KR20230024731A - 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법에 관한 것이다. 코팅 렌즈의 제조 방법은 렌즈 기재가 선택되는 단계; 저굴절 소재 및 고굴절 소재가 선택되는 단계; 발수 코팅 층이 결정되는 단계; 굴절 층의 구조가 결정되는 단계; 선택된 소재 및 층 구조에 따라 증착 조건이 결정되는 단계; 및 결정된 조건에 따라 코팅 층이 형성되는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법에 관한 것이고, 구체적으로 표면에 발수 코팅이 되어 발수 및 오염 방지 특성에 의하여 차량의 카메라용 렌즈로 적용될 수 있는 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법을 제공하는 것이다.
굴절에 의하여 광을 모으거나 분산시키는 광학 수단에 해당하는 렌즈는 유리와 같은 투명 소재로 만들어지거나, 유리 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 이와 같은 소재로 만들어지는 렌즈에 다양한 형태의 코팅 층이 형성되어 렌즈의 사용 목적에 적합하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어 안경용 렌즈에 눈부심 방지 및 선명한 시야의 확보를 위하여 반사 방지 코팅(Anti-Reflection Coating) 층이 형성될 수 있다. 또한 카메라 렌즈, 자동차 램프의 렌즈 또는 후사경의 렌즈의 경우 각각의 사용 환경 또는 용도에 따라 적절하게 코팅이 될 필요가 있다. 이와 같은 코팅 렌즈와 관련하여 특허공개번호 10-2019-0010221은 ta_c 및 Y2O3 코팅 박막층을 구비한 하이브리드 적외선 광학 렌즈에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2019-0053865는 광범위한 입사각에 걸쳐 가시광의 반사를 크게 감소시키는 반사 방지 코팅을 주면 중 어느 하나의 상에 포함하는 광학 렌즈에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2019-0020406은 진공증착에 의한 선글라스 렌즈 코팅 방법에 대하여 개시한다. 렌즈 코팅 층의 렌즈의 용도에 따른 기능을 가지도록 형성되면서 렌즈 자체의 성능을 저하시키지 않도록 형성될 필요가 있다. 예를 들어 렌즈 코팅 층은 렌즈 코팅 층은 기본적으로 높은 투과율을 가지면서 발수 또는 오염 방지 특성을 가지는 것이 유리하다. 이와 함께 다양한 형태의 이물질의 충격에 대한 스크래치 방지 기능 및 강도를 가지는 것이 유리하다. 그러나 선행기술은 이와 같은 특성을 가진 렌즈의 코팅 층을 형성하는 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 진공 증착 방식으로 다중 코팅이 되면서 높은 광 투과율 및 발수 특성에 의하여 차량 카메라의 렌즈용으로 적용될 수 있는 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 코팅 렌즈의 제조 방법은 렌즈 기재가 선택되는 단계; 저굴절 소재 및 고굴절 소재가 선택되는 단계; 발수 코팅 층이 결정되는 단계; 굴절 층의 구조가 결정되는 단계; 선택된 소재 및 층 구조에 따라 증착 조건이 결정되는 단계; 및 결정된 조건에 따라 코팅 층이 형성되는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 고굴절 층은 Ti3O5 층이 되고, 저굴절 층은 MgF2 층 또는 SiO2 층이 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 발수 코팅 층은 불소 소재에 의하여 형성된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 고굴절 층과 저굴절 층은 다수 개의 층으로 형성된다.
본 발명에 따른 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법은 발수 특성 및 오염 방지 특성을 가진 코팅 층이 형성되도록 한다. 이에 의하여 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 코팅 렌즈는 차량 카메라 렌즈로 적용될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 제조 방법에 따른 렌즈는 오부에 노출되는 차량용 카메라 렌즈로 적용되어 렌즈 표면에 수분 또는 유분이 부착되는 것을 방지한다.
도 1은 본 발명에 따른 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 코팅 렌즈의 층 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에 의한 렌즈의 투과 특성의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 제조 방법에 의한 렌즈의 발수 특성의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 코팅 렌즈의 층 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에 의한 렌즈의 투과 특성의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 제조 방법에 의한 렌즈의 발수 특성의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법은 렌즈 기재가 선택되는 단계(P11); 저굴절 소재 및 고굴절 소재가 선택되는 단계(P12); 발수 코팅 층이 결정되는 단계(P13); 굴절 층의 구조가 결정되는 단계(P14); 선택된 소재 및 층 구조에 따라 증착 조건이 결정되는 단계(P15); 및 결정된 조건에 따라 코팅 층이 형성되는 단계(P16)를 포함한다.
기재는 굴절률(refractive index)이 1.70 내지 1.80이 되는 다양한 종류의 렌즈 소재가 될 수 있고, 예를 들어 굴절률이 1.7725가 되는 탄탈럼 프린트(tantalum flint)(Hoya 사의 FAT-1) 또는 LaF3 유리 소재와 같은 소재로 선택될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 기재가 선택되면(P11), 굴절 코팅 층이 선택될 수 있고, 굴절 코팅 층은 고굴절 코팅 층과 저굴절 코팅 층으로 이루어질 수 있다(P12). 고굴절 코팅 층 및 저굴절 코팅 층의 형성을 위한 소재가 선택될 수 있고, 예를 들어 고굴절 층은 Ti3O5 층이 되고, 저굴절 층은 MgF2 층 또는 SiO2 층이 될 수 있다. 발수 코팅 층은 소수성 또는 발수성을 가진 다양한 소재로 선택될 수 있고(P13), 예를 들어 불소 계 소재가 될 수 있다. 구체적으로 과불소에테르(perfluoropolyether) 화합물, 실리콘과 불소의 혼합 화합물이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 이와 같이 굴절 코팅 층 및 발수 코팅 층이 결정되면(P12, P13), 층 구조가 형성될 수 있다(P14). 층 구조는 굴절 층의 두께 또는 굴절 층의 배치 형태를 말하고, 예를 들어 굴절 층은 고굴절 층과 저굴절 층은 다수 개의 층으로 형성될 수 있다. 다수 개의 층으로 이루어지는 코팅 층은 진공 증착 방식으로 형성될 수 있고, 이를 위하여 진공 증착 조건이 결정될 수 있다(P15). 증착 조건은 코팅 층의 형성을 위한 이온 빔 어시스트(ion beam assist), 진공 압력 또는 진공 챔버의 온도와 같은 증착 조건을 포함한다. 이온 빔 어시스트로 아르콘(Ar) 또는 산소(O2)가 사용될 수 있고, 고굴절 층의 형성을 위한 진공 압력은 0.5 내지 2.0 ×10-4 bar 그리고 저굴절 층의 형성을 위한 진공 압력은 1.5 내지 2.5 ×10-5 bar가 될 수 있다. 또한 진공 챔버의 온도는 200 내지 300 ℃로 유지될 수 있다. 이와 같은 진공 증착 조건이 설정되면(P15), 진공 증착이 진행되어 코팅 층이 형성될 수 있다. 진공 증착에 의한 코팅 층은 다양한 조건에서 형성될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 코팅 렌즈의 층 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 코팅 렌즈는 기재 층(21); 고 굴절 층(22), 저 굴절 층(23), 반복 층(24) 및 발수 층으로 이루어질 수 있다. 기재 층(21)은 탄탈럼 프린트(tantalum flint)(Hoya 사의 FAT-1) 또는 LaF3 유리 소재와 같은 소재가 될 수 있고, 고 굴절 층(22)은 Ti3O5 층이 되고, 저굴절 층(23)은 MgF2 층 또는 SiO2 층이 될 수 있다. 또한 반복 층(24)은 저 굴절 층 소재 또는 고 굴절 층 소재의 연속 층(24_1 내지 24_N)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 코팅 렌즈는 아래와 같은 층으로 이루어질 수 있다.
A. 제1 실시 예
기재(TAF-1)
Ti3O5: 90 내지 120 ㎚
SiO2: 350 내지 400 ㎚
Ti3O5: 300 내지 350 ㎚
SiO2: 200 내지 300 ㎚
Ti3O5: 800 내지 900 ㎚
SiO2: 80 내지 120 ㎚
Ti3O5: 320 내지 400 ㎚
SiO2: 850 내지 950 ㎚
AF: 150 내지 250 ㎚
B. 제2 실시 예
기재(TAF-1)
Ti3O5: 200 내지 220 ㎚
MgF2: 350 내지 400 ㎚
Ti3O5: 400 내지 450 ㎚
MgF2: 180 내지 200 ㎚
Ti3O5: 900 내지 950 ㎚
MgF2: 200 내지 250 ㎚
Ti3O5: 280 내지 320 ㎚
MgF2: 1450 내지 1550 ㎚
AF: 150 내지 250 ㎚
이와 같이 고굴절 층과 저굴절 층은 서로 다른 두께를 가지면서 교대로 층을 형성할 수 있고, 이의 의하여 코팅 층의 강도 또는 내구성이 향상될 수 있다. 또한 이와 같은 층 구조에 의하여 코팅 층의 박리 현상이 감소되면서 카메라 렌즈용으로 적합한 광 투과율이 유지될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에 의한 렌즈의 투과 특성의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 코팅 층의 두께가 2,000 내지 5,000 ㎚가 되는 경우 400 내지 700 ㎚의 파장 대역에서 광 투과율은 95 % 이하가 된다는 것을 알 수 있다. 구체적으로 평균 반사율이 2.8 내지 3.0 %가 되면서 415 내지 460 ㎚의 파장 대역에서 0.2 내지 0.3 %의 반사율을 나타내고, 390 내지 720 ㎚의 파장 대역에서 1 % 이하의 반사율을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과에 따르면, 본 발명에 따른 코팅 렌즈는 가시광선 영역에서 높은 광 투과율을 가진다는 것을 알 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 제조 방법에 의한 렌즈의 발수 특성의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 코팅 렌즈에 대한 발수 특성이 시험되었다. 베이스(41)의 위쪽에 코팅 렌즈(42)가 형성되고, 물 입자(43)에 대한 접촉각(44)이 측정되었고, 측정 결과는 아래와 같다.
접촉각(평균)(degree): 116.67
좌측 각(degree): 116.47
우측 각(degree): 116.86
베이스로부터 최고점까지 높이(㎜): 1.12
베이스 길이(㎜): 2.9
베이스 면적(㎜2): 6.63
드롭 부피(drop volume)(uL): 13.81
젖음 에너지(wetting energy)(mN/m): -32.67
분포 계수(spreading coefficient)(mN/m): -105.47
접착력(work of adhesion(mN/m): 40.13
시험 결과로부터 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 코팅 렌즈는 뛰어난 발수 특성을 가진다는 것을 알 수 있다
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
21: 기재 층
22: 고 굴절 층
23: 저 굴절 층 24: 반복 층
23: 저 굴절 층 24: 반복 층
Claims (4)
- 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법에 있어서,
렌즈 기재가 선택되는 단계;
저굴절 소재 및 고굴절 소재가 선택되는 단계;
발수 코팅 층이 결정되는 단계;
굴절 층의 구조가 결정되는 단계;
선택된 소재 및 층 구조에 따라 증착 조건이 결정되는 단계; 및
결정된 조건에 따라 코팅 층이 형성되는 단계를 포함하는 코팅 렌즈의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서, 고굴절 층은 Ti3O5 층이 되고, 저굴절 층은 MgF2 층 또는 SiO2 층이 되는 것을 특징하는 코팅 렌즈의 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서, 발수 코팅 층은 불소 소재에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 렌즈의 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서, 고굴절 층과 저굴절 층은 다수 개의 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅 렌즈의 제조 방법.
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2021
- 2021-08-12 KR KR1020210106835A patent/KR102584462B1/ko active IP Right Grant
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