专利名称：转印微米级图案至光学物品上的方法以及获得的光学物品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转印微米级尺寸的图案至光学物品上的方法，和一 种包含此方法获取图案的光学物品。本发明特别适用于光学透镜类型的 产品，尤其是眼镜片类型。本方法对引入一种全息图案非常有利。
背景技术：
印刷一个预先确定的图案至一个制造完成或正在制造中的产品上 可以是必然的，举例来说，尤其是出于装饰的目的，显示产品的商品标 志或防止可能的产品伪造。为实现这个目的，许多印刷方法被发展，这些印刷方法通常^f皮称为 "软"光刻方法以区别于传统的用于制造集成电路的光刻方法。那些光刻 方法是基于在预定图案中选择性地照射和分解树脂掩膜部分的，软光刻 技术则利用 一个印模，这个印模的表面包括由凹进和突起组成的微浮凸(micro-relief)。这个微浮凸定义了被复制在产品上的图案。在适合产品表 面材料的条件下，此图案通过运用所述印模至产品表面被复制到产品表 面。术语"图案"是指印模被运用时，与产品表面接触的突出表面部分的 几何排列。在被称为"微接触印刷术"的软光刻方法中，产品表面被覆盖在金属 层中，且印模被一层能够在刻蚀步骤中保护上述金属层的物质包裹。在运用印模于产品表面的过程中，在对应印模突起位置的一些物质，被选 择性地从印模转印到金属层上。因而，金属层中只有那些对应于印模的 凹进的位置被刻蚀。可是，为了取得满意的印刷质量，利用一种在金属 层上形成一层自组装(self-assembled)分子层的物质是非常必要的。因 此，金属层必须无污染的，且必须由不倾向于任何化学的表面变化，例如氧化，的金属制成。在实践中，只有金，铂和银可以生产出满意品质 的印刷物。这样一个作为印刷图案组成的金属选择是相当窄的，且可能 与其它产品的约束不调和，例如其价格。此外，这样的方法需要很长时 间来实现，特别是由于金属层的刻蚀步骤，所述刻蚀步骤通常利用一种 刻蚀剂的液体'溶液实现。日本专利文献JP07-219435记载了 一种制造全息连接器的方法，其 中， 一个由凹进和突起组成的全息图最先在一个热塑性材料的表面中被 刻蚀，然后在一层金属层中被覆盖。可是，这个工序难以将金属层限制 于全息图占据的表面部分。发明内容本发明的一个目的是提供一种转印图案的方法，其中，所述方法易 于执行且兼容于由多种材料组成的图案。特别地，本发明使一个光学物 品获得转印其上的微米级甚至亚微米级定义图案成为可能，这样的一个 图案优选地组成了 一个全息图。一般而言，根据本发明的描述，术语"微米级"的使用包括一个根据 微米级定义的微米级图案，和一个根据小于微米级的数级定义的亚微米 级图案，例如， 一百或五十纳米。为实现这个目的，本发明提供一种转印以上定义的微米级图案至一 个光学物品表面上的方法，所述方法包括以下步骤a) 淀积一个至少由一种转印材料制成的层至印模表面上，此印模包 括凹进和突起组成根据微米级或亚微米级定义的微浮凸，该微浮凸对应 于要被转印的图案；b) 在光学物品衬底表面上淀积一层的液态乳胶(atex)层；c) 在乳胶层干燥以前，使包括转印材料层的印模的表面与乳胶层相 接触；d) 对印模作用一个压力；和e) 从包括乳胶层的光学物品表面上移除印模；根据本发明，在步骤a)中淀积于印模的微浮凸上的转印材料层一般不完全符合该微浮凸的外形。转印材料层优先地呈现于微浮凸的属于直 角于主要方向的位面的区域上，这个主要方向是指材料被淀积的方向。如图lb所示，这些区域被印模的突起(13)或凹进(12b)所承载。因此，依照本发明的方法为软光刻类型，且由此展示了特有的优势。 特别地，由于最初位于印模表面的凹进的转印材料层部分并未与充当粘 性材料的乳胶层相接触，此方法不包括任何刻蚀步骤，并且由于上述原 因，'它们并不会被转印到乳胶表面。由于不需要化学刻蚀步骤，本发明 是精确的并且有无污染的优势，在本发明方法中，乳胶层还需要部分地为液体状态，以确保在印模 运用中被转印的转印材料部分黏附于光学物品表面上。这样的黏附机制 与许多转印材料兼容，尤其是电传导材料，金属材料，绝缘材料，电介 质材料或折射材料。此外，由此获得的黏附几乎不被呈现于光学物品或 转印材料层上的污染物所影响。本发明的一个优势在将涂上一层至少包括一种转印材料的转印材料 层的印模运用于至少涂上一层乳胶层的光学物品上的条件下体现。这些 条件基本上与乳胶层的特性，印模的作用压力和作用时间有关。这些参 数可以利用筒单便宜的惯用方法所控制。本领域普通^L术人员应当知道 生产乳胶层的条件的适当参数。优选的，使印模与光学物品表面接触的 条件包括在下述条件下执行本发明方法，即印模以平行于所述光学物品 的衬底的接触点的法线方式靠近。由于乳胶仅在变干阶段的过渡期有粘性的特性，在此类型方法中使 用乳胶特别有利。因此，在执行本方法后，从承载图案的区域移除淀积 在光学物品上的乳胶层不是必须的。乳胶层的粘性特性在其干燥且其微 粒聚结时消失。进一步的，由于在本发明的一个实施例中，乳胶能够利用来自主要 微浮凸的压力复制特定微浮凸，在此类型的方法中利用乳胶是更加优选 地。如上所述，图案可以是微米级的或亚微米级的，在整个说明书中一 般表述的术语"微米"用来指定这两种图案的尺寸。因此，在本发明上下文的 一般表述中，术语"微米级图案"是指包括一个或多个独立图案的图案；每个独立图案的尺寸在lOpm (微米)~50nm (纳米)范围内，优 选地为5拜 100nm, 更优选地为3jum ~ 150nm。特别地，当转印图案被一束光照射时，所述转印图案可为衍射图案。 该图案特别地可以为一个全息图案。这样的图案可特别适用于产品鉴定 和/或区别原始产品于伪造产品。更特别地，本发明方法还特别适用于 将振幅全息图(amplitude hologram)引入光学物品中。术语"振幅全息 图"是指优先影响一般入射电磁场(incident electromagnetic field )的振幅 的全息微观结构。这特别适用于在包括透明和不透明区域排列的全息图 中的应用，当使用金属产生不透明性时，不透明区域为反射性的。相应 全息图的阅读图像之后通过发射或反射一 束穿过或保留在透镜上的光 被观看到。本发明的转印图案也适用于将相位全息图(phase hologram)引入 到光学物品上。术语"相位全息图"是指优先影响一般入射电磁场的相位 的全息微观结构。图案本身也可表现一个可从光学物品上直接读取的标志或题字。当 图案包括多个同样的单独图案时，图案可为全息类型且能够从光学物品 上被直接读取。全息图案也可为数字全息类型，例如，由计算机产生的全息图(通 常缩写为"CGH", computer generated hologram,计算机生成的全息图)。 这样的全息图案可包括一组连续的像素，每个像素的表面面积的取值范 围在0.2jim2 (平方微米) 25jam2内，优选地为0.2 jam2 (平方微米)~ 4jam2。优选的，此图案包括大量像素，例如总数多于10000个像素， 因此意味着图像具有足够分辨率的可在光照下通过重建而生成。转印图案可占有物品一面的一小部分，以特别地使转印图案本身不 会掩盖所述物品或干扰物品的后续应用。在这样的构造中，图案优选地 占有了物品一面的小于25mm2 [平方毫米]的一部分。可选地，转印图案可充分地占有物品的一面的所有面积，特别是当 其包括微米级或亚微米级电线的阵列时。制造这样一个占据物品的一面全部的图案可以用以获得光学物品表面的抗静电功能，用以在矩阵显示 中制造一组电极，或 一 个被光学物品反射或透射的光的偏振滤光(polarizing filter)功能。对于一个偏振滤光器，偏振效果是由转印一个 包含多个平行传导线图案(wire grid type polarizer,线栅网格类型偏光器) 获得的。优选地，光学物品的表面处理可在放置乳胶层于所述光学物品表面 之前进行。此处理特别地选自化学处理，热处理和电暈处理(coronal treatment )。所述表面处理可特别地包括用异丙醇(isopropanol)和/或 水清洗光学物品表面的化学处理。因此，可能出现在表面的任何尘土或 污垢可被去除。在本发明的描述中，乳胶层可采用旋转涂覆法(spin-coating method)被淀积，其中，所述旋转涂覆法特别地在眼镜片生产线领域 -波熟知。淀积乳力交层也可采用其他淀积纟支术，例如浸涂法(dip-coating), 喷雾法(spraying ),或将一束物质通过喷墨印刷头(inkjet printing head ) 的喷嘴喷出。淀积在光学物品表面的乳胶层的厚度一般在0.2pm 50|im 范围内，优选地在lpm 10^im范围内。此乳月交层应在S见觉上为透明的。 乳胶层的透射率可为可变的，特别是对于有色层，乳胶层既不能扩散， 也不能书f射，也不能通过包括这样一个粘性材料层的光学物品的透明度 改变被观看物体的效果。本发明方法也可包括以下在步骤a)和/或步骤e)之后执行的步骤f)用 一种或多种功能性涂料覆盖光学物品表面。这些功能性涂料可以以薄膜的形式，单层或多层漆的形式，利用任 何淀积方法，例如浸涂法，旋转涂覆法，喷雾法，将一束物质通过喷墨 印刷头的喷嘴喷出的方法被淀积。涂料应优选地选自有防震，耐磨，抗 反射，防尘，防雾，抗静电，偏振，彩色和光致变色类型的功能的涂料。根据本发明的一个优选实施例，本方法还包括一个在步骤e)后执行 的附加步骤，其包括用至少一层在转印图案和乳胶层上的功能性涂料覆 盖光学物品的表面。此涂料，除了其功能性，还优选地包括了针对转印 图案的保护涂料。所述转印材料可为一种金属材料，例如金，铝，铬，银，铜，镍， 铂，钯或诸如一种包括至少一种上述金属的合金。转印材料层还可在步骤a)中优选地采用真空蒸发(vacuum evaporation)或真空阴极溅射 (vacuum cathodic sputtering) ^皮淀积在印才莫表面上。一^殳;l也,淀积金属 层于印模上和执行步骤c)的时间间隔越短，转印所述金属层到乳胶上的 效果越好。这可由金属层不会被污染的现象来解释；污染物会影响黏附 的质量。可选地，转印材料层可包括多种相应层的材料的叠加。该叠加中的 至少 一层材料可被折射。转印图案则也可以通过用于照亮图案的光束的 干涉被部分地观看到。根据所述叠加的厚度，多层材料叠加的转印可能 因此生成全息图，以充分地影响一个正常入射电^f兹场的相位。这冲羊的转 印可以因此接近产生一个相位全息图的条件。术语"相位全息图"是指一 个优先影响正常入射电磁场相位的全息微观结构。在本发明的第一实施例中，印模的表面被作用在带有乳胶层的光学 物品的表面，在步骤c)中，在适当条件下使位于印模表面突出处的转印 材料层部分选择性地转印到光学物品的表面。根据第一具体实施例，由 于微浮凸的凹进不会与乳胶层接触，位于印冲莫表面凹进的转印材料层部分在印模运用期间不会转印到光学物品的表面。为实现上述目的，在步 骤c)中在一个适当压力下应用印模，以使印模的突出处不会渗透到乳胶 层。乳胶层厚度由此在光学物品的一面上基本保持不变，至少在被转印 图案占用的一面。在图案的不同位置上，转印图案的对比由此可以光学 物品表面是否存在转印材料来断定。转印图案然后形成一个透明和非透 明区域的排列，且如果此图案形成了一个衍射全息结构，结果就是形成 振幅全息图。在本发明的实施例中，选择性地在光学物品上转印突起上 的转印材料以及没有乳胶渗透到图案凹进，允许了振幅全息图的形成。根据本发明的第二实施方式，印模的表面靠着带有乳胶层的光学物 品表面作用在光学物品上，在步骤c)中，在适合于印模的表面突起完全 穿透入乳胶层的条件下，位于印模表面凸起和凹进的转印材料层部分被 共同转印到光学物品表面。优选地，印模表面被运用一个适当的时间，例如， 一个适当的干燥时间，以使在移除印模后，乳胶层具有由印模突 起的穿透进入乳胶层而产生的永久齿状缺口 。乳胶层由此在其表面具有 微浮凸，此微浮凸正是印模表面承载的微浮凸的补足物。换言之，图案 被塑造进乳胶层中。乳胶层承载的微浮凸包括凹进和突起。所述凹进和 突起由可转印金属层部分所覆盖。转印图案的对比可能，至少部分的， 由乳胶层厚度的变化产生。当转印图案为全息图案时，得到的微浮凸可 以构成一个相位全息图。术语"相位全息图"是指优先影响正常入射电磁 场的相位的全息微观结构。本发明还提供一种光学物品，其包括利用上述方法转印在其表面上的图案。所述光学物品包括光学仪器透镜(optical instrumentation lens),光学观察透镜(optical viewing lens),护目镜(visor)或眼镜片， 特别是一种可以安装在眼镜框架上的透镜。这样的透镜本身因此包 括 一个包括至少一种有机或无机衬底的基本透镜； 一层干燥的乳胶层；和 形成转印图案的转印材料的部分，通过乳胶层黏附到基本透镜上 从而4皮转印。特别地，基本透镜包括一个有机衬底。术语"衬底"是指组成光学透 镜尤其是眼镜片的基底的透明材料。所述材料作为一种或多种涂料的 叠加的支撑，所述透镜为矫正眼镜片时，其还参与了生成透镜的矫 正功能。当光学透镜为眼镜片时，衬底的适当举例应为聚碳酸酯 (polycarbonates); 聚酰胺(polyamides ); 聚酰亚胺(polyimides ); 聚砜树脂(poiysulfones );聚对苯二甲酸乙二酯/聚碳酸盐聚合物 (polyethylene terephthalate/polycarbonate copolymers ); 聚歸烃 (poly olefins )，尤其是聚冰片烯类化合物(polynorbomenes);烯丙 基二甘醇二碳酸酯聚合物和共聚物(diethylene glycol bis(allylcarbonate) polymers and copolymers );(甲安菲4也明)丙烯酸聚 合物和共聚物((meth)aciylic polymers and copolymers),尤其是从双 酚A衍生的(曱安菲他明)丙烯酸聚合物和共聚物((meth)acrylicpolymers and copolymers derived from bisphenol-A );石克(曱安菲他明) 丙烯酸聚合物和共聚物(thio(meth)acrylic polymers and copolymers ); 乙烷和碌L氨基甲酸酯聚合物和共聚物(urethane and thiourethane polymers and copolymers );环氧聚合物和共聚物(epoxy polymers and copolymers); 环石克化物聚合物和共聚物(episulfide polymers and copolymers )。在某些情况下，衬底可直接为主体有色的(bulktinted)。一种或更多涂料可以可选地出现在有机衬底和乳胶层间。特别地， 根据上文，这些涂料可以为功能性的涂料。假设透镜是基本上透明的，当图案是全息类型时，其可适合于当光 束在图案位置上穿过透镜时形成阅读图像。乳胶层也可在随后受到的任何震动中保护透镜。优选地，可以在透 镜上形成抗辐射材料层，位于乳胶层和转印图案上。
本发明的其他特征和优点通过以下两个非限定实施例的描述更明 显，根据参考附图，其中图la和lb是根据本发明的一种转印方法所使用的印模的剖面图； 图2a和2b是本方法的连续步骤图；图3和4是根据本发明的两个具体实施例的转印图案的剖面图； 图5是根据本发明的读取一个已转印的全息图案的步骤示意图； 为清楚起见，附图所示的不同单元的尺寸不按照实际尺寸和尺寸比 率的比例。此外，附图中同样的附图标记指示相同元素。具体实施方式
本发明的下文针对转印一个全息图案到目艮镜片进行了描述。在描述 中，现有方法中已熟知的的本发明方法的单个步骤不会被具体描述。描 述会集中于一系列得以使本发明实现的单个步骤。在图la中， 一个印模包括一个基体IO和隔膜11。所述隔膜11具 有一个表面S,并通过其与表面S相反的一个面固定于基体10上。承载图案的表面S包括对应于两个不同厚度值的隔膜11的凹进12和突起13。 凹进12和突起13形成了微米级尺寸的微浮凸，此微浮凸定义了标示为 P的图案。P指示了在将与光学物品表面接触的表面上的突起部分的几 何排列。至少在印模表面S的突起13的位置上，所述隔膜ll可基于二 曱基聚硅氧烷(polydimethylsiloxane， PDMS)制成。这种材料具有低表面 能量，其能够实现更好的转印质量。隔膜组成材料的低表面能量性和由 其弹性模量(modulus of elasticity )表征的柔软性是非常重要的条件，因 为该条件保证了乳胶层和印模表面S所承载材料的转印部分之完美接 触，并且该条件也保证了可转印层(尤其是金属层)可以轻易地将从印 模分开并黏附于粘性层。迹象表明，被熟知为Sylgard 184( Dow Corning) 的商用二曱基聚硅氧烷具有2.5MPa(megapascals)的弹性才莫量。其他材 料，特別是弹性材料，也可适用于隔膜ll。凹进12和突起13可以通过 不同方法形成。例如， 一种包含弹性材料前驱单体(precursor monomers of the elastomer)的液体可被注入具有图案P的隔膜模具，然后利用加 热或用紫外光照射使该液体在模子内部聚合。脱模后而获得的隔膜11 被固定在基体10上。利用这样的隔膜ll，凹进12和突起13的可为具 有10pm 50nm范围中的尺寸，例如，以平行于隔膜11来测试。凹进 12的深度可为0.1 pm~30 nm,优选地其深度可为0.1 pm~10 pm。优选地， 一层促使金属层14从'隔膜11分开的物理层可在淀积转印 材料层14之前淀积在表面S上。根据接受层的曲率函数,表面S在靠着接受层被运用时可发生变形。 所述变形可源自隔膜沿着表面S的长度的不同方式的变形，和/或当隔膜 以合适的方式设置在基体IO上时隔膜的不同方式的向后推动。图lb是隔膜11的放大结构示意图。 一层金属层14,例如由金或铝 制成的，被淀积在隔膜ll上，且金属层14分布在组成直角于主要方向 的位面的微浮凸区域(12b和13)，其中主要方向为材料淀积的方向。 例如，所述金属层14的厚度"e"可为30nm。金属层14可通过不同的方 式淀积在表面S上，尤其是通过一定数量的真空蒸发一定量包含在坩埚 中的金或铝，或者通过焦耳效应加热的方式。附图2a示出了一个眼镜片，例如，其首先包括了基础透镜l,所述 基础透镜1包括了一个向前凸起的表面和一个向后凹下的表面。图案P 然后被转印到透镜l的前表面上，但应该理解一个相似的转印也可以发 生在其后表面上。因此，本发明尤其适用于转印图案至一个类球形 (pseudo-spherical)表面。在本发明的描述中，术语"类球形，，表面是指 一个连续的凹面或凸面，也就是，没有洞和梯级。 一般而言， 一个眼镜 片的两个表面中的至少 一个为类球形，以得到由透镜厚度的变化而获得 的视力功能。无焦点(Afocal)透镜，单视(single vision)透镜，双焦 点(bifocal)透4免，三焦点(trifocal)透4竟和洋斤进式功能(progressive power ophthalmic lenses )透镜的眼镜片皆包括至少一个类球形表面。 一个球形 表面相当于类球形表面在其表面的弯曲的半径在两个垂直方向相等时 的特例。"类球形表面"的表述在以下应包括球形表面的特例。眼镜片l可以为上述的任何类型。术语"眼镜片"是指尤其适合安装 在眼镜框上并有保护眼睛和/或矫正视力的功能的透镜。更好地，首先清洗透镜1将接收图案P的表面。基于此目的，透镜 1可通过电晕处理或等离子处理(plasmatreatment), ^旦一种利用一个或 更多清洁剂和/或沖洗溶液的清洗处理也可被运用。一层液体状的乳胶层形成于透镜1的前表面上。更好地，乳胶层是 通过利用 一种液体的乳胶溶液的旋转涂覆方法淀积的，其是由附图标记 20标示的。透镜1水平地设置于一个支撑面30上并绕一个垂直的轴旋 转。然后液体20被分配到透镜1上。在一种已知方式中，由于液体乳 胶在扩散，透镜的旋转速度决定了形成于透镜上的乳胶层的厚度。扩散 时间影响了乳胶层的干燥。乳胶层以下由给定附图标记2标识。通过利用一种乳胶类型的材料，只要层2还没有最后变干燥，被层 2覆盖的透镜1的前表面具有暂时的粘附能力。所述粘附能力源自液体 乳胶中许多未定的化学结合。许多乳胶可用于制造层2;例如，乳胶层 可包括聚亚安酯(polyurethane )胶，聚乙烯(曱安菲他明)丙烯酸脂 (poly(meth)acrylate )胶，聚酯(polyester)胶和包括丁二烯单位的胶， 例如聚丁二烯或聚乙烯(苯乙烯-丁二晞)胶。美国专利US-A-5 316 791,US-A-6 503 631和US-A-6 489 028特别描述了这些类型的乳胶，在此引 入并作为参考。利用对光致变色的(photochromic)乳胶也是可以的， 例如，欧洲专利EP-A-1 161 512和法国专利FR-A-2 811 322所记载的光 致变色乳胶。优选地，本发明也可利用例如象Zeneca所销售的商品名为 A-639的丙烯酸胶，或者Baxenden所销售的商品名为W-240和W-234 的聚亚安酯胶。印模的表面S,更确切地为带有金属层14的突起13和凹进12b， 然后靠着覆盖着层2的透镜1的前表面被运用。基于此目的，印模接近 基本垂直于透镜表面(参照附图2b)的方向。利用充分的压力以获得在 表面S的突起13上的金属层14和乳胶层2的良好结合。在附图3所示的本发明的第一实施例中，印模作用于透镜1的压力 不会太大，以避免乳胶层2在两个突起13之间渗透。换言之，表面S 的突起13不会穿入层2。在这种方式中，只有金属层14最初设置于突 起13上的部分才会与乳胶层2接触。当印模被移开时，层14的这些部 分，在附图3中用附图标记3指代，通过乳胶未干的黏附力仍然选择性 地结合于透镜l。它们的外形了复制印模表面S的突起13的图案，且与 透镜表面平行，因此图案P被转印到透镜1上。层14的材料因此起到 作为一种转印图案P到透镜1上的材料的作用。由于层14位于表面S 的凹进12的部分不与乳胶层2接触，其在印模被从透镜1移除时与印 模一同被移除。不含金属的间隙，在附图3中用附图标记4a指代，对应 于表面S的凹进12,因此分开了透镜1的前表面上的3的各部分。发明 人已经示出了使印模与透镜1结合的压力产生了选择性的转印质量以允 许产生一个振幅全息图，其中此压力在图案P上的凸起表面的取值范围 在0.1g/mm2至60g/mm2。在本实施例中，印模在乳胶层2已开始硬化并 部分干燥时但未完全干燥时被运用于透镜1以保持足够的结合力。例如， 在用旋转涂覆方法淀积乳胶层之后10秒钟，印模可以在透镜上运用2 秒钟。因此，材料3形成转印图案P的多个部分在垂直于乳胶层2的方 向上被设置于乳胶层2的同一平面上，它们被不含可转印金属材料的间 隙分开。在如图4所示的第二实施例中，印模作用于透镜l的压力足够引起 乳胶层2在凸起13之间渗进凹进12。表面S的突起13因此渗进层2。 在这样的方式中，金属层14的转印材料的所有部分接触于乳胶层2，因 此，当印才莫4皮移开时，层14的所有部分仍然完全地与层2相结合，也 就是，呈现于突起上和凹进的部分12b上的转印材料层。凸起13进入 层2的渗透通过成型(molding)和压紋(embossing)产生了其上的微 浮凸。因此，转印到透镜1上的图案包括了层14位于在乳胶层2中成 型的微浮凸的不同深度上的转印材料的几个部分。在附图4中，附图标 记3和4b分别对应于印模表面S的突起13和凹进12。发明人已经示出 了 ，在旋转涂覆淀积层2后10秒钟，印模靠着透镜1被运用2秒钟时， 透镜1上的印模压力可以大于60g/mm2。计算压力的表面区域是包括图 案P的凸起13。一旦乳胶层2已经完全干燥了 ，其失去了粘性，且透镜1的前表面 的所有部分都能不黏附地被接触。同时地，层2最后固定了转印材料(区 域13中)的部分3，或凸起13和凹进12b (从而组成了转印图案P)中 的可转印层14的所有部分。更优选地，乳胶层2保护透镜1不受震动影响。实际上，乳胶层可 以衰减朝向一个表面的震动。因此，在本发明的描述中层2可以有两个 功能除了固定转印材料部分到透镜上，其也保护了透镜不受可能的震 动的影响。一个上层5也被涂在透镜1的前表面。特别地，层5覆盖了可转印 层P。其可以由之前淀积在乳胶层2和形成图案P (附图3 )的转印材料 的部分3或覆盖乳胶(附图4)塑成的的微浮凸的可转印层14的所有部 分上的溶液形成。这样的上层5也可以有光学功能，例如，偏振功能， 吸收功能，色彩功能，或过滤穿过透镜l的光的功能。当转印图案组成一个衍射全息结构时， 一个被全息图衍射并重新组 成其包含的信息的阅读图像，可通过透镜l的在转印图案P位置上的一 束连贯的光的发射或反射被观看到。基于此目的，参照附图5,全息图 案P被一束低能量激光笔100照亮，例如波长为645 nm的红光。在已知的方式中，激光器100和图案P之间的距离不是图像重建的关键所在。 来自激光器100的光束101被图案P衍射，以使其穿过透镜l后被分成 至少两个次级光束102和103。两个次级光束102和103中的每一个在 距离透镜1的一定距离处重建了一个图像，例如，这个距离的取值范围 可以在20cm 50cm内。所述图像通过设置一个在两个次级光束102和 103中的一个的通道中充当屏幕的物体104得以显示。因为光来自一个 激光器，可以利用任何可以充当屏幕的物体。可选的，这个图像也可以 被透射在一个图像传感器上，例如电荷耦合器件(CCD, charge coupled device)或互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)类型，以*提供快速准确地识别。在附图5中，对应于光 束102和103的图像分别由附图标记105和106指代。它们对应了两种 相反的衍射顺序，例如+l和-l，因此两个图像105和106相对于彼此是 反转的。未被反转的图像，或"直接图像"对应于衍射方向+l，且其为全 息图案P的阅读图像。眼镜片1可被安装在眼镜的框架上。为了不干扰眼睛佩戴者的视力， 图案P可为尺寸小的且印在透镜1的一个边缘上(附图5)。例如，可转 印图像可占据透镜1表面部分小于25mn^的部分。图像也可在透镜即 将被切除的部分上被引入。在这种情况下，图案被引入仅是为了达到最 终产品可追溯的目的。如果转印图案对应的全息图由一个CGH类型电 脑产生且由像素组成，这样的结构将会得到特别的关注。这样的全息图 因此可在一个非常小的区域内包含一个非常巨大数量的信息，优选地在 面积取值范围为15mml0.5mm2的区域内，其可以，例如，在生产线或 后续工序中保证了光学物品的完全可追溯性。可选地，转印图案P可占有透镜1的整个前表面，例如当其可以赋 予透镜一个特殊光学功能时。当转印图案P由一组平行于预定方向的电 传导线组成时，这样的方式可以得到特别地运用，以过滤穿过透镜的光， 即光的偏振功能。典型地，传导线可为几十纳米宽，且它们之间间隔几 十纳米。以上详述的转印方法可3)入许多变化例，而仍然保留了本发明的至少一些优点。例如， 一层中间层可在转印材料14之前被淀积在印模的 隔膜11上，以调节印模的调节层14和隔膜11之间的表面能量。这样的 调节可以进一步改善转印材料的部分3在透镜1上的转印。此外，转印 到透镜上的图案可为一个衍射图案，也就是，源自通过部分3和/或它们 之间的空间4的光衍射的可见度。最后，转印图案可以在周围照明的条 件下或其被一 束激光束照射时为可见的。示例1.乳胶层(2 )本发明的一个重要参数为执行步骤c)时乳胶层的状态也就是，使 包括转印材料层的印模表面接触于乳胶层。在步骤c)中，乳胶层必须为未干燥的，以使其 -带粘性的，以允许粘性层的转印；-可变形的，以允许乳胶最后变形，使得重新组成由凹进和凸起组 成的微浮凸；其中，此微浮凸于印模表面上组成的图案P的微浮凸互补。术语乳胶A是用于一种来自Baxenden的W234聚亚安酯胶的水溶 液，且其在温度为21.6。C相对湿度为44%时具有如下特性 粘'性7 cP (厘泊，centipoise); 干浸膏得率(dry extract): 22.25%。 —在下述条件下， 一层厚度为1 |Lim的乳胶层A通过旋转涂覆被淀积 在眼镜片的凸起表面上，其中，所述眼镜片是基于Orma (Essilor)的且 其曲率半径为120mm (millimeters)。-淀积未干燥的层的条件(温度为21.6°C,相对湿度为44%): 分配2.5 ml(milliliters)的乳胶到透镜上； 以每分钟2000次(2000rpm, 2000 revolutions per minute )旋转透镜15秒； 以每分钟2500次的速率旋转透镜2秒。.淀积的乳胶层在大约10秒内保持其特性，在这期间本方法的转印 需被执行。2. 即将被转印的图案(3):本发明方法的一个优选实施例是针对一个包括多个正方形单独像素 的数字全息图案，其中，每个正方形像素的边长为lpm。基于此目的，印模的隔膜11在其表面带有微浮凸，该微浮凸包括具 有方形轮廓的凹进12和突起13，如图la所示。微浮凸(与凹进12b和 突起13的高度有所不同)的深度是lpm。全息图案的特性为，沿着平行于正方形像素的一个边沿测量，在印 模区域中，被隔膜11承载的微浮凸的突起的宽度的取值范围为l|um~ 5,。3. 承栽图案的印模(附图la):应被转印的图案利用Sylgard⑧184(ll)(DowCorning)塑造。在经过 1小时100°C的聚合处理后，所述材^f"的特性为如下. 表面負fe量22 mN/m (millinewtons per meter); 杨氏弹性冲莫量(Young's modulus ): 2.5 MPa。3.金属层(14)金属层是通过真空蒸发得到的。适合的金属材料被放置于一个坩埚中且利用焦耳效应#:加热。蒸发在不会经过任^r初始表面处理的Sylgard 184印才莫之上^丸行。金 一层30nm厚的层通过蒸发99.9%纯度金而获得。 铅 一层30nm厚的层通过蒸发99.5%纯度铝微粒而获得。 金属层在其转印到眼镜片上的同 一天被蒸发。5.转印(附图2b)在本发明的第一实施例中层M的转印被选择性地执行；只有那 些最初位于印模的突起(13)上的材料的部分会被转印。可转印全息图案 是振幅全息图类型。在本发明的第二实施例中印才莫的表面突起可完全渗入乳胶层中。 整个层14可被转印突起13和凹进12b的可转印层的所有部分都会被 转印。层14所有部分的转印伴随着乳胶层的永久性印压，复制与组成 印模图案P的微浮凸互补的微浮凸。可转印全息图案是相位全息图类型， 其被一层金属层覆盖。印模直角地运用在表面上。转印的效果取决于印模运用时的压力，因此在本发明的实施例中 如果所述压力小于一个压力P,imit:转印是选择性的；这是根据本发明的第一实施例振幅全息图。如果所述压力大于一个压力Plimit:完整的转印出现，伴随着乳胶层的永久性印压口 ，复制了与印模上组成印模图案P的微浮凸互补的微浮凸。所述Piimit是为在上述条件下淀积的乳胶上的一层30nm的金或铝层 而确定的。Piimit是组成图案P的印模突起13的表面的45g/mm2 ~ 60g/mm2的压力。下表示出了不同测试条件下的结果:运用于印模的压力结果6 g/mm2完美的选择性转印 振幅全息图40 g/mm2选择性的转印限定Plimit = 45 g/mm2 - 60 g/mm267 g/mm2伴随着乳胶层的永久性压印的完整 转印 相位全息图运^ f遂捧'M她转伊金辦f的在力；印模运用于一个覆盖着一层在上述条件下淀积的乳胶层的眼镜片 的凸表面(眼镜片的凸表面的曲率半径为120 mm)的压力是1.5 g/mm2。 30nm的金层的转印是选择性的获得的全息图是一个振幅全息图。运^于宏整她^伊^^子的在力伴随着乳胶层A的永久性压印，产生一个与印模上的凹进12和凸 起13相反的形状，组成了图案P:印模运用于一个覆盖着一层在上述条件下淀积的乳胶层的眼镜片 的凸表面(眼镜片的凸表面的曲率半径为120mm)的压力是1.5g/mm2。 整个30nm的铝层被转印，且乳胶层最后是被压印的，使得乳胶层的微 浮凸是与印模表面上组成图案P的微浮凸的互补的微浮凸获得的全息 图是一个相位全息图。
权利要求
1.一种转印微米级图案(P)至一个光学物品(1)表面的方法，其中，所述方法包括如下步骤a)在包括凹进(12)和突起(13)的印模表面上淀积一个至少包括一种转印材料的层，其中，所述凹进(12)和突起(13)组成了微浮凸，所述微浮凸对应将被转印的图案的且采用微米级或亚微米级定义；b)淀积一层液态的乳胶层至所述光学物品的衬底的表面；c)在所述乳胶层干燥之前，使包括转印材料层的印模表面与所述乳胶层接触；d)对所述印模作用一个压力；和e)从包括所述乳胶层的所述光学物品的表面移除所述印模。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述微米级图案包括一个或 多个单独的图案，每个所述单独的图案的尺寸的取值范围为；0微米 50纳米，其优选地为5微米~ 100纳米，更优选地为3微米~ 150纳米。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，平行于隔膜(ll)测量， 所述凹进(12)和突起(13)的尺寸的取值范围为10微米~ 50微米。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述凹进的深 度的取值范围为0.1微米~ 30微米，其优选地为0.1微米~ 10微米。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述转印图案 (P)在其;f皮一束光照亮时为 一个衍射图案。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述转印图案(P)是一个全息图案。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述转印图案(P)为一个振 幅全息图类型的全息图案。
8. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述转印图案(P)为一个相 位全息图类型的全息图案。
9. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述转印图案(P)为一个由一 组连续像素的数字全息类型的全息图案，每个像素的表面面积的取值范围为0.2平方微米~ 25平方微米，其优选地为0.2平方微米~4平方微 米。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述转印图 案(P)占据所述光学物品(1)的一个面的一个小部分。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其中，所述转印图案(P)占据所述 光学物品(l)的一个表面的面积小于25平方毫米的部分。
12. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述转印图 案(P)占据所述光学物品(1)的整个面。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述转印图案(P)包括一个 平行电传导线的阵列。
14. 根据权利要求l至ll中任一项所述的方法，其中，当一束光(101) 在所述全息图案(P)的位置穿过透镜时，所述全息图案适用于形成一个阅 读图像。
15. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述乳胶层(2)通过旋转涂 覆法#皮淀积在所述光学物品(1)的表面上。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述乳胶层的厚度的取值 范围为0.2微米~ 50微米，其更好地为1微米~ 10微米。
17. 根据权利要求7所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述印 模表面(S)在一定条件下被运用于承载所述乳胶层(2)的所述光学物品(1) 的表面，以使位于所述印模表面的所述突起(13)位置上的所述转印材料 层(14)被选择性地转印至所述物品的表面上。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述印 模表面(S)被运用于承载所述乳胶层(2)的所述光学物品(1)的表面时，在 图案(P)的所述凸起的表面的压力的取值范围为0.1克每平方毫米~60克 每平方毫米。
19. 根据权利要求8所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述印 模表面(S)在一定条件下被运用于承载所述乳胶层(2)的所述光学物品(1) 的表面，以使位于所述印模表面的所述突起(13)完全渗入所述乳胶层中， 且位于所述印模表面的所述凸起(13)和所述印模的所述凹进(12b)上的所述转印材料层的部分共同地被转印至所述光学物品表面上。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述印 模表面(S)被以在图案(P)的所述凸起的表面上取值范围为大于60克每平 方毫米的压力来施加于承载所述乳胶层(2)的所述光学物品(1)的表面。
21. 根据权利要求1所述的方法，其中，在执行所述步骤a)和/或所 述步骤e)之后，还进一步地包括了如下步骤f)用 一种或多种功能性涂料覆盖所述光学物品的表面。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述功能性涂料包括防震， 耐磨，抗反射，防尘，防雾，抗静电，偏振，彩色和光致变色的功能。
23. 根据权利要求21或22所述的方法，其中，附加的所述步骤f) 在所述步骤e)之后执行。
24. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述转印材料是一种金属 材料。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述转印材料选自金，铝， 铬，银，铜，镍，柏，钯或包括至少一种上述金属的合金。
26. 根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述转印材料层在 所述步骤a)中通过真空蒸发或真空阴极溅射被淀积在所述印模表面(S) 上。
27. 根据权利要求24-26中任一项所述的方法，其中，所述转印材 料层(14)包括一个多种相应材料层的叠加。
28. 根据权利要求27所述的方法，其中，所述叠加中的至少一层的 材料是有折射力的。
29. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述印模至少在所述印模 表面(S)的所述凸起的位置上是基于聚二甲基硅氧烷的。
30. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述印模以平行于所述光 学物品的所述衬底的接触点的法线方式靠近。
31. 根据权利要求1至30中任一项所述的方法，其中，在所述步骤 c)中，所述印模表面(S)在其施于该产品(1)表面时，按所述产品表面的曲 率的函数而变形。
32. 根据权利要求1至31中任一项所述的方法，其中，还进一步地 包括一个处理所述光学物品(l)的表面的步骤，其在所述步骤b)之前执 行。
33. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学物品(l)选自仪器 光学透镜，观测物镜，遮护物和眼镜片。
34. 根据权利要求33所述的方法，其中，所述光学物品(l)是一个选 自无焦透镜，单视透镜，双焦点透镜，三焦点透镜和渐进式功能透镜的 眼镜片。
35. —个包括至少一个在所述光学物品表面上的转印图案的光学物 品(l),其中，所述图案的转印适用于权利要求1至34中任一项所述的 方法。
36. 根据权利要求35所述的物品，其中，所述物品包括一个眼镜片， 所述眼镜片包括.一个至少包括一个有机或无机衬底的基础透镜； 一层干燥的乳胶层(2);和 通过粘性材料层黏附于基础透镜，以形成转印图案的一个转印材 料的部分。
37. 根据权利要求36所述的物品，其中，在一个垂直于所述乳胶层 的方向上，所述图案(P)通过在所述乳胶层(2)上的齐平位置的印刷材料的 多个部分组成，且所述图案(P)由不含转印材料的间隙(4a)分开。
38. 根据权利要求36所述的物品，其中，所述图案(P)被浮雕在所 述乳胶层(2)中，所述转印材料(3, 4b)的多个部分位于所述乳胶层中的不 同浮雕深度。
39. 根据权利要求36~38中任一项所述的物品，其中，所述乳胶层 (2)进一步地保护该透镜(1)不被所述透镜随后受到的震动所影响。
全文摘要
一种方法，包括将一个图案(P)以被乳胶层(2)保留的转印材料(3，4b)一个或多个部分的形式，转印到光学物品(1)上。在乳胶层形成在物品上之后且乳胶干燥之前，转印材料的一个或多个部分随着印模被运用。将乳胶作为一种粘性材料使用，使得多种不同材料能够被使用以形成转印材料。这样的方法特别适合生成诸如全息图的图案在光学透镜上，尤其是眼镜片。乳胶层也可保护产品不被后续受到的震动所影响。
文档编号B41K3/14GK101326058SQ200680046229
公开日2008年12月17日 申请日期2006年12月6日 优先权日2005年12月8日
发明者克里斯泰勒·德弗朗科 申请人:埃西勒国际通用光学公司