CN101326058B - 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 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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 
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，这些印刷方法通常被称为“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凸起组成的微浮凸(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，一个由凹进和凸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，此印模包括凹进和凸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橡胶层； 
c)在橡胶层干燥以前，使包括转印材料层的印模的表面与橡胶层相接触； 
d)对印模作用一个压力；和 
e)从包括橡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1b所示，这些区域被印模的凸起(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橡胶层相接触，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橡胶表面。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，橡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橡胶层的光学物品上的条件下体现。这些条件基本上与橡胶层的特性，印模的作用压力和作用时间有关。这些参数可以利用简单便宜的惯用方法所控制。本领域普通技术人员应当知道生产橡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。 
由于橡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橡胶特别有利。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橡胶层不是必须的。橡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，橡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橡胶是更加优选地。 
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10μm(微米)～50nm(纳米)范围内，优选地为5μm～100nm，更优选地为3μm～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0.2μm2(平方微米)～25μm2内，优选地为0.2μm2(平方微米)～4μm2。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，热处理和电晕处理(coronaltreatment)。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-coatingmethod)被淀积，其中，所述旋转涂覆法特别地在眼镜片生产线领域被熟知。淀积乳胶层也可采用其他淀积技术，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0.2μm～50μm范围内，优选地在1μm～10μm范围内。此乳胶层应在视觉上为透明的。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，也不能衍射，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)被淀积在印模表面上。一般地，淀积金属层于印模上和执行步骤c)的时间间隔越短，转印所述金属层到橡胶上的效果越好。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磁场的相位。这样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橡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橡胶层接触，位于印模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橡胶层。橡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凸起上的转印材料以及没有橡胶渗透到图案凹进，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橡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凸起完全穿透入橡胶层的条件下，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，橡胶层具有由印模凸起的穿透进入橡胶层而产生的永久齿状缺口。橡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，图案被塑造进橡胶层中。橡胶层承载的微浮凸包括凹进和凸起。所述凹进和凸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，由橡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 instrumentationlens)，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； 
·一层干燥的橡胶层；和 
·形成转印图案的转印材料的部分，通过橡胶层黏附到基本透镜上从而被转印。 
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(polysulfones)；聚对苯二甲酸乙二酯/聚碳酸盐聚合物(polyethylene terephthalate/polycarbonate copolymers)；聚烯烃(polyolefins)，尤其是聚冰片烯类化合物(polynorbornenes)；烯丙基二甘醇二碳酸酯聚合物和共聚物(diethylene glycolbis(allylcarbonate)polymers and copolymers)；(甲安菲他明)丙烯酸聚合物和共聚物((meth)acrylic polymers and copolymers)，尤其是从双酚A衍生的(甲安菲他明)丙烯酸聚合物和共聚物((meth)acrylic polymers and copolymers derived from bisphenol-A)；硫(甲安菲他明)丙烯酸聚合物和共聚物(thio(meth)acrylic polymers and copolymers)；乙烷和硫氨基甲酸酯聚合物和共聚物(urethane and thiourethanepolymers and copolymers)；环氧聚合物和共聚物(epoxy polymers andcopolymers)；环硫化物聚合物和共聚物(episulfide polymers andcopolymers)。在某些情况下，衬底可直接为主体有色的(bulk tinted)。 
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。 
附图说明
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1a和1b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眼镜片进行了描述。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1a中，一个印模包括一个基体10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和凸起13。凹进12和凸起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凸起部分的几何排列。至少在印模表面S的凸起13的位置上，所述隔膜11可基于二甲基聚硅氧烷(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，因为该条件保证了橡胶层和印模表面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)的商用二甲基聚硅氧烷具有2.5MPa(megapascals)的弹性模量。其他材料，特别是弹性材料，也可适用于隔膜11。凹进12和凸起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 monomersof 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11，凹进12和凸起13的可为具有10μm～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0.1μm～30μm，优选地其深度可为0.1μm～10μm。
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10上时隔膜的不同方式的向后推动。 
图1b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11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1，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1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)透镜，三焦点(trifocal)透镜和渐进式功能(progressive powerophthalmic 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1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(plasma treatment)，但一种利用一个或更多清洁剂和/或冲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(甲安菲他明)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-丁二烯)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橡胶，在此引入并作为参考。利用对光致变色的(photochromic)橡胶也是可以的，例如象欧洲专利EP-A-1 161 512和法国专利FR-A-2 811 322所记载的光致变色橡胶。优选地，本发明也可利用例如象Zeneca所销售的商品名为A-639的丙烯酸橡胶，或者Baxenden所销售的商品名为W-240和W-234的聚亚安酯橡胶。 
印模的表面S，更确切地为带有金属层14的凸起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的凸起13上的金属层14和橡胶层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，以避免橡胶层2在两个凸起13之间渗透。换言之，表面S的凸起13不会穿入层2。在这种方式中，只有金属层14最初设置于凸起13上的部分才会与橡胶层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，通过橡胶未干的黏附力仍然选择性地结合于透镜1。它们的外形了复制印模表面S的凸起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的部分不与橡胶层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，印模在橡胶层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橡胶层之后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橡胶层2的方向上被设置于橡胶层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1的压力足够引起橡胶层2在凸起13之间渗进凹进12。表面S的凸起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橡胶层2，因此，当印模被移开时，层14的所有部分仍然完全地与层2相结合，也就是，呈现于凸起上和凹进的部分12b上的转印材料层。凸起13进入层2的渗透通过成型(molding)和压纹(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位于在橡胶层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的凸起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。 
一旦橡胶层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，橡胶层2保护透镜1不受震动影响。实际上，橡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橡胶层2和形成图案P(附图3)的转印材料的部分3或覆盖橡胶(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1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1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645nm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1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 coupleddevice)或互补金属氧化物半导体(CMOS，complementary metal oxidesemiconductor)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+1和-1，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+1，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25mm2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15mm2～0.5mm2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引入许多变化例，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℃相对湿度为44％时具有如下特性： 
·粘性：7cP(厘泊，centipoise)； 
·干浸膏得率(dry extract)：22.25％。 
在下述条件下，一层厚度为1μm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 
Figure S2006800462292D00141
(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℃，相对湿度为44％)： 
·分配2.5ml(milliliters)的乳胶到透镜上； 
·以每分钟2000次(2000rpm，2000revolutions 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1μm。 
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和凸起13，如图1a所示。微浮凸(与凹进12b和凸起13的高度有所不同)的深度是1μm。 
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承载的微浮凸的凸起的宽度的取值范围为1μm～5μm。 
3.承载图案的印模(附图1a)： 
应被转印的图案利用Sylgard 
Figure DEST_PATH_GA20188466200680046229201D00091
184(11)(Dow Corning)塑造。在经过1小时100℃的聚合处理后，所述材料的特性为如下： 
·表面能量：22mN/m(millinewtons per meter)； 
·弹性模量(Young′s modulus)：2.5MPa。 
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被加热。蒸发在不会经过任何初始表面处理的Sylgard 184印模之上执行。 
金：一层30nm厚的层通过蒸发99.9％纯度金而获得。 
铝：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14的转印被选择性地执行；只有那些最初位于印模的凸起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：印模的表面凸起可完全渗入橡胶层中。整个层14可被转印：凸起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橡胶层的永久性印压，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Plimit：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，伴随着橡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Plimit是为在上述条件下淀积的橡胶上的一层30nm的金或铝层而确定的。 
Plimit是组成图案P的印模凸起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： 
Figure DEST_PATH_GA20188466200680046229201D00101
运用于选择性地转印金例子的压力： 
印模运用于一个覆盖着一层在上述条件下淀积的橡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。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。 
运用于完整地转印铝例子的压力： 
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。 

Claims (42)

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10微米～50纳米，所述方法包括如下步骤：
a)在包括凹进(12)和凸起(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)和凸起(13)组成了微浮凸，所述微浮凸对应将被转印的图案且采用微米级或亚微米级定义；
b)淀积一层液态的橡胶层至所述光学物品的衬底的表面；
c)在所述橡胶层干燥之前，使包括转印材料层的印模表面与所述橡胶层接触；
d)对所述印模作用一个压力；和
e)从包括所述橡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，每个所述单独的图案的尺寸的取值范围为5微米～100纳米。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，每个所述单独的图案的尺寸的取值范围为3微米～150纳米。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，平行于隔膜(11)测量，所述凹进(12)和凸起(13)的尺寸的取值范围为10微米～50纳米。
5.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。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述凹进的深度的取值范围为0.1微米～10微米。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述转印图案(P)在其被一束光照亮时为一个衍射图案。
8.根据权利要求1至3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。
9.根据权利要求8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。
10.根据权利要求8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。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述转印图案(P)为一个由一组连续像素组成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。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，每个像素的表面面积的取值范围为0.2平方微米～4平方微米。
13.根据权利要求1至3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)的一个表面的面积小于25平方毫米的部分。
14.根据权利要求1至3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。
15.根据权利要求14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。
16.根据权利要求8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。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述橡胶层(2)通过旋转涂覆法被淀积在所述光学物品(1)的表面上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述橡胶层的厚度的取值范围为0.2微米～50微米。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述橡胶层的厚度的取值范围为1微米～10微米。
20.根据权利要求9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橡胶层(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凸起(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。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述印模表面(S)被运用于承载所述橡胶层(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。
22.根据权利要求10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橡胶层(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凸起(13)完全渗入所述橡胶层中，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。
23.根据权利要求22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橡胶层(2)的所述光学物品(1)的表面。
24.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。
25.根据权利要求24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。
26.根据权利要求24或25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。
27.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。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述转印材料选自金，铝，铬，银，铜，镍，铂，钯或包括至少一种上述金属的合金。
29.根据权利要求27或28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。
30.根据权利要求27或28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。
31.根据权利要求30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。
32.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。
33.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。
34.根据权利要求1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。
35.根据权利要求1所述的方法，其中，还进一步地包括一个处理所述光学物品(1)的表面的步骤，其在所述步骤b)之前执行。
36.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学物品(1)选自仪器光学透镜，观测物镜，遮护物和眼镜片。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述光学物品(1)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。
38.一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(1)，其中，所述图案的转印适用于权利要求1至37中任一项所述的方法。
39.根据权利要求38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；
·一层干燥的橡胶层(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。
40.根据权利要求39所述的物品，其中，在一个垂直于所述橡胶层的方向上，所述图案(P)通过在所述橡胶层(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。
41.根据权利要求39所述的物品，其中，所述图案(P)被浮雕在所述橡胶层(2)中，所述转印材料(3，4b)的多个部分位于所述橡胶层中的不同浮雕深度。
42.根据权利要求39～41中任一项所述的物品，其中，所述橡胶层(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。
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