250 MPa 이상, 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 CS를 가질 수 있다. 상기 강화된 기판은 10 ㎛ 이상, 15 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상 (예를 들면, 25 ㎛, 30 ㎛, 35 ㎛, 40 ㎛, 45 ㎛, 50 ㎛ 이상)의 DOL 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 CT를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 강화된 기판은 다음 중 하나 이상을 가진다: 500 MPa 초과의 표면 CS, 15 ㎛ 초과의 DOL, 및 18 MPa 초과의 CT.
상기 기판에 사용될 수 있는 예시적인 유리는 다른 유리 조성물이 고려될 수 있지만, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다. 그러한 유리 조성물은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 하나의 예시적인 유리 조성물은 SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하며, 여기서 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 몰%, 및 Na2O ≥ 9 몰% 이다. 일 구체 예에서, 상기 유리 조성물은 적어도 6 중량%의 산화 알루미늄을 포함한다. 추가적인 구체 예에서, 상기 기판은 알칼리 토 산화물의 함량이 적어도 5 중량%가 되도록 하나 이상의 알칼리 토 산화물을 가지는 유리 조성물을 포함한다. 일부 구체 예에서, 적합한 유리 조성물은 적어도 하나의 K2O, MgO, 및 CaO를 더 포함한다. 특정 구체 예에서, 상기 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 기판에 적합한 추가 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 기판에 적합한 더 추가 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 구체 예에서, 상기 기판에 적합한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 일부 구체 예에서, 50 몰% 초과의 SiO2, 다른 구체 예에서 적어도 58 몰%의 SiO2, 및 또 다른 구체 예에서 적어도 60 몰%의 SiO2를 포함하며, 여기서 상기 비율(ratio)은
Figure pat00001
이고, 여기서 상기 비율에서 상기 성분은 몰%로 표현되고, 상기 개질제 (modifier)는 알칼리 금속 산화물이다.　 특정 구체 예에서, 이러한 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, 상기 비율
Figure pat00002
이다.
또 다른 구체 예에서, 상기 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 구체 예에서, 상기 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 기판 (110)이 결정성 기판을 포함하는 경우, 상기 기판은 단결정을 포함할 수 있으며, 이는 Al2O3를 포함할 수 있다. 그러한 단결정 기판은 사파이어로서 나타낸다. 결정성 기판에 대한 다른 적합한 물질은 다결정성 알루미나층 및/또는 스피넬 (MgAl2O4)을 포함한다.
선택적으로, 상기 결정성 기판 (110)은 유리 세라믹 기판을 포함할 수 있고, 이는 강화되거나 또는 비-강화될 수 있다. 적합한 유리 세라믹의 실시 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-quartz solid solution), β-스포듀민 에스에스 (β-spodumene ss), 코디어라이트 (cordierite) 및 리튬 디실리케이트를 포함하는 주요 결정 상을 포함하는 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 상기 유리 세라믹 기판은 본 명세서에 개시된 화학적 강화 공정을 사용하여 강화될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, MAS-시스템 유리 세라믹 기판은 Li2SO4 용융 염에서 강화될 수 있으며, 이에 의해 2Li+ 의 Mg2 +로의 교환이 발생할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에 따른 기판 (110)은 약 100 ㎛ 내지 약 5 mm 범위의 물리적 두께를 가질 수 있다. 예시적인 기판 (110)의 물리적 두께는 약 100 ㎛ 내지 약 500 ㎛ (예를 들면, 100, 200, 300, 400 또는 500 ㎛)의 범위를 가진다. 추가 예시적인 기판 (110)의 물리적 두께는 약 500 ㎛ 내지 약 1000 ㎛ (예를 들면, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000 ㎛)의 범위를 가진다. 상기 기판 (110)은 약 1 mm 초과 (예를 들면, 약 2, 3, 4, 또는 5 mm)의 물리적 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 기판 (110)은 2 mm 이하 또는 1 mm 미만의 물리적 두께를 가질 수 있다. 상기 기판 (110)은 산성 연마될 수 있으며 또는 표면 흠결의 효과를 제거하거나 감소시키기 위하여 달리 처리될 수 있다.
광학 필름
도 5-6에 나타나듯이, 상기 광학 필름 (120)은 복수의 층 (130, 140, 150)을 포함할 수 있다. 추가적인 층은 또한 광학 필름 (120)에 포함될 수 있다. 또한, 일부 구체 예에서, 하나 이상의 필름 또는 층이 상기 광학 필름 (120)으로부터 상기 기판 (110)의 반대면 상에 (즉, 주 표면 (114) 상에) 배치될 수 있다.
상기 광학 필름 (120)의 물리적 두께는 약 0.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛ 범위일 수 있다. 일부 경우에서, 상기 광학 필름 (120)의 물리적 두께는 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.9 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.8 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.7 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.6 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.4 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.3 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.2 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.1 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 1.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 1.2 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 1.3 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 1.4 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 또는 약 1.5 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위일 수 있다.
상기 광학 필름 (120)은 베르코비치 압자(Berkovitch indenter)로 상기 표면을 만입시켜 (상기 코팅된 표면의 표면(101)으로부터 측정된) 적어도 약 100nm의 골 깊이를 갖는 만입을 형성함으로써 상기 코팅된 표면 (101) 상에서 측정된 것과 같이, 약 5 GPa 초과의 평균 경도를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 상기 광학 필름(120)은 약 6 GPa 내지 약 30 GPa, 약 7 GPa 내지 약 30 GPa, 약 8 GPa 내지 약 30 GPa, 약 9 GPa 내지 약 30 GPa, 약 10 GPa 내지 약 30 GPa, 약 12 GPa 내지 약 30 GPa, 약 5 GPa 내지 약 28 GPa, 약 5 GPa 내지 약 26 GPa, 약 5 GPa 내지 약 24 GPa, 약 5 GPa 내지 약 22 GPa, 약 5 GPa 내지 약 20 GPa, 약 12 GPa 내지 약 25 GPa, 약 15 GPa 내지 약 25 GPa, 약 16 GPa 내지 약 24 GPa, 약 18 GPa 내지 약 22 GPa 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위의 평균 경도를 나타낼 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 광학 필름은 상기 기판 (110)의 주 표면 (112) 상에 배치된 광학 간섭층 (130), 상기 광학 간섭층 (130) 상에 배치된 스크래치-저항층 (140) 및 상기 스크래치-저항층 (140) 상에 배치된 선택적인 캐핑층 (150)을 포함한다. 나타난 구체 예에서, 상기 광학 간섭층 (130)은 상기 기판 (110)과 상기 스크래치-저항층 (140) 사이에 배치되고, 따라서 상기 기판 (110)과 상기 스크래치-저항층 (140) 사이의 인터페이스를 변경한다.
광학 간섭층 (130)은 둘 이상의 서브-층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 둘 이상의 서브-층은 다른 굴절률을 가지는 것으로서 특징화될 수 있다. 구체 예에서, 광학 간섭층 (130)은 제1 낮은 굴절률 서브-층 및 제2 높은 굴절률 서브-층을 포함한다. 제1 낮은 굴절률 서브-층 및 제2 높은 굴절률 서브-층의 굴절률의 차이는 약 0.01 이상, 0.05 이상, 0.1 이상 또는 심지어 0.2 이상일 수 있다.
도 6에서 나타나듯이, 광학 간섭층은 복수의 서브-층 세트 (131)을 포함할 수 있다. 단일 서브-층 세트는 제1 낮은 굴절률 서브-층 및 제2 높은 굴절률 서브-층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 서브-층 세트 (131)은 제1 낮은 굴절률 서브-층 (131A) 및 제2 높은 굴절률 서브-층 (131B)를 포함한다. 일부 구체 예에서, 광학 간섭층은 제1 낮은 굴절률 서브-층 ("L"로서 설명를 위해 디자인됨) 및 제2 높은 굴절률 서브-층 ("H"로서 설명를 위해 디자인됨)이 서브-층의 다음의 순서를 제공하도록 복수의 서브-층 세트를 포함한다: L/H/L/H 또는 H/L/H/L, 여기서 제1 낮은 굴절률 서브-층 및 제2 높은 굴절률 서브-층은 광학 간섭층의 물리적 두께에 따라 교대로 나타날 수 있다. 도 6의 실시 예에서, 상기 광학 간섭층 (130)은 3의 서브-층 세트를 포함한다. 일부 구체 예에서, 상기 광학 간섭층 (130)은 10의 서브-층 세트까지 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광학 간섭층 (130)은 약 2 내지 약 12, 약 3 내지 약 8, 약 3 내지 약 6의 서브-층 세트를 포함할 수 있다.
일부 구체 예에서, 광학 간섭층은 하나 이상의 제3 서브-층을 포함할 수 있다. 상기 제3 서브-층은 낮은 RI, 높은 RI 또는 중간 RI를 가질 수 있다. 일부 구체 예에서, 상기 제3 서브-층은 제1 낮은 굴절률 서브-층 (131A) 또는 제2 높은 굴절률 서브-층 (131B)로서 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 다른 구체 예에서, 제3 서브-층은 제1 낮은 굴절률 서브-층 (131A)의 굴절률과 제2 높은 굴절률 서브-층 (131B) 사이에 있는 중간 굴절률을 가질 수 있다. 제3 서브-층은 복수의 서브-층 세트와 스크래치-저항층 (140) 사이에 (도 12, 231C 참조), 또는 기판과 복수의 서브-층 세트 사이에 (도 12, 231D 참조) 배치될 수 있다. 택일적으로, 제3 서브-층은 복수의 서브-층 세트 내에 포함될 수 있다 (미 도시). 상기 제3 서브-층은 다음의 예시적인 배치의 광학 간섭층에서 제공될 수 있다: L제3 서브-층/H/L/H/L; H제3 서브-층/L/H/L/H; L/H/L/H/L제3 서브-층; H/L/H/L/H제3 서브-층; L제3 서브-층/H/L/H/L/H제3 서브-층; H제3 서브-층/L/H/L/H/L제3 서브-층; L제3 서브-층/ L/H/L/H; H제3 서브-층/ H/L/H/L; H/L/H/ L/L제3 서브-층; L/H/L/ H/H제3 서브-층; L제3 서브-층/L/H/L/H/H제3 서브-층; H제3 서브-층//H/L/H/L/L제3 서브-층; L/M/H/L/M/H; H/M/L/H/M/L; M/L/H/L/M; 및 다른 조합. 이러한 배치에서, 임의의 아래 첨자가 없는 "L"은 제1 낮은 굴절률 서브-층을 나타내고, 임의의 아래 첨자가 없는 "H"는 제2 높은 굴절률 서브-층을 나타낸다. 참조 부호 "L제3 서브-층"은 낮은 RI를 갖는 제3 서브-층을 나타내고, "H제3 서브-층"은 높은 RI를 갖는 제3 서브-층을 나타내며, 그리고 "M"은 중간 RI를 갖는 제3 서브-층을 나타낸다.
본 명세서에 사용되듯이, 용어 "낮은 RI (low RI)", "높은 RI (high RI)" 및 "중간 RI (medium RI)"는 또 다른 굴절율에 대한 상대적인 값을 나타낸다 (낮은 RI < 중간 RI < 높은 RI). 하나 이상의 구체 예에서, 용어 "낮은 RI"는 제1 낮은 굴절률 서브-층 또는 제3 서브-층과 함께 사용될 때, 약 1.3 내지 약 1.7의 범위를 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 용어 "높은 RI"는 제2 높은 굴절률 서브-층 또는 제3 서브-층과 함께 사용될 때, 약 1.6 내지 약 2.5의 범위를 포함한다. 일부 구체 예에서, 용어 "중간 RI"는 제3 서브-층과 함께 사용될 때, 약 1.55 내지 약 1.8의 범위를 포함한다. 일부 경우에서, 낮은 RI, 높은 RI 및 중간 RI에 대한 범위는 중첩될 수 있다; 그러나, 대부분의 경우에서, 광학 간섭층의 서브-층은 다음의 RI에 관한 일반적인 관계식을 가진다: 낮은 RI < 중간 RI < 높은 RI.
상기 광학 간섭층 (130)에서 사용에 적합한 예시적인 물질은 다음을 포함한다: SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, AlN, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, TiO2, ZrO2, TiN, MgO, MgF2, BaF2, CaF2, SnO2, HfO2, Y2O3, MoO3, DyF3, YbF3, YF3, CeF3, 중합체, 플루오로중합체, 플라즈마-중합된 중합체, 실록산 중합체, 실세스퀴옥산 (silsesquioxanes), 폴리이미드, 불소화 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰, 폴리페닐설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴 중합체, 우레탄 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 스크래치-저항층에서 사용에 적합한 것으로서 아래에 인용된 다른 물질 및 당업계에 알려진 다른 물질. 제1 낮은 굴절률 서브-층에서 사용을 위해 적합한 물질의 일부 실시 예는 SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, SiOxNy, SiuAlvOxNy, MgO, MgF2, BaF2, CaF2, DyF3, YbF3, YF3, 및 CeF3를 포함한다. 제2 높은 굴절률 서브-층에서 사용을 위해 적합한 물질의 일부 실시 예는 SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3, Al2O3, 및 MoO3를 포함한다.
하나 이상의 구체 예에서, 광학 간섭층의 하나 이상의 서브-층은 특정 광학 두께 범위를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되듯이, 용어 "광학 두께 (optical thickness)"는 (n*d)에 의해 결정되고, 여기서 "n"은 서브-층의 RI를 나타내고, "d"는 서브-층의 물리적 두께를 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 광학 간섭층의 하나 이상의 서브-층은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 15 nm 내지 약 100 nm 범위의 광학 두께를 포함할 수 있다. 일부 구체 예에서, 광학 간섭층 (130)에서 모든 서브-층은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 15 nm 내지 약 100 nm 범위의 광학 두께를 각각 가질 수 있다. 일부 경우에서, 광학 간섭층 (130)의 하나 이상의 서브-층은 약 50 nm 이상의 광학 두께를 가진다. 일부 경우에서, 각각의 제1 낮은 굴절률 서브-층은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 15 nm 내지 약 100 nm 범위의 광학 두께를 가진다. 다른 경우에서, 각각의 제2 높은 굴절률 서브-층은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 15 nm 내지 약 100 nm 범위의 광학 두께를 가진다. 또 다른 경우에서, 각각의 제3 서브-층은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 15 nm 내지 약 100 nm 범위의 광학 두께를 가진다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 광학 간섭층 (130)은 약 800 nm 이하의 물리적 두께를 가진다. 상기 광학 간섭층 (130)은 약 10 nm 내지 약 800 nm, 약 50 nm 내지 약 800 nm, 약 100 nm 내지 약 800 nm, 약 150 nm 내지 약 800 nm, 약 200 nm 내지 약 800 nm, 약 10 nm 내지 약 750 nm, 약 10 nm 내지 약 700 nm, 약 10 nm 내지 약 650 nm, 약 10 nm 내지 약 600 nm, 약 10 nm 내지 약 550 nm, 약 10 nm 내지 약 500 nm, 약 10 nm 내지 약 450 nm, 약 10 nm 내지 약 400 nm, 약 10 nm 내지 약 350 nm, 약 10 nm 내지 약 300 nm, 약 50 nm 내지 약 300 nm 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위의 물리적 두께를 가질 수 있다.
일부 구체 예에서, 상기 광학 간섭층은 침지된 상태에서 측정될 때, 상기 광 파장 체계에 걸쳐 약 2% 이하, 1.5% 이하, 0.75% 이하, 0.5% 이하, 0.25% 이하, 0.1% 이하, 또는 심지어 0.05% 이하의 평균 광 반사율을 나타낸다. 본 명세서에서 사용되듯이, 구절 "침지된 상태 (immersed state)"는 상기 광학 간섭층을 포함하는 것 이외의 인터페이스에서 상기 제품에 의해 만들어진 반사를 공제하거나 달리 제거하는 것에 의한 상기 평균 반사율의 측정을 포함한다. 일부 경우에서, 상기 광학 간섭층은 약 450 nm 내지 약 650 nm, 약 420 nm 내지 약 680 nm, 약 420 nm 내지 약 740 nm, 약 420 nm 내지 약 850 nm, 또는 약 420 nm 내지 약 950 nm와 같은 다른 파장 범위에 걸쳐 그러한 평균 광 반사율을 나타낼 수 있다. 일부 구체 예에서, 상기 광학 간섭층은 상기 광 파장 체계에 걸쳐 약 90% 이상, 92% 이상, 94% 이상, 96% 이상, 또는 98% 이상의 평균 광 투과율을 나타낸다.
본 명세서에서 기재된 구체 예의 광학 간섭층 (130)은 단조로운 굴절률 구배를 가진 층으로부터 구별될 수 있다. 스크래치-저항층 (140) 과 기판 (110) 사이의 광학 간섭층 (130)을 포함하는 제품은 광학 필름 (120)의 물리적 두께를 감소시키는 동안 향상된 광학 성능 (본 명세서에 기재되듯이, 예를 들면, 높은 평균 광 투과율, 낮은 평균 광 반사율, 낮은 색상 변화)을 나타낸다. 단조로운 굴절률 구배 층은 유사한 광학 성능을 제공하지만, 더 큰 물리적 두께를 요구할 수 있다.
하나 이상의 구체 예의 스크래치-저항층 (140)은 무기질 카바이드, 질화물, 산화물, 다이아몬드-유사 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 스크래치-저항층 (140)에 대해 적합한 물질의 실시 예는 금속 질화물, 금속 산화질화물, 금속 카바이드, 금속 옥시카바이드 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 예시적인 금속은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W를 포함한다. 상기 스크래치-저항층 (140)에 이용될 수 있는 물질의 특정 실시 예는 Al2O3, AlN, AlOxNy, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, 다이아몬드, 다이아몬드-유사 탄소, SixCy, SixOyCz, ZrO2, TiOxNy 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 스크래치-저항층은 또한 나노복합 물질, 또는 경도, 인성, 또는 마멸/마모 저항성을 향상시키기 위해 제어된 미세구조를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 스크래치-저항층은 약 5 nm 내지 약 30 nm 크기 범위의 나노 결정을 포함할 수 있다. 구체 예에서, 상기 스크래치-저항층은 변환-강인화된 (transformation-toughened) 지르코니아, 부분적으로 안정화된 지르코니아, 또는 지르코니아-강인화된 알루미나를 포함할 수 있다. 구체 예에서, 스크래치-저항층은 약 1 MPa√m 초과의 파괴 인성 값을 나타내고, 동시에 약 8 GPa 초과의 경도 값을 나타낸다.
상기 스크래치-저항층 (140)의 조성물은 특정 성질 (예를 들면, 경도)을 제공하도록 변경될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 스크래치-저항층 (140)은 베르코비치 압자로 상기 표면을 만입시켜 (상기 스크래치-저항층의 주 표면으로부터 측정된) 적어도 약 100nm의 골 깊이를 갖는 만입을 형성함으로써, 상기 스크래치-저항층의 주 표면 상에서 측정된 것과 같이 약 5 GPa 내지 약 30 GPa 범위의 평균 경도를 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 스크래치-저항층 (140)은 약 6 GPa 내지 약 30 GPa, 약 7 GPa 내지 약 30 GPa, 약 8 GPa 내지 약 30 GPa, 약 9 GPa 내지 약 30 GPa, 약 10 GPa 내지 약 30 GPa, 약 12 GPa 내지 약 30 GPa, 약 5 GPa 내지 약 28 GPa, 약 5 GPa 내지 약 26 GPa, 약 5 GPa 내지 약 24 GPa, 약 5 GPa 내지 약 22 GPa, 약 5 GPa 내지 약 20 GPa, 약 12 GPa 내지 약 25 GPa, 약 15 GPa 내지 약 25 GPa, 약 16 GPa 내지 약 24 GPa, 약 18 GPa 내지 약 22 GPa 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위의 평균 경도를 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 스크래치-저항층 (140)은 15 GPa 초과, 20 GPa 초과, 또는 25 GPa 초과인 평균 경도를 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 스크래치-저항층은 약 15 GPa 내지 약 150 GPa, 약 15 GPa 내지 약 100 GPa, 또는 약 18 GPa 내지 약 100 GPa 범위의 평균 경도를 나타낸다.
상기 스크래치-저항층 (140)의 물리적 두께는 약 1.5 ㎛ 내지 약 3 ㎛ 범위일 수 있다. 일부 구체 예에서, 상기 스크래치-저항층 (140)의 물리적 두께는 약 1.5 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 1.5 ㎛ 내지 약 2.8 ㎛, 약 1.5 ㎛ 내지 약 2.6 ㎛, 약 1.5 ㎛ 내지 약 2.4 ㎛, 약 1.5 ㎛ 내지 약 2.2 ㎛, 약 1.5 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 1.6 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 1.7 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 1.8 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 1.9 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 2.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 2.2 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 약 2.3 ㎛ 내지 약 3 ㎛, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 일부 구체 예에서, 상기 스크래치-저항층 (140)의 물리적 두께는 약 0.1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 또는 약 0.1 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 또는 0.2 ㎛ 내지 약 1 ㎛ 범위 일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 스크래치-저항층 (140)은 약 1.6 이상의 굴절률을 가진다. 일부 경우에서, 상기 스크래치-저항층 (140)의 굴절률은 약 1.65 이상, 약 1.7 이상, 약 1.8 이상, 1.9 이상, 2 이상, 또는 2.1 이상일 수 있다. 상기 스크래치-저항층은 상기 기판 (110)의 굴절률을 초과하는 굴절률을 가질 수 있다. 특정 구체 예에서, 상기 스크래치-저항층은 약 550 nm의 파장에서 측정될 때, 상기 기판의 굴절률보다 약 0.05 인덱스 유닛 초과 또는 0.2 인덱스 유닛 초과인 굴절률을 가진다.
하나 이상의 구체 예의 캡핑층 (150)은 SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, SiOxNy, SiuAlvOxNy, MgO, MgF2, BaF2, CaF2, DyF3, YbF3, YF3, 및 CeF3 와 같은 낮은 굴절률 물질 및 다른 그러한 물질을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층의 물리적 두께는 약 0 내지 약 100 nm, 약 0.1 nm 내지 약 50 nm, 약 1 nm 내지 약 50 nm, 약 5 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 0 nm 내지 약 40, 약 0 nm 내지 약 30, 약 0 nm 내지 약 20 nm, 약 0 nm 내지 약 10 nm, 약 0.1 nm 내지 약 15 nm, 약 0.1 nm 내지 약 12 nm, 약 0.1 nm 내지 약 10 nm, 약 0.1 nm 내지 약 8 nm, 약 4 nm 내지 약 30 nm, 약 4 nm 내지 약 20 nm, 약 8 nm 내지 약 12 nm, 약 9 nm 내지 약 10 nm, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 제품은 상기 코팅된 표면 (101)에서 약 1.7 이상의 굴절률을 가지고, 이는 상기 캡핑층을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층 (150)은 플루오로실란, 알킬 실란, 실세스퀴옥산 및 그 유사 화합물을 포함하는 실란-계 저-마찰 물질을 사용하여 액상 증착 또는 기상 증착법 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 캡핑층은 2 이상의 물질 또는 2 이상의 서브-층 (예를 들면, 4 서브-층 또는 6 서브-층)을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층은 특히 다중 서브-층이 이용되는 경우 반사-방지 기능을 제공할 수 있다. 상기 서브-층은 다른 굴절률을 포함할 수 있고, 높은 굴절률 (H)과 낮은 굴절률(L)을 갖는 층을 포함할 수 있고, 여기서 "높은" 및 "낮은"은 상대적이고, 반사-방지 필름을 위해 알려진 범위 이내이다. 상기 서브-층은 높은 및 낮은 굴절률 서브-층이 교대로 되도록 배열될 수 있다. 상기 물질 또는 서브-층은 예를 들면 SiO2 또는 SiOxNy를 포함할 수 있다. 그러한 구체 예에서, 상기 하나 이상의 서브-층은 약 4 nm 내지 약 50 nm의 범위 내에서 각각 또는 조합된 두께를 가질 수 있다. 일부 구체 예에서, 상기 캡핑층 (150)은 상기 캡핑층의 아래에 놓인 서브-층 (예를 들면, 상기 SiO2 및/또는 SiOxNy 층) 상에 배치된, 약 0.1 nm 내지 약 20 nm 범위의 두께를 갖는 실란-계 저-마찰 서브-층을 포함할 수 있다.
일부 구체 예에서, 광학 간섭층 (130)은 또한 균열 완화층을 포함할 수 있다. 이러한 균열 완화층은 스크래치 저항층 (140)과 기판 (130) 사이에 균열 브리징 (crack bridging)을 억제하거나 방지할 수 있고, 따라서 제품의 기계적 특성 또는 강도를 개선하거나 향상시킨다. 균열 완화층의 구체 예는 참조로서 본 명세서에 병합된 미국 특허 출원 번호 제14/052,055호, 제14/053,093호 및 제14/053139호에서 추가적으로 기재된다. 상기 균열 완화층은 균열 블런팅 물질 (crack blunting materials), 균열 편향 물질 (crack deflecting materials), 균열 어레스트 물질 (crack arresting materials), 인성 물질 (tough materials), 또는 제어된-접착 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 균열 완화층은 중합 물질, 나노 다공성 물질, 금속 산화물, 금속 플루오르화물, 금속성 물질, 또는 광학 간섭층 (130) 또는 스크래치 저항층 (140) 둘 중 하나에서 사용을 위해 본 명세서에 언급된 다른 물질을 포함할 수 있다. 상기 균열 완화층의 구조는 다중층 구조일 수 있고, 여기서 상기 다중층 구조는 동시에 본 명세서에 기재된 광학 간섭 이익을 제공하면서, 균열 전파를 편향, 억제, 또는 방지하기 위해 디자인된다. 상기 균열 완화층은 나노 결정, 나노 복합 물질, 변환 강인화된 물질, 유기 물질의 다중층, 무기 물질의 다중층, 맞물린 유기 및 무기 물질의 다중층, 또는 하이브리드 유기-무기 물질을 포함할 수 있다. 상기 균열 완화층은 약 2% 초과, 또는 약 10% 초과인 변형 대 파괴 (strain to failure)를 가질 수 있다. 상기 균열 완화층은 본 명세서에 기재된 기판, 스크래치 저항층, 및 광학 간섭층과 함께 별도로 결합될 수 있고: 상기 균열 완화층이광학 간섭층으로서 동시에 역할을 하는 것은 엄격하게 요구되지는 않는다. 구체 예에서, 상기 균열 완화층은 광학 간섭층의 존재 또는 부존재 하에 그 기능을 수행할 수 있다 (그 역도 가능함). 광학 간섭층의 디자인은 필요하다면 균열 완화층의 존재를 수용하기 위해 조절될 수 있다.
균열 완화층은 다음과 같은 물질을 포함할 수 있다: 인성 또는 나노구조의 무기물, 예를 들면, 아연 산화물, 어떤 Al 합금, Cu 합금, 강철, 또는 안정화된 정방정 지르코니아 (변환 강인화된, 부분적으로 안정화된, 이트리아 (yttria) 안정화된, 세리아 (ceria) 안정화된, 칼시아 (calcia) 안정화된, 및 마그네시아 (magnesia) 안정화된 지르코니아 포함); 지르코니아-강인화된 세라믹 (지르코니아 강인화된 알루미나 포함); 세라믹-세라믹 복합체; 탄소-세라믹 복합체; 섬유- 또는 위스커-보강된 세라믹 또는 유리-세라믹 (예를 들면, SiC 또는 Si3N4 섬유- 또는 위스커-보강된 세라믹); 금속-세라믹 복합체; 다공성 또는 비-다공성 하이브리드 유기-무기 물질, 예를 들면, 나노복합체, 중합체-세라믹 복합체, 중합체-유리 복합체, 섬유-보강된 중합체, 탄소-나노튜브- 또는 그래핀-세라믹 복합체, 실세스퀴옥산, 폴리실세스퀴옥산, 또는 "ORMOSILs" (유기적으로 개질된 실리카 또는 실리케이트), 및/또는 다양한 다공성 또는 비-다공성 중합 물질, 예를 들면, 실록산, 폴리실록산, 폴리아크릴레이트, 폴리 아크릴, PI (폴리이미드), 플루오르회된 폴리이미드, 폴리아마이드, PAI (폴리아마이드이미드), 폴리카보네이트, 폴리설폰, PSU 또는 PPSU (폴리아릴설폰), 플루오로중합체, 플루오로탄성중합체, 락탐, 폴리시릭 올레핀, 및 유사 물질, 한정됨이 없이, 예를 들면 PDMS (폴리디메틸실록산), PMMA (폴리(메틸메타크릴레이트)), BCB (벤조시클로부텐), PEI (폴리에틸에테르이미드), 폴리 (아릴렌 에테르), 예를 들면, PEEK (폴리-에테르-에테르-케톤), PES (폴리에테르설폰) 및 PAR (폴리아릴레이트) , PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN (폴리에틸렌 나프탈레이트 = 폴리(에틸렌-2,6-나프탈렌 디카르복실레이트), FEP (플루오르화된 에틸렌 프로필렌), PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌), PFA (퍼플루오로알콕시 중합체, 예를 들면, 상표명 Teflon®, Neoflon®) 및 유사 물질. 다른 적합한 물질은 개질된 폴리카보네이트, 일부 버전의 에폭시, 시아네이트 에테르, PPS (폴리페닐설파이드), 폴리페닐렌, 폴리피로론, 폴리퀴녹살린, 및 비스말레이미드를 포함한다.
상기 광학 필름 (120) 층의 상기 물리적 및/또는 광학 두께는 바람직한 광학 및 기계적 특성 (예를 들면, 경도)을 달성하도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 스크래치-저항층 (140)은 더욱 박형으로, 예를 들면 약 100 nm 내지 약 500 nm 범위로 만들어질 수 있고, 한편, 여전히 스크래치, 마모, 또는 손상 발생(아스팔트, 시멘트 또는 사포와 같은 경질의 표면 상에 상기 제품의 떨어지는 경우를 포함)에 대한 일부 저항성을 제공할 수 있다. 상기 캡핑층의 물리적 및/또는 광학적 두께는 또한 조절될 수 있다. 상기 캡핑층은 좀 더 낮은 총 반사율이 바람직한 경우 포함될 수 있다. 상기 캡핑층은 또한 상기 제품의 색상을 추가적으로 조절하기 위하여 또한 포함될 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에 기재된 상기 광학 필름은 a* 또는 b* 좌표에서 입사 조사각을 변화시키면서 색상 변화를 최소화하지만, 또한 상기 반사율 스펙트럼에 대한 약간의 기울기를 나타낼 수 있다. 캡핑층 (150)은 상기 광학 필름 (120)에 포함될 수 있으며, 상기 캡핑층의 물리적 및/또는 광학적 두께는 상기 광 파장 체계에 걸쳐 좀 더 고른 반사율 스펙트럼(또는 좀 더 작은 진폭을 갖는 진동을 갖는 반사율 스펙트럼)을 제공하도록 약간 (예를 들면, 약 10 nm 내지 약 14 nm) 조절될 수 있다.
광학 필름 (120)은 진공 증착 기술, 예를 들면, 화학 증기 증착 (예를 들면, 플라즈마 강화된 화학 증기 증착, 낮은-압력 화학 증기 증착, 및 기압 화학 증기 증착, 및 플라즈마-강화된 기압 화학 증기 증착), 물리 증기 증착 (예를 들면, 반응성 또는 비반응성 스퍼터링 또는 레이저 어블레이션), 열 또는 이-빔 증발 및/또는 원자층 증착과 같은 다양한 증착 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 광학 필름 (120)의 하나 이상의 층은 특정 굴절률 범위 또는 값을 제공하도록 나노-기공 또는 혼합된-물질을 포함할 수 있다.
상기 광학 필름 (120)의 층 또는 서브-층의 물리적 두께는 최대 목적하는 반복성을 달성하기 위하여 (예를 들면, 반사된 F2 조명에 대해 +/- 0.2 이하의 a* 및 b* 변화) 약 10 nm 미만, 약 5 nm 미만, 약 1 nm 미만 또는 약 0.5 nm 미만 (타겟 값으로부터 6개의 표준 편차의 범위를 대표함)에 의해 변화될 수 있다. 일부 구체 예에서, 상기 층의 물리적 두께에서의 더 큰 변화는 용인될 수 있고, 한편, 여전히 일부 적용을 위한 발명의 바람직한 타겟을 달성할 수 있다 (예를 들면, 반사된 F2 조명에 대해 +/- 0.2 이하의 a* 및 b* 변화).
고-각도의 광학 성능은 일부 구체 예에서 상기 광학 필름 (120) 및/또는 상기 제품 (100)에 추가적인 층을 추가함으로써 향상될 수 있다. 일부 경우에서, 이러한 추가적인 층은 상기 반사율 스펙트럼이 낮은 진폭의 진동 (예를 들면, 800 nm, 900 nm, 또는 1000 nm와 같은 근-IR 파장 내)에서의 파장을 확장시킬 수 있다. 이는 일반적으로 상기 제품의 전체 반사율 스펙트럼이 더 높은 광 입사각에서 더 짧은 파장으로 변하기 때문에 높은 입사각에서 진동을 낮추고 색상을 낮추는 것을 이끈다. 일부 경우에서, 상기 확장된-주파대 성능은 간섭층 디자인을 조절함으로써, 예를 들어 더 많은 층을 추가할 필요 없이 낮은 진동의 넓은-파장-주파대를 달성하기 위하여 약간 높은 진동 진폭을 허용함으로써 달성될 수 있다. 상기 낮은 진동의 확장된-주파대 또는 넓은-파장-주파대 (상기 간섭층에 대한 낮은 반사율의 확장된 주파대와 관련)는 증착 비-균일성, 기판 만곡, 기판 조각, 또는 직접적인 증착 공정 동안 그림자(shadowing)를 야기시키는 기판 성형, 또는 전형적으로 이상적인 타겟 두께에 상대적으로 모든 층 두께에서의 실질적으로 균일한 상대적인 변화를 야기시키는 다른 기하학적 인자에 대해 상기 제품이 버티도록 하는데 또한 유용할 수 있다.
실시 예
다양한 구체 예는 다음의 실시 예에 의해 좀 더 명확해질 것이다. 실시 예 1-9는 광학 간섭층, 스크래치-저항층 및 캡핑층과 함께 광학 필름을 포함하는 제품의 반사율 스펙트럼 및 색상 변화를 이해하기 위한 모델링을 사용하였다. 상기 모델링은 다양한 물질로 형성된 층 및 강화된 알루미노보로실리케이트 (“ABS”) 유리 기판으로부터 수집된 굴절률 데이터에 기초하였다. 실시 예 10, 11, 및 비교 실시 예 12는 실시 예 1-9 모델링의 원리를 추가적으로 증명하는 실험적으로 제작된 다중층 작동 실시 예이다.
층은 DC 반응성 스퍼터링, 반응성 DC 및 라디오 진동수 (RF) 스퍼터링, 및 실리콘 와퍼 상에 이-빔 증발에 의해 형성되었다. 일부의 형성된 층은 SiO2, Nb2O5, 또는 Al2O3을 포함하였고, 이온 어시스트를 사용하여 약 50 ℃의 온도에서 (개별적으로) 실리콘, 니오븀 또는 알루미늄 타겟으로부터 DC 반응성 스퍼터링에 의해 실리콘 와퍼 상에 증착되었다. 이러한 상태에서 형성된 층은 인디케이터 "RS"로 디자인화 되었다. SiO2를 포함하는 다른 층은 이온 어시스트 없이 와퍼를 300 ℃로 가열함으로써 이-빔 증발에 의해 실리콘 와퍼 상에 증착되었다. 그러한 층은 인디케이터 "E"로 디자인화 되었다. Ta2O5의 층은 이온 어시스트 없이 와퍼를 300 ℃로 가열함으로써 이-빔 증발에 의해 실리콘 와퍼 상에 증착되었다.
SiuAlvOxNy의 층은 AJA-Industries에 의해 공급된 스퍼터 증착 장치를 사용하여 이온 어시스트와 함께, RF 슈퍼임포즈된 (superimposed) DC 스퍼터링과 결합된 DC 반응성 스퍼터링에 의해 실리콘 와퍼 상에 증착되었다. 와퍼는 증착 동안 200 ℃로 가열되었고, 3인치 직경을 갖는 실리콘 타겟 및 3인치 직경을 갖는 알루미늄 타겟이 사용되었다. 사용된 방응성 가스는 질소 및 산소를 포함했고, 아르곤은 비활성 기체로서 사용되었다. RF 파워는 13.56 Mhz에서 실리콘 타겟에 공급되었고, DC 파워는 알루미늄 타겟에 공급되었다. 결과적인 SiuAlvOxNy 층은 550 nm에서 약 1.95의 굴절률 및 약 15 GPa 초과의 측정된 경도를 가지고, 본 명세서에 기재되듯이, 테스트되는 SiuAlvOxNy 층의 표면 상에 베르코비치 압자를 사용하였다.
광학 필를 및 유리 기판의 형성된 층의 (파장의 함수로서) 굴절률은 분광 타원 평광법 (spectroscopic ellipsometry)을 사용하여 측정되었다. 표 1-7은 측정된 굴절률 및 분산 곡선을 포함한다. 그 후, 이렇게 측정된 상기 굴절률은 반사율 스펙트럼 및 다양한 모델 실시 예에 대한 각도 색상 변화를 계산하는데 사용되었다.
표 1: RS-SiO2 층 대 파장에 대한 굴절률 및 분산 곡선
Figure pat00003
표 2: SiuAlvOxNy 층 대 파장에 대한 굴절률 및 분산 곡선
Figure pat00004
표 3: 강화된 알루미노보로실리케이트 유리 기판 대 파장에 대한 굴절률 및 분산 곡선
Figure pat00005
*표 4: RS-Al2O3 층 대 파장에 대한 굴절률 및 분산 곡선
Figure pat00006
표 5: E-Ta2O5 층 대 파장에 대한 굴절률 및 분산 곡선
Figure pat00007
표 6: E-SiO2 층 대 파장에 대한 굴절률 및 분산 곡선
Figure pat00008
표 7: RS-Nb2O5 층 대 파장에 대한 굴절률 및 분산 곡선
Figure pat00009
실시 예 1
모델 실시 예 1은 도 6에서 나타난 것과 같이 동일한 구조를 가진 제품을 포함했다. 모델 실시 예 1은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 기판 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름을 포함했다. 상기 광학 필름은 3의 서브-층 세트를 가진 광학 간섭층, 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 및 상기 스크래치-저항층 상에 배치된 캡핑층을 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 8에서 제공된다.
표 8 : 모델 실시 예 1에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 물리적 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 RS-SiO2 9.5 nm
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 8.22 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 46.39 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 29 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 27.87 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 49.63 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 9.34 nm
기판 ABS 유리 침지된
모델 실시 예 1에 대한 계산된 반사율 스펙트럼은 도 7에서 나타난다. 도 7에서 나타나듯이, 반사율 스펙트럼에서 진동은 작고 (즉, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 0.5 퍼센트 포인트 미만), 이는 도 8에서 나타나듯이, F2 광원 하에, 60 도로부터 수직 입사까지의 입사 시야각의 범위에 걸쳐, 10 도 관측자에 대해, 상대적으로 낮게 계산된 가시적인 색상 변화를 이끈다. 도 7은 F2 조명 하에, 그곳 상에 배치된 광학 필름 없이 기판의 색상 좌표 상의 중심에 둔 0.2의 반경을 가진 타겟을 나타낸다.
실시 예 2
모델 실시 예 2은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 기판 (210) 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (220)을 갖는 제품 (200)을 포함했다. 상기 광학 필름 (220)은 도 9에서 나타나듯이, 광학 간섭층 (230), 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 (240), 및 캡핑층 (250)을 포함했다. 상기 광학 간섭층 (230)은 서브-층 231A, 231B의 4 세트를 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 9에서 제공된다.
표 9 : 모델 실시 예 2에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 RS-SiO2 9.5 nm
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 4.83 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 53.16 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 19.63 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 38.29 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 40.97 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 21.73 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 54.88 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 7.05nm
기판 ABS 유리 침지된
모델 실시 예 2에 대한 계산된 반사율 스펙트럼은 도 10에서 나타난다. 도 10에서 나타나듯이, 반사율 스펙트럼에서 진동은 작고 (즉, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 0.5 퍼센트 포인트 미만), 이는 도 11에서 나타나듯이, F2 광원 하에, 60 도로부터 수직 입사까지의 입사 시야각의 범위에 걸쳐, 10 도 관측자에 대해, 상대적으로 낮게 계산된 가시적인 색상 변화를 이끈다. 도 11은 F2 조명 하에, 그곳 상에 배치된 광학 필름 없이 기판의 색상 좌표 상의 중심에 둔 0.2의 반경을 가진 타겟을 나타낸다.
실시 예 3
모델 실시 예 3은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 기판 (310) 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (320)을 갖는 제품 (300)을 포함했다. 상기 광학 필름 (320)은 광학 간섭층 (330), 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 (340), 및 상기 스크래치-저항층 (250) 상에 배치된 캡핑층 (350)을 포함했다. 상기 광학 간섭층은 도 12에서 나타나듯이, 서브-층 331A, 331B의 2 세트, 다수의 서브-층과 상기 스크래치-저항층 사이에 배치된 제3 서브-층 331C, 및 다수의 서브-층과 상기 기판 사이에 배치된 제3 서브-층 331D를 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 10에서 제공된다.
표 10 : 모델 실시 예 3에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 RS-SiO2 9.5 nm
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제3 서브-층 RS-Al2O3 13.5 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 43.58 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 28.85 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 27.48 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 40.62 nm
제3 서브-층 RS-Al2O3 27.26 nm
기판 ABS 유리 침지된
모델 실시 예 3에 대한 계산된 반사율 스펙트럼은 도 13에서 나타난다. 도 13에서 나타나듯이, 반사율 스펙트럼에서 진동은 작고 (즉, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 0.5 퍼센트 포인트 미만), 이는 도 14에서 나타나듯이, F2 광원 하에, 60 도로부터 수직 입사까지의 입사 시야각의 범위에 걸쳐, 10 도 관측자에 대해, 상대적으로 낮게 계산된 가시적인 색상 변화를 이끈다. 도 14은 F2 조명 하에, 그곳 상에 배치된 광학 필름 없이 기판의 색상 좌표 상의 중심에 둔 0.2의 반경을 가진 타겟을 나타낸다.
실시 예 4
모델 실시 예 4은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 기판 (410) 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (420)을 갖는 제품 (400)을 포함했다. 상기 광학 필름 (420)은 광학 간섭층 (430), 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 (440), 및 상기 스크래치-저항층 상에 배치된 캡핑층 (450)을 포함했다. 상기 광학 간섭층은 도 15에서 나타나듯이, 서브-층 431A, 431B의 3 세트, 다수의 서브-층과 상기 스크래치-저항층 사이에 배치된 제3 서브-층 431C, 및 다수의 서브-층과 상기 기판 사이에 배치된 제3 서브-층 431D를 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 11에서 제공된다.
표 11 : 모델 실시 예 4에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 RS-SiO2 9.5 nm
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제3 서브-층 RS-Al2O3 10.20 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 49.01 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 23.30 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 35.04 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 44.95 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 19.02 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 50.45 nm
제3 서브-층 RS-Al2O3 17.16 nm
기판 ABS 유리 침지된
모델 실시 예 4에 대한 계산된 반사율 스펙트럼은 도 16에서 나타난다. 도 16에서 나타나듯이, 반사율 스펙트럼에서 진동은 작고 (즉, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 0.5 퍼센트 포인트 미만), 이는 도 17에서 나타나듯이, F2 광원 하에, 60 도로부터 수직 입사까지의 입사 시야각의 범위에 걸쳐, 10 도 관측자에 대해, 상대적으로 낮게 계산된 가시적인 색상 변화를 이끈다. 도 17은 F2 조명 하에, 그곳 상에 배치된 광학 필름 없이 기판의 색상 좌표 상의 중심에 둔 0.2의 반경을 가진 타겟을 나타낸다.
실시 예 5
모델 실시 예 5은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 기판 (510) 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (520)을 갖는 제품 (500)을 포함했다. 상기 광학 필름 (520)은 광학 간섭층 (530), 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 (540), 및 상기 스크래치-저항층 (550) 상에 배치된 캡핑층 (550)을 포함했다. 상기 광학 간섭층은 도 18에서 나타나듯이, 서브-층 531A, 531B의 6 세트, 및 다수의 서브-층과 상기 스크래치-저항층 사이에 배치된 제3 서브-층 531C를 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 12에서 제공된다.
표 12 : 모델 실시 예 5에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 RS-SiO2 14 nm
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제3 서브-층 RS-Al2O3 7.05 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 54.65 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-Al2O3 24.59 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 37.96 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-Al2O3 52.53 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 17.48 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-Al2O3 90.07 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 20.63 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-Al2O3 38.15 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 84.11 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-Al2O3 6.87 nm
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 48.85 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-Al2O3 81.63 nm
기판 ABS 유리 침지된
모델 실시 예 5에 대한 계산된 반사율 스펙트럼은 도 19에서 나타난다. 도 19에서 나타나듯이, 반사율 스펙트럼에서 진동은 작고 (즉, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 1 퍼센트 포인트 미만), 이는 광원 하에, 수직 입사에서 약 0 도 내지 60 도의 범위의 입사 시야각에서 봤을 때, 상대적으로 낮게 계산된 가시적인 색상 변화를 이끌 수 있다.
실시 예 6
모델 실시 예 6은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 기판 (610) 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (620)을 갖는 제품 (600)을 포함했다. 상기 광학 필름 (620)은 광학 간섭층 (630), 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 (640), 및 상기 스크래치-저항층 (650) 상에 배치된 캡핑층 (650)을 포함했다. 상기 광학 간섭층은 도 20에서 나타나듯이, 서브-층 631A, 631B의 2 세트, 및 다수의 서브-층과 상기 기판 사이에 배치된 제3 서브-층 631C를 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 13에서 제공된다.
표 13 : 모델 실시 예 6에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 RS-SiO2 10 nm
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제2 높은 RI 서브-층 E-Ta2O5 15.27 nm
제1 낮은 RI 서브-층 E-SiO2 19.35 nm
제2 높은 RI 서브-층 E-Ta2O5 32.53 nm
제1 낮은 RI 서브-층 E-SiO2 43.18 nm
제3 서브-층 E-Ta2O5 12.64 nm
기판 ABS 유리 침지된
모델 실시 예 6에 대한 계산된 반사율 스펙트럼은 도 21에서 나타난다. 도 21에서 나타나듯이, 반사율 스펙트럼에서 진동은 작고 (즉, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 1 퍼센트 포인트 미만), 이는 도 26에서 나타나듯이, F2 광원 하에, 60 도로부터 수직 입사까지의 입사 시야각의 범위에 걸쳐, 10 도 관측자에 대해, 상대적으로 낮게 계산된 가시적인 색상 변화를 이끈다. 도 26은 F2 조명 하에, 그곳 상에 배치된 광학 필름 없이 기판의 색상 좌표 상의 중심에 둔 0.2의 반경을 가진 타겟을 나타낸다.
실시 예 7
모델 실시 예 7은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 기판 (710) 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (720)을 갖는 제품 (700)을 포함했다. 상기 광학 필름 (720)은 광학 간섭층 (730), 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 (740), 및 상기 스크래치-저항층 (750) 상에 배치된 캡핑층 (750)을 포함했다. 상기 광학 간섭층은 도 22에서 나타나듯이, 서브-층 731A, 731B의 3 세트, 및 다수의 서브-층과 상기 기판 사이에 배치된 제3 서브-층 731C를 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 14에서 제공된다.
표 14 : 모델 실시 예 7에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 RS-SiO2 10 nm
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제2 높은 RI 서브-층 E-Ta2O5 18.67 nm
제1 낮은 RI 서브-층 E-SiO2 13.7 nm
제2 높은 RI 서브-층 E-Ta2O5 39.23 nm
제1 낮은 RI 서브-층 E-SiO2 32.77 nm
제2 높은 RI 서브-층 E-Ta2O5 24.91 nm
제1 낮은 RI 서브-층 E-SiO2 50.89 nm
제3 서브-층 E-Ta2O5 8.39 nm
기판 ABS 유리 침지된
모델 실시 예 7에 대한 계산된 반사율 스펙트럼은 도 22에서 나타난다. 도 22에서 나타나듯이, 반사율 스펙트럼에서 진동은 작고 (즉, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 0.5 퍼센트 포인트 미만 및 일부 경우에서, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 0.1 미만), 이는 도 26에서 나타나듯이, F2 광원 하에, 60 도로부터 수직 입사까지의 입사 시야각의 범위에 걸쳐, 10 도 관측자에 대해, 상대적으로 낮게 계산된 가시적인 색상 변화를 이끈다.
실시 예 8
모델 실시 예 8은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 기판 (810) 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (820)을 갖는 제품 (800)을 포함했다. 상기 광학 필름 (820)은 광학 간섭층 (830), 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 (840), 및 상기 스크래치-저항층 (840) 상에 배치된 캡핑층 (850)을 포함했다. 상기 광학 간섭층은 도 23에서 나타나듯이, 서브-층 831A, 831B의 4 세트, 및 다수의 서브-층과 상기 기판 사이에 배치된 제3 서브-층 831C를 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 15에서 제공된다.
표 15 : 모델 실시 예 8에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 RS-SiO2 10 nm
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제3 서브-층 E-Ta2O5 19.52 nm
제1 낮은 RI 서브-층 E-SiO2 11.28 nm
제2 높은 RI 서브-층 E-Ta2O5 44.68 nm
제1 낮은 RI 서브-층 E-SiO2 25.72 nm
제2 높은 RI 서브-층 E-Ta2O5 34.69 nm
제1 낮은 RI 서브-층 E-SiO2 45.76 nm
제2 높은 RI 서브-층 E-Ta2O5 20.24 nm
제1 낮은 RI 서브-층 E-SiO2 57.29 nm
제2 높은 RI 서브-층 E-Ta2O5 6.64 nm
기판 ABS 유리 침지된
모델 실시 예 8에 대한 계산된 반사율 스펙트럼은 도 25에서 나타난다. 도 25에서 나타나듯이, 반사율 스펙트럼에서 진동은 작고 (즉, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 0.25 퍼센트 포인트 미만 및 일부 경우에서, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 0.1 미만), 이는 도 26에서 나타나듯이, F2 광원 하에, 60 도로부터 수직 입사까지의 입사 시야각의 범위에 걸쳐, 10 도 관측자에 대해, 상대적으로 낮게 계산된 가시적인 색상 변화를 이끈다.
실시 예 9
모델 실시 예 9은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 기판 (910) 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (920)을 갖는 제품 (900)을 포함했다. 상기 광학 필름 (920)은 광학 간섭층 (930), 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 (940), 및 상기 스크래치-저항층 (950) 상에 배치된 캡핑층 (950)을 포함했다. 상기 광학 간섭층은 도 27에서 나타나듯이, 서브-층 931A, 931B의 3 세트, 및 다수의 서브-층과 상기 스크래치-저항층 사이에 배치된 제3 서브-층 931C를 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 16에서 제공된다.
표 16 : 모델 실시 예 9에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 RS-SiO2 14 nm
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제3 서브-층 RS-Nb2O5 7.0 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 23.02 nm
제2 높은 RI 서브-층 RS-Nb2O5 19.75 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 41.60 nm
제2 높은 RI 서브-층 RS-Nb2O5 14.68 nm
제1 낮은 RI 서브-층 RS-SiO2 57.14 nm
제2 높은 RI 서브-층 RS-Nb2O5 5.08 nm
기판 ABS 유리 침지된
모델 실시 예 9에 대한 계산된 반사율 스펙트럼은 도 28에서 나타난다. 도 28에서 나타나듯이, 반사율 스펙트럼에서 진동은 작고 (즉, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 1 퍼센트 포인트 미만 및 일부 경우에서, 광학 파장 체계에 걸쳐 약 0.1 미만), 이는 광원 하에, 수직 입사에서 약 0 도 내지 약 60 도 범위의 입사 시야각에서 상대적으로 낮게 계산된 가시적인 색상 변화를 이끌 수 있다.
실시 예 10-11 및 비교 실시 예 12
실시 예 10은 만들어졌고, 기판, 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름을 포함했다. 상기 기판은 약 900 MPa의 압축 응력 및 약 45 ㎛의 DOL을 갖는 화학적으로 강화된 ABS 유리 기판을 포함했다. 표 17에서 나타나듯이, 상기 광학 필름은 6 서브-층 세트를 갖는 광학 간섭층을 포함했다. 상기 6 서브-층 세트는 SiOxNy의 제1 낮은 RI 서브-층 (약 550 nm 파장에서 약 1.49의 굴절률 값을 가짐) 및 AlOxNy 의 제2 높은 RI 서브-층 (약 550 nm 파장에서 약 2.0의 굴절률 값을 가짐)을 포함했다. 상기 광학 필름은 또한 AlOxNy 스크래치 저항층을 포함했다. 실시 예 10의 상기 광학 간섭층은 산화 및 질소화하는 환경을 사용한 AJA-Industries 스퍼터 증착 장치를 사용하여 반응성 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 형성되었다. 사용된 스퍼터링 타겟은 3”직경 실리콘 타겟 및 3”직경 알루미늄 타겟을 포함했다.
제1 낮은 RI 층은 약 490 W RF를 실리콘 타겟에 공급함으로써 형성되었다. 상기 제1 낮은 RI 층의 형성 동안, 약 75 W RF 및 50 W DC는 알루미늄 타겟에 공급되지만: 그러나, 알루미늄 스퍼터는 알루미늄 증착을 방지하기 위해 닫혀졌다. 제1 낮은 RI 서브-층의 증착 동안, 산소는 약 3.3 sccm의 유량으로 반응기 속으로 흘렀고, 아르곤은 약 30 sccm의 유량으로 반응기 속으로 흘렀고, 그리고 질소는 30 sccm의 유량으로 반응기 속으로 흘렀다. 상기 제1 낮은 RI 서브-층에 대한 증착 시간은 표 17 및 18에서 나타난 두께를 제공하기 위해 개질되었다.
제2 높은 RI 서브-층은 알루미늄 타겟에 보내진 RF 슈퍼임포즈된 DC 파워를 사용하여 증착되었다. 약 300W의 DC 파워는 알루미늄 타겟에 공급되었고, 약 200W의 RF 파워는 Al 타겟에 공급되었다. 상기 제2 높은 RI 층의 형성 동안, RF 파워는 약 50W로 실리콘 타겟에 공급되었지만; 그러나, 실리콘 스퍼터는 실리콘의 증착을 방지하기 위해 닫혀졌다. 제2 높은 RI 서브-층의 증착 동안, 산소는 약 0.25 sccm의 유량으로 반응기 속으로 흘렀고, 아르곤은 약 30 sccm의 유량으로 반응기 속으로 흘렀고, 그리고 질소는 30 sccm의 유량으로 반응기 속으로 흘렀다. 상기 제2 높은 RI 서브-층에 대한 증착 시간은 표 17 및 18에서 나타난 두께를 제공하기 위해 개질되었다.
표 17은 약 550 nm의 파장에서 제1 낮은 RI 서브-층, 제2 높은 RI 서브-층 및 스크래치-저항층 각각에 대한 굴절률 값을 제공한다. 이러한 서브-층에 대한 전체 분산 곡선은 모델 실시 예 1-9에서 사용된 유사 물질에 유사하다 (이의 굴절률 분산이 또한 실험적으로 측정됨). 모델 실시 예 1-9에서 사용된 분산 곡선은 작동 실시 예 10 및 11에서 물질의 실제 분산 곡선을 매우 가깝게 재생하기 위해 실시예 10 및 11에서 사용된 타겟 굴절률에 도달하도록 각각 파장에서 선형 또는 스케일된 양에 의해 미세하게 상하로 변화될 수 있다.
제1 낮은 RI 서브-층 (SiOxNy)과 제2 높은 RI 서브-층 (AlOxNy) 사이 각각의 이행 (transitions)에서, 가스 흐름이 다음의 서브-층을 위해 요구된 것에 이행되었기 때문에, 실리콘 및 알루미늄 스퍼터 모두는 약 60초 동안 닫혀졌다. 이러한 이행 동안, 파워 및 가스 흐름은 조절되었다. 상기 스퍼터링은 "온 (on)"으로 유지되었지만, 스퍼터된 물질은 닫혀진 스퍼터 상으로 이동한다. 제2 높은 RI 서브-층은 (제1 낮은 RI 서브-층을 형성하기 위해 사용된 산소 흐름에 비교하여) 낮은 산소 흐름이 이용되었기 때문에, 실리콘 타겟에 공급된 파워는 일부 경우에서, 나머지 산소를 배기하기 위해 약 500W에 남겨졌다. 이러한 공정은 주어진 서브-층에 대한 스퍼터를 열기 전에, 다양한 층을 위해 사용되었던 가스의 존재 하에, 스퍼터링 타겟이 그것들의 바람직한 파워를 얻는 것을 허용하였다.
스크래치-저항층은 제2 높은 RI 서브-층을 형성하기 위해 사용되는 것과 같이 동일한 조건을 사용하여 형성되었다. 기재되듯이 광학 간섭층과 결합된 결과적인 스크래치-저항층은 본 명세서에 기재된 것과 같이 베르코비치 압자를 사용하여 측정된 것으로서, 약 15 GPa의 경도, 및 알려진 나노압입 방법에 의해 측정된 것으로서, 약 212 GPa의 모듈러스를 나타내었다.
표 17. 실시 예 10에 대한 광학 필름 타겟 굴절률 및 두께
층 물질 타겟 굴절률 @550nm 타겟 두께 (nm)
스크래치-저항층 AlOxNy 2.00709 2000
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 1.49658 9.7
제2 높은 RI 서브-층 AlOxNy 2.00709 42.17
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 1.49658 30.27
제2 높은 RI 서브-층 AlOxNy 2.00709 24.68
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 1.49658 52.71
제2 높은 RI 서브-층 AlOxNy 2.00709 8.25
기판 ABS 유리 1.51005 　
표 18. 실시 예 10을 위해 사용된 스퍼터링 공정 조건
층 물질 스퍼터
시간 (초)		 Si W RF Si
스퍼터		 Al W RF Al W DC Al
스퍼터		 O2
흐름		 Ar
흐름		 N2
흐름
스크래치-저항층 AlOxNy 32756.6 50 닫힘 200 300 열림 3.3 30 30
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 121.9 490 열림 75 50 닫힘 0.25 30 30
제2 높은 RI 서브-층 AlOxNy 710.3 50 닫힘 200 300 열림 3.3 30 30
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 448.3 490 열림 75 50 닫힘 0.25 30 30
제2 높은 RI 서브-층 AlOxNy 440.6 50 닫힘 200 300 열림 3.3 30 30
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 804.2 490 열림 75 50 닫힘 0.25 30 30
제2 높은 RI 서브-층 AlOxNy 104.3 50 닫힘 200 300 열림 3.3 30 30
기판 ABS 유리
총 시간: 35523.0
실시 예 11은 실시 예 10으로서 동일한 장치 및 유사한 반응 스퍼터링 공정을 사용하여 형성되었지만; 그러나, 실시 예 11은 제2 높은 RI 서브-층에서 및 약 550 nm의 파장에서 약 1.998의 굴절률을 가지는 스크래치 저항층으로서 SiuAlvOxNy를 포함하였다. 실시 예 10에서 사용되었듯이, 동일한 기판은 실시 예 11에서 사용되었다. 실시 예 11을 위한 광학 필름 디자인 및 실시 예 11을 형성하기 위해 사용된 스퍼터링 공정 조건은 도 19 및 20에서 나타난다.
실시 예 11은 본 명세서에서 기재되듯이, 베르코비치 다이아몬드 압자 및 약 100 nm의 골 깊이를 사용하여 경도에 대해 측정되었고, 실시 예 11의 제품은 21 GPa의 측정된 경도를 가졌다. 실시 예 11은 또한 237 GPa의 탄성률을 나타내었다.
표 19: 실시 예 11에 대한 광학 필름 타겟 굴절률 및 두께
층 물질 타겟 굴절률 @550nm 타겟 두께 (nm)
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 1.99823 2000　
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 1.49594 11.8
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 1.99823 45.4
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 1.49594 33.6
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 1.99823 27.5
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 1.49594 56.5
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 1.99823 10.1
기판 ABS 유리 1.51005 　
표 20. 실시 예 11에 대한 스퍼터링 공정 조건
층 물질 스퍼터
시간 (초)		 Si W RF Si
스퍼터		 Al W RF Al W DC Al
스퍼터		 O2
흐름		 Ar
흐름		 N2
흐름
스크래치-저항층 SiuAlvOxNy 18340.0 500 열림 200 300 열림 3.3 30 30
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 135.0 500 열림 50 50 닫힘 0.5 30 30
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 440.0 500 열림 200 300 열림 3.3 30 30
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 385.0 500 열림 50 50 닫힘 0.5 30 30
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 275.0 500 열림 200 300 열림 3.3 30 30
제1 낮은 RI 서브-층 SiOxNy 640.0 500 열림 50 50 닫힘 0.5 30 30
제2 높은 RI 서브-층 SiuAlvOxNy 195.0 500 열림 200 300 열림 3.3 30 30
기판 ABS 유리
총 시간: 20410.0
비교 실시 예 12는 실시 예 10 및 11로서 동일한 기판을 사용하여 형성되었지만, 그러나 상기 기판 상에 배치된 필름은 Shincron 로터리 드럼 코터를 사용하여 반응성 스퍼터링에 의해 형성되었다. 비교 실시 예 12의 필름은 스크래치-저항층 및 유리 기판 사이에 배치된 단일 광학 간섭층을 포함했다. 비교 실시 예 12는 다음의 구조를 포함했다: 유리 기판/115 nm Al2O3의 광학 간섭층/2000 nm AlOxNy의 스크래치-저항층/32 nm SiO2의 캡핑층.
실시 예 10 및 11 및 비교 실시 예 12의 광학 특성은 도 29-31에서 요약한다. 도 29는 실시 예 10-11 및 비교 실시 예 12에 대한 투과율 스펙트럼을 나타낸다. 도 30은 실시 예 10-11에 대해 다른 입사 조사각 (예를 들면, 5, 20, 40, 및 60 도)에서 F2 조명으로, 측정된 반사 광 색상 좌표를 나타낸다. 도 31은 실시 예 10-11에 대해 5 도의 입사 조사각에서 D65 조명으로, 측정된 투과된 광 색상 좌표를 나타낸다. 원형 타겟 라인은 눈에 대한 가이드로서 도 30 및 31에 나타난다.
실시 예 10에 대한 투과율에서 진동 진폭은 약 450 nm 내지 약 650nm, 또는 약 400 nm 내지 약 700 nm의 더 넓은 파장 범위 내에서, 임의의 50 nm 또는 100 nm의 파장 범위 세그먼트에 대해 약 3 퍼센트 포인트 미만으로서, 측정되었다. 도 30에서 나타나듯이, F2 조명 하에 5 내지 60 도 변화하는 측정 입사 조사각으로 실시 예 10에 대해 반사된 색상 좌표에서 최대 변화가 b* 색상 좌표에서 +/- 1.5 미만 및 a* 색상 좌표에서 +/- 0.5 미만이었다. 도 31에서 나타나듯이, D65 조명 하에 5 도 입사 조사각에서 실시 예 10에 대한 투과된 색상 좌표는 b* 색상 좌표에서 +/- 0.2 미만 및 a* 색상 좌표에서 +/- 0.1 미만에 의해 코팅되지 않은 유리 색상 좌표로부터 변한다.
실시 예 11에 대한 투과율에서 진동 진폭은 약 450 nm 내지 약 650nm, 또는 약 400 nm 내지 약 700 nm의 더 넓은 파장 범위 내에서, 임의의 50 nm 또는 100 nm의 파장 범위 세그먼트에 대해 약 3 퍼센트 포인트 미만으로서, 측정되었다. 일부 경우에서, 상기 진동 진폭은 일부 50 nm 또는 100 nm 파장 범위 세그먼트로부터 2 % 포인트 더 미만이었다. 도 30에서 나타나듯이, F2 조명 하에 5 내지 60 도 변화하는 측정 입사 조사각으로 실시 예 11에 대해 반사된 색상 좌표에서 최대 변화가 a* 및 b* 색상 좌표에서 +/- 0.4 미만이었다. 도 31에서 나타나듯이, D65 조명 하에 5 도에서 실시 예 11에 대한 투과된 색상 좌표는 b* 색상 좌표에서 +/- 0.4 미만 및 a* 색상 좌표에서 +/- 0.1 미만에 의해 코팅되지 않은 유리 색상 좌표로부터 변한다.
비교 실시 예 12에 대한 투과율에서 진동 진폭은 도 29에 나타나듯이, 비교적 컸다. 이러한 데이터로부터, 색상 좌표 a* 및 b*는 실시 예 10 및 11을 평가하는데 사용되는 것과 같이, 동일한 광원 및 동일한 입사 조사각 하에 실질적으로 변할 수 있는 것은 예측될 수 있다.
실시 예 10 및 11에 대한 절대 색 좌표는 모델 실시 예에서 나타나듯이, 캡핑층 (예를 들면, 약 5 nm 내지 약 25 nm 범위의 SiO2 또는 SiOxNy 두께를 갖는 캡핑층)을 추가함으로써, 추가적으로 조절될 수 있다. 비록 색상 변화는 모델 실시예에서 나타난 것보다 다소 크지만, 실시 예 10 및 11에서 나타난 색상 변화 및 반사율/투과율 진동의 변화는 낮고 유용한 범위에 있다. 모델 실시 예 1-9과 실시 예 10-11 사이의 이러한 차이는 반응성 RF 스퍼터링 공정 동안 접하는 층 두께 및 굴절률 변화의 함수인 것으로 믿어진다. 실시 예 10-11의 광학 필름을 형성하기 위해 당업계에서 알려지고 본 명세서에 기재된 다양한 방법이 있고,이는 실험적으로 제작된 층 및 서브-층 두께 및 굴절률의 제어를 추가적으로 향상시킬 수 있는 이러한 실험에서 사용되지 않았다. 예시적인 방법은 증착 동안 층 또는 서브-층 두께의 광학 필름, 광학 또는 석영 결정 두께 모니터링, 증착 동안 챔버에서 가스 조성물의 플라즈마 방출 또는 질량 스펙트럼 모니터링; 및 박막 증착에서 층 두께 및 조성물을 제어하는데 사용된 다른 알려진 기술에서 가장 얇은 층을 위해 더 느린 증착 속도를 포함한다.
실시 예에서 사용된 광학 간섭층은 스크래치-저항층과 기판 사이에 반사를 최소화하기 위해 디자인되었고, 따라서 전체 제품에 대한 반사율 진동은 감소하였다. 감소된 반사율 진동 (또는 감소된 진폭을 갖는 반사율 진동)은 다중 조명 소스 하에 다른 입사 시야각에서 낮은 관측 색상 및 낮은 색상 변화를 제공하였고, 다중 조명 소스는 CIE F2 및 F10 조명과 같은 예리한 파장 스파이크를 갖는 조명 소스를 포함하였다. 스크래치-저항층은 본 명세서에 기재되듯이 베르고비치 압자를 사용하여 측정될 때, 약 15 GPa 초과, 일부 경우에서 심지어 20 GPa 초과의 경도를 나타내었다.
실시 예 13
모델 실시 예 13은 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노보로실리케이트 기판 (1010) 및 상기 기판 상에 배치된 광학 필름 (1020)을 갖는 제품 (1000)을 포함했다. 상기 광학 필름 (1020)은 광학 간섭층 (1030), 상기 광학 간섭층 상에 배치된 스크래치-저항층 (1040), 및 상기 스크래치-저항층 (1040) 상에 배치된 캡핑층 (1050)을 포함했다. 상기 광학 간섭층은 도 32에서 나타나듯이, 상기 기판과 상기 스크래치-저항층 사이의, 서브-층 1031A, 1031B의 3 세트를 포함했다. 상기 광학 필름에서 배열된 순서로, 각각의 층의 광학 필름 물질 및 두께는 표 21에서 제공된다.
표 21 : 모델 실시 예 13에 대한 광학 필름 속성
층 물질 모델 두께
주위 매질 공기 침지된
캡핑층 SiO2 10 nm
스크래치-저항층 AlOxNy 2000 nm
광학 간섭층 제1 낮은 RI 서브-층 SiO2 10 nm
제2 높은 RI 서브-층 AlOxNy 50 nm
제1 낮은 RI 서브-층 SiO2 25 nm
제2 높은 RI 서브-층 AlOxNy 25 nm
제1 낮은 RI 서브-층 SiO2 50 nm
제2 높은 RI 서브-층 AlOxNy 10 nm
기판 ABS 유리 침지된
실시 예 13은 대칭적인 광학 간섭층을 가진다. 하나 이상의 구체 예에서, 대칭이 보존되기만 하면, 상기 간섭층은 다른 서브-층 및 다른 두께를 갖는 서브-층을 가지도록 개질될 수 있다.
다양한 변경 및 변형은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명확할 것이다.

Claims (10)

  1. 제품으로서,
    기판 표면을 포함하고, 유리, 유리-세라믹, 또는 단결정 사파이어를 포함하는 기판; 및
    코팅된 표면을 형성하는 상기 기판 표면 상에 배치된 광학 필름을 포함하며,
    여기서, 상기 광학 필름은 스크래치-저항층, 및 상기 스크래치-저항층과 상기 기판 사이에 배치된 광학 간섭층 (optical interference layer)을 포함하고, 상기 광학 간섭층은 적어도 하나의 서브-층 세트를 포함하고, 상기 서브-층 세트는 제1 낮은 굴절률 (refractive index, RI) 서브-층 및 제2 높은 굴절률 서브-층을 포함하며,
    여기서, 상기 제품은, 코팅된 표면을 베르코비치 압자 (Berkovitch indenter)로 만입시켜 상기 코팅된 표면의 표면으로부터 적어도 약 100 nm의 골 깊이를 가지는 만입을 형성함으로써 측정되는 것으로서, 약 14 GPa 내지 약 50 GPa 범위의 경도를 포함하고,
    여기서, 상기 제품은 국제 조명 위원회 (International Commission on Illumination) F2 광원 (illuminant) 하에 수직 입사 (normal incidence)로부터 약 20 도 내지 약 60 도 범위의 입사 조사각 (incident illumination angle)에서 봤을 때, 약 2 미만의 반사 또는 투과 색상 변화 (color shift)를 포함하고,
    여기서, 색상 변화는 식 √((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)를 사용하여 계산되고, 여기서 a*1 및 b*1는 수직 입사에서 봤을 때 제품의 좌표를 나타내고, a*2 및 b*2는 입사 조사각에서 봤을 때 제품의 좌표를 나타내는 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 낮은 굴절률 서브-층은 SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, SiOxNy, SiuAlvOxNy, MgO, MgF2, BaF2, CaF2, DyF3, YbF3, YF3, 및 CeF3 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 높은 굴절률 서브-층은 SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3, Al2O3, 및 MoO3 중 적어도 하나를 포함하는 제품.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스크래치-저항층은 AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, Al2O3, SixCy, SixOyCz, ZrO2, TiOxNy, 다이아몬드, 다이아몬드-같은 탄소, 및 SiuAlvOxNy 중 적어도 하나를 포함하는 제품.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품은 균열 완화층 (crack mitigating layer)을 더 포함하는 제품.
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 F2 광원을 포함하는 제품.
  6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입사 조사각은 수직 입사로부터 약 30 도 내지 약 60 도의 범위인 제품.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 광원은 F2 광원을 포함하는 제품.
  8. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입사 조사각은 수직 입사로부터 약 40 도 내지 약 60 도의 범위인 제품.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 광원은 F2 광원을 포함하는 제품.
  10. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    D65 광원 하의 5 도에서, 상기 기판은 기판 투과된 a* 및 b* 색상 좌표를 나타내고, 상기 제품은 제품 투과된 a* 및 b* 색상 좌표를 나타내며,
    여기서, 상기 제품 투과된 a* 색상 좌표는 상기 기판 투과된 a* 색상 좌표로부터 +/- 0.1 미만으로 변화하고,
    여기서, 상기 제품 투과된 b* 색상 좌표는 상기 기판 투과된 b* 색상 좌표로부터 +/- 0.4 미만으로 변화하는 제품.
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