KR20210068042A - 광학층을 포함하는 고경도 물품 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
투명층 상에 배치된 광학층을 포함하는, 물품은, 약 10 GigaPascals(GPa) 내지 약 50 GPa의 최대 경도를 가질 수 있다. 광학층은 광학층의 하나의 주 표면에서 서로 인접하는 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있다. 상기 부분들은, 서로에 대하여 평균 반사율 값, 관찰된 색, 및/또는 각도 색 시프트에서 명학한 차이를 나타낼 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 상기 제1 부분의 명소시 평균 반사율은 제2 부분의 평균 반사율과 약 5% 이상 만큼 차이날 수 있다. 다른 구현 예에서, 상기 제1 부분의 색은, CIE 색 좌표 공간에서 약 4 이상의 제2 부분의 색과의 색 차이를 가질 수 있다.
Description
본 출원은, 2018년 9월 28일자에 출원된 미국 가출원 제62/738,136호의 우선권을 주장하며, 이의 내용은 그 전체가 여기에 참조로 인용되고 병합된다.
본 개시는 일반적으로 광학층을 포함하는 고경도 물품 및 코팅 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 다른 특성을 나타내는 부분들을 갖는 고경도 물품 및 코팅 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
알려진 다-층 간섭 스택(multi-layer interference stacks)은 마멸 또는 마모에 민감하다. 이러한 마모는 다-층 간섭 스택에 의해 달성된 광학 성능 개선을 손상시킬 수 있다. 예를 들어, 광학 필터(optical filters)는 종종 다른 굴절률을 갖는 다층 코팅으로 제조되고, 광학적으로 투명한 유전 물질(예를 들어, 산화물, 질화물, 및 불화물)로 제조된다. 이러한 광학 필터용으로 사용되는 대부분의 통상적인 산화물은, 모바일 장치, 건축용 물품, 수송용 물품 또는 가정용 기구 물품에 사용하는데 바람직한 기계적 특성, 예를 들어, 경도를 갖지 않는, 광대역 갭 물질(wide band-gap materials)이다. 질화물 및 다이아몬드-형 코팅은 고경도 값을 나타낼 수 있지만, 이러한 물질은 이러한 적용들에 대한 원하는 투과율(transmittance)을 나타내지 못한다.
마모 손상(Abrasion damage)은 반대면 물체(예를 들어, 손가락)로부터의 왕복 슬라이딩 접촉을 포함할 수 있다. 부가하여, 마모 손상은 열을 발생시킬 수 있어, 필름 물질의 화학적 결합을 저하시킬 수 있고, 커버 유리에 벗겨짐(flaking) 및 다른 타입의 손상을 일으킬 수 있다. 마모 손상이 종종 스크래치를 유발하는 단일 사건(single events)보다 장기간에 걸쳐 발생하기 때문에, 마모 손상을 겪은 코팅 물질은 또한 산화될 수 있거나 또는 기타 화학 반응을 겪을 수 있어, 코팅의 내구성을 더욱 저하시킨다.
알려진 다-층 간섭 스택은 또한 스크래치 손상에 민감하고, 종종, 이러한 코팅이 배치되는 기초가 되는 기판보다 스크래치 손상에 더 민감하다. 몇몇 사례에서, 이러한 스크래치 손상의 상당 부분은, 통상적으로 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 범위에서 깊이 및 연장된 길이를 갖는 물질에 단일 홈(single groove)을 포함하는, 미세연성 스크래치(microductile scratches)를 포함한다. 미세연성 스크래치는, 다른 타입의 가시적 손상, 예를 들어, 표면-아래 균열, 마찰 균열, 치핑(chipping) 및/또는 마멸을 동반할 수 있다. 증거에 따르면, 대부분의 이러한 스크래치 및 기타 가시적인 손상은 단일 접촉 사건에서 발생하는 날카로운 접촉으로 인해 발생된다. 상당한 스크래치가 나타나면, 스크래치로 인해 광 산란을 증가시켜, 광학 특성에서 상당한 감소를 일으킬 수 있기 때문에, 물품의 외관은 저하된다. 단일 사건 스크래치 손상은 마모 손상과 대조될 수 있다. 단일 사건 스크래치 손상은, 단단한 반대면 물체(예를 들어, 모래, 자갈, 및 샌드페이퍼)로부터 왕복 슬라이딩 접촉과 같은, 다수의 접촉 사건에 의해 유발되지 않으며, 통상적으로 열을 발생시켜, 필름 물질에서 화학적 결합을 저하시킬 수 있고, 벗겨짐 및 다른 타입의 손상을 유발할 수 있다. 부가하여, 단일 사건 스크래칭은 통상적으로 산화를 일으키지 않거나 또는 마모 손상을 일으키는 동일한 조건을 포함하지 않으므로, 마모 손상을 방지하기 위해 종종 활용되는 해법은 스크래치를 방지하지 못할 수도 있다. 게다가, 알려진 스크래치 및 마모 손상 해법은 종종 광학적 특성을 손상시킨다.
더욱이, 스크린(screens) 및 디스플레이를 보기 위해 설계된 알려진 다-층 간섭 스택은 통상적으로 광범위한 시야각에 걸쳐 일관된 색(color) 및 반사 특성을 갖도록 설계된다. 그러나, 광학적으로 구별되거나 또는 일 측에서 볼 때 메시지(message)를 전달하는데 사용될 수 있는 동시에 타 측에 대한 특정 적용들에 적합한 투과율을 유지하는 물품에 대한 요구가 있다. 유사하게, 광학적으로 구별되거나 또는 반사율에서 제1 측에서 볼 때 메시지를 전달하는데 사용될 수 있는 동시에 제1 측에서 볼 때 특정 적용들에 적합한 투과율을 유지하는 물품에 대한 요구가 있다.
따라서, 유사한 조성물을 갖지만 다른 광학 특성을 갖는 동시에 내마모성 및 내스크래치성인, 새로운 다-층 간섭 스택의 세트, 및 이들을 제조하는 방법에 대한 필요성이 있다. 이러한 코팅 및 층들은 유리 표면 상에 로고 또는 신호와 같은 정보를 전달하기 위해 요구되고, 여기서, 상기 코팅 및 층들은 고도의 내구성, 내스크래치성, 내마모성, 및 내손상성이다.
예를 들어, 상표 또는 로고와 같은, 정보를 전달하기 위해 패턴화될 수 있는 시각적으로 구별되는 부분을 갖는 장치를 제조하는 방법은 서술된다. 본 개시의 특색(Features)은 다른 광학적 특징과 관련된 부분을 포함하는, 고경도의 물품을 포함한다. 이러한 광학적 특징은, 평균 반사율, 관찰된 색, 또는 색-시프팅 특성 중 하나 이상에서 다를 수 있다. 이러한 구별되는 광학적 특징은 물품을 보는 사람들의 관심을 끌고, 그들에게 메시지를 전달할 수 있다. 물품은 투과율에서 타 측이 보여질 때 여전히 상대적으로 투명하도록 설계된다. 고경도, 내스크래치성, 또는 내마모성은 구별되는 광학적 특징의 저하를 방지한다. 결과적으로, 이러한 물품은 표면 손상이 문제가 되는 다양한 적용들에 사용될 수 있다.
이하, 본 개시의 몇몇 대표 구현 예는, 구현 예들 중 어느 하나가 단독으로 또는 서로 조합하여 사용될 수 있다는 이해와 함께 기재된다.
구현 예 1. 물품은 제1 주 표면을 포함하는 투명층을 포함할 수 있다. 물품은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 광학층을 더욱 포함할 수 있다. 상기 광학층의 제2 주 표면은 상기 투명층의 제1 주 표면 상에 배치될 수 있다. 상기 광학층은 광학층의 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 하나에서 또 다른 하나와 인접한 제1 부분 및 제2 부분을 더욱 포함할 수 있다. 상기 제1 부분은 적어도 하나의 서브-층에 의해 광학층의 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 한정될 수 있다. 상기 제2 부분은 복수의 적층된 서브-층에 의해 광학층의 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 한정될 수 있다. 상기 제1 부분의 색은 적어도 하나의 시야각에 대해 약 4 이상의 제2 부분의 색과의 색 차이를 가질 수 있고, 여기서, 색 차이는 방정식 √((a*2 - a*1)2 + (b*2 - b*1)2)를 사용하여 계산될 수 있으며, a*1 및 b*1은 시야각에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표(CIE color coordinates)를 나타내며, a*2 및 b*2는 동일한 시야각에서 본 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타낸다. 상기 물품은 물품에서 약 100 nanometers(㎚) 내지 약 500 ㎚의 압입 깊이(indentation depth)를 갖는 베르코비치 압입자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 것으로 약 10 GigaPascals(GPa) 내지 약 50 GPa의 최대 경도를 가질 수 있다.
구현 예 2. 구현 예 1의 물품에 있어서, 상기 제1 부분 및 제2 부분 각각은 광학 파장에 걸친 명소시(photopic) 평균을 포함하는 광학층의 제1 주 표면의 반사율 값을 포함하고, 상기 제1 부분의 반사율 값과 제2 부분의 반사율 값 사이에 차이의 절대 값은 약 5% 이상일 수 있다.
구현 예 3. 구현 예 1-2 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 제1 또는 제2 부분 중 적어도 하나는, 색 좌표(a*=0, b*=0), 또는 기준 각(reference angle)에서 본 물품의 해당 부분의 반사율 색 좌표 중 적어도 하나를 포함하는 기준점으로부터 약 12 이상일 수 있는 기준점 색 시프트(color shift)를 나타내는 국제 조명위원회 광원(International Commission on Illumination illuminant)하에 0도 내지 90도의 적어도 하나의 입사각에 대한 (L*, a*, b*) 비색계 시스템(colorimetry system)에서 반사율 색 좌표를 나타낼 수 있다. 상기 기준점이 색 좌표(a*=0, b*=0)인 경우, 상기 색 시프트는 방정식 √((a*article)2 + (b*article)2)로 정의되며, a*article 및 b*article은 기준 시야각 및 조명의 각도에서 본 물품의 CIE 색 좌표를 나타낼 수 있다. 선택적으로, 기준점이 기준 각에서 본 그 부분의 색 좌표인 경우, 상기 색 시프트는 방정식 √((a*article - a*ref)2 + (b*article - b*ref)2)로 정의될 수 있다. a*article 및 b*article은 기준 시야각 및 조명의 각도에서 본 물품의 CIE 색 좌표를 나타낼 수 있고, a*ref 및 b*ref는 기준 시야각 및 조명의 각도에서 본 해당 부분의 CIE 색 좌표를 나타낼 수 있다.
구현 예 4. 구현 예 1-3 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 제1 부분 및 제2 부분에 의해 나타난 국제 조명위원회 광원하에 0도 내지 90도의 적어도 하나의 입사각에 대한 (L*, a*, b*) 비색계 시스템에서 반사율 색 좌표들 사이에 차이는, 제1 부분과 제2 부분 사이에 반사율 색 좌표에서 차이의 색 좌표들(a*, b*) 중 적어도 하나를 포함하는 기준점으로부터 약 12 이상의 기준점 색 시프트를 나타낼 수 있다. 상기 색 시프트는 방정식 √((a*2 - a*2,ref - a*1 + a*1,ref )2 + (b*2 - b*2,ref - b*1 + b*1,ref)2)로 정의될 수 있다. a*1 및 b*1은 시야각에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타낼 수 있다. a*2 및 b*2는 제1 부분에 대한 시야각과 동일한 시야각에서 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타낼 수 있다. a*1,ref 및 b*1,ref는 기준 시야각 및 조명의 각도에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타낼 수 있다. a*2,ref 및 b*2,ref는 제1 부분에 대한 기준 시야각과 동일한 기준 시야각에서 본 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타낼 수 있다.
구현 예 5. 물품은 제1 주 표면을 포함하는 투명층을 포함할 수 있다. 물품은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 포함하는 광학층을 더욱 포함할 수 있다. 상기 광학층의 제2 주 표면은 상기 투명층의 제1 주 표면 상에 배치될 수 있다. 상기 광학층은 광학층의 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 하나에서 또 다른 하나와 인접할 수 있는 제1 부분 및 제2 부분을 더욱 포함할 수 있다. 상기 제1 부분은 적어도 하나의 서브-층에 의해 광학층의 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 한정될 수 있다. 상기 제2 부분은 복수의 적층된 서브-층에 의해 광학층의 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 한정될 수 있다. 상기 제1 부분 및 제2 부분 각각은 광학 파장에 걸친 명소시 평균일 수 있는 광학층의 제1 주 표면의 반사율 값을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분과 제2 부분의 반사율 값 사이에 차이의 절대 값은 약 5% 이상일 수 있다. 상기 제1 부분의 색은 적어도 하나의 시야각에 대해 약 4 이상일 수 있는 제2 부분의 색과의 색 차이를 가질 수 있고, 여기서, 색 차이는 방정식 √((a*2 - a*1)2 + (b*2 - b*1)2)를 사용하여 계산될 수 있다. a*1 및 b*1은 시야각에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타낼 수 있다. a*2 및 b*2는 동일한 시야각에서 볼 수 있는 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타낼 수 있다. 상기 물품은 물품에서 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 압입 깊이를 갖는 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정될 수 있는, 약 10 GigaPascals(GPa) 내지 약 50 GPa의 최대 경도를 가질 수 있다.
구현 예 6. 구현 예 5의 물품에 있어서, 상기 제1 부분의 색과 제2 부분의 색 사이에 색 차이는, 모든 시야각에 대해 약 4 이하일 수 있다.
구현 예 7. 구현 예 1-6 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 광학층의 제2 부분은 상기 광학층의 제1 부분보다 더 많은 서브-층을 포함한다.
구현 예 8. 구현 예 1-7 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 제2 부분의 서브-층의 두께와 제1 부분의 대응하는 서브-층의 두께 사이에 적어도 하나의 차이는 약 20 ㎚ 이상이다.
구현 예 9. 구현 예 1-8 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 제2 부분의 복수의 서브-층은, 제1 굴절률을 갖는 제1 서브-층 및 제2 굴절률을 갖는 제2 서브-층을 포함할 수 있다. 상기 제1 굴절률과 제2 굴절률 사이에 차이는 약 0.01 이상일 수 있다.
구현 예 10. 구현 예 1-9 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 제1 부분 및 제2 부분 각각은 1 내지 10 세트의 서브-층을 포함할 수 있다. 각 세트의 서브-층은 제1 굴절률을 갖는 제1 서브-층 및 제1 굴절률보다 낮을 수 있는 제2 굴절률을 갖는 제2 서브-층을 포함할 수 있다.
구현 예 11. 구현 예 9-10 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 제1 서브-층은 SiuAlvOxNy, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, ZrO2, 또는 Al2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 서브-층은 SiO2, Al2O3, SiO, AlOxNy, SiOxNy, 또는 SiuAlvOxNy 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구현 예 12. 구현 예 1-11 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 최대 경도는 약 12 GPa 내지 약 50 GPa일 수 있다.
구현 예 13. 구현 예 1-12 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 물품의 최대 경도는, 광학층의 제1 부분과 관련된 물품의 제1 부분 및 광학층의 제2 부분과 관련된 물품의 제2 부분 모두에서 나타낼 수 있다.
구현 예 14. 구현 예 1-13 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 경도는 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 모든 압입 깊이에서 측정된 것으로 약 10 GPa 내지 약 50 GPa일 수 있다.
구현 예 15. 구현 예 1-14 중 어느 하나의 물품에 있어서, 경도는 광학층의 제1 부분과 관련된 물품의 제1 부분 및 광학층의 제2 부분과 관련된 물품의 제2 부분 모두에서 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 모든 압입 깊이에서 측정된 것으로 약 10 GPa 내지 약 50 GPa일 수 있다.
구현 예 16. 구현 예 1-15 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 물품은 광학층의 제1 주 표면 또는 물품의 제1 주 표면 중 적어도 하나에 대해 테이버 시험(Taber Test)을 사용한 500-사이클 마모 후에 내마모성을 나타낼 수 있고, 여기서, 상기 내마모성은: 약 8 ㎜의 직경을 갖는 조리개를 포함하는 헤이즈미터(hazemeter)를 사용하여 측정된 것으로, 약 1% 이하의 헤이즈; 원자간력 현미경으로 측정될 수 있고, 약 12 ㎚ 이하일 수 있는 평균 거칠기(Ra); 600 ㎚ 파장에서 2 ㎜일 수 있는 조리개로, 산란 측정용 이미징 구(imaging sphere)를 사용한 투과율에서 수직 입사로 측정될 수 있는 것으로, 약 40도 이하의 극 산란 각(polar scattering angle)에서, 약 0.05(1/steradian의 단위) 이하의 산란 광 강도; 및 600 ㎚일 수 있는 파장에서 2 ㎜일 수 있는 조리개로, 산란 측정용 이미징 구를 사용한 투과율에서 수직 입사로 측정될 수 있는 것으로, 약 20도 이하의 극 산란 각에서, 약 0.1(1/steradian의 단위) 이하의 산란 광 강도; 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다.
구현 예 17. 구현 예 1-16 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 광학층의 제2 주 표면은 투명층의 제1 주 표면과 직접 물리적으로 접촉될 수 있다.
구현 예 18. 구현 예 1-17 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 광학층의 제1 주 표면은 물품의 제1 주 표면의 일부일 수 있다.
구현 예 19. 구현 예 1-18 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 투명층의 제1 주 표면은 만곡된 표면을 포함할 수 있다.
구현 예 20. 구현 예 1-19 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 제1 부분을 한정하는 광학층의 제1 주 표면의 면적 또는 상기 제2 부분을 한정하는 광학층의 제2 주 표면의 면적은 약 100 ㎛2 내지 약 5 ㎠일 수 있다.
구현 예 21. 구현 예 1-20 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 제2 부분은 제1 부분보다 정확히 1개 더 많은 서브-층으로 이루어질 수 있다.
구현 예 22. 구현 예 1-21 중 어느 하나의 물품에 있어서, 상기 제1 부분에서 5개 이상의 서브-층은 제2 부분에서 5개 이상의 서브-층과 동일한 두께 및 굴절률일 수 있다.
구현 예 23. 소비자 전자 제품은:
전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 있고, 적어도 컨트롤러(controller), 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접한 디스플레이를 포함하는, 전기 구성요소; 및
상기 디스플레이 위에 배치된 커버 기판을 포함하고,
여기서, 상기 하우징 또는 커버 기판의 일부 중 적어도 하나는 구현 예 1-22 중 어느 하나의 물품을 포함한다.
구현 예 24. 구현 예 1-22 중 어느 하나의 물품을 제조하는 방법. 상기 방법은, 투명층의 제1 주 표면에 대해 제1 물질을 도포하는 단계를 포함할 수 있어서, 광학층의 제1 부분 및 제2 부분의 제1 서브-층을 생성할 수 있다. 상기 방법은 광학층의 제1 부분을 마스킹하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 부가적으로, 상기 방법은 제1 서브-층의 제1 주 표면에 제2 물질을 도포하는 단계를 포함할 수 있어서, 광학층의 제2 부분의 제2 서브-층을 생성할 수 있다. 더욱이, 상기 방법은 마스크를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
구현 예 25. 구현 예 24의 방법에 있어서, 상기 제1 물질 및 제2 물질은 동일하다.
구현 예 26. 구현 예 1-22 중 어느 하나의 물품을 제조하는 방법. 상기 방법은 투명층의 제1 주 표면에 대해 제1 물질을 도포하는 단계를 포함할 수 있어서, 광학층의 제1 부분 및 제2 부분의 제1 서브-층을 생성할 수 있다. 상기 방법은 제1 서브-층의 제1 주 표면에 제2 물질을 도포하는 단계를 더욱 포함할 수 있어서, 광학층의 제1 부분 및 제2 부분의 제2 서브-층을 생성할 수 있다. 부가적으로, 상기 방법은 광학층의 제2 부분을 마스킹하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 방법은 제1 부분의 제2 서브-층을 에칭제로 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 마스크를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
구현 예 27. 구현 예 26의 방법에 있어서, 상기 에칭제는 제2 물질을 에칭하는데 효과적일 수 있고 제1 물질을 에칭하는데 효과적이지 않을 수 있다.
본 개시의 구현 예들의 상기 및 기타 특색들 및 장점들은 첨부된 도면들을 참조하여 하기 상세한 설명을 읽을 때 더 잘 이해된다.
도 1은, 하나 이상의 구현 예에 따른, 물품의 측면도이다.
도 2는, 하나 이상의 또 다른 구현 예에 따른, 물품의 측면도이다.
도 3은, 하나 이상의 또 다른 구현 예에 따른, 물품의 측면도이다.
도 4는, 하나 이상의 구현 예에 따른, 광학층의 측면도이다.
도 5는, 다른 구현 예에 따른, 광학층의 또 다른 측면도이다.
도 6은, 물품을 형성하는 제1 방법에서 단계를 개략적으로 예시한다.
도 7은, 물품을 형성하는 제1 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 8은, 물품을 형성하는 제1 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 9는, 물품을 형성하는 제1 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 10은, 물품을 형성하는 제2 방법에서 단계를 개략적으로 예시한다.
도 11은, 물품을 형성하는 제2 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 12는, 물품을 형성하는 제2 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 13은, 물품을 형성하는 제2 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 14는, 실시 예 A에 대한 단-면 반사 스펙트럼(single-side reflection spectra)을 나타낸다.
도 15는, 실시 예 A에 대한 반사된 색을 나타낸다.
도 16은, 실시 예 B에 대한 반사된 색을 나타낸다.
도 17은, 실시 예 B에 대한 단-면 반사 스펙트럼을 나타낸다.
도 18은, 대표 경도 플롯(plot)을 나타낸다.
도 19는, 실시 예 C에 대한 단-면 반사 스펙트럼을 나타낸다.
도 20은, 실시 예 C에 대한 반사된 색을 나타낸다.
도 21a는, 여기에 개시된 강화 물품 중 어느 하나를 혼입하는 대표적인 전자 장치의 평면도이다.
도 21b는, 도 21a의 대표적인 전자 장치의 사시도이다.
도 1은, 하나 이상의 구현 예에 따른, 물품의 측면도이다.
도 2는, 하나 이상의 또 다른 구현 예에 따른, 물품의 측면도이다.
도 3은, 하나 이상의 또 다른 구현 예에 따른, 물품의 측면도이다.
도 4는, 하나 이상의 구현 예에 따른, 광학층의 측면도이다.
도 5는, 다른 구현 예에 따른, 광학층의 또 다른 측면도이다.
도 6은, 물품을 형성하는 제1 방법에서 단계를 개략적으로 예시한다.
도 7은, 물품을 형성하는 제1 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 8은, 물품을 형성하는 제1 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 9는, 물품을 형성하는 제1 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 10은, 물품을 형성하는 제2 방법에서 단계를 개략적으로 예시한다.
도 11은, 물품을 형성하는 제2 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 12는, 물품을 형성하는 제2 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 13은, 물품을 형성하는 제2 방법에서 또 다른 단계를 개략적으로 예시한다.
도 14는, 실시 예 A에 대한 단-면 반사 스펙트럼(single-side reflection spectra)을 나타낸다.
도 15는, 실시 예 A에 대한 반사된 색을 나타낸다.
도 16은, 실시 예 B에 대한 반사된 색을 나타낸다.
도 17은, 실시 예 B에 대한 단-면 반사 스펙트럼을 나타낸다.
도 18은, 대표 경도 플롯(plot)을 나타낸다.
도 19는, 실시 예 C에 대한 단-면 반사 스펙트럼을 나타낸다.
도 20은, 실시 예 C에 대한 반사된 색을 나타낸다.
도 21a는, 여기에 개시된 강화 물품 중 어느 하나를 혼입하는 대표적인 전자 장치의 평면도이다.
도 21b는, 도 21a의 대표적인 전자 장치의 사시도이다.
구현 예는 이제 대표 구현 예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 이하에서 좀 더 상세히 기재될 것이다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하거나 또는 유사한 부분을 지칭하는 것으로 도면 전체에 걸쳐 사용된다. 그러나, 청구범위는 다양한 구현 예의 많은 다른 관점을 포괄할 수 있으며, 여기에 서술된 구현 예로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 개시의 전체에 걸쳐, 도면은 특정 관점을 강조하기 위해 사용된다. 이로써, 도면에 나타낸 다른 층들, 코팅들, 부분들, 및 기판의 상대적 크기는, 별도로 명시하지 않는 한, 이의 실제 상대적 크기에 비례하는 것으로 전제되지 않아야 한다.
도 1은, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 물품(100)의 측면도를 예시한다. 물품(100)은 투명층(103) 및 표면 코팅(105)을 포함할 수 있다. 투명층(103)은 제1 주 표면(109) 및 상기 제1 주 표면(109)에 대향하는 제2 주 표면(107)을 포함한다. 표면 코팅(105)은 표면 코팅(105)의 제2 주 표면(106)이 투명층(103)의 제1 주 표면(109)을 향하도록 투명층 상에 배치될 수 있다. 투명층(103)의 제2 주 표면(107)은, 물품(100)의 제2 주 표면인 것으로 도 1에서 나타낸다; 그러나, 부가적인 코팅들이 투명층(103)의 제2 주 표면(107) 상에 배치될 수 있다. 표면 코팅(105)은 제2 주 표면(106)에 대향하는 제1 주 표면(111)을 더욱 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 예시된 바와 같이, 표면 코팅(105)의 제1 주 표면(111)은 물품(100)의 제1 주 표면일 수 있다.
몇몇 적용들의 경우, 반사율, 색, 및/또는 색 시프팅에서 미리 선택된 차이는, 고경도 및 내스크래치성을 또한 제공하는 하드코팅에서 인접한 부분들 사이에 요구될 수 있다. 이러한 적용들은 물품(100) 상에 마킹(markings)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 속성이 제공될 수 있는 물품은, 선글라스, 스마트폰 및 유사한 장치의 RF 투명 백킹(backings) 또는 하우징, 헤드-업(heads-up) 디스플레이 시스템, 자동차 창문, 거울, 디스플레이 표면, 건축용 유리 및 표면, 및 기타 장식용의, 광학상의, 디스플레이, 또는 보호 적용들을 포함할 수 있다. 이러한 디스플레이들은, 액정 디스플레이(LCDs), 전기영동 디스플레이(EPD), 유기 발광 다이오드 디스플레이(OLEDs), 플라즈마 디스플레이 패널(PDPs), 및 터치 센서를 포함할 수 있다. 물품의 다른 구현 예는, 창문용 자동차 유리, 선루프, 또는 램프 커버를 포함할 수 있다. 이러한 물품에서, 코팅은 높은 내스크래치성 및 내후성을 가지면서 심미적 반사 또는 색상을 제공할 수 있다. 부가하여, 반사율 및/또는 색상이, 코팅된 표면에 스크래치 또는 손상이 발생한 경우, 광학 특성에서 최소 변화를 나타내는 것은 상기 물품 중 어느 하나에 대해 바람직할 수 있다.
투명층(103)은 비정질 무기 물질(예를 들어, 유리), 결정질 물질(예를 들어, 사파이어, 단결정 또는 다결정 알루미나, 스피넬(MgAl2O4)), 또는 고분자일 수 있다. 적합한 고분자의 예로는, 공중합체 및 이들의 블렌드(blend): 폴리스티렌(PS)을 포함하는 열가소성 플라스틱, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 폴리에스테르, 폴리에틸렌(PE)을 포함하는 폴리올레핀, 폴리염화비닐(PVC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 아크릴 고분자, 열가소성 우레탄(TPU), 폴리에테르이미드(PEI), 에폭시, 폴리디메틸실록산(PDMS)을 포함하는 실리콘, 및 이들 고분자들 서로의 블렌드를, 제한 없이, 포함한다. 강화되거나 또는 비-강화될 수 있고, 리티아(lithia)가 없거나 없을 수 있는, 유리의 예로는, 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, 기판, 예를 들어, 유리 또는 또 다른 투명층(103)에 적용된 경우, 용어 "강화된"은, 예를 들어, 기판의 표면에 더 작은 이온에 대해 더 큰 이온의 이온-교환을 통해, 화학적으로 강화된 기판을 지칭할 수 있다. 그러나, 당 업계에 알려진 다른 강화 방법, 예를 들어, 열 템퍼링, 또는 기판의 부분들 사이에 열팽창계수의 불일치를 활용하여 압축 응력 및 중심 장력 영역들을 생성하는 것은, 강화된 기판을 형성하는데 활용될 수 있다. 투명층(103)은, 약 10 micrometers(microns, ㎛) 내지 약 100 millimeters(㎜), 약 25 ㎛ 내지 약 10 ㎜, 약 100 ㎛ 내지 약 5 ㎜, 또는 약 200 ㎛ 내지 약 1 ㎜, 또는 약 300 ㎛ 내지 약 600 ㎛일 수 있는 투명층의 제1 주 표면(109)으로부터 제2 주 표면(107)까지 측정된 두께를 가질 수 있다.
투명층(103)은 실질적으로 평평한 평면층일 수 있지만, 다른 구현 예는 만곡되거나 또는 달리 형상화되거나 조각된 층을 활용할 수 있다. 투명층(103)은 실질적으로 광학적으로 깨끗하고, 투명하며, 광 산란이 없을 수 있다. 본 개시 전반에 걸쳐, 깨끗한 투명층은, 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상, 약 91% 이상 또는 약 92% 이상의 광학 파장에 걸친 명소시 평균 광 투과율을 나타내는 층이다. 명소시 평균에서, 각 파장에서 값은, 사람의 눈의 반응과 비슷하게 설계된, CIE 명소시 광도 함수(luminosity function)에 의해 가중치가 부여된다. 하나 이상의 선택적인 구현 예에서, 투명층은 선글라스 또는 자동차 유리와 같이 착색되거나 채색될 수 있다. 이러한 구현 예에서, 착색 또는 채색된 투명층은, 여전히 약 10% 이상, 약 30% 이상, 약 10% 내지 약 70%, 또는 약 10% 내지 약 30%의 광학 파장에 걸친 명소시 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 다른 구현 예에서, 본 개시의 광학층은, 약 9% 이하, 약 5% 이하, 약 1% 이하, 또는 약 1% 내지 약 9%, 약 1% 내지 약 5%, 약 0.1% 내지 약 9%, 약 0.1% 내지 약 5%, 또는 약 0.1% 내지 약 1%의 범위에서 광학 파장에 걸친 명소시 평균 광 투과율을 나타낼 수 있는 반-투명층과 조합하여 사용될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 광 반사율 및 투과율 값은, (투명층(103)의 두 주 표면의 반사율 또는 투과율을 고려한) 총 반사율 또는 총 투과율일 수 있거나 또는 투명층(103)의 일 측(즉, 반대 표면을 고려하지 않고, 물품(100)의 제1 주 표면(111))에서 관찰될 수 있다. 별도로 명시되지 않는 한, 평균 반사율 또는 투과율은, 종종 수직 또는 근-수직 입사(near-normal incidence)로 지칭되는, 약 0도의 입사 조명각에서 측정된다. 근 수직 입사에 대한 반사율 측정은, 약 10도 이하, 약 8도 이하, 약 6도 이하, 약 5도 이하, 약 5도 내지 약 10도, 또는 약 6도 내지 약 8도의 실제 입사각에 대해 제공될 수 있다. 그러나, 반사율 및 투과율 측정은, 다른 입사 조명각, 예를 들어, 약 45도 또는 약 60도에서 제공될 수 있다. 투명층(103)은, 선택적으로, 예를 들어, 백색, 흑색, 적색, 청색, 녹색, 황색, 주황색, 등의 색을 나타낼 수 있다.
투명층(103)의 제2 주 표면(107)은, 물품(100)의 제2 주 표면일 수도 있고 아닐 수도 있다. 위에서 논의된 몇몇 적용들에서, 투명층(103)의 제2 주 표면(107)은 장치에 부착될 수 있다. 다른 구현 예에서, 투명층(103)의 제2 주 표면(107)은, 투명층(103)의 제1 주 표면(109) 상에 배치된 표면 코팅(105)과 동일하거나 동일하지 않을 수 있는 표면 코팅을 가질 수 있다. 예를 들어, 투명층(103)의 제2 주 표면(107) 상에 표면 코팅은, 세정-용이성 코팅(easy-to-clean coating), 저-마찰 코팅, 소유성 코팅, 다이아몬드-형 코팅, 내-스크래치성 코팅, 내-마모성 코팅, 방-현 코팅, 반사-방지 코팅, 접착 코팅(adhesive coating), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 코팅에 대한 대표적인 물질은 이하 논의된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "배치"는 당 업계에 알려진 임의의 방법을 사용하여 표면 상에 물질을 코팅, 증착 및/또는 형성하는 것을 포함한다. 배치된 물질은, 본 개시 전반에 걸쳐 정의된 바와 같은, 층을 구성할 수 있다. 문구 "상에 배치된"은, 물질이 표면과 직접 접촉하도록 표면 상으로 물질을 형성하는 구현 예를 포함하고, 또한 물질이, 배치된 물질과 표면 사이에 위치된 하나 이상의 개재 물질(들)(intervening material(s))과 함께, 표면 상에 형성되는 구현 예를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 개재 물질(들)는 하나 이상의 층을 구성할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 표면 코팅(206)은 광학층(215) 및 외부층(213)을 포함할 수 있으며, 여기서, 광학층(215)은 외부층(213)보다 투명층(103)에 더 가깝다. 다른 구현 예에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 표면 코팅(306)은 내부층(309) 및 광학층(215)을 포함할 수 있으며, 여기서, 광학층(215)은 내부층(309)보다 투명층(103)으로부터 더 멀리 있다. 또 다른 구현 예에서, 표면 코팅은 외부층(예를 들어, 213) 및 광학층(215), 및 내부층(예를 들어, 309)을 포함할 수 있으며, 여기서, 광학층(215)은 외부층과 내부층 사이에 끼워진다.
표면 코팅(105)의 평균 두께는, 여기에 기재된 광학 및 기계적 성능을 나타내는 물품을 여전히 제공하면서 약 1 ㎛ 이상일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 표면 코팅(105)의 물리적 두께는, 약 200 nanometers(㎚) 내지 약 5 ㎜, 약 200 ㎚ 내지 약 1 ㎜, 약 200 ㎚ 내지 약 500 ㎛, 약 500 ㎚ 내지 약 5 ㎜, 약 500 ㎚ 내지 약 1 ㎜, 약 500 ㎚ 내지 약 500 ㎛, 약 500 ㎚ 내지 약 100 ㎛, 약 500 ㎚ 내지 약 20 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎜, 약 1 ㎛ 내지 약 1 ㎜, 약 1 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛의 범위일 수 있다. 표면 코팅(105)은, 선택적으로, 금속층과 조합하여, 경질의 산화물, 질화물, 또는 산질화물(oxynitride layers) 층을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에서, 구조물에 금속이 없을 수 있으며, 높은 반사율 및/또는 색상은 경질의 코팅 물질을 포함하는 설계된 다층 광학 코팅에서 광학 간섭에 의해 전체적으로 발생될 수 있다. 구조물에서 금속의 부재는, 코팅된 물품의 전체 접착력 및 내스크래치성을 개선시킬 수 있다.
도 2는, 표면 코팅(206)이 광학층(215) 및 외부층(213)을 포함하는, 물품(200)의 구현 예를 예시한다. 몇몇 구현 예에서, 외부층(213)은, 세정-용이성 코팅, 저-마찰 코팅, 소유성 코팅, 다이아몬드-형 코팅, 내-스크래치성 코팅, 내-마모성 코팅, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 외부층(213)을 구성하는 물질은, 선택적으로 금속층과 조합하여, 경질의 산화물, 질화물, 또는 산질화물 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 내-스크래치성 코팅은, 약 500 ㎛ 이상의 두께를 갖는 산질화물, 예를 들어, 알루미늄 산질화물 또는 실리콘 산질화물을 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, 내-마모성 층은 내-스크래치성 층과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 내-스크래치성 코팅의 물리적 두께는, 약 1 ㎚ 내지 1 ㎜, 약 25 ㎚ 내지 약 1 ㎜, 약 200 ㎚ 내지 약 1 ㎜, 약 500 ㎚ 내지 약 1 ㎜, 약 1 ㎛ 내지 약 1 ㎜, 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎛, 약 500 ㎚ 내지 약 500 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 범위일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 저-마찰 코팅은, 고도로 플루오르화된 실란 커플링제, 예를 들어, 규소 원자 상에 옥시메틸기 펜던트(pendant)를 갖는 알킬 플루오로실란을 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, 세정-용이성 코팅은 저-마찰 코팅과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 다른 구현 예에서, 세정-용이성 코팅은, 아민과 같은 양성자성 기(protonatable group), 예를 들어, 규소 원자 상에 옥시메틸기 펜던트를 갖는 알킬 아미노실란을 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, 소유성 코팅은 세정-용이성 코팅과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 다이아몬드-형 코팅은 탄소를 포함하고, 탄화수소 플라즈마(plasma)의 존재하에 고전압 전위(high voltage potential)를 적용시켜 생성될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 광학층(215)은, 투명층(103)의 제1 주 표면(109)과 직접 물리적으로 접촉할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 광학층(215)은 광학층(215)의 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 하나에서 서로 인접하는 제1 부분(201) 및 제2 부분(203)을 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 부분들은 이들이 그 표면에서 공통 경계(common border)를 공유하는 경우 표면에 인접한 것으로 정의될 수 있다. 다른 구현 예에서, 부분들은 이들이 서로 인접한 경우 표면에 인접한 것으로 정의될 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 부분(201)은, 부분들(201, 203)이 대응하는 주 표면에서 서로 인접하고, 부분들(201, 203)이 대응하는 주 표면에 수직인 공통 경계를 공유하기 때문에, 광학층(215)의 제1 및 제2 주 표면 모두에서 제2 부분(203)과 인접하다. 여기서, 광학층(215)의 제1 주 표면은 제1 및 제2 부분(201, 203)의 대응하는 제1 주 표면(209, 211)에 의해 한정될 수 있다. 마찬가지로, 광학층(215)의 제2 주 표면은 제1 및 제2 부분(201, 203)의 대응하는 제2 주 표면(205, 207)에 의해 한정될 수 있다. 제1 및 제2 부분(201, 203) 각각의 평균 두께는 대응하는 제1 주 표면(209, 211)과 제2 주 표면(205, 207) 사이에 거리로 정의된다.
도 3은, 표면 코팅(306)이 광학층(215) 및 내부층(309)을 포함할 수 있는, 물품(300)의 구현 예를 예시한다. 내부층(309)은, 내-스크래치성 코팅, 방-현 코팅, 내-마모성 코팅, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 방-현 코팅은, 광학층(215)과 동일하거나 유사한 물질일 수 있는, 금속층과 선택적으로 조합하여, 경질의 산화물, 질화물, 또는 산질화물 층들을 포함할 수 있다. 광학층(215)의 제1 주 표면은, 제1 및 제2 부분(201, 203)의 대응하는 제1 주 표면(209, 211)에 의해 한정될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 광학층(215)의 제1 주 표면은, 물품(300)의 제1 주 표면(111)일 수 있다. 광학층(215)의 제2 주 표면은, 제1 및 제2 부분(201, 203)의 대응하는 제2 주 표면(205, 207)에 의해 한정될 수 있다. 제1 및 제2 부분(201, 203) 각각의 두께는, 대응하는 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에 평균 거리로 정의된다.
제1 부분(201) 및 제2 부분(203)은 각각 적어도 하나의 서브-층을 함유한다. 몇몇 구현 예에서, 제2 부분(203)은 제1 부분(201)보다 적어도 하나를 초과하는 서브-층을 함유한다. 더군다나, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 부분(203)은 제1 부분(201)보다 더 큰 두께를 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 제1 부분(201)과 제2 부분(203) 사이에 유일한 차이는 제1 부분(201)에 비해 제2 부분(203)에서 부가적인 서브-층일 수 있다. 다른 구현 예에서, 제1 부분(201) 및 제2 부분(203)은 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(203)에서 하나 이상의 서브-층의 두께에 대한 제1 부분(201)에서 하나 이상의 서브-층의 두께에서 차이는, 제2 부분(203)에서 부가적인 서브-층의 두께를 상쇄될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 부분(201)의 제1 주 표면(209)은, 제2 부분(203)의 제1 주 표면(211)과 공통 평면을 따라 정렬되지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제1 부분(201)은, 부분들(201, 203)이 대응하는 주 표면에 서로 인접하고, 부분들(201, 203)이 대응하는 주 표면에 수직인 공통 경계를 공유하기 때문에, 광학층(215)의 제1 및 제2 주 표면 모두에서 제2 부분(203)과 여전히 인접하다. 몇몇 구현 예에서, 외부층(213)은, 광학층(215)의 제2 부분(203)에 대응하는 또 다른 부분보다 광학층(215)의 제1 부분(201)에 대응하는 부분에서 다른 두께를 갖는다. 다른 구현 예는 균일한 두께의 외부층(213)을 가질 수 있다. 다른 구현 예에서, 제1 부분(201)의 제2 주 표면(205)은, 제2 부분(203)의 제2 주 표면(207)과 정렬되지 않을 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 투명층(103)은, 광학층(215)의 제2 부분(203)에 대응하는 또 다른 부분보다 광학층(215)의 제1 부분(201)에 대응하는 부분에서 다른 두께를 가질 수 있다.
본 개시의 전체에 걸쳐, 용어 "층"은 단일 층을 포함할 수 있거나 또는 하나 이상의 서브-층을 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 서브-층의 스택은, 스택 내에 적어도 하나의 다른 서브-층과 직접 접촉하는 스택 내에 각 서브-층으로 제공될 수 있다. 이러한 서브-층은 서로 직접 접촉할 수 있다. 서브-층은 동일한 물질 또는 둘 이상의 다른 물질로 형성될 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구현 예에서, 이러한 서브-층들은 이들 사이에 배치된 다른 물질의 개재층을 가질 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 층은 하나 이상의 연속되고 중단되지 않은 층들을 포함할 수 있다. 층 또는 서브-층들은, 다양한 기술, 예를 들어, 개별 증착 및/또는 연속 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 층은 연속 증착 공정만을 사용하여 형성될 수 있거나, 또는 선택적으로, 개별 증착 공정만을 사용하여 형성될 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 제1 부분(201)의 두께는 제2 부분(203)의 두께와 다를 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 부분(201)의 제1 주 표면(209)은 제2 부분(203)의 제1 주 표면(211)과 정렬되지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제1 부분(201)은, 부분들(201, 203)이 대응하는 주 표면에서 서로 인접하고 부분들(201, 203)이 대응하는 주 표면에 수직인 공통 경계를 공유하기 때문에, 광학층(215)의 제1 및 제2 주 표면 모두에서 제2 부분(203)과 여전히 연속적이다. 몇몇 구현 예에서, 물품(300)의 제1 주 표면(111)은 고르지 않다. 다른 구현 예에서, 제1 부분(201)의 제2 주 표면(205)은 제2 부분(203)의 제2 주 표면(207)과 정렬되지 않을 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 내부층(309)은 광학층(215)의 제2 부분(203)에 대응하는 또 다른 부분보다 광학층(215)의 제1 부분(201)에 대응하는 부분에서 다른 두께를 가질 수 있다.
다른 구현 예에서, 광학층(215)은 표면 코팅(306)과 공통된 주 표면을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 대신에, 광학층(215)은, 위에서 논의된 바와 같이, 물품(100)의 표면 코팅(105) 내에 파묻힐 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 표면 코팅은 외부층(213)과 내부층(309) 사이에 끼워진 광학층(215)을 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, 광학층(215)의 성능은, 표면 코팅(105)(즉, 외부층(213))의 상부 50-500 ㎚의 제거에 영향을 받지 않을 수 있다. 이는, 고경도의 보호에 부가하여, 손상이 발생할 경우 광학 설계가 손상 부위의 가시성을 감소시키도록 또한 조정될 수 있음을 의미한다.
부가적으로, 물품(100)의 제1 주 표면(111)과 광학층(215) 사이에 내-스크래치성 층이 있는 구현 예에서, 물품(100)의 내스크래치성은 향상될 수 있다. 물품의 제1 주 표면(111)과 두꺼운 내-스크래치성 층 사이에 위치한 약 1.7 이하의 굴절률을 갖는 물질의 양은, 0일 수 있거나, 약 1 ㎚ 이상일 수 있거나, 또는 약 1 ㎚ 내지 약 250 ㎚일 수 있다. 이러한 두꺼운 내-스크래치성 층은 정확히 단일 물질 또는 단일 층일 필요는 없지만, 두꺼운 경질 층은, 예를 들어, "초격자(superlattice)" 구조물, 또는 여러 물질, 조성물, 또는 구조적 층 또는 구배(gradients)를 포함하는 기타 경질층 구조물에서, 많은 얇은 층들 또는 나노층들을 포함할 수 있다. 내-스크래치성 층 또는 코팅에 적합한 물질의 예로는, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 금속 탄화물, 금속 산탄화물, 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 대표적인 금속은, B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta, 및 W를 포함한다. 내-스크래치성 층 또는 코팅에 활용될 수 있는 물질의 구체적인 예로는, Al2O3, AlN, AlOxNy, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, 다이아몬드, 다이아몬드-형 탄소, SixCy, SixOyCz, ZrO2, TiOxNy 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 개시의 전반에 걸쳐, 광학층(215)의 서브-층과 함께 사용되는 경우, 용어 "저 굴절률"은, 약 1.3 내지 약 1.7 또는 약 1.3 내지 약 1.75의 범위를 포함한다. 본 개시의 전체에 걸쳐, 광학층(215)의 서브-층과 함께 사용되는 경우, 용어 "고 굴절률"은 약 1.75 내지 약 2.5, 약 1.85 내지 약 2.5, 또는 약 1.85 이상의 범위를 포함한다. 본 개시의 전체에 걸쳐, 광학층(215)의 서브-층과 함께 사용되는 경우, 용어 "중간 굴절률"은 약 1.55 내지 약 1.8의 범위를 포함한다. 몇몇 사례에서, 저, 고 및 중간 굴절률에 대한 범위는 중복될 수 있다.
도 4는, 광학층(215)의 몇몇 구현 예를 예시한다. 몇몇 구현 예에서, 제1 및 제2 부분(201, 203) 각각은 복수의 서브-층에 의해 한정된다. 여기에 나타낸 바와 같이, 제1 부분(201)은, 5개의 서브-층(405, 407, 409, 411, 413)을 가지며, 제2 부분(203)에는 6개의 서브-층(405, 407, 409, 411, 413, 415)을 갖는다. 여기서, 제1 부분(201)에서 5개의 서브-층 모두는, 두께 및 굴절률의 면에서 제2 부분(203)에서의 5개의 층과 동일할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 제2 부분(203)은 제1 부분(201)보다 하나 이상의 층 만큼 한정될 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 부분(201)은 제1 부분(201)보다 정확히 하나 더 많은 서브-층로 이루어질 수 있다. 여기서, 5개의 서브 층(405, 407, 409, 411, 413)은 두 부분에 공통이다.
도 5는 광학층(215)의 다른 구현 예를 예시한다. 몇몇 구현 예에서, 제1 및 제2 부분(201, 203) 각각은 복수의 서브-층에 의해 한정된다. 여기에 나타낸 바와 같이, 제1 부분(201)은 5개의 서브-층(405, 407, 409, 411, 414)을 가지며, 제2 부분(203)은 또한 5개의 서브-층(405, 407, 409, 411, 414)을 갖는다. 여기서, 제1 부분(201)에서 5개의 서브-층 각각은 제2 부분(203)에 대응하는 층을 갖는다. 제1 부분(201)에서 하부 4개의 층 각각이 제2 부분(203)에서 대응하는 층과 동일한 두께를 포함할 수 있지만, 제2 부분(203)에서 상부층(414)은 제1 부분(201)에서 대응하는 층보다 더 두꺼운 것으로 나타낸다. 몇몇 구현 예에서, 제2 부분(203)에서 서브-층의 두께와 제1 부분(201)에서 대응하는 서브-층의 두께 사이에 차이는 약 1 ㎚ 이상, 약 5 ㎚ 이상, 약 10 ㎚ 이상, 약 20 ㎚ 이상, 약 50 ㎚ 이상, 약 100 ㎚ 이상, 약 200 ㎚ 이상, 약 4 ㎛ 이하, 약 2 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 제2 부분(203)에서 서브-층의 두께와 제1 부분(201)에서 대응하는 서브-층의 두께 사이에 차이는, 약 1 ㎚ 내지 약 4 ㎛, 약 1 ㎚ 내지 약 2 ㎛, 약 1 ㎚ 내지 약 1 ㎛, 약 10 ㎚ 내지 약 4 ㎛, 약 10 ㎚ 내지 약 2 ㎛, 약 10 ㎚ 내지 약 1 ㎛, 약 20 ㎚ 내지 약 4 ㎛, 약 20 ㎚ 내지 약 2 ㎛, 약 20 ㎚ 내지 약 1 ㎛, 약 50 ㎚ 내지 약 2 ㎛, 약 50 ㎚ 내지 약 1 ㎛, 약 100 ㎚ 내지 약 2 ㎛, 약 100 ㎚ 내지 약 1 ㎛, 또는 약 200 ㎚ 내지 약 1 ㎛ 범위 내에 있을 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 하나의 서브-층의 굴절률은 인접한 서브-층의 굴절률과 다를 수 있다. 이러한 차이는, 약 0.01 이상, 약 0.05 이상, 약 0.1 이상, 또는 심지어 약 0.2 이상, 약 0.01 내지 약 3.0, 약 0.01 내지 약 2.0, 약 0.01 내지 약 1.0, 약 0.01 내지 약 0.5, 약 0.01 내지 약 0.2, 약 0.1 내지 약 3.0, 약 0.1 내지 약 2.0, 약 0.1 내지 약 1.0, 약 0.1 내지 약 0.5, 약 0.2 내지 약 3.0, 약 0.2 내지 약 2.0, 또는 약 0.2 내지 약 1.0일 수 있다. 전술한 바와 같이, 굴절률에서 차이를 갖는 한 쌍의 인접한 서브-층은, 한 세트의 서브-층을 한정할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 제2 부분(203)은 1 세트의 서브-층을 가질 수 있다. 다른 구현 예에서, 제2 부분(203)은 10개 이상 세트의 서브-층을 가질 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 제1 부분(201) 및 제2 부분(203) 중 하나 또는 둘 모두는, 한 세트의 서브-층을 한정하는 서브-층의 굴절률과 다른 제3 굴절률을 갖는 서브-층을 포함할 수 있다. 제3 굴절률을 갖는 이러한 서브-층은, 광학층(215)의 대응하는 부분의 제1 주 표면 또는 제2 주 표면에 있을 수 있다. 이러한 제3 굴절률은 제1 및 제2 서브-층 각각의 굴절률보다 클 수 있고, 이것은 제1 서브-층의 굴절률과 제2 서브-층의 굴절률 사이에 있을 수 있거나, 또는 이것은 제1 및 제2 서브-층 각각의 굴절률 미만일 수 있다.
광학층(215)에서 저 굴절률 서브-층으로 사용하는데 적합한 물질은, SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, SiOxNy, SiuAlvOxNy, MgO, MgAl2O4, MgF2, BaF2, CaF2, DyF3, YbF3, YF3, 및 CeF3를 포함한다. 이러한 물질의 질소 함량은 (예를 들어, Al2O3 및 MgAl2O4를 사용하여) 최소화될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 저 굴절률 서브-층은 약 1.7 이하의 굴절률을 가질 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 광학층(215)의 정해진 부분, 예를 들어, 임의의 내-스크래치성 층 위의 광학층(215)의 부분에서 약 1.7 이하의 굴절률을 갖는 물질의 두께를 최소화시키는 것은 유용할 수 있다. 이론에 의한 구속됨이 없이, 저 굴절률 물질은 통상적으로 또한 저-경도 물질인데, 이는 굴절률 및 경도에 동시에 영향을 미치는 원자 결합 및 전자 밀도의 성질 때문이다. 따라서, 특히 내-스크래치성 층 위에 스택의 부분에 존재하는 저 굴절률 물질의 양을 최소화하는 것이 바람직하지만, 어느 정도의 저 굴절률 물질은 통상적으로 광학층(215)의 각 부분에 대한 반사 및 색상 목표를 효율적으로 조정하기 위해 요구된다. 전체 표면 코팅(105)에서 저 굴절률 물질의 총량 모두를 정량화하는 것도 유용할 수 있다. 표면 코팅(105)에서 가장 두꺼운 고-경도 층은 투명층(103)에 더 가까운 층을 스크래치 및 손상으로부터 보호하는데, 이는 가장 두꺼운 고-경도 층보다 물품의 제1 주 표면(111)에 더 가까운 저 굴절률 층이 스크래치 및 기타 타입의 손상에 가장 취약하다는 것을 의미한다.
광학층(215)에서 고 굴절률 서브-층으로 사용하는데 적합한 물질은, SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3, Al2O3, MoO3, 및 다이아몬드-형 탄소를 포함한다. 이러한 물질의 산소 함량은, 특히, SiNx 또는 AlNx 물질에서 최소화될 수 있다. 몇몇 경우에서, 고 굴절률 물질은, 약 500 ㎚ 내지 약 2000 ㎚의 두께를 갖는 내-스크래치성 층을 특징으로 할 수 있는 두꺼운 서브-층으로 증착될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 고 굴절률 서브-층은 약 1.7 이상의 굴절률을 가질 수 있다.
인접한 층의 양립 가능성(compatibility)은 그 결과로 생긴 물품이 청구된 기계적 특성을 유지하기 위하여 바람직하다. 이로써, 다음 물질은 바람직하다. 더 고 굴절률을 갖는 서브-층은, SiuAlvOxNy, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, ZrO2, 또는 Al2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 저 굴절률을 갖는 서브-층은 SiO2, Al2O3, SiO, AlOxNy, SiOxNy, 또는 SiuAlvOxNy 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. AlOxNy, SivOxNy, 및 SiuAlvOxNy 기반 조성물은, 경도, 굴절률, 필름 응력, 및 낮은 광 흡수의 원하는 조합을 달성하도록 적절하게 조정되는 경우, 여기에 개시된 광학 설계에서 실질적으로 상호교환될 수 있는 것으로 확인되었다. AlOxNy 물질은 산소-도핑된 AlNx인 것으로 간주될 수 있다, 즉, 이들은 AlNx 결정 구조(예를 들어, 우르자이트(wurtzite))를 가질 수 있으며 AlON 결정 구조를 가질 필요가 없다. 대표적인 바람직한 AlOxNy 고 굴절률 물질은, 약 0 atom% 내지 약 20 atom%의 산소, 또는 약 5 atom% 내지 약 15 atom%의 산소를 포함할 수 있으면서, 30 atom% 내지 약 50 atom%의 질소를 포함할 수 있다. 대표적인 바람직한 SiuAlvOxNy 고 굴절률 물질은, 약 10 atom% 내지 약 30 atom% 또는 약 15 atom% 내지 약 25 atom%의 규소, 약 20 atom% 내지 약 40 atom% 또는 약 25 atom% 내지 약 35 atom%의 알루미늄, 약 0 atom% 내지 약 20 atom% 또는 약 1 atom% 내지 약 20 atom%의 산소, 및 약 30 atom% 내지 약 50 atom%의 질소를 포함할 수 있다. 전술한 물질은 약 30 중량%까지 수소화될 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 제1 부분(201)의 광학 특징에 대한 제2 부분(203)의 광학 특징은, 제2 부분(203)에서 부가적인 서브-층(415) 또는 서브-층의 광학 두께를 조정하여 제어될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은, 용어 "광학 두께"는 (n*d)로 결정되며, 여기서, "n"은 서브-층의 굴절률을 지칭하고, "d"는 서브-층의 물리적 두께를 지칭한다. 하나 이상의 구현 예에서, 광학층(215)의 서브-층 중 적어도 하나는, 약 2 ㎚ 내지 약 200 ㎚, 약 10 ㎚ 내지 약 100 ㎚, 약 15 ㎚ 내지 약 100 ㎚, 약 15 내지 약 500 ㎚, 또는 약 15 내지 약 5000 ㎚의 범위에서 광학 두께를 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 광학층(215)의 제1 부분(201) 또는 제2 부분(203)은 약 100 ㎛2 이상의 면적을 가질 수 있다. 다른 구현 예에서, 광학층(215)의 제1 부분(201) 또는 제2 부분(203)은, 약 5 ㎠ 이하의 면적을 가질 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 제1 부분(201) 및 제2 부분(203) 모두의 면적은 약 5 ㎠ 이하일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 제1 부분(201) 및 제2 부분(203)은, 정보, 예를 들어, 상표 또는 로고를 전달하기 위해 패턴화될 수 있다. 제1 부분(201) 및 제2 부분(203)의 패터닝은 패터닝된 형상이 서로 상보적일 수 있으며, 이는 한 부분이 다른 부분에 가깝고 인접한 면적을 덮는다는 것을 의미한다. 반사된 패턴의 가시성은, 투명층(103)의 흡수 또는 주변 조명의 수준들과 관련될 수 있다. 예를 들어, 선글라스 물품의 외부 측에 대해, 높은 주변 조명이 있을 수 있고, 선글라스는 빛을 흡수할 것이다. 이로써, 선글라스의 외부 표면 상에 광학층(215)을 포함하는 표면 코팅은, 구별되고 가시성이 높은 패턴을 가질 수 있는 반면, 선글라스의 반대쪽에서 보는 사용자는 임의의 가시적인 반사를 인식하지 못할 수 있다. 유사한 시나리오는, 물품의 코팅 또는 기판 내로 혼입된 광학적 흡수가 있거나 또는 있지 않거나, 외부 광 수준과 내부 광 수준(예를 들어, 차량 창문, 건물 창문) 사이에 불일치가 있는 경우에 달성될 수 있다.
본 개시의 전체에 걸쳐, 광학층(215), 표면 코팅(105, 206, 306) 및 물품(100, 200, 300)은, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 경도의 측면에서 기재될 수 있다. 여기에 사용되는 바와 같이, "베르코비치 압입자 경도 시험"은, 다이아몬드 베르코비치 압입자로 물질의 표면을 압입하여 이의 표면 상에 물질의 경도를 측정하는 단계를 포함한다. 베르코비치 압입자 경도 시험은, 일반적으로 Oliver, W.C.; Pharr, G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res., Vol. 7, No. 6, 1992, 1564-1583; 및 Oliver, W.C.; Pharr, G.M. Measurement of Hardness and Elastic Modulus by Instrument Indentation: Advances in Understanding and Refinements to Methodology. J. Mater. Res., Vol. 19, No. 1, 2004, 3-20에 서술된 방법들을 사용하여, 다이아몬드 베르코비치 압입자로, 표면 코팅(105, 206, 306) 및 광학층(215)의 제1 주 표면일 수 있는, 물품(100, 200, 300)의 제1 주 표면(111)을 압입하여 약 100 ㎚ 내지 약 1000 ㎚ 범위의 압입 깊이로 압입을 형성하는 압입 단계 및 이러한 압입 깊이의 세그먼트 또는 전체 압입 깊이 범위(예를 들어, 약 100 ㎚ 내지 약 600 ㎚의 범위)를 이러한 압입으로부터 최대 경도를 측정하는 단계를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, 경도는 평균 경도가 아니라 최대 경도를 지칭한다. 별도로 명시되지 않는 한, 여기에 제공된 경도 값은 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 값을 지칭한다.
통상적으로, 기초가 되는 기판보다 단단한 코팅의 (예를 들어, 베르코비치 압입자를 사용한) 나노압입(nanoindentation) 측정 방법에서, 측정된 경도는, 얕은 압입 깊이에서 소성 존(plastic zone)의 발달로 인해 초기에 증가하는 것으로 보일 수 있고, 그 다음 증가하다가 더 깊은 압입 깊이에서 최대 값 또는 안정기에 도달한다. 그 후, 기초가 되는 기판의 영향으로 더욱 더 깊은 압입 깊이에서 경도는 감소하기 시작한다. 코팅에 비해 증가된 경도를 갖는 기판이 활용되는 경우, 동일한 효과를 볼 수 있다; 그러나, 경도는 기초가 되는 기판의 영향으로 인해 더 깊은 압입 깊이에서 증가한다.
특정 압입 깊이 범위(들)에서의 압입 깊이 범위 및 경도 값은, 기초가 되는 기판의 영향없이, 여기에 기재된, 광학 필름 구조물 및 이의 층들의 특정 경도 반응(hardness response)을 확인하기 위해 선택될 수 있다. 베르코비치 압입자를 사용하여 (기판 상에 배치된 경우) 광학 필름 구조물의 경도를 측정하는 경우, 물질의 영구 변형의 영역(소성 존)은 물질의 경도와 관련된다. 압입 동안, 탄성 응력장(elastic stress field)은 이러한 영구 변형의 영역을 훨씬 넘어서 연장된다. 압입 깊이가 증가함에 따라, 겉보기 경도 및 계수(modulus)는, 기초가 되는 기판과의 응력장 상호작용에 의해 영향을 받는다. 경도에 대한 기판 영향은, 더 깊은 압입 깊이(즉, 통상적으로 광학 필름 구조물 또는 층 두께의 약 10% 이상의 깊이)에서 발생한다. 게다가, 더욱 복잡한 문제는, 경도 반응이 압입 공정 동안 완전한 소성(plasticity)을 발달시키기 위해 특정 최소 하중을 필요로 한다는 점이다. 특정 최소 하중 이전에, 경도는 일반적으로 증가하는 경향을 나타낸다.
(작은 하중으로 또한 특징화될 수 있는) 작은 압입 깊이(예를 들어, 약 50 ㎚까지)에서, 물질의 겉보기 경도는, 압입 깊이에 비해 극적으로 증가하는 것으로 보이다. 이러한 작은 압입 깊이 레짐(regime)은, 경도의 참 지표(true metric)를 나타내는 것이 아니라, 압입자의 유한한 곡률 반경과 관련된, 전술된 소성 존의 발달을 반영한다. 중간 압입 깊이에서, 겉보기 경도는 최대 수준에 가까워진다. 더 깊은 압입 깊이에서, 기판의 영향은, 압입 깊이가 증가함에 따라 더욱 두드러진다. 압입 깊이가 표면 코팅 두께의 약 30%를 초과하면, 경도는 급격히 떨어지기 시작할 수 있다.
측정된 경도 값은, 100 ㎚ 이상(예를 들어, 약 100 ㎚ 내지 약 300 ㎚, 약 100 ㎚ 내지 약 400 ㎚, 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚, 약 200 ㎚ 내지 약 300 ㎚, 약 200 ㎚ 내지 약 400 ㎚, 또는 약 200 ㎚ 내지 약 500 ㎚)의 압입 깊이를 따라 나타날 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)은, 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 압입 깊이에 따라 약 10 GPa 이상, 약 12 GPa 이상, 약 14 GPa 이상, 약 16 GPa 이상, 또는 약 20 GPa 이상의 경도를 나타낼 수 있는데, 즉, (100 ㎚ 내지 500 ㎚ 압입 깊이에서 측정된) 모든 경도 값은, 최대 경도가 여전히 더 높을 수 있을지라도, 명시된 값 이상(예를 들어, 10 GPa)일 것이다.
최대 경도는 압입 깊이의 범위에 걸쳐 측정된 가장 높은 경도 값이다. 이러한 최대 경도 값은, 약 100 ㎚ 이상(예를 들어, 약 100 ㎚ 내지 약 300 ㎚, 약 100 ㎚ 내지 약 400 ㎚, 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚, 약 100 ㎚ 내지 약 600 ㎚, 약 200 ㎚ 내지 약 300 ㎚, 약 200 ㎚ 내지 약 400 ㎚, 약 200 ㎚ 내지 약 500 ㎚, 또는 약 200 ㎚ 내지 약 600 ㎚)의 압입 깊이를 따라 나타낸다. 물품(100, 200, 300)은, 물품의 제1 주 표면(111)에 대해 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 약 12 GPa 내지 약 50 GPa, 또는 약 12 GPa 내지 약 25 GPa의 범위에서 최대 경도를 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)은, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로 약 10 GPa 내지 약 50 GPa의 범위에서 최대 경도를 나타낸다. 하나 이상의 구현 예에서, 물품은, 약 10 GPa 내지 약 30 GPa, 약 12 GPa 내지 약 30 GPa, 약 14 GPa 내지 약 30 GPa, 약 10 GPa 내지 약 28 GPa, 약 10 GPa 내지 약 26 GPa, 약 10 GPa 내지 약 24 GPa, 약 10 GPa 내지 약 22 GPa, 약 10 GPa 내지 약 20 GPa, 약 12 GPa 내지 약 25 GPa, 약 15 GPa 내지 약 25 GPa, 약 16 GPa 내지 약 24 GPa, 약 18 GPa 내지 약 22 GPa의 범위 및 이들 사이에 모든 범위 및 서브-범위에서 최대 경도를 나타낸다. 하나 이상의 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)은, 약 15 GPa 이상, 약 20 GPa 이상, 또는 약 25 GPa 이상인 최대 경도를 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)은, 약 10 GPa 내지 약 50 GPa, 약 12 GPa 내지 약 50 GPa, 약 14 GPa 내지 약 50 GPa, 약 16 GPa 내지 약 50 GPa, 또는 약 18 GPa 내지 약 50 GPa의 범위에서 최대 경도를 나타낸다.
물품(100, 200, 300)의 경도는, 광학층(215)의 제1 부분(201)과 관련된 물품(100, 200, 300)의 제1 부분 및 광학층(215)의 제2 부분(203)과 관련된 물품(100, 200, 300)의 제2 부분에서 측정될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)의 제1 및 제2 부분 모두는, 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 압입 깊이에 대해 약 10 GPa 내지 약 50 GPa, 약 12 GPa 내지 약 50 GPa, 약 14 GPa 내지 약 50 GPa, 및 약 16 GPa 내지 약 30 GPa의 측정된 최대 경도를 나타낸다. 다른 구현 예에서, 물품의 제1 및 제2 부분들 모두는, 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 압입 깊이에 대해 약 10 GPa 내지 약 50 GPa, 약 14 GPa 내지 약 50 GPa, 및 약 16 GPa 내지 약 30 GPa의 측정된 최대 경도를 나타낸다.
임의의 내-스크래치성 층 및 광학층(215)을 포함하는, 표면 코팅(105, 206, 306)의 조성물은, 특별한 기계적 특성을 제공하기 위해 변경될 수 있다. 이로써, 하나 이상의 구현 예의 투명층(103)은, (베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로) 물품(100, 200, 300)의 경도 미만인 경도를 가질 수 있다. 투명층(103)의 경도는, 베르코비치 압입자 경도 시험을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 당 업계에 알려진 방법을 사용하여 측정될 수 있다.
도 18은, 몇몇 실시 예에 대한 압입 깊이의 함수에 따라 측정된 경도 값에서 변화를 예시한다. x-축 또는 가로 축은 nanometers(㎚) 단위의 압입 깊이이고, y-축 또는 세로 축은 GigaPascals(GPa) 단위의 경도이다. 몇몇 구현 예에서, 도 18에 나타낸 바와 같이, 광학층(215)의 제1 부분(201)과 관련된 물품(100, 200, 300)의 제1 부분에서 측정에 기초한 제1 곡선은, 광학층(215)의 제2 부분(203)과 관련된 물품(100, 200, 300)의 제2 부분에서 측정에 기초한 제2 곡선과 겹쳐 놓을 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 광학층(215)의 제1 부분(201)과 관련된 물품(100, 200, 300)의 제1 부분에서 제1 측정과 동일한 압입 깊이에서 광학층(215)의 제2 부분(203)과 관련된 물품(100, 200, 300)의 제2 부분에서 제2 측정 사이에 경도 값에서 차이는, 제1 측정 및 제2 측정 모두의 크기에 비해 작다. 몇몇 구현 예에서, 광학층(215)의 제1 부분(201)과 관련된 물품(100, 200, 300)의 제1 부분에서 제1 측정과 동일한 압입 깊이에서 광학층(215)의 제2 부분(203)과 관련된 물품(100, 200, 300)의 제2 부분에서 제2 측정 사이에 차이는, 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 2% 이하, 또는 약 1% 이하일 수 있다. 도 18에 나타낸 바와 같이, (경도가 최대 수준에 가까워지고 유지되는) 중간 압입 깊이 및 더 깊은 압입 깊이에서 측정된 경도는, 물질 또는 층의 두께에 의존한다. 각 층의 경도는 베르코비치 압입자 경도 시험을 사용하여 측정된다. 시험된 물품은, 약 100 ㎚ 내지 약 600 ㎚의 압입 깊이에서 약 10 GPa 이상, 예를 들어, 약 12 GPa 이상, 약 14 GPa 이상, 약 16 GPa 이상, 또는 약 18 GPa 이상인, 최대 경도를 나타낸다.
본 개시의 전체에 걸쳐, 하나 이상의 구현 예의 물품(100, 200, 300)은, 약 500 사이클 이상 후에 테이버 시험에 따라 제1 주 표면(111)에 대해 마모된 후, 다양한 방법에 의해 측정된 바와 같은 내마모성으로 기재될 수 있다. 예를 들어, Taber Industries에서 공급하는 연마 매체를 사용하여, ASTM D1044-99에 명시된 시험 방법과 같은, 다양한 형태의 마모 시험은 당 업계에 알려져 있다. ASTM D1044-99와 관련된 개정된 마모 방법은, 다양한 샘플의 내마모성을 의미있게 구별하도록 반복 가능하고 측정 가능한 마모 또는 마멸 트랙(tracks)을 제공하기 위해, 다른 타입의 연마 매체, 연마재 기하학적 구조 및 움직임, 압력, 등을 사용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 경질 무기 시험 샘플과 대조적인 연질 플라스틱 샘플의 경우, 다른 시험 조건들이 통상 적합할 것이다. 여기에 기재된 구현 예는, 주로 경질 무기 물질, 예를 들어, 산화물 유리 및 산화물 또는 질화물 코팅을 포함하는 다른 샘플들 사이에 내구성의 명확하고 반복 가능한 구별을 제공하는 ASTM D1044-99의 특별히 개정된 버전인, 여기에 정의된 바와 같은, 테이버 시험에 적용된다. 여기에 사용된 바와 같은, 문구 "테이버 시험"은, 약 22℃±3℃의 온도 및 최대 약 70%의 상대 습도를 포함하는 환경에서, Taber Industries에서 공급하는 Taber Linear Abraser 5750(TLA 5750) 및 부속품을 사용하는 시험 방법을 지칭한다. TLA 5750은, 6.7 ㎜ 직경의 연마기 헤드(abraser head)를 가진 CS-17 연마기 물질을 포함한다. 각 샘플은 테이버 시험에 따라 연마되고, 연마 손상은, 기타 방법 중에서, Haze 및 Bidirectional Transmittance Distribution Function(CCBTDF) 측정을 모두 사용하여 평가된다. 테이버 시험에서, 각 샘플을 연마하기 위한 절차는, 단단하고, 평평한 표면 상에 TLA 5750 및 평평한 샘플 지지대를 놓는 단계 및 상기 TLA 5750 및 샘플 지지대를 표면에 고정시키는 단계를 포함한다. 각 샘플이 테이버 시험하에서 연마되기 전에, 연마기는 유리에 부착된 새로운 S-14 리페이싱 스트립(refacing strip)을 사용하여 표면이 새롭게 된다. 연마기는 25 사이클/분의 사이클 속도 및 1 인치의 스트로크 길이(stroke length)를 사용하여 10번의 리페이싱 사이클에 적용되며, 부가적인 중량은 부가되지 않는다(즉, 리페이싱 동안에, 연마기를 고정하는 스핀들과 콜릿의 조합된 중량인, 약 350 g의 총 중량은 사용된다). 상기 절차는 그 다음 상기 샘플을 연마하기 위해 TLA 5750을 작동시키는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 샘플은 연마기 헤드와 접촉하고, 샘플에 적용되는 총 중량이 850 g(즉, 스핀들 및 콜릿의 350 g의 조합된 중량에 부가하여 적용된 500 g의 보조 중량)인 중량, 및 25 사이클/분의 사이클 속도, 및 1 인치의 스트로크 길이를 사용하는, 연마기 헤드에 적용되는 중량을 지지하는 샘플 지지대에 놓인다. 상기 절차는 반복성을 위해 각 샘플에 2개의 마멸 트랙을 형성시키는 단계 및 각 샘플 상에 2개의 마멸 트랙 각각에서 500 사이클 수(cycle counts) 동안 각 샘플을 연마하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)의 제1 주 표면(111)은, 상기 테이버 시험에 따라 연마되고, 상기 물품은 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하, 약 0.5% 이하 또는 약 0.3% 이하의 헤이즈를 나타낸다. 별도로 표시되지 않는 한, 모든 헤이즈 측정은, 소스 포트(source port) 위에 조리개를 사용하는, 상표 Haze-Guard plus®로 BYK Gardner에 의해 공급된 헤이즈 미터를 사용하여 물품(100)의 마모된 면(즉, 제1 주 표면(111))에 대해 수행되며, 여기서 상기 조리개는 8 ㎜의 직경을 갖는다.
내마모성을 정량화하기 위한 대안적인 방법은 또한 여기에서 고려된다. 하나 이상의 구현 예에서, 제1 주 표면(111) 상에 테이버 시험에 의해 마모된 물품(100, 200, 300)은, 제1 주 표면(111)의 마모된 부분의 80 ㎛ x 80 ㎛의 시험 구역의 원자간력 현미경(AFM) 표면 프로파일링(profiling)에 의해 측정된 바와 같은 내마모성을 나타낼 수 있다. AFM 표면 스캔으로부터, RMS 거칠기, Ra 거칠기, 및 고-저간(peak-to-valley) 표면 높이와 같은 표면 거칠기 통계는 평가될 수 있다. Ra 표면 거칠기는, 시험 구역의 표면에 수직인 방향으로 평균 위치로부터 표면 프로파일의 절대 편차의 산술 평균이다. 별도로 표시되지 않는 한, 모든 표면 거칠기 값은, 물품(100)의 제1 주 표면(111)의 연마된 부분의 80 ㎛ x 80 ㎛ 구역에 대해 측정된 평균 거칠기(Ra)이다. 하나 이상의 구현 예에서, 측정된 평균 거칠기(Ra) 값은, 전술한 테이버 시험 하에서 마모된 후, 약 25 ㎚ 이하, 약 12 ㎚ 이하, 약 10 ㎚ 이하, 또는 약 5 ㎚ 이하일 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)은, 제1 주 표면(111)이 테이버 시험에 의해 마모된 후, 광 산란 측정에 의해 측정된 바와 같은 내마모성을 나타낼 수 있다. 광 산란 측정은, Radiant Zemax IS-SA™ 장비를 사용하여 수행되는 양-방향 투과율 분포 함수(BTDF) 측정을 포함한다. 이러한 장비는, 반사에서 수직 내지 약 85도 입사, 및 투과에서 수직 내지 약 85도 입사의 임의의 입력각(input angle)을 사용하는 동시에, 또한 반사 또는 투과에서 모든 산란 광 출력을 2π 스테라디안(steradians)(반사 또는 투과에서 전체 반구(full hemisphere))으로 캡처하는, 광 산란을 측정하는 유연성을 갖는다. 몇몇 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)은, 수직 입사에서 BTDF를 사용하여 측정되고, 선택된 각도 범위, 예를 들어, 극각에서 약 10도 내지 약 80도 및 그 안에 임의의 각도 범위에서 투과된 산란 광을 분석한, 내마모성을 나타낸다. 각의 전체 방위각 범위는 분석 및 통합될 수 있거나, 또는 특정 방위각의 각도 슬라이스(angular slices)는, 예를 들어, 약 0도 내지 약 90도 방위각으로 선택될 수 있다. 선형 마모의 경우에서, 광 산란 측정의 신호-대-잡음을 증가시키기 위해 마모 방향에 실질적으로 직교하는 방위각 방향을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 별도로 표시되지 않는 한, 보고된 모든 광 산란 강도는, 600 ㎚ 파장으로 설정된 단색광기(monochrometer) 및 2 ㎜ 조리개를 이용한 투과에서 수직 입사로 CCBTDF 모드에서 Radiant Zemax IS-SA 도구를 사용하여 수행된 명시된 극성 산란 각(예를 들어, 약 20도, 약 40도)에서 평가된 BDTF 측정에 기초한다. 하나 이상의 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)은, 약 15도 내지 약 60도 범위(예를 들어, 약 20도, 약 40도)의 극 산란 각에서 평가되는 경우, 약 0.1 이하, 약 0.05 이하, 약 0.03 이하, 약 0.02 이하, 약 0.01 이하, 약 0.005 이하, 또는 약 0.003 이하(1/steradian의 단위)의 산란 광 강도를 나타낼 수 있다.
본 개시의 전체에 걸쳐, 광학층(215)의 부분으로부터의 색은, 물품(100)의 제1 주 표면(111)에서 계면, 광학층(215)과 외부층(213) 또는 내부층(309) 사이에 계면, 및 광학층(215)의 부분에서 다른 서브-층들 사이에 계면 유래의 반사파들 사이에 광 간섭으로부터 발생될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "투과율"은, 물질(예를 들어, 물품(100, 200, 300), 투명층(103))를 통해 투과된 정해진 파장 범위 내에 입사 광 파워(optical power)의 퍼센트로 정의된다. 용어 "반사율"은, 물질(예를 들어, 물품(100, 200, 300), 광학층(215)의 제1 부분(201), 광학층(215)의 제2 부분(203))로부터 반사된 정해진 파장 범위 내에 입사 광 파워의 퍼센트로 유사하게 정의된다. 투과율 및 반사율은, 특정 선폭(linewidth)을 사용하여 측정된다. 하나 이상의 구현 예에서, 투과율 및 반사율의 특징화의 스펙트럼 해상도는, 5 ㎚ 또는 0.02 eV 미만이다. 색은 반사에서 더 뚜렷할 수 있다. 각도 색은, 입사 조명각에 따른 스펙트럼 반사 진동에서 시프트로 인해 시야각에 따라 반사에서 시프트된다.
나타난 구별되는 광학적 특징은, 광학층(215)의 제1 부분(201)과 제2 부분(203) 사이에 차이의 결과이다. 입사 조명각에 따른 각도 색 시프트 및 관찰된 색은 잠재적 관찰자의 주의를 끄는데 유용할 수 있다. 마찬가지로, 특히 광범위한 시야각에 대해, 매우 근접한 물품의 일부에 의해 나타난 다른 색들은 메시지를 전달하는데 사용될 수 있다. 부가적으로, 다른 반사율 값은 관찰자에게 독특한 인상(impression)을 생성할 수 있다.
광학층(215)의 제1 부분(201) 및 제2 부분(203)은, 유사한 평균 반사율 값 또는 다른 평균 반사율 값을 가질 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 광학층(215)의 제1 부분(201) 및 제2 부분(203)과 관련된 물품(100, 200, 300)의 부분들, 또는 하나 이상의 구현 예의 물품은, 400 ㎚ ∼ 700 ㎚의 광학 파장에 걸쳐 평균 반사율에서 특정 차이를 나타낼 수 있다. 이들 평균 반사율 값은, 약 0도 내지 약 20도, 약 0도 내지 약 40도, 또는 약 0도 내지 약 60도 범위의 입사 조명각에서 나타날 수 있다.
선택적으로, 명소시 반사율은 각 부분의 평균 반사율 값을 특징화하는데 사용될 수 있다. 명소시 반사율은, 사람 눈의 감도에 따라 파장 스펙트럼에 대한 반사율에 가중치를 부여하여 사람 눈의 반응을 모방한다. 명소시 반사율은 또한 알려진 조약(conventions), 예를 들어, CIE 색 공간 조약에 따라, 반사된 광의 삼자극 Y 값, 또는 휘도로 정의될 수 있다. 평균 명소시 반사율은, 눈의 스펙트럼 반응과 관련된 CIE의 색 매칭 기능, 광원 스펙트럼, 및 스펙트럼 반사율의 곱에 대해 가시 파장(예를 들어, 380 ㎚ 내지 720 ㎚)에 대한 적분으로 정의된다. 본 개시의 전반에 걸쳐, 모든 평균 반사율 값 및 모든 평균 투과율 값은 명소시 평균이다.
몇몇 구현 예에서, 부분들의 평균 반사율 사이에 차이의 절대 값은, 약 5% 이상으로 크다. 다른 구현 예에서, 차이의 절대 값은 크지 않지만, 부분들은 다른 색 특성을 갖는다.
여기에 사용된 바와 같은, "근 수직" 입사각은 수직 입사로부터 10도 이하인 입사각을 의미한다. "근 수직"은 수직을 포함한다. 투과 또는 반사 기준이 "근 수직" 각에서 발생하는 것으로 기재되는 경우, 명시된 투과 또는 반사 기준이 임의의 근 수직 각에서 발생하면, 기준은 충족된다. 많은 경우에서, 다-층 간섭 스택으로 인한 반사율, 투과율 및 색 시프트를 포함한 광학 특성은, 근 수직 각에서 각의 함수만큼 많이 변하지 않는다. 따라서, "근 수직" 입사 및 "수직" 입사는, 사실상, 동일한다. 부가하여, 몇몇 측정 기술은, 정확히 수직 입사각에서 잘 작동하지 않아서, 수직 입사각에서의 특성은 종종 근 수직 각에서 측정에 기초하여 평가된다. 여기에서 모든 "수직" 입사의 발생은, "근 수직"을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 별도로 언급되지 않는 한, 여기에 기재된 물품의 L* 좌표는, 임의의 각 또는 기준점에서 동일하며, 색 시프트에 영향을 미치지 않는 것으로 이해되어야 한다.
광학층(215)의 제1 부분(201) 및 제2 부분(203)은, 반사율에서 CIE (L*, a*, b*) 비색계 시스템을 사용하여 정량화된 것으로, 낮은 색 차이 또는 높은 색 차이를 가질 수 있다. 광학층(215)의 정해진 부분으로부터 발생된 다른 색은, 적색으로부터, 오렌지색, 금색(노란색), 녹색, 청색, 자주색까지 색 팔레트(color palette)에 걸쳐 있을 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 부분의 색은, 여러 색에 걸쳐서 각에 따라 시프트될 수 있다. 다른 구현 예에서, 부분의 색은, 입사의 각에 따라 a* 및 b*에서 특정 범위로 제한될 것이다. "선명한 색(high color)" 코팅은, 여전히 바람직하게는, 몇몇 구현 예에서, 시야각에 따라 이의 색에 대한 제한을 가질 수 있다. 예를 들어, '녹색' 코팅은, 약 0도 내지 약 90도 또는 약 0도 내지 약 60도의 모든 시야각에 대해 약 5 이하 또는 약 1 이하의 a*를 가질 수 있다. '청색' 또는 '청-록색' 코팅은, 약 0도 내지 약 90도 또는 약 0도 내지 약 60도의 모든 시야각에 대해 약 5 이하 또는 약 1 이하의 b*를 가질 수 있다. '적색' 또는 '오렌지색' 또는 '자주색' 코팅은, 약 0도 내지 약 90도 또는 약 0도 내지 약 60도의 모든 시야각에 대해 약 -5 이상 또는 약 -1 이상의 a*를 가질 수 있다. '금색' 코팅은, 약 0도 내지 약 90도 또는 약 0도 내지 약 60도의 모든 시야각에 대해 약 -5 이상 또는 약 -1 이상의 b*를 가질 수 있다. 이러한 제약은, 서로 조합되어 선명한-색 코팅에서 설계된 색을 생성할 수 있는데, 예를 들어, "청-록색" 코팅은, 약 0도 내지 약 90도 또는 약 0도 내지 약 60도의 모든 시야각에 대해 약 5 이하의 b* 및 약 5 이하의 a*의 제약을 조합할 수 있다. "적색-금색" 코팅은, 약 0도 내지 약 90도 또는 약 0도 내지 약 60도의 모든 시야각에 대해 약 -5 이상의 b* 및 약 -5 이상의 a*의 제약을 조합할 수 있다. 기타 색 조합 및 제약은 가능하다.
물품(100, 200, 300)의 부분은, 광원 하에, 동일하고 다른 입사 조명각에서 본 경우, 반사율에서 다른 색을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 관련 색 차이는, 방정식 √((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)을 사용하여 결정될 수 있고, 여기서, a*1 및 b*1은 시야각에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타내며 a*2 및 b*2는 동일한 시야각에서 본 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타낸다. 몇몇 구현 예에서, 색 차이는 적어도 하나의 시야각에 대해 약 4 이상일 수 있다. 다른 구현 예에서, 색 시프트는 적어도 하나의 시야각에 대해 약 12 이상일 수 있다. 그러나, 다른 구현 예에서, 색 시프트는 약 4 이하일 수 있는 반면, 부분들 사이에 반사율에서 차이가 크거나 또는 부분은 각도 색 시프트를 가질 수 있다.
선택적으로, 물품의 적어도 하나의 부분은, CIE 색 좌표(a*=0, b*=0)에 의해 정의된, 중성 색(neutral color)에 비해 다른 색을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 관련 색 차이는, √((a*article)2+(b*article)2)에 의해 결정될 수 있고, 여기서, a*article 및 b*article은 시야각에서 본 물품의 부분의 CIE 색 좌표를 나타낸다. 몇몇 구현 예에서, 색 차이는, 적어도 하나의 시야각에 대해 약 4 이상일 수 있다. 다른 구현 예에서, 색 시프트는, 적어도 하나의 시야각에 대해 약 12 이상일 수 있다. 그러나, 다른 구현 예에서, 색 차이는 모든 시야각에 대해 약 4 이하일 수 있는 반면, 부분들 사이에 반사율에서 차이가 크거나 또는 다른 부분은 큰 색 시프트를 나타낸다.
하나 이상의 구현 예에서, 물품의 부분은 반사율에서 각도 색 시프트를 나타낸다. 이러한 각도 색 시프트가 기준 각에서 본 부분과 관계가 있는 경우, 색 시프트는 √((a*article-a*ref)2+(b*article-b*ref)2)에 의해 결정될 수 있으며, 여기서, a*article 및 b*article은 시야각에서 본 물품의 부분의 CIE 색 좌표를 나타내고, a*ref 및 b*ref는 기준 각(예를 들어, 수직 입사)에서 본 물품의 부분의 CIE 색 좌표를 나타낸다. 몇몇 구현 예에서, 색 시프트는 적어도 하나의 시야각에 대해 약 4 이상일 수 있다. 다른 구현 예에서, 색 시프트는 적어도 하나의 시야각에 대해 약 12 이상일 수 있다. 그러나, 다른 구현 예에서, 색 시프트는 약 4 이하일 수 있는 반면, 부분들 사이에 반사율에서 차이가 크거나 또는 부분은 또 다른 부분에 대해 색 차이를 갖는다.
선택적으로, 색 시프트는, 기준 각에서 본 경우 부분들 사이에 나타나는 색 차이에 대해 정의될 수 있다. 이러한 경우에서, 색 시프트는 √((a*2 - a*2,ref - a*1 + a*1,ref )2 + (b*2 - b*2,ref - b*1 + b*1,ref)2)에 의해 결정될 수 있으며, 여기서, a*1 및 b*1은 시야각에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타내고, a*2 및 b*2는 동일한 시야각에서 본 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타내며, a*1,ref 및 b*1,ref는 기준 시야각 및 조명의 각도에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타내고, a*2,ref 및 b*2,ref는 동일한 기준 시야각에서 본 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타낸다.
기준 조명각은, 입사 조명각과 기준 조명각 사이에 차이가 약 1도 이상, 예를 들어, 약 2도 또는 약 5도일 수 있다면, 수직 입사(즉, 약 0도 내지 약 10도), 또는 수직 입사로부터 5도, 수직 입사로부터 10도, 수직 입사로부터 15도, 수직 입사로부터 20도, 수직 입사로부터 25도, 수직 입사로부터 30도, 수직 입사로부터 35도, 수직 입사로부터 40도, 수직 입사로부터 50도, 수직 입사로부터 55도, 또는 수직 입사로부터 60도를 포함할 수 있다. 입사 조명각은, 기준 조명각에 대하여, 기준 조명각에서 떨어져, 약 5도 내지 약 80도, 약 5도 내지 약 70도, 약 5도 내지 약 60도, 약 5도 내지 약 50도, 약 5도 내지 약 40도, 약 5도 내지 약 30도, 약 5도 내지 약 20도, 약 5도 내지 약 15도의 범위, 및 이들 사이에 모든 범위 및 서브-범위일 수 있다. 물품은, 기준 조명각이 수직 입사인 경우, 약 2도 내지 약 80도 (또는 약 10도 내지 약 80도) 범위의 모든 입사 조명각에서 및 입사 조명각을 따라 여기에 기재된 반사율에서 각도 색 시프트를 나타낼 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 물품은, 입사 조명각과 기준 조명각 사이에 차이가 약 1도 이상, 예를 들어, 약 2도 또는 약 5도일 수 있는 경우, 약 2도 내지 약 80도 (또는 약 10도 내지 약 80도) 범위의 모든 입사 조명각에서 및 입사 조명각을 따라 여기에 기재된 반사율에서 각도 색 시프트를 나타낼 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 각도 색 시프트는, 기준 조명각(예를 들어, 수직 입사)과 약 20도 내지 약 80도 범위의 입사 조명각 사이에 모든 각도에서 측정될 수 있다. 다시 말하면, 각도 색 시프트는 측정될 수 있으며, 약 0도 내지 20도, 약 0도 내지 약 30도, 약 0도 내지 약 40도, 약 0도 내지 약 50도, 약 0도 내지 약 60도 또는 약 0도 내지 약 80도의 범위 내에 모든 각도에서, 약 5 이하 또는 약 2 이하일 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 물품은, 기준점으로부터의 투과율 색 또는 반사율 좌표들 사이에 거리 또는 기준점 색 시프트가 ((텅스텐-필라멘트 조명을 나타내는) A 광원, B 광원(일광 시뮬레이션 광원), C 광원(일광 시뮬레이션 광원), (자연 일광을 나타내는) D 시리즈 광원, 및 (다양한 타입의 형광 조명을 나타내는) F 시리즈 광원을 포함하여, CIE에 의해 결정된 바와 같은 표준 광원을 포함할 수 있는) 광원하에 명시된 것일 수 있는, 반사율 및/또는 투과율에서 CIE L*, a*, b* 비색계 시스템에서 색을 나타낸다. 특정 실시 예에서, 물품은 CIE F2, F10, F11, F12 또는 D65 광원 또는 좀 더 구체적으로 CIE F2 광원하에서 기준 조명각으로부터 입사 조명각에서 본 경우 반사율 및/또는 투과율에서 명시된 색 시프트를 나타낸다. 달리 말하면, 물품은, 여기에 정의된 바와 같은, 기준점으로부터 명시된 기준점 색 시프트를 갖는 외부 표면(122)에서 측정된 투과율 색(또는 투과율 색 좌표) 및/또는 반사율 색(또는 반사율 색 좌표)을 나타낼 수 있다. 별도로 언급되지 않는 한, 반사율 색 및 반사율 색 좌표는, D 시리즈 광원하에서 물품(100, 200, 300)의 제1 주 표면(111)에서 측정된다.
몇몇 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)의 부분은, 물품의 또 다른 부분과 약 4 이상 또는 약 12 이상만큼 차이날 수 있는 반사율에서 a* 값을 나타낼 수 있다. 다른 구현 예에서, 물품(100, 200, 300)의 부분은, 물품의 또 다른 부분과 약 4 이상 또는 약 12 이상만큼 차이날 수 있는 반사율에서 b* 값을 나타낼 수 있다.
논의된 다양한 구현 예에 의해 기재된 물품은, 다양한 다른 방법에 의해 제조될 수 있다. 광학층(215)의 또 다른 부분에 비해 광학층(215)의 한 부분에서 다른 구조로 인해, 이러한 물품을 제조하는 것이 반드시 쉬운 것은 아니다. 동일한 물품에서 다른 부분들을 생성하는 2가지 방법은 논의될 것이다.
제1 방법에서, 제거 가능한 마스크는 층이 침착되는 곳을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 도 6은, 기판(501) 상에 침착된 제1 층(503)을 예시한다. 기판(501)은 투명층(103)을 포함할 수 있거나 또는 이것은 부가적으로 내부층(309)을 포함할 수 있다. 첫째, 제거 가능한 마스크(601)는, 도 7에 예시된 바와 같이, 제1 층(503)의 제1 주 표면(505)의 제2 부분이 아닌 제1 부분 위에 침착될 수 있다. 둘째, 제2 층(701, 703)은, 도 8에 예시된 바와 같이, 제거 가능한 마스크(601)의 제1 주 표면(603) 및 제1 층의 제1 주 표면(505)의 제2 부분 상에 침착될 수 있다. 셋째, 제거 가능한 마스크(601)는, 도 9에 예시된 바와 같이, 제1 층(503)의 제1 부분(507)의 제1 주 표면을 드러내기 위해 제거된다. 형성된 바와 같이, 제1 층(503)의 제1 주 표면의 제1 부분(507) 아래에 한정된 부분은, 광학층(215)의 제1 부분(201)에 대응할 수 있고, 제2 층(703)의 제1 주 표면(705) 아래에 한정된 다른 부분은 도 2에서 광학층(215)의 제2 부분(203)에 대응할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 제거 가능한 마스크(601)는 제1 층(503) 및 제2 층(701, 703) 중 어느 하나와 다른 기계적 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, 제거 가능한 마스크(601)는 응력 변조(stress modulation)를 사용하여 제거될 수 있다. 다른 구현 예에서, 제거 가능한 마스크(601)는 제1 층(503) 및 제2 층(701, 703) 중 어느 하나와 다른 광학적 특성을 가질 수 있다. 이러한 구현 예에서, 제거 가능한 마스크(601)는 마스크가 민감해지는 파장에서 광원을 적용하여 국부적인 가열을 받을 수 있다. 예를 들어, 제거 가능한 마스크(601)는 레이저 또는 자외선(UV) 광원의 주파수에서 흡수하는 염료를 함유할 수 있다. 구현 예들에서, 제거 가능한 마스크(601)는 제1 층(503) 및 제2 층(701, 703) 중 어느 하나보다 낮은 내약품성 또는 내용제성을 가질 수 있고, 상기 제거 가능한 마스크(601)는 화학제 또는 용매를 사용하여 제거될 수 있다. 구현 예에서, 제거 가능한 마스크(601)는 포토레지스트(photoresist)일 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 마스크는 제1 층(503)의 제1 주 표면(505) 상에 침착 될 필요가 없을 수 있다. 대신에, 이러한 구현 예는 마스크를 사용하여 제1 층(503)의 제1 주 표면(505) 상에 침착된 물질의 분포를 형성할 수 있다. 예를 들어, 섀도우 마스크(shadow mask)가 실제로 제1 층(503)의 제1 주 표면(505)과 접촉하지 않고 기상 또는 화학 증착 공정을 제어하기 위해, 섀도우 마스크는 제1 층(503)의 제1 주 표면(505)에 매우 근접하게 있을 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 마스크는 전혀 필요하지 않을 수 있다.
제2 방법에서, 제거 가능한 마스크는 층이 제거되는 곳을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 도 10은, 내부층(309)이 그 위에 침착된 투명층(103)을 예시한다. 부가적으로, 제1 층(901) 및 제2 층(903)은, 투명층(103)의 제2 주 표면(107)에 대향하는 제2 층(903)의 제1 주 표면(905)과 함께, 나타낸 바와 같이, 내부층(309) 상에 침착된다. 제거 가능한 마스크(1001)는 제2 층(903)의 제1 주 표면(905)의 부분 상에 침착될 수 있다. 도 11에 예시된 바와 같이, 현재 상태에서 물품은 에칭액(1003)이 도포되는 챔버(1005)에 놓여질 수 있다. 에칭제는, 제거 가능한 마스크(1001)에 의해 덮힌 부분이 아닌 제2 층(903)의 제1 주 표면(905)의 노출된 부분을 에칭한다. 이는, 도 12에 예시된 바와 같이, 제1 층(901)의 제1 주 표면(1103)의 부분을 노출시킨다. 그 다음, 제거 가능한 마스크(1001)는 제거되어, 도 13에 예시된 바와 같이, 제2 층(903)의 나머지 부분을 드러낸다. 형성된 바와 같이, 제1 층(901)의 제1 주 표면(1103)의 노출된 부분 아래에 한정된 부분은 도 2에서 광학층(215)의 제1 부분(201)에 대응할 수 있고, 제2 층(903)의 제1 주 표면(905) 아래에 한정된 다른 부분은 광학층(215)의 제2 부분에 대응할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 제거 가능한 마스크(1001)는 에칭제에 의해 에칭되는 구역을 제한할 수 있다. 예를 들어, 마스크는 다량의 붕소 또는 고분자를 포함할 수 있다. 다른 구현 예에서, 마스크는 제1 층(503)의 제1 주 표면(505) 상에 증착될 필요가 없을 수 있다. 대신에, 이러한 구현 예는 제거 가능한 마스크(1001)를 사용하여 에칭액의 분포를 형성할 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 제거 가능한 마스크(1001)는 전혀 필요하지 않을 수 있다. 이러한 구현 예는 마스크리스 리소그래피(maskless lithography)의 형태, 예를 들어, 컴퓨터 컨트롤러를 갖는 전자 빔 리소그래피를 사용할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 에칭액은 제거 가능한 마스크(1001) 또는 제1 층(901)의 물질이 아닌 제2 층(903)의 물질을 에칭하는데 효과적인 액체일 수 있다. 예를 들어, 에칭액은 HF와 같은 산, NaOH 또는 KOH와 같은 염기, 또는 NH4HF2와 같은 또 다른 화합물일 수 있다. 다른 구현 예에서, 에칭액은 기체로 적용될 수 있다. 예를 들어, HF 가스는 제어된 챔버에 적용될 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 에칭액은 플라즈마일 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 에칭액은 광원에 의해 발생될 수 있다. 제1 층(901)이 훨씬 더 느린 속도, 예를 들어, 10배 느린 속도로 에칭되거나, 또는 제1 층(901) 및 제2 층(903)을 포함하는 다른 물질로 인해 에칭제에 의해 에칭되지 않을 경우, 제1 층(901)은 에칭 정지(etch stop)로 지칭될 수 있다.
제거 가능한 마스크(1001)가 사용되는 구현 예에서, 이것은 제거 가능한 마스크(1001)의 조성물에 따라 다수의 다른 기술을 통해 제거될 수 있다. 예를 들어, 마스크는 플라즈마 노출을 통해 산화될 수 있다. 선택적으로, 마스크는 애싱(ashing)에 의해 제거될 수 있다. 더욱이, 용매, 예를 들어, 1-메틸-2-피롤리돈(NMP)은, 제거 가능한 마스크(1001)를 제거하는데 사용될 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 제1 층(901) 또는 제2 층(903) 중 적어도 하나는 물리적 기상 증착(PVD) 기술, 예를 들어, 스퍼터링 또는 증발을 사용하여 침착될 수 있다. 다른 구현 예에서, 이것은 화학적 기상 증착(CVD)을 사용하여 침착될 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 이것은 플라즈마 또는 이온 빔의 도움으로 침착될 수 있다.
위에서 논의된 방법 중 어느 하나의 다양한 구현 예에서, 제2 층(703, 903)은도 4에 나타낸 상부 서브-층(415)과 같은 광학층(215)의 단일 서브-층에 대응할 수 있다. 이러한 구현 예에서, 제1 층(503, 901)은 남은 광학층(215)의 나머지에 대응할 수 있다. 다른 구현 예에서, 제1 층(503, 901)은 광학층(215)의 임의의 서브-층을 포함하지 않을 수 있거나 또는 제1 층(503, 901)은 전혀 필요하지 않을 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 제3 층은 전술한 방법 중 어느 하나의 완료 후에 침착될 수 있고, 상기 제3 층은 광학층(215)에 대한 부가 서브-층을 포함할 수 있다.
실시 예
다양한 구현 예는 하기 실시 예에 의해 더욱 명확해질 것이다. 이러한 실시 예에서, AlOxNy, SiuOxNy, 및 SiuAlvOxNy는, 제공된 층 두께 설계 및 목표화된 굴절률 분산 값을 재-생성하기 위해 약간의 공정 조정을 갖는, 모델링된 실시 예에서 고-굴절률 물질로 실질적으로 상호교환 가능한 것으로 확인된 점에 유의하여야 한다. 실시 예의 전반에 걸쳐, 기판은: 57.5 SiO2; 16 Al2O3; 17 Na2O; 2.9 MgO; 0.1 SnO2; 및 6.5 P2O5의 공칭 조성물(mol%)을 갖는 유리이다.
실시 예 A는, 유리 기판 상에 침착된 AlOxNy 및 SiO2의 교호 층을 포함한다. 제1 부분(201)에서, 물품(100, 200, 300)의 (공기에 인접한) 제1 주 표면(111)과 투명층(103)(기판) 사이에 8개의 서브-층이 있다. 제2 부분(203)에서, 물품의 제1 주 표면(111)과 투명층(103) 사이에 10개의 서브-층이 있다. 이로써, 제2 부분(203)은 제1 부분보다 2개의 더 많은 서브-층을 갖는다. 본 실시 예의 구조를 포함하는 서브-층의 상대적 두께는 표 1에 나타낸다.
| 550 ㎚에서 굴절률 | 제2 부분 | 제1 부분 | |
| 물질 | 두께(㎚) | 두께(㎚) | |
| 기판(유리) | 1.51 | ||
| AlOxNy | 2.006 | 8 | 8 |
| SiO2 | 1.481 | 52.41 | 52.41 |
| AlOxNy | 2.006 | 24.48 | 24.48 |
| SiO2 | 1.481 | 30.12 | 30.12 |
| AlOxNy | 2.006 | 42.63 | 42.63 |
| SiO2 | 1.481 | 8.93 | 8.93 |
| AlOxNy | 2.006 | 2000 | 2000 |
| SiO2 | 1.481 | 15 | 15 |
| AlOxNy | 2.006 | 30 | 0 |
| SiO2 | 1.481 | 99 | 0 |
| 공기 | 1 | 공기 | 공기 |
실시 예 A의 물품을 제조하는 하나의 방법은, 제1 및 제2 부분 모두에 대한 제2 부분에 대응하는 모든 층을 침착시키는 단계, 상기 제2 부분의 표면과 접촉하는 마스크를 사용하여 제2 부분을 마스킹하는 단계, HF 또는 NH4HF2와 같은 불소-함유 에칭제를 사용하여 제1 부분에서 SiO2 층을 에칭하는 단계, KOH 또는 NaOH와 같은 염기성 에칭제를 사용하여 제1 부분(즉, 제1 AlOxNy 층)에서 제2 층을 에칭하는 단계, 및 그 다음 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은, HF 및 NH4HF2가 SiO2를 빠르게 에칭하고 AlOxNy를 천천히 에칭하며, KOH 및 NaOH의 경우 그 반대인 사실을 활용한다. 선택적으로, 또 다른 제조 방법은, 먼저 제1 및 제2 부분 모두에서 처음 8개 층을 침착시키는 단계, 그 다음, 제2 부분에서 최종 2개 층을 침착시키는 동안 제1 부분을 마스킹하는 단계, 및 그 다음 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이는, 제1 부분이 아닌, 제2 부분만 최종 2개의 층이 형성되는 것을 보장한다.
도 14는, 본 실시 예에 대하여 점선으로된 제1 부분(201) 및 실선으로된 제2 부분(203)에 대한 단-면 반사율 스펙트럼을 나타낸다. x-축 또는 가로 축은, nanometers(㎚) 단위의 파장이고, 세로 축은 퍼센트로서 단-면 반사율이다. 여기서, 제1 부분(201)은 약 10.6%의 평균 반사율을 나타내는 반면, 제2 부분(203)은 약 1.5%의 평균 반사율을 나타낸다. 평균 반사율의 절대 값에서 약 9% 차이는, 약 5%를 초과하기 때문에 큰 차이를 나타낸다.
도 15는, 점선 및 개방 정사각형으로 제1 부분(201) 및 실선 및 폐쇄 원으로 제2 부분(203)에 대한 반사된 색을 나타낸다. 큰 개방 정사각형 및 원은, 물품을 수직 입사에서 본 경우, 색 좌표를 나타낸다. 큰 개방 심벌(symbol)에서 멀어지는 곡선 상에 각 점은, 이전 점보다 수직에서 약 10도 더 먼 판독 값을 나타낸다. 본 실시 예의 경우, 제1 부분(201)은 임의의 입사각에서 (a*=0, b*=0)에 비해 실질적으로 눈에 잘 안 띄는 중간색(즉, 중성색) 및 입사각에 걸쳐 실질적으로 눈에 잘 안 띄는 중간색 시프트(no color shift)를 나타낸다. 대조적으로, 제2 부분(203)은, 약 3 이하의 색 차이 및 약 3 이하의 색 시프트도 나타낸다. 이로써, 이는 평균 반사율에서 차이를 갖지만, 4 미만의 색 차이 및 색 시프트를 갖는 몇몇 구현 예의 실시 예이다.
실시 예 B는 유리 기판 상에 침착된 SiO2 및 AlOxNy의 교호 층을 포함한다. 제1 부분(201)에서, 물품(100, 200, 300)의 (공기에 인접한) 제1 주 표면(111)과 투명층(103)(기판) 사이에 14개의 서브-층이 있다. 제2 부분(203)에서, 물품의 제1 주 표면(111)과 투명층(103) 사이에 15개의 서브-층이 있다. 이로써, 제2 부분(203)은 제1 부분보다 1개의 더 많은 서브-층을 갖는 반면, 제2 부분(203)의 모든 다른 서브-층은 동일한 두께 및 굴절률로 제1 부분에서 층들에 대응한다. 결과적으로, 실시 예 B의 서브-층은 도 4에 대응한다. 본 실시 예의 구조를 포함하는 서브-층의 상대적 두께는 표 2에 나타낸다.
| 550 ㎚에서 굴절률 | 제2 부분 | 제1 부분 | |
| 물질 | 두께(㎚) | 두께(㎚) | |
| 기판 | 1.51 | ||
| AlOxNy | 2.006 | 7.7 | 7.7 |
| SiO2 | 1.481 | 52.41 | 52.41 |
| AlOxNy | 2.006 | 24.48 | 24.48 |
| SiO2 | 1.481 | 30.12 | 30.12 |
| AlOxNy | 2.006 | 42.63 | 42.63 |
| SiO2 | 1.481 | 8.93 | 8.93 |
| AlOxNy | 2.006 | 2000 | 2000 |
| SiO2 | 1.481 | 22.4 | 22.4 |
| AlOxNy | 2.006 | 15.6 | 15.6 |
| SiO2 | 1.481 | 66.1 | 66.1 |
| AlOxNy | 2.006 | 94.9 | 94.9 |
| SiO2 | 1.481 | 56.7 | 56.7 |
| AlOxNy | 2.006 | 45 | 45 |
| SiO2 | 1.481 | 63 | 63 |
| AlOxNy | 2.006 | 48.6 | 0 |
| 공기 | 1 | 공기 | 공기 |
실시 예 B의 물품을 제조하는 하나의 방법은, 2개의 부분들에 대해 제2 부분에 대응하는 모든 층들을 침착시키는 단계, 상기 제2 부분의 표면과 접촉하는 마스크를 사용하여 제2 부분을 마스킹하는 단계, KOH 또는 NaOH와 같은 염기성 에칭제를 사용하여 제1 부분에서 제2 층(즉, 처음 AlOxNy 층)을 에칭하는 단계, 및 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 또 다른 제조 방법은, 먼저 제1 및 제2 부분 모두에 처음 14개 층을 침착시키는 단계, 그 다음 제2 부분에 최종 층을 침착시키는 동안 제1 부분을 마스킹하는 단계, 및 그 다음 마스크를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이는, 제1 부분이 아닌, 제2 부분만 최종 층이 형성되는 것을 보장한다.
도 17은, 본 실시 예에 대하여 점선으로된 제1 부분(201) 및 실선으로된 제2 부분(203)에 대한 단-면 반사율 스펙트럼을 나타낸다. x-축 또는 가로 축은, nanometers(㎚) 단위의 파장이고, 세로 축은 퍼센트로서 단-면 반사율이다. 여기서, 제1 부분(201)은 약 29%의 평균 반사율을 나타내는 반면, 제2 부분(203)은 약 12%의 평균 반사율을 나타낸다. 평균 반사율의 절대 값에서 약 17% 차이는, 약 5%를 초과하기 때문에 큰 차이를 나타낸다.
도 16은, 점선 및 개방 정사각형으로 제1 부분(201) 및 실선 및 폐쇄 원으로 제2 부분(203)에 대한 반사된 색을 나타낸다. 큰 개방 정사각형 및 원은, 물품을 수직 입사에서 본 경우, 색 좌표를 나타낸다. 큰 개방 심벌에서 멀어지는 곡선 상에 각 점은, 이전 점보다 수직에서 약 10도 더 먼 판독 값을 나타낸다. 수직 입사에서 및 (a*=0, b*=0)에 비해, 제1 부분(201)은 약 35 이상의 색 차이를 나타내는 반면, 제2 부분(203)은 약 55 이상의 색 차이를 나타낸다. 모두는 큰 색 차이를 나타낸다. 더욱이, 제2 부분(203)의 색에 대한 제1 부분(201)의 색의 색 차이는 둘 다를 수직 입사에서 본 경우, 약 90 이상이다. 이는 또한 큰 색 차이를 나타낸다. 부가적으로, 두 부분 모두는 수직 입사 내지 거의 90도 입사에서 본 경우 큰 색 시프트, 즉, 제1 부분(201)에 대해 약 40, 제2 부분(203)에 대해 약 60을 나타낸다.
실시 예 C는 유리 기판 상에 침착된 SiO2 및 AlOxNy의 교호 층을 포함한다. 제1 부분(201)에서, 물품(100, 200, 300)의 (공기에 인접한) 제1 주 표면(111)과 투명층(103)(기판) 사이에 15개의 서브-층이 있다. 제2 부분(203)에서, 물품의 제1 주 표면(111)과 투명층(103) 사이에 15개의 서브-층이 또한 있다. 이로써, 상기 제2 부분(203)에서 상부 서브-층의 두께는, 제1 부분에서 상부-층의 두께보다 약 38.6 ㎚만큼 더 두껍다. 제2 부분(203)의 모든 다른 서브-층은 동일한 두께 및 굴절률로 제1 부분에서 층들에 대응한다. 제2 부분의 상부 서브-층의 두께와 제1 부분의 대응하는 서브-층의 두께 사이의 차이가 20 ㎚를 초과하기 때문에, 실시 예 C의 서브-층은 도 5에 대응한다. 본 실시 예의 구조를 포함하는 서브-층의 상대적 두께는 표 3에 나타낸다. 실시 예 C의 제2 부분은 실시 예 B의 제2 부분과 동일한다. 이는, 최종 층 두께를 신중하게 제어하는 여기에 기재된 것과 유사한 마스킹 또는 에칭 방법을 사용하여, 다른 광학 특성을 가진 3개의 부분들을 갖도록 쉽게 제작될 수 있는 설계의 예를 제공한다. 상기 3개의 부분들은 실시 예 B의 제1 부분, 실시 예 B의 제2 부분, 및 실시 예 C의 제1 부분에 대응할 수 있다.
| 550 ㎚에서 굴절률 | 제2 부분 | 제1 부분 | |
| 물질 | 두께(㎚) | 두께(㎚) | |
| 기판 | 1.51 | ||
| AlOxNy | 2.006 | 7.7 | 7.7 |
| SiO2 | 1.481 | 52.41 | 52.41 |
| AlOxNy | 2.006 | 24.48 | 24.48 |
| SiO2 | 1.481 | 30.12 | 30.12 |
| AlOxNy | 2.006 | 42.63 | 42.63 |
| SiO2 | 1.481 | 8.93 | 8.93 |
| AlOxNy | 2.006 | 2000 | 2000 |
| SiO2 | 1.481 | 22.4 | 22.4 |
| AlOxNy | 2.006 | 15.6 | 15.6 |
| SiO2 | 1.481 | 66.1 | 66.1 |
| AlOxNy | 2.006 | 94.9 | 94.9 |
| SiO2 | 1.481 | 56.7 | 56.7 |
| AlOxNy | 2.006 | 45 | 45 |
| SiO2 | 1.481 | 63 | 63 |
| AlOxNy | 2.006 | 48.6 | 10 |
| 공기 | 1 | 공기 | 공기 |
실시 예 C의 물품을 제조하는 하나의 방법은, 제1 및 제2 부분들 모두에 처음 14개 층을 침착시키는 단계, 상기 제1 부분에 최종 층을 침착시키는 동안 제2 부분을 마스킹하는 단계, 상기 마스크를 제거하는 단계, 그 다음 상기 제2 부분에 최종 층을 침착시키는 동안 제1 부분을 마스킹하는 단계, 및 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 또 다른 제조 방법은, 제1 및 제2 부분들 모두에 처음 14개 층 뿐만 아니라 10 ㎚의 최종 층을 침착시키는 단계, 그 다음 제2 부분에 최종 층의 나머지(즉, 37.6 ㎚)를 침착시키는 동안 제1 부분을 마스킹하는 단계, 및 그 다음 마스크를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
도 19는, 본 실시 예에 대하여 점선으로된 제1 부분(201) 및 실선으로된 제2 부분(203)에 대한 단-면 반사율 스펙트럼을 나타낸다. 비교를 위하여, 실시 예 B로부터의 제1 부분은 점선으로 나타낸다. x-축 또는 가로 축은, nanometers(㎚) 단위의 파장이고, 세로 축은 퍼센트로서 일-면 반사율이다. 여기서, 제1 부분(201)은 약 29%의 평균 반사율을 나타내는 반면, 제2 부분(203)은 약 20.5%의 평균 반사율을 나타낸다. 평균 반사율 값들의 절대 값에서 약 8.5% 차이는, 약 5%를 초과하기 때문에 큰 차이를 나타낸다.
도 20은, 점선 및 삼각형으로 제1 부분(201) 및 실선 및 폐쇄 원으로 제2 부분(203)에 대한 반사된 색을 나타낸다. 비교를 위하여, 실시 예 B로부터의 제1 부분은 점선 및 개방 정사각형을 사용하여 나타낸다. 큰 삼각형 및 원은, 각각, 물품을 수직 입사에서 본 경우, 색 좌표를 나타낸다. 큰 개방 심벌에서 멀어지는 곡선 상에 각 점은, 이전 점보다 수직에서 약 10도 더 먼 판독 값을 나타낸다. 수직 입사에서 및 (a*=0, b*=0)에 비해, 제1 부분(201)은 약 40 이상의 색 차이를 나타내는 반면, 제2 부분(203)은 약 55 이상의 색 차이를 나타낸다. 모두는 큰 색 차이를 나타낸다. 더욱이, 제2 부분(203)의 색에 대한 제1 부분(201)의 색의 색 차이는 둘 다를 수직 입사에서 본 경우, 약 90 이상이다. 이는 또한 큰 색 차이를 나타낸다. 부가적으로, 두 부분 모두는 수직 입사 내지 거의 90도 입사에서 본 경우 큰 색 시프트, 즉, 제1 부분(201)에 대해 약 40, 제2 부분(203)에 대해 약 60을 나타낸다.
여기에 개시된 고경도 물품은, 디스플레이를 갖는 물품(또는 디스플레이 물품)(예를 들어, 휴대 전화, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션 시스템, 웨어러블 장치(예를 들어, 시계) 및 이와 유사한 것을 포함하는, 소비자 전자장치), 건축용 물품, 수송용 물품(예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 해상 선박, 등), 가정용 기구 물품, 또는 약간의 투명성, 내-스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합을 필요로 하는 임의의 물품과 같은 또 다른 물품 내로 혼입될 수 있다. 여기에 개시된 고경도 물품 중 어느 하나를 혼입하는 대표적인 물품은 도 21a 및 21b에 나타낸다. 구체적으로, 도 21a 및 21b는, 전면(2104), 후면(2106), 및 측면(2108)을 갖는 하우징(2102); 상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 또는 그 내에 전체적으로 있고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접한 디스플레이(2110)를 포함하는 전기 구성요소(도시되지 않음); 및 상기 디스플레이 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 커버 기판(2112)을 포함하는 소비자 전자 장치(2100)를 나타낸다. 몇몇 구현 예에서, 커버 기판(2112) 또는 하우징(2102)의 일부 중 적어도 하나는 여기에 개시된 고경도 물품 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어들의 "단수"는 "적어도 하나"를 의미하고, 반대로 명시적으로 언급되지 않는 한 "오직 하나"로 제한되지 않아야 한다. 따라서, 예를 들어, "구성요소"에 대한 언급은, 별도의 언급이 없는 한, 둘 이상의 이러한 구성요소들을 갖는 구현 예들을 포함한다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "약"은, 양, 크기, 제형, 파라미터, 및 기타 수량 및 특징이 정확하지 않고 정확할 필요는 없으며, 허용 오차, 변환 계수 (conversion factors), 반올림, 측정 오차 및 이와 유사한 것, 및 기술분야의 당업자에게 알려진 기타 인자들을 반영하여, 원하는 것에, 대략적이거나 및/또는 더 크거나 작을 수 있음을 의미한다. 용어 "약"이 범위의 값 또는 말단-점을 기재하는데 사용되는 경우, 본 개시는 언급된 특정 값 또는 말단-점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 범위의 수치 값 또는 말단-점이 "약"을 언급하는지의 여부에 관계없이, 범위의 수치 값 또는 말단-점은 2개의 구현 예들: "약"에 의해 변경되는 하나, 및 "약"에 의해 변경되지 않는 다른 하나를 포함하는 것으로 의도된다. 각각의 범위의 말단점은 다른 말단점과 관련하여, 및 다른 말단점과 무관하게 모두 의미있는 것으로 더욱 이해될 것이다.
여기에서 사용된 바와 같은, 용어 "실질적인", "실질적으로" 및 이들의 변형은, 기재된 특색이 값 또는 기재와 동일하거나 또는 거의 동일하다는 것을 나타내는 것으로 의도된다. 예를 들어, "실질적으로 평면의" 표면은 평면 또는 대략 평면인 표면을 나타내는 것으로 의도된다. 게다가, 위에서 정의된 바와 같이, "실질적으로 유사한"은 2개의 값들이 동일하거나 또는 거의 동일하다는 것을 나타내는 것으로 의도된다. 몇몇 구현 예에서, "실질적으로 유사한"은 서로 약 10% 이내, 예를 들어, 서로 약 5% 이내, 또는 서로 약 2% 이내에서 값을 나타낼 수 있다.
상기 구현 예들, 및 이들 구현 예의 특색들은, 대표적인 것으로 본 개시의 범주를 벗어나지 않고 여기에 제공된 다른 구현 예의 임의의 하나 이상의 특색과 임의의 조합으로 또는 단독으로 제공될 수 있다.
본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고, 본 개시에 대해 다양한 변경 및 변화가 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 본 개시의 변경 및 변화가 첨부된 청구범위 및 이들의 균등물의 범주 내에 있는 한 이들을 포함하는 것으로 의도된다.
Claims (27)
- 제1 주 표면을 포함하는 투명층;
제1 주 표면 및 제2 주 표면을 포함하는 광학층으로, 상기 광학층의 제2 주 표면은 상기 투명층의 제1 주 표면 상에 배치되고, 상기 광학층은 광학층의 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 하나에서 또 다른 하나와 인접한 제1 부분 및 제2 부분을 더욱 포함하며, 상기 제1 부분은 적어도 하나의 서브-층에 의해 광학층의 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 한정되고, 상기 제2 부분은 복수의 적층된 서브-층에 의해 광학층의 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 한정되며, 그리고 상기 제1 부분의 색은 적어도 하나의 시야각에 대해 약 4 이상의 제2 부분의 색과의 색 차이를 포함하고, 여기서, 색 차이는 방정식 √((a*2 - a*1)2 + (b*2 - b*1)2)를 사용하여 계산되며, a*1 및 b*1은 시야각에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타내고, a*2 및 b*2는 동일한 시야각에서 본 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타내는, 광학층; 및
물품에서 약 100 nanometers(㎚) 내지 약 500 ㎚의 압입 깊이를 포함하는 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로 약 10 GigaPascals(GPa) 내지 약 50 GPa의 최대 경도를 포함하는, 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 부분 및 제2 부분 각각은 광학 파장에 걸친 명소시 평균을 포함하는 광학층의 제1 주 표면의 반사율 값을 포함하고, 상기 제1 부분의 반사율 값과 제2 부분의 반사율 값 사이에 차이의 절대 값은 약 5% 이상인, 물품. - 청구항 1-2 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 또는 제2 부분 중 적어도 하나는, 색 좌표(a*=0, b*=0), 또는 기준 각에서 본 물품의 해당 부분의 반사율 색 좌표 중 적어도 하나를 포함하는 기준점으로부터 약 12 이상의 기준점 색 시프트를 나타내는 국제 조명위원회 광원하에 0도 내지 90도의 적어도 하나의 입사각에 대한 (L*, a*, b*) 비색계 시스템에서 반사율 색 좌표를 나타내고,
기준점이 색 좌표(a*=0, b*=0)인 경우, 색 시프트는 방정식 √((a*article)2 + (b*article)2)로 정의되며, a*article 및 b*article은 기준 시야각 및 조명의 각도에서 본 물품의 CIE 색 좌표를 나타내고,
기준점이 기준 각에서 본 부분의 색 좌표인 경우, 색 시프트는 방정식 √((a*article - a*ref)2 + (b*article - b*ref)2)로 정의되며, a*article 및 b*article은 기준 시야각 및 조명의 각도에서 본 물품의 CIE 색 좌표를 나타내고, a*ref 및 b*ref는 기준 시야각 및 조명의 각도에서 본 물품의 해당 부분의 CIE 색 좌표를 나타내는, 물품. - 청구항 1-3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 부분 및 제2 부분에 의해 나타난 국제 조명위원회 광원하에 0도 내지 90도의 적어도 하나의 입사각에 대한 (L*, a*, b*) 비색계 시스템에서 반사율 색 좌표들 사이에 차이는, 제1 부분과 제2 부분 사이에 반사율 색 좌표에서 차이의 색 좌표들(a*, b*) 중 적어도 하나를 포함하는 기준점으로부터 약 12 이상의 기준점 색 시프트를 나타내고, 상기 색 시프트는 방정식 √((a*2 - a*2,ref - a*1 + a*1,ref )2 + (b*2 - b*2,ref - b*1 + b*1,ref)2)로 정의되며, a*1 및 b*1은 시야각에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타내고, a*2 및 b*2는 동일한 시야각에서 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타내며, a*1,ref 및 b*1,ref는 기준 시야각 및 조명의 각도에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타내고, a*2,ref 및 b*2,ref는 동일한 기준 시야각에서 본 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타내는, 물품. - 제1 주 표면을 포함하는 투명층;
제1 주 표면 및 제2 주 표면을 포함하는 광학층으로, 상기 광학층의 제2 주 표면은 상기 투명층의 제1 주 표면 상에 배치되고, 상기 광학층은 광학층의 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 하나에서 또 다른 하나와 인접한 제1 부분 및 제2 부분을 더욱 포함하며, 상기 제1 부분은 적어도 하나의 서브-층에 의해 광학층의 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 한정되고, 상기 제2 부분은 복수의 적층된 서브-층에 의해 광학층의 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 한정되며, 상기 제1 부분 및 제2 부분 각각은 광학 파장에 걸친 명소시 평균을 포함하는 광학층의 제1 주 표면의 반사율 값을 포함하고, 상기 제1 부분과 제2 부분의 반사율 값 사이에 차이의 절대 값은 약 5% 이상이며, 그리고 상기 제1 부분의 색은 적어도 하나의 시야각에 대해 약 4 이상의 제2 부분의 색과의 색 차이를 포함하고, 여기서, 색 차이는 방정식 √((a*2 - a*1)2 + (b*2 - b*1)2)를 사용하여 계산되며, a*1 및 b*1은 시야각에서 본 제1 부분의 CIE 색 좌표를 나타내며, a*2 및 b*2는 동일한 시야각에서 본 제2 부분의 CIE 색 좌표를 나타내는, 광학층; 및
물품에서 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 압입 깊이를 포함하는 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로 약 10 GigaPascals(GPa) 내지 약 50 GPa의 최대 경도를 포함하는, 물품. - 청구항 5에 있어서,
상기 제1 부분의 색과 제2 부분의 색 사이에 색 차이는, 모든 시야각에 대해 약 4 이하인, 물품. - 청구항 1-6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 부분은 제1 부분보다 더 많은 서브-층을 포함하는, 물품. - 청구항 1-7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 부분의 서브-층의 두께와 제1 부분의 대응하는 서브-층의 두께 사이에 적어도 하나의 차이는 약 20 ㎚ 이상인, 물품. - 청구항 1-8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 부분의 복수의 서브-층은, 제1 굴절률을 포함하는 제1 서브-층 및 제2 굴절률을 포함하는 제2 서브-층을 포함하고, 상기 제1 굴절률과 제2 굴절률 사이에 차이는 약 0.01 이상인, 물품. - 청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 부분 및 제2 부분 각각은, 1 내지 10 세트의 서브-층을 포함하고, 각 세트의 서브-층은 제1 굴절률을 포함하는 제1 서브-층 및 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 포함하는 제2 서브-층을 포함하는, 물품. - 청구항 9-10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 서브-층은 SiuAlvOxNy, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, ZrO2, 또는 Al2O3 중 적어도 하나를 포함하고, 제2 서브-층은 SiO2, Al2O3, SiO, AlOxNy, SiOxNy, 또는 SiuAlvOxNy 중 적어도 하나를 포함하는, 물품. - 청구항 1-11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 최대 경도는 약 12 GPa 내지 약 50 GPa인, 물품. - 청구항 1-12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물품의 최대 경도는, 광학층의 제1 부분과 관련된 물품의 제1 부분 및 광학층의 제2 부분과 관련된 물품의 제2 부분 모두에서 나타나는, 물품. - 청구항 1-13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경도는, 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 모든 압입 깊이에서 측정된 것으로 약 10 GPa 내지 약 50 GPa인, 물품. - 청구항 1-14 중 어느 한 항에 있어서,
경도는, 광학층의 제1 부분과 관련된 물품의 제1 부분 및 광학층의 제2 부분과 관련된 물품의 제2 부분 모두에서 약 100 ㎚ 내지 약 500 ㎚의 모든 압입 깊이에서 측정된 것으로 약 10 GPa 내지 약 50 GPa인 물품. - 청구항 1-15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물품은, 광학층의 제1 주 표면 또는 물품의 제1 주 표면 중 적어도 하나에 대해 테이버 시험을 사용한 500-사이클 마모 후에 내마모성을 나타내고, 여기서, 상기 내마모성은:
약 8 ㎜의 직경을 갖는 조리개를 포함하는 헤이즈미터를 사용하여 측정된 것으로, 약 1% 이하의 헤이즈;
원자간력 현미경으로 측정된 것으로, 약 12 ㎚ 이하의 평균 거칠기(Ra);
600 ㎚ 파장에서 2 ㎜ 조리개로, 산란 측정용 이미징 구를 사용한 투과율에서 수직 입사로 측정된 것으로, 약 40도 이하의 극 산란 각에서, 약 0.05(1/steradian의 단위) 이하의 산란 광 강도; 및
600 ㎚ 파장에서 2 ㎜ 조리개로, 산란 측정용 이미징 구를 사용한 투과율에서 수직 입사로 측정된 것으로, 약 20도 이하의 극 산란 각에서, 약 0.1(1/steradian의 단위) 이하의 산란 광 강도; 중 임의의 하나 이상을 포함하는, 물품. - 청구항 1-16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학층의 제2 주 표면은 투명층의 제1 주 표면과 직접 물리적으로 접촉하는, 물품. - 청구항 1-17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학층의 제1 주 표면은 물품의 제1 주 표면의 일부인, 물품. - 청구항 1-18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명층의 제1 주 표면은 만곡된 표면을 포함하는, 물품. - 청구항 1-19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 부분을 한정하는 광학층의 제1 주 표면의 면적 또는 상기 제2 부분을 한정하는 광학층의 제2 주 표면의 면적은, 약 100 ㎛2 내지 약 5 ㎠인 물품. - 청구항 1-20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 부분은 제1 부분보다 정확히 1개 더 많은 서브-층으로 이루어지는, 물품. - 청구항 1-21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 부분에서 5개 이상의 서브-층은, 제2 부분에서 5개 이상의 서브-층과 동일한 두께 및 굴절률인, 물품. - 전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 있고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접한 디스플레이를 포함하는, 전기 구성요소; 및
상기 디스플레이 위에 배치된 커버 기판을 포함하고,
여기서, 상기 하우징 또는 커버 기판의 일부 중 적어도 하나는 청구항 1-22 중 어느 한 항의 물품을 포함하는, 소비자 전자 제품. - 투명층의 제1 주 표면에 대해 제1 물질을 도포하여 광학층의 제1 부분 및 제2 부분의 제1 서브-층을 생성시키는, 도포 단계;
상기 광학층의 제1 부분을 마스킹하는 단계;
상기 제1 서브-층의 제1 주 표면에 제2 물질을 도포하여 광학층의 제2 부분의 제2 서브-층을 생성시키는, 도포 단계; 및
상기 마스크를 제거하는 단계를 포함하는, 청구항 1-5 중 어느 한 항의 물품을 제조하는 방법. - 청구항 24에 있어서,
상기 제1 물질 및 제2 물질은 동일한 것인, 물품을 제조하는 방법. - 투명층의 제1 주 표면에 대해 제1 물질을 도포하여 광학층의 제1 부분 및 제2 부분의 제1 서브-층을 생성시키는, 도포 단계;
상기 제1 서브-층의 제1 주 표면에 제2 물질을 도포하여 광학층의 제1 부분 및 제2 부분의 제2 서브-층을 생성시키는, 도포 단계;
상기 광학층의 제2 부분을 마스킹하는 단계;
상기 제1 부분의 제2 서브-층을 에칭제로 제거하는 단계; 및
상기 마스크를 제거하는 단계를 포함하는, 청구항 1-5 중 어느 한 항의 물품을 제조하는 방법. - 청구항 26에 있어서,
상기 에칭제는 제2 물질을 에칭하는데 효과적이고 제1 물질을 에칭하는데 효과적이지 않은, 물품을 제조하는 방법.
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