KR20190100934A - 잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품 - Google Patents

잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품 Download PDF

Info

Publication number
KR20190100934A
KR20190100934A KR1020197020112A KR20197020112A KR20190100934A KR 20190100934 A KR20190100934 A KR 20190100934A KR 1020197020112 A KR1020197020112 A KR 1020197020112A KR 20197020112 A KR20197020112 A KR 20197020112A KR 20190100934 A KR20190100934 A KR 20190100934A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
optical coating
coating
gpa
less
Prior art date
Application number
KR1020197020112A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102505252B1 (ko
Inventor
샌던 디 하트
구앙리 후
찰스 앤드류 폴슨
제임스 조셉 프라이스
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닝 인코포레이티드 filed Critical 코닝 인코포레이티드
Priority to KR1020237006604A priority Critical patent/KR20230037667A/ko
Publication of KR20190100934A publication Critical patent/KR20190100934A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102505252B1 publication Critical patent/KR102505252B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • C03C17/225—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3429—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating
    • C03C17/3435—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating comprising a nitride, oxynitride, boronitride or carbonitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
    • C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/095—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036—Reactive sputtering
    • C23C14/0042—Controlling partial pressure or flow rate of reactive or inert gases with feedback of measurements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C23C14/0652—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0676—Oxynitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/10—Glass or silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/21—Oxides
    • C03C2217/213—SiO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/21—Oxides
    • C03C2217/23—Mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/28—Other inorganic materials
    • C03C2217/281—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/73—Anti-reflective coatings with specific characteristics
    • C03C2217/732—Anti-reflective coatings with specific characteristics made of a single layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/73—Anti-reflective coatings with specific characteristics
    • C03C2217/734—Anti-reflective coatings with specific characteristics comprising an alternation of high and low refractive indexes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/78—Coatings specially designed to be durable, e.g. scratch-resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/90—Other aspects of coatings
    • C03C2217/91—Coatings containing at least one layer having a composition gradient through its thickness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/15—Deposition methods from the vapour phase
    • C03C2218/154—Deposition methods from the vapour phase by sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/15—Deposition methods from the vapour phase
    • C03C2218/154—Deposition methods from the vapour phase by sputtering
    • C03C2218/155—Deposition methods from the vapour phase by sputtering by reactive sputtering

Abstract

코팅된 제품은 주 표면을 갖는 기판, 및 상기 기판의 주 표면 상에 배치되는 광학 코팅을 포함한다. 광학 코팅의 적어도 일부는 약 50 MPa 이상의 잔류 압축 응력을 포함한다. 상기 코팅된 제품은 링-온-링 인장 시험 절차에 의해 측정 시 약 0.5% 이상의 변형-대-결함을 갖는다. 상기 코팅된 제품은 약 80 % 이상의 평균 명순응 투과율을 갖는다.

Description

잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품
관련된 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 2016년 12월 30일자로 출원된 미국 가출원 제 62/440,682호의 35 U.S.C. § 119 하의 우선권 이익을 주장하며, 그 내용은 그 전체가 참조로서 의존되고 여기에 포함된다.
본 발명은 내구성 및/또는 내-스크래치성 제품 및 이의 제조 방법, 보다 구체적으로 투명 기판 상의 내구성 및/또는 내- 스크래치성 광학 코팅에 관한 것이다.
커버 제품은 전자 제품 내의 장치를 보호하기 위해, 입력 및/또는 디스플레이를 위한 사용자 인터페이스를 제공하기 위해, 및/또는 많은 다른 기능을 위해 종종 사용된다. 이러한 제품은 스마트폰, 웨어러블(예컨대, 시계), mp3 플레이어, 및 컴퓨터 태블릿과 같은 모바일 장치가 포함된다. 또한, 커버 제품은 건축 제품, 운송 제품 (예컨대, 자동차 적용, 기차, 항공기, 해상 선박 등에서 사용되는 제품), 가전 제품, 또는 몇몇 투명성, 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합으로부터 이익을 얻는 임의의 제품을 포함한다. 이러한 적용은 최대 광선 투과율 및 최소 반사율의 관점에서 내스크래치성 및 강력한 광학 성능 특성을 종종 요구한다. 또한, 몇몇 커버 적용은, 반사 및/또는 투과 시에, 시야각이 변화함에 따라 인지할 수 있게 변화하지 않는 나타나거나 인식되는 칼라로부터 이익을 얻는다. 디스플레이 적용에 있어서, 이는 반사 또는 투과 시의 칼라가 시야각에 따라 인지할 수 있는 정도로 변화하는 경우, 제품의 사용자는 디스플레이의 칼라 또는 밝기의 변화를 인식하여 디스플레이의 인식된 품질을 감소시킬 수 있기 때문이다. 다른 적용에서, 칼라 변경은 장치의 미적 외관 또는 다른 기능에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
커버 제품의 광학 성능은 다양한 반사 방지 코팅을 사용함으로써 개선될 수있다; 그러나 알려진 반사 방지 코팅은 닳음(wear) 또는 마모(abrasion)에 취약하다. 이러한 마모는 반사 방지 코팅에 의해 달성된 임의의 광학 성능 개선을 손상시킬 수있다. 마모 손상은 카운터 페이스 오브젝트(예를 들어, 손가락)로부터의 왕복 슬라이딩 접촉을 포함할 수 있다. 또한, 마모 손상은 열을 발생시켜 필름 재료 내의 화학 결합을 열화시킬 수 있으며, 커버 유리에 플레이킹 및 다른 유형의 손상을 일으킬 수 있다. 마모 손상은 스크래치를 야기하는 단일 현상보다 장기간에 걸쳐 종종 발생하기 때문에, 마모 손상을 입은 코팅 물질은 또한 산화되어 코팅의 내구성을 더욱 열화시킬 수 있다.
공지 된 반사 방지 코팅은 또한 스크래치 손상을 받기 쉽고, 종종 그러한 코팅이 배치되는 하부 기판보다 스크래치 손상에 더 민감하다. 몇몇 예에서, 이러한 스크래치 손상의 상당 부분은 연장된 길이를 갖고 깊이가 약 100 nm 내지 약 500 nm의 범위에 있는 물질 내에 단일 그루브를 일반적으로 포함하는 미세 연성(microductile) 스크래치를 포함한다. 미세 연성 스크래치는 서브-표면 크래킹, 마찰 크래킹, 칩핑, 및/또는 닳음과 같은 다른 유형의 가시적인 손상과 동반될 수 있다. 증거는 이러한 스크래치 및 다른 가시적인 손상의 대부분이 단일 접촉 이벤트에서 발생하는 예리한 접촉에 의해 야기됨을 시사한다. 상당한 스크래치가 커버 기판 상에 나타나면, 상기 스크래치가 광산란을 증가시키고, 이는 디스플레이 상의 이미지의 밝기, 선명도, 및 명암의 상당한 감소를 야기할 수 있기 때문에, 제품의 외관은 열화된다. 상당한 스크래치는 터치 감지형 디스플레이를 포함하는 제품의 정확성 및 신뢰성에도 또한 영향을 줄 수 있다. 단일 이벤트 스크래치 손상은 마모 손상과 대비될 수 있다. 단일 이벤트 스크래치 손상은 하드 카운터 페이스 물체(예컨대, 모래, 자갈, 및 사포)로부터의 왕복 슬라이딩 접촉과 같은 다수 접촉 이벤트에 의해 야기되지 않으며, 일반적으로 필름 물질 내의 화학 결합을 열화시키고 플레이킹 및 다른 유형의 손상을 야기할 수 있는 열을 발생시키지 않는다. 또한, 단일 이벤트 스크래칭은 일반적으로 산화를 일으키지 않거나 마모 손상을 야기하는 동일한 조건을 포함하지 않으므로, 마모 손상을 방지하기 위해 종종 사용되는 솔루션은 스크래치를 방지하지 못할 수도 있다. 또한, 공지의 스크래치 및 마모 손상 솔루션은 종종 광학 특성을 손상시킨다.
몇몇 구체예에 따르면, 코팅된 제품은 주 표면을 갖는 기판, 및 상기 기판의 주 표면 상에 배치되고 에어-사이드 표면을 형성하는 광학 코팅을 포함할 수 있다. 광학 코팅은 침착된 물질의 하나 이상의 층을 포함 할 수 있다. 광학 코팅의 적어도 일부는 약 50 MPa 이상의 잔류 압축 응력을 포함할 수 있다. 코팅된 제품은 링-온-링 인장 시험 절차에 의해 측정 시 약 0.5 % 이상의 변형-대-결함(strain-to-failure)을 가질 수 있다. 코팅된 제품은 약 80 % 이상의 평균 명순응 투과율(photopic transmission)을 가질 수 있다.
몇몇 구체예에 따르면, 코팅된 제품을 제조하는 방법은 투명 기판의 주 표면 상으로 광학 코팅을 침착하는 단계를 포함할 수 있다. 광학 코팅은 에어-사이드 표면을 형성할 수 있으며 침착된 물질의 하나 이상의 층을 포함 할 수 있다. 광학 코팅의 적어도 일부는 약 50 MPa 이상의 잔류 압축 응력을 포함할 수 있다. 코팅된 제품은 링-온-링 인장 시험 절차에 의해 측정 시 약 0.5 % 이상의 변형-대-결함을 가질 수 있다. 코팅 된 제품은 약 80 % 이상의 평균 명순응 투과율을 가질 수 있다.
구체예 1. 코팅된 제품으로서,
주표면을 포함하는 기판;
상기 기판의 주 표면 상에 배치되고 에어-사이드(air-side) 표면을 형성하는 광학 코팅(optical coating), 상기 광학 코팅은 침착(deposit)된 물질의 하나 이상의 층을 포함하며;
여기서:
상기 광학 코팅의 적어도 일부는 약 50 MPa 초과의 잔류 압축 응력을 포함하며;
상기 광학 코팅은 링-온-링 인장 시험 절차에 의해 측정 시 약 0.4% 이상의 변형-대-결함(strain-to-failure)을 포함하며;
상기 광학 코팅은 약 50 nm 이상의 압입 깊이를 갖는 베르코비치 압입자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 에어-사이드 표면 상에서 측정 시 12 GPa 이상의 최대 경도를 포함하며; 및
상기 코팅된 제품은 약 80% 이상의 평균 명순응 투과율(photopic transmission)을 포함하는 코팅된 제품.
구체예 2. 구체예 1에 있어서,
상기 코팅된 제품은:
(i) 상기 광학 코팅이 약 350 nm 내지 약 600 nm 미만의 두께, 약 0.65%를 초과하는 변형 대 결함, 및 14 GPa 이상의 최대 경도를 포함하거나; 및
(ii) 상기 광학 코팅이 약 600 nm 이상의 두께, 약 0.4%를 초과하는 코팅 변형 대 결함; 및 13 GPa 이상의 최대 경도를 포함하는 것 중 하나인 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
구체예 3. 구체예 1 또는 2에 있어서,
상기 잔류 응력을 포함하는 광학 코팅의 일부는 복수의 이온-교환 가능한 이온 및 복수의 이온-교환된 금속 이온을 더욱 포함하며, 상기 이온-교환된 금속 이온은 상기 이온-교환 가능한 금속 이온의 원자 반경보다 큰 원자 반경을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
구체예 4. 구체예 1 또는 2에 있어서,
상기 잔류 압축 응력은 기계적 블래스팅(blasting)에 의해 상기 광학 코팅 상에 부여(impart)되는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
구체예 5. 구체예 1 또는 2에 있어서,
상기 광학 코팅의 적어도 일부는 소정의 열 팽창 계수를 포함하고, 상기 기판은 소정의 열 팽창 계수를 포함하며, 여기서 상기 기판은 상기 광학 코팅의 적어도 일부보다 큰 열 팽창 계수를 포함하며, 여기서 상기 열 팽창 계수는 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸쳐 측정되는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
구체예 6. 구체예 5에 있어서,
상기 기판의 열 팽창 계수 대 상기 광학 코팅의 적어도 일부의 열 팽창 계수의 비는 약 1.2 : 1 이상인 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
구체예 7. 구체예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서,
상기 광학 코팅은 약 14 GPa 이상의 최대 경도를 나타내는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
구체예 8. 구체예 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서,
상기 기판은 비정질 기판 또는 결정질 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
구체예 9. 코팅된 제품을 제조하는 방법으로서,
상기 방법은:
광학 코팅을 기판의 주 표면 상으로 침착하는 단계를 포함하고, 상기 광학 코팅은 에어-사이드 표면을 형성하고 침착된 물질의 하나 이상의 층을 포함하며;
여기서:
상기 광학 코팅의 적어도 일부는 약 50 MPa 초과의 잔류 압축 응력을 포함하며;
상기 광학 코팅은 링-온-링 인장 시험 절차에 의해 측정 시 약 0.4% 이상의 변형-대-결함을 포함하며;
상기 광학 코팅은 약 50 nm 이상의 압입 깊이를 갖는 베르코비치 압입자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 에어-사이드 표면 상에서 측정 시 12 GPa 이상의 최대 경도를 포함하며; 및
상기 코팅된 제품은 약 80% 이상의 평균 명순응 투과율을 포함하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
구체예 10. 구체예 9에 있어서,
상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은:
(i) 상기 광학 코팅이 약 350 nm 내지 약 600 nm 미만의 두께, 약 0.65%를 초과하는 변형 대 결함, 및 14 GPa 이상의 최대 경도를 포함하거나; 및
(ii) 상기 광학 코팅이 약 600 nm 이상의 두께, 약 0.4%를 초과하는 코팅 변형 대 결함; 및 13 GPa 이상의 최대 경도를 포함하는 것 중 하나인 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
구체예 11. 구체예 9 또는 10에 있어서,
상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은 잔류 압축 응력을, 상기 침착된 광학 코팅을 이온 교환 처리함으로써 상기 광학 코팅 상에 부여하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
구체예 12. 구체예 11에 있어서,
상기 이온 교환 처리는 상기 광학 코팅을 이온성 염 욕(bath)과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
구체예 13. 구체예 11 또는 12에 있어서,
상기 이온 교환 처리는 필드-지원 이온 교환(field-assisted ion-exchange)을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
구체예 14. 구체예 9 또는 10에 있어서,
상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은 기계적 블래스팅에 의해 광학 코팅 상에 잔류 압축 응력을 부여하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
구체예 15. 구체예 9 또는 10에 있어서,
상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은:
상기 기판을 상기 광학 코팅의 침착 전에 물리적 응력 하에서 변형(deform)시키는 단계; 및
상기 변형된 기판이 상기 광학 코팅의 침착 후에 자체적으로 개조(reshape)되도록 하는 단계를 더욱 포함하고,
여기서 상기 광학 코팅은 변형된 기판 상으로 침착되는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
구체예 16. 구체예 9 또는 10에 있어서,
상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은 상기 광학 코팅의 적어도 일부를 상기 기판 상에 배치하는 단계, 상기 기판을 가열하는 단계, 및 상기 기판을 상기 기판 상에 배치된 상기 코팅과 함께 냉각시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
구체예 17. 구체예 9 내지 16 중 어느 하나에 있어서,
상기 코팅된 제품은 약 14 GPa 이상의 최대 경도를 나타내는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
구체예 18. 소비자 전자 제품으로서,
전면, 후면, 및 측면을 갖는 하우징;
상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되는 전자 부품, 상기 전자 부품은 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하며, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면, 또는 전면에 인접하게 제공되며; 및
상기 디스플레이 위에 배치되는 커버 유리, 여기서 상기 하우징의 일부 또는 커버 유리 중 적어도 하나는 구체예 1 내지 8 중 어느 하나의 코팅된 제품을 포함하는 소비자 전자 제품.
추가적인 특징들 및 장점들은 이하의 상세한 설명에서 설명 될 것이고, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백하게 될 것이며, 또는 후술되는 상세한 설명, 청구항, 및 첨부 도면을 포함하여 여기에 기술된 구체예들을 실시함으로써 인식될 것이다. 본 명세서 및 도면들에 개시된 다양한 특징들이 임의의 조합 및 모든 조합으로 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 단지 예시적인 것이며, 청구항의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임 워크를 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다. 첨부 도면은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구체예를 도시하고, 설명과 함께 다양한 구체예의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본원에 기술된 하나 이상의 구체예에 따른 코팅된 제품의 개략적인 측단면도이며;
도 2는 본원에 기술된 하나 이상의 구체예에 따른 코팅된 제품의 개략적인 측단면도이며;
도 3은 본원에 기술된 하나 이상의 구체예에 따른 코팅된 제품의 개략적인 측단면도이며;
도 4는 본원에 기술된 하나 이상의 구체예에 따른 광학 코팅의 두께의 함수로서의 굴절률을 그래프로 도시하며;
도 5는 본원에 기술된 하나 이상의 구체예에 따라, 코팅된 제품에 대한 변형-대-결함을 측정하기 위해 이용되는 링-온-링 기계적 테스트 장치의 측단면도를 개략적으로 도시하며; 및
도 6은 본원에 기술된 하나 이상의 구체예에 따라, 광학 코팅 결함을 갖는 링-온-링 인장 시험 절차 이후에 코팅된 제품의 사진 이미지를 도시한다.
도 7a는 본원에 개시된 임의의 제품을 포함하는 예시적인 전자 장치의 평면도이다.
도 7b는 도 7a의 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
이제, 첨부된 도면들에 도시되어 있는 다양한 구체예, 실시예에 관한 참조가 상세히 이루어질 것이다. 본원에 기재되는 것은 기판; 및 상대적으로 높은 경도를 가지며, 바람직한 광학 특성을 가지고, 굴곡 하중(flexural load)에 노출 시 상대적으로 높은 변형-대-결함 값을 가지는 광학 코팅을 포함하는 코팅된 제품의 구체예이다. 높은 경도를 갖는 광학 코팅은 기판(예컨대, 투명 기판, 또는 유리 기판; 본원에 사용된 용어 "유리"는 유리 및 유리-세라믹을 포함하는, 적어도 부분적으로 유리로 제조된 임의의 물질을 포함하는 것을 의미함) 상으로 마모 또는 스크래치 손상으로부터 투명 기판의 표면을 보호하기 위해 침착될 수 있다. 그러나, 굴곡 하중 (예컨대, 투명 기판의 벤딩) 하에서, 몇몇 투명 기판은 이러한 굴곡 하중을 견디기에 적합할 수도 있지만, 광학 코팅은 크래킹과 같은 손상을 받기 쉬울 수 있다. 예를 들어, 굴곡 하중 (즉, 어떤 식으로든 물리적으로 변형됨)하에 놓여질 때, 코팅된 제품은 기판이 대체로 손상되지 않은 채로 상대적으로 부서지기 쉬운(brittle) 코팅에서 크래킹을 나타낼 수 있다. 경질 광학 코팅에 대한 손상은 약 500 nm보다 큰 두께 또는 1 마이크론 이상의 두께를 갖는 것과 같은 상대적으로 두꺼운 광학 코팅에 대해 특히 일반적일 수 있다. 이 손상은 특히 두꺼운 코팅의 경우 쉽게 볼 수 있으며, 기판이 손상되지 않은 상태에서도 장치의 외관 및/또는 기능을 방해할 수 있다. 몇몇 경우에서, 코팅 결함은 기판 결함과 동시에 발생할 수 있다. 즉, 이는 두 결함 값이 동일함을 의미한다. 어느 경우에나, 코팅 결함 변형의 값이 더 높은 것이 바람직하다. 그러므로 굴곡 하중 하에서 손상되지 않지만 우수한 광학 특성 및 높은 경도를 갖는 광학 코팅을 이용하는 것이 바람직하다. 코팅된 기판 또는 기판 상의 코팅에 대한 손상은 본원에서 상세히 논의되는 변형-대-결함 값에 의해 특징지어질 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 코팅된 제품은 12 GPa 이상 (예를 들어, 13 GPa 이상, 14 GPa 이상, 15 GPa 이상, 16 GPa 이상, 17 GPa 이상, 18 GPa 이상, 19 GPa 이상, 20 GPa 이상, 및 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위 범위)과 같은 상대적으로 높은 경도, 및 0.5% 이상 (예를 들어, 0.6 % 이상, 0.7 % 이상, 0.8 % 이상, 0.9 % 이상, 및 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위 범위)과 같은 상대적으로 높은 변형-대-결함을 나타내는 것과 동시에 낮은 반사율과 같은 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
일 이상의 구체예에서, 광학 코팅 또는 광학 코팅의 적어도 일부(예컨대, 광학 코팅의 하나 이상의 층)는 상대적으로 높은 잔류 응력을 가질 수 있다. 본원에 사용된 "잔류 압축 응력"은 코팅의 제작 후에 광학 코팅에 잔류하는 압축 응력을 의미한다. 본원에서 사용된 잔류 압축 응력은 다음과 같이 측정된다. 원하는 코팅은 기판 상으로 침착된다. 표면 프로파일러(surface profiler)는 코팅에 의해 유도된 샘플의 곡률을 측정하기 위해 사용됩니다. 당해 기술 분야에 공지된 바와 같이, Stoney 방정식은 샘플의 곡률(또는 휨(warp))을 응력 값으로 전환하는데 사용된다. 이론에 구애됨이 없이, 코팅의 적어도 일부에서 도입된 잔류 압축 응력은 코팅 또는 코팅된 제품의 변형-대-결함을 증가시킬 수 있는 것으로 믿어진다. 잔류 압축 응력은 본원에 개시된 다양한 방법에 의해 광학 코팅에 도입될 수 있다. 예를 들어, 이론에 구애됨이 없이, 특정 침착 파라미터(예컨대, 압력, 속도, 이온-어시스트)를 이용함으로써, 이온 교환 공정을 이용함으로써, 이온 주입(implantation) 공정을 이용함으로써, 기계적 블래스팅 공정을 이용함으로써, 물리적 응력 하에서 광학 코팅을 변형된 기판 상으로 침착하고, 변형된 기판이 자체적으로 개조(reshape)되어 응력을 제거(따라서 광학 코팅에 응력을 도입함)할 수 있도록 함으로써, 또는 코팅된 제품이 실온으로 냉각될 때 잔류 압축 응력이 증가되도록 선형 열팽창 계수("CTE")의 차이를 증가시킴으로써, 잔류 압축 응력이 광학 코팅 또는 광학 코팅의 일부에 도입 될 수 있다는 것이 고려된다. 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 CTE는 ppm/K으로 표시되며, ASTM E228-11에 따른 푸시-로드(push-rod) 팽창계(dilatometer)를 사용하여 결정되었다. 이러한 공정 및 구성(configurations)은 코팅된 제품과 관련하여 본원에서 보다 상세히 설명 될 것이다. 코팅된 제품의 본 구체예들은 본원에 개시된 특정 방법 및 구성에 의해 제조된 것들로 제한되지 않고, 오히려 높은 수준의 압축 응력을 형성하기 위해 본원에 개시된 방법 및 구성은 상대적으로 높은 변형-대-결함 값을 가질 수 있는 높은 잔류 압축 응력 코팅을 달성하기 위한 적합한 기술의 예임이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일 이상의 구체예에서, 광학 코팅의 하나 이상의 층의 적어도 일부는 약 50 MPa 이상, 약 75 MPa 이상, 약 100 MPa 이상, 약 200 MPa 이상, 약 500MPa 이상, 또는 심지어 약 1000MPa 이상, 및 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하는 잔류 압축 응력을 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 하나 이상의 구체예에 따른 코팅 제품(100)은 기판(110) 및 기판(110) 상에 배치된 광학 코팅(120)을 포함할 수 있다. 기판(110)은 대향하는 주 표면(112, 114) 및 대향하는 부 표면(116, 118)을 포함한다. 광학 코팅(120)은 제1 대향 주 표면(112) 상에 배치되어 도 1에 도시되어 있으나; 그러나 광학 코팅(120)은 제1 대향 주 표면(112) 상에 배치되는 것과 함께 또는 대신에 제2 대향 주 표면(114) 및/또는 대향 부 표면(116, 118) 중 하나 또는 둘 모두에 배치될 수 있다. 광학 코팅(120)은 에어-사이드 표면(122)을 형성한다.
광학 코팅(120)은 적어도 하나의 물질로 된 적어도 하나의 층을 포함한다. "층"이라는 용어는 단일층을 포함하거나 하나 이상의 서브층을 포함할 수 있다. 이러한 서브층은 서로 직접 접촉할 수 있다. 서브층은 동일한 재료 또는 2 이상의 상이한 재료로부터 형성될 수 있다. 일 이상의 대안적인 구체예에서, 이러한 서브층은 그 사이에 배치된 상이한 재료의 개재(intervening)층을 가질 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 층은 하나 이상의 인접하고 연속되는 층 및/또는 하나 이상의 불연속적이고 단절된 층(즉, 서로 인접하여 형성된 상이한 물질을 갖는 층)을 포함할 수 있다. 층 또는 서브층은 개별 침착(discrete deposition) 또는 연속 침착 공정을 포함하는 당업계의 임의의 공지된 방법에 의해 형성될 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 상기 층은 연속적인 침착 공정, 또는 대안적으로 개별 침착 공정만을 사용하여 형성될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "배치(dispose)"는 당업계에 공지되거나 개발될 임의의 방법을 사용하여 표면 상에 물질을 코팅, 침착 및/또는 형성하는 것을 포함한다. 배치된 물질은 본원에 정의된 바와 같은 층을 구성 할 수 있다. 본 명세서에 사용 된 바와 같이, 용어 "배치된"은 물질이 표면과 직접 접촉하도록 물질을 표면 상에 형성하는 것을 포함하거나, 또는 물질이 물질 및 표면 사이에 배치되는 하나 이상의 개재 물질(들)과 함께 표면 상에 형성되는 구체예를 대안적으로 포함한다. 개재 물질(들)은 본 명세서에 정의된 바와 같은 층을 구성 할 수 있다.
광학 코팅(120)은 약 100 nm 내지 약 10 마이크론의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 코팅은 약 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 마이크론, 2 마이크론, 3 마이크론, 4 마이크론, 5 마이크론, 6 마이크론, 7 마이크론, 또는 심지어 8 마이크론 및 약 10 마이크론 이하, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위를 포함 할 수 있다.
일 이상의 구체예에서, 광학 코팅(120)은 내스크래치성 층(150)을 포함하거나 이로부터 구성될 수 있다. 도 1은 내스크래치성 층으로 이루어진 광학 코팅을 도시한다. 그러나 다른 구체예에서, 본원에 설명된 바와 같이, 추가 층이 광학 코팅 내에 제공될 수 있다. 몇몇 구체예에 따르면, 내스크래치성 층(150)은 SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, SiNx, SiNx:Hy, HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3, Al2O3, MoO3 , 다이아몬드-형 탄소(diamond-like carbon), 또는 이들의 조합일 수 있다. 내스크래치성 층(150)에 사용되는 예시적인 물질은 무기 탄화물, 질화물, 산화물, 다이아몬드-형 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 내스크래치성 층(150)에 적합한 물질의 예는 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 금속 탄화물, 금속 산탄화물 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 예시적인 금속은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W를 포함한다. 내스크래칭성 층(150)에 이용 될 수 있는 물질의 구체적인 예는 Al2O3, AlN, AlOxNy, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, 다이아몬드, 다이아몬드-형 탄소, SixCy, SixOyCz, ZrO2, TiOxNy 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 내스크래치성 층(150)은 경도, 인성(toughness) 또는 내마모성/내닳음성을 향상시키기 위해 나노 복합 물질 또는 제어된 미세 구조를 갖는 물질을 또한 포함할 수도 있다. 예를 들어, 내스크래치성 층(150)은 약 5 nm 내지 약 30 nm 범위의 나노 결정을 포함할 수 있다. 구체예에서, 내스크래치성 층(150)은 변형-강화된 지르코니아, 부분적으로 안정화된 지르코니아, 또는 지르코니아-강화된 알루미나를 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 내스크래치성 층(150)은 약 1 MPa√m보다 큰 파괴 인성(fracture toughness) 값을 나타내고, 동시에 약 8 GPa보다 큰 경도 값을 나타낸다.
일 이상의 구체예에서, 내스크래치성 층(150)은 조성 구배를 포함할 수 있다. 예를 들어, 내스크래치성 층 (150)은 Si, Al, O 및 N 중 임의의 하나 이상의 농도가 굴절률을 증가시키거나 감소시키도록 변화되는 SiuAlvOxNy의 조성 구배를 포함할 수 있다. 굴절률 구배는 또한 다공성을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 구배는 그 전체가 본원에 참고로 인용된 2014년 4월 28일자로 출원된 "Scratch-Resistant Articles with a Gradient Layer"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 14/262224호에 더 자세히 기술되어 있다.
일 이상의 구체예에서, 도 2에 도시 된 바와 같이, 광학 코팅(120)은 복수의 층(130A, 130B)을 포함할 수 있는 반사 방지 코팅(130)을 포함할 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 반사 방지 코팅(130)은 저 RI 층(130A) 및 고 RI 층(130B)과 같은 두 개의 층을 포함하는 피리어드(period)(132)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 반사 방지 코팅(130)은 복수의 피리어드(132)를 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 단일 피리어드는 저 RI 층, 중간 RI 층 및 고 RI 층과 같은 3개의 층을 포함할 수 있다. 본 개시 전체에 걸쳐, 도 2는 피리어드(132)를 갖는 광학 코팅(120)의 몇몇 구체예의 예이고, 본원에 기술 된 광학 코팅 (120)의 특성 (예컨대, 색상, 경도 등) 및 물질은 도 1 또는 도 2의 구체예에 한정되지는 않음이 이해되어야 한다.
본원에서 사용되는 용어 "저 RI", "고 RI" 및 "중간 RI"는 서로에 대한 굴절률("RI")에 대한 상대값을 나타낸다(즉, 저 RI < 중간 RI < 고 RI). 일 이상의 구체예에서, 용어 "저 RI"는, 저 RI 층과 함께 사용될 때, 약 1.3 내지 약 1.7 또는 1.75의 범위, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위를 포함한다. 일 이상의 구체예에서, 용어 "고 RI"는, 고 RI 층과 함께 사용될 때, 약 1.7 내지 약 2.5 범위(예컨대, 약 1.85 이상), 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위를 포함한다. 일 이상의 구체예에서, 용어 "중간 RI"는, 피리어드의 제3 층과 함께 사용될 때, 약 1.55 내지 약 1.8의 범위 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 저 RI, 고 RI, 및/또는 중간 RI에 대한 범위는 오버랩될 수 있고; 그러나, 대부분의 경우에, 반사 방지 코팅(130)의 층은 RI에 관한 일반적인 관계를 갖는다: 저 RI < 중간 RI < 고 RI (여기서 "중간 RI"는 3층 피리어드의 경우에 적용 가능함). 일 이상의 구체예에서, 저 RI 층 및 고 RI 층의 굴절률의 차이는 약 0.01 이상, 약 0.05 이상, 약 0.1 이상, 또는 심지어 약 0.2 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위일 수 있다.
예를 들어, 도 2에서, 피리어드(132)는 저 RI 층(130A) 및 고 RI 층(130B)을 포함할 수 있다. 광학 코팅(120) 내에 복수의 피리어드가 포함되는 경우, 저 RI 층(130A) ("L"로 표시) 및 고 RI 층(130B) ("H"로 표시)은 다음과 같은 층의 순서로 번갈아 나타난다: L/H/L/H ... 또는 H/L/H/L ..., 이에, 저 RI 층 및 고 RI 층이 광학 코팅(120)의 물리적 두께를 따라 번갈아 나타난다. 도 2에 도시된 구체예에서, 반사 방지 코팅(130)은 4개의 피리어드(132)를 포함하며, 각 피리어드(132)는 저 RI 층 (130A) 및 고 RI 층 (130B)을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 반사 방지 코팅(130)은 25 피리어드까지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사 방지 코팅 (130)은 약 2 내지 약 20 피리어드, 약 2 내지 약 15 피리어드, 약 2 내지 약 10 피리어드, 약 2 내지 약 12 피리어드, 약 3 내지 약 8 피리어드, 또는 약 3 내지 6 피리어드, 예를 들어, 3 피리어드, 4 피리어드, 5 피리어드, 6 피리어드, 7 피리어드, 8 피리어드, 9 피리어드, 10 피리어드, 11 피리어드, 12 피리어드, 13 피리어드, 14 피리어드, 15 피리어드, 16 피리어드, 17 피리어드, 18 피리어드, 19 피리어드, 20 피리어드, 21 피리어드, 22 피리어드, 23 피리어드, 24 피리어드, 25 피리어드 및 상기 값들 사이의 임의의 범위와 하위 범위를 포함할 수 있다.
반사 방지 코팅(130)에 사용하기에 적합한 예시적인 물질은 SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, AlN, SiNx, SiOxNy, SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, TiO2, ZrO2, TiN, MgO, MgF2, BaF2, CaF2, SnO2, HfO2, Y2O3, MoO3, DyF3, YbF3, YF3, CeF3, 폴리머, 플루오로폴리머, 플라즈마-중합 폴리머, 실록산 폴리머, 실세스퀴옥산, 폴리이미드, 플루오르화 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰, 폴리 페닐설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴 폴리머, 우레탄 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트, 내스크래치성 층에 사용하기에 적합한 것으로서 아래에 인용된 다른 물질, 및 당해 분야에 공지된 다른 물질을, 제한 없이, 포함한다. 저 RI 층 (130A)에 사용하기 적합한 물질의 몇몇 예는 SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, SiOxNy, SiuAlvOxNy, MgO, MgAl2O4, MgF2, BaF2, CaF2, DyF3, YbF3, YF3, 및 CeF3를, 제한 없이, 포함한다. 저 RI 층 (130A)에서 사용하기 위한 물질의 질소 함량은 최소화될 수 있다 (예컨대, Al2O3 및 MgAl2O4와 같은 물질 내에서). 고 RI 층 (130B)에 사용하기 적합한 물질의 몇몇 예는 SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, SiNx, SiNx:Hy, HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3, Al2O3, MoO3, 및 다이아몬드-형 탄소를, 제한 없이, 포함한다. 하나 이상의 구체예에서, 고 RI 층 (130B)은 높은 경도 (예컨대, 8 GPa보다 큰 경도)를 가질 수 있고, 상기 열거된 고 RI 물질은 높은 경도 및/또는 내스크래치성을 포함할 수 있다. 고 RI 층 (130B)을 위한 물질의 산소 함량은 최소화될 수 있고, 특히 SiNx 또는 AlNx 물질에서 최소화 될 수 있다. AlOxNy 물질은 산소가 도핑된 AlNx로 고려될 수있다 (즉, 이들은 AlNx 결정 구조 (예컨대, 우르츠광(wurtzite))를 가질 수 있고, AlON 결정 구조를 가질 필요가 없음). 예시적인 AlOxNy 고 RI 물질은 약 0 원자% 내지 약 20 원자%의 산소, 또는 약 5 원자% 내지 약 15 원자%의 산소, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위를 포함할 수 있고, 30 원자% 내지 약 50 원자%의 질소, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위를 포함할 수 있다. 예시적인 SiAlNxNy 고 RI 물질은 약 10 원자% 내지 약 30 원자% 또는 약 15 원자% 내지 약 25 원자%의 실리콘, 약 20 원자% 내지 약 40 원자% 또는 약 25 원자% 내지 약 35 원자%의 알루미늄, 약 0 원자% 내지 약 20 원자% 또는 약 1 원자% 내지 약 20 원자%의 산소, 및 약 30 원자% 내지 약 50 원자%의 질소를 포함할 수 있다. 상기 물질은 약 30 중량%까지 수소화될 수 있다. 중간 굴절률을 갖는 물질이 요구되는 경우, 몇몇 구체예는 AlN 및/또는 SiOxNy를 이용할 수 있다. 내스크래치성 층 (150)은 고 RI 층에서의 사용에 적합한 것으로 개시된 임의의 물질을 포함할 수 있음을 알아야 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 구체예에서, 광학 코팅 (120)은 고 RI 층으로서 통합된 내스크래치성 층 (150)을 포함할 수 있고, 하나 이상의 저 RI 층 (130A) 및 고 RI 층이 내스크래치성 층 (150) 위에 위치될 수 있다. 내스크래치성 층은 전체 광학 코팅 (120) 또는 전체 코팅된 제품 (100)에서 가장 두꺼운 고 RI 층으로서 대안적으로 정의될 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, 상대적으로 얇은 양의 재료가 내스크래치성 층 (150) 위에 침착 될 때, 코팅된 제품 (100)은 압입 깊이에서 증가된 경도를 나타낼 수 있다고 믿어진다. 또한, 내스크래치성 층 (150) 위에 저 RI 및 고 RI 층의 포함은 코팅된 제품 (100)의 광학 특성을 향상시킬 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상대적으로 적은 층 (예를 들면, 1, 2, 3, 4 또는 5 층)이 내스크래치성 층 (150) 위에 위치할 수 있고, 이들 층은 각각 상대적으로 얇을 수 있다 (예컨대, 100nm 미만, 75nm 미만 50nm 미만, 또는 심지어 25nm 미만, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위).
내스크래치성 층 (150)은 약 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 마이크론, 2 마이크론, 3 마이크론, 4 마이크론, 5 마이크론, 6 마이크론, 7 마이크론, 또는 심지어 8 마이크론, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위와 같이, 다른 층과 비교하여 상대적으로 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 내스크래치성 층은 약 300 nm 내지 약 10 마이크론의 두께를 가질 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 광학 코팅 (120)은, 도 2에 도시 된 바와 같이, 반사 방지 광학 코팅 (120) 상에 배치된 하나 이상의 추가 탑 코팅 (140)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예에서, 추가 탑 코팅 (140)은 세정하기 쉬운(easy-to-clean) 코팅을 포함할 수 있다. 적절한 세정하기 쉬운 코팅의 예는 2012년 11월 30일 출원된 "PROCESS FOR MAKING OF GLASS ARTICLES WITH OPTICAL AND EASY-TO-CLEAN COATINGS"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/690,904호에 기재되어 있으며, 그 전체 내용이 본원에 참고로 포함된다. 세정하기 쉬운 코팅은 약 1nm 내지 약 50 nm의 범위, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 두께를 가질 수 있고, 플루오르화 실란과 같은 공지된 물질을 포함할 수 있다. 세정하기 쉬운 코팅은 교대로 또는 부가적으로 저 마찰 코팅 또는 표면 처리를 포함할 수 있다. 예시적인 저 마찰 코팅 물질은 다이아몬드-형 탄소, 실란 (예컨대, 플루오로 실란), 포스포네이트, 알켄 및 알킨을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 세정하기 쉬운 코팅은 약 1 nm 내지 약 40 nm, 약 1 nm 내지 약 30 nm, 약 1 nm 내지 약 25 nm, 약 1 nm 내지 약 20 nm, 약 20 nm, 약 1 nm 내지 약 15 nm, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 5 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 15 nm 내지 약 50 nm, 약 7 nm 내지 약 20 nm, 약 7 nm 내지 약 15 nm, 약 7 nm 내지 약 12 nm, 또는 약 7 nm 내지 약 10 nm, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 두께를 가질 수 있다.
탑 코팅 (140)은 내스크래치성 코팅 (150)에 사용하기에 적합한 것으로 개시된 물질 중 임의의 것을 포함하는 내스크래치성 층 또는 층들을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 추가 코팅 (140)은 세정하기 쉬운 물질 및 내스크래치성 물질의 조합을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 조합은 세정하기 쉬운 물질 및 다이아몬드-형 탄소를 포함한다. 이러한 추가 탑 코팅 (140)은 약 1 nm 내지 약 50 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 추가 코팅 (140)의 구성 요소는 별개의 층에 제공될 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드-형 탄소는 제1 층으로서 배치될 수 있고, 세정하기 쉬운 물질은 다이아몬드-형 탄소의 제1 층 상에 제2 층으로서 배치될 수 있다. 제1 층 및 제2 층의 두께는 추가 코팅에 대해 상기 제공된 범위 내일 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드-형 탄소의 제1 층은 약 1nm 내지 약 20nm 또는 약 4 nm 내지 약 15 nm (또는 보다 구체적으로 약 10nm), 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 두께를 가질 수 있고, 세정이 용이한 제2 층은 약 1 nm 내지 약 10 nm (또는 보다 구체적으로는 약 6 nm) 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 두께를 가질 수 있다. 다이아몬드-형 코팅은 4면체 비정질 탄소 (Ta-C), Ta-C:H 및/또는 a-C-H를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 반사 방지 코팅 (130)의 층들(예컨대, 저 RI 층 (130A) 또는 고 RI 층 (130B)) 중 적어도 하나는 특정 광학 두께 (또는 광학 두께 범위)를 포함 할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "광학 두께"는 층의 물리적 두께 및 굴절률의 곱을 의미한다. 하나 이상의 구체예에서, 반사 방지 코팅 (130)의 층들 중 적어도 하나는 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm, 약 15 내지 약 500 nm, 또는 약 15 내지 약 5000 nm의 범위, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 광학 두께를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 반사 방지 코팅 (130) 내의 모든 층은 각각 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm , 약 15 내지 약 500nm, 또는 약 15 내지 약 5000nm의 범위, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 광학 두께를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 반사 방지 코팅 (130)의 적어도 하나의 층은 약 50nm 이상의 광학 두께를 갖는다. 몇몇 구체예에서, 각각의 저 RI 층 (103A)은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm, 약 15 내지 약 500nm, 또는 약 15 내지 약 5000nm의 범위, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 광학 두께를 갖는다. 몇몇 구체예에서, 각각의 고 RI 층 (130B)은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm, 약 15 내지 약 500nm, 또는 약 15 내지 약 5000nm의 범위, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 광학 두께를 갖는다. 3개의 층 피리어드를 갖는 구체예에서, 각각의 중간 RI 층은 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 15 nm 내지 약 100 nm, 약 15 내지 약 500nm, 또는 약 15 내지 약 5000nm의 범위, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 광학 두께를 갖는다.
하나 이상의 구체예에서, 광학 코팅은 하나 이상의 구배 층을 포함할 수 있고, 여기서 상기 층 각각은 도 3에 도시 된 바와 같이, 각각의 두께를 따라 조성 구배를 포함 할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 광학 코팅 (120)은 바텀 구배 층 (170), 내스크래치성 층 (150) (전술한 바와 같음), 및 탑 구배 층 (160)을 포함할 수 있다. 도 4는 도 3의 광학 코팅 (120)의 예시적인 굴절률 프로파일을 도시한다. 기판 (110), 바텀 구배 층 (170), 내스크래치성 층 (150), 및 탑 구배 층 (160)은 도 4의 굴절률 프로파일 상의 대응 부분에 표시되어 있다. 바텀 구배 층 (170)은 기판 (110)과 직접 접촉하여 위치될 수 있다. 내스크래치성 층 (150)은 바텀 구배 층 (170) 위에 있을 수 있고, 탑 구배 층은 내스크래치성 층 (150) 위에 직접 접촉 할 수 있다. 내스크래치성 층 (150)은 SiNx와 같은 고 굴절률을 갖는 하나 이상의 상대적으로 견고한 물질을 포함할 수 있다. 구체예에서, 내스크래치성 층 (150)의 두께는 다른 구체예에서 내스크래치성 층 (150)을 참조하여 기술된 바와 같이 약 300 nm 내지 수 마이크론일 수 있다. 바텀 구배 층 (170)은 기판 (110)과 접촉하는 부분에서 대략 기판의 굴절률(상대적으로 낮을 수 있음)로부터 내스크래치성 층(150)과 접촉하는 부분에서 내스크래치성 층(150)의 굴절률(상대적으로 높을 수 있음)로 변하는 굴절률을 가질 수 있다. 바텀 구배 층 (170)은 50nm 내지 1000nm, 100nm 내지 1000nm, 또는 500nm 내지 1000nm와 같은 약 10nm 내지 수 마이크론, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 두께를 가질 수 있다. 상부 구배 층 (160)은, 내스크래치성 층 (150)과 접촉하는 부분에서 대략 내스크래치성 층 (150)의 굴절률(상대적으로 높을 수 있음)로부터 에어-사이드 표면 (122)에서의 에어 계면에서 상대적으로 낮은 굴절률로 변하는 굴절률을 가질 수 있다. 탑 구배 층 (160)의 최상부(에어-사이드 표면 (122)에서)는 실리케이트 유리, 실리카, 인 유리, 또는 마그네슘 플루오라이드와 같은 굴절률이 1.38 내지 1.55인 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
하나 이상의 구체예에서, 기판에서 바텀 구배 층 (170)의 굴절률은 기판 (110)의 굴절률의 0.2 이내 (예를 들어, 0.15, 0.1, 0.05, 0.02, 또는 0.01 이내, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위)일 수 있다. 내스크래치성 층 (150)에서 바텀 구배 층 (170)의 굴절률은 내스크래치성 층 (150)의 굴절률의 0.2 이내 (예를 들어, 0.15, 0.1, 0.05, 0.02, 또는 0.01 이내, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위)일 수 있다. 내스크래치성 층 (150)에서의 탑 구배 층 (160)의 굴절률은 내스크래치성 층 (150)의 굴절률의 0.2 이내 (예를 들어, 0.15, 0.1, 0.05, 0.02 또는 0.01 이내 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위)일 수 있다. 에어-사이드 표면 (122)에서 탑 구배 층 (160)의 굴절률은 약 1.38 내지 약 1.55 일 수 있다. 구체예에서, 내스크래치성 층의 굴절률은 상기 값들 사이의 약 1.75 이상, 예를 들어 1.8 또는 심지어 1.9, 또는 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위일 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 광학 코팅 (120)의 단일 층 또는 다중 층은 예를 들어, 화학 증착 ("CVD") (예컨대, 플라즈마 강화 CVD (PECVD), 저압 CVD, 상압 CVD, 및 플라즈마 강화 상압 CVD), 물리 증착 ("PVD") (예컨대, 반응성 또는 비 반응성 스퍼터링 또는 레이저 애블레이션(ablation)), 열적 또는 e-빔 증발 및/또는 원자 층 침착과 같은 진공 침착 기술에 의해 기판 (110) 상으로 침착될 수 있다. 분무, 디핑, 스핀 코팅, 또는 슬롯 코팅 (예컨대, 졸-겔 물질을 사용)과 같은 액체-계 방법이 또한 사용될 수 있다. 일반적으로, 증착 기술은 박막을 제조하는데 사용될 수 있는 다양한 진공 침착 방법을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물리적 증착은 물리적인 공정 (가열 또는 스퍼터링과 같은)을 사용하여 물질의 증기를 생성 한 다음 코팅된 물체 상에 침착합니다.
하나 이상의 구체예에서, 광학 코팅 (120) 또는 광학 코팅 (120)의 하나 이상의 층은 특정 진공 침착 공정 파라미터를 이용함으로써 잔류 압축 응력을 도입할 수 있다. 침착 압력, 물질 조성, 침착 온도, 기판의 바이어스 및 이온 건 전류(ion gun current)와 같은 파라미터는 침착된 층의 잔류 압축 응력에 영향을 줄 수 있는 파라미터로서 고려된다. 다양한 침착된 물질이 다양한 침착 공정 파라미터에 대해 다르게 반응할 수 있고, 공정 파라미터는 상이한 침착된 물질에 대해 상이할 수 있음이 이해되어야 한다.
하나 이상의 구체예에 따르면, 침착 동안의 압력은 코팅의 잔류 응력에 영향을 줄 수 있다. 몇몇 구체예에서, 보다 높은 압력은 보다 큰 인장 응력을 형성할 수 있고, 침착 동안 보다 낮은 압력은 잔류 압축 응력을 형성할 수 있다. 하나 이상의 구체예에서, 침착 동안 이용되는 압력이 약 1% 이상, 예를 들어, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15%, 또는 심지어 20%, 또는 상기 값들 사이의 임의의 범위 또는 하위 범위일 때, 잔류 압축 응력 및/또는 변형-대-결함은 상대적으로 낮은 잔류 응력을 갖는 코팅을 형성하기 위해 통상적으로 사용되는 것보다 적게 증가될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 코팅의 물질 조성은 코팅의 잔류 응력에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, AlN은 본원에 기술된 몇몇 구체예에서는 적합하지 않은 인장 응력을 일반적으로 가질 수 있다. 그러나 Al2O3는 구체예들에 적합한 잔류 압축 응력을 일반적으로 가질 수 있다. AlON은 N 대 O의 화학량론적 비(stoichiometric ratio)에 기초하여 잔류 압축 응력을 조정할 수 있다.
추가적인 구체예에서, 침착 동안 기판의 바이어스는 잔류 응력에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 기판 상의 네거티브 DC 바이어스는 잔류 압축 응력을 갖는 코팅의 형성을 촉진할 수 있고, 기판 상의 포지티브 DC 바이어스는 코팅에서의 인장 응력의 형성을 촉진할 수 있다. 또한, RF 바이어스는 잔류 압축 응력을 갖는 코팅의 형성을 촉진시킬 수 있다.
추가적인 구체예에서, 고온에서의 침착은 기판 및 코팅의 CTE의 차이에 기초하여 잔류 압축 응력의 형성을 촉진 할 수 있다. 예를 들어, 기판 및 코팅이 증가된 온도에서의 침착 후에 냉각될 때, 이들은 냉각의 양 및 기판과 코팅 사이의 CTE 미스매치 정도에 따라 잔류 응력을 형성한다.
추가의 구체예에서, 침착 속도는 잔류 응력에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 특정 물질은 특정 속도로 침착 될 때 잔류 압축 응력을 형성할 수 있고, 다른 속도로 침착되는 경우 상이한 잔류 응력을 가질 수 있다.
추가적인 구체예에서, 이온 건의 사용은 코팅 내에 잔류 압축 응력을 형성할 수 있다. 또한, 사용된 이온 건의 전류는 잔류 응력에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 보다 높은 이온 건 전류는 코팅에서 증가된 압축 잔류 응력을 형성할 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 잔류 압축 응력은 이온 교환 공정을 이용함으로써 광학 코팅에 도입될 수 있다. 광학 코팅의 침착 후, 광학 코팅은 고온 염욕과 같은 이온 교환 욕에 의해 접촉될 수 있다. 때로는 이온 교환은 화학적 강화라고 할 수 있다. 이온 교환 공정에서, 광학 코팅의 보다 작은 이온은 광학 코팅의 표면에서 보다 큰 이온으로 대체된다. 하나 이상의 구체예에서, 광학 코팅의 표면 층의 이온은 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 더 큰 이온으로 대체되거나 또는 이온 교환된다. 이온 교환 공정은 코팅된 제품 (100)을 기판 내의 더 작은 이온과 교환될 더 큰 이온을 함유하는 용융 염 욕에 침지시킴으로써 일반적으로 수행된다. 욕 조성 및 온도, 침지 시간, 염 욕(또는 욕들) 내 기판의 침지 횟수, 다중 염 욕의 사용, 어닐링, 세척 등과 같은 추가적인 단계를 포함하나, 이에 제한되지는 않는 이온 교환 공정에 대한 파라미터가 광학 코팅 (120)의 조성 및 상기 강화 작업에 기인하는 광학 코팅의 원하는 잔류 압축 응력 (CS), 잔류 압축 응력 층의 깊이 (또는 층의 깊이)에 의해 일반적으로 결정되는 것이 당해 기술 분야의 당업자에 의해 이해될 것이다. 예로서, 알칼리 금속-함유 광학 코팅 (120)의 이온 교환은 보다 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염 및 염화물과 같은, 그러나 이에 한정되지는 않는, 염을 함유하는 적어도 하나의 용융 욕에서 침지함으로써 달성될 수 있다. 용융 염욕의 온도는 일반적으로 약 380℃ 내지 약 450℃, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위와 같은 약 100℃ 내지 약 1000℃의 범위 내이며, 침지 시간은 약 15 분 내지 약 40 시간, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위이다. 그러나 전술한 것과 다른 온도 및 침지 시간이 또한 사용될 수 있다. 기판 (110)은 광학 코팅 (120)이 이온 교환되는 단계와 별도의 단계에서 이온 교환될 수 있거나 동일한 공정 단계에서 이온 교환 될 수 있음이 이해되어야 한다.
몇몇 구체예에 따르면, 광학 코팅 (120)은 광학 코팅 (120)의 구조 내에서 보다 큰 이온 대 작은 이온 교환 반응을 달성하기 위해 침착된 필름을 필드 보조 이온 교환 공정에 노출시킴으로써 이온 교환될 수 있다. 용융 염욕과의 접촉에 의한 이온 교환과 같이, 필드-보조 이온 교환 공정은 광학 코팅 (120) 내의 잔류 압축 응력을 유도할 수 있다. 필드 보조 이온 교환 공정은 이온 교환 공정을 보조하기 위해 이온 교환이 발생하는 기판에 전기장을 적용하는 단계를 포함한다. 필드-보조 이온 교환 공정의 예는 Saxon Glass Technologies, Inc.의 미국 공개 특허 출원 제2015/0166407호에 기술된다.
하나 이상의 구체예에서, 잔류 압축 응력은 이온 주입 공정을 이용함으로써 광학 코팅 (120)에 도입될 수 있다. 이온 주입 처리는 물질의 이온이 전기장에서 가속되어 광학 코팅 (120)과 같은 고체에 충돌되는 방법을 말한다. 이온은 광학 코팅 내에서 정지하고 그곳에 머무름으로써, 광학 코팅 (120)의 원소 조성을 변경시킨다(이온이 광학 코팅 (120)과 조성이 다른 경우). 타겟에 충돌하는 이온은 또한 에너지 및 모멘텀을 광학 코팅 (120)의 물질의 전자 및 원자핵으로 전달함으로써 타겟 내에서 화학적 및 물리적 변화를 일으킨다.
하나 이상의 구체예에서, 잔류 압축 응력은 기계적 블래스팅 공정을 이용함으로써 광학 코팅 (120)에 도입될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 기계적 블래스팅 공정은 비드-블래스팅 또는 그릿 블래스팅 공정을 포함한다. 그러나 습식 연마 블래스팅, 휠 블래스팅, 하이드로 블래스팅, 미세 연마 블래스팅 및 강모(bristle) 블래스팅과 같은 다른 기계적 블래스팅 공정이 본원에서 고려된다. 하나 이상의 구체예에 따르면, 비드 블래스팅 공정은 약 100nm보다 큰 크기의 크랙 또는 흠집을 생성시키지 않고 표면에 압축을 생성할 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 잔류 압축 응력은 물리적인 응력하에서 변형된 기판 상에 광학 코팅을 침착한 다음, 변형된 기판이 자체적으로 개조됨으로써 응력을 제거하도록하여(따라서 응력을 광학 코팅 내로 도입함) 광학 코팅 (120)에 도입될 수 있다. 기판 (110)은 광학 코팅 (120)의 침착 이전 및 도중에 물리적 힘에 의해 변형될 수 있다. 예를 들어, 유리 시트는 유리 시트를 벤딩함으로써 변형될 수 있다. 그 다음, 광학 코팅은 변형된 기판 (110), 예컨대 굽은 유리 시트 상으로 침착된다. 광학 코팅 (120)의 침착 후에, 기판 (110)은 원래의 변형-전 형상 (예컨대, 평평한)으로 되돌아 가도록 허용되며, 따라서 광학 코팅 (120)에 응력을 도입한다. 구체예에서, 기판은 기판 (110)의 침착 표면에 대해 볼록하거나 오목한 형상으로 구부러질 수 있고, 광학 코팅 (120)은 볼록한 표면 또는 오목한 표면 상으로 침착된다. 기판 (110)의 볼록한 형상 또는 오목한 형상이 제거될 때 (즉, 기판 (110)이 평평한 시트로 되돌아 감), 응력은 광학 코팅 (120)으로 도입된다.
하나 이상의 구체예에서, 잔류 압축 응력은 광학 코팅과 기판 사이의 CTE의 차이를 증가시키거나 코팅 침착 공정 온도를 증가시킴으로써, 광학 코팅에 도입 될 수 있어 잔류 압축 응력은 코팅된 제품이 실온으로 냉각될 때 증가된다. 몇몇 구체예에서, 광학 코팅 (120)의 CTE는 기판 (110)의 CTE보다 작을 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구체예에서, 광학 코팅의 적어도 일부의 CTE에 대한 기판 (110)의 CTE의 비는 약 1.2 이상, 예를 들어, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 3, 4, 또는 심지어 약 5 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위이다. 하나 이상의 구체예에서, 광학 코팅 (120)은 증가된 온도 (즉, 실온 이상)에서 기판 (110) 상에 침착될 수 있다. 코팅된 제품 (100)이 실온으로 냉각됨에 따라, 잔류 압축 응력이 광학 코팅 (120) 상에 부여될 수 있다. 광학 코팅 (120) 및 기판 (110)의 CTE 미스매치는 광학 코팅 (120) 내에 잔류 압축 응력의 형성을 야기할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 광학 코팅 (120)의 일부 (예컨대, 하나 이상의 층)는 상대적으로 낮은 CTE를 가질 수 있고, 따라서 잔류 압축 응력은 광학 코팅 (120)의 일부 상에 부여될 수 있다. 기판 (110)에 대해 상대적으로 더 큰 CTE 미스매치를 갖는 광학 코팅 (120)의 일부는 더 높은 수준의 잔류 압축 응력을 가질 수 있다.
본원에 개시된 하나 이상의 기술은 광학 코팅 내의 높은 잔류 압축 응력 및/또는 변형-대-결함을 달성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 이온 교환 공정을 이용하는 것, 이온 주입 공정을 이용하는 것, 기계적 블래스팅 공정을 이용하는 것, 광학 코팅을 기계적 응력 하에서 변형된 기판 상으로 침착한 다음, 변형된 기판이 자체적으로 개조됨으로써 응력을 제거하도록 하는 것(따라서 응력이 광학 코팅으로 도입됨), 또는 잔류 압축 응력이 코팅된 제품이 실온으로 냉각될 때(증가된 온도로부터) 증가하도록 광학 코팅 및 기판 사이의 CTE의 차이를 증가시키는 것 중 하나 이상은 조합으로 이용될 수 있다.
기판 (110)은 무기물을 포함할 수 있으며, 비정질 기판, 결정질 기판 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 기판 (110)은 인공 물질 및/또는 천연 발생 물질 (예컨대, 석영 및 폴리머)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 경우들에서, 기판 (110)은 유기물로서 특징지어 질 수 있고, 구체적으로 폴리머일 수 있다. 적합한 폴리머의 예는 다음을 포함하나, 이에 제한되지 않는다: 폴리스티렌 (PS)을 포함하는 열가소성 수지(스티렌 공중합체 및 블렌드 포함), 폴리카보네이트 (PC) (공중합체 및 블렌드 포함), 폴리에스테르 (공중합체 및 블렌드 포함, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체를 포함), 폴리올레핀 (PO) 및 환상 폴리올레핀 (환상 PO), 폴리염화비닐 (PVC), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) (공중합체 및 블렌드를 포함함)를 포함하는 아크릴 폴리머, 열가소성 우레탄 (TPU), 폴리에테르이미드 (PEI) 및 이들 폴리머간의 블렌드. 다른 예시적인 폴리머는 에폭시, 스티렌계, 페놀계, 멜라민 및 실리콘 수지를 포함한다.
몇몇 특정 구체예에서, 기판 (110)은 폴리머, 플라스틱 및/또는 금속 기판을 구체적으로 배제할 수 있다. 기판 (110)은 알칼리-포함 기판으로 특징지어질 수 있다(즉, 기판은 하나 이상의 알칼리를 포함한다). 하나 이상의 구체예에서, 기판은 약 1.45 내지 약 1.55 범위의 굴절률을 나타낸다. 특정 구체예에서, 기판 (110)은 5개 샘플을 이용하고, 그 5개의 샘플로부터 값을 평균화하는, 링-온-링 인장 시험을 이용하여 측정할 때, 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% 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위인 하나 이상의 대향 주 표면 상의 표면에서 평균 변형-대-결함을 나타낼 수 있다. 동기화된 비디오 카메라가 사용되어 크랙 발생 변형 수준 및 카타스트로픽(catastrophic) 유리 결함 수준을 포착했다. 특정 구체예에서, 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% 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의, 하나 이상의 대향 주 표면 상의 표면에서의 평균 변형-대-결함을 나타낼 수 있다.
적합한 기판 (110)은 약 30 GPa 내지 약 120 GPa 범위, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 탄성 모듈러스 (또는 영률)를 나타낼 수 있다. 몇몇 예에서, 기판의 탄성 모듈러스는 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 하위 범위 내일 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 비정질 기판은 강화되거나 강화되지 않은 유리를 포함할 수 있다. 적절한 유리의 예는 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다. 몇몇 변형예에서, 유리는 리티아(lithia)가 없을 수 있다. 하나 이상의 대안적인 구체예에서, 기판 (110)은 유리-세라믹 기판과 같은 결정질 기판(강화되거나 비강화된)을 포함 할 수 있거나, 또는 사파이어와 같은 단결정 구조체를 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에서, 기판 (110)은 비정질 베이스 (예컨대, 유리) 및 결정질 클래딩 (예컨대, 사파이어 층, 다결정 알루미나 층 및/또는 스피넬 (MgAl2O4) 층)을 포함한다.
하나 이상의 구체예의 기판 (110)은 제품의 경도보다 작은 경도를 가질 수 있다(본원에 기술된 Berkovich Indenter Hardness Test에 의해 측정됨).
기판 (110)은 투명하거나 실질적으로 광학적으로 투명 할 수 있다. 즉, 기판 (110)은 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상, 약 91% 이상 또는 약 92% 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 광학 파장 체계(regime)에 걸친 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 대안적인 구체예에서, 기판 (110)은 불투명하거나 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 0.5% 미만, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 광학 파장 체계에 걸친 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 몇몇 구체예에서, 이들 광 투과율 값은 전체 투과율일 수 있다(기판의 주 표면 모두를 통한 광의 투과율을 고려함). 몇몇 구체예에서, 이러한 광 반사율 값들은 총 반사율(기판의 주 표면들 모두로부터의 반사율을 고려함) 또는 기판의 단일 사이드 상에 관측될 수 있다(즉, 에어-사이드 표면 (122)에서만, 반대면을 고려하지 않음). 달리 명시되지 않는 한, 코팅될 때, 기판 단독 또는 제품의 평균 반사율 또는 투과율은 기판의 주 표면 모두를 통과하는 투과율을 사용하고, 코팅 및 기판의 코팅된 사이드만의 반사율을 사용하여 특정된다. 또한, 달리 명시하지 않는 한, 코팅 시의 기판 단독의 또는 제품의 평균 반사율 또는 투과율은 기판 표면 (112)에 대해 0도의 입사 조명 각에서 측정된다(그러나 그러한 측정은 45도 또는 60도의 입사 조명 각에서 제공될 수 있음). 기판 (110)은 백색, 흑색, 적색, 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 등과 같은 색을 선택적으로 나타낼 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 기판 (110)의 물리적인 두께는 심미적 및/또는 기능적 이유로 하나 이상의 치수를 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 (110)의 에지는 기판 (110)의 보다 중앙 영역에 비해 두꺼울 수 있다. 기판 (110)의 길이, 폭, 및 물리적 두께 치수는 또한 제품 (100)의 적용 또는 용도에 따라 변할 수 있다.
기판 (110)은 다양한 상이한 공정을 이용하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판 (110)이 유리와 같은 비정질 기판을 포함하는 경우, 다양한 형성 방법은 플로트 유리 공정 및 퓨전 드로우 및 슬롯 드로우 같은 다운 드로우 공정, 업 드로우, 및 프레스 롤링을 포함할 수 있다.
일단 형성되면, 기판 (110)은 강화된 기판을 형성하기 위해 강화될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "강화된 기판"은 예를 들어, 기판의 표면에서 더 작은 이온에 대해 더 큰 이온의 이온 교환과 같이, 화학적으로 강화된 기판을 의미할 수 있다. 그러나 열 템퍼링과 같은 당 업계에 공지된 다른 강화 방법 또는 압축 응력 및 중앙 장력 영역을 생성하기 위한 기판의 부분들 사이의 CTE의 미스매치를 이용하는 것은 강화된 기판을 형성하기 위해 이용될 수 있다.
기판 (110)이 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화되는 경우, 기판의 표면 층 내의 이온은 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 더 큰 이온으로 대체되거나 또는 이온 교환된다. 이온 교환 공정은 기판 내의 보다 작은 이온과 교환될 보다 큰 이온을 함유하는 용융 염욕에 기판을 침지함으로써 일반적으로 수행된다. 욕 조성 및 온도, 침지 시간, 염 욕(또는 욕들) 내 기판의 침지 횟수, 다중 염 욕의 사용, 어닐링, 세척 등과 같은 추가적인 단계를 포함하나, 이에 제한되지는 않는 이온 교환 공정에 대한 파라미터가 기판 (120)의 조성 및 상기 강화 작업에 기인하는 기판의 원하는 압축 응력 (CS), 압축 응력 층의 깊이 (또는 층의 깊이)에 의해 일반적으로 결정되는 것이 당해 기술 분야의 당업자에 의해 이해될 것이다. 예로서, 알칼리 금속-함유 유리 기판의 이온 교환은 보다 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염 및 염화물과 같은, 그러나 이에 한정되지는 않는, 염을 함유하는 적어도 하나의 용융 욕에서 침지함으로써 달성될 수 있다. 용융 염욕의 온도는 일반적으로 약 380℃ 내지 약 450℃, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위 내이며, 침지 시간은 약 15 분 내지 약 40 시간, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위이다. 그러나 전술한 것과 다른 온도 및 침지 시간이 또한 사용될 수 있다.
또한, 유리 기판이 다수의 이온 교환 욕에 침지되고, 침지 사이에 세척 및/또는 어닐링 스텝을 갖는, 이온 교환 공정의 비제한적인 예가 "Glass with Compressive Surface for Consumer Applications"로 명명되고, 2008년 7월 11에 출원된 미국 가출원 제61/079995로부터 우선권을 주장하며, Douglas C. Allan 등에 의해 2009년 7월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/500650호, 여기서 유리 기판은 상이한 농도의 염 욕에서의 복수의, 연속적인, 이온 교환 처리에 침지됨으로써 강화되고; 및 "Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass"로 명명되고, 2008년 7월 29일자로 출원된 미국 가출원 제61/084398로부터 우선권을 주장하며, 2012년 11월 20일에 등록된 Christopher M. Lee에 의한, 미국 특허 제8312739에 기재되어 있고, 여기서 유리 기판은 제1 욕 내의 이온 교환이 유출 이온으로 희석된 후, 제1 욕보다 유출 이온의 보다 작은 농도를 갖는 제2 욕 내의 침지에 의해 이온 교환에 의해 강화된다. 미국 특허 출원 제12/500650 및 미국 특허 제8312739의 내용은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
이온 교환에 의해 달성된 화학적 강화의 정도는 중앙 장력 (CT), 표면 CS 및 압축 깊이 (DOC)의 파라미터에 기초하여 정량화 될 수 있다. 표면 CS는 표면 근처 또는 강화 유리 내에서 다양한 깊이로 측정될 수 있다. 최대 CS 값은 강화된 기판의 표면 (CS)에서의 측정된 CS를 포함할 수 있다. 최대 CT 값은 당업계에 공지된 스캐터링된 광 편광기(scattered light polariscope, SCALP) 기술을 사용하여 측정된다.
압축 응력(유리 표면에서)은 Orihara Industrial Co., Ltd. (Japan)에 의해 제조되는 FSM-6000과 같은 상업적으로 이용가능한 도구를 이용하는 표면 응력계(FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은 유리의 복굴절률과 관련된 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"로 명명된 ASTM 표준 C770-16에 기술된 Procedure C (Glass Disc Method) 에 따라 차례로 측정되며, 그 내용은 전체가 참고로서 본원에 포함된다.
본원에 사용된 바와 같이, 압축 깊이 (DOC)는 본원에 기술된 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리 제품의 응력이 압축에서 인장으로 변하는 깊이를 의미한다. DOC는 이온 교환 처리에 따라 FSM 또는 SCALP로 측정될 수 있다. 칼륨 이온을 유리 제품 내로 교환함으로써 유리 제품 내의 응력이 발생하는 경우, FSM은 DOC를 측정하는데 사용된다. 나트륨 이온을 유리 제품 내로 교환함으로써 응력이 발생하는 경우, SCALP는 DOC를 측정하는데 사용된다. 유리 제품의 응력은 칼륨 및 나트륨 이온을 모두 유리 내로 교환함으로써 발생하는 경우, DOC는 SCALP로 측정된다. 이는 나트륨의 교환 깊이가 DOC를 나타내며 칼륨 이온의 교환 깊이는 압축 응력의 크기의 변화를 나타내는(압축 응력에서 인장 응력으로의 변화가 아님) 것으로 믿어지기 때문이며; 그러한 유리 제품 내의 칼륨 이온의 교환 깊이는 FSM에 의해 측정된다.
몇몇 구체예에서, 강화된 기판 (110)은 250 MPa 이상, 300 MPa 이상, 즉, 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 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 표면 CS를 가질 수 있다. 강화된 기판은 10 ㎛ 이상, 15㎛ 이상, 20㎛ 이상 (예컨대, 25㎛, 30㎛, 35㎛, 40㎛, 45㎛, 50㎛ 이상), 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 DOC 및/또는 10 MPa 이상, 20 MPa 이상, 30 MPa 이상, 40 MPa 이상(예컨대, 42 MPa, 45 MPa, 또는 50 MPa 이상), 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의, 그러나 100 MPa 미만(예컨대, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55 MPa 이하), 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 CT를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체예에서, 강화된 기판은 다음 중 하나 이상을 갖는다: 500 MPa 보다 큰 표면 CS, 15㎛ 보다 큰 DOC, 및 18 MPa 보다 큰 CT.
기판 (110)에 사용될 수 있는 예시적인 유리는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있으나, 다른 유리 조성물이 고려된다. 이러한 유리 조성물은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 일례의 유리 조성물은 SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하며, 여기서 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol.% 및 Na2O ≥ 9 mol.%이다. 몇몇 구체예에서, 유리 조성물은 6 중량% 이상의 산화 알루미늄을 포함한다. 다른 구체예에서, 기판 (110)은 알칼리 토금속 산화물의 함량이 5 중량% 이상이 되도록 하나 이상의 알칼리 토금속 산화물을 갖는 유리 조성물을 포함한다. 적합한 유리 조성물은, 몇몇 구체예에서, K2O, MgO 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 몇몇 구체예에서, 기판에 사용되는 유리 조성물은 61-75 mol.% SiO2; 7-15 mol.% Al2O3; 0-12 mol.% B2O3; 9-21 mol.% Na2O; 0-4 mol.% K2O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO를 포함할 수 있다.
기판에 적합한 또 다른 예시적인 유리 조성물은 다음을 포함한다: 60-70 mol.% SiO2; 6-14 mol.% Al2O3; 0-15 mol.% B2O3; 0-15 mol.% Li2O; 0-20 mol.% Na2O; 0-10 mol.% K2O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO2; 0-1 mol.% SnO2; 0-1 mol.% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3; 여기서 12 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%.
기판에 적합한 또 다른 예시적인 유리 조성물은 다음을 포함한다: 63.5-66.5 mol.% SiO2; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 0-5 mol.% Li2O; 8-18 mol.% Na2O; 0-5 mol.% K2O; 1-7 mol.% MgO; 0-2.5 mol.% CaO; 0-3 mol.% ZrO2; 0.05-0.25 mol.% SnO2; 0.05-0.5 mol.% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3; 여기서 14 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%.
몇몇 구체예에서, 기판 (110)에 적합한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 적어도 하나의 알칼리 금속을, 몇몇 구체예에서는 50 mol.% 초과의 SiO2, 다른 구체예에서는 58 mol.% 이상의 SiO2, 및 또 다른 구체예에서는 60 mol.% 이상의 SiO2를 포함하며, 여기서 (Al2O3 + B2O3)/개질제(즉, 개질제의 합)의 비는 1 초과이며, 상기 비에서 구성 성분은 mol.%로 표시되고, 상기 개질제는 알칼리 금속 산화물이다.
몇몇 구체예에서, 기판은 다음을 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다: 64-68 mol.% SiO2; 12-16 mol.% Na2O; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 2-5 mol.% K2O; 4-6 mol.% MgO; 및 0-5 mol.% CaO, 여기서: 66 mol.% ≤ SiO2 + B2O3 + CaO ≤ 69 mol.%; Na2O + K2O + B2O3 + MgO + CaO + SrO > 10 mol.%; 5 mol.% ≤ MgO + CaO + SrO ≤ 8 mol.%; (Na2O + B2O3) - Al2O3 ≤ 2 mol.%; 2 mol.% ≤ Na2O - Al2O3 ≤ 6 mol.%; and 4 mol.% ≤ (Na2O + K2O) - Al2O3 ≤ 10 mol.%.
몇몇 구체예에 있어서, 기판 (110)은 다음을 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다: 2 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2, 또는 4 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2.
기판 (110)이 결정질 기판을 포함하는 경우, 기판은 Al2O3를 포함할 수 있는 단결정을 포함할 수 있다. 이러한 단결정 기판은 사파이어로 불린다. 결정질 기판을 위한 다른 적합한 물질은 다결정 알루미나 층 및/또는 스피넬 (MgAl2O4)을 포함한다.
선택적으로, 기판 (110)은 강화되거나 강화되지 않을 수 있는 유리-세라믹 기판을 포함할 수 있다. "유리 세라믹"은 유리의 제어된 결정화를 통해 제조된 물질을 포함한다. 구체예에서, 유리-세라믹은 약 30% 내지 약 90%의 결정성을 갖는다. 적합한 유리-세라믹의 예는 Li2O-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, LAS-시스템) 유리-세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, MAS-시스템) 유리-세라믹, 및/또는 β-석영 고체 용액, β-스포듀멘, 코디어라이트, 및 리튬 디실리케이트를 포함하는 주된 결정상을 포함하는 유리-세라믹을 포함할 수 있다. 유리-세라믹 기판은 본원에 개시된 화학 강화 공정을 사용하여 강화될 수 있다. 하나 이상의 구체예에서, MAS 시스템 유리-세라믹 기판은 Li2SO4 용융 염에서 강화될 수 있으며, 이에 의해 Mg2+에 대한 2Li+의 교환이 발생할 수 있다.
하나 이상의 구체예에 따른 기판 (110)은 기판 (110)의 다양한 부분에서 약 100 ㎛ 내지 약 5 ㎜의 범위, 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 물리적 두께를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 기판 (110)의 물리적 두께는 약 100 ㎛ 내지 약 500 ㎛ (예컨대, 100, 200, 300, 400 또는 500 ㎛)의 범위이다. 몇몇 구체예에서, 기판 (110)의 물리적 두께는 약 500 ㎛ 내지 약 1000 ㎛ (예컨대, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000 ㎛)의 범위, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 범위이다. 몇몇 구체예에서, 기판 (110)은 약 1mm보다 큰(예를 들어, 약 2, 3, 4 또는 5 mm) 물리적 두께를 가질 수 있다. 기판 (110)은 표면 결함의 효과를 제거하거나 감소시키도록 산 폴리싱되거나 다르게 처리될 수 있다.
본원에 설명된 하나 이상의 구체예에 따르면, 코팅된 제품 (100), 광학 코팅 (120), 또는 광학 코팅 (100)의 개별 층은 약 0.4% 이상, 약 0.5% 이상, 약 0.6% 이상, 약 0.7% 이상, 약 0.8% 이상, 약 0.9% 이상, 약 1.0% 이상, 약 1.5% 이상, 또는 심지어 약 2.0% 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 변형-대-결함(즉, 크랙 발생 변형)을 가질 수 있다. 용어 "변형-대-결함"은, 크랙이 추가적인 하중의 적용 없이 광학 코팅 (120), 기판 (110), 또는 둘 다 동시에서 전파되는 변형을 의미한며, 일반적으로 주어진 물질, 층, 또는 필름에서 카타스트로픽 결함을 야기하며, 심지어 본원에 정의된 바와 같은 또 다른 물질, 층, 또는 필름에 브릿지할 수도 있다. 즉, 기판의 파손 없는 광학 코팅 (120)의 파손은 결함으로 여겨지며, 기판 (110)의 파손은 또한 결함으로 여겨진다. 평균 변형-대-결함 또는 임의의 다른 특성과 관련하여 사용되는 용어 "평균"은 5개 샘플에 대한 그러한 특성의 측정치의 수학적 평균에 기초한다. 일반적으로, 크랙 발생 변형 측정은 일반적인 실험 조건 하에서 반복 가능하며 복수의 샘플에서 측정된 크랙 발생 변형의 표준 편차는 관찰된 변형의 0.01%에 불과할 수 있습니다. 본원에서 사용된 평균 변형-대-결함은 링 온 링 인장 시험을 사용하여 측정되었다. 그러나 달리 언급되지 않는 한, 본원에서 기술된 변형-대-결함 측정은 이하에서 설명되는 링-온-링 테스트 장치로부터의 측정을 의미한다.
도 5는 코팅된 제품 (100)에 대한 변형-대-결함을 측정하기 위해 이용되는 링-온-링 기계적 테스트 장치 (300)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 링-온-링 인장 시험 절차에 따라, 코팅된 제품 (100)은 바텀 링 (302)과 탑 링 (304) 사이에 위치된다. 탑 링 (304)과 바텀 링 (302)은 상이한 직경을 가지며, 탑 링 (304)의 직경은 점선 (308)으로 표시되고 바텀 링 (302)의 직경은 점선 (306)으로 표시된다. 본원에서 사용된 바와 같이, 탑 링 (304)은 12.7 mm의 직경 (308)을 가지며, 바텀 링 (302)은 25.4 mm의 직경 (306)을 갖는다. 코팅된 제품 (100)과 접촉하는 탑 링 (304) 및 바텀 링 (302)의 일부는 단면이 원형이고 각각은 1.6 mm의 반경을 갖는다. 탑 링 (304) 및 바텀 링 (302)은 강철(steel)로 제조된다. 테스트는 상대 습도 45%-55%인 약 22℃의 환경에서 수행된다. 테스트에 사용된 코팅된 제품은 50 mm x 50 mm 크기의 사각형이다.
코팅된 제품 (100)의 변형-대-결함을 결정하기 위해, 방향이 도 5에 도시된 바와 같이, 힘은 탑 링 (304)에 하향 방향으로 및/또는 바텀 링에 상향 방향으로 적용된다. 탑 링 (304) 및/또는 바텀 링 (302) 상의 힘은 증가되어, 기판 (110) 및 광학 코팅 (120) 중 하나 또는 모두의 카타스트로픽 결함까지 코팅 된 제품 (100)에 변형을 야기한다. 테스트 동안의 카타스트로픽 결함을 기록하기 위해 라이트 및 카메라 (도 5에 도시되지 않음)가 바텀 링 (30) 아래에 제공된다. Dewetron 수집 시스템과 같은 전자 컨트롤러는 카타스트로픽 손상은 카메라에 의해 관측될 때의 하중을 결정하기 위해 적용된 하중으로 카메라 이미지를 조정하기 위해 제공된다. 도 6은 링-온-링 인장 시험 절차에서의 예시적인 결함의 이미지를 도시한다. 변형-대-결함을 결정하기 위해, 카메라 이미지 및 하중 신호는 Dewetron 시스템을 통해 동기화되므로 코팅이 결함을 나타내는 하중이 결정될 수 있다. 그런 다음, "Hu, G., et al., Dynamic fracturing of strengthened glass under biaxial tensile loading. Journal of Non-Crystalline Solids, 2014. 405(0): p. 153-158."에서 발견되는 바와 같은, 유한 요소(finite element) 분석은 샘플이 상기 하중에서 겪는 변형 수준을 분석하기 위해 사용된다. 요소 크기는 하중 링 아래의 응력 농도를 대표할 정도로 충분히 미세하게 선택될 수 있다. 변형 수준은 하중 링 아래의 30 마디점(nodal point) 이상에서 평균된다.
광학 코팅 (120) 및/또는 제품 (100)은 Berkovich Indenter Hardness Test에 의해 측정된 경도 및/또는 영률의 관점에서 설명될 수 있다. 본원에서 사용되는 "Berkovich Indenter Hardness Test"는 프록시 층 상의 박막 요소의 영률을 측정하는 것을 포함한다. 프록시 층은 코팅을 생성하기 위해 사용된 것과 동일한 재료로 만들어졌으며 동일한 공정에 의해 침착되었으나, 고릴라® 유리 기판 상으로 300nm 두께로 침착되었다. 박막 코팅의 경도 및 영률은 널리 받아들여지는 나노 압입 기법을 사용하여 결정된다. 참조 : Fischer-Cripps, A.C., Critical Review of Analysis and Interpretation of Nanoindentation Test Data, Surface & Coatings Technology, 200, 4153 - 4165 (2006) (이하 "Fischer-Cripps"); 및 Hay, J., Agee, P, and Herbert, E., Continuous Stiffness measurement During Instrumented Indentation Testing, Experimental Techniques, 34 (3) 86 - 94 (2010) (이하 "Hay"). 코팅의 경우, 압입 깊이의 함수로 경도와 모듈러스를 측정하는 것이 일반적이다. 코팅이 충분한 두께를 갖는 한, 결과적인 응답 프로파일로부터 코팅의 특성을 격리하는 것이 가능하다. 코팅이 너무 얇으면 (예를 들어, ~ 500nm 미만), 상이한 기계적 특성을 가질 수 있는 기판의 근방으로부터 영향을 받을 수 있기 때문에 코팅 특성을 완전히 격리하는 것이 가능하지 않을 수도 있음이 이해되어야 한다. Hay 참조. 본원에서 상기 특성을 보고하는데 사용되는 방법은 코팅 그 자체를 나타낸다. 상기 공정은 1000 nm에 이르는 깊이까지의 압입 깊이에 대한 경도 및 모듈러스를 측정하는 것이다. 보다 부드러운 유리 상의 견고한 코팅의 경우, 응답 커브는 상대적으로 작은 압입 깊이에서 경도 및 모듈러서의 최대 수준을 나타낼 것이다((</= 약 200 nm). 보다 깊은 압입 깊이에서, 경도 및 모듈러스 모두 점차 줄어들 것이고, 이는 상기 응답이 보다 부드러운 유리 기판에 의해 영향을 받기 때문이다. 이 경우, 코팅 경도 및 모듈러스는 최대 경도 및 모듈러스를 나타내는 영역과 관련된 것으로 받아들여진다. 보다 견고한 유리 기판 상의 부드러운 코팅의 경우, 코팅 특성은 상대적으로 작은 압잎 깊이에서 발생하는 최저 경도 및 모듈러스 수준으로 나타날 것이다. 보다 깊은 압입 깊이에서, 경도 및 모듈러스는 보다 견고한 유리의 영향으로 인해 점차 증가할 것이다. 이러한 경도 및 모듈러스 대 깊이의 프로파일은 전통적인 Oliver 및 Pharr 접근법(Fischer-Cripps에 기재된 바와 같이) 또는 보다 효율적인 연속 강성 접근법(Hay 참조)을 이용하여 얻어질 수 있다. 신뢰할 수 있는 나노-압입 데이터의 추출은 잘-정립된 프로토콜을 따르는 것을 요구한다. 그렇지 않으면, 이러한 메트릭스는 중대한 오류에 도입될 수 있다. 이들 탄성 모듈러스 및 경도 값은 베르코비치 다이아몬드 압입자 팁으로, 상기 기술된 바와 같은, 공지의 다이아몬드 나노 압입 방법을 이용하여, 그러한 박막에 대하여 측정된다.
일반적으로, 코팅이 하부 기판보다 견고한 경우, 나노-압입 측정 방법에서(베르코비치 압입자를 이용하는 것과 같은), 측정된 경도는 얕은 압입 깊이(예컨대, 25 nm 미만 또는 50 nm 미만)에서 플라스틱 영역의 발달로 인해 초기에 증가하는 것으로 나타날 수 있고, 이후 보다 깊은 압입 깊이에서 증가하여 최대 값 또는 플래토(palteau)에 도달한다(예컨대, 50 nm 내지 약 500 nm 또는 1000 nm). 그 후, 경도는, 기판이 코팅보다 더 부드러운 경우, 하부 기판의 영향으로 인해 더 깊은 압입 깊이에서 감소하기 시작한다. 코팅에 비해 보다 큰 경도를 갖는 기판이 사용되는 경우, 동일한 효과가 발견될 수 있고; 그러나 상기 경도는 하부 기판의 영향으로 인해 보다 깊은 압입 깊이에서 증가한다.
특정 압입 깊이 범위에서의 압입 깊이 범위 및 경도 값은 하부 기판(110)의 영향 없이, 본원에 개시된, 광학 코팅 (120) 및 이의 층의 특정 경도 응답을 식별하기 위해 선택될 수 있다. 베르코비치 압입자로 광학 코팅 (120)의 경도(기판(110) 상에 배치 시)를 측정할 때, 물질의 영구 변형 영역(플라스틱 존)은 물질의 경도와 관련이 있다. 압입 동안, 탄성 응력 필드는 상기 영구 변형 영역을 훨씬 넘어서 연장한다. 압입 깊이가 증가함에 따라, 겉보기 경도 및 모듈러스는 하부 기판(110)과의 응력 필드 상호작용에 의해 영향을 받는다. 경도에 대한 기판의 영향은 보다 깊은 압입 깊이에서 발생한다(즉, 일반적으로 광학 코팅(120)의 약 10% 보다 큰 깊이에서). 게다가, 더 복잡한 것은 경도 응답이 압입 공정 중에 완전한 가소성(plasticity)을 발달시키기 위한 특정 최소 하중에 의해 발달된다는 것이다. 특정 최소 하중에 앞서, 상기 경도는 일반적으로 증가하는 경향을 보인다.
작은 압입 깊이(또한 작은 하중으로서 특징지어질 수 있는)(예컨대, 약 50 nm 이하)에서, 물질의 겉보기 경도는 압입 깊이에 비해 크게 증가하는 것으로 나타난다. 이 작은 압입 깊이 체제는 실제 경도의 척도를 나타내지는 않으나, 대신 상기 플라스틱 존의 발달을 나타내며, 이는 압입자의 유한 곡률 반경과 관련이 있다. 중간 압입 깊이에서, 겉보기 경도는 최대 수준에 근접한다. 보다 깊은 압입 깊이에서, 기판의 영향은 압입 깊이가 증가함에 따라 더욱 확연해진다. 압입 깊이가 광학 코팅 두께의 약 30%를 초과하면, 경도는 극적으로 떨어질 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 코팅 제품 (100)은 Berkovich Indenter Hardness Test에 의해, 에어-사이드 표면 (122) 상에서 측정될 때, 약 5GPa 이상, 약 8GPa 이상, 약 10GPa 이상 또는 약 12GPa 이상 (예컨대, 14GPa 이상, 16GPa 이상, 18GPa 이상, 또는 심지어 20 GPa 이상), 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 경도를 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구체예에서, 광학 코팅 (120)은 Berkovich Indenter Hardness Test에 의해, 에어-사이드 표면 (122) 상에서 측정될 때, 약 8 GPa 이상, 약 10 GPa 이상, 또는 약 12 GPa 이상 (예컨대, 14 GPa 이상, 16 GPa 이상, 18 GPa 이상, 또는 심지어 20 GPa 또는 그 이상), 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 경도를 나타낼 수 있다. 몇몇 구체예에서, Berkovich Indenter Hardness Test에 의해 측정될 때, 고 RI 층 및/또는 내스크래치성 층 (150)의 최대 경도는 약 8 GPa 이상, 약 10 GPa 이상, 약 12 GPa 이상, 약 15 GPa 이상, 약 18 GPa 이상, 또는 심지어 약 20 GPa 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위를 포함할 수 있다. 단일 층의 측정은 단일 층을 제품에 적용하고, 최대 베르코비치 경도를 시험함으로써 수행될 수 있다. 이러한 측정된 경도 값은 약 50nm 이상 또는 약 100nm 이상(예컨대, 약 100 nm 내지 약 300 nm, 약 100 nm 내지 약 400 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 100 nm 내지 약 600 nm, 약 200 nm 내지 약 300 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 약 200 nm 내지 약 500 nm, 또는 약 200 nm 내지 약 600 nm), 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 압흔 깊이를 따라, 코팅된 제품 (100), 광학 코팅 (120), 고 RI 층 (130B) 및/또는 내스크래치성 층 (150)에 의해 나타날 수 있다. 하나 이상의 구체예에서, 제품은 기판의 경도보다 큰 경도를 나타낸다(이는 에어-사이드 표면(122)으로부터 대향 표면 상에서 측정될 수 있다).
광학 코팅 (120)/ 에어 계면 및 광학 코팅 (120)/ 기판 (110) 계면으로부터 반사된 파장들 사이의 광학 간섭은 제품 (100) 내에 겉보기 색을 생성하는 분광 반사율(spectral reflectance) 및/또는 투과율 진동(transmittance oscillations)을 초래할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "투과율"은 물질(예컨대, 제품, 기판, 또는 광학 필름, 또는 이들의 일부)을 통해 투과되는 주어진 파장 범위 내에서의 입사 광 전력의 백분율로 정의된다. 용어 "반사율"은 물질(예컨대, 제품, 기판, 또는 광학 필름, 또는 이들의 일부)로부터 반사되는 주어진 파장 범위 내에서의 입사 광 전력의 백분율로 유사하게 정의된다. 본원에서 사용되는 "평균 투과율"은 정의된 광학 파장 체제에 걸쳐 물질을 통해 투과되는 입사 광 전력의 평균량을 의미한다. 본원에서 사용되는 "평균 반사율"은 물질에 의해 반사되는 입사 광 전력의 평균량을 의미한다. 반사율은 에어-사이드 표면 (122)에서만 측정될 때 단일 사이드 반사율로서 측정될 수 있다(예컨대, 코팅 제품(100)의 코팅되지 않은 후면(예컨대, 도 1의 (114))으로부터의 반사를 제거할 때(흡수체에 결합된 후면 상의 인덱스-매칭 오일을 이용하거나 다른 공지의 방법을 통하는 것과 같이)). 하나 이상의 구체예에서, 투과율 및 반사율의 특성화의 분광 해상도는 5nm 또는 0.02 eV 미만이다. 색상은 반사에 의해 더욱 확연해질 수 있다. 반사율의 각 색(angular color)은 입사 조명 각에 따른 분광 반사 진동의 변화로 인해 시야각에 따라 변할 수 있다. 시야각에 따른 투과율의 각 색 변화는 또한 입사 조명 각에 따른 분광 투과율 진동의 동일한 변화 때문이다. 입사 조명 각에 따라 관찰된 색 및 각 색 변화는 특히, 형광등 조명 및 몇몇 LED 조명과 같은, 선명한 분광 특성을 갖는 조명 아래에서 장치 사용자에게 종종 방해되거나 또는 부적당하다. 투과에 따른 각 색 변화는 반사에 따른 색 변화에 영향을 줄 수 있으며, 반대의 경우도 마찬가지이다. 투과 및/또는 반사에 따른 각 색 변화의 요인은 시야각으로 인한 각 색 변화 또는 특정 광원 또는 테스트 시스템에 의해 정의되는 물질 흡착(각도와 다소 독립적임)에 의해 야기될 수 있는 특정 백색 점으로부터 벗어난 각 색 변화 또한 포함할 수 있다.
본원에 기술된 제품은 가시 스펙트럼 내 또는 근처의 특정 파장 범위에 대한 평균 광 투과율 및 단일 사이드 평균 광 반사율을 나타낸다. 또한, 본원에 기술된 제품은 가시 스펙트럼 내의 특정 파장 범위에 대한 평균 가시 명순응 투과율 및 평균 가시 명순응 반사율을 나타낸다. 구체예에서, 평균 광 투과율, 단일 사이드 평균 광 반사율, 평균 가시 명순응 투과율 및 평균 가시 명순응 반사율을 측정하기 위한 파장 범위 (때로는 "광 파장 체제"로 언급됨)는 약 450 nm 내지 약 650 nm, 약 420 nm 내지 약 680 nm, 약 420 nm 내지 약 700 nm, 약 420 nm 내지 약 740 nm, 약 420 nm 내지 약 850 nm, 약 420 nm 내지 약 950 nm, 또는 바람직하게는 약 350 nm 내지 약 850 nm이다. 달리 명시되지 않는 한, 평균 광 투과율, 단일 사이드 평균 광 반사율, 평균 가시 명순응 투과율, 및 평균 가시 명순응 반사율은 약 0도 내지 약 10도의 입사각과 같은, 반사 방지 표면 (122)에 거의 수직인 입사 조명 각에서 측정된다(그러나 이러한 측정은 예컨대, 30도, 45도, 또는 60도와 같은 다른 입사 조명 각도에서 수집될 수 있다).
하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 에어-사이드 표면 (122)만에서 측정될 때, 광 파장 체제에 걸쳐, 약 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 9% 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하,약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 또는 심지어 약 2% 이하, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 평균 단일 사이드 광 반사율을 나타낼 수 있다(예컨대, 흡수체에 결합된 후면 상에 인덱스-매칭 오일을 이용하는 것과 같이, 제품의 코팅되지 않은 후면으로부터 반사를 제거할 때). 몇몇 구체예에서, 평균 단일 사이드 광 반사율은 약 0.4 % 내지 약 9 %, 약 0.4 % 내지 약 8 %, 약 0.4 % 내지 약 7 %, 약 0.4 % 내지 약 6 % , 또는 약 0.4 % 내지 약 5 %, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위내 일 수 있다. 하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 광학 파장 체제에 걸쳐, 약 50 % 이상, 60 % 이상, 70 % 이상, 80 % 이상, 90 % 이상, 92 % 이상, 94 % 이상, 96 % 이상, 98 % 이상, 또는 99 % 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 평균 광 투과율을 나타낸다. 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 약 99.5 내지 약 90 %, 92 %, 94 %, 96 %, 98 % 또는 99 %, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위 내의 광 투과율을 나타낼 수 있다.
몇몇 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 광학 파장 체제에 걸쳐, 약 50 % 이하, 40 % 이하, 30 % 이하, 20 % 이하, 10 % 이하, 약 9 % 이하, 약 8 % 이하, 약 7 % 이하, 약 6 % 이하, 약 5 % 이하, 약 4 % 이하, 약 3 % 이하, 약 2 % 이하, 약 1 % 이하, 또는 심지어 약 0.8% 이하, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 평균 가시 명순응 반사율을 나타낼 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 명순응 반사율은 사람의 눈의 감도에 따라 반사율 대 파장 스펙트럼을 가중함으로써, 인간의 눈의 반응을 모방한다. 명순응 반사율은 CIE 색 공간 컨벤션과 같은 공지의 컨벤션에 따른 반사된 광의 휘도, 또는 3자극적(tristimulus) Y 값으로서 또한 정의될 수 있다. 평균 명순응 반사율은 눈의 분광 응답과 관련된, 분광 반사율 R(λ), 광원 스펙트럼 I(λ), 및 CIE 색상 일치 함수
Figure pct00001
의 곱으로서, 다음 식에서 정의된다.
Figure pct00002
몇몇 구체예에서, 제품 (100)은 광학 파장 체제에 걸쳐, 약 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상, ㅇ약 92% 이상, 약 94% 이상, 약 96% 이상, 또는 심지어 약 98% 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 평균 가시 명순응 투과율을 나타낼 수 있다. 유사하게, 명순응 투과율은 다음 식에 의해 결정될 수 있다:
Figure pct00003
하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 CIE L*a*b* 표색계(본원에서 "색좌표"로서 언급됨)에서 반사율 및 투과율의 측정 가능한 색(또는 그 결핍)을 나타낸다. 투과율 색좌표는 투과에서 관측된 L*a*b* 색좌표를 나타내며, 반사율 색좌표는 반사에서 관측된 L*a*b* 색 좌표를 나타낸다. 투과율 색좌표 또는 반사율 색좌표는 A 광원 (텅스텐-필라멘트 조명을 나타냄), B 광원 (일광 시뮬레이트 광원을 나타냄), C 광원 (일광 시뮬레이트 광원을 나타냄), D 시리즈 광원 (자연광을 나타냄), F 시리즈 광원 (다양한 유형의 형광등을 나타냄)을 포함하는, CIE에 의해 결정된 바와 같은 표준 광원을 포함할 수 있는 다양한 광원 광 유형 하에서 측정될 수 있다. 특정 광원은 CIE에 정의된 F2, F10, F11, F12, 또는 D65를 포함한다. 또한, 반사율 색좌표 및 투과율 색좌표는 수직 (0도), 5도, 10도, 15도, 30도, 45도 또는 60도와 같이 상이한 관찰된 입사각에서 측정될 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 수직 입사각 또는 5도, 10도, 15도, 30도, 45도, 또는 60도의 입사각에서 보았을 때, 투과율 및/또는 반사율에서, 약 10, 8, 6, 5, 4, 3, 2 또는 심지어 1 이하, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 a*를 갖는다. 하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 수직 입사각 또는 5도, 10도, 15도, 30도, 45도, 또는 60도의 입사각에서 보았을 때, 투과율 및/또는 반사율에서, 약 10, 8, 6, 5, 4, 3, 2 또는 심지어 1 이하, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 b*를 갖는다. 하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 수직 입사각 또는 5도, 10도, 15도, 30도, 45도, 또는 60도의 입사각에서 보았을 때, 투과율 및/또는 반사율에서, 약 -10, -8, -6, -5, -4, -3, -2 또는 심지어 -1 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 a*를 갖는다. 하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 수직 입사각 또는 5도, 10도, 15도, 30도, 45도, 또는 60도의 입사각에서 보았을 때, 투과율 및/또는 반사율에서, 약 -10, -8, -6, -5, -4, -3, -2 또는 심지어 -1 이상, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 b*를 갖는다.
하나 이상의 구체예에서, 기준점 색 변화는 기준점과 상기 투과 색좌표 또는 반사 색좌표 사이에서 측정될 수 있다. 기준점 색 변화는 기준점 색좌표와 관측된 색좌표 (반영 또는 투과된) 사이의 색 차이를 측정한다. 반사 기준점 색 변화 (때로는 반사에서의 기준점 색 변화라고 함)는 반사된 색 좌표 및 기준점 사이의 차이를 의미한다. 투과 기준점 색 변화 (때로는 투과에서의 기준점 색 변화라고 함)는 투과된 색좌표 및 기준점 사이의 차이를 의미한다. 기준점 색 변화를 결정하기 위해, 기준점은 선택된다. 본원에 설명된 구체예에 따르면, 기준점은 CIE L*a*b* 표색계의 원점 (색좌표 a*=0, b*=0), 좌표 (a*=-2, b*=-2), 또는 기판의 투과 또는 반사 색 좌표일 수 있다. 달리 언급되지 않는 한, 본원에 기술된 제품의 L* 좌표는 기준점과 동일하고 색 변화에 영향을 주지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 제품의 기준점 색상 변화가 기판에 대해 정의되는 경우, 제품의 투과 색 좌표는 기판의 투과 색 좌표와 비교되고, 제품의 반사 색상 좌표는 기판의 반사 색 좌표와 비교된다. 달리 언급하지 않는 한, 기준점 색 변화는 코팅된 제품 (100)의 에어-사이드 표면 (122)에 대해 수직 각도에서 측정된 투과 또는 반사에서의 기준점 및 색좌표 사이에서 측정된 변화를 지칭한다. 그러나 기준점 색 변화는 5도, 10도, 15도, 30도, 45도 또는 60도와 같은 비 수직 입사각에 기초하여 결정될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 달리 언급하지 않는 한, 반사율 색 좌표는 제품의 에어-사이드 표면 (122) 상에서만 측정된다. 그러나 여기에 기술된 반사율 색 좌표는 2-표면 측정 (제품의 두 사이드로부터의 반사를 모두 포함함) 또는 1-표면 측정 (제품의 에어-사이드 표면 (122)만으로부터의 반사)를 사용하여 제품의 에어-사이드 표면 (122) 및 제품의 반대 사이드 (즉, 도 1의 주 표면 (114)) 모두 상에서 측정될 수 있다. 이 중, 1-표면 반사율 측정은 일반적으로 반사 방지 코팅에 대한 낮은 기준점 색 변화 값을 달성하기 위한 보다 까다로운 측정이며, 이는 제품의 후면이 흑색 잉크 또는 LCD 또는 OLED 장치와 같은 광 흡수 매체와 결합되는 적용(스마트폰 등과 같은)과 관련이 있다.
기준점이 색 좌표 a*=0, b*=0 (원점)인 경우, 기준점 색 변화는 다음의 식에 의해 계산된다: 기준점 색 변화 = √((a*article)2　+　(b* article)2).
기준점이 색 좌표 a*= -2, b*= -2인 경우, 기준점 색 변화는 다음 식에 의해 계산된다: 기준점 색 변화 = √(a* article +2)2　+　(b* article +2)2).
기준점이 기판의 색 좌표인 경우, 기준점 색 변화는 다음 식에 의해 계산된다: 기준점 색 변화 = √(a*article - a*substrate)2　+　(b*article　-　b*substrate)2).
하나 이상의 구체예에서, 반사율 및/또는 투과율의 기준점 색 변화는 개시된 기준점 중 하나에 대해 측정될 때, 약 10 미만, 약 9 미만, 약 8 미만, 약 7 미만, 약 6 미만, 약 5 미만이다. 약 4 미만, 약 3 미만, 약 2.5 미만, 약 2 미만, 약 1.8 미만, 약 1.6 미만, 약 1.4 미만, 약 1.2 미만, 약 1 미만, 약 0.8 미만 미만, 약 0.6 미만, 약 0.4 미만 또는 약 0.25 미만, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위이다.
본 개시의 몇몇 구체예는 광원 아래에서 비수직 입사각으로 보았을 때조차도 반사율 및/또는 투과율에서 무색을 나타내는 코팅 제품 (100)에 관한 것이다. 하나 이상의 구체예에서, 본원에 기재된 코팅된 제품 (100)은 시야각이 변경될 때 반사율 및/또는 투과율에서의 가시적인 색의 최소 변화를 가질 수 있다. 이는 반사율 또는 투과율에서 코팅된 제품 (100)의 각 색 변화에 의해 특징 지어질 수 있다. 각 색 변화는 다음의 방정식을 사용하여 결정될 수 있다: 각 색 변화 = √ ((a*2 - a*1)2+(b*2-b*1)2). 각 색 변화 식에서, a*1 및 b*1은 입사 기준 조명 각 (수직 입사를 포함할 수도 있음)에서 보았을 때의 제품의 a* 및 b* 좌표를 나타내며, a*2 및 b*2는 입사 조명 각이 기준 조명 각과 상이하고, 몇몇 경우 약 1도 이상, 예컨대 2도 또는 약 5도, 기준 조명 각과 상이하도록 제공되는 입사 조명 각에서 보았을 때의 제품의 a* 및 b* 좌표를 나타낸다. 달리 언급이 없는 한, 본원에서 기술되는 제품의 L* 좌표는 임의의 각 또는 기준점에서 동일하고, 색 변화에 영향을 주지 않는다는 것을 이해해야 한다.
기준 조명 각은 수직 입사(즉, 0도), 또는 예를 들어, 수직으로부터 5도, 10도, 15도, 30도, 45도, 또는 60도를 포함할 수 있다. 그러나 달리 언급되지 않는 한, 기준 조명 각은 수직 입사 각이다. 입사 조명 각은 예를 들어, 기준 조명 각으로부터 약 5도, 10도, 15도, 30도, 45도, 또는 60도일 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 광원 하에서 기준 조명 각과 상이한 특정 입사 조명 각에서 보았을 때, 약 10 이하(예컨대, 5 이하, 4 이하, 3 이하, 2 이하, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위)의 반사율 및/또는 투과율의 각 색 변화를 갖는다. 몇몇 구체예에서, 반사율 및/또는 투과율의 각 색 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 이하 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위이다. 몇몇 구체예에서, 각 색 변화는 약 0일 수 있다. 광원은 A 광원 (텅스텐-필라멘트 조명을 나타냄), B 광원 (일광 시뮬레이트 광원을 나타냄), C 광원 (일광 시뮬레이트 광원을 나타냄), D 시리즈 광원 (자연광을 나타냄), 및 F 시리즈 광원 (다양한 유형의 형광등을 나타냄)을 포함하는 CIE에 의해 결정된 바와 같은 표준 광원을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제품은 CIE F2, F10, F11, F12 또는 D65 광원 하에서, 보다 구체적으로는 CIE F2 광원 하에서, 기준 조명 각으로부터의 입사 조명 각에서 보았을 때, 약 2 이하의 반사율 및/또는 투과율의 각 색 변화를 나타낸다
하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 기준 조명 각도에 대해 주어진 범위 내의 모든 입사 조명 각도에서 약 10 이하(예컨대, 5 이하, 4 이하, 3 이하 또는 2 이하)의 반사율 및/또는 투과율의 각 색 변화를 갖는다. 예를 들어, 코팅된 제품 (100)은 기준 조명 각 내지 기준 조명 각으로부터 약 5도, 10도, 15도, 30도, 45도 또는 60도의 범위 내의 모든 입사 조명 각에서 약 10 이하, 5 이하, 4 이하, 3 이하 또는 2 이하의 각 색 변화를 가질 수 있다. 추가적인 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 기준 조명 각 내지 기준 조명 각으로부터 약 5도, 10도, 15도, 30도, 45도 또는 60도의 범위 내의 모든 입사 조명 각에서 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 이하, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위의 각 색 변화를 가질 수 있다.
하나 이상의 구체예에서, 코팅된 제품 (100)은 소스 포트(source port) 위의 개구(aperture)를 사용하고, 상기 개구는 8mm의 직경을 갖는, BYK Gardner에 의해 Haze-Gard plus ® 상표로 공급되는 헤이즈 미터를 사용하여 마모된 사이드에서 측정 시 약 10% 이하의 헤이즈 값을 나타낸다. 몇몇 구체예에서, 헤이즈는 약 50 % 이하, 약 25 % 이하, 약 20 % 이하, 약 15 % 이하, 약 10 % 이하, 약 9 % 이하, 약 8 % 이하, 약 7 % 이하, 약 6 % 이하, 약 5 % 이하, 약 4 % 이하, 약 3 % 이하, 약 2 % 이하, 약 1 % 이하, 약 0.5 % 이하 또는 약 0.3 % 이하, 및 상기 값들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위일 수 있다. 몇몇 특정 구체예에서, 제품 (100)은 약 0.1 % 내지 약 10 %, 약 0.1 % 내지 약 9 %, 약 0.1 % 내지 약 8 %, 약 0.1 % 내지 약 7 % 약 0.1 % 내지 약 6 %, 약 0.1 % 내지 약 5 %, 약 0.1 % 내지 약 4 %, 약 0.1 % 내지 약 3 %, 약 0.1 % 내지 약 2 %, 약 0.1 % 내지 약 1 %, 0.3 % 내지 약 10 %, 약 0.5 % 내지 약 10 %, 약 1 % 내지 약 10 %, 약 2 % 내지 약 10 %, 약 3 % 내지 약 10 %, 약 4 % 내지 약 10%, 약 5 % 내지 약 10 %, 약 6 % 내지 약 10 %, 약 7 % 내지 약 10 %, 약 1 % 내지 약 8 %, 약 2 % 내지 약 6 % , 약 3 % 내지 약 5 %, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위 범위 내의 헤이즈를 나타낸다.
본원에 개시된 코팅된 제품은 디스플레이 (또는 디스플레이 제품) (예컨대, 이동 전화, 태블릿, 컴퓨터, 네비게이션 시스템, 웨어러블 장치 (예컨대, 시계) 등을 포함하는 소비자 전자 제품), 건축 제품, 운송 제품(예컨대, 자동차, 기차, 항공기, 해상 선박 등), 가전 제품, 또는 몇몇 투명성, 내스크래치성, 내마모성, 또는 이들의 조합을 요구하는 임의의 제품을 갖는 제품과 같은 다른 제품에 포함될 수 있다. 본원에 개시된 임의의 코팅된 제품을 포함하는 예시적인 제품은 도 7a 및 7b에 도시되어 있다. 구체적으로 도 7a 및 7b는 전면(704), 후면(706), 및 측면(708)을 갖는 하우징 (702); 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 하우징의 내부에 있고 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이 (710)을 포함하고, 상기 디스플레이는 하우징의 전면에 또는 전면에 인접하는, 전자 부품(도시되지 않음); 및 커버 기판이 디스플레이에 위에 있도록 상기 하우징의 전면에 또는 전면 위에 있는 커버 기판 (712)을 포함하는 소비자 전자 장치 (700)를 도시한다. 몇몇 구체예에서, 커버 기판 (712)은 본원에 개시된 임의의 코팅된 제품을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 하우징 또는 커버 글래스의 적어도 일부는 본원에 개시된 코팅 제품을 포함한다.
실시예
코팅된 제품의 다양한 구체예는 다음의 실시예의 의해 더욱 명확해질 것이다. 실시예는 본질적으로 예시적인 것이며, 본 개시의 주제를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시예 1
필름은 플라즈마 침착에 의해 유리 기판 상으로 침착되었다. 필름은 반응성 스퍼터링 침착을 이용하여 고릴라® 유리(약 850 MPa의 CS, 및 약 40 마이크론의 DOC, 및 1.0 밀리미터(mm)의 두께를 갖는 코닝 코드 #5318) 상으로 침착되었다. 스퍼터링 타겟은 실리콘 및 알루미늄의 3 인치 직경 타겟이었다. 각각의 타겟은 셔터가 닫힌 경우, 스퍼터링된 물질의 침착을 방지하거나 또는 셔터가 열린 경우, 스퍼터링된 물질의 침착을 가능하게 하는 공압식 구동 셔터(pneumatically driven shutter)을 가졌다. 샘플들은 스퍼터링 타겟 위에 위치한다. 챔버 내 스퍼터링 분사 거리는 약 100 mm였다. 샘플들은 균일성을 향상시키기 위해서, 스퍼터링 타겟 위에서 회전되었다. 기판 홀더 근처에 배치된 열전대(thermocouple)은 기판 근처(~1mm 떨어진)의 온도를 모니터링하기 위해 사용되었다. 샘플들은 침착 전 및 침착 중에, 챔버 내에서 200℃로 유지되도록 가열되었고 제어되었다. 챔버는 압력을 제어하기 위해 가변 각도 게이트 밸브를 이용하였다. 이 가변 각도 밸브는 편리하며, 또한 본원에 개시된 필름 특성을 달성할 것을 요구하지 않는다. 침착 챔버는 챔버로 샘플들의 수송을 위해 하중 락을 사용하였다. 챔버는 터보 분자 펌프를 통해 펌핑되었다. 챔버의 베이스 압력은 약 0.1 마이크로토르(즉, 1e-7 torr)였다.
침착 런은 샘플을 하중 락에 로딩하고, 하중 락을 펌핑한 다음, 샘플을 침착 챔버 내로 전달함으로써 시작되었다. 아르곤 가스의 흐름이 침착 챔버 내에서 시작되었고, 가변 각도 게이트 밸브는 압력을 약 30 밀리토르로 제어하기 위해 사용되었다. 약 30 밀리토르의 압력이 안정화된 후에, 플라즈마는 코팅 런을 위해 사용되도록 의도된 스퍼터 타겟 각각에서 시작되었다. 플라즈마는 DC 및 RF (13.56 MHz) 전력 중 하나 또는 모두에 의해 구동되었다. 일반적으로, 99.99% 순도의 알루미늄 타겟에 200 와트의 RF가 중첩된 300 와트의 DC, 및 p-도핑된 Si 타겟 상에 500 와트의 DC가 사용되었으나, 변형들은 표 1에 나타나 있다. 후속 실험은 Al이 중첩되는 RF 없이, 500 와트의 DC 단독으로 구동될 수 있다고 발견했다. 플라즈마가 약 1분 동안 안정화된 후에, 압력은 가변 각도 게이트 밸브를 이용하여 침착 압력으로 감소되었다.
플라즈마가 침착 압력에서 안정화된 후, 산화제; 질소 및 산소 가스는 도입되었다. 일반적으로, 30 표준 입방 센티미터/분 (sccm)의 N2 흐름 및 약 0.5 sccm의 산소가 사용되었다. 표 1에 나타난 바와 같이, 이 값들은 침착 런마다 변했다. 몇몇 침착 런은 산소를 사용하지 않았고, 몇몇은 최대 3 sccm의 산소를 사용했다. 산화제 가스의 도입은 질소 및 산소로 스퍼터 타겟 표면을 부분적으로 피독시켰는데, 이는 마그네트론에 대한 전원 공급 장치의 전압 감소에 의해 알 수 있다. 피독의 정확한 정도는 알려지지 않았다. 약 1분의 짧은 안정화 시간 후, 마그네트론 타겟에 대한 셔터가 열려, 스퍼터링된 물질이 샘플 상으로 증착될 수 있게 하였다.
표 1은 실시예 1의 다양한 샘플들에 대한 침착 조건을 나타낸다.
샘플 # 침착 시간 (s) Ar 흐름 (sccm) N2 흐름 (sccm) O2 흐름 (sccm) Al RF 전력 (W) Al DC 전력 (W) Si RF 전력 (W) 침착 압력 (mT) 기판 바이어스 (V)
샘플 1 4128 20 30 0.25 240 300 500 2 40
샘플 2 9000 30 30 0.5 200 300 500 2 0
샘플 3 9000 20 40 0.5 160 240 0 1.5 40
샘플 4 9000 15 30 0.25 240 160 550 2.5 40
비교 샘플 A 9000 30 30 0.25 200 300 50 3 40
비교 샘플 B 9000 30 30 0.25 200 300 0 4 40
비교 샘플 C 9000 20 15 0.5 220 330 0 1.5 0
비교 샘플 D 9000 25 27.5 0.37 190 285 275 3.25 20
표 2는 실시예 1에서 생산되는 코팅들의 조성을 나타낸다.
샘플 # N O Al Si
샘플 1 46.84 1.67 30.54 20.96
샘플 2 43.84 4.67 28.20 23.28
샘플 3 32.41 15.96 51.62 0.00
샘플 4 45.68 3.82 24.76 25.74
비교 샘플 A 37.38 10.27 52.36 0.00
비교 샘플 B 36.91 10.37 52.72 0.00
비교 샘플 C 38.46 9.17 52.37 0.00
비교 샘플 D 42.99 5.66 39.20 12.15
표 3은 실시예 1의 코팅에 대해 측정된 바와 같은 특성을 나타낸다. 구체적으로 표 3은 코팅 두께, 코팅의 변형-대-결함(기판 상에 존재하는 코팅에 대한), 기판의 변형-대-결함(기판 상에 존재하는 코팅과 함께 시험된 기판에 대해), 기판 상에 존재하는 코팅에 대해 측정된 모듈러스(E), 기판 상에 존재하는 코팅에 대해 측정된 경도(H), 및 전술된 기술을 이용하여 측정된 필름 응력(필름 내 잔류 응력)을 나타낸다. 표 3과 관련하여 동일한 컨벤션 및 전술한 노트가 또한 아래 표 4에서 보고되는 결과에서 사용되었다.

샘플 #		 코팅 두께 (nm) 코팅 변형대결함 (%) 기판 변형대결함 (%) E (GPa) H (GPa) 필름 응력 (Mpa) (+ 는 인장, - 는 압축)
샘플 1 558 0.74 0.74 211 18 -500
샘플 2 1160 0.72 0.72 228 19.8 -960
샘플 3 408 0.73 0.73 173 17.5 -442
샘플 4 855 0.73 0.73 200 17.4 -828
비교 샘플 A 460 0.59 0.99 188 17.8 147
비교 샘플 B 468 0.62 0.97 223 17 399
비교 샘플 C 1152 0.31 0.35 229 20.9 479
비교 샘플 D 726 0.38 0.38 198 17.5 -5
표 3에 나타난 바와 같이, 잔류 압축 응력(예를 들어, 5MPa 이상, 50 MPa 초과, 100 MPa 초과, 150 MPa 초과, 200 MPa 초과, 400 MPa 초과, 500 MPa 이상, 800 MPa 초과 및 900 MPa 초과, 여기서 표 내의 음의 부호는 압축 응력을 나타냄)을 갖는 필름은 기판의 결함 전에 크랙되지 않았다. 즉, 코팅 및 기판은 동일한 변형 대 결함을 갖는다, 즉 이들은 동일 하중 하에서 파손되었다. 관련 물질이 부서지기 때문에, 그리고 기판 두께가 코팅의 두께보다 훨씬 크기 때문에, 기판이 파손되는 경우, 코팅은 이와 함께 파손될 것이다. 따라서, 코팅 변형 대 결함은 기판 변형 대 결함과 동일하고, 상기 코팅은 적어도 기판만큼 견고했다. 몇몇 경우에는, 코팅 및 기재가 유사한 견고성, 즉, 유사한 변형 대 결함에서 파손되는 것이 유익하다. 그러나, 몇몇 경우에는, 심지어 서로 유사하지 않더라도, 코팅 및 기판 각각이 높은 변형 대 결함을 달성하는 것이, 코팅 및 기판 사이의 유사한 변형 대 결함을 달성하는 것보다 더 바람직하다. 즉, 기판 및 코팅이 모두 높은 변형 대 결함을 가질 때, 이러한 코팅된 기판을 포함하는 제품은 코팅과 기판 사이의 변형 대 결함이 유사하나, 낮은 코팅된 기판을 포함하는 제품보다 적용된 하중 및 굴곡 면에서 더 내구성이 있다. 또한, 변형 대 결함은 코팅의 두께 및 기판의 두께에 의존한다. 표 3 및 표 4에서, 전체적으로 동일한 기판 두께가 사용되었다.
따라서, 예를 들어, 유사한 코팅 두께를 갖는(각각 726nm 및 720nm), 비교 샘플 D 및 샘플 6을 비교하면, 비교 샘플 D의 코팅 변형 대 결함이 기판의 그것과 유사(각 0.38%)하고, 반면 샘플 6의 코팅 변형 대 결함이 기판의 그것보다 작다(각각 0.61% 대 0.78%)고 할지라도, 코팅 변형 대 결함이 비교 샘플 D 보다 높기 때문에(각각 0.61% 대 0.38%), 샘플 6은 더욱 바람직하다. 또한 이들 샘플을 비교하면, 샘플 6의 잔류 압축 응력(약 200 MPa)은 비교 샘플 D(약 5 MPa) 보다 높고, 이는 높은 코팅 변형 대 결함, 및 보다 바람직한 코팅된 기판을 유도한다. 즉, 코팅의 잔류 응력을 제어하는 것, 구체적으로 잔류 응력이 압축이 되도록 제어하는 것, 보다 구체적으로 충분한 수준의 압축이 되도록 잔류 응력을 제어하는 것은 코팅의 변형 대 결함을 증가시키는데 바람직하다.
예를 들어, 샘플 2 및 비교 샘플 C는 대략 동일한 두께(1160nm 대 1152 nm), 모듈러스 (228 GPa 대 229 GPa), 및 경도 (19.8 GPa 대 20.9 GPa)를 갖는다. 그러나 샘플 2의 보다 높은 잔류 압축 응력(960 MPa 대 비교 샘플 C의 인장 잔류 응력 479 Mpa) 때문에, 샘플 2 코팅 변형 대 결함은 비교 샘플 C (0.72% 대 0.31%)의 그것보다 크다.
유사하게, 샘플 4는 비교 샘플 D보다 바람직하다. 이는 샘플 4가 코팅 및 기판 모두에 대해 더 높은 변형 대 결함 (0.73% 대 0.38%)을 가지고, 여기서 이들 샘플들은 유사한 경도(각각 17.4 GPa 대 17.5 GPa), 및 유사한 모듈러스(각각, 200 GPa 대 198 GPa)를 갖기 때문이다. 다시, 샘플 4의 더 높은 압축 응력(828 MPa 대 비교 샘플 D의 5 MPa)은 더 높은 변형 대 결함(0.73% 대 비교 샘플 D의 0.38%)을 초래함을 알 수 있다. 샘플 4는 비교 샘플 D의 두께보다 약간 더 큰 두께를 갖지만(각각 855 nm 대 726 nm), 당업자는 더 얇은 코팅이 실시예 2의 표 4에 나타난 바와 같이 더 큰 변형 대 결함(동일한 코팅 잔류 압축 응력에 대해)을 생성할 것을 예상할 것이다.
실시예 2
코팅은 Tecport Symphony 침착 장치를 사용하는 이온 보조 플라즈마 침착을 사용하여 Gorilla® Glass (코닝 코드 #5318, 약 850MPa의 CS 및 약 40마이크론의 DOC 및 1.0mm의 두께) 상으로 침착되었다. 표 4는 침착 조건을 나타낸다. 실시예 2의 모든 코팅은 AlON으로부터 형성되었다. 침착 동안 Al 마그네트론에 적용된 전력은 4 kW였다. 침착 시간은 표 4와 같이 다양했다. 마그네트론에 적용된 아르곤 흐름은 40 sccm이고, 이온 건에 적용된 아르곤 흐름은 25 sccm이었다. 이온 건에 적용된 질소 흐름은 45 sccm이었고, 이온 건에 적용된 산소 흐름은 2.5 sccm이었다. 침착을 위한 펌핑은 챔버 압력 1.39 mT를 위해 2 개의 사이로 펌프(쵸개 pump)를 이용했다. 샘플은 20 rpm으로 회전되었다. 또한, 표 4는 샘플에 대한 모듈러스 및 경도뿐만 아니라 코팅된 기판 변형 대 결함을 보여준다.
샘플 # 침착 시간 (s) 두께 (nm) 응력 E (GPa) H (Gpa) 코팅 변형 대 결함 (%) 기판 변형 대 결함 (%)
샘플 5 10800 1090 -234.3 127 13.1 0.42 0.81
샘플 6 7200 720 -185.4 180 15.3 0.61 0.78
샘플 7 3600 370 -197.8 162 14.1 0.8 0.8
실시예 2, 샘플 5-7로부터, 주어진 잔류 압축 응력(예를 들어, 약 200 MPa)에 대하여, 코팅 두께가 약 1000 nm로부터 약 700 nm 내지 약 350 nm로 감소함에 따라, 코팅 변형 대 결함은 약 0.4%로부터 약 0.6% 내지 약 0.8%로 증가했음을 알 수 있다.
상기 실시예 1 및 2로부터, (i) 주어진 코팅 두께, 경도, 및 모듈러스에 대해, 필름 내의 잔류 압축 응력이 높을 수록 바람직하게는 필름 내 더 높은 변형 대 결함을 유도하고; (ii) 필름 내 주어진 잔류 압축 응력에 대해, 더 얇은 필름이 필름 내 더 높은 변형 대 결함을 유도하며; 및 (iii) 필름 내 바람직한 수준의 변형 대 결함은 다양한 경도 및 모듈러스를 갖는 코팅으로 달성될 수 있어, 바람직한 정도의 내스크래치성을 제공할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 일반적으로, 코팅의 경도가 더 높을수록 및 모듈러스가 더 높을수록, 내스크래치성이 더 우수하다. 그러나 모듈러스가 더 높을수록 및 경도가 더 높을수록, 물질이 더 부서지기 쉽고, 따라서 이의 변형 대 결함이 더 낮다. 따라서, 본 개시의 개념을 사용하여, 당업자는 바람직한 내스크래치성(고 경도 및/또는 모듈러스) 및 내구성(고 변형 대 결함, 예를 들어 고 코팅 변형 대 결함)을 갖는 코팅을 설계하기 위해 코팅 특성(예컨대, 두께, 경도, 모듈러스, 및 잔류 응력)을 적절하게 밸런싱할 수 있다.
예를 들어, 약 600 nm 내지 약 1160 nm의 두께(예를 들어, 약 700 nm 내지 약 900 nm - 샘플 2, 4, 5, 및 6 참조), 및 약 12 GPa 초과의 경도 (예를 들어, 약 13 GPa 이상, 약 15 GPa 이상, 약 17 GPa 이상, 또는 약 19 GPa 이상 - 샘플 5, 6, 4, 및 2 각각 참조)를 갖는 코팅의 경우, 약 0.42% 이상의 코팅 변형 대 결함(예를 들어, 약 0.42%, 또는 약 0.6% 이상, 약 0.7% 이상 - 샘플 5, 6, 및 2&4 각각 참조)이 5 MPa 초과, 또는 50 MPa 초과, 또는 100 MPa 초과 (예를 들어, 150 MPa 초과, 200 MPa 초과, 800 MPa 초과, 및 900 MPa 초과 - 샘플 6, 5, 4, 및 2, 각각 참조)의 잔류 압축 응력과 함께 달성될 수 있다. 유사하게, 약 300 nm 내지 약 600 nm(예를 들어, 약 350 nm 이상, 400 nm 이상, 550 nm 이상 - 샘플 7, 3, 및 1 각각 참고)의 두께, 및 약 14 GPa 이상 (예를 들어, 14 GPa 이상, 약 17 GPa 이상, 또는 약 18 GPa 이상 - 샘플 7, 3, 1, 각각 참조)의 경도를 갖는 코팅의 경우, 약 0.65 초과(예를 들어, 약 0.7 초과, 약 0.74 이상, 약 0.8 이상 - 샘플 3, 1, 및 7 각각 참조)의 코팅 변형 대 결함이 5 MPa 이상, 또는 50 MPa 이상, 또는 75 MPa 이상, 또는 100 MPa 이상 (예를 들어, 200 MPa 이상, 400 MPa 이상, 500 MPa 이상 - 샘플 7, 3, 및 1 각각 참조)의 잔류 압축 응력과 함께 달성될 수 있다.
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 1 ㎛ 이상의 두께를 갖는 코팅 및 12, 14, 16, 또는 18 GPa 초과의 경도(코팅 또는 제품)를 갖는 코팅된 제품의 경우, 코팅 변형 대 결함은 필름 응력이 주의깊게 제어되지 않는 경우, 즉 잔류 필름 응력이 충분히 압축이 아닌 경우, 0.31 만큼 바람직하지 않게 낮을 수 있다(비교 샘플 C 참조). 이와 동일한 코팅 두께 및 경도 범위에 대해 코팅 변형 대 결함은 필름 응력이 잘 제어된 경우, 즉, 잔류 필름 응력이 예를 들어 5 MPa 초과, 또는 50 MPa 초과, 또는 100 MPa 초과, 또는 150 MPa 초과, 또는 200 MPa 초과, 또는 250 MPa 초과, 또는 300 MPa 초과, 또는 350 MPa 초과, 또는 400 MPa 초과, 또는 450 MPa 초과, 또는 500 MPa 초과, 또는 550 MPa 초과, 또는 600 MPa 초과, 또는 650 MPa 초과, 또는 700 MPa 초과, 또는 750 MPa 초과, 또는 800 MPa 초과, 도는 850 MPa 초과, 또는 900 MPa 초과, 또는 950 MPa 초과의 잔류 압축 응력을 갖도록, 압축으로 제어된 경우, 0.4 초과, 0.5 초과, 0.6 초과, 0.7 초과일 수 있다.
또한, 600-1000 ㎚ 또는 700-900 ㎚의 두께 범위에서 코팅을 갖고 12, 14 또는 16 GPa보다 큰 경도를 갖는 코팅된 제품의 경우, 코팅 변형 대 결함은 필름 응력이 잘 제어되지 않는 경우, 즉, 잔류 필름 응력이 충분히 압축이 아닌 경우, 0.38 만큼 낮을 수 있고(비교 샘플 D에 나타난 바와 같이), 변형 대 결함은 필름 응력이 잘 제어된 경우, 즉 잔류 필름 응력이, 예를 들어 5 MPa 초과, 또는 50 MPa 초과, 또는 100 MPa 초과, 또는 150 MPa 초과, 또는 200 MPa 초과, 또는 250 MPa 초과, 또는 300 MPa 초과, 또는 350 MPa 초과, 또는 400 MPa 초과, 또는 450 MPa 초과, 또는 500 MPa 초과, 또는 550 MPa 초과, 또는 600 MPa 초과, 또는 650 MPa 초과, 또는 700 MPa 초과, 또는 750 MPa 초과, 또는 800 MPa 초과, 도는 850 MPa 초과, 또는 900 MPa 초과, 또는 950 MPa 초과의 잔류 압축 응력을 갖도록, 압축으로 제어된 경우, 0.45 초과, 0.55 초과, 0.65 초과, 또는 0.7 초과일 수 있다.
400-600 nm의 두께 범위의 코팅 및 12, 14 또는 16 GPa 보다 큰 경도를 갖는 코팅된 제품에 대하여, 필름 응력이 잘 제어되지 않는 경우, 코팅 변형 대 결함은 0.59만큼 낮을 수 있다(비교 샘플 A 참조). 그러나 필름 응력이 잘 제어된 경우, 즉 잔류 필름 응력이 예를 들어 5 MPa 초과, 또는 50 MPa 초과, 또는 100 MPa 초과, 또는 150 MPa 초과, 또는 200 MPa 초과, 또는 250 MPa 초과, 또는 300 MPa 초과, 또는 350 MPa 초과, 또는 400 MPa 초과, 또는 450 MPa 초과, 또는 500 MPa 초과의 잔류 압축 응력을 갖도록, 압축으로 제어된 경우, 코팅 변형 대 결함은 0.65 초과, 또는 0.7 초과일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 양, 크기, 제형, 파라미터, 및 다른 양 및 특성이 정확하지 않거나, 정확할 필요가 없으나, 필요에 따라 근사 및 / 또는 크거나 작을 수 있음을 의미하며, 허용오차(tolerance), 변환 인자, 반올림, 측정 오차 등, 및 당업자에게 알려진 공지의 다른 인자를 반영한다. 용어 "약"이 범위의 종점 또는 값을 설명하는데 사용되는 경우, 상기 개시는 언급된 종점 또는 특정 값을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 범위의 수치(numerical value) 또는 종점이 "약"을 암시하든 안하든, 수치 또는 범위의 종점은 2개의 구체예를 포함하는 것으로 의도된다: 하나는 "약"에 의해 수정되고, 다른 하나는 "약"에 의해 수정되지 않는다. 각 범위의 종점은 다른 종점과 관련하여, 및 다른 종점과 독립적으로 모두 중요하다는 것이 더욱 이해될 것이다.
본원에 사용된 용어 "실질적", "실질적으로", 및 이들의 변형은 기재된 특징이 값 또는 설명과 동일하거나 거의 동일함을 나타내기 것으로 의도된다. 예를 들어, "실질적으로 평면인" 표면은 평면 또는 거의 평면인 표면을 나타내는 것으로 의도된다. 또한, "실질적으로"는 2개의 값이 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내는 것으로 의도된다. 몇몇 구체예에서, "실질적으로"는 서로 약 5% 이내, 또는 서로 약 2% 이내와 같은 서로 약 10% 이내의 값을 나타낼 수 있다.
본원에서 사용된 방향성 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 탑, 바텀 -는 도시된 도면을 참조로 하여 이루어지며, 절대적인 방향을 의미하는 것은 아니다.
본원에서 사용된 바와 같은 용어 "the", "a", 또는 "an"은 "적어도 하나"를 의미하며, 명시적으로 반대되는 경우를 제외하고는 "오직 하나"로 제한되어서는 안된다. 따라서, 예를 들어, "구성요소"에 대한 언급은 맥락이 달리 명확하게 나타내지 않는한, 2개 이상의 그러한 구성 요소를 갖는 구체예를 포함한다.
본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시에 대한 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 제공된 그러한 수정 및 변형을 커버하는 것으로 의도되며, 이들은 첨부된 청구항 및 이들의 균등물의 범위 내에 있다.

Claims (18)

  1. 코팅된 제품으로서,
    주표면을 포함하는 기판;
    상기 기판의 주 표면 상에 배치되고 에어-사이드(air-side) 표면을 형성하는 광학 코팅(optical coating), 상기 광학 코팅은 침착(deposit)된 물질의 하나 이상의 층을 포함하며;
    여기서:
    상기 광학 코팅의 적어도 일부는 약 50 MPa 초과의 잔류 압축 응력을 포함하며;
    상기 광학 코팅은 링-온-링 인장 시험 절차에 의해 측정 시 약 0.4% 이상의 변형-대-결함(strain-to-failure)을 포함하며;
    상기 광학 코팅은 약 50 nm 이상의 압입 깊이를 갖는 베르코비치 압입자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 에어-사이드 표면 상에서 측정 시 12 GPa 이상의 최대 경도를 포함하며; 및
    상기 코팅된 제품은 약 80% 이상의 평균 명순응 투과율(photopic transmission)을 포함하는 코팅된 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅된 제품은:
    (i) 상기 광학 코팅이 약 350 nm 내지 약 600 nm 미만의 두께, 약 0.65%를 초과하는 변형 대 결함, 및 14 GPa 이상의 최대 경도를 포함하거나; 및
    (ii) 상기 광학 코팅이 약 600 nm 이상의 두께, 약 0.4%를 초과하는 코팅 변형 대 결함; 및 13 GPa 이상의 최대 경도를 포함하는 것 중 하나인 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 잔류 응력을 포함하는 광학 코팅의 일부는 복수의 이온-교환 가능한 이온 및 복수의 이온-교환된 금속 이온을 더욱 포함하며, 상기 이온-교환된 금속 이온은 상기 이온-교환 가능한 금속 이온의 원자 반경보다 큰 원자 반경을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 잔류 압축 응력은 기계적 블래스팅(blasting)에 의해 상기 광학 코팅 상에 부여(impart)되는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 광학 코팅의 적어도 일부는 소정의 열 팽창 계수를 포함하고, 상기 기판은 소정의 열 팽창 계수를 포함하며, 여기서 상기 기판은 상기 광학 코팅의 적어도 일부보다 큰 열 팽창 계수를 포함하며, 여기서 상기 열 팽창 계수는 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸쳐 측정되는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 기판의 열 팽창 계수 대 상기 광학 코팅의 적어도 일부의 열 팽창 계수의 비는 약 1.2 : 1 이상인 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 코팅은 약 14 GPa 이상의 최대 경도를 나타내는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 비정질 기판 또는 결정질 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품.
  9. 소비자 전자 제품으로서,
    전면, 후면, 및 측면을 갖는 하우징;
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되는 전자 부품, 상기 전자 부품은 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하며, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면, 또는 전면에 인접하게 제공되며; 및
    상기 디스플레이 위에 배치되는 커버 유리, 여기서 상기 하우징의 일부 또는 커버 유리 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 코팅된 제품을 포함하는 소비자 전자 제품.
  10. 코팅된 제품을 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    광학 코팅을 기판의 주 표면 상으로 침착하는 단계를 포함하고, 상기 광학 코팅은 에어-사이드 표면을 형성하고 침착된 물질의 하나 이상의 층을 포함하며;
    여기서:
    상기 광학 코팅의 적어도 일부는 약 50 MPa 초과의 잔류 압축 응력을 포함하며;
    상기 광학 코팅은 링-온-링 인장 시험 절차에 의해 측정 시 약 0.4% 이상의 변형-대-결함을 포함하며;
    상기 광학 코팅은 약 50 nm 이상의 압입 깊이를 갖는 베르코비치 압입자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 에어-사이드 표면 상에서 측정 시 12 GPa 이상의 최대 경도를 포함하며; 및
    상기 코팅된 제품은 약 80% 이상의 평균 명순응 투과율을 포함하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은:
    (i) 상기 광학 코팅이 약 350 nm 내지 약 600 nm 미만의 두께, 약 0.65%를 초과하는 변형 대 결함, 및 14 GPa 이상의 최대 경도를 포함하거나; 및
    (ii) 상기 광학 코팅이 약 600 nm 이상의 두께, 약 0.4%를 초과하는 코팅 변형 대 결함; 및 13 GPa 이상의 최대 경도를 포함하는 것 중 하나인 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은 잔류 압축 응력을, 상기 침착된 광학 코팅을 이온 교환 처리함으로써 상기 광학 코팅 상에 부여하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 이온 교환 처리는 상기 광학 코팅을 이온성 염 욕(bath)과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
  14. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    상기 이온 교환 처리는 필드-지원 이온 교환(field-assisted ion-exchange)을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
  15. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은 기계적 블래스팅에 의해 광학 코팅 상에 잔류 압축 응력을 부여하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
  16. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은:
    상기 기판을 상기 광학 코팅의 침착 전에 물리적 응력 하에서 변형(deform)시키는 단계; 및
    상기 변형된 기판이 상기 광학 코팅의 침착 후에 자체적으로 개조(reshape)되도록 하는 단계를 더욱 포함하고,
    여기서 상기 광학 코팅은 변형된 기판 상으로 침착되는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
  17. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 코팅된 제품을 제조하는 방법은 상기 광학 코팅의 적어도 일부를 상기 기판 상에 배치하는 단계, 상기 기판을 가열하는 단계, 및 상기 기판을 상기 기판 상에 배치된 상기 코팅과 함께 냉각시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
  18. 청구항 10 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅된 제품은 약 14 GPa 이상의 최대 경도를 나타내는 것을 특징으로 하는 코팅된 제품을 제조하는 방법.
KR1020197020112A 2016-12-30 2017-12-19 잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품 KR102505252B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237006604A KR20230037667A (ko) 2016-12-30 2017-12-19 잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662440682P 2016-12-30 2016-12-30
US62/440,682 2016-12-30
PCT/US2017/067332 WO2018125676A1 (en) 2016-12-30 2017-12-19 Coated articles with optical coatings having residual compressive stress

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237006604A Division KR20230037667A (ko) 2016-12-30 2017-12-19 잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190100934A true KR20190100934A (ko) 2019-08-29
KR102505252B1 KR102505252B1 (ko) 2023-03-03

Family

ID=61003375

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197020112A KR102505252B1 (ko) 2016-12-30 2017-12-19 잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품
KR1020237006604A KR20230037667A (ko) 2016-12-30 2017-12-19 잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237006604A KR20230037667A (ko) 2016-12-30 2017-12-19 잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품

Country Status (6)

Country Link
US (3) US11242280B2 (ko)
EP (2) EP4209470A3 (ko)
JP (1) JP7263238B2 (ko)
KR (2) KR102505252B1 (ko)
CN (2) CN116444170A (ko)
WO (1) WO2018125676A1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9110230B2 (en) 2013-05-07 2015-08-18 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with retained optical properties
US9366784B2 (en) 2013-05-07 2016-06-14 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
TWI744249B (zh) 2015-09-14 2021-11-01 美商康寧公司 高光穿透與抗刮抗反射物件
JP7263238B2 (ja) * 2016-12-30 2023-04-24 コーニング インコーポレイテッド 残留圧縮応力を有する光学コーティングを備えた被覆物品
CN111247457B (zh) * 2017-08-31 2022-03-15 康宁股份有限公司 混合梯度干涉硬涂层
US11520082B2 (en) 2017-08-31 2022-12-06 Corning Incorporated Hybrid gradient-interference hardcoatings
US11591258B2 (en) 2017-09-29 2023-02-28 Corning Incorporated Glass, glass-ceramic and ceramic articles with graded protective coatings having hardness and strength
TWI821234B (zh) 2018-01-09 2023-11-11 美商康寧公司 具光改變特徵之塗覆製品及用於製造彼等之方法
CN114085038A (zh) 2018-08-17 2022-02-25 康宁股份有限公司 具有薄的耐久性减反射结构的无机氧化物制品
EP3883901A2 (en) * 2018-11-21 2021-09-29 Corning Incorporated Glass, glass-ceramic and ceramic articles with protective coatings having hardness and toughness
JP7167803B2 (ja) * 2019-03-26 2022-11-09 株式会社島津製作所 材料試験機
CN111020513B (zh) * 2019-12-30 2022-01-07 西安理工大学 一种提高纳米金属多层膜韧性的方法
US20220011478A1 (en) 2020-07-09 2022-01-13 Corning Incorporated Textured region of a substrate to reduce specular reflectance incorporating surface features with an elliptical perimeter or segments thereof, and method of making the same
JP2023553986A (ja) 2020-12-11 2023-12-26 コーニング インコーポレイテッド カメラレンズ及びセンサー保護用のカバーガラス物品とそれを備えた装置
EP4313892A1 (en) 2021-04-01 2024-02-07 Corning Incorporated Transparent glass-ceramic articles with retained strength and display devices with the same
WO2023163966A1 (en) 2022-02-25 2023-08-31 Corning Incorporated Coated articles having non-planar substrates and methods for the production thereof
WO2023183180A1 (en) 2022-03-21 2023-09-28 Corning Incorporated Cover articles with high hardness and anti-reflective properties for infrared sensors
WO2023215206A1 (en) 2022-05-03 2023-11-09 Corning Incorporated Transparent articles with high shallow hardness and display devices with the same

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100021642A1 (en) * 2008-07-28 2010-01-28 Centre Luxembourgeois De Recherches Pour Le Verre Method of making heat treated coated article using diamond-like carbon (DLC) coating and protective film including removal of protective film via blasting
WO2014182520A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with a gradient layer
WO2015076914A1 (en) * 2013-09-13 2015-05-28 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
KR20150067278A (ko) * 2012-10-03 2015-06-17 코닝 인코포레이티드 표면-개질 유리 기판
WO2015142837A1 (en) * 2014-03-21 2015-09-24 Corning Incorporated Articles with patterned coatings
DE102014108059A1 (de) * 2014-06-06 2015-12-31 Schott Ag Verfahren zur Herstellung eines Deckglas-Elements, insbesondere für Anzeigen mobiler Elektronikgeräte und verfahrensgemäß hergestelltes Deckglas
WO2016018490A1 (en) * 2014-05-12 2016-02-04 Corning Incorporated Durable and scratch-resistant anti-reflective articles
WO2016138195A1 (en) * 2015-02-25 2016-09-01 Corning Incorporated Optical structures and articles with multilayer stacks having high hardness and methods for making the same

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4168113A (en) * 1977-07-05 1979-09-18 American Optical Corporation Glass lens with ion-exchanged antireflection coating and process for manufacture thereof
US4995684A (en) 1986-06-18 1991-02-26 Raytheon Company Impact resistant and tempered optical elements
JPH02143918A (ja) * 1988-11-25 1990-06-01 Fujitsu Ltd 磁気ディスクの製造方法
US5035745A (en) * 1990-06-29 1991-07-30 Ppg Industries, Inc. Ion-exchanged abrasion resistant coatings
JPH0551237A (ja) * 1991-08-26 1993-03-02 Matsushita Electric Works Ltd ガラスの強化方法
US5508368A (en) * 1994-03-03 1996-04-16 Diamonex, Incorporated Ion beam process for deposition of highly abrasion-resistant coatings
SE9502687D0 (sv) * 1995-07-24 1995-07-24 Sandvik Ab CVD coated titanium based carbonitride cutting tool insert
DE10019355A1 (de) 2000-04-18 2001-10-31 Schott Glas Glaskörper mit erhöhter Festigkeit
US7550067B2 (en) 2004-06-25 2009-06-23 Guardian Industries Corp. Coated article with ion treated underlayer and corresponding method
US7311975B2 (en) 2004-06-25 2007-12-25 Centre Luxembourgeois De Recherches Pour Le Verre Et La Ceramique S.A. (C.R.V.C.) Coated article having low-E coating with ion beam treated IR reflecting layer and corresponding method
US7229533B2 (en) * 2004-06-25 2007-06-12 Guardian Industries Corp. Method of making coated article having low-E coating with ion beam treated and/or formed IR reflecting layer
US7585396B2 (en) * 2004-06-25 2009-09-08 Guardian Industries Corp. Coated article with ion treated overcoat layer and corresponding method
JP4739235B2 (ja) * 2004-12-14 2011-08-03 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具
JP4525672B2 (ja) 2006-12-12 2010-08-18 パナソニック株式会社 プラズマディスプレイパネルの製造方法
WO2009041528A1 (ja) * 2007-09-26 2009-04-02 Citizen Holdings Co., Ltd. 時計用カバーガラス
KR101231651B1 (ko) 2007-12-14 2013-02-08 (주)엘지하우시스 고강도 내취성 기재가 접착된 유리 인테리어 장식재
JP2009217018A (ja) 2008-03-11 2009-09-24 Seiko Epson Corp 光学物品及び光学物品の製造方法
JP2011527661A (ja) 2008-07-11 2011-11-04 コーニング インコーポレイテッド 民生用途のための圧縮面を有するガラス
CN102137822B (zh) 2008-07-29 2015-12-09 康宁股份有限公司 用于化学强化玻璃的双阶段离子交换
TWI372993B (en) 2008-08-12 2012-09-21 Cando Corp Cover lens with touch-sensing function and method for fabricating the same
US8439808B2 (en) 2008-09-08 2013-05-14 Brian H Hamilton Bicycle trainer with variable resistance to pedaling
TWM359148U (en) 2009-01-05 2009-06-11 Samya Technology Co Ltd Universal battery charger
CN102121279B (zh) 2011-01-19 2012-10-31 北京索利特新型建筑材料有限公司 挤塑聚苯板外墙外保温系统及其制作工艺
US8668990B2 (en) * 2011-01-27 2014-03-11 Guardian Industries Corp. Heat treatable four layer anti-reflection coating
EP2785662A2 (en) 2011-11-30 2014-10-08 Corning Incorporated Process for making of glass articles with optical and easy-to-clean coatings
CN202416723U (zh) 2011-12-31 2012-09-05 北京振利节能环保科技股份有限公司 一种带有柔性找平砂浆的防水保温屋面
CN105050705B (zh) 2012-09-20 2018-07-27 恩盖普有限公司 喷雾干燥的微胶囊
TWI606986B (zh) * 2012-10-03 2017-12-01 康寧公司 用於保護玻璃表面的物理氣相沉積層
TWI615367B (zh) 2012-10-12 2018-02-21 康寧公司 具有保留強度之物品
JP6213867B2 (ja) * 2013-02-21 2017-10-18 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具およびその製造方法
US9359261B2 (en) * 2013-05-07 2016-06-07 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
US9366784B2 (en) * 2013-05-07 2016-06-14 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
US9684097B2 (en) * 2013-05-07 2017-06-20 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with retained optical properties
US9110230B2 (en) * 2013-05-07 2015-08-18 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with retained optical properties
CN105764866A (zh) * 2013-05-23 2016-07-13 康宁股份有限公司 具有受控的失效强度的玻璃-膜层压件
US10160688B2 (en) * 2013-09-13 2018-12-25 Corning Incorporated Fracture-resistant layered-substrates and articles including the same
WO2015038835A1 (en) * 2013-09-13 2015-03-19 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with retained optical properties
US20150166407A1 (en) 2013-12-08 2015-06-18 Saxon Glass Technologies, Inc. Strengthened glass and methods for making utilizing electric field assist
US11267973B2 (en) * 2014-05-12 2022-03-08 Corning Incorporated Durable anti-reflective articles
US9790593B2 (en) * 2014-08-01 2017-10-17 Corning Incorporated Scratch-resistant materials and articles including the same
TWI744249B (zh) * 2015-09-14 2021-11-01 美商康寧公司 高光穿透與抗刮抗反射物件
US10603870B2 (en) * 2016-06-13 2020-03-31 Corning Incorporated Scratch-resistant and optically transparent materials and articles
TWI733903B (zh) * 2016-09-27 2021-07-21 美商康寧公司 具有工程設計的應力分佈的基於玻璃的製品及其製造方法
JP7263238B2 (ja) * 2016-12-30 2023-04-24 コーニング インコーポレイテッド 残留圧縮応力を有する光学コーティングを備えた被覆物品
TWI783998B (zh) * 2017-05-08 2022-11-21 美商康寧公司 反射的、著色的或顏色偏移的抗刮塗層和製品
CN110997587B (zh) * 2017-05-08 2022-07-26 康宁股份有限公司 光学和耐划痕涂层上具有耐用润滑防指纹涂层的玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷制品及其制造方法
WO2019027909A1 (en) * 2017-07-31 2019-02-07 Corning Incorporated COATINGS WITH CONTROLLED ROUGHNESS AND MICROSTRUCTURE
CN114085038A (zh) * 2018-08-17 2022-02-25 康宁股份有限公司 具有薄的耐久性减反射结构的无机氧化物制品
EP3883901A2 (en) * 2018-11-21 2021-09-29 Corning Incorporated Glass, glass-ceramic and ceramic articles with protective coatings having hardness and toughness
WO2021041065A1 (en) * 2019-08-27 2021-03-04 Corning Incorporated Optical film structures and articles for hidden displays and display devices

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100021642A1 (en) * 2008-07-28 2010-01-28 Centre Luxembourgeois De Recherches Pour Le Verre Method of making heat treated coated article using diamond-like carbon (DLC) coating and protective film including removal of protective film via blasting
KR20150067278A (ko) * 2012-10-03 2015-06-17 코닝 인코포레이티드 표면-개질 유리 기판
WO2014182520A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with a gradient layer
WO2015076914A1 (en) * 2013-09-13 2015-05-28 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
WO2015142837A1 (en) * 2014-03-21 2015-09-24 Corning Incorporated Articles with patterned coatings
WO2016018490A1 (en) * 2014-05-12 2016-02-04 Corning Incorporated Durable and scratch-resistant anti-reflective articles
DE102014108059A1 (de) * 2014-06-06 2015-12-31 Schott Ag Verfahren zur Herstellung eines Deckglas-Elements, insbesondere für Anzeigen mobiler Elektronikgeräte und verfahrensgemäß hergestelltes Deckglas
WO2016138195A1 (en) * 2015-02-25 2016-09-01 Corning Incorporated Optical structures and articles with multilayer stacks having high hardness and methods for making the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP7263238B2 (ja) 2023-04-24
WO2018125676A1 (en) 2018-07-05
CN116444170A (zh) 2023-07-18
US20190337841A1 (en) 2019-11-07
US20230212063A1 (en) 2023-07-06
EP4209470A3 (en) 2023-11-08
JP2020504842A (ja) 2020-02-13
US11242280B2 (en) 2022-02-08
KR20230037667A (ko) 2023-03-16
EP4209470A2 (en) 2023-07-12
KR102505252B1 (ko) 2023-03-03
EP3562793A1 (en) 2019-11-06
US20220242781A1 (en) 2022-08-04
US11618711B2 (en) 2023-04-04
CN110312688A (zh) 2019-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102505252B1 (ko) 잔류 압축 응력을 갖는 광학 코팅(optical coating)이 있는 코팅된 제품
US20220251396A1 (en) Durable anti-reflective articles
TWI744249B (zh) 高光穿透與抗刮抗反射物件
US10436945B2 (en) Durable and scratch-resistant anti-reflective articles
KR102466199B1 (ko) 비-평면형 기판의 코팅 및 그의 제조 방법
US9079802B2 (en) Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
EP3468931B1 (en) Scratch-resistant and optically transparent materials and articles
TW201902848A (zh) 硬塗佈玻璃陶瓷物件

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right