KR20190053865A - 다각 효율을 갖는 반사 방지 코팅을 포함하는 광학 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전방 주면 및 후방 주면을 갖는 기판을 포함하는 광학 렌즈에 관한 것이며, 주면 중 적어도 하나는 반사 방지 코팅으로 코팅되고, 그에 따라 [0° 내지 50°]의 입사각 θ 위에서, 상기 코팅된 주면에서의 평균 광 반사율 R_v(θ)는 [20° 내지 50°] 범위에 포함된 입사각 θ_min에 대해 최소 값 R_vmin을 나타내고, R_vmin/R_v(15°) < 0.95이며, R_v(15°)는 상기 코팅된 주면에서의 15°의 입사각 θ에 대한 평균 광 반사율이다. 광학 렌즈는 또한 자외선 영역에서의 광의 반사를 억제하는 데 유용하다.

Description

다각 효율을 갖는 반사 방지 코팅을 포함하는 광학 렌즈

본 발명은 광범위한 입사각에 걸쳐 가시광의 반사를 크게 감소시키는 반사 방지 코팅(antireflective coating)을 주면(main face) 중 적어도 하나 상에 포함하는 광학 렌즈에 관한 것이다. 광학 렌즈는 안과용 렌즈, 특히 안경 렌즈일 수 있다.

반사 방지 코팅은 통상적으로 간섭성 박층을 포함하고, 일반적으로 고 굴절률 및 저 굴절률의 유전체 또는 졸-겔(sol-gel) 재료에 기초한 층을 교대로 포함하는 다층 스택(stack)으로 이루어진다. 광학 물품의 투명 기판 상에 증착되는 경우, 이와 같은 코팅의 기능은 가시 광선 스펙트럼의 비교적 큰 부분 내의 물품-공기 계면에서의 광 반사를 감소시키고, 따라서 광 투과율을 증가시키는 것이다. 이렇게 코팅된 기판은 투과광/반사광 비율이 증가되게 하며, 이에 의해 기판의 전방에 배치된 물체의 가시성을 향상시킨다. 광학 물품에서 최대의 반사 방지 효과를 달성하고자 하는 경우에는, 기판의 양면(전면 및 후면)에 이러한 유형의 코팅을 제공하는 것이 바람직하다.

반사 방지 코팅은 통상적으로 안과 광학 분야에서 사용된다. 그러나, 지금까지 개발된 반사 방지 코팅의 대부분은 가시 영역에서, 전형적으로 380 내지 780 ㎚의 스펙트럼 범위 내에서, 수직에 근접한 입사(0° 내지 15°의 입사각)에 있어서 렌즈 표면에서의 광 반사를 감소시키도록 설계 및 최적화되었다. 일반적으로, 광학 렌즈의 전면 및/또는 후면의 가시 영역에서의 평균 광 반사율 R_v는 15°에서 면당 2.5% 미만이다.

그러나, 평균 광선 반사율 R_v는 입사각 θ에 따라 결정되며, 상업용 반사 방지 코팅은 15°보다 높은 입사각에 대해 낮은 R_v 값을 제공하도록 설계되지 않았다. 이들 대부분의 Rv는 15° 초과로 증가하고, 예를 들어 40°에서 2배 더 높아질 수 있다.

넓은 각도 범위, 전형적으로 [0° 내지 45°], 및 바람직하게는 [0° 내지 50°]에서 낮은 R_v 값을 갖는 반사 방지 코팅을 갖는 것이 특히 흥미로울 것이다. 안과용 렌즈의 경우, 착용자 및 관찰자 둘 모두가 이러한 개선으로 이익을 얻을 것이다.

관찰자의 관점에서는, 이익은 주로 심미적인 것이다. 전방 및 측면 미러 효과가 감소되어, 관찰자가 착용자의 전방에 위치되는지 측방 위치에 위치되는지에 상관없이 착용자의 눈을 보다 양호하게 볼 수 있게 될 것이다. 관찰자는 또한 착용자의 일 측부로부터 타 측부로 이동할 때 반사에 덜 시달릴 것이다.

착용자의 관점에서는, [30° 내지 45°]의 입사각에 포함된 광선의 반사를 감소시키는 것은 이와 같은 입사각을 갖는 광이 렌즈의 배면으로부터의 반사를 발생시켜 불쾌하게 하기 때문에 중요하다.

전술한 관점에서, 다른 코팅의 기능적 특성에 영향을 미치지 않고, 특히 높은 입사각을 고려하여, 가시 영역에서 광범위한 입사각에 대해 높은 효율을 가지면서 동시에 개선된 심미적 외관을 갖는 새로운 반사 방지 코팅, 특히 연장된 입사각 범위에서 반사 시에 균질한 색상 및 색 강도(color intensity)를 나타내는 반사 방지 코팅을 갖는 광학 렌즈에 대한 요구가 존재한다. 또한, 광학 렌즈는 315 내지 400 ㎚의 UVA 대역 및/또는 280 내지 315 ㎚의 UVB 대역 내에서의 렌즈의 후면에서의 반사를 감소시키도록 설계되는 것이 바람직하다. 이들 UVA 및 UVB 대역은 실제로 특히 망막에 해롭다.

본 발명의 요구를 해결하고 종래 기술의 언급된 단점을 개선하기 위해, 본 출원인은 전방 주면 및 후방 주면을 갖는 기판을 포함하는 광학 렌즈를 제공한다.

본 발명의 요구를 해결하고 종래 기술의 언급된 단점을 개선하기 위해, 본 출원인은 전방 주면 및 후방 주면을 갖는 기판을 포함하는 광학 렌즈를 제공하며, 주면 중 적어도 하나는 반사 방지 코팅으로 코팅되고, 그에 따라:

- [0° 내지 50°]의 입사각 θ의 범위에서, 상기 코팅된 주면에서의 평균 광 반사율 R_v(θ)는 [20° 내지 50°] 범위에 포함된 입사각 θ_min에 대해 최소 값 R_vmin을 나타내고,

- R_vmin/R_v(15°) < 0.95이며, R_v(15°)는 상기 코팅된 주면에서의 15°의 입사각 θ에 대한 평균 광 반사율이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 고려될 때 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 당업자에게 쉽게 명백해질 것이며, 도 1 및 도 2는 각각 전방 주면(도 1) 및 후방 주면(도 2)에서의, 본 발명에 따른 광학 렌즈(실선) 및 비교 렌즈(점선)에 대한 입사각 θ(도)의 함수로서의 평균 광 반사율 R_v(%)의 도표를 나타낸다.

본원에 사용된 바와 같이, 물품이 그 표면 상에 하나 이상의 층(들) 또는 코팅(들)을 포함하는 경우, "층 또는 코팅을 물품 상에 증착하는 것"은 물품의 외부 코팅, 다시 말해서 기판으로부터 가장 멀리 있는 코팅의 피복되지 않은(노출된) 표면 상에 층 또는 코팅이 증착된다는 것을 의미한다.

본원에 사용된 바와 같이, 기판/코팅 "상에" 있거나 기판/코팅 "상으로" 증착된 코팅은, (i) 기판/코팅 위에 위치되고, (ii) 기판/코팅과 반드시 접촉할 필요는 없으며, 다시 말해서 기판/코팅과 관련 코팅 사이에 하나 이상의 중간 코팅(들)이 개재될 수 있으며(그러나, 바람직하게는 상기 기판/코팅과 접촉함), 및 (ⅲ) 기판/코팅을 반드시 완전히 덮을 필요는 없는 코팅으로 정의된다. "코팅 1이 코팅 2 아래에 위치된다고 말하는" 경우, 코팅 2가 코팅 1보다 기판으로부터 멀리 떨어져 있는 것으로 이해되어야 한다.

"코팅"이라는 용어는 기판 및/또는 다른 코팅, 예를 들어 졸-겔 코팅 또는 유기 수지로 제조된 코팅과 접촉할 수 있는 임의의 층, 층 스택 또는 필름을 의미하는 것으로 이해된다. 코팅은 습식 처리, 기상 처리 및 필름 전사를 포함하는 다양한 방법을 통해 증착되거나 형성될 수 있다.

본원에서, "렌즈"라는 용어는 다양한 성질의 하나 이상의 코팅으로 코팅될 수 있는 렌즈 기판을 포함하는, 바람직하게는 투명한, 유기 또는 무기 유리 렌즈 또는 렌즈 블랭크(lens blank), 특히 안과용 렌즈 또는 렌즈 블랭크를 의미한다. 렌즈는 무한초점(afocal), 단초점, 이중초점, 삼중초점 및 누진 렌즈로부터 선택될 수 있다.

"안과용 렌즈(ophthalmic lens)"라는 용어는 눈을 보호하고/보호하거나 시력을 교정하기 위해 안경 프레임에 적합화된 렌즈를 의미하는 데 사용된다. 안과 광학이 본 발명의 바람직한 분야이지만, 본 발명은, 예를 들어 사진학 또는 천문학에서의 광학 기구용 렌즈, 광학 조준 렌즈, 눈 보안경(ocular visor), 조명 시스템의 광학기기 등을 위한 광학 렌즈와 같은, 광 반사를 방지하는 것이 유리할 수 있는 다른 유형의 광학 렌즈에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 명세서에서, 달리 명시되지 않는 한, 광학 요소/재료는 상기 광학 물품을 통한 이미지의 관찰이 콘트라스트(contrast)의 상당한 손실 없이 지각되는 경우, 즉 상기 광학 물품을 통한 이미지의 형성이 이미지의 품질에 악영향을 미치지 않고서 얻어지는 경우에 투명한 것으로 이해된다.

광학 렌즈는 그것의 전방 주면, 후방 주면, 또는 양면 상에 적어도 하나의 기능성 코팅으로 코팅된다. 본원에 사용된 바와 같이, 기판의 후면은, 물품을 사용할 때, 착용자의 눈으로부터 가장 가까운 면을 의미하는 것으로 의도된다. 이것은 일반적으로 오목면이다. 반대로, 기판의 전면은 물품을 사용할 때 착용자의 눈으로부터 가장 멀리 있는 면이다. 이것은 일반적으로 볼록면이다. 광학 렌즈는 또한 평면 렌즈(plano lens)일 수 있다.

기판은, 본 발명의 의미에서, 코팅되지 않은 기판을 의미하고, 일반적으로 2개의 주면을 갖는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 기판은 광학 물품, 예를 들어 안경 프레임에 장착되도록 예정된 안과용 렌즈의 형상을 갖는 광학적으로 투명한 재료일 수 있다. 이러한 맥락에서, "기판"이라는 용어는 광학 렌즈, 보다 구체적으로 안과용 렌즈의 기본 구성 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 재료는 하나 이상의 코팅 또는 층의 스택에 대한 지지체로서 작용한다.

본 발명의 물품의 기판은 무기질 또는 유기 기판, 예를 들어 일반적으로 안과 산업에서 사용되는 안과용 등급(ophthalmic grade)의 투명 재료로부터 선택된 열가소성 또는 열경화성 플라스틱으로 제조된 유기 기판일 수 있다.

특히 바람직한 부류의 기판 재료로서 언급되는 것은, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리카보네이트의 공중합체, 폴리노르보르넨과 같은 폴리올레핀, 디에틸렌 글리콜 비스(알릴카보네이트)의 중합체 또는 공중합체와 같은 알킬렌 글리콜 비스 알릴 카보네이트의 중합 또는(공)중합으로부터 생성된 수지(예를 들어 PPG industries 사에 의해 상품명 CR-39^®로 시판되고, ESSILOR로부터의 대응하는 시판 렌즈가 ORMA^® 렌즈로 지칭됨), 비스페놀-A로부터 유도된 것과 같은 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 (메트)아크릴 또는 티오(메트)아크릴 중합체 및 공중합체, 우레탄 및 티오우레탄 중합체 및 공중합체, 에폭시 중합체 및 공중합체, 에피설파이드 중합체 및 공중합체이다.

예를 들어 마모 방지 층 및/또는 긁힘 방지 코팅으로 또는 프라이머(primer) 코팅으로, 선택적으로 코팅된 기판 상에 반사 방지 코팅을 증착하기 이전에, 상기 선택적으로 코팅된 기판의 표면은, 반사 방지 코팅의 접착성을 강화하기 위해, 통상적으로 물리적 또는 화학적 표면 활성화 처리를 받게 된다. 이와 같은 전처리는 일반적으로 진공 하에서 수행된다. 이 전처리는, 활성 종 및/또는 반응 종, 예를 들어 이온 빔("이온 전-세정(Ion Pre-Cleaning)" 또는 "IPC"), 또는 전자 빔에 의한 충격 처리(bombardment), 코로나 방전 처리, 이온 파쇄(ion spallation) 처리, 자외선 처리, 또는 일반적으로 산소 또는 아르곤 플라즈마를 사용하는 진공 플라즈마-매개 처리일 수 있다. 또한, 이 전처리는 산 또는 염기 처리 및/또는 용매-기반 처리(물, 과산화수소 또는 임의의 유기 용매)일 수도 있다.

본 발명에 따른 반사 방지 코팅은 특히, 0° 내지 45°, 바람직하게는 0° 내지 50° 범위의 렌즈에의 입사각을 갖는 가시 방사선의 반사를 최소화하도록 설계된다.

본 발명에 따르면, 입사각은 안과용 렌즈 표면에 입사되는 광선과 이 입사 점의 표면에 대한 법선에 의해 형성되는 각도이다. 예를 들어, 광선은 국제 표색 CIE L^*a^*b^*에서 정의된 바와 같은 표준 광원 D65와 같은 발광원(illuminant light source)이다. 일반적으로, 입사각은 0°(수직 입사) 내지 90°(그레이징 입사)에서 변화된다. 통상적인 입사각의 범위는 0° 내지 75°이다. 관찰자의 관점에서는, 입사각이 또한 관찰각이다.

반사 방지 코팅은 최종 광학 물품의 반사 방지 특성을 향상시키는, 광학 물품의 표면 상에 증착된 코팅으로 정의된다. 이 코팅은 가시 스펙트럼의 비교적 큰 부분에 걸친 물품-공기 계면에서의 광 반사를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 정의에 의하면, 반사 방지 코팅은 15°의 입사각에 대해 2.5% 이하의 평균 광 반사율 R_v를 기판의 주면에 부여한다.

[0° 내지 50°] 입사각 θ의 범위에서, 반사 방지 코팅으로 코팅된 기판의 주면에서의 평균 광 반사율 R_v(θ)는 [20° 내지 50°] 범위에 포함된 입사각 θ_min에 대해 최소 값 R_vmin을 나타낸다. θ_min은 바람직하게는 [20° 내지 35°] 범위에 포함된다.

또한, R_vmin/R_v(15°) < 0.95이고, R_v(15°)는 상기 코팅된 주면에서의 15°의 입사각 θ에 대한 평균 광 반사율이다. 바람직하게는, R_vmin/R_v(15°) < 0.9, 보다 바람직하게는 < 0.8이다. R_vmin이 R_v(15°)보다 적어도 5%, 바람직하게는 적어도 10%, 보다 바람직하게는 적어도 20%만큼 작고, R_v(θ)가 15°보다 높은 입사각에서 최소에 도달한다는 사실(도 1 및 도 2에 도시됨)은 상당히 특이한 것이며, 이는 지금까지 개발된 반사 방지 코팅이 단조 증가하는 입사각 θ의 함수로서 R_v의 변화를 나타내기 때문이다.

실제로, 렌즈에서의 반사는 불쾌감 및 손상된 시력의 원인이다. 이러한 효과를 정확하게 측정하기 위해서는, 착용자의 렌즈 상에 도달하는 광이 모든 입사각에서 적분되어야 한다. 이것은 큰 입사각으로 도달하는 광이 낮은 입사각으로 도달하는 광과 동일한 정도로 R_v(θ)에 기여한다는 것을 의미한다. 본 발명에서의 R_v(θ)의 특정 변화는 본 반사 방지 코팅이 광범위한 입사각에서 매우 효율적인 이유이다.

바람직한 구현예에서, 반사 방지 코팅은 θ = 0°, 10° 또는 15°에 대해 R_v(35°) < R_v(θ)이고, 그리고/또는 θ = 0°, 10° 또는 15°에 대해 R_v(30°) < R_v(θ)이도록 한다. 입사각 θ의 함수로서의 R_v의 전개는 바람직하게는 15° 내지 θ_min, 보다 바람직하게는 0° 내지 θ_min에서 단조 감소한다.

본 명세서에서, R_v(θ)로 기재된 "평균 광 반사율"("시감 반사율(luminous reflection factor)"이라고도 불림)은 ISO 표준 13666:1998에 정의된 바와 같으며, 다시 말해서 이것은 380 내지 780 ㎚의 전체 가시 스펙트럼에 걸친 가중 스펙트럼 반사 평균이다. R_v(θ)는 ISO 8980-4 표준에 따라 측정되지만, 이러한 표준에 지시된 입사각 범위(즉, 17° 미만, 전형적으로 15°의 입사각)에 한정되지 않는다. R_v(θ)는 0° 내지 90°, 전형적으로 0° 내지 50° 범위의 임의의 입사각에서 측정될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 반사 방지 코팅은 상기 반사 방지 코팅으로 코팅된 주면에서 R_v(15°)가 1.5% 이하, 바람직하게는 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.75% 이하가 되도록 한다.

본 발명의 다른 구현예에서, 반사 방지 코팅은 상기 반사 방지 코팅으로 코팅된 주면에서 R_v(35°)가 1.5% 이하, 바람직하게는 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.6% 이하가 되도록 한다.

본 발명의 일부 양태에서, 반사 방지 코팅은 상기 반사 방지 코팅으로 코팅된 주면에서 0° 내지 45° 범위의 각각의 입사각(θ)에 대해 R_v(θ)가 1.5% 이하, 바람직하게는 1% 이하가 되도록 한다. 훨씬 더 바람직하게는, 반사 방지 코팅은 상기 반사 방지 코팅으로 코팅된 주면에서 0° 내지 40° 범위의 각각의 입사각 θ에 대해 R_v(θ)이 0.6% 이하가 되도록 한다.

0° 내지 θmax 범위의 입사각에 대한 광학 표면에서의 반사 방지 처리의 전체 효율은 하기의 파라미터에 의해 정량화될 수 있다:

계수 α가 가장 낮으면, 전반적인 반사 현상이 가장 낮아진다.

입사각의 다양한 도메인(domain)에 걸친 반사 방지 코팅의 성능을 비교하기 위해, 계수 α는 일정하고 1%인 모델 R_v(θ) 함수에 대해 1%인 계수 α를 갖도록 수치 상수 K로 정규화된다. K는 θmax에만 의존하며, 하기의 방정식으로 정의된다:

이러한 방식에 의해, [0° 내지 40°] 범위에 걸친 렌즈 성능은 [0° 내지 50°] 범위에 걸친 다른 렌즈와 비교될 수 있다.

계수 α의 근사 값은 몇몇의 단순화에 의해 계산될 수 있다. R_v(θ)는 R_v가 거의 일정한 θ에 대한 몇몇 도메인을 제시하므로, 하기의 방정식에 의해 계수 α를 정의할 수 있다:

여기서,

은 0°내지 θ1 범위에 걸친 R_v의 평균 값이고,

는 θ1 내지 θmax 범위에 걸친 R_v의 평균 값이다.

θ1은 낮은 입사각의 도메인과 θmin을 포함하는 높은 입사각의 도메인을 분리하도록 선택된다. 특히, θ1은 15° 내지 40° 범위에서 선택될 수 있다.

이러한 정의에 따르면, 근사 계수 α의 두 적분 값은 순수 기하학적이며, 정확하게 계산될 수 있으며, 일정하고 1%인 모델 R_v(θ) 함수에 대해 1%인 계수 α를 갖도록 수치 상수 K로 재정규화된다.

특히, θmax는 35°보다 높고, 바람직하게는 40°보다 높다. 일부 구현예에서, θmax는 45°보다 높고, 훨씬 더 양호하게는 50°보다 높다. 가장 큰 θmax일수록, 보다 많은 입사광이 계수 α에서 적분된다.

0° 내지 θmax 범위의 입사각에 대한, 광학 렌즈와 같은 2개의 대향 표면을 갖는 기판에서의 반사 방지 처리의 전체 효율은 하기의 파라미터에 의해 정량화될 수 있다:

여기서,

는 기판의 전방 주면에 대한 평균 광 반사율을 나타내고,

는 입사각 θ에 대해 기판의 후방 주면에 대한 평균 광 반사율을 나타낸다.

계수 α2에 대한 근사 값은 계수 α와 유사한 방식으로 계산될 수 있다. 특히, 수치 상수 K2는 일정하고 1%인 모델 함수

및

에 대해 1%인 계수 α를 갖도록 계산된다.

특정 구현예에서, θmax는 45°로 설정되고, θ1은 25°로 설정되고,

은 전면 및 후면에 대해 R_v(15°)로 설정되고,

는 전면 및 후면에 대해 R_v(35°)로 설정되고, 계수 α2에 대한 결과적인 공식은 하기와 같으며, 그 계산은 실험 부분에 상세하게 기술된다.

이러한 파라미터는 낮은 입사각 및 높은 입사각 둘 모두를 고려하므로 특히 의미있다.

낮은 α 또는 α2 값은 반사 방지 처리의 높은 다각 효율(multiangular efficiency)을 나타낸다. 본 광학 렌즈의 파라미터 α2는 바람직하게는 0.7 이하, 보다 바람직하게는 0.6 이하, 훨씬 더 양호하게는 0.55 이하이다. 이와 같은 반사 방지 특성의 높은 레벨의 다각 효율은 본 발명에 따른 반사 방지 코팅을 양쪽 주면 상에 갖는 광학 렌즈에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 반사 방지 코팅의 파라미터 α는 바람직하게는 하기의 값들 중 어느 하나의 값 이하이다: 0.85, 0.75, 0.70, 0.60, 0.50 및 0.40. 렌즈 전면 상의 반사 방지 코팅은 바람직하게는 0.85 이하, 보다 바람직하게는 0.75 이하, 훨씬 더 양호하게는 0.70, 0.60 또는 0.50 이하의 파라미터 α를 갖는다. 렌즈 전면 상의 반사 방지 코팅은 바람직하게는 0.70 이하, 보다 바람직하게는 0.60 이하, 훨씬 더 양호하게는 0.50 이하, 및 한층 더 양호하게는 0.40 이하의 파라미터 α를 갖는다.

본 발명의 일부 양태에서, 반사 방지 코팅은 R_m 팩터가 상기 반사 방지 코팅으로 코팅된 주면에서 2.5%, 2%, 1.5%, 1%, 0.8% 또는 0.6% 이하가 되도록 한다.

본 출원에서, R_m으로 기재된 "평균 반사율"은 ISO 13666:1998 표준에 정의된 바와 같으며, 즉 이것은 400 내지 700 ㎚의 전체 가시 스펙트럼에 걸친 (비-가중) 스펙트럼 반사 평균이다. R_m은 ISO 8980-4 표준에 따라, 즉 17°보다 낮은 입사각(본 출원에서는 15°)에 대해 측정된다.

본 발명에 따른 광학 렌즈는 바람직하게는 하기의 값 중 어느 하나의 값 이상인 가시 스펙트럼 Tv의 상대 광 투과율을 갖는다: 87%, 88%, 89%, 90%, 92%, 95%. 상기 Tv 팩터는 바람직하게는 87% 내지 98.5%, 보다 바람직하게는 87% 내지 97%, 훨씬 더 양호하게는 87% 내지 96%의 범위이다. 다른 구현예에서, Tv는 89% 내지 98%, 바람직하게는 90% 내지 97%의 범위이다.

시스템의 "발광 투과율(luminous transmission)"이라고도 불리는 Tv 팩터는 표준 NF EN 1836에 정의된 바와 같으며, 각 파장 범위에서의 눈의 감도에 따라 가중되고 D65 조명 조건(일광) 하에서 측정되는 380 내지 780 ㎚ 파장 범위의 평균과 관련된다.

국제 표색 CIE L^*a^*b^*에서의 본 발명의 광학 렌즈의 표색 계수는 표준 광원 D65 및 관찰자(각도 10° - 표준 관찰자)를 고려하여 380 내지 780 ㎚에서 계산된다.

본 발명의 구현예에 따르면, 기판의 주면 중 적어도 하나 상에 증착된 반사 방지 코팅은:

- 채도 C^*는 15°의 입사각에 대해 22 이하, 바람직하게는 20 이하, 보다 바람직하게는 15 이하이도록, 그리고/또는

- 상기 반사 방지 코팅에 의해 나타나는 잔류 색상은 15°의 입사각에 대해 240° 내지 300°, 바람직하게는 250° 내지 290°, 보다 바람직하게는 260° 내지 280° 범위의 색조 각(h)을 가지며, 그에 따라 코팅이 청색 내지 보라색 반사를 갖게 하도록 한다. 반사 방지 스택의 잔류 반사광의 색상은 15°의 입사각에 대해 청색이며, 반사의 최소 값이 녹색-황색 영역에 있는 것이 바람직하다. 실제로, 반사의 최소 값이 15°의 입사각에 대해 명순응 상태(photopic condition)(약 550 ㎚)에서 최대 눈 감도 초과인 녹색-황색 영역에 있는 경우, 35°의 입사각에 대한 반사의 최소 값은 명순응 상태에서 최대 눈 감도 미만의 영역에서, 가시 스펙트럼(보다 짧은 파장)의 청색단(blue end)을 향해 시프팅될 것이다. 결과적으로 반사의 최소 값은 15° 내지 35°의 입사각에 대해 지각될 것이며, 반사의 최소 값은 명순응 상태에서 최대 눈 감도에 정확히 위치될 것이다.

바람직하게는, 본 발명의 반사 방지 코팅은 입사각 θ에 따른 부드럽게 지각된 잔류 반사 색상 변화를 나타내며, 이것은, 코팅된 기판이 어떤 입사각에서 관찰되더라도, 렌즈 표면을 가로질러 상이한 색조의 상당한 색상 구배도 상이한 색상 강도의 색상 구배도 없어서, 개선된 심미적 외관을 야기한다는 것을 의미한다.

반사 방지 코팅은 일반적으로 WO 2013/098531에 개시된 바와 같은 유전체 및/또는 졸-겔 재료 및/또는 유기/무기 층으로 구성된 단층 또는 다층 스택이다. 이 반사 방지 코팅은 바람직하게는 고 굴절률(HI)을 갖는 적어도 하나의 층 및 저 굴절률(LI)을 갖는 적어도 하나의 층의 스택을 포함하는 다층 코팅이다. 보다 바람직하게는, 이 반사 방지 코팅은 저 굴절률을 갖는 적어도 2개의 층 및 고 굴절률을 갖는 적어도 2개의 층을 포함한다. 반사 방지 코팅의 전체 층 수는 바람직하게는 3개 이상, 보다 바람직하게는 4개 이상이고, 바람직하게는 8개 이하, 보다 바람직하게는 7개 이하, 훨씬 더 바람직하게는 6개 이하의 층이다.

본 출원에서, 반사 방지 코팅의 층은 그 굴절률이 1.55 초과, 바람직하게는 1.6 이상, 보다 바람직하게는 1.8 이상, 훨씬 더 바람직하게는 1.9 이상인 경우에 고 굴절률을 갖는 층이라고 한다. 상기 HI 층은 바람직하게는 3 미만의 굴절률을 갖는다. 반사 방지 코팅의 층은 그 굴절률이 1.55 이하, 바람직하게는 1.50 이하, 보다 바람직하게는 1.48 이하인 경우에 저 굴절률 층이라고 한다. 상기 LI 층은 바람직하게는 1.1 초과의 굴절률을 갖는다. 달리 명시되지 않는 한, 본 발명에서 지칭된 굴절률은 25℃에 있어서 550 ㎚의 파장에서 표현된다.

본원에 사용된 바와 같이, 반사 방지 코팅의 층은 1 ㎚ 이상의 두께를 갖는 것으로 규정된다. 따라서, 반사 방지 코팅의 층 수를 카운트할 때, 1 ㎚ 미만의 두께를 갖는 임의의 층은 고려되지 않는다. 반사 방지 코팅의 층 수를 카운트할 때, 서브-층(존재하는 경우)도 또한 고려되지 않는다.

HI 층 및 BI 층은 스택 내에서 서로 교번될 필요는 없지만, 본 발명의 일 구현예에 따르면 서로 교번될 수 있다. 2개의 HI 층(또는 그 이상)이 서로 상에 증착될 수 있을 뿐만 아니라, 2개의 LI 층(또는 그 이상)이 서로 상에 증착될 수 있다.

고 굴절률 층은 당업계에 잘 알려져 있다. 일반적으로, 이들 층은 하나 이상의 금속 산화물, 예컨대 지르코니아(ZrO₂), 티타늄 이산화물(TiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 탄탈룸 오산화물(Ta₂O₅), 네오디뮴 산화물(Nd₂O₅), 프라세오디뮴 산화물(Pr₂O₃), 프라세오디뮴 티탄산염(PrTiO₃), La₂O₃, 니오븀 산화물(Nb₂O₅), Y₂O₃, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 선택적으로, HI 층은 전술한 바와 같이 1.55 초과의 굴절률을 가지면, 실리카 또는 저 굴절률을 갖는 다른 재료를 더 포함할 수 있다. 바람직한 재료는 ZrO₂, Al₂O₃, Ta₂O₅, Nd₂O₅ 및 이들의 혼합물을 포함한다.

바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 반사 방지 코팅은 티타늄 이산화물(Ti0₂)을 포함하지 않는다.

또한, LI 층도 잘 공지되어 있고, SiO₂와 같은 실리콘 산화물, MgF₂ 또는 실리카와 알루미나의 혼합물, 특히 알루미나로 도핑된 실리카를 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않으며, 후자는 반사 방지 코팅 열 저항을 증가시키는 데 기여한다. 바람직하게는, LI 층은 전체 층 중량에 대해 적어도 80 중량%의 실리카, 보다 바람직하게는 적어도 90 중량%의 실리카를 포함하는 층이며, 훨씬 더 바람직하게는 실리카 층으로 이루어진다.

선택적으로, 최종 생성되는 층의 굴절률이 1.55 이하인 경우, LI 층은 고 굴절률을 갖는 재료를 더 포함할 수 있다.

SiO₂와 Al₂O₃의 혼합물을 포함하는 LI 층이 사용되는 경우에는, 이와 같은 층의 SiO₂ + Al₂O₃ 전체 중량에 대해, 1 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 8 중량% 및 훨씬 더 바람직하게는 1 내지 5 중량%의 Al₂O₃을 포함하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 4 중량% 이하의 Al₂O₃으로 도핑된 SiO₂, 또는 8% Al₂O₃으로 도핑된 SiO₂가 채용될 수 있다. Umicore Materials AG 사에 의해 시판되는 LIMA^®(550 ㎚에서, 굴절률 n = 1.48 내지 1.50), 또는 Merck KGaA 사에 의해 시판되는 L5^®(500 ㎚에서, 굴절률 n = 1.48)와 같은, 시장에서 입수 가능한 SiO₂/Al₂O₃ 혼합물이 사용될 수 있다.

LI 층은 나노 다공성 층의 형태로 준비될 수 있으며, 여기서 재료에 포함된 공기는 층의 평균 굴절률을 낮춘다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, LI 층은 나노 다공성 층이 아니다.

반사 방지 코팅 외부 층은 일반적으로 저 굴절률 층, 특히 전체 층 중량에 대해, 바람직하게는 적어도 80 중량%의 실리카, 보다 바람직하게는 적어도 90 중량%의 실리카(예를 들어, 알루미나로 도핑된 실리카 층)를 포함하는 실리카-기반 층이며, 훨씬 더 바람직하게는 실리카 층으로 이루어진다.

반사 방지 코팅은 바람직하게는, 그 외부 층 아래에, 저 굴절률 층 및 고 굴절률 층으로 구성된 60 ㎚ 이하, 바람직하게는 30 ㎚ 이하의 두께를 갖는 이중층을 포함하며, 상기 고 굴절률 층은 반사 방지 코팅의 외부 층과 직접 접촉한다. 상기 이중층의 고 굴절률 층은 바람직하게는 후술하는 바와 같은 전기 전도 층이다. 상기 이중층의 저 굴절률 층은 전술한 바와 같으며, 바람직하게는 35 ㎚ 이하, 바람직하게는 30 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 25 ㎚ 이하의 물리적 두께를 갖는다.

이러한 이중층은 스택의 광범위한 입사각에서 광학적 견고성(optical robustness)과 표색 안정성(colorimetric stability)을 향상시킬 수 있다. 실제로, 이와 같은 이중층을 갖는 반사 방지 코팅은 입사각(0° 내지 45°)에 따라 잔류 반사 색상의 약한 변화를 나타내며, 따라서 양호한 심미적 성능을 나타낸다.

일반적으로, HI 층은 10 내지 120 ㎚(대전 방지 HI 층은 일반적으로 보다 작은 두께를 가짐) 범위의 물리적 두께를 가지며, LI 층은 10 내지 100 ㎚ 범위의 물리적 두께를 갖는다.

일반적으로, 반사 방지 코팅 전체 두께는 1 ㎛ 미만, 바람직하게는 800 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 500 ㎚ 이하이며, 훨씬 더 바람직하게는 250 ㎚ 이하이다. 반사 방지 코팅 전체 두께는 일반적으로는 100 ㎚ 초과, 바람직하게는 150 ㎚ 초과이다.

본 발명의 일 구현예에서, 반사 방지 코팅은 서브-층 상에 증착된다. 이와 같은 반사 방지 코팅 서브-층은 반사 방지 코팅에 속하지 않는다는 것에 유의해야 한다.

본원에 사용된 바와 같이, 반사 방지 코팅 서브-층 또는 접착 층은, 상기 코팅의 마모 방지 및/또는 긁힘 방지와 같은 기계적 특성을 개선하기 위해 그리고/또는 기판 또는 하부 코팅에 대한 그 접착성을 강화하기 위해 사용되는, 비교적 두꺼운 코팅을 의미하는 것으로 의도된다. 서브-층은 바람직하게는 1.55 이하의 굴절률을 갖는다.

비교적 큰 두께 때문에, 서브-층이 기판 상에 직접 증착되는 경우, 특히 서브-층이 하부 코팅(일반적으로, 마모 방지 및 긁힘 방지 코팅)의 굴절률 또는 기판의 굴절률에 가까운 굴절률을 가질 때에, 일반적으로 서브-층은 반사 방지 광학 활성에 관여하지 않는다.

서브-층은 반사 방지 코팅의 마모 방지를 향상시키되, 바람직하게는 광 흡수가 일어날 수 없을 정도의 충분한 두께를 가져야 하며, 이것은 서브-층 성질에 따라, 상대 투과율 τ_v를 상당히 감소시킬 수 있다. 서브-층의 두께는 일반적으로 300 nm 미만, 보다 바람직하게는 200 nm 미만이며, 또한 일반적으로 90 nm 초과, 보다 바람직하게는 100 nm 초과이다.

서브-층은 바람직하게는 SiO₂-기반 층을 포함하며, 이러한 층은 전체 층 중량에 대해, 바람직하게는 적어도 80 중량%의 실리카, 보다 바람직하게는 적어도 90 중량%의 실리카를 포함하며, 또한 훨씬 더 바람직하게는 실리카 층으로 이루어진다. 이와 같은 실리카-기반 층의 두께는 일반적으로 300 nm 미만, 보다 바람직하게는 200 nm 미만이며, 또한 일반적으로 90 nm 초과, 보다 바람직하게는 100 nm 초과이다.

다른 구현예에서는, SiO₂-기반 층이 상기에 규정된 바와 같은 양의 알루미나로 도핑된 실리카 층이며, 바람직하게는 알루미나로 도핑된 실리카 층으로 이루어진다.

특정 구현예에서, 서브-층은 SiO₂ 층으로 이루어진다.

단층 유형의 서브-층이 사용되는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 특히 서브-층 및 하부 코팅(또는, 서브-층이 기판 상에 직접 증착되는 경우, 기판)이 실질적으로 상이한 굴절률을 갖는 경우에는, 서브-층이 적층(다층화)될 수도 있다. 이것은, 특히 일반적으로 마모 방지 및/또는 긁힘 방지 코팅인 하부 코팅, 또는 기판이 고 굴절률, 즉 1.55 이상, 바람직하게는 1.57 이상의 굴절률을 갖는 경우에 적용된다.

이러한 경우, 서브-층은 메인 층이라고 불리는 대체로 90 내지 300 nm 두께의 층 이외에, 선택적으로 코팅된 기판과, 일반적으로 실리카-기반 층인 이와 같은 대체로 90 내지 300 nm 두께의 층 사이에 개재되는, 바람직하게는 최대 3개의 추가 층, 보다 바람직하게는 최대 2개의 추가 층을 포함할 수 있다. 이들 추가 층은 바람직하게는 얇은 층이며, 그 기능은 서브-층/하부 코팅 계면 또는 서브-층/기판 계면에서의 반사를 적절하게 제한하는 것이다.

다층 서브-층은 바람직하게는 메인 층 이외에, 고 굴절률 및 80 nm 이하, 보다 바람직하게는 50 nm 이하, 가장 바람직하게는 30 nm 이하의 두께를 갖는 층을 포함한다. 고 굴절률을 갖는 이와 같은 층은 고 굴절률을 갖는 기판 또는 고 굴절률을 갖는 하부 코팅에 적절하게 직접 접촉하고 있다. 물론, 이러한 구현예는 기판(또는 하부 코팅)이 1.55 미만의 굴절률을 갖는 경우에도 사용될 수 있다.

일 대안으로서, 서브-층은 메인 층 및 고 굴절률을 갖는 전술한 층 이외에, 1.55 이하, 바람직하게는 1.52 이하, 보다 바람직하게는 1.50 이하의 굴절률을 갖고, 또한 80 nm 이하, 보다 바람직하게는 50 nm 이하, 훨씬 더 바람직하게는 40 nm 이하의 두께를 가지며, 고 굴절률을 갖는 상기 층이 증착되는, SiO₂-기반 재료(다시 말해서, 바람직하게는 적어도 80 중량%의 실리카를 포함함)로 제조된 층을 포함한다. 전형적으로는, 이러한 예에서, 서브-층은 선택적으로 코팅된 기판 상에, 이 순서로 증착된 30 내지 40 nm 두께의 SiO₂ 층, 4 내지 10 nm 두께의 ZrO₂ 또는 Ta₂O₅ 층 및 그 후의 서브-층 메인 층을 포함한다.

본 발명의 일부 양태에서, 반사 방지 코팅은 적어도 하나의 전기 전도 층을 포함한다. 이러한 층은 대전 방지 구성요소로서 역할을 한다. 이론에 의해 얽매임이 없이, 적어도 하나의 전기 전도 층은 반사 방지 코팅 스택이 실질적인 정전기 전하를 생성하고/생성하거나 보유하는 것을 방지한다.

유리가 천 조각과의 마찰 이후에 또는 정전하(코로나에 의해 인가되는 전하)를 생성하는 임의의 다른 절차를 사용하여 획득된 정전하를 없애는 능력은, 상기 전하가 소멸되는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 정량화될 수 있다. 따라서, 대전 방지 유리가 대략 수백 밀리초(ms), 바람직하게는 500 ms 이하의 방전 시간을 갖는 반면에, 대전 유리의 경우에는 대략 수십 초이다. 본 출원에서, 방전 시간은 FR 2 943798에 개시된 방법에 따라 측정된다.

본원에 사용된 바와 같이, "전기 전도 층" 또는 "대전 방지 층"은, 비-대전 방지 기판(즉, 500 ms 초과의 방전 시간을 가짐)의 표면 상에의 그 층의 존재로 인해, 정전하가 그 표면 상에 인가된 이후에, 500 ms 이하의 방전 시간을 갖는 것을 가능하게 하는 층을 의미하는 것으로 의도된다.

전기 전도 층은, 스택 내의 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 그것의 반사 방지 특성에 영향을 미치지 않는다면, 일반적으로 반사 방지 코팅에 배치되거나 또는 그것과 접촉하여 배치될 수도 있다. 바람직하게는, 이 전기 전도 층은 반사 방지 코팅의 2개의 층들 사이에 배치되고/배치되거나 이와 같은 반사 방지 코팅의 고 굴절률을 갖는 층에 인접하여 있다. 바람직하게는, 전기 전도 층은 반사 방지 코팅의 저 굴절률을 갖는 층 바로 아래에 배치되며, 가장 바람직하게는 반사 방지 코팅의 외부 층 바로 아래에 배치된다.

전기 전도 층은 반사 방지 코팅의 투명도를 변경하지 않을 정도로 충분히 얇아야 한다. 특정 구현예에서, 적어도 하나의 전기 전도 층은 1.55 초과의 굴절률을 갖는다. 전기 전도 층은 바람직하게는 전기 전도성 및 높은 투명성 재료, 일반적으로는 선택적으로 도핑된 금속 산화물로 제조된다. 이러한 경우, 그 두께는 바람직하게는 1 내지 15 nm, 보다 바람직하게는 1 내지 10 nm에서 변한다. 바람직하게는, 전기 전도 층은 인듐, 주석, 아연 산화물 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 선택적으로 도핑된 금속 산화물을 포함한다. 주석-인듐 산화물(In₂O₃:Sn, 주석-도핑된 인듐 산화물), 알루미늄-도핑된 아연 산화물(ZnO:Al), 인듐 산화물(In₂O₃) 및 주석 산화물(SnO₂)이 바람직하다. 가장 바람직한 구현예에서, 전기 전도성 및 광 투과성 층은 ITO 층으로 기재된 주석-인듐 산화물 층, 또는 주석 산화물 층이다.

일반적으로, 전기 전도 층은 스택 내에서, 그러나 그것의 작은 두께로 인해 제한된 방식으로, 반사 방지 특성을 획득하는 데 기여하며, 반사 방지 코팅의 고 굴절률을 갖는 층을 나타낸다. 이것은 이들 층이 ITO 층과 같은 전기 전도성 및 높은 투명성 재료로 제조되는 경우이다.

본 발명의 광학 렌즈는, UV 광에 대한 최상의 건강 보호를 허용하기 위해, 가시 영역에서의 반사를 감소시키는 것 이외에, UVA-방사선 및 UVB-방사선 범위(각각 315 내지 380 ㎚ 및 280 내지 315 ㎚)에서의 반사를 감소시키도록 구성될 수 있다.

안경 착용자가 망막에 특히 해로운 UVA-방사선 및 UVB-방사선 범위에 있어서 후면에서의 반사를 크게 감소시키는 안과용 렌즈를 양쪽 눈 각각의 앞쪽에 착용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 렌즈는 또한 증가된 콘트라스트 감도로 인해 증가된 시각적 성능을 제공할 수 있다.

UV 광의 반사는 렌즈 전면에서 실제로 문제가 되지 않는데, 이는 착용자의 전방으로부터 들어와서 착용자의 눈(수직 입사, 0 내지 15°)에 도달할 수 있는 UV 방사선의 대부분이 일반적으로 안과용 렌즈 기판에 의해 흡수되기 때문이다. 반면에, 착용자 뒤쪽에 위치된 광원으로부터 생성된 UV 방사선은, 자외선 영역에서 효율적인 반사 방지 코팅이 렌즈에 제공되지 않는 경우, 렌즈 후면에서 반사되어 착용자의 눈에 도달할 수 있고, 그에 따라 잠재적으로 착용자의 건강에 영향을 미칠 수 있다. 렌즈 후면 상에서 반사되어 착용자의 눈에 도달할 수 있는 광선은 30 내지 45°(경사 입사) 범위의 좁은 입사각 범위를 갖는 것으로 인정된다.

이와 관련하여, 가시 영역에서 매우 양호한 반사 방지 성능을 나타내는 광학 렌즈의 후방 주면 상의 반사 방지 코팅, 및 선택적으로 광학 렌즈의 전방 주면 상의 반사 방지 코팅은 바람직하게는 동시에, 베어 기판(bare substrate) 또는 가시 영역에서만 효율적인 전통적인 반사 방지 코팅을 포함하는 기판에 비하여, UV 방사선 반사, 특히 UVA-선 및 UVB-선을 현저하게 감소시킬 수 있다.

ISO 13666:1998 표준에 정의된 함수 W(λ)에 의해 가중된, 280 ㎚ 내지 380 ㎚의 후방 주면에서의 평균 반사율 R_UV는 35°의 입사각에 대해, 바람직하게는 5% 미만, 바람직하게는 4.5% 미만, 보다 바람직하게는 4% 이하, 훨씬 더 양호하게는 3% 이하이다. 다른 구현예에서, ISO 13666:1998 표준에 정의된 함수 W(λ)에 의해 가중된, 280 ㎚ 내지 380 ㎚의 후방 주면에서의 평균 반사율 R_UV는 30°의 입사각 및 45°의 입사각 둘 모두에 대해 바람직하게는 5% 미만이다. 상기 평균 반사율 R_UV는 하기의 관계식을 통해 정의된다:

여기서, R(λ)는 주어진 파장에서의 렌즈 스펙트럼 반사율을 나타내고, W(λ)는 태양광 스펙트럼 방사 조도 Es(λ)와 효율 상대 스펙트럼 함수 S(λ)의 곱인 가중 함수를 나타낸다. 특정 구현예에서, 이러한 팩터는 후면에서 30° 내지 45° 범위의 입사각에서 측정될 수 있다.

자외 방사선 투과율을 계산하는 것을 가능하게 하는 스펙트럼 함수 W(λ)는 ISO 13666:1998 표준에 따라 정의된다. 이것은 UVA-선에 비하여 UVB-선을 전반적으로 더 적게 방출하는 태양광 스펙트럼 에너지 Es(λ) 및 스펙트럼 효율 S(λ) 모두를 동시에 고려하기 때문에, 착용자에게 이와 같은 방사선의 상대 스펙트럼 효율에 의해 완화된 자외선 태양 방사 분포를 표현하는 것을 가능하게 하며, UVB-선은 UVA-선보다 더 해롭다. 자외선 영역에서 이들 3개의 함수에 대한 값은 ISO 13666:1998 표준(국제 공개 WO 2012/076714의 6 페이지에서 재현됨)에 개시된 표에 주어져 있다.

상기의 UV 방지 성능은 광범위한 입사각에 대해 낮은 R_v 팩터를 유지하면서 반사 방지 코팅에 의해 제공된다.

일부 구현예에서, R_UV는 5% 미만이고, R_vmin/R_v(15°) < 0.95이다. 이러한 성능은 광학 물품의 후면에 특히 적합하다.

다른 구현예에서, R_UV는 5% 초과일 수 있고, R_vmin/R_v(15°) < 0.95, 바람직하게는 < 0.9, 보다 바람직하게는 < 0.8이다. 이러한 성능은 UV 반사가 최소화될 필요가 없는 광학 물품의 전면에 특히 적합하다.

광학 물품의 전방 및/또는 후방 주면은 본 발명에 따른 동일하거나 상이한 반사 방지 코팅, 즉 전술한 R_vmin 및 R_vmin/R_v(15°) 특성을 갖는 반사 방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 광학 렌즈의 양쪽 주면은 본 발명에 따른 동일하거나 상이한 반사 방지 코팅으로 코팅된다.

본 발명의 일 구현예에서, 광학 물품의 전면은 R_vmin/R_v(15°) < 0.9, 바람직하게는 < 0.8을 갖는 본 발명에 따른 반사 방지 코팅으로 코팅된다.

광학 렌즈가 그 주면 각각 상에 반사 방지 코팅을 포함하는 경우, 광학 렌즈의 전면의 반사 방지 코팅은 후면의 반사 방지 코팅과 반드시 동일할 필요는 없다. 이러한 경우, 광학 렌즈의 전면이 기판의 후면의 반사 방지 코팅보다 가시 영역에서 더 효율적인 반사 방지 코팅으로 코팅되는 것이 가능하다. 따라서, 바람직한 구현예에서, 광학 렌즈의 전면은 반사 방지 코팅으로 코팅되어, 이 전면에 있어서의 가시 영역에서의 평균 반사율 R_m이 0.8% 미만, 보다 바람직하게는 0.5% 미만이 된다. 바람직하게는, 이러한 전면에서의 평균 광 반사율 R_v(θ)은 15°의 입사각에 대해, 0.8% 미만, 보다 바람직하게는 0.5% 미만이다. 또한 바람직하게는, ISO 13666:1998 표준에 따라 정의된 바와 같은 함수 W(λ)에 의해 가중된, 280 ㎚ 내지 380 ㎚의 평균 반사율 R_UV은 광학 렌즈의 후면보다 전면에서 더 높다(일반적으로 45°의 입사각에 대해 5% 또는 10% 초과).

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 반사 방지 코팅은, 기판으로부터 멀어지는 방향으로 다음 층들을 포함한다:

- 100 내지 300 ㎚, 바람직하게는 120 내지 180 ㎚의 두께를 갖는 단층 서브-층,

- 5 내지 25 ㎚, 바람직하게는 8 내지 15 ㎚의 두께를 갖는 고 굴절률 층,

- 20 내지 50 ㎚, 바람직하게는 25 내지 45 ㎚의 두께를 갖는 저 굴절률 층,

- 75 내지 150 ㎚, 바람직하게는 80 내지 120 ㎚의 두께를 갖는 고 굴절률 층,

- 10 내지 30 ㎚, 바람직하게는 15 내지 28 ㎚의 두께를 갖는 저 굴절률 층,

- 3 내지 20 ㎚, 바람직하게는 4 내지 15 ㎚의 두께를 갖고, 바람직하게는 전기 전도 층인 고 굴절률 층,

- 40 내지 90 ㎚, 바람직하게는 45 내지 75 ㎚의 두께를 갖는 외부 저 굴절률 층.

다층 서브-층이 증착되는 경우, 상기 단층 서브-층은 바람직하게는 다음을 포함하는 하기의 3층 서브-층으로 대체된다:

i) 15 내지 80 ㎚, 바람직하게는 20 내지 50 ㎚의 두께를 갖는 저 굴절률 층,

ii) 3 내지 40 ㎚, 바람직하게는 4 내지 25 ㎚의 두께를 갖는 고 굴절률 층,

iii) 100 내지 300 ㎚, 바람직하게는 105 내지 160 ㎚의 두께를 갖는 저 굴절률 층.

따라서, 본 발명은 얇은 층들로 제조된 스택을 포함하는, 개선된 개념을 갖는 반사 방지 코팅을 제공하며, 이들 층의 두께 및 재료는 심미적 외관 및 견고성을 가지면서, 광범위한 입사각에 걸쳐, 가시 영역, 및 선택적으로 자외선 영역 모두에서 매우 양호한 반사 방지 성능을 얻도록 선택된다.

일부 응용예에서, 기판의 주면은 광학적 및/또는 기계적 특성을 개선시키기 위해 하나 이상의 추가적인 기능성 코팅(들)으로 코팅되는 것이 바람직하다. 광학에서 고전적으로 사용되는 이들 기능성 코팅은 충격 방지 및/또는 접착 프라이머, 마모 방지 및/또는 긁힘 방지 코팅, 편광 코팅, 광 변색 코팅, 착색 코팅, 또는 2개 이상의 이와 같은 코팅, 특히 마모 및/또는 긁힘 방지 코팅으로 코팅된 충격 방지 프라이머 코팅으로 제조된 스택일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 반사 방지 코팅은 바람직하게는 마모 방지 및/또는 긁힘 방지 코팅 상에 증착된다. 마모 방지 및/또는 긁힘 방지 코팅(하드 코팅)은 바람직하게는 폴리(메트)아크릴레이트 또는 실란에 기초한 하드 코팅이다. 본 발명에 있어서 추천되는 마모 방지 및/또는 긁힘 방지 하드 코팅은, 실란 가수 분해물-기반 조성물(졸-겔 프로세스), 특히 미국 특허 출원 US 2003/0165698과, US 4,211,823 및 EP 614957에 개시된 것과 같은 에폭시 실란 가수 분해물-기반 조성물로부터 획득된 코팅을 포함한다.

마모 방지 및/또는 긁힘 방지 코팅의 (경화 후) 두께는, 일반적으로 2 내지 10 ㎛, 바람직하게는 3 내지 5 ㎛에서 변한다.

마모 방지 코팅 및/또는 긁힘 방지 코팅을 증착하기 이전에, 최종 제품에서의 후속 층의 충격 방지 및/또는 접착성을 개선하기 위해, 기판 상에 프라이머 코팅을 도포하는 것이 가능하다. 이러한 코팅은 바람직하게는 폴리우레탄 라텍스 또는 아크릴 라텍스로 제조되며, 바람직하게는 0.2 내지 2.5 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5 ㎛의 경화 후 두께를 갖는다.

프라이머 코팅 및 마모 방지 및/또는 긁힘 방지 코팅은 국제 공개 WO 2007/088312 호에 개시된 것으로부터 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 렌즈는, 반사 방지 코팅 상에 형성되며 또한 그것의 표면 특성을 변형시킬 수 있는 코팅, 예컨대 소수성(hydrophobic) 및/또는 소유성(oleophobic) 코팅(오염 방지 탑 코트)을 포함할 수 있다. 이들 코팅은 반사 방지 코팅의 외부 층 상에 증착되는 것이 바람직하다. 원칙적으로, 이것들의 두께는 10 nm 이하이며, 바람직하게는 1 내지 10 nm, 보다 바람직하게는 1 내지 5 nm 범위로 한다. 일반적으로, 이들은 플루오로실란 또는 플루오로실라잔 유형의 코팅이다. 이들은 바람직하게는 분자당 적어도 2개의 가수 분해성 기를 포함하는, 플루오로실란 또는 플루오로실라잔 전구체를 증착함으로써 얻어질 수 있다. 플루오로실란 전구체는 바람직하게 플루오로폴리에테르 모이어티(moiety), 보다 바람직하게는 퍼플루오로폴리에테르 모이어티를 포함한다.

Optool DSX™, KY130™, OF210™, Aulon™은 상업용 소수성 및/또는 소유성 코팅의 예이다. 이들 코팅에 대한 보다 상세한 정보는 WO 2012076714에 개시되어 있다.

소수성 코팅 대신에, 김서림 방지 특성을 제공하는 친수성 코팅, 또는 계면 활성제와 연관된 경우에 김서림 방지 특성을 제공하는 김서림 방지 전구체 코팅이 제공될 수 있다. 이와 같은 김서림 방지 전구체 코팅의 예가 특허 출원 WO 2011/080472에 개시되어 있다.

반사 방지 코팅 및 선택적인 서브-층의 다양한 층은 하기의 방법 중 임의의 방법에 따라, 진공 하에서, 화학적 기상 증착에 의해 증착되는 것이 바람직하다: i) 선택적으로 이온-빔 보조된 증착; ⅱ) 이온-빔 분사; ⅲ) 음극 스퍼터링; iv) 플라즈마-보조 화학적 기상 증착. 이들 다양한 방법은 하기의 참조문헌, 즉 "Thin Film Processes" 및 "Thin Film Processes II," Vossen & Kern, Ed., Academic Press, 1978 및 1991에 각각 기재되어 있다. 특히 추천되는 방법은 진공 증착이다.

바람직하게는, 반사 방지 코팅의 층 및 선택적인 서브-층 각각의 증착은 진공 증착에 의해 실행된다.

프라이머, 하드 코트 및 오염 방지 탑 코트와 같은 다른 코팅은 스핀-코팅, 딥-코팅, 스프레이-코팅, 증착, 스퍼터링, 화학 기상 증착 및 라미네이션(lamination)을 포함하는, 당업계에 공지된 방법을 사용하여 증착될 수 있다.

하기의 실시예는 본 발명을 비-제한적인 방식으로 보다 상세하게 예시하고 있다. 달리 언급되지 않는 한, 본 출원에 개시된 모든 두께는 물리적 두께와 관련된다.

실시예

1. 재료 및 방법

실시예에 사용된 광학 물품은 65 mm의 직경, 약 1.5 또는 약 1.6의 굴절률, -2.00 디옵터의 굴절력(power)을 갖고 약 1.5(예컨대, EP 0614957에 개시된 것, HC1.5로 기재됨) 또는 약 1.6(HC1.6으로 기재됨)의 굴절률의 하드 코트 층으로 코팅된 렌즈 기판을 포함한다.

반사 방지 코팅의 서브-층 및 층은 진공 증착(증착원: 전자 총)에 의해 기판을 가열함 없이 증착되었다. 실시예 13에서, 사용된 SiO₂/Al₂O₃ 혼합물은 Merck KGaA 사에 의해 시판되는 혼합물 L5^®(500 ㎚에서 굴절률 n = 1.48)이었다.

증착 프레임은 산화물을 증착시키는 전자 총(ESV14 (8kV))이 장착되어 있으며, 또한 아르곤 이온(IPC)을 사용하여 기판 표면을 준비하기 위한 예비 단계를 위해 이온 총(Commonwealth Mark II)이 제공된 Leybold 1104 머신이다.

층의 두께는 석영 미량 천칭에 의해 제어되었다. 스펙트럼 측정은 URA 부속장치(Universal Reflectance Accessory)를 구비한 가변 입사-분광 광도계 Perkin-Elmer Lambda 850에서 이루어졌다.

본 광학 물품을 제조하는 방법은, 기판을 도입하는 단계와, 아르곤 이온빔(양극 전류: 1 A, 양극 전압: 100 V, 중화 전류: 130 mA)에 의해 기판의 표면을 활성화하는 단계와, 이온 조사를 턴오프한 후에, 연속 증착에 의해 반사 방지 코팅의 다양한 층을 형성하는 단계와, 마지막으로 환기 단계를 포함한다.

2. 광학 렌즈 상의 반사 방지 처리의 전체 효율 평가

광학 렌즈 상의 반사 방지 처리의 넓은 각도 범위에 대한 전체 효율을 정량화하기 위해, 하기와 같이 정의된 파라미터 α가 사용되었고, θ는 렌즈 표면 상에의 입사각이다:

이러한 파라미터는 하기의 이유로 45° 초과의 입사각을 고려하지 않는다. 첫째로, 착용자의 관점에서, 후면에서의 반사는 더 이상 45°의 입사각을 초과하여 눈에 도달하지 않는다. 둘째로, 관찰자의 관점에서, 45° 초과의 입사각에서의 안경 관찰은 대표적인 것이 아닌 비정상적인 상황에 해당한다.

이러한 파라미터의 계산을 단순화하기 위해, R_v가 두 구간에서 거의 일정하다는 가설을 세웠다:

이것은 하기의 근사 다각도 파라미터로 이어지고, 이는 0° 내지 25° 범위의 입사각이 25° 내지 45° 범위의 입사각보다 2배 낮은 기여를 제공하는 것을 나타낸다:

15° 내지 35°에서의 기여의 재정규화 후에, 공식은 하기와 같이 된다:

여기서, a = 0.318 및 b = 0.682

재정규화는 R_v(15°) 및 R_v(35°)가 1%인 경우 α를 1%로 설정하는 방법이다. a 및 b의 각각의 값은 낮은 입사각 영역 및 높은 입사각 영역에 수용된 광의 각각의 양을 나타낸다.

그리고 마지막으로, 광학 렌즈의 2개의 주면을 고려함으로써, 하기의 파라미터 수식이 얻어진다:

여기서,

및

는 입사각 θ에 대한 기판의 전방 주면 및 후방 주면에서의 평균 광 반사율 R_v(θ)를 각각 나타낸다.

3. 결과

본 발명에 따라 준비된 다양한 반사 방지 코팅의 구조 및 그것의 광학 특성이 하기 표에 나타나 있다. 서브-층은 회색으로 되어 있다.

전면 및 후면에 대한 2개의 비교 반사 방지 코팅의 구조와 그것의 광학 특성은 하기 표에 나타나 있다. 이들 반사 방지 코팅은 R_v 값이 낮은 입사각에 대해 1%보다 훨씬 낮지만 R_v가 입사각에 따라 단조 증가하는 일반적인 성능을 나타낸다. 특히, 이들 비교예에 대해 기록된 R_v의 최소 값은 수직 입사각: θ_min = 0°에 대해 얻어진다. 이러한 특징은 본 발명과 상이하다.

본 발명에 따른 반사 방지 코팅은 R_v(15°)보다 적어도 5%만큼 낮은 R_vmin을 갖고, 광학 렌즈의 양쪽 주면에서 가시 광선의 반사를 크게 감소시킨다.

후면 코팅(실시예 1 내지 4, 10, 12)의 경우, R_UV(35°)가 3% 미만이기 때문에, 후방 주면에서의 해로운 UV 광의 반사의 감소가 현저하다.

전면 코팅(실시예 5 내지 9, 11, 13 및 14)의 경우, R_vmin은 R_v(15°)보다 적어도 10%만큼 낮고, 심지어 실시예 5, 7 및 8의 경우에는 20%만큼 낮다. 결과적으로, 전체 반사 계수 α는 비교예 A에 비하여 본 발명의 실시예에서 더 작고, 0.6 미만, 때로는 0.5 미만, 및 심지어 실시예 6 및 8의 경우에는 0.4 미만의 값에 이른다.

사실상, 광범위한 입사각이 고려되는 경우, 1.5의 굴절률을 갖는 기판 상에 증착된 실시예 5 및 7의 코팅은 비교 코팅 A(도 1 참조)에 의해 반사되는 광의 거의 절반을 반사시킨다: α는 α = 0.88에 비해 약 0.45이다.

비교 코팅 B(도 2 참조)에 비하여 1.5의 굴절률을 갖는 기판 상에 증착된 실시예 1 및 3의 코팅에 대해 동일한 결과가 관찰된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 렌즈는, 비교 렌즈에 비하여, 입사각 θ 및 고려되는 주면에 따라, 30 내지 55%만큼 감소된 R_v(θ)를 갖는다. 15°의 입사각에 대해 약 30 내지 35% 향상되고, 35°의 입사각에 대해 약 45 내지 55% 향상된다. 평균 광 반사율 R_v(θ)는 23° 내지 30° 범위의 입사각 θ_min에 대해 최소 값 R_vmin을 나타낸다.

본 발명에 따른 광학 렌즈는 외관 결함이 없으며, 투과에 있어서의 중성 색조, 높은 마모 방지, 접착 및 열 안정성, 전방 주면에서의 감소된 거울 효과 지각(perception) 및 후방 주면에서의 감소된 반사 지각을 갖는다.

ORMA^® 기판(굴절률 1.5, ESSILOR로부터 입수 가능함)으로 제조된 렌즈 L1 내지 L3은 하기의 코팅 구성으로 제조되었고, 전면(관찰자의 관점) 및 후면(착용자의 관점)에서의 반사에 대해 트레이닝된 패널(trained panel)에 의해 평가되었다. 스케일은 0(매우 반사됨)으로부터 10(전혀 반사되지 않음)까지이다. 지각 가능한 차이는 5%로 추정된다. ESSILOR로부터 입수 가능한 ORMA^® 기판으로 제조되고 비교예 A 및 B 코팅으로 코팅된 비교 렌즈가 이러한 시험에 포함되었다.

이러한 평가는 본 발명에 따른 렌즈가 이미 이용 가능한 렌즈보다 상당히 적은 반사를 나타내고 착용자에게 향상된 안락감을 제공한다는 것을 입증한다.

본 광학 렌즈의 다른 이점은, 코팅된 기판이 어떠한 입사각에서 관찰되는지에 상관없이, 반사 시의 매력적인 외관이다. 입사각이 0° 내지 45°에서 변하는 경우에 반사 시의 지각된 잔류 반사 색상(색조 각)은 정상 시력을 갖는 관찰자에 대해 거의 동일하다.

Claims (12)

1. 전방 주면 및 후방 주면을 갖는 기판을 포함하는 광학 렌즈로서, 상기 주면 중 적어도 하나는 반사 방지 코팅으로 코팅되며,
   - [0° 내지 50°]의 입사각 θ 범위에서, 상기 코팅된 주면에서의 평균 광 반사율 R_v(θ)는 [20° 내지 50°] 범위에 포함된 입사각 θ_min에 대해 최소 값 R_vmin을 나타내고,
   - R_vmin/R_v(15°) < 0.95이며, R_v(15°)는 상기 코팅된 주면에서의 15°의 입사각 θ에 대한 평균 광 반사율인 것을 특징으로 하는, 광학 렌즈.
2. 제1항에 있어서, R_vmin/R_v(15°) < 0.9, 바람직하게는 < 0.8인, 광학 렌즈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, R_v(15°)는 상기 코팅된 주면에서 1.5% 이하, 바람직하게는 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.75% 이하인, 광학 렌즈.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, R_v(35°)는 상기 코팅된 주면에서 1.5% 이하, 바람직하게는 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.6% 이하인, 광학 렌즈.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, R_v(θ)는 0° 내지 45° 범위의 각각의 입사각 θ에 대해, 상기 코팅된 주면에서 1.5% 이하, 바람직하게는 1% 이하인, 광학 렌즈.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, R_v(θ)는 상기 코팅된 주면에서, 0° 내지 40° 범위의 각각의 입사각 θ에 대해 0.6% 이하인, 광학 렌즈.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, [0° 내지 50°]의 입사각 θ 범위에서, 상기 코팅된 주면에서의 평균 광 반사율 R_v(θ)는 [20° 내지 35°] 범위에 포함된 입사각 θ_min에 대해 최소 값 R_vmin을 나타내는, 광학 렌즈.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 방지 코팅은 15°의 입사각에 대해, 국제 표색계 CIE L^*a^*b^*에서 정의된 색조 각 h가 240° 내지 300° 범위인 잔류 색상을 표시하는, 광학 렌즈.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 전방 주면 및 후방 주면 모두는, 제1항에 청구된 R_vmin 및 R_vmin/R_v(15°) 특성을 갖는, 동일하거나 상이한 반사 방지 코팅으로 코팅되는, 광학 렌즈.
10. 제9항에 있어서,
    

    

    
    여기서,

    

    및

    

    는 입사각 θ에 대한 기판의 전방 주면 및 후방 주면에서의 평균 광 반사율 R_v(θ)를 각각 나타내는, 광학 렌즈.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 방지 코팅으로 코팅된 상기 적어도 하나의 주면은 후면이고, ISO 13666:1998 표준에 정의된 함수 W(λ)에 의해 가중된, 280 ㎚ 내지 380 ㎚의 후면에서의 평균 반사율 R_UV는 35°의 입사각에 대해 5% 미만인, 광학 렌즈.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 안과용 렌즈로서 추가로 규정되는, 광학 렌즈.

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