包括可拆卸光学产品的工件和制造该工件的方法

专利名称：包括可拆卸光学产品的工件和制造该工件的方法
包括可拆卸光学产品的工件和制造该工件的方法发明领域本发明涉及一种包括可拆卸的光学产品的新工件，并涉及制造该 工件的方法。本发明能够便宜地制造防划伤、高质量的光学产品，该 产品甚至可以包括多个功能涂层。技术状态芬兰专利申请20020239描述了多个光学产品的制造和加工方法， 其中包含在同一工件中的所述光学产品的加工步骤基本在同一步骤进 行。所述工件和所述光学产品由相同材料制成，并且所述光学产品已 经被形成为所述工件的一个集成部分，其中所述光学产品通过突出部 分与所述工件的内周及外周相连接。由于该突出的结构，所述光学产 品与所述工件结合很差。因此，很难对由突出结构相连的光学产品进 行进一步处理，因为例如在涂覆步骤每个突出结构系统需要单独的装 置设置。另外，所述光学产品自身的注模成形工艺通过它们的窄的突 出部分进行。这将涉及增加的阻碍危险，并损害最终产品的质量。芬兰专利申请20050218描述了包括光学产品的工件，通过光学产 品形成一个角边，从而将所述光学产品从工件卸下。芬兰专利申请 20050216描述了，例如，通过利用脉冲激光器在塑料和玻璃表面上形 成例如金刚石和金属氧化物板。可利用多种不同装置生产CD/DVD光盘。美国专利申请 2002/0067978和瑞典专利513370和513733已经描述了多个这类装置 和/或它们的部件。发
市场上目前可得的用于生产光学产品的解决方案不能保证高质量 的集成制造高质量，尤其是防划伤和防反射透镜或者屏幕防护件，它 们具有在一个单独加工步骤生产的多个光学产品毛坯，并且这些毛坯 在每种情况下按照要求类似地涂覆一个或者多个镀层，其中在该工件 上的全部光学产品在一个单独加工步骤中涂覆。本发明的目的是一种包括一个或者多个可拆卸的光学产品的工 件。这种包括无缝集成的光学产品的工件涂覆有一个或者多个板，使 得涂覆过的工件的至少最上涂层具有至少莫氏2级硬度。本发明的光 学产品优选的是平面的，但它们也可以是三维的。完成的光学产品在 每种情况下通过用已知的方法在该步骤中最方便地从该工件上切割可 以很容易卸下。本发明的另一个目的是提供一种用于生产包括一个或多个可拆卸 的光学产品的工件的方法。现在设想的发明是基于令人惊奇的观察高质量特别是平面光学产品能够以下面的方式经济地快速地制造在单个操作中制造包括多个光学产品的工件，并将其提供给后续工艺，以便在工件的表面上将 要具有的不同涂层和功能能够每次在一个单一的加工步骤中生产。以这种方式，包括在该工件中的光学产品将在一个单一的加工步骤得到 相同的功能和涂层，而没有被污染(尘土)的危险。市场上已经可得到的CD/DVD光盘生产线代表了一种用来制造这 种工件的特别先进的装置。该工件能够利用所述装置的注射成形单元 进行注模，而且部分涂层可以在包括在该装置中的表面处理单元中进 行。
一些特殊涂层的生产可能需要利用通过激光烧蚀产生的涂层。这种激光器装置可以方便地一体形成在市场上可得到的CD/DVD光盘生 产线上。尽管本发明的工件通过前述已知的生产线来生产，但是用这 些装置生产的工件的形状和厚度不局限于目前已生产的产品的形状和 厚度。因此，例如，CD/DVD光盘直径为120mm。根据本发明，优选 地，所述工件的尺寸被增加，以便工件能够适应最多数量的光学产品。 因此，本发明一个实施例中的工件是直径170mm的圆形工件。


图l:现有技术的注射成形装置(NetstalE-Jet)。 图2:现有技术的涂覆单元(M2SQ1)。图3:本发明的一个实施例，用于生产包括可拆卸光学产品的平 面工件。该工件具有和普通CD/DVD光盘相同的大小，即，直径120mm。图4:本发明包括可拆卸光学产品的工件，其中标出了光学产品 的拆卸位置。该述工件具有普通CD/DVD光盘的大小，即，直径120mm。图5:本发明的一个实施例，用于生产包括可拆卸光学产品的平 面工件。该工件类似普通的CD/DVD光盘，但是直径为170mm。图6:示出在本发明工件上的导光板(LGP)和它们的工作原理。 LGP引导入射在透镜或者屏幕防护件上的入射光线，使得最少部分的 光达到实际显示屏。图7:用于本发明的平面工件中的光学产品(透镜)的一种表面 解决方案。实际透镜(1)(可选地屏幕防护件)具有先前通过注射成 形或者层压产生的LGP板。该透镜的上表面和下表面涂覆有漆涂层 (2)。优选，所述漆由硬漆组成。图8:用于本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。 实际透镜(1)(可选地屏幕防护件)具有先前通过注射成形或者层压 产生的LGP板。漆表面(2)只设置在透镜的下表面上。图9:本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。实 际透镜(1)(可选地屏幕防护件)具有先前通过注射成形或者层压产 生的LGP板。漆表面(2)只设置在透镜的上表面上。图10:本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。实 际透镜(1)(可选地屏幕防护件)具有先前通过注射成形或者层压产 生的LGP板。该透镜的上面和下面涂覆有漆涂层(2)。在该实施例中， 光学产品的最上涂层是金刚石板(3)。
图ll:本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。实 际透镜(1)(可选地屏幕防护件)具有先前通过注射成形或者层压产 生的LGP板。该透镜的下表面有漆涂层(2)，并且上表面涂覆有金刚 石板(3)。图12:本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。本实施例中的透镜(4)(可选地屏幕防护件)不具有LGP板。透镜的上 表面涂覆有金刚石板3)。图13:本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。实 际透镜(5)(可选地屏幕防护件)在两面具有先前通过注射成形或者 层压产生的LGP板。该透镜(5)的上表面涂覆有漆层(2)，其上又涂 覆有光催化的自净化涂层(6)。图14:本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。实 际透镜(5)(可选地屏幕防护件)在两面具有先前通过注射成形或者 层压产生的LGP板。该透镜(5)的上表面涂覆有漆层(2)，其上又涂 覆有UV保护涂层(6)。图15:本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。实 际透镜(1)(可选地屏幕防护件)在两面具有先前通过注射成形或者 层压产生的LGP板。该透镜(5)的下表面涂覆有漆层(2)。该透镜上 的第一层是防反射涂层(8)，其上又涂覆有金刚石板(3)。图16:本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。实 际透镜(1)(可选地屏幕防护件)在两面具有先前通过注射成形或者 层压产生的LGP板。该透镜(5)的下表面涂覆有漆层(2)，其上又涂 覆有防反射涂层(8)。该透镜的上表面镀有防反射涂层。图17:本发明的平面工件中的光学产品的一种表面解决方案。在 该实施例中，透镜(4)(可选地屏幕防护件)不具有LGP板。所述透 镜的上表面首先镀有防反射涂层，其上又涂覆有漆涂层。发明的详细说明
该涂覆过的工件至少最上层涂层具有至少莫氏2级硬度。优选，光学产品的表面硬具有最大的抗划伤能力。为此，优选地， 包括一个或者多个光学产品的工件的最上层涂层应具有最大的硬度。 表示表面硬度的方式之一是指出其莫氏硬度值。在莫氏硬度中，数值1 对应滑石的硬度，数值2对应石膏的硬度，数值3对应方解石的硬度，数值4对应萤石的硬度，数值5对应磷灰石的硬度，数值6对应正长 石的硬度，数值7对应石英的硬度，数值8对应黄玉的硬度，数值9 对应刚玉的硬度，数值IO对应金刚石的硬度。优选，包括一个或者多 个光学产品的工件的最上层涂层具有至少莫氏4级硬度，最有利具有 莫氏6级硬度。优选，在工件上形成的涂层在整个工件上延伸，但是可选地，可 以只部分地覆盖该工件。在本发明的一个实施例中，工件至少在光学 产品的位置上涂覆。这种部分涂层可以用掩膜产生。工件上形成的涂 层可以设置在工件所有面上，也可以只设置在需要的面上，即，上下 两面或者是其一。工件的侧面也可以涂覆。工件可由塑料或者玻璃制造。塑料是指适于光学产品的任何塑料， 玻璃是指任何可以在熔化状态下能够模制的玻璃，例如，通过注射成 形。在生产CD/DVD光盘中也使用的聚碳酸酯，是一种优选的塑料材 料。本发明包括一个或者多个光学产品的工件的厚度范围是 0.3mm-5mm，优选是0.4mm-1.5mm，最优选是0.7mm-1.2mm。优选，该工件是平面工件。在本发明的一个优选实施例中，待涂覆的工件通过注射成形制造， 优选利用与生产CD/DVD光盘的注射成形装置同样的注射成形装置。 图1示出了一种这样的现有注射成形装置。由注射成形生产的工件可
以为圆、椭圆、三角形或者多边形形状，优选的是圆形形状。本发明 的工件大小不应被限制。然而，在一个优选实施例中，工件具有和目前CD光盘相同的尺寸，S卩，直径是120mm。在本发明的第二优选实 施例中，该工件仍为圆形，但是其直径是170mm。因此两个实施例的 工件可以利用目前用于注射成形CD/DVD光盘的装置或者改进的装置来制造。本发明未涂覆的工件可通过冷和热塑料模制方法和塑料一次压铸 方法生产。其它容易应用的方法同时包括例如压力铸造和现用于金 属浇铸的铸造方法。因此，本发明的工件包括一个或者多个无缝集成的光学产品。该 光学产品可以是通信装置、相机、GPS定位装置或者消费类电子装置的平面透镜或者屏幕防护件，优选是电信装置的平面透镜或屏幕防护 件。本发明的工件涂覆有一个或者多个涂层。在本发明的一个实施例 中，工件的表面涂覆有一个或者多个漆层。这种表面优选是硬漆的防 划伤涂层。漆层可以提供为用作形成表面结构的一种中介物。换句话 说，利用漆层，可以将两个涂层相互堆叠，但是没有这种中间层的这 些镀层将不能具备适当的相互作用来形成具有足够抗划伤能力的表面 结构。在工件表面上形成的漆层的厚度范围是750nm-50/mi，优选是 1/im-15Mm，最优选是4/mi-7/mi。优选地，该漆的材料是与通常用于镀 塑料例如CD/DVD光盘和眼镜的相同的塑料。通过类似的生产漆镀层 的现有方法在工件的表面上产生漆层。这种方法包括浸没、喷溅和旋 涂。本发明的工件可以也具有一个或者多个金属镀层来区分所述光学
产品。这种金属镀层不覆盖整个光学产品，并且部分金属图案可通过 例如掩膜制造。因此，所述镀层可仅由手机的屏幕防护件上起装饰作 用的金属图案框或者用来标志产品的文字组成。在本发明的一个实施例中，在工件上形成的一个或者多个金属镀 层通过利用激光烧蚀蒸发金属形成，使得产生的材料等离子体朝向工 件的表面，由此形成金属镀层。所述金属镀层也能通过其它现有方式 产生，例如移印印刷，压电喷涂或者TS膜。也可以在工件的表面进行装饰性的4色印刷，用来区分光学产品。 本发明所述工件还可以包括一个或者多个金刚石板。如上文所述，金刚石硬度为莫氏10级。这样的表面实际上防划伤而且抗例如化学物 质造成的腐蚀。工件表面上形成的金刚石板的厚度范围是lnm-3/mi， 优选是20nm-500nm,最有利的厚度范围是30nm-300nm。所述金刚石板可由普通类金刚石碳DLC、不含氢的ta-C、或者具 有很高sp3键比例的金刚石构成。尽管人造金刚石板无法给出明确的定 义，但是它也不应该被限制于此处给出的定义。在本发明的一个实施例中，在工件上已经通过利用激光烧蚀蒸发 碳形成一个或多个金刚石板，产生的材料等离子体朝向工件的表面， 形成金刚石层。本发明的工件还可以包括一个或者多个光催化涂层。如果工件设 有光催化涂层，这种涂层优选是工件的最上层涂层，因此也是所述光 学产品的最上层涂层。这种光催化涂层是自净化，换句话说，该光催 化材料在光的UV輻射的催化作用下，分解在该工件和该光学产品表面 上的任何有机杂质。
在本发明的一个实施例中，已经通过利用激光烧蚀蒸发所需的金 属氧化物在工件上形成一个或者多个光催化涂层，使得这样产生的材 料等离子体朝向工件的表面，因此形成光催化镀层。在本发明的第二实施例中，己经通过在氧相利用激光烧蚀蒸发所 需的金属氧化物在工件上形成一个或多个光催化涂层，产生的材料等 离子体朝向工件的表面，形成光催化涂层。以下是形成光催化镀层所需的金属的例子钛、锌、银、铁、铜、 钩、硅、钼，锶或者这些的合金。如果所述工件具有光催化涂层，这种涂层厚度范围是 lrnn-歸0訓，优选是5mn-200歸，最优选是20nm-50nm。在本发明的又一实施例中，在工件的表面上形成一个或者多个UV保护涂层。这种提供uv保护的涂层可以通过利用激光烧蚀蒸发所需的 衬底生产，这样产生的材料等离子体朝向工件的表面，形成提供uv保护的涂层。如果工件的表面上形成提供uv保护的表面，这种表面的厚度范 围是l證-1000nm，优选是5證-200nm，最优选是20證-50nm。包括一个或者多个可拆卸的光学产品的工件具有一个或者多个导 光板LGP。这种微棱镜层将透过透镜或者屏幕防护件的光线引导到侧 面，使得它不会到达例如手机或者任何类似产品的LCD显示屏。在一个优选实施例中，LGP板形成于工件的实际注射成形过程。 在本发明第二优选实施例中，LGP板通过层压形成。本发明的工件具体说其光学产品优选具有一个或多个防反射涂
层，这种涂层通常用于涂覆光学透镜和屏幕防护件。防反射涂层的功 能是基于干涉原理，即，光束的相互作用或者加强或者相消。在防反 射涂层中希望消除反射光束，并且当涂层足够薄(X/4)，且涂覆材料具 有特定的折射率时可以做到。不可能做到100%防反射涂层，因此透镜 还将反射给定颜色的阴影。根据使用目的的不同涂层的厚度和残余反 射光的颜色可以变化。光学产品可以优选通过水磨蚀、激光切割、铣削或者锯从本发明 的包括无缝集成的一个或者多个可拆卸光学产品的工件上卸下。光学 产品还可以利用如激光切割被卸下。如果已在工件上通过激光烧蚀形成涂层，则优选利用脉冲激光器 进行激光烧蚀。所述脉冲激光器优选是冷加工激光器，例如皮秒或者飞秒(phemtosecond)激光器。激光烧蚀优选在真空下进行，例如在如同 芬兰专利申请20050558中描述的真空室中进行，并利用芬兰专利申请 20050559中描述的材料等离子体扇。在恒定气压下，空气中的杂质将 产生污染并影响形成于最终产品上的涂层的质量。没有真空条件，大 部分激光效应将被浪费。本发明还涉及一种用于制造包括一个或者多个可拆卸光学产品的 工件的方法，通过生产包括无缝地一体形成的一个或者多个可拆卸光 学产品的工件，并且通过对所述工件涂覆一个或者多个涂层，至少涂 覆工件的最上层镀层具有至少具有莫氏2级硬度。在制造的工件的表面上形成的镀层优选在整个工件上延伸，但是 它们也可只部分覆盖所述工件。在本发明的一个实施例中，该工件实 际上只在光学产品的位置涂覆。部分涂层可以利用例如掩膜来进行。 镀层可以在工件的所有表面上生产，或者只在需要的表面产生，例如 只在上表面或下表面上产生，或者在其每侧产生。该方法也能够在所 述工件的侧面涂覆。 根据该方法，工件可以由塑料或者玻璃制成。塑料是指任何适用 于光学产品的任何塑料，玻璃是指可以在熔融状态利用例如注模法模 制的玻璃。
一种优选的塑料材料是聚碳酸酯(PC)，其也用于制造CD/DVD光盘。在本发明的方法中，包括一个或者多个可拆卸光学产品的工件厚 度范围是0.3mm-5mm，优选是0.4mm-1.5mm，最优选是0.7mm-1.2mm。在本发明的一个优选实施例中，被涂覆的工件通过注模法生产， 优选利用与在CD/DVD光盘生产中使用的相同注射成形装置。图l示 出了一种常规的注射成形装置。通过注模法生产的工件可为圆形、椭 圆、三角形或多边形，优选是圆形形状。用本发明的方法生产的工件 大小不应被限定。在一个优选实施例中，该工件制成和现有CD光盘相 同大小，直径为120mm。在本发明的第二优选实施例中，该工件也被 制成具有圆形形状，但是直径为170mm。这意味着两个实施例允许利 用在CD/DVD光盘生产中使用的相同的注射成形装置或者其修改形式 的注射成形装置制造该工件。结果，利用本发明的方法制造的工件包括一个或者多个无缝集成 的可拆卸的光学产品。该光学产品可以是电信装置、相机、GPS定位 装置、消费类电子装置的平面透镜或屏幕防护件，优选是电信装置的 平面透镜或屏幕防护件。利用本发明的方法制造的工件涂覆有一个或者多个涂层。在本发 明的一个实施例中，工件表面具有一个或者多个漆涂层。优选这种涂 层是防划伤硬漆涂层。漆涂层也可以用作形成表面结构的一种中间介 质。换句话说，利用漆层，可以将两个涂层相互叠加，如果没有此漆 涂层，将不能具有适当的相互作用来产生具有足够抗划伤能力的表面 结构。 在工件的表面上形成的漆涂层的厚度范围是750nm-50/mi，优选是 1/mi-15/mi，最优选是4/mi-7/mi。漆层材料优选的是通常用来涂覆例如 CD/DVD光盘和眼镜的相同塑料。通过类似的用于生产漆涂层的通常 方法在工件表面上产生漆涂层。这种方法包括浸没、喷溅和旋涂。利用本发明的方法制造的工件也可包括一个或者多个金属镀层来 区分光学产品。这种镀层不全部覆盖该光学产品。部分金属涂层利用 例如掩膜产生。因此，该镀层可由手机的屏幕防护件上仅起装饰作用 的金属图案框或者用来标志产品的文字组成。在本发明方法的一个实施例中，在工件上的一个或者多个金属镀 层通过利用激光烧蚀蒸发金属形成，使得如此形成的材料等离子体朝 向工件的表面方向，并在此表面上形成金属镀层。金属镀层也可通过 其它通常方法产生，例如移印印刷或者TS膜。工件表面也可以具有装饰性的4色印刷，用来区分该产品。利用本发明的方法能够在工件上产生一个或者多个金刚石板。在 工件表面上产生的金刚石板的厚度范围是lnm-3Mm，优选是 20nm-500nm，最优选是30nm-300nm。该金刚石板可由普通的类金刚石碳(DLC)，不含氢的ta-C、或者 具有很高sp3键比例的金刚石构成。尽管无法给出人造金刚石的确切定 义，但是它也不应该被限制于上述定义。在本发明的一个实施例中，通过利用激光烧蚀蒸发碳来在工件上 产生一个或多个金刚石板，使得这样产生的材料等离子体朝向工件的 所述表面，在该表面上形成金刚石层。
另外，在通过本发明的方法制造的工件上可以设置一个或者多个 光催化层。如果在工件上产生光催化层，它将被设置成该工件的最上 层，因此也是该工件中的述光学产品的最上层。这种光催化层是自动 净化表面，换句话说，该光催化材料在光的UV辐射的催化作用下，分 解在该工件和光学产品的表面上的任何有机杂质。在本发明的一个实施例中，通过利用激光烧蚀蒸发所需的金属氧 化物来在工件上形成一个或多个光催化层，使得这样形成的材料等离 子体朝向工件的表面方向，从而形成光催化层。在本发明的第二实施例中，通过在氧相利用激光烧蚀蒸发所需的 金属来在工件上形成一个或多个光催化层，使得如此产生的材料等离 子体朝向工件的表面，从而形成光催化层。在该方法中形成光催化板需要的金属的例子包括钛、锌、银、铁、 铜、鸽、硅、钼、锶或者这些金属的合金。如果在工件上产生光催化层，该层形成的厚度范围是l證-1000mn，优选是5nm-200nm，最优选是20nm-50證。在本发明的另一实施例中，工件可以涂覆有一个或者多个提供UV 保护的涂层。这种提供UV保护的层可以通过利用激光烧蚀蒸发所需的 衬底形成，使得产生的材料等离子体朝向工件的表面，并且在该表面 上形成产生UV保护的层。如果工件表面设有提供UV保护的表面层，该层的厚度范围是 lnm-1000認，优选是5nm陽200nm，最优选是20mn-50證。在本发明的方法中，包括一个或者多个可拆卸的光学产品的工件 优选具有一个或者多个导光板(LGP)。这种微棱镜层将透过透镜或者
屏幕防护件的光引导到侧面，防止它到达例如移动电话或者任何类似 产品的LCD显示屏。在本发明方法的一个优选实施例中，LGP形成于工件的实际注射 成形步骤中。在本发明方法的第二优选实施例中，LGP通过层压形成。本发明的方法优选还包括在工件上具体说在工件上的光学产品上 形成一个或者多个防反射层。本发明的方法允许优选通过使用水磨蚀、激光切割、铣削或者锯 来使所述一个或者多个光学产品从包括这些无缝集成的光学产品的工 件上卸下。光学产品也可以利用如激光切割被卸下。包含最终光学产 品的涂覆过的工件也可被拿到一个装置来进一步处理。在此情况下， 可以只在使用时从所述工件上卸下所述光学产品，以便获得高成本效 率，并且避免对单独光学产品进行包装和开包的补充步骤。如果通过激光烧蚀在工件上产生所述层，则优选利用脉冲激光器 进行激光烧蚀。这种脉冲激光器优选是冷加工激光器，例如皮秒或者 飞秒激光器。激光烧蚀优选在真空下进行，即在如芬兰专利申请 20050558中描述的真空室中进行，并利用芬兰专利申请20050559中描 述的材料等离子体扇。高质量的透镜和屏幕防护件通常具有很平滑的表面，其没有白色 和黑色杂质、应力和北极光花纹。而且，这些表面上的任何彩色印痕、 金属镀层、全息图和其他用于区分的细节都是无瑕疵的，并位于完全 正确的位置。所以，在进行了所有的加工处理之后适当的显示区仍然 是无瑕疵的。它们应当是防划伤、防静电、抗污染和化学品、防反射 和高透明的。它们也应当具有其它特点，例如自净化、UV防护和基于 有源矩阵的触控式显示器。硬漆涂层和金刚石涂层是优选的防划伤涂 层的例子。
本发明的一些实施例允许工件具有上述表面特性，且包括一个或 者多个无缝集成的光学产品，而且允许通过所述方法来生产所述工件。优选地，这种工件利用当前市场上有售的用于生产CD/DVD光盘的注射成形装置生产，其中未涂覆的工件在注射成形单元进行注模成形， 在该注射成形单元中一体形成的涂覆单元或者在激光烧蚀单元中，对 工件和该工件中的全部光学产品一起进行涂覆。该涂覆单元可以包括例如在制造CD/DVD光盘中所用的涂覆单元，如图2所示。本发明的 所述工件也可利用其它为此目的的注射成形装置进行注射成形，并且 涂覆步骤也可利用为此目的专门设计的涂覆单元分开地进行。以这种方式得到容易控制的厚度和光滑的涂层表面，以这种方式 生产的光学产品将具有很好的最终特性。本发明的一些实施例允许最初工件形状与120mm直径CD光盘是 一样的，然后利用例如用于生产CD/DVD的生产线来生产本发明的所 述工件就非常简单而且利于使用。本发明的一些其它实施例允许形状 类似CD光盘的工件直径增加到例如170mm。在这种情况下，同样的 工件将容纳甚至更多数量的光学产品，也能够进行高效率和高质量的 涂覆，在相互集成工作模块中更加经济。结果，工件的大小、厚度和 形状可以能够适于每中情况的需求。不同生产单元的一体化保证无瑕疵，并且特别是快速生产。多个 光学产品在同一个工作步骤中以经济的方式同时生产和加工，而且具 有相同的质量。这样得到的最终产品将是包含光学产品的工件，其能 够销售以备将来应用。因此以经济方式进行并利用生产CD/DVD光盘的相同设备进行的 实际的注射成形工艺包括中央注射成形，同时熔融塑料或者玻璃材料 向外侧周边移动，形成一个大的、无损伤的并且平坦的表面，这样生
产工件。当使用例如塑料作为原材料，所谓"最初塑料"，即，最初与模具 表面接触的塑料，移动到模具的外侧边缘。源自针形阀门的输送管的 最初塑料决不具有高质量，然后将它移动到外侧边缘，而不是该工件 上将放置光学产品的位置。注射成形可以利用具有CD/DVD光盘大小，厚度20mm-50mm的 基本模具进行。模具板是可设置产品特定的涂层、标示、文字或者LGP的表面。模具板是模具的一部分，并且当进行新产品生产时只需要更 模具板。模具板可以集成为注模机的一部分，包括静态注射装置和水冷装置。与之前的方法比较，该方法不再需要使用单独的产品专用的 模具腔以及用于每种产品的完整模具。由于产品在同一个模具中生产，不需要更改注射成形机的参数。这种技术可加速生产，降低生产每个 产品的成本，还可以使透镜和屏幕防护件的厚度减少，而不损害光学 产品的质量和/或它们的工作特性。除了速度快，在一体形成在注射成形装置中的涂覆单元中为工件 和工件上的光学产品一起涂覆也能保证当前产品生产中的功能涂层的 高质量。由于涂覆单元是组件，例如美国专利申请2002/0067978公开 的用于CD光盘涂覆装置的单元，或者芬兰专利申请20050559和 20050058公开的冷加工激光器单元，这些组件的组合将方便地提供用 于在每种情况生产希望的涂层结构所需要的装置组件。涂层的一部分 可以利用在CD装置中使用的标准涂覆单元，一部分涂层利用这些标准 涂覆单元和激光器单元， 一部分涂层仅利用激光器单元。实例下文是本发明的工件和生产该工件的方法的描述，但是不将本发 明限制于这里给出的实施例。实例中描述的透镜/屏幕防护件毛坯可以 由塑料或者玻璃制成。 实例1实例生产的工件在图3示出。实例1的工件利用如图1和图2所示的用于生产CD/DVD光盘的 装置和CordaseOy公司的脉冲激光器进行生产。该工件具有4个一体 化形成的光学产品，该产品可以通过用现有方法的切割从工件上拆卸。 工件的直径为120mm，厚度为0.9mm。工件由聚碳酸酯制造。工件包 括在注射成形步骤中形成的导光板(LGP)，因此在包含在工件中的所有 光学产品中也提供LGP。在如图2所示的模具中，未涂覆的工件毛坯的两侧利用现有CD 光盘技术提供有漆层。该工件的另一表面(将来光学产品的最上层表 面)利用激光烧蚀(脉冲宽度30ps，重复频率20MHz，脉冲功率5/d) 涂覆有二氧化钛层。这样形成的二氧化钛层的厚度为大约30nm，并且 涂层在10—4丁0汀真空度下形成。金属镀层和彩色印刷利用常规方法在图2所示的模具中制造。实例2在实例2中生产的工件在图4示出。该工件与实例1的工件相同。 然而，这个实例示出了用于切割包含在该工件中的平面透镜/屏幕防护 件的切割线。优选，该光学产品能够通过水磨蚀从工件上拆卸。切割 单元可以作为生产设备的一个整体部分，或者该工件可这样交付/售出， 用于进一步处理。实例3用实例3举例说明的工件在图5示出。该工件的直径170mm，厚 度0.8mm。工件包括多个不同的透镜和/或者屏幕防护件，且由聚碳酸 酯制成。工件的上和下表面通过层压导光板制造。另外，工件的第二 表面(将来光学产品的上表面)具有常规的防反射涂层。该工件的最 上层表面包括利用实例1所述的装置和参数通过激光烧蚀形成的金刚石板，其厚度为大约150nm。 实例4用实例4举例说明的工件在图6示出。导光板在工件注射成形时 和通过层压两者形成。有若干种图形可供选择。其中两种在图6示出。 这些表面结构能将从透镜/屏幕防护件上方入射光线引导为与导光板平 行，因此基本阻止光线到达位于光学产品之下的导光板的表面。实例5根据本发明，光学产品表面结构可以按照该光学产品的使用目的 具有所希望的厚度并以希望的相互顺序进行生产。本实施例(图7)示 出工件和光学产品的表面解决方案，其中实际透镜(1)(可选地屏幕 防护件)包括先前通过注射成形或者层压产生的导光板。透镜的下侧 和上侧涂覆有漆涂层(2)。优选，所述漆由硬漆组成。在此表面解决 方案和下述所有的解决方案中，涂层都示作具有一个中间间隔。其目 的是为了示出各个涂层。换句话说，此处示出的镀层实际上是相互接 触的。实例6该实例(图8)示出工件的表面解决方案，以及光学产品的表面 解决方案，该光学产品中的透镜自身(1)(可选地屏幕防护件)具有 先前通过注射成形或者层压产生的导光板。漆涂层(2)只涂覆在透镜 的下表面上。实例7该实例(图9)示出工件的表面解决方案、以及光学产品的表面 解决方案，该光学产品中的透镜自身(1)(可选地屏幕防护件)具有 先前通过注射成形或者层压产生的导光板。漆涂层(2)只涂覆在透镜
的上表面上。 实例8该实例(图IO)示出工件的表面解决方案、以及光学产品的表面 解决方案，该光学产品中的透镜自身(1)(可选地屏幕防护件)具有先前通过注射成形或者层压产生的导光板。漆涂层(2)涂覆在透镜的上下表面上。在本发明的该实施例中，光学产品最上层的涂层由金刚石层构成(3)。 实例9该实例(图11)示出工件的表面解决方案、以及光学产品的表面 解决方案，该光学产品中的透镜自身(1)(可选地屏幕防护件)具有 先前通过注射成形或者层压产生的导光板。漆涂层(2)涂覆在该透镜 的下表面上。金刚石涂层(3)设置在该透镜的上表面上。实例10该实例(图12)示出工件的表面解决方案、以及光学产品的表面 解决方案，该光学产品中的透镜(4)(可选地屏幕防护件)不具有导 光板。该透镜涂覆有金刚石层(3)。实例11该实例(图13)示出工件的表面解决方案、以及光学产品的表面解决方案，该光学产品中的透镜自身(5)(可选地屏幕防护件)在其 两面具有先前通过注射成形或者层压产生的导光板。漆涂层(2)涂覆在透镜(5)的上层表面上，并且此镀层上还涂覆有光催化自净化层(6)。 实例12该实例(图14)示出工件的表面解决方案、以及光学产品的表面 解决方案，该光学产品中的透镜自身(5)(可选地屏幕防护件)在其 两面具有先前通过注射成形或者层压产生的导光板。漆涂层(2)涂覆
在透镜(5)的上表面上，并且此镀层上还涂覆有光催化自净化层(6)。
实例13
该实例(图15)示出工件的表面解决方案、以及光学产品的表面解决方案，该光学产品中的透镜自身(1)(可选地屏幕防护件)具有先前通过注射成形或者层压生产的导光板。漆涂层(2)涂覆在透镜的 下表面上。该透镜上的第一个涂层是防反射涂层(8)。此涂层上涂覆 有金刚石层(3)。
实例14
该实例(图16)示出工件的表面解决方案、以及光学产品的表面 解决方案，该光学产品中的透镜自身(1)(可选地屏幕防护件)具有 先前通过注射成形或者层压生产的导光板。漆涂层(2)涂覆在透镜的 下表面上，此镀层接着涂覆防反射层(8)。该透镜的上面涂覆有防反 射镀层。
实例15
该实例(图17)示出工件的表面解决方案、以及光学产品的表面 解决方案，该光学产品中的透镜自身(4)(可选地屏幕防护件)不具 有导光板。该透镜的上表面涂覆有防反射涂层，其上又涂覆有漆层。
权利要求
1.一种包括一个或者多个可拆卸的光学产品的工件，其特征在于，包括无缝集成的光学产品的所述工件涂覆有一个或者多个涂层，使得该涂覆过的工件的至少最上涂层具有至少莫氏2级硬度。
2. 如权利要求l所述的工件，其特征在于，所述涂覆过的工件的 最上涂层具有至少莫氏4级硬度，优选具有至少莫氏6级硬度。
3. 如权利要求l所述的工件，其特征在于，所述工件由塑料或者 玻璃制成。
4. 如权利要求1-3中任何一项所述的工件，其特征在于，所述涂 覆过的工件的厚度范围是0.3mm-5mm，优选是0.4mm-1.5mm，最优选 是0.7mm-1.2mm。
5. 如权利要求1-3中任何一项所述的工件，其特征在于，通过注 射成形，优选使用与在CD/DVD光盘生产中使用的相同的注射成形装 置制造待涂覆的工件。
6. 如权利要求1-5中任何一项所述的工件，其特征在于，所述工 件的形状是圆形、椭圆形、三角形或者多边形，优选是圆形。
7. 如权利要求1-6中任何一项所述的工件，其特征在于，所述光 学产品是电信装置、相机、GPS定位装置、消费电子装置优选是电信 装置的平面透镜或者屏幕防护件。
8. 如权利要求1-6中任何一项所述的工件，其特征在于，所述工 件的表面已经涂覆有一个或者多个漆层，优选是硬漆层。
9. 如权利要求8所述的工件，其特征在于，所述漆层的厚度范围 是750nm-50pm，优选是lnm-15|im，最优选是4,7,。
10. 如权利要求l-6中任何一项所述的工件，其特征在于，所述工 件的表面已涂覆有一个或者多个金属板，用于区分所述光学产品。
11. 如权利要求IO所述的工件，其特征在于，已通过利用激光烧 蚀蒸发金属形成一个或者多个金属板，这样形成的材料等离子体朝向 工件的表面，因此产生金属板。
12. 如权利要求l-6中任何一项所述的工件，其特征在于，所述工 件的表面已涂覆有一个或者多个金刚石层。
13. 如权利要求12所述的工件，其特征在于，所述金刚石层的厚 度范围是lnm-3pm，优选是20nm-500nm，最有利是30nm-300nm。
14. 如权利要求12或13所述的工件，其特征在于，已通过利用 激光烧蚀蒸发碳形成一个或者多个金刚石层，这样形成的材料等离子 体朝向工件的所述表面，因此产生金刚石层。
15. 如权利要求l-6中任何一项所述的工件，其特征在于，所述工 件的表面已涂覆有一个或者多个光催化层。
16. 如权利要求15所述的工件，其特征在于，已通过利用激光烧 蚀蒸发必需的金属氧化物形成一个或者多个光催化层，这样形成的材 料等离子体朝向所述工件的所述表面，因此产生光催化层。
17. 如权利要求15所述的工件，其特征在于，已在氧相中通过利 用激光烧蚀蒸发必需的金属形成一个或者多个光催化层，这样形成的 材料等离子体朝向工件的表面，因此产生光催化层。
18. 如权利要求16或17所述的工件，其特征在于，所述金属由 钛、锌、银、铁、铜、钨、硅、钼、锶或者它们的合金构成。
19. 如权利要求15所述的工件，其特征在于，所述光催化层的厚 度范围是lnm-1000nm，优选是5nm-200nm，最有利是20nm-50nm。
20. 如权利要求l-6中任何一项所述的工件，其特征在于，所述工 件的表面已涂覆有一个或者多个提供UV保护的层。
21. 如权利要求20所述的工件，其特征在于，已通过利用激光烧 蚀蒸发必需的衬底形成一个或者多个产生UV保护的层，这样形成的材 料等离子体朝向工件的表面，因此产生提供UV保护的层。
22. 如权利要求20所述的工件，其特征在于，所述提供UV保护 的层的厚度范围是lnm-1000nm，优选是5nm-200nm，最有利是 20nm-50nm。
23. 如权利要求l-6中任何一项所述的工件，其特征在于，所述工 件的表面已涂覆有一个或者多个导光板。
24. 如权利要求23所述的工件，其特征在于，所述导光板已在工 件注射成形期间产生。
25. 如权利要求23所述的工件，其特征在于，已经通过层压产生 所述导光板。
26. 如权利要求l-6中任何一项所述的工件，其特征在于，所述工 件的表面已涂覆有一个或者多个防反射层。
27. 如前述任一项权利要求所述的工件，其特征在于，所述光学 产品可以通过水磨蚀、激光切割、铣削或者锯从所述工件拆卸。
28. 如权利要求ll、 14、 16、 17或21所述的工件，其特征在于， 利用脉冲激光器进行激光烧蚀。
29. 如权利要求28所述的工件，其特征在于，所述脉冲激光器是 冷加工激光器，例如皮秒或飞秒激光器。
30. 如权利要求27所述的工件，其特征在于，在真空下进行激光 烧蚀。
31. —种用于生产包括一个或者多个可拆卸的光学产品的工件的 方法，其特征在于，生产包括无缝集成的一个或多个光学产品的工件， 并且用一个或者多个涂层涂覆该工件，所述涂覆过的工件的至少最上 涂层具有至少莫氏2级硬度。
32. 如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述涂覆过的工件 上的最上涂层具有至少莫氏4级硬度，优选具有至少莫氏6级硬度。
33. 如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述工件由塑料或 者玻璃制成。
34. 如权利要求31-33所述的方法，其特征在于，所述涂覆过的工 件的厚度范围是0.3mm-5mm，优选是0.4mm-1.5mm，最有利是 0.7mm-1.2mm。
35. 如权利要求31-33所述的方法，其特征在于，通过注射成形， 优选使用与在CD/DVD光盘生产中使用的相同的注射成形装置生产待 涂覆的工件。
36. 如权利要求31-35所述的方法，其特征在于，所述工件的形状 是圆形、椭圆、三角形或者多边形，优选是圆形。
37. 如权利要求31-36所述的方法，其特征在于，所述光学产品是 电信装置、相机、GPS定位装置、消费电子装置优选是电信装置的平 面透镜或者屏幕防护件。
38. 如权利要求31-36所述的方法，其特征在于，所述工件的表面 已涂覆有一个或者多个漆层，优选是硬漆层。
39. 如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述漆层的厚度范 围是750nm隱50fim，优选是lpm-15nm，最有利是4pm-7nm。
40. 如权利要求31-36中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 工件的表面已涂覆有一个或者多个金属板，用于区分所述光学产品。
41. 如权利要求40所述的方法，其特征在于，己通过利用激光烧 蚀蒸发金属形成一个或者多个金属板，这样形成的材料等离子体朝向 工件的表面，因此产生金属板。
42. 如权利要求31-36中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 工件的表面已涂覆有一个或者多个金刚石层。
43. 如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述金刚石层的厚 度范围是lnm-3nm，优选是20nm-500nm，最有利是30nm-300nm。
44. 如权利要求42或43所述的方法，其特征在于，已通过利用 激光烧蚀蒸发碳形成一个或者多个金刚石层，这样形成的材料等离子 体朝向工件的表面，因此产生金刚石层。
45. 如权利要求31-36中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 工件的表面已涂覆有一个或者多个光催化层。
46. 如权利要求45所述的工件，其特征在于，已通过利用激光烧 蚀蒸发必需的金属氧化物形成一个或者多个光催化层，这样形成的材 料等离子体朝向工件的表面，由此产生光催化层。
47. 如权利要求45所述的方法，其特征在于，已在氧相通过利用 激光烧蚀蒸发必需的金属形成一个或者多个光催化层，这样形成的材 料等离子体朝向工件的表面，由此产生光催化层。
48. 如权利要求46或47所述的方法，其特征在于，所述金属由 钛、锌、银、铁、铜、钨、硅、钼、锶或者它们的合金构成。
49. 如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述光催化层的厚 度范围是lnm-1000nm，优选是5nm-200nm，最有利是20nm-50nm。
50. 如权利要求31-36中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 工件的表面涂覆有一个或者多个提供UV保护的层。
51. 如权利要求50所述的方法，其特征在于，已通过利用激光烧 蚀蒸发必需的衬底形成一个或者多个产生UV保护的层，这样形成的材 料等离子体朝向工件的表面，因此产生提供UV保护的层。
52. 如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述提供UV保护 的层的厚度范围是lnm-1000nm，优选是5nm-200nm，最有利是 20nm-50nm。
53. 如权利要求31-36中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 工件的表面已涂覆有一个或者多个导光板。
54. 如权利要求53所述的方法，其特征在于，所述导光板已在工 件注射成形期间产生。
55. 如权利要求53所述的方法，其特征在于，已经通过层压产生 所述导光板。
56. 如权利要求31-36中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 工件的表面已涂覆有一个或者多个防反射层。
57. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 光学产品可以通过水磨蚀、激光切割、铣削或者锯从所述工件拆卸。
58. 如权利要求41、 44、 46、 47或51所述的方法，其特征在于， 利用脉冲激光器进行激光烧蚀。
59. 如权利要求58所述的方法，其特征在于，所述脉冲激光器是 冷加工激光器，例如皮秒或者飞秒激光器。
60. 如权利要求27所述的方法，其特征在于，在真空下进行激光 烧蚀。
全文摘要
本发明涉及一种用于生产包括一个或者多个可拆卸的光学产品的工件的方法，且优选涉及包括可拆卸的光学产品的平面工件。本发明的方法允许通过组合例如用于生产CD/DVD光盘和基于激光烧蚀的涂覆单元的技术来高效生产包括高质量光学透镜的工件。完成的光学产品集成在工件中，但是通过例如水磨蚀、激光切割、铣削或者锯能够拆卸这些产品。
文档编号B29D11/00GK101128748SQ200680005909
公开日2008年2月20日 申请日期2006年2月23日 优先权日2005年2月23日
发明者亚里·鲁图 申请人:平塔维申公司