在形成菲涅耳透镜的表面上施用涂层的方法

专利名称：在形成菲涅耳透镜的表面上施用涂层的方法
在形成菲涅耳透镜的表面上施用涂层的方法
发明背景 发明领域
本发明涉及制造不含光学缺陷的光学制品，尤其是眼用透镜的方法，更确切地说， 涉及涂覆位于所述光学制品的基材上的形成菲涅耳透镜的几何定义的表面的方法。
本发明还涉及将一组涂层转移到位于光学制品的基材上的形成菲涅耳透镜的几 何定义的表面上的方法。
相关现有技术的描述
在现有技术中常见的做法是用几种涂料涂覆透镜基材例如眼用透镜或透镜毛坯 的至少一个主表面，以赋予成品透镜额外或改进的光学或机械性能。这些涂料通常称作功 能性涂料。
因此，惯例是从透镜基材的表面开始，用抗冲击涂料(抗冲击底漆)、耐磨和/或耐 划痕涂料(硬涂料)、防反射涂料和任选防污面漆连续涂覆透镜基材(通常由有机玻璃材料 制成)的至少一个主表面。其它涂料，例如偏振、光致变色或染色涂料也可以施用在透镜基 材的一个或两个表面上。
已经提出使用涂覆液或用于移膜涂饰的液体粘合剂组合物涂覆光滑或不非常粗 糙表面的许多工艺和方法。
美国专利No. 6，562，466描述了将涂层从至少一个支撑体或模具部件转移到透镜 毛坯的至少一个几何定义的表面的方法，所述表面具有低于或等于1 μ m的表面粗糙度&， 该方法包括
-提供具有带有涂层的内表面和外表面的支撑体或模具部件；
-将预测量的可固化粘合剂组合物沉积在透镜毛坯的所述几何定义的表面上或所 述涂层上；
-相互相对移动透镜毛坯和支撑体以使该涂层与可固化粘合剂组合物接触或使可 固化粘合剂组合物与透镜毛坯的几何定义的表面接触；
-将足够的压力施加在支撑体的外表面上，使得一旦可固化组合物固化，最终粘合 剂层的厚度小于100微米；
-将粘合剂组合物的层固化；和
-取下支撑体或模具部件以得到具有粘附在所述透镜毛坯的几何定义的表面上的 涂层的透镜毛坯。
US 2005/140033描述了涂覆光学制品的精细但未抛光的几何定义的主表面的方 法，所述表面具有低于或等于1. 5 μ m的表面粗糙度R,，该方法包括
-在光学制品的主表面上或在模具部件的内表面上沉积一定量的液体可固化涂料 组合物；
-相互相对移动光学制品和模具部件以使涂料组合物与光学制品的主表面接触或 与模具部件的内表面接触；
-对模具部件施加压力以在所述主表面上铺展液体可固化涂料组合物并在主表面 上形成均勻的液体涂料组合物的层；
-将液体涂料组合物的层固化；和
-取下模具部件以得到不含可见细纹的涂覆光学制品。
US 5，147，585，WO 97/33742和JP 8090665公开了制造复合透镜如渐进或双焦透 镜的二次铸塑方法。所有待涂覆或二次铸塑的表面为平滑曲线的表面。
树脂固化收缩是一种在可固化组合物聚合和固化时不可避免发生的现象。这种现 象是由于密度变化引起的且以三维方式影响涂料树脂。收缩程度取决于涂料树脂材料的性 质。例如，的收缩率为约12体积％，其它甲基丙烯酸酯单体取决于配方和化学结 构经历7-14%的收缩率。
当待涂覆的表面光滑或有点粗糙(通常表面粗糙度< 2.0μπι)时，这种收缩现象 不是一个大问题。然而，当待涂覆的表面具有大于2微米的粗糙度水平时，例如通常粗糙度 水平为5-300 μ m的形成菲涅耳透镜的表面，涂层收缩是一个重要的问题。菲涅耳结构的尺 寸越大，收缩问题将越严重。特别关注的是表面粗糙度水平至少为50 μ m的菲涅耳结构。
尽管不希望受任何理论限制，认为在其表面上相互相对移动载体和具有菲涅耳结 构的光学制品和随后施加压力会形成许多填充有液体可固化组合物的小液体室。在聚合和 固化时，液体室收缩。当某些室由于外力而被载体完全阻塞或密封时，收缩导致形成排成环 的气泡。这些外观缺陷对于光学应用是不可接受的。
在另一面，当使用传统旋涂或浸涂方法涂覆形成菲涅耳透镜的表面时，不可能获 得光滑和均勻的涂层表面。由于所述结构表面的特定几何形状，光学缺陷如光学扭曲由涂 层的不均勻性引起。
此外，已经提出在光学制品上涂覆衍射表面的几种工艺和方法。
EP 1830205公开了通过二次铸塑制备多层衍射光学元件的方法。将可固化组合物 施用在模具部件和带有固化涂层的玻璃基本材料之间，所述涂层具有光栅形状的表面。随 后，将组合物固化并脱下模具部件，得到光学制品，其中两个光学元件夹住构成光栅高度为 20 μ m的衍射光栅的层。
JP 2007-212547公开了透镜平衍射表面的涂覆或层压，其中容易控制液体组合物 流动。在两个透镜元件之间加入可固化组合物层，其中一个透镜元件具有带有衍射光栅的 内衍射表面。在固化时，移动两个透镜元件中的一个以补偿涂层的收缩。在最终光学制品 中，两个透镜元件通过固化的涂料组合物相互粘合。
然而，在EP 1830205和JP 2007-212547中，在可固化组合物固化和铸塑期间，在 透镜/光学元件或模具部件上不加压力。因此，涂层收缩不会导致形成气泡。然而，在整个 透镜表面上非常难以精确控制涂料树脂的厚度，尤其是在结构为需要制造高光学质量的透 镜的曲表面时。
发明_既述
针对前述问题做出了本发明，本发明的一个目的是提供一种在菲涅耳型表面上施 用涂料的方法。
本发明的另一目的是提供一种将一组涂层从载体转移到光学制品的菲涅耳型表 面的方法。
本发明的再一目的是提供一种释放不具有外观缺陷的光学制品的方法，即，其提 供一种光滑且均勻涂覆的表面。该方法应在形成所述涂层的可固化组合物固化期间避免形 成任何气泡。
本发明者已经发现这些问题通过具体工艺条件可以解决，尤其是通过控制当铺展 涂覆液时施加在载体上的压力，和载体特性，尤其是其基本曲率和厚度。
为了实现前述目的，根据如本文中体现和广泛描述的本发明，本发明涉及涂覆光 学制品的基材的至少一个几何定义的表面的方法，所述表面形成菲涅耳透镜，该方法包 括
-(a)提供由塑料制成且具有内表面和外表面的可移动载体，所述内表面任选带有 一组具有暴露表面的一个或多个涂层；
-(b)提供包含基材的光学制品，所述基材具有至少一个形成菲涅耳透镜的几何定 义的表面，其中基材的基本曲率和载体的基本曲率基本相同；
-(c)将可固化涂料组合物沉积在形成菲涅耳透镜的至少一个表面上、载体的内表 面上或载体支撑的涂层组的暴露表面上；
-(d)相互相对移动载体和光学制品以使沉积的可固化涂料组合物与至少一个形 成菲涅耳透镜的表面、载体的内表面或载体支撑的涂层组的暴露表面接触；
-(e)在载体的外表面上施加高于或等于0. 138巴的压力以铺展可固化涂料组合 物使得覆盖所述至少一个形成菲涅耳透镜的表面，条件是定义为载体的厚度(毫米)/施加 的压力(巴)的比例Rtb高于或等于1. 85 ；
-(f)将可固化涂料组合物的层固化；
-(g)取下可移动载体以得到光学制品的基材，所述光学制品具有至少一个形成菲 涅耳透镜的涂有固化的涂料组合物和任选转移的涂层组的表面。
本发明的其它目的、特征和优点由如下详细描述而变得显而易见。然而，应该理 解，在说明本发明具体实施方案时，这些详细描述和具体实施例仅以举例说明的方式给出， 这是由于根据这种详细描述，在本发明精神和范围内的各种变化和修改对本领域熟练技术 人员而言将变得显而易见。
附图简述
通过结合附图阅读下文详细描述，本发明前述和其它目的、特征和优点对于本领 域熟练技术人员而言将很容易变得显而易见，其中


图1A-1E为本发明涂覆方法的第一个实施方案的主要步骤的示意图，其中形成菲 涅耳透镜的表面位于光学制品的基材的凸表面上。
图2A-2E为本发明涂覆方法的第二个实施方案的主要步骤的示意图，其中形成菲 涅耳透镜的表面位于光学制品的基材的凹表面上。
图3A-3E为本发明涂覆方法的第三个实施方案的主要步骤的示意图，其中在形成 菲涅耳透镜的几何定义的表面的涂覆过程中，载体支撑的涂层组在基材上同时转移。
图4为可用于本发明的一部分菲涅耳型涂层的示意剖面图。
发明详述和优选实施方案
术语“包括”(及其任何语法变化，例如“包括”(“comprises”)和“包 括”(“comprising”))，“具有”(及其任何语法变化，例如“具有”(“has”)和“具有”(“having”))，“包含”(及其任何语法变化，例如“包含”(“contains”)和“包 含” (“containing”))，和“包括”(及其任何语法变化，例如“包括” ("includes")和“包 括”(“including”))为开放的连系动词。它们用于说明状态特征、整数、步骤或组分或其 组的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤或组分或其组的存在或加入。因此， “包括”(“comprises”)、“具有”、“包含”或“包括”(“includes”)一个或多个步骤或要素 的方法或方法中的步骤具有这些一个或多个步骤或要素，但是不限于仅具有这些一个或多 个步骤或要素。
除非另有说明，在本文中使用的指成分、范围、反应条件等数量的所有数值或术语 应理解为在所有情况下被术语“约”修饰。
当光学制品或载体包括一个或多个表面涂层，术语“将层沉积在光学制品或载体 上”是指将层沉积在光学制品或载体的最外层涂层的暴露表面上。
载体支撑的涂层组的最外层(或外层)和最内层涂层意味着分别离载体最远和最 近的涂层组的涂层。
在载体上或已经沉积在载体上的涂层定义为如下涂层(i)位于载体上，(ii)不 需要与载体接触，即，一个或多个中间涂层(intervening coatings)可置于载体和所述涂 层之间，和(iii)不需要完全覆盖载体，但是优选完全覆盖载体。
根据本发明，欲用本发明方法涂覆的光学制品包括基材，以无机或有机玻璃形式， 其通常具有后主表面和前主表面。
本发明光学制品优选为透明光学制品，更优选为透镜或透镜毛坯，甚至更优选眼 用透镜或透镜毛坯，其可为成品或半成品。
成品透镜定义为以其最终形状获得的透镜，其具有表面加工成或铸塑成所需几何 形状的两个主表面。其通常通过将可聚合组合物浇铸在具有所需表面几何形状的两个模具 之间和随后聚合而制造。
半成品透镜定义为仅具有一个表面加工成或铸塑成所需几何形状的主表面(通 常为透镜的前表面)的透镜。随后必须将其余面，优选透镜的后表面，表面加工成所需的形 状。
在透镜的情况下，基材的后表面(通常为凹表面)是在使用时最接近佩戴者眼睛 的透镜基材的表面。透镜基材的前表面(通常为凸表面)是在使用时离佩戴者眼睛最远的 透镜基材的表面。
基材可由无机玻璃或有机玻璃制成，优选由有机玻璃(聚合物基材)制成。有机 玻璃可以由目前用于有机眼用透镜的任何材料制成，例如，热塑性材料如聚碳酸酯和热塑 性聚氨酯或热固性(交联)材料如由烯丙基衍生物聚合获得的那些，所述烯丙基衍生物例 如线性或支化脂族或芳族多元醇的烯丙基碳酸酯，如乙二醇双(烯丙基碳酸酯)，二甘醇双 (2-甲基碳酸酯)，二甘醇双(烯丙基碳酸酯)，乙二醇双(2-氯烯丙基碳酸酯)，三甘醇双 (烯丙基碳酸酯)，1，3_丙二醇双(烯丙基碳酸酯)，丙二醇双O-乙基烯丙基碳酸酯)，1， 3-丁二醇双(烯丙基碳酸酯)，1，4_ 丁二醇双(2-溴烯丙基碳酸酯)，双丙甘醇二(烯丙基 碳酸酯)，三亚甲基二醇双O-乙基烯丙基碳酸酯)，五亚甲基二醇双(烯丙基碳酸酯)，异 丙烯双酚二(烯丙基碳酸酯)，聚(甲基)丙烯酸酯和基于共聚物的基材，例如通过甲基丙 烯酸烷基酯，尤其是甲基丙烯酸C1-C4烷基酯如(甲基)丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸乙酯的聚合获得的基材，包含(甲基)丙烯酸聚合物和衍生自双酚A的共聚物的基材，聚乙氧基 化芳族(甲基)丙烯酸酯如聚乙氧基化双酚盐二(甲基)丙烯酸酯，聚硫代(甲基)丙烯 酸酯，热固性聚氨酯，聚硫氨酯，聚环氧化物，聚环硫化物，及其共聚物和共混物。
特别推荐的基材为聚碳酸酯，例如由双酚A聚碳酸酯制得的那些，例如以商品名 LEXAJV 由 Generel Electric 或以商品名MAICROLON 由 Byer AG 出售的那些， 或引入碳酸酯官能团的那些，尤其是由二甘醇双(烯丙基碳酸酯)聚合或共聚获得的基材， 以商品名CR-39 由 ppgindustries(0RMA essilor透镜)出售。
其中其它推荐的基材为由硫代(甲基)丙烯酸单体聚合获得的基材，例如公开于 法国专利申请FR2734827中的那些。
显然基材可以通过聚合上述单体的混合物获得。“(共)聚合物”是指共聚物或聚 合物。“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
光学制品的基材具有至少一个形成菲涅耳透镜的几何定义的表面。其在本公开中 通常称作“菲涅耳型表面，，或“形成菲涅耳透镜的表面”。所述几何定义的表面可以是平表 面、凹表面或凸表面。
“菲涅耳透镜”或“阶梯透镜”是指基于菲涅耳聚焦机理的透镜，其将常见的节省空 间和/或节省重量的设计原理引入常规菲涅耳透镜中。因此，术语“菲涅耳透镜”包括改进 的菲涅耳透镜或改进的阶梯透镜，例如在EP0342895中公开的那些。
形成菲涅耳透镜的表面是众所周知的且主要用于改变光学元件的功率。参见例如 U.S.3，904，281和 W02007/141440。
通常，形成菲涅耳透镜的表面是一种有意形成的结构，其包括一组称作菲涅耳区 的同心环形透镜部分，根据称为ζ的光学轴导向和集中。ζ轴与形成菲涅耳透镜的几何定义 的表面的光学中心相交。表面包括一系列同心、同轴的离散透镜，从而与具有连续表面的对 应单透镜相比，形成具有短焦距和大直径的更薄的透镜。
优选地，两个连续菲涅耳区之间的间隙Δ Z具有大于2 μ m,更优选大于3 μ m，甚至 更优选大于4μπι的尺寸。在该优选实施方案中使用的形成菲涅耳透镜的表面具有纯折射 的光学效果。“两个连续菲涅耳区之间的间隙”是指菲涅耳区的底部(谷)与相邻菲涅耳区 的顶部(峰)之间的高度差，换句话说是指峰-谷高度。
如本文所使用，间隙按照垂直于光滑底层表面的切线的ζ轴方向(即垂直于基材 的表面)在形成菲涅耳透镜的几何定义的表面的光学中心上测量。
图4为可用于本发明的一部分菲涅耳型涂层的非限定性示意剖面图，显示了菲涅 耳区8与右侧相邻菲涅耳区具有间隙Δ ζ。间隙Δ ζ的大小从菲涅耳区8的谷A到相邻菲 涅耳区的峰B测量。ζ轴与菲涅耳型涂层的光学中心0相交。间隙Δζ平行于ζ轴且各个 菲涅耳区对应于透镜部分，其中菲涅耳型涂层的厚度在所述区中连续变化。
两个连续菲涅耳区之间间隙的大小在整个几何定义的表面或其至少一部分上 可以是连续的或可变化的。两个连续菲涅耳区之间间隙的大小通常为2、3、4或5μπι至 250 μ m,优选2、3或4 μ m至200 μ m，甚至更优选为5-150 μ m,其形成粗糙的表面结构。
通常，所用的优选菲涅耳型涂层使得Δ ζΧ Δη彡10 λ，其中λ =可见光谱的一个 波长，通常λ = 500nm。Δ η为菲涅耳透镜材料与菲涅耳透镜相邻材料(实践中的涂层) 之间的折射率差。这样使得避免各区之间相互干扰。
优选地，步骤(b)中形成菲涅耳透镜的未涂覆表面的表面粗糙度Rtl高于或等于 2 μ m,更优选彡5 μ m,甚至更优选彡10 μ m。其优选低于或等于250 μ m,更优选< 200 μ m， 甚至更优选< 150 μ m。均方根(冊幻粗糙度(Rtl)是本领域熟练技术人员熟知的常规参数。 其对应于粗糙度剖面纵坐标的均方根平均值(在一个采样长度上剖面相对平均线的RMS偏 差，在二维上测量)且已经描述于US 2005/140033中，其作为参考引入本文。
Rtl可以用接触型或光波干涉型表面粗糙度测量设备测量(参见例如公开于US 2005/140033中的方法)，或用原子力显微镜(AFM)测量。
两个连续菲涅耳区之间的间隙，即光栅间距，在整个几何定义的表面或其至少一 部分上可以是连续的或可变化的。该间距通常为10 μ m-2mm,优选20 μ m-200 μ m。
第一个优选的菲涅耳型结构描述于WO 2007/141440中。在围绕几何定义的表面 的光学中心的通常直径为20mm的圆面积内，所述结构在两个连续菲涅耳区之间具有尺寸 基本相同的间隙。在该圆面积内，间隙优选为5-50μπι，在几何定义的表面外围的间隙(即 所述圆面积的外面)的尺寸是可变化的，优选为5-250 μ m。
第二个优选的菲涅耳型结构描述于WO 2007/141440中。在形成菲涅耳透镜的整 个几何定义的表面上，所述结构在两个连续菲涅耳区之间具有尺寸基本相同的间隙。所述 尺寸优选为5-100 μ m。
显然形成菲涅耳透镜的表面的结构取决于其应用，并且可由本领域熟练技术人员 容易地计算以获得所需的光学特性。最终的光学制品的光功率取决于两个连续菲涅耳区之 间的间隙和所述结构的光栅间距。
形成菲涅耳透镜的材料可以是任何材料，且可以与光学制品的基材的材料相同或 不同。例如，形成菲涅耳透镜的材料可以是热塑性或热固性聚合物，例如二醇的双(烯丙基 碳酸酯)，聚碳酸酯，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚氨酯，聚硫氨酯，环氧材料和由环硫化物和 (硫代)氨基甲酸酯获得的聚合物。
基材的菲涅耳型表面可以通过但不限于模塑，通过在基材上沉积具有形成菲涅耳 透镜的暴露表面的涂层(即“菲涅耳型涂层”至少部分涂覆基材)，通过在模具中涂覆或通 过二次铸塑基材而获得。这类技术对于本领域熟练技术人员而言是熟知的。
在优选的实施方案中，用菲涅耳型涂层涂覆基材。所述涂层可直接沉积或粘结 在光学制品的裸基材上，或基材支撑的一个或多个功能涂层上，例如抗冲击涂层(底漆涂 层)，耐磨和/或耐划痕涂层(硬涂层)，偏振涂层，光致变色涂层或染色涂层。菲涅耳型涂 层或“补丁”及其制备方法公开于WO 2007/141440中，其作为参考引入本文。
使用本发明方法涂覆的形成菲涅耳透镜的表面可以覆盖整个基材表面或仅所述 基材的一部分。其优选位于基材的中心，例如围绕基材的光学轴，但是也可以从基材的光学 轴伸出。
在透镜的情况下，待涂覆的形成菲涅耳透镜的表面优选位于基材的前(凸)主表 面上，但是其也可以位于基材的后(凹)表面上，或位于两者上。使用本发明方法，可以在 光学制品的前几何定义的表面和后几何定义的表面上连续或同时涂覆菲涅耳型表面。
任选地，但是不优选地，在涂覆前可以在菲涅耳透镜表面上进行促进物理或化学 粘附的预处理。
在本发明方法中使用的载体为硬或柔韧的载体，优选柔韧的载体。载体可以是模9具部件。一个重要的要求是其基本曲率应与基材的基本曲率基本相同，原因将在下文详述。 因此，载体不能具有基本不同于基材的基本曲率，即使载体为具有与基材的光学表面的总 体形状相符的几何形状的柔韧载体。
硬或柔韧载体与基材之间的基本曲率差优选为-0. 3至0. 3，更优选-0. 2至0. 2， 仍更优选-0.1至0.1，最优选0。
优选基本曲率相同，即意欲压在基材上的载体的表面相反地复制带有菲涅耳型表 面的光学制品的表面几何形状。
“载体的内表面”是指载体的主表面，其方向对着带有在本发明方法中形成菲涅耳 透镜的表面的光学制品的主表面。载体的内表面可为凹或凸表面，取决于其上具有菲涅耳 型表面的基材的形状。
“载体的基本曲率”是指所述载体的内表面的基本曲率。基本曲率常规定义为等于 530/R(R为曲率半径，mm)。
通常，光学制品的基材具有球形。在这种情况下，载体也具有球形和通常两个平行 的主表面，因此具有均勻的厚度。当光学制品的基材具有圆柱形状，由此具有确定两个基本 曲率的两个主要经络时，载体也具有圆柱(环面的)形状，其中基本曲率与这些基材基本相 同。
载体为可移动的载体，即在涂覆方法结束时意欲移去的载体，使得菲涅耳型表面 仅涂有由可固化涂料组合物获得的涂层和任选载体支撑的涂层组。
载体为由塑料、热固性或热塑性材料，尤其是热塑性材料制成的薄支撑组件。可用 于制备载体的热塑性(共)聚合物实例为聚砜，脂族聚(甲基)丙烯酸酯，例如甲基聚(甲 基)丙烯酸酯，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，SBM(苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯)嵌段 共聚物，聚苯硫醚，亚芳基聚氧化物，聚酰亚胺，聚酯，聚碳酸酯如双酚A聚碳酸酯，PVC,聚 酰胺如尼龙，它们的其它共聚物，和它们的混合物。优选的热塑性材料为聚碳酸酯。
优选地，载体为非弹性体材料。
优选地，载体材料的弹性模量为l_5GPa，更优选1. 5-3. 5GPa。
载体优选为透光的，尤其是透UV线的，因此允许UV可固化组合物的UV固化(光 优选从载体侧辐照)。如果所用的可固化组合物进行热固化，则应选择载体材料以承受固化温度。
通常，可移动载体的厚度为0. 26-5mm,优选0. 3_5mm，更优选0. 5_3mm，甚至更优选 0. 6-2. Omm0然而，载体的厚度不是自由的且与在本发明方法的步骤(e)中施加的压力联系 在一起，其方式将在下文详述。
任选地，载体首先涂有一层保护和脱模涂层(PRC)。所述保护和脱模涂层在本发明 方法过程中不转移，且当在步骤(g)中移动载体时留在载体上。
一些疏水涂料如包含含有烷氧基硅烷的全氟醚的疏水组合物(例如Daikin的 Optool DSX )可以用作PRC以改进涂料树脂的脱模性能。
当载体的内表面涂有不可转移的涂层时，例如保护和脱模涂层，所述不可转移涂 层的暴露表面被认作载体的内表面。
载体的内表面可以带有一个或多个意欲转移到基材的几何定义的表面的涂层。所 述涂层可以选自但不限于防反射涂层，防污面涂层，耐磨和/或耐划痕涂层，抗冲击涂层，偏振涂层，光致变色涂层，染色涂层，印刷层，微结构层，抗静电涂层。这类涂层和涂覆载体 的制备描述于W02008/015223和U. S. 6，562，466中，它们作为参考引入本文。针对基材上 涂层组的所需顺序，以相反的顺序将这些涂层施用在载体的表面上。
在第一个优选实施方案中，载体支撑的涂层组，当存在时，从载体表面开始包括如 下涂层防污面涂层，防反射涂层，耐磨和/或耐划痕涂层和抗冲击底漆涂层。在第二个优 选实施方案中，载体支撑的涂层组包括耐磨和/或耐划痕涂层作为唯一的可转移涂层。
当一组的一个或多个涂层转移时，所述组的总厚度通常为1-500 μ m,但是优选小 于50 μ m，更优选小于20 μ m,甚至更优选10 μ m或更小。
尽管本公开主要致力于获得光滑的涂覆表面，但是值得注意的是本发明还包括如 下情况载体的工作表面(其内表面)具有根据图案组织的凹凸，换句话说，微结构表面， 所述微结构表面赋予最终光学制品具有所述微结构所赋性能(例如防反射性能)的光学表 面。在这种情况下，由本发明方法步骤(g)得到的光学制品的暴露表面不光滑。获得微结 构模具部件的不同技术公开于WO 99/29494中。
载体的微结构表面可以是与可固化涂料组合物接触的表面，即载体自身的内表面 或其外涂层的暴露表面。在这种情况下，微结构可以在涂覆方法过程中在固化的涂层中复 制。载体的微结构表面还可以是其与其具有的最内层涂层接触的表面，该最内层涂层将在 涂覆方法中转移。
可固化涂料组合物沉积在载体的内表面上，载体支撑的涂层组的暴露表面上(条 件是存在所述涂层组)，或形成菲涅耳透镜的至少一个表面上，优选沉积在形成菲涅耳透镜 的至少一个表面上。
“载体支撑的涂层组的暴露表面”是指所述载体的最外层涂层的暴露表面。
在本发明涂覆方法中使用的所述可固化涂料组合物为液体组合物，其可以是可热 固化的或通过光辐照固化的(可光固化的或可辐照固化的)，尤其是UV辐照，或既可热固化 又可光固化。
根据已知的方法进行固化。例如，热固化可以通过将基材形成的组件，可固化涂料 组合物和载体放入或接近加热装置来进行，所述加热装置例如为热水浴、烘箱UR热源或微 波源。热固化通常在40-130°C，优选60-120°C，更优选70_110°C的温度下进行。
可固化涂料组合物不应该破坏最终光学制品的光学性能且可以是任何传统的液 体可固化涂料组合物，尤其是用于形成改进光学制品例如眼用透镜的光学和/或机械性能 的功能涂层的组合物。例如，用于改进粘合性和/或抗冲击性的底漆涂料组合物，耐磨和/ 或耐划痕涂料组合物，以及其它涂料组合物如偏振涂料组合物和光致变色或染色涂料组合 物可以用作可固化涂料组合物。在优选的实施方案中，可固化涂料组合物为耐磨和/或耐 划痕涂料组合物。
可固化涂料组合物具有与菲涅耳透镜表面粘合的性能，使得其在固化后获得与形 成菲涅耳透镜的表面的粘合。
可固化涂料组合物可以通过本领域已知的任何技术沉积。其优选作为至少一滴分 配在基材或载体的几何定义的表面的中心上。
一个重要的要求是在本发明施用步骤(e)中，可固化组合物应规则地铺展在形成 菲涅耳透镜的光学制品的整个几何定义的表面上，而不用施加多余的压力，使得在固化步骤后，形成覆盖光学制品的整个几何定义的表面的光滑涂层或粘合夹层。过多压力将由于 树脂收缩和Rtb比例变化而导致形成气泡。所述组合物的沉积量必须足够，以使得在加压 步骤(e)之后不留下任何未填充的地方，即至少填满粗糙菲涅耳结构的槽并形成最终均勻 的组件。
同时，应该保持所述组合物的量尽可能地低以防止组合物在光学制品边缘的大量 溢流，从而避免清除过量所述组合物的额外清洁步骤。
在本发明的一个实施方案中，除了与菲涅耳透镜表面的粘合性，可固化组合物为 当载体带有这种涂层时具有与载体支撑的涂层粘合性的粘合可固化涂料组合物或可固化 胶合组合物。
当载体带有待转移的涂层时，该实施方案特别令人感兴趣。事实上，粘合剂组合物 的固化导致载体支撑的转移的涂层组通过固化的粘合剂组合物层安全地粘合到基材的几 何定义的表面上。
液体可固化胶或粘合剂组合物可以包括，但不限于，聚氨酯化合物，环氧化合物和 /或(甲基)丙烯酸酯化合物。
液体可固化粘合剂组合物的优选组分为丙烯酸酯化合物，例如聚乙二醇二(甲 基)丙烯酸酯，聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化双酚A 二(甲基)丙烯酸酯，各种三官能 的丙烯酸酯，例如乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯。单 官能丙烯酸酯如丙烯酸异冰片酯，2-羟基乙基甲基丙烯酸酯苄基丙烯酸酯，丙烯酸苯基硫 代乙基酯也是合适的。上述化合物可以单独或组合使用。合适的胶可以商品名Loetite 购自 UltraOptics Co.或 Henkel0
在一个实施方案中，固化的涂料组合物的折射率不同于形成菲涅耳结构的材料的 折射率。折射率差越大，光功率越好。在该实施方案中，折射率的最小差>0.03。
可固化组合物可以包含添加剂如荧光染料或光致变色染料。
在最佳实施方案中，为了获得不含外观缺陷和具有光滑表面的最终光学制品，推 荐非常小心地相互移动载体和光学制品以使可固化涂料组合物铺展在形成菲涅耳透镜的 表面上，使得将其覆盖而不留下任何未填充的地方且不形成气泡。针对菲涅耳型表面，在其 中心上优选施用载体，且非常慢和轻地施用，其使得液体涂料组合物以非常慢的速率流动， 优选以小于lOmm/s，更优选小于6mm/s，甚至更优选小于5mm/s，通常约3mm/s的速率施用。
本发明者已经发现固化时气泡形成的水平与载体特性，即载体的基本曲率和厚 度，以及施加的压力有关。
因此，必须小心地控制施加在载体外表面(即与可固化组合物和/或可转移涂层 不接触的载体表面)上的压力。
第一，施加的压力必须高于或等于0. 138巴(2Psi)，优选高于或等于0.207巴 (3Psi)，更优选高于或等于0. 345巴(5hi)。根据本发明，填充有可固化涂料组合物的菲涅 耳结构的组件因此在步骤(e)的最后形成具有均勻厚度的层。“均勻厚度”是指在整个层面 积上厚度的变化不会对最终光学制品的光功率造成后果。
相反，当施加的压力太低或为零时，不可能在整个几何定义的表面上获得可固化 组合物的铺展且不能很好地控制，导致不均勻的最终涂层。
必须理解的是“施加的压力”是指其中在步骤(e)中施加的压力的状态与其中不施加压力的状态之间的压力差。
第二，定义为载体的厚度(毫米)/施加的压力(巴)的比例Rtb必须高于或等于 1.85，优选高于或等于1.92，甚至更有选高于或等于2. 00。菲涅耳透镜的结构尺寸(Δζ和 /或光栅间距)越小，使用的Rtb比例越低。
这些第一和第二要求二者表明载体厚度必须高于或等于0.沈，优选高于0. 30mm。
对于给定的施加的压力和菲涅耳结构，如果载体厚度太低，导致Rtb比例低于 1. 85，菲涅耳型面积中的涂料树脂收缩将导致在固化后在最终光学制品中形成气泡。不希 望受限于任何特定的理论，认为太薄的载体更柔韧和当施加外压时容易形成隔离和密封的 可固化组合物室。在该室中涂料组合物密封得越强，由于室中涂层的收缩，气泡现象将越明Mo
另外，对于给定的载体厚度，如果在步骤(e)中施加的压力太高，导致Rtb比例低 于1. 85，观察到相同的形成气泡的现象，而如果待涂覆的表面是光滑的或有点粗糙的，将不 会形成气泡。尽管不希望受任何理论限制，认为压力太高易于导致载体足够的变形以致产 生分离的相互不通的可固化组合物室。
另外，过量的压力可导致基材任何变形。
本发明者还发现菲涅耳型面积中的涂层收缩受载体和基础的相应曲率影响，它们 必须基本相同以避免形成气泡。
“基材的基本曲率”是指带有形成菲涅耳透镜的几何定义的表面的基材的表面的基本曲率。
当同时满足本发明方法的三个要求时，即Rtb比例> 1.85，施加的压力高于或等 于0. 138巴，且基材的基本曲率与载体的基本曲率基本相同，在本发明方法的步骤(g)中获 得的光学制品具有均勻涂覆的形成菲涅耳透镜的表面，其中不可避免的涂层收缩现象没有 引起形成气泡。
在最终光学制品中，由填充和涂有固化涂料组合物的形成菲涅耳透镜的结构(例 如菲涅耳型涂层)形成的组件的厚度优选小于300 μ m，更优选10-260nm，甚至更优选 20-200nm。
通常涂覆的形成菲涅耳透镜的表面的暴露表面的粗糙度Rtl在0.05 μ m以下。
应该保持施加在载体外表面上的压力直到可固化组合物充分固化，使得获得固化 涂层对形成菲涅耳透镜的表面的充分粘合。
可以使用充气膜施用所需的压力，尤其是空气压力，所述充气膜可以由任何弹性 体材料制成，其通过使用合适流体针对载体对光学制品施加压力而可充分变形。例如，可以 使用在WO 03/004255中公开的置于载体外表面上的充气膜装置。
优选地，首先将压力施加在载体的中心部分上，在第二步中，向着基材的边缘方向 上径向增加压力。
施加的压力取决于基材和载体的尺寸和曲率。其通常为0. 138-1. 38巴 O-20Psi)，优选 0. 345-1. 03 巴(5_15Psi)。
尽管本发明已经描述了通过置于载体上的充气膜施加的压力，其为优选的实施方 案，应该理解的是可以将充气膜置于带有菲涅耳表面的透镜外表面上，其中载体外表面通 过支撑元件支撑。也通过在载体上的反应施加在透镜外表面上施加的压力，该载体针对支撑元件。
参照附图，所述附图仅说明了本发明的某些实施方案，尤其参照图1A-1E，将在其 凸表面上具有形成菲涅耳透镜的几何定义的表面2的基材1置于支撑元件上(未示出)，其 凸表面向上(图1A)。将可固化涂料组合物3的液滴施用在形成菲涅耳透镜的表面上(图 1B)。然后将具有与载体相同基本曲率的载体4放在支撑元件上(未示出)，其内表面向下 (图 1C)。
由于菲涅耳结构的几何形状，沉积在基材凸面的液滴十分稳定，使得可以以非常 慢的方式直接施用凹载体以避免产生任何气泡。相互相对移动各支撑元件以使可固化组合 物3与载体4的内表面(图1D)直接接触，由此形成几种液体涂层室6。
随后一起挤压支撑元件，使得满足本发明的压力和Rtb比例要求。然后取决于所 述组合物的性质使用例如热或光固化可固化组合物3，释放施加的压力，取出载体4，并如 图IE所示得到粘合和涂有固化的涂料组合物5的具有形成菲涅耳透镜的表面的基材1。获 得的光学制品具有光滑的表面和适当保护的菲涅耳型结构。
图2A-2E表示结合图1A-1E公开的类似方法的主要步骤，除了形成菲涅耳透镜的 几何定义的表面2'位于基材1'的凹表面上。
图3A-3E表示结合图2A-2E公开的类似方法的主要步骤，除了载体4"在其内 (凸)主表面上带有一组涂层7 (图3C)。相互相对移动支撑元件使可固化组合物3"与载 体4"支撑的涂层组的暴露表面直接接触(图3D)。在这种情况下，形成菲涅耳透镜的表面 的涂覆包括同时将涂层组转移到基材上。该方法连续释放具有形成菲涅耳透镜的表面的基 材1"，所述表面涂有固化的涂料组合物5"和涂层组7，如图3E所示。
通过本发明方法获得的最终光学制品具有非常好的光学质量，且不具有或具有非 常低水平的干涉条纹。它们优选不吸收可见光(或很少)，其在本文中是指根据本发明方法 在一个面上涂覆时，光学制品具有优选1 %或更低，更优选小于1 %的可见光吸收，和/或可 见光谱的相对透光系数，Tv,优选高于90 %，更优选高于95 %，甚至更优选高于96 %。优选 地，两个特性同时满足，且可以通过小心地控制涂层的厚度达到。本文中使用的Tv系数如 ISO 8980-3标准中所定义，且对应于380-780nm的波长范围。
本发明涂覆方法可以应用于眼用透镜产业中(优选地)，但是也可应用于成像装 置、电视机、照明工具、红绿灯和太阳能电池等领域中。
通过下述实施例进一步描述本发明。这些实施例意欲说明本发明，而不应理解为 限制本发明的范围。实施例
a) 一般性考虑
在如下描述的实验中涂覆的光学制品为平透镜毛坯，其包括在其凸表面上 的聚碳酸酯基材(直径70mm，基本曲率7. 5)和菲涅耳型补丁，通常例如公开于WO 2007/141440。所述补丁具有50mm的直径，130-260 μ m的光栅间距和具有20-90 μ m的在两 个连续菲涅耳区之间的间隙。菲涅耳型补丁由折射率为1. 59的聚碳酸酯材料制成。
在实施例1-3和C1-C7中，所用的载体为球形聚碳酸酯模具部件，其具有0. 6,1. 2 或2. 2mm的厚度和7. 5的基本曲率(除了实施例C2和C4 :6. 5)，在其凹内表面上带有WO2008/015223的实施例中描述的保护和脱模涂层。在进行本发明涂覆方法时不转移该涂层。
使用具有表1中详述配方的UV可固化粘合剂组合物涂覆在透镜的凸面上的菲涅 耳型表面。在固化时，所述组合物具有1.52的折射率。
表权利要求
1.一种涂覆光学制品的基材的至少一个几何定义的表面的方法，所述表面形成菲涅耳 透镜，所述方法包括(a)提供由塑料制成且具有内表面和外表面的可移动载体，所述内表面任选带有一组 具有暴露表面的一个或多个涂层；(b)提供包含基材的光学制品，所述基材具有至少一个形成菲涅耳透镜的几何定义的 表面；(c)将可固化涂料组合物沉积在至少一个形成菲涅耳透镜的表面、载体的内表面或载 体支撑的涂层组的暴露表面上；(d)相互相对移动载体和光学制品，以使沉积的可固化涂料组合物与至少一个形成菲 涅耳透镜的表面、载体的内表面或载体支撑的涂层组的暴露表面接触；(e)在载体的外表面上施加压力以铺展可固化涂料组合物，使得覆盖所述至少一个形 成菲涅耳透镜的表面；(f)将可固化涂料组合物的层固化；(g)取下可移动载体以得到光学制品的基材，所述光学制品的基材具有至少一个形成 菲涅耳透镜的表面，所述表面涂有固化的涂料组合物和任选涂有转移的涂层组，其中同时满足如下要求-基材的基本曲率和载体的基本曲率基本相同；-在步骤(e)中施加的压力高于或等于0. 138巴；且-比例Rtb高于或等于1.85，所述比例Rtb定义为载体的厚度(毫米)/在步骤(e)中 施加的压力(巴)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(e)中施加的压力高于或等于0.207巴，优 选高于或等于0. 345巴。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(e)中施加的压力为0.345-1. 03巴。
4.根据权利要求1所述的方法，其中比例Rtb高于或等于1.92，优选高于或等于2. 00。
5.根据权利要求1所述的方法，其中载体具有0.26-5mm,优选0. 3_5mm、更优选 0. 5-3mm的厚度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中光学制品为包含具有凸主表面和凹主表面的基材 的眼用透镜。
7.根据权利要求6所述的方法，其中形成菲涅耳透镜的几何定义的表面位于基材的凸主表面上。
8.根据权利要求1所述的方法，其中菲涅耳透镜包括一组形成菲涅耳区的同心环形透 镜截面，且在两个连续菲涅耳区之间具有尺寸大于2 μ m、优选大于3 μ m的间隙Δ z，所述间 隙Δ ζ在形成菲涅耳透镜的几何定义的表面的光学中心处根据垂直于基材表面的ζ轴方向测量。
9.根据权利要求8所述的方法，其中间隙Δζ具有5-250 μ m、优选5-150 μ m的尺寸。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中提供的形成菲涅耳透镜的几何定义 的表面的表面粗糙度Rtl高于或等于2 μ m。
11.根据权利要求8所述的方法，其中在集中于几何定义的表面的光学中心上直径为 20mm的圆面积内，在两个连续菲涅耳区之间的间隙具有5-50 μ m的基本相同尺寸，且其中在所述圆面积外，在两个连续菲涅耳区之间的间隙具有5-250 μ m的可变尺寸。
12.根据权利要求8所述的方法，其中在形成菲涅耳透镜的整个几何定义的表面上，在 两个连续菲涅耳区之间的间隙具有5-100 μ m的基本相同尺寸。
13.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中提供的光学制品包含至少部分被具 有形成菲涅耳透镜的暴露表面的涂层涂覆的基材。
14.根据权利要求1所述的方法，其中载体的内表面具有一组一个或多个涂层，所述涂 层选自防污面涂层、防反射涂层、耐磨和/或耐划痕涂层、抗冲击涂层、偏振涂层、光致变色 涂层、染色涂层、印刷层、微结构层和抗静电涂层。
15.根据权利要求1所述的方法，其中可固化涂料组合物包含荧光染料或光致变色染料。
16.根据权利要求1所述的方法，其中形成菲涅耳透镜的材料和固化的涂料组合物之 间的折射率差高于0. 03。
17.根据权利要求1所述的方法，其中形成菲涅耳透镜的材料为热塑性或热固性聚合 物，选自二醇的双(烯丙基碳酸酯)，聚碳酸酯，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚氨酯，聚硫氨酯， 环氧材料以及由环硫化物和(硫代)氨基甲酸酯获得的聚合物。
18.根据权利要求1所述的方法，其中载体塑料的弹性模量为l_5GPa。
全文摘要
本发明涉及一种涂覆光学制品的基材的至少一个几何定义的表面的方法，而没有产生光学缺陷，所述表面形成菲涅耳透镜(2)，所述方法包括提供具有特定厚度和特定基本曲率的可移动塑料载体(4)，将可固化涂料组合物(3)沉积在至少一个形成菲涅耳透镜的表面或载体的内表面上，相互相对移动载体和光学制品，以使沉积的可固化涂料组合物与至少一个形成菲涅耳透镜的表面或载体的内表面接触，在载体的外表面上施加特定的压力以铺展可固化涂料组合物，使得覆盖所述至少一个形成菲涅耳透镜的表面，将可固化涂料组合物的层固化并取下可移动载体。
文档编号B29D11/00GK102036808SQ200980118038
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月20日 优先权日2008年5月21日
发明者P·江 申请人:埃西勒国际通用光学公司