KR20160105080A - 글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법 - Google Patents

글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법 Download PDF

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Abstract

글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법이 개시된다. 상기 글라스 렌즈는 플라즈마 처리, 규소 증착 처리, 산 처리 및 염기 처리 중 적어도 하나의 전처리가 되어 있는 표면에 친수성 코팅층이 형성되어 있다.

Description

글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법{GLASS LENS AND METHOD FOR TREATING SURFACE OF THE SAME}
본 발명은 글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 렌즈, 콘택트 렌즈 등 글라스를 소재로 하는 글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법에 관한 것이다.
카메라 렌즈, 안경렌즈, 스키안경, 농업용 필름과 같은 투명한 고분자 재료나 욕실용 거울, 자동차용 유리, 온실용 유리와 같은 투명한 유리는 저온 환경에서 고온 다습한 환경으로 전이시 즉, 기계의 표면온도가 대기의 이슬점 온도 보다 낮아지는 경우에는 기계의 표면에 수분이 응축됨으로써 김이 서리게 되어 불투명해진다. 이로 인해 시야각 방해되어 사용자가 불편을 겪음은 물론 그 물방울들이 작물에 낙하하여 작물이 냉해를 입기도 한다. 즉, 습기가 많거나 기온차가 심한 경우 글라스 소재의 렌즈에는 기온차 또는 강우 등의 이유로 인해 물방울 맺힘 현상이 발생하여 렌즈의 시야를 가리는 문제가 빈번하게 발생한다.
이러한 물방울 맺힘 현상을 해소하기 위한 방법으로 폴리에틸렌 글리콜 등의 친수성 화합물 또는 실리콘 등의 소수성 또는 발수성 화합물을 함유한 방담성 조성물을 렌즈 표면에 도포하는 방법이 사용되고 있다. 일반적으로 세라믹 제품류, 거울, 플라스틱, 렌즈 및 금속 등의 표면에 물방울 맺힘 현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 계면활성제류 등의 방지제가 널리 사용된다.
그러나 이러한 방식은 일시적인 것으로 쉽게 표면코팅이 닳기도 하고, 벗겨지기도 하여 효과가 지속적이지 못하고, 코팅 막의 강도가 높지 못한 문제가 있다.
또한, 렌즈 표면에 접촉하는 물방울의 접촉각 특성이 양호하지 못하여 렌즈의 시야 확보가 어렵다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 글라스 소재의 렌즈 표면에 코팅을 형성하기 전에 전처리를 수행함으로써 렌즈 표면의 친수 특성을 향상시킬 수 있는 글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법을 제공하는데 있다.
또한, 친수 특성을 향상시킴으로써 산란, 서리, 김서림, 오염 등의 문제로 인한 시야 확보의 문제를 해결할 수 있는 글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법을 제공하는데 있다.
또한, 무기 바인더를 이용하여 코팅의 내구성을 개선시킴과 동시에 전처리를 통하여 친수성을 향상시킬 수 있는 글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라즈마 처리, 규소 증착 처리, 산 처리 및 염기 처리 중 적어도 하나의 전처리가 되어 있는 표면에 친수성 코팅층이 형성되어 있는 글라스 렌즈를 제공한다.
상기 글라스 렌즈의 표면은 곡면을 포함할 수 있다.
상기 친수성 코팅층은 유무기 산화물 및 무기바인더를 포함하는 코팅액을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 글라스 렌즈 표면의 접촉각은 20도 미만일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 글라스 소재의 렌즈 표면을 세정하는 단계; 상기 렌즈 표면에 플라즈마 처리, 규소 증착 처리, 산 처리 및 염기 처리 중 적어도 하나의 전처리를 수행하는 단계; 및 상기 렌즈 표면에 친수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 글라스 렌즈 표면 처리 방법을 제공한다.
상기 산 처리 단계는 질산(HNO3) 용액 속에 상기 글라스 렌즈를 디핑(dipping)처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 염기 처리 단계는 수산화칼륨(KOH)용액 속에 상기 글라스 렌즈를 디핑 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명인 글라스 렌즈 및 이의 표면 처리 방법은 글라스 소재의 렌즈 표면에 코팅을 형성하기 전에 전처리를 수행함으로써 렌즈 표면의 친수 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 친수 특성을 향상시킴으로써 산란, 서리, 김서림, 오염 등의 문제로 인한 시야 확보의 문제를 해결할 수 있다.
또한, 무기 바인더를 이용하여 코팅의 내구성을 개선시킴과 동시에 전처리를 통하여 친수성을 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 글라스 렌즈의 단면도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 글라스 렌즈의 표면 처리 방법 및 코팅 방법의 순서도,
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 글라스 렌즈의 표면 처리 방법 및 코팅 방법의 순서도,
도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 글라스 렌즈의 표면 처리 방법 및 코팅 방법의 순서도,
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 글라스 렌즈의 표면 처리 방법 및 코팅 방법의 순서도,
도6은 본 발명의 실시예에 따른 글라스 렌즈 표면의 접촉각을 도시한 도표 및
도7은 본 발명의 실시예에 따른 글라스 렌즈의 시야 특성을 설명하기 위한 실사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 글라스 렌즈의 단면도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 글라스 렌즈(1)는 플라즈마 처리, 규소 증착 처리, 산 처리 및 염기 처리 중 적어도 하나의 전처리가 되어 있는 표면에 친수성 코팅층(20)이 형성되어 있다.
글라스 렌즈(1)는 유리 등의 투명한 소재로 이루어 질 수 있다. 글라스 렌즈의 표면(11)은 구면을 포함할 수 있으며, 물체로부터 들어오는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 상(像)을 맺게 할 수 있다.
글라스 렌즈의 표면(11)에는 플라즈마 처리, 규소 증착 처리, 산 처리 및 염기 처리 중 적어도 하나의 전처리가 되어 있으며, 전처리가 되어 있는 표면에 친수성 코팅층(20)이 형성되어 있다.
친수성 코팅층(20)은 유무기 산화물 및 무기바인더를 포함하는 코팅액을 이용하여 형성될 수 있다. 친수성 코팅층(20)은 예를 들면 이산화 티탄과 실리카를 혼합한 코팅액을 전처리 되어 있는 글라스 렌즈 표면(11)에 도포한 후 경화시켜 형성될 수 있다. 이 때, 이산화티탄과 실리카는 예를 들면, 7:3 내지 8:2의 비율로 혼합될 수 있다.
또한, 친수성 코팅층(20)은 경화된 이산화 티탄과 실리카 위에 이산화 규소(SiO2)가 추가적으로 코팅되어 형성될 수 있다.
또한, 친수성 코팅층(20)의 표면은 수산기(OH-)가 추가적으로 흡착될 수 있다.
이하 도2 내지 도4를 참조하여 글라스 렌즈의 표면 처리 방법 및 코팅 방법을 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 글라스 렌즈의 표면 처리 방법 및 코팅 방법의 순서도이다.
도2를 참조하면 먼저 세정액을 이용하거나 또는 초음파 방식의 렌즈 세정기를 이용하여 준비된 글라스 렌즈의 표면을 세정한다(S201).
다음으로 세정된 글라스 렌즈의 표면에 플라즈마 처리를 수행한다. 플라즈마 처리는 렌즈의 표면을 고도로 활성화되고 이온화 된 기체인 플라즈마로 처리하여 대기중의 산소를 활성화하고 자극하여 렌즈 표면의 오염물질과 기름을 렌즈 표면으로부터 분리시키게 된다(S202).
다음으로, 이산화티탄과 실리카가 혼합된 코팅액을 글라스 렌즈 표면에 스프레이(Spray)방식, 디핑(dipping)방식, 스핀(spin) 코팅법 등으로 코팅한다. 이후 코팅된 글라스 렌즈를 500 ~ 720도의 온도에서 가열하여 열처리를 실시한다. 가열된 글라스 렌즈는 서랭 또는 급랭 처리 되고 진공건조장치에서 진공건조 되어 친수성 코팅층이 형성된다. 친수성 코팅층의 표면에는 이산화 규소(SiO2)가 추가적으로 코팅되거나 수산기(OH-)가 추가적으로 흡착될 수 있다(S203).
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 글라스 렌즈의 표면 처리 방법 및 코팅 방법의 순서도이다.
도3을 참조하면, 먼저 세정액을 이용하거나 또는 초음파 방식의 렌즈 세정기를 이용하여 준비된 글라스 렌즈의 표면을 세정한다(S301).
세정된 글라스 렌즈의 표면에 플라즈마 처리를 수행하고 플라즈마 처리된 글라스 렌즈의 표면에 규소를 증착한다. 규소는 예를 들면 화학기상증착법(CVD)에 의하여 글라스 렌즈의 표면에 증착될 수 있다(S302~S303).
다음으로, 이산화티탄과 실리카가 혼합된 코팅액을 글라스 렌즈 표면에 스프레이방식, 디핑방식, 스핀 코팅법 등으로 코팅한다. 이후 코팅된 글라스 렌즈를 500 ~ 720도의 온도에서 가열하여 열처리를 실시한다. 가열된 글라스 렌즈는 서랭 또는 급랭 처리 되고 진공건조장치에서 진공건조 되어 친수성 코팅층이 형성된다. 친수성 코팅층의 표면에는 이산화 규소가 추가적으로 코팅되거나 수산기가 추가적으로 흡착될 수 있다(S304).
도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 글라스 렌즈의 표면 처리 방법 및 코팅 방법의 순서도이다.
도4를 참조하면, 먼저 세정액을 이용하거나 또는 초음파 방식의 렌즈 세정기를 이용하여 준비된 글라스 렌즈의 표면을 세정한다(S401).
세정된 글라스 렌즈를 1N농도의 질산(HNO3)용액에 침지시킨 후 들어 내는 디핑 공정을 수행한다(S402).
다음으로, 이산화티탄과 실리카가 혼합된 코팅액을 글라스 렌즈 표면에 스프레이방식, 디핑방식, 스핀 코팅법 등으로 코팅한다. 이후 코팅된 글라스 렌즈를 500 ~ 720도의 온도에서 가열하여 열처리를 실시한다. 가열된 글라스 렌즈는 서랭 또는 급랭 처리 되고 진공건조장치에서 진공건조 되어 친수성 코팅층이 형성된다. 친수성 코팅층의 표면에는 이산화 규소가 추가적으로 코팅되거나 수산기가 추가적으로 흡착될 수 있다(S403).
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 글라스 렌즈의 표면 처리 방법 및 코팅 방법의 순서도이다.
도5를 참조하면, 먼저 세정액을 이용하거나 또는 초음파 방식의 렌즈 세정기를 이용하여 준비된 글라스 렌즈의 표면을 세정한다(S501).
세정된 글라스 렌즈를 1N농도의 수산화칼륨(KOH)용액에 침지시킨 후 들어 내는 디핑 공정을 수행한다(S502).
다음으로, 이산화티탄과 실리카가 혼합된 코팅액을 글라스 렌즈 표면에 스프레이방식, 디핑방식, 스핀 코팅법 등으로 코팅한다. 이후 코팅된 글라스 렌즈를 500 ~ 720도의 온도에서 가열하여 열처리를 실시한다. 가열된 글라스 렌즈는 서랭 또는 급랭 처리 되고 진공건조장치에서 진공건조 되어 친수성 코팅층이 형성된다. 친수성 코팅층의 표면에는 이산화 규소가 추가적으로 코팅되거나 수산기가 추가적으로 흡착될 수 있다(S503).
이와 같이 형성된 글라스 렌즈 표면은 20도 미만의 접촉각을 가진다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 글라스 렌즈 표면의 접촉각을 도시한 도표이다.
도6에서 친수 코팅층은 무기 바인더가 혼합된 코팅액을 전처리된 글라스 표면에 스프레이 방식으로 도포하여 형성하였다.
도6을 참조하면, 플라즈마 전처리 이후 친수 코팅층이 형성된 글라스 렌즈의 경우 7 내지 13도의 접촉각을 가지며 87%이상의 투과율을 가지고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 규소 증착 처리 이후 친수 코팅층이 형성된 글라스 렌즈의 경우 12 내지 18도의 접촉각을 가지며 85%이상의 투과율을 가지고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 산 처리 이후 친수 코팅층이 형성된 글라스 렌즈의 경우 9 내지 14도의 접촉각을 가지며 90%이상의 투과율을 가지고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 염기 청리 이후 친수 코팅층이 형성된 글라스 렌즈의 경우 5 내지 10도의 접촉각을 가지며 90%이상의 투과율을 가지고 있음을 확인할 수 있다.
각 전처리에 따른 접촉각의 범위는 전처리 과정과 친수 코팅층의 형성 과정의 차이에 따라 나타나는 것이며, 코팅 접착력 향상에 의하여 모든 전처리 방식에서 20도 미만의 접촉각을 가짐으로써 렌즈의 시인성이 향상될 수 있다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 글라스 렌즈의 시야 특성을 설명하기 위한 실사진이다.
도 7에서 글라스 렌즈는 전처리 이후 카메라 모듈의 최외각 렌즈에 장착하였으며, 분무기를 이용하여 물을 분사한 이후 촬영된 사진을 비교하엿다.
도7을 참조하면 플라즈마 처리 또는 염기처리 된 글라스 렌즈의 경우 전처리가 되지 않은 글라스 렌즈의 경우와 비교하여 선명한 영상이 촬영되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 염기처리 된 글라스 렌즈는 고온(85도), 다습(85%)환경하에서 7일 동안 방치된 후에도 염기 처리 직후와 동일한 선명한 영상이 촬영되는 것을 확인할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 글라스 렌즈
20: 친수성 코팅층

Claims (7)

  1. 플라즈마 처리, 규소 증착 처리, 산 처리 및 염기 처리 중 적어도 하나의 전처리가 되어 있는 표면에 친수성 코팅층이 형성되어 있는 글라스 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 렌즈의 표면은 곡면을 포함하는 글라스 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 코팅층은 유무기 산화물 및 무기바인더를 포함하는 코팅액을 이용하여 형성되는 글라스 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 렌즈 표면의 접촉각은 20도 미만인 글라스 렌즈.
  5. 글라스 소재의 렌즈 표면을 세정하는 단계;
    상기 렌즈 표면에 플라즈마 처리, 규소 증착 처리, 산 처리 및 염기 처리 중 적어도 하나의 전처리를 수행하는 단계; 및
    상기 렌즈 표면에 친수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 글라스 렌즈 표면 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 산 처리 단계는 질산(HNO3) 용액 속에 상기 글라스 렌즈를 침지(dipping)처리하는 글라스 렌즈 표면 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 염기 처리 단계는 수산화칼륨(KOH)용액 속에 상기 글라스 렌즈를 디핑 처리하는 글라스 렌즈 표면 처리 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007314835A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Shincron:Kk 親水性薄膜の製造方法

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