CN107430210A - 具有增强标记的可见性的涂层的光学元件及制备光学元件的方法 - Google Patents

具有增强标记的可见性的涂层的光学元件及制备光学元件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种包含标记(18)的光学元件。所述光学元件具有在光学基底(20)的表面的至少一部分之上的第一涂层(22)，所述光学基底(20)具有在该光学基底的表面上的标记(18)，和在第一涂层(22)的至少一部分之上的一个或多个附加涂层(24)。第一涂层具有第一折射率，光学基底和标记具有第二折射率。第一折射率和第二折射率之差具有0.02～0.24的绝对值。可利用液滴形式的涂层材料的受控沉积，施加第一涂层(22)和/或一个或多个附加涂层(24)。

Description

具有增强标记的可见性的涂层的光学元件及制备光学元件的 方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年3月10日提交的、题为“Optical Element Having a Coating forEnhanced Visibility of a Mark and Method for Making the Optical Element”的临时美国申请No.62/130,777的优先权，该申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明涉及生产在其表面具有标记的诸如眼镜片之类的光学元件的方法，所述方法涉及用折射率不同于基底的折射率的涂层涂覆光学元件。本发明还涉及具有这类涂层的光学元件。
背景技术
对于诸如眼镜片之类的光学元件，通常会向光学元件的表面施加或引入一个或多个标记。这类标记可被用于例如如下目的：标识光学元件的制造商，标识导致该光学元件形成的具体生产运行，和/或提供有关该光学元件的信息，比如光学特性(例如，光轴、定心点等)、制备该光学元件的材料的折射率、和/或位于该光学元件上的涂层，诸如抗反射涂层和/或抗刮擦涂层。在光学元件正常使用时，这类标记一般不可观察到，诸如不会被佩戴具有这类标记的一对眼镜片的人观察到。在某些有限的环境中，可使标记变为可观察，比如暴露于特定波长的光或外加蒸汽，以便确定包含在标记内的信息。一般，这类标记尺寸相对较小。美国专利No.6,034,826描述了被设计用于观察光学透镜上的表面雕刻的光学仪器。通常期望标记是永久性标记，从而提供的信息能够被访问一次以上和/或在距标记形成时间较远的时刻被访问。
一种把标记引入光学元件中的方法例如包括比如利用尖针物理雕刻光学元件的表面。化学溶解可被用于对诸如由石英玻璃制备的光学元件引入标记。激光也可用于将标记引入光学元件表面或体内。可在模制处理期间引入标记。把标记引入光学元件中的现有方法会导致形成如下的标记：当光学元件在正常使用时，在一些条件下，标记会被不期望地观察到。例如，渐变眼镜片一般包括一个或多个标记，该一个或多个标记可由配镜师用于将镜片恰当且精确地适配至为其准备镜片的个人。在一些情况下，这类标记是镜片的佩戴者可视觉观察到的，例如看上去像一个或两个镜片内的小的光学失真区域。
理想的是研发生产具有一个或多个标记的光学元件的新方法。此外，理想的是这类新研发的方法导致如下的标记的形成：在正常使用期间基本不会被观察到，而在合理可控条件下，可使之变得可观察到。
发明内容
根据一个方面，一种光学元件可包括(a)在光学基底的表面的至少一部分之上的第一涂层，所述光学基底具有在该光学基底的表面上的标记，和(b)在第一涂层的至少一部分之上的一个或多个附加涂层。第一涂层可具有第一折射率，光学基底可具有第二折射率。第一折射率和第二折射率之差可具有0.02～0.24，优选0.05～0.24，或者更优选地0.07～0.24的绝对值。一个或多个附加涂层可具有第三折射率。光学基底和标记的第二折射率与第三折射率之差可具有小于0.02的绝对值。可利用液滴形式的涂层材料的受控沉积，施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。可在第一涂层和光学基底之间插入薄膜涂层。薄膜涂层的折射率与光学基底的第二折射率之差的绝对值可小于0.02。
根据另一个方面，第一涂层可完全覆盖在光学基底的表面上的标记。第一涂层可覆盖在光学基底的表面上的标记的至少一部分。标记可以是光学参考标记、记号或地形标记。当透过光学基底观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，标记是可观察到的。当透过光学元件，观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，第一涂层可增强标记的可见性。当透过光学元件，观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，不存在第一涂层会降低或消除标记的可见性。第一折射率可具有1.37～2.14的范围。第二折射率可具有1.45～1.90的范围。标记的至少一部分可从光学基底的表面突出。标记的至少一部分可被下陷到光学基底的表面中。
根据另一个方面，一种生产光学元件的方法可包括(a)在光学基底的表面的至少一部分之上，施加第一涂层，所述光学基底具有在该光学基底的表面上的标记，和(b)在第一涂层的至少一部分之上，施加一个或多个附加涂层。第一涂层可具有第一折射率，光学基底可具有第二折射率。在第一涂层的固化状态下，第一折射率和第二折射率之差可具有0.02～0.24，优选0.05～0.24，或者更优选地0.07～0.24的绝对值。
根据另一个方面，所述方法可包括在施加第一涂层之前，预处理光学基底的表面的至少一部分。预处理可包括电晕处理。所述方法还可包括在施加一个或多个附加涂层之前，固化第一涂层。固化可包括热处理。所述方法还可包括在第一涂层的至少一部分之上，施加一个或多个附加涂层之后，固化光学元件。固化可包括热处理。所述方法还包括流平第一涂层和/或一个或多个附加涂层。流平可包括振动光学元件，比如直线振动光学元件，沿着一个轴，直线振动光学元件，沿着两个轴，直线振动光学元件，和在一个平面中，直线振动光学元件。所述方法还包括在施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层期间的流平。流平可包括振动光学元件，比如直线振动光学元件，沿着一个轴，直线振动光学元件，沿着两个轴，直线振动光学元件，和在一个平面中，直线振动光学元件。流平可包括按10Hz～110Hz的频率，振动光学元件。流平可包括振动光学元件3秒～30秒。
根据另一个方面，可利用喷墨印刷设备，进行涂层材料的受控沉积。喷墨印刷设备可以是压电喷墨印刷设备或热喷墨印刷设备。涂层材料的液滴的密度可为100滴/英寸～1200滴/英寸。可以两种或更多种涂层组合物的混合物的形式，施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。可单遍地，或者两遍或更多遍地施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。可直线地施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。可均匀地施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
根据另一个方面，光学元件的表面的所述部分可选自下述至少之一：光学元件的前表面和光学元件的后表面。第一涂层可选自热塑性透明薄膜，交联透明薄膜，以及它们的组合。第一涂层可由透明涂层组合物形成。第一涂层可选自单层透明薄膜和多层透明薄膜。第一涂层可包含静态染料和/或光致变色化合物。光学元件可选自眼用元件、显示元件、窗户和镜子。眼用元件可选自矫正透镜、非矫正透镜、隐形眼镜、人工晶状体、放大透镜、保护性透镜和护目镜。可在光学元件的凹入表面、光学元件的凸起表面和/或光学元件的平面表面之上，施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。所述方法还可包括在施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层期间，移动光学元件。所述方法还可包括在施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层期间，使光学元件保持固定。
根据其它方面，生产光学制品的方法可以利用下述条款中的一个或多个表征：
条款1.一种生产光学元件的方法，所述方法包括：
(a)在光学基底的表面的至少一部分之上，施加第一涂层，所述光学基底具有在该光学基底的表面上的标记；和
(b)在第一涂层的至少一部分之上，施加一个或多个附加涂层，
其中
第一涂层具有第一折射率，光学基底和标记具有第二折射率，以及
第一折射率和第二折射率之差具有0.02～0.24，优选0.05～0.24，或者更优选地0.07～0.24的绝对值。
条款2.条款1的方法，其中一个或多个附加涂层具有第三折射率，其中光学基底的第二折射率与第三折射率之差具有小于0.02的绝对值。
条款3.条款1或条款2的方法，其中第一涂层完全覆盖在包含标记的光学基底的表面上的所述标记。
条款4.条款1-3中任一项的方法，其中第一涂层覆盖在光学基底的表面上的标记的至少一部分。
条款5.条款1-4中任一项的方法，其中标记是光学参考标记。
条款6.条款1-5中任一项的方法，其中标记是记号。
条款7.条款1-6中任一项的方法，其中当透过光学基底观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，标记是可观察到的。
条款8.条款1-7中任一项的方法，其中当透过光学元件观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，第一涂层增强标记的可见性。
条款9.条款1-8中任一项的方法，其中当透过光学元件观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，第一涂层的缺少降低或消除标记的可见性。
条款10.条款1-9中任一项的方法，其中第一折射率具有1.37～2.14的范围。
条款11.条款1-10中任一项的方法，其中第二折射率具有1.45～1.90的范围。
条款12.条款1-11中任一项的方法，其中标记是地形标记。
条款13.条款12的方法，其中标记的至少一部分从光学基底的表面突出。
条款14.条款12或条款13的方法，其中标记的至少一部分下陷到光学基底的表面中。
条款15.条款1-14中任一项的方法，还包括在施加第一涂层之前，预处理光学基底的表面的至少一部分。
条款16.条款15的方法，其中预处理包括电晕处理、等离子体处理、紫外辐射处理或者这些处理的组合。
条款17.条款1-16中任一项的方法，还包括在施加一个或多个附加涂层之前，固化第一涂层。
条款18.条款17的方法，其中固化包括热处理、辐射处理或者这两者的组合。
条款19.条款1-18中任一项的方法，还包括在第一涂层的至少一部分之上施加一个或多个附加涂层之后，固化光学元件。
条款20.条款19的方法，其中固化包括热处理、辐射处理或者这两者的组合。
条款21.条款1-20中任一项的方法，还包括流平第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款22.条款21的方法，其中流平包括振动光学元件。
条款23.条款21或条款22的方法，其中流平包括直线振动光学元件。
条款24.条款21-23中任一项的方法，其中流平包括沿着一个轴直线振动光学元件。
条款25.条款21-24中任一项的方法，其中流平包括沿着两个轴直线振动光学元件。
条款26.条款21-25中任一项的方法，其中流平包括在一个平面中直线振动光学元件。
条款27.条款21-26中任一项的方法，其中流平包括按10Hz～110Hz的频率振动光学元件。
条款28.条款21-27中任一项的方法，其中流平包括振动光学元件3秒～30秒。
条款29.条款1-28中任一项的方法，还包括在施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层期间的流平。
条款30.条款29的方法，其中流平包括振动光学元件。
条款31.条款29或条款30的方法，其中流平包括直线振动光学元件。
条款32.条款29-31中任一项的方法，其中流平包括沿着一个轴直线振动光学元件。
条款33.条款29-32中任一项的方法，其中流平包括沿着两个轴直线振动光学元件。
条款34.条款29-33中任一项的方法，其中流平包括在一个平面中直线振动光学元件。
条款35.条款29-34中任一项的方法，其中流平包括按10Hz～110Hz的频率振动光学元件。
条款36.条款29-35中任一项的方法，其中流平包括振动光学元件3秒～30秒。
条款37.条款1-36中任一项的方法，其中利用液滴形式的涂层材料的受控沉积来施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款38.条款37的方法，其中利用喷墨印刷设备进行涂层材料的受控沉积。
条款39.条款38的方法，其中喷墨印刷设备是压电喷墨印刷设备。
条款40.条款38或条款39的方法，其中喷墨印刷设备是热喷墨印刷设备。
条款41.条款37-40中任一项的方法，其中涂层材料的液滴的密度为100滴/英寸～1200滴/英寸。
条款42.条款37-41中任一项的方法，其中以两种或更多种涂层组合物的混合物的形式施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款43.条款37-42中任一项的方法，其中单遍地施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款44.条款37-43中任一项的方法，其中两遍或更多遍地施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款45.条款37-44中任一项的方法，其中直线地施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款46.条款37-45中任一项的方法，其中均匀地施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款47.条款1-46中任一项的方法，其中光学元件的表面的所述部分选自下述至少之一：光学元件的前表面和光学元件的后表面。
条款48.条款1-47中任一项的方法，其中第一涂层选自热塑性透明薄膜、交联透明薄膜以及它们的组合。
条款49.条款1-48中任一项的方法，其中第一涂层由透明涂层组合物形成。
条款50.条款1-49中任一项的方法，其中第一涂层选自单层透明薄膜和多层透明薄膜。
条款51.条款1-50中任一项的方法，其中第一涂层包含静态染料和/或光致变色化合物。
条款52.条款1-51中任一项的方法，其中在光学元件的凹入表面上施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款53.条款1-52中任一项的方法，其中在光学元件的凸起表面上，施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款54.条款1-53中任一项的方法，其中在光学元件的平面表面上施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层。
条款55.条款1-54中任一项的方法，还包括在施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层期间移动光学元件。
条款56.条款1-55中任一项的方法，还包括在施加第一涂层和/或一个或多个附加涂层期间使光学元件保持固定。
条款57.条款1-56中任一项的方法，还包括置于第一涂层和光学基底之间的薄膜涂层。
条款58.条款57的方法，其中薄膜涂层的折射率与光学基底的第二折射率之差的绝对值小于0.02。
条款59.条款1-58中任一项的方法，其中第一涂层和/或一个或多个附加涂层的厚度为0.5μm～200μm，优选2μm～50μm。
条款60.条款1-59中任一项的方法，其中第一涂层是聚合物涂层。
条款61.条款1-60中任一项的方法，其中所述标记是利用模制、蚀刻、雕刻以及它们的组合形成的。
条款62.一种光学元件，包括：
(a)在光学基底的表面上定义的至少一个标记；
(b)在光学基底的表面和所述至少一个标记的至少一部分之上施加的第一涂层；和
(c)在第一涂层的至少一部分之上的一个或多个附加涂层，其中
第一涂层具有第一折射率，光学基底和标记具有第二折射率，
第一折射率和第二折射率之差具有0.02～0.24，优选0.05～0.24，或者更优选地0.07～0.24的绝对值。
条款63.条款62的光学元件，其中一个或多个附加涂层具有第三折射率，其中光学基底和标记的第二折射率与第三折射率之差具有小于0.02的绝对值。
条款64.条款62或63的光学元件，其中第一涂层覆盖在光学基底的表面上的标记的至少一部分。
条款65.条款62-64中任一项的光学元件，其中标记是光学参考标记，记号或者地形标记。
条款66.条款62-65中任一项的光学元件，其中标记的至少一部分从光学基底的表面突出，或者其中标记的至少一部分下陷到光学基底的表面中。
条款67.条款62-66中任一项的光学元件，其中当透过光学元件，观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，第一涂层增强标记的可见性，其中当透过光学元件，观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，第一涂层的缺少降低或消除标记的可见性。
条款68.条款62-67中任一项的光学元件，其中第一折射率具有1.37～2.14的范围。
条款69.条款62-68中任一项的光学元件，其中第二折射率具有1.45～1.90的范围。
条款70.条款62-69中任一项的光学元件，其中第一涂层和/或一个或多个附加涂层是两种或更多种涂层组合物的混合物。
条款71.条款62-70中任一项的光学元件，其中第一涂层选自单层或多层热塑性透明薄膜，单层或多层交联透明薄膜，以及它们的组合。
条款72.条款62-71中任一项的光学元件，其中第一涂层包含静态染料和/或光致变色化合物。
条款73.条款62-72中任一项的光学元件，其中第一涂层和/或一个或多个附加涂层在光学元件的凹入表面、凸起表面和平面表面至少之一之上。
条款74.条款62-73中任一项的光学元件，其中第一涂层和/或一个或多个附加涂层是利用液滴形式的涂层材料的受控沉积施加的。
条款75.条款74的光学元件，其中利用压电喷墨印刷设备或者热喷墨印刷设备，进行涂层材料的受控沉积。
条款76.条款74或75的光学元件，其中第一涂层和/或一个或多个附加涂层是线性和/或均匀地施加的。
条款76.一种可利用条款1-61中任一项的方法获得的光学元件。
当参考构成本说明书的一部分的附图，考虑以下的说明和附加权利要求书时，记载在这里的光学制品的这些和其它特征和特性，以及这类制品的制造方法将变得更明显，附图中，相同的附图标记指示对应的部分。然而，应特别理解的是附图只用于举例说明。除非上下文另有明确说明，否则说明书和权利要求书中使用的单数形式包含复数所指对象。
附图说明
图1是根据本发明的方法制备的具有标记和一个或多个涂层的光学元件的代表性局部截面透视图；
图2A是根据一个方面的光学元件的代表性截面侧视图，其中标记从光学基底的表面突出；
图2B是根据一个方面的光学元件的代表性截面侧视图，其中使标记凹入到光学基底的表面中；
图2C是根据一个方面的光学元件的代表性截面侧视图，其显示了施加在光学基底的表面上的保形涂层；
图3是图1中所示的光学元件的代表性顶视图；
图4是使得光学元件上的标记是可观察到的观察者、光学元件和电磁能量源的相对定位的代表性透视示意图；
图5是根据本发明的方法的、用于在光学基底上印刷一个或多个涂层的印刷设备的代表性示意侧视图；
图6是图5中所示的印刷设备的代表性示意顶视图；
图7是用于控制图6-图7中所示的印刷设备的操作的控制器的代表性示意图。
在图1-图7中，除非另有指出，否则相同的附图标记表示相同的组件。
具体实施方式
这里使用的术语“光学”意指与光和/或视觉有关或关联。例如，根据这里公开的各个非限制性方面，光学元件、制品或设备可以选自眼用元件、制品和设备，显示元件、制品和设备，窗户，和镜子。
这里使用的术语“眼用”意指着与眼睛和视觉有关或关联。眼用制品或元件的非限制性示例包括矫正和非矫正透镜，包括单视觉或多视觉透镜，多视觉透镜可以是分段或非分段多视觉透镜(比如但不限于双焦透镜、三焦透镜和渐变式透镜)，以及用于矫正、保护或增强(装饰性或以其它方式)视力的其它元件，包括但不限于隐形眼镜、人工晶状体、放大透镜和保护性透镜或护目镜。
这里使用的术语“眼用基底”意指透镜、部分成形的透镜和透镜毛坯。
这里使用的术语“显示”意指通过字词、数字、符号、设计或图画可见或机械可读的信息表现。显示元件、制品和设备的非限制性示例包括屏幕和监视器。
这里使用的术语“涂层”意指从可流动组合物得到的，可具有或不具有均匀厚度，并且明确排除聚合物片的受支撑薄膜。
这里使用的术语“片”意指具有大致均匀厚度，并且能够自支撑的预成形薄膜。
这里使用的固化涂层的折射率值是利用Becke Line法确定的，Becke Line法需要匹配固化组合物的细切条的折射率和折射性质已知的浸液。测试是在23℃下，利用波长589nm的光，在显微镜下进行的。Cargill Labs提供的A-1系列折射率液体被用作浸液，并且在样本之间具有0.002的折射率间隔。Becke Line法在本领域中众所周知。在Grellmann,Wolfgang；Seidler,Sabine.(2013).Polymer Testing(第二版).Hanser Publishers,pp308-309中可找到该方法的说明。基底的折射率也利用Becke Line法确定。在有机聚合物基底的情况下，利用可从Leica Biosystems获得的Leica Model RM2155显微镜用薄片切片机，把一片基底切成约3微米厚的条。把所述条浸入折射性质已知的液体中，然后以和固化涂层相同的方式来确定折射率。
这里使用的诸如重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)之类的聚合物分子量值是利用诸如聚苯乙烯标准之类的合适标准，通过凝胶渗透色谱法确定的。
这里使用的多分散指数(PDI)值表示聚合物的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(即，Mw/Mn)。
这里使用的术语“聚合物”意指均聚物(例如，由单类单体制备)、共聚物(例如，由至少两类单体制备)和接枝聚合物。
这里使用的术语“(甲基)丙烯酸盐”以及诸如“(甲基)丙烯酸酯”之类的类似术语意指甲基丙烯酸盐/酯和/或丙烯酸盐/酯。这里使用的术语“(甲基)丙烯酸”意指甲基丙烯酸和/或丙烯酸。
除非另有说明，否则这里公开的所有范围或比例应被理解为涵盖包含于其中的任意子范围或子比例。例如，声明的范围或比例“1～10”应被认为包括最小值1和最大值10之间(并且包括1和10)的任意子范围；即，以最小值1或以上开始，并以最大值10或以下结束的所有子范围或子比例，比如包括但不限于1～6.1、3.5～7.8和5.5～10。
这里使用的术语“标记”意指一个或多个标记。“标记”意指可在视觉上和/或触觉上，与光学元件的剩余部分区分开的符号或记号或区域。
这里使用的术语“光致变色”以及诸如“光致变色化合物”之类的类似术语意指具有至少可见辐射的吸收光谱，可见辐射响应于至少光化辐射的吸收而变化。此外，这里使用的术语“光致变色材料”意指适合于显示光致变色性质(即，适合于具有至少针对至少响应于光化学辐射的吸收而变化的可见辐射的吸收光谱)，并且包含至少一种光致变色化合物的任何物质。
这里使用的术语“光致变色化合物”包括热可逆光致变色化合物和非热可逆光致变色化合物。这里使用的术语“热可逆光致变色化合物/材料”意指响应于光化学辐射，能够从第一状态，例如“透明状态”转换到第二状态，例如“有色状态”，并且能够响应于热能而返回第一状态的化合物/材料。这里使用的术语“非热可逆光致变色化合物/材料”意指响应于光化学辐射能够从第一状态，例如“透明状态”转换到第二状态，例如“有色状态”，并且能够响应于与有色状态的吸收基本相同的波长的光化学辐射(例如，非连续地暴露在这类光化学辐射下)而返回第一状态的化合物/材料。
这里用于修饰术语“状态”的用语“第一”和“第二”并不旨在指代任何具体次序或时间顺序，而是指代两个不同的条件或性质。出于非限制性例示的目的，光致变色层的光致变色化合物的第一状态和第二状态可针对至少一种光学性质，比如但不限于可见和/或UV辐射的吸收而有所不同。因此，根据这里公开的各个非限制性方面，光致变色层的光致变色化合物在第一和第二状态中的每一种状态下，可具有不同的吸收光谱。例如(然而非限制性的)，光致变色层的光致变色化合物可在第一状态下透明而在第二状态下有色。可替代地，光致变色层的光致变色化合物可在第一状态下具有第一颜色，而在第二状态下具有第二颜色。
这里使用的术语“光敏材料”意指物理或化学地响应电磁能量的材料，包括但不限于磷光材料和荧光材料。
这里使用的术语“非光敏材料”意指不会物理或化学地响应电磁能量的材料，包括但不限于静态染料。
除了在操作例中之外，或者另外说明，否则在说明书和权利要求书中使用的表达成分量、反应条件等的所有数字应被理解为在所有实例中都用用语“大约”修饰。
这里使用的诸如“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“之上”和“之下”之类的空间或方向用语与在附图中描述的各个特征相关。然而，显然可以设想各种替代方位，因而，这类用语不应被视为是限制性的。
这里使用的用语“在…之上形成”、“沉积在…之上”、“设置在…之上”、“在…之上施加”、“存在于…之上”或“置于…之上”意指形成、沉积、设置、施加、存留或布置在下层元件或下层元件的表面上，但未必与其直接(或邻接)接触。例如，“置于基底之上的层”并不排除位于布置或形成的层与基底之间的相同或不同组成的一个或多个其它层、涂层或薄膜的存在。
这里使用的术语“大体平行”意指0°～5°、或0°～3°、或0°～2°、或0°～1°、或0°～0.5°、或0°～0.25°、或0°～0.1°(端点值包含在内)的诸如伸长的对象，并包括参考线在内的两个对象(如果延伸到理论交点)之间的相对角度。
这里使用的术语“固化状态”意指利用电子束、热、诸如紫外辐射之类的辐射、和/或化学添加剂导致的涂层材料到其最终构形的韧化或硬化状态。
除非另有指示，否则这里提及的所有文献，比如但不限于公布的专利和专利申请都被认为是全文“通过引用包含在本文中”。
光学元件
在各个方面，本公开一般涉及光学元件10。光学元件10可以选自眼用制品或元件、显示制品或元件、窗户、镜子、有源液晶单元制品或元件、和无源液晶单元制品或元件。
眼用制品或元件的示例包括但不限于矫正和非矫正透镜，包括单视觉或多视觉透镜，多视觉透镜可以是分段或非分段多视觉透镜(比如但不限于双焦透镜、三焦透镜和渐变式透镜)，以及可用于矫正、保护或增强(装饰性或以其它方式)视力的其它元件，包括但不限于隐形眼镜、人工晶状体、放大透镜和保护性透镜或护目镜。
显示制品、元件和设备的示例包括但不限于屏幕、监视器和安全元件，所述安全元件包括但不限于安全标记和认证标记。
窗户的示例包括但不限于汽车和飞机透明部件、滤光片、窗板和光学开关。
参考图1，光学元件10具有前表面或上表面12，后表面或下表面14，及在上表面12和下表面14之间延伸的侧表面16。当光学元件10是眼镜片时，下表面14与佩戴光学元件10的个人的眼睛相对，侧表面16一般存在于镜架内，而上表面12面向入射光(未图示)，入射光的至少一部分透过光学元件10，进入所述个人的眼睛。
在一些方面，上表面12、下表面14和侧表面16中的至少一个可以是凸起的、凹入的或者平面的。在光学元件10上，可以设置至少一个记号，比如标记18。参考图2A-图2B，光学元件10通常包括光学基底，比如光学基底20。光学元件10还具有施加在光学元件10的表面，比如上表面12、下表面14和侧表面16中的至少一个的至少一部分上的第一涂层22。光学元件10还包括施加在第一涂层22的至少一部分上的一个或多个附加涂层24。
光学基底
根据本发明的一些方面，光学元件10具有光学基底20，光学基底20具有通常定义光学元件10的整个外部物理形状的外表面26。光学基底的外表面26可定义光学元件10的上表面12、下表面15和/或侧表面16的至少一部分(图1中所示)。例如，光学基底20的外表面26的底部部分可定义光学元件10的下表面14和侧表面16。在本公开的各个方面中，光学基底20的外表面26的至少一部分可具有凸起表面、凹入表面或者平面表面。
根据一些方面，光学基底具有从最小1.45到最大1.90(含列举的数值)的折射率R2。
第一涂层22可被施加到光学基底20的外表面26的顶部部分上。在其它方面，外表面26的各个部分可具有涂层，比如直接施加到光学基底20的外表面的第一涂层22或一个或多个附加涂层24。
标记18可被设置在光学基底20的表面上。例如，标记可被设置在光学基底20的外表面26的顶部部分上。在光学基底20的表面的至少一部分上，可以施加第一涂层22。可在光学基底20的外表面26的凸起表面、凹入表面或者平面表面上形成标记18。
光学基底20可包括无机材料、有机聚合物材料和它们的组合。在一些方面，光学基底20可以是眼用基底。适合于用于形成眼用基底的有机材料的非限制性示例包括但不限于本领域已知的可用作眼用基底的聚合物，比如用于制备用于光学应用的光学透明铸件，比如眼镜片的有机光学树脂。
适合于用来形成本公开的光学元件10的光学基底20的无机材料的非限制性示例包括玻璃(比如基于氧化硅的玻璃)、矿物、陶瓷和金属。例如，在一个非限制性方面中，光学基底20可包括玻璃。
可用于形成本公开的光学元件10的光学基底20的有机材料的非限制性示例包括聚合物材料，例如根据在美国专利5,962,617和美国专利5,658,501的第15栏第28行到第16栏第17行中公开的单体及单体的混合物制备的均聚物和共聚物，所述美国专利的公开通过引用并入本文。例如，这样的聚合物材料可以是热塑性或热固性聚合物材料，可以是透明或光学透明的，并且可以具有所要求的任何折射率。这类公开的单体和聚合物的非限制性示例包括：多元醇(烯丙基碳酸酯)单体，例如烯丙基二甘醇碳酸酯，比如其单体由PPGIndustries,Inc.以CR-39商标销售的二甘醇双(烯丙基碳酸酯)；例如通过聚氨酯预聚物和二胺固化剂的反应制备的聚脲-聚氨酯(聚脲-氨酯)聚合物，一种这类聚合物的组合物由PPG Industries,Inc.以TRIVEX商标销售；多元醇(甲基)丙烯酰封端的碳酸酯单体；二甘醇二甲基丙烯酸单体；乙氧基化的苯酚甲基丙烯酸单体；二异丙烯基苯单体；乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸单体；乙二醇双甲基丙烯酸单体；聚(乙二醇)双甲基丙烯酸单体；尿烷丙烯酸单体；聚(乙氧基化的双酚A二甲基丙烯酸)；聚(醋酸乙烯酯)；聚(乙烯醇)；聚(氯乙烯)；聚(二氯乙烯)；聚乙烯；聚丙烯；聚氨酯；聚硫代氨酯；热塑性聚碳酸酯，比如从双酚A和碳酰氯衍生的碳酸酯链接树脂，一种这类材料是以LEXAN商标销售的；聚酯，比如以MYLAR商标销售的材料；聚(乙烯对苯二甲酸酯)；聚乙烯丁缩醛；聚(甲基丙烯酸甲酯)，比如以PLEXIGLAS商标销售的材料，以及通过使多官能团异氰酸酯与聚硫醇或聚环硫化物单体反应而制备的聚合物，所述单体可以是均聚或是共聚和/或三聚的聚硫醇、聚异氰酸酯、聚异硫氰酸酯和可选地烯式不饱和单体或含卤代芳基的乙烯基单体。还可预见的是这些单体的共聚物，以及所述的聚合物和共聚物与其它聚合物的掺合物，例如用来形成嵌段共聚物或互穿网络产品。
标记
如图2A-图2C中所示，本公开预期的标记18的截面图被形成为以可从光学基底20的外表面26突出的地形特征(图2A)，或者凹入光学基底20的外表面26中的地形特征(图2B)。在图2C中，可选的薄膜保形涂层21可覆盖光学基底20的外表面26的至少一部分和标记18。尽管图2C把标记18表示成从光学基底20的外表面26突出的地形特征，不过在其它方面，标记可以凹入光学基底20的外表面26中，如图2B中所示。在一些方面，标记18与光学基底20成一体形成。
标记18的整个形状显示在光学基底20的外表面26上或附近形成的图案。例如，在一些方面，标记18可被成形为定义光学参考标记，从业者可利用所述光学参考标记作为匹配光学元件10的焦度和佩戴者的验光单时的参考点。在其它方面，标记18可以是记号，比如徽标。可以以多个单独标记18的阵列的形式来形成标记18，所述多个单独标记18一起限定徽标的边界。当在光学基底20的外表面26上设置多个标记18时，所述多个标记18可被设置在同一平面中，或者偏置平面中。本发明的方面可用于形成呈图案和设计形式的标记18。图案和设计的示例包括但不限于一种或多种语言的字母和数字。在一些方面，标记18可以呈一维条形码和/或二维条形码的形式，或者多个标记18一起定义一维条形码和/或二维条形码。根据一些方面，标记18具有与光学基底20的折射率相同的折射率。
一般相信图案产生用于光在通向反射和吸收区的复杂道路中弯曲所必需的条件。标记18的地形性质导致与光学基底20的剩余表面对比鲜明的一系列带阴影的透明区。如下进一步所述的那样，当把诸如眼镜片之类的光学元件10保持在环境光(自然产生的光或人工光)中时，增强的记号被证明易于看得见。
继续参考图2A-2B，标记18具有与光学基底20的外表面26同延的第一端部28。标记18的第二端部30沿着从光学基底20的外表面26向外突起的方向(图2A)，或者沿着凹入光学基底20的外表面26中的方向(图2B)，相对于第一端部28延伸。根据一些方面，一个或多个标记18独立地具有相对于光学基底20的外表面，从最小0.5微米到最大8微米，比如从1微米到6微米，或者从2微米到4微米(含列举的数值)的(凹入光学基底20的外表面26中的)深度，或者(从光学基底20的外表面26突起的)高度。所述一个或多个标记18的深度取决于在光学基底20的外表面26中形成下陷标记18而选择的蚀刻工艺。在一些方面，一个或多个标记18的宽度从最小40微米到最大200微米，比如从50微米到150微米，或者从75微米到125微米(含列举的数值)。标记18可具有相对于光学基底20的外表面26具有深度和高度的多个表面的组合。在设置多个标记18的情况下，一个或多个标记18可具有不同于其它标记18的深度和/或高度。一个或多个标记18的各个尺寸(包括深度、高度和宽度)可根据现有技术已知的方法确定。在一些方面，利用激光共聚焦扫描显微镜来确定一个或多个标记18的尺寸。
第一端部28和第二端部30都可独立地由侧壁表面29限定，所述侧壁表面29具有选自多边形、弧形、不规则形状以及它们的组合的形状。多边形的示例包括但不限于三角形、矩形、方形、五边形、六边形、七边形、八边形、它们的一部分(比如V形)、以及它们的组合。弧形的示例包括但不限于球形、椭圆形、它们的一部分、以及它们的组合。出于进一步非限制性例示的目的，多边形和弧形的组合的示例包括U形。侧壁表面29在第一端部28和第二端部30之间延伸。侧壁表面29可以是直线或曲线的，可以相对于由第一端部28和第二端部30限定的表面垂直地、成钝角地或者成锐角地延伸。
在本公开的一些方面，上面形成一个或多个标记18的光学元件10的表面选自光学元件10的上表面12、下表面14和侧表面16中的至少一个。
在本公开的一些方面，可以以各种方式在光学基底20上设置一个或多个标记18。例如，比如利用模制，可在光学基底20上成一体地形成一个或多个标记18。在其它方面，可通过蚀刻、雕刻、或者根据本领域的技术人员已知的在光学基底20上压印所需标记18的其它方法，在光学基底20上形成一个或多个标记18。例如，波长193～355nm和1064～10640nm的激光(未图示)可用于雕刻光学基底20的外表面26。可以与激光组合地使用掩模(未图示)，来限定标记18的形状。
涂层
根据本公开的一些其它方面，光学元件10包括具有上面有标记18的外表面26的光学基底20，和施加在外表面26和标记18的至少一部分之上的第一涂层22。在一些方面，第一涂层22完全覆盖标记18。第一涂层22可以是光学透明的(无色调)，或者它可具有期望的色调。第一涂层22可形成于光学基底20的外表面26的凹入表面、凸起表面或平面表面之上。如这里进一步详细所述的，在一些另外的方面，第一涂层22可包含静态染料、光致变色材料、或者它们中的两种或更多种的组合。根据一些方面，第一涂层22无静态染料和光致变色材料。
本发明的方法还包括在光学基底20的外表面26的至少一部分上形成第一涂层22。在一些方面，可在整个外表面26上，比如与光学元件10的上表面12对应的外表面26上，形成第一涂层22。第一涂层22可以与外表面26和标记18共形，如图2C中图解所示，或者它可在外表面26和标记18之上形成平面表面，如图2A-2B中图解所示。当第一涂层22与外表面26和标记18共形时，在第一涂层22的与在第一涂层22与外表面26和标记18之间的界面处的表面相反的表面上，维持外表面26和标记18的地形。如这里所述的，第一涂层22被选择为使得它增强标记18的可见性。如这里所述的，在各个方面，可利用各种涂覆方法，包括但不限于旋涂、喷涂、浸渍、流涂、淋涂、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、等离子体增强CVD、蒸发、溅射、电子沉积和印刷，比如喷墨印刷，在光学基底20的外表面26的至少一部分上施加第一涂层22。
本发明的方法还包括在第一涂层22之上形成一个或多个附加涂层24。在一些方面，可在第一涂层22的整个表面上形成所述一个或多个附加涂层24。在各个方面，可在光学基底20的外表面26的凹入表面、凸起表面或平面表面上，形成所述一个或多个附加涂层24。第二涂层24可以与第一涂层22共形，或者它可在第一涂层22的外表面或上表面上形成平面，如图2A-2C中图解所示。
在光学元件10上或上方形成的第一涂层22和其它可选薄膜和/或层(比如但不限于所述一个或多个附加涂层24)都具有至少足以允许透过光学元件10的电磁能量源的观察，和入射在光学元件10的表面上的电磁能量的反射的透明度。在一些方面，第一涂层22和一个或多个附加层24都独立地具有大于0％，并且小于或等于100％，比如从50％到100％的透光率。在另外的方面，第一涂层22和一个或多个附加涂层24具有至少足以允许入射在光学元件10的外表面上的电磁能量的至少一部分的反射的反射率。
在一些方面，第一涂层22具有与光学基底20和一个或多个附加涂层24的折射率值不同的折射率值。尽管无意受任何理论约束，不过据信第一涂层22与光学基底20和一个或多个附加涂层24的不同折射率值使得标记18在透过光学元件10观察电磁能量源时，和/或当电磁能量源从光学元件10的表面被反射时是可观察到的。根据一些方面，第一涂层22具有第一折射率R1；光学基底20和在光学基底20的表面上的标记18具有第二折射率R2；在第一涂层22的固化状态下，第一折射率R1和第二折射率R2之差具有0.02～0.24的绝对值。在一些方面，一个或多个附加涂层24的第三折射率R3与光学基底20和标记18的第二折射率R2大体相同。例如，在第一涂层22和一个或多个附加涂层24的固化状态下，第三折射率R3和第二折射率R2之差的绝对值小于0.02。不管第一涂层22的任意部分是否扩散到基底中，都需要第一折射率R1和第二折射率R2之间的所述差。
具体参考图2C，可选的薄膜涂层21可覆盖光学基底20的外表面26的至少一部分。理想地，薄膜涂层21被置于光学基底20和第一涂层22之间，或者在光学基底20和第一涂层22之间的界面处形成。在一些方面，薄膜涂层21具有与光学基底20的第二折射率R2相同的折射率。在其它方面，薄膜涂层21的折射率与光学基底20的第二折射率R2之差的绝对值小于0.02。
观察标记
如前所述，当相对于标记18，透过光学元件10观察电磁能量源时，或者当电磁能量源从光学元件10的表面被反射时，根据本发明和根据本公开制备的光学元件10的标记18的可见性被增强。就一些方面而言，通过同时使用标记18的放大，比如置于标记18和观察者之间的一个或多个放大透镜，可以增强标记18的观察。在一些方面，电磁能量源是可见光源，比如自然光或人工光。在一些方面，可见光源可具有从380纳米到710纳米(含列举的数值)的一个或多个波长。
在一些方面，出于举例说明可如何观察根据本公开制备的标记18的目的，非限制性地参考图4，在图4中，光学元件10被置于电磁能量源32和观察者34之间。光学元件10具有表面36，表面36可以是上面根据本发明的方法形成了标记18的上表面12、下表面14或侧表面16。光学元件10还包含在表面36和标记18之上形成的第一涂层22和一个或多个附加涂层24。观察者34可以是有生命的观察者，比如人类观察者，或者无生命的观察者，比如电光设备。
进一步参考图4，观察者34透过光学元件10观察电磁能量源32，或者观察电磁能量32从光学元件10的表面的反射。尽管无意受任何理论约束，不过根据手头的证据，据信当透过光学元件10观察电磁能量源32时，标记18是可观察到的，因为相对于通过一个或多个附加涂层24和光学基底20的电磁能量，电磁能量以不同的方式折射通过第一涂层22和标记18。第一涂层的第一折射率R1(图2A-2B中所示)与光学基底20和标记18的第二折射率R2(图2A-2B中所示)的差异增强了标记18的可见性。在不存在第一涂层22的情况下，或者如果第一涂层的第一折射率R1与光学基底20和标记18的第二折射率R2之差的绝对值<0.02，那么标记18的可见性消失。第一涂层22在第一折射率R1方面，与光学基底20和标记18的第二折射率R2存在>0.02的差异的好处在于任何后续涂层可具有与基底相同的折射率，从而标记18仍然将是看得见的。在一些方面，相对于光学元件10的周围表面，增大标记18的可见性对必须根据佩戴者的验光单来检查和匹配镜片的焦度的从业者有帮助。例如，表示镜片焦度的符号和对从业者有用的其它标识信息可以标记18的形式被标记在镜片上。在其它方面，本公开的高度可见的标记18对负责检查镜片的镜片质量控制人员有用。当在存在电磁能量源的情况下，检查具有本发明的记号的镜片时，可对照光学元件10的周围表面，容易地识别标记18。从而，在检查期间，可以更快、更容易地认出标记18。在美国专利No.5,100,232、美国专利No.5,960,550和美国专利No.5,100,232中，公开了检测透镜上的标记的各种方法。
涂覆工艺
在本公开的各个方面，可利用技术人员已知的任何方法，比如旋涂、喷涂、浸渍、流涂、淋涂、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、等离子体增强CVD、蒸发、溅射和电子沉积，把第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24施加到光学基底20上。在美国专利No.6,352,747和美国专利No.7,757,629中，可找到涂覆方法的各种示例。在一些方面，可利用印刷设备，比如喷墨印刷设备，把第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24施加到光学基底20上。
印刷设备，比如喷墨印刷设备在印刷表面，比如光学基底20的一个或多个表面上，施加呈极小液滴形式的涂层材料。与印刷设备关联的排出设备具有与之关联的一个或多个喷嘴。每个喷嘴被配置成连接或者按需地可控排出单滴的涂层材料。在按需系统中，液滴的排出由具有预定的液滴排出曲线的控制器控制。例如，控制器可控制滴的大小(涂层材料的量)，以及形成并输送滴的速率。在一些方面，一个或多个印刷头可具备提供用于形成液滴并从一个或多个印刷头排出液滴的机构的一个或多个压电元件。施加于所述一个或多个压电元件的电压(比如控制器确定的控制电压)改变所述一个或多个压电元件的形状，从而在涂层材料中产生压力脉冲，所述压力脉冲迫使一滴涂层材料离开喷嘴。在其它方面，所述一个或多个印刷头可具有包含加热器的至少一个腔室。当电压(比如控制器确定的控制电压)脉冲经过加热器时，从腔室喷出液滴。这种电压差导致腔室中的涂层材料的快速蒸发，并且形成气泡。气泡的形成导致腔室内的压力差，从而把一滴涂层材料推到涂覆表面上。控制器指令一个或多个印刷头按需产生液滴。这样，可控制印刷表面的单位面积输送的涂层材料的定时、位置和量。
从印刷头的喷嘴排出的每个液滴以单点的形式沉积在印刷表面上。从而，沉积的液滴的组合体产生使得能够形成图案的阵列。这样，印刷表面的全部或多个部分可被涂覆。当印刷表面的一个或多个部分被印刷时，在印刷表面上，可形成各种设计，比如字符、数字、图像等。当整个印刷表面被印刷时，沉积的液滴的组合体在印刷表面(比如光学基底20)上形成一层涂层组合物。
参考图5，印刷设备40包括具有工件夹具44和一个或多个印刷头46的外壳42。在一些方面，工件夹具44可被配置成在印刷操作期间牢固地保持光学元件10。在一些方面，工件夹具44可被配置成保持其中安装有光学元件10的框架，比如眼镜框。工件夹具44可附着到活动底座48上，活动底座48相对于一个或多个印刷头46移动工件夹具44以及固定在移动工件夹具44上的光学基底20。活动底座48可沿一个轴、两个轴或三个轴，直线方向地移动。另外或者在替代方案中，活动底座48可绕一个轴、两个轴或三个轴转动。这样，活动底座48可具有相对于一个或多个印刷头46移动工件夹具44的多达6个自由度，以便相对于一个或多个印刷头46把光学基底20布置在预定位置。活动底座48可以手动移动，或者活动底座48的移动可由一个或多个电动机控制。在其它方面，工件夹具44可以是固定的，而一个或多个印刷头46具备活动底座48，以相对于工件夹具44移动一个或多个印刷头46。每个印刷头46可以独立于任何其它印刷头46移动。类似于工件夹具44，一个或多个印刷头46可在多达6个方向上移动(沿3个轴平移和绕3个轴旋转)。在其它方面，工件夹具46和一个或多个印刷头46都可在活动底座48上移动。在利用一个或多个印刷头46涂覆光学基底20的表面之前，可把未涂覆的光学基底20装载到工件夹具44中。随后可从工件夹具46取下已涂覆的光学基底20，以允许装载后续的未被涂覆的光学基底20。在一些方面，可在连续移动的活动底座48上设置多个工件夹具46(未图示)，以使得可在连续工艺中涂覆多个光学基底20。
每个印刷头46与储存器50流体连通。当印刷设备40具有多于一个印刷头46时，可为每个印刷头46设置单独的储存器50。每个储存器50被配置成保存待输送给一个或多个印刷头46的涂层材料52。这样，通过利用多个印刷头46，能够同时印刷多种不同的涂层材料，以产生各种涂层和颜色。从而，第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24可被形成为两种或更多种涂层组合物的混合物。在其它方面，第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24可由在一个或多个连续层中施加的单一涂层组合物形成。各种另外的设备，比如加热器、混合物等可以与各个储存器50关联，以便在把涂层材料输送到一个或多个印刷头46之前，准备涂层材料。在一些方面，在把涂层材料装入储存器50中之前，可以控制涂层材料的粘度，比如通过增大或减小涂层材料的粘度。在另一方面，在把涂层材料输送到基底之前，可以利用印刷头歧管或储存器内的涂层材料的加热来控制涂层粘度。
参考图6，可以成阵列地布置多个印刷头46。可以沿与相对于印刷头46移动光学基底20的方向成角度的方向，相互平行地排列多个印刷头46。与相对于印刷头46移动光学基底20的方向成角度地偏置印刷头46允许完全地覆盖各种形状和尺寸的光学基底20。在其它方面，可以沿与相对于印刷头46移动光学基底20的方向大体平行或垂直的方向，一个挨一个地直线排列印刷头46。印刷头46可彼此偏移从最小0.001mm到最大0.254mm，优选从0.82mm到0.127mm的距离。在其它方面，光学基底20和各个印刷头46的喷嘴之间的距离可以从最小0.1mm到最大10mm，优选从1mm到3mm。在印刷处理期间，可以单遍地在光学基底20上施加涂层材料，比如用于施加第一涂层22或一个或多个附加涂层24(示于图2A-2B中)的涂层材料，其中使光学基底20保持固定，而移动一个或多个印刷头46，或者其中移动光学基底20，而使一个或多个印刷头46保持固定，或者其中移动光学基底20和一个或多个印刷头46两者。可以利用单个印刷头46或多个印刷头46完成所述单遍。在一些方面，可以两遍或更多遍地在光学基底20上施加涂层材料，其中使光学基底20保持固定，而移动一个或多个印刷头46，或者其中移动光学基底20，而使一个或多个印刷头46保持固定，或者其中移动光学基底20和一个或多个印刷头46两者。可以利用单个印刷头46或多个印刷头46完成所述两遍或更多遍。
在各个方面，可以控制一个或多个印刷头46施加厚度均匀或不均匀的涂层。例如，参考图6，一个或多个印刷头46可在光学基底20的整个印刷表面52上施加厚度大体均匀的涂层。在各个方面，印刷表面52上的涂覆层的厚度可以从最小0.5μm到最大200μm，优选2μm到50μm。沉积在印刷表面52上的涂层材料的液滴的密度可以在最小100滴/英寸到最大1200滴/英寸之间。在各个方面，可在光学基底20的各个区域中控制施加量，以考虑到涂层材料在光学基底20的弯曲表面上的移动。例如，在凸起的光学基底20上，在光学基底20的径向内侧部分的涂层材料的施加量可以高于在光学基底20的径向外侧部分的涂层材料的施加量，以便形成厚度均匀的涂层。在其它方面，涂层可在光学基底20的各个部分具有不均匀的厚度。
返回参考图5，印刷设备40可具有用于控制印刷设备40的操作的控制器54。控制器54可被配置成控制一个或多个印刷头46的印刷操作，和/或光学基底20和/或所述一个或多个印刷头46的移动操作。另外，控制器54可被配置成控制一个或多个储存器50中的涂层材料的装填和输送操作。例如，控制器54可包括用于控制印刷和/或移动操作的各种离散的计算机可读介质组件。例如，该计算机可读介质可包括控制器54可访问的任何介质，比如易失性介质、非易失性介质、可拆卸介质、不可拆卸介质、临时性介质、非临时性介质等。再例如，该计算机可读介质可包括计算机存储介质，比如以用于诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据之类信息的存储的任意方法或技术实现的介质；随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其它存储技术；CD-ROM、数字视频光盘(DVD)、或其它光盘存储器；盒式磁带、磁带、磁盘存储器或者其它磁存储设备；或者可用于保存期望的信息，并且可被控制器54访问的任何其它介质。此外，该计算机可读介质可包括通信介质，比如调制数据信号，比如载波或其它传输机制中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包含任何信息输送介质、有线介质(比如有线网络和直接有线连接)，和无线介质(比如声信号、射频信号、光信号、红外信号、生物信号、条形码信号，等等)。当然，上述任意的组合也应包含在计算机可读介质的范围之内。
参考图7，控制器54还包括具有呈易失性和非易失性存储器，比如ROM和RAM形式的计算机存储介质的系统存储器56。具有适当的基于计算机的例程的基本输入/输出系统(BIOS)帮助在控制器54内的各个组件之间传送信息，通常保存在ROM中。系统存储器56的RAM部分一般包含处理单元58可立即访问，或者目前由处理单元58作用于的数据和程序模块，例如，操作系统、应用编程接口、应用程序、程序模块、程序数据和其它基于指令的计算机可读代码。
继续参考图7，控制器54还可包括其它可拆卸或不可拆卸，易失性或非易失性，临时性或非临时性计算机存储介质产品。例如，控制器54可包含与硬盘驱动器62(例如，不可拆卸的非易失性存储介质)通信并控制所述硬盘驱动器62的不可拆卸的存储器接口60；和与磁盘驱动器单元66(它读写可拆卸的非易失性磁盘)、光盘驱动器单元68(它读写可拆卸的非易失性光盘，比如CD ROM)、用于结合可拆卸存储卡使用的通用串行总线(USB)端口70等通信并控制所述磁盘驱动器单元66、光盘驱动器单元68、行总线(USB)端口70等的可拆卸的非易失性存储器接口64。然而，设想在例证的计算系统环境中，可以使用其它可拆卸或不可拆卸的易失性或非易失性计算机存储介质，包括但不限于盒式磁带、DVD、数字视频磁带、固态RAM、固态ROM等。这些各种可拆卸或不可拆卸的易失性或非易失性磁性介质通过系统总线与控制器54的处理单元58和其它组件通信。上面说明并且在图7中例示的驱动器及其相关的计算机存储介质为控制器54提供操作系统、计算机可读指令、应用程序、数据结构、程序模块、程序数据和其它基于指令的计算机可读代码的存储(不论该信息和数据在系统存储器56中是否重复)。
用户可通过用户输入接口72，经某些可附接或可操作输入设备，把命令、信息和数据，比如与期望的印刷层的艺术形式文件相关的信息输入控制器54中。当然，可以利用各种这类输入设备，比如麦克风、跟踪球、控制杆、触控板、触摸屏、扫描仪等，包括便利从外部源把数据和信息输入控制器54的任何安排。如上所述，这些和其它输入设备通常通过耦接到系统总线的用户输入接口72连接到处理单元58，不过可以利用其它接口和总线结构，比如并行端口、游戏端口或USB连接。此外，通过某些输出设备，比如监视器74(以电子形式，可视地显示信息和数据)、打印机76(以印刷形式，物理地显示信息和数据)、扬声器78(以可听形式，可听地呈现信息和数据)等等，以可理解的形式或格式向用户呈现或提供所述数据和信息。所有这些设备通过输出接口80与控制器54通信。设想任何这类的外围输出设备可用于向用户提供信息和数据。
通过利用与控制器54一体的或者远离控制器54的通信设备84，控制器54可在网络环境82中工作。通过通信接口88，通信设备84可由控制器54的其它组件操作和与所述其它组件通信。利用这样的安排，控制器54可以与一个或多个远程计算机，比如远程计算机90连接或通信，所述远程计算机90可以是个人计算机、服务器、路由器、网络个人计算机、对等设备或者其它常见网络节点，一般包含上面结合控制器54说明的许多或所有的组件。利用适当的通信设备84，例如，调制解调器、网络接口或适配器等，计算机90可在局域网(LAN)和广域网(WAN)内工作，和通过局域网(LAN)和广域网(WAN)通信，不过还可包括其它网络，比如虚拟专用网(VPN)、办公室网络、企业网、内联网、因特网等。
这里使用的控制器54包括或者可执行适当的定制设计的或者常规的软件，以进行和实现本公开的方法和系统的处理步骤，从而形成专用的特殊计算系统。因而，目前发明的方法和系统可包括一个或多个控制器54，或者具有能够保存计算机可读程序代码或指令的计算机可读存储介质的相似计算设备，所述计算机可读程序代码或指令使处理单元58执行、配置或以其它方式实现这里结合本公开讨论的方法、工艺和转换数据操作。此外，控制器54可以呈个人计算机、个人数字助手、便携式计算机、膝上型计算机、掌上型电脑、移动设备、移动电话机、服务器、或者具有适当处理数据，以有效实现目前发明的计算机实现的方法和系统的必需处理硬件的任何其它种类的计算设备的形式。
对本领域的技术人员来说，显然系统可以利用物理地位于和它们各自的服务器相同或不同的一个或多个计算机上的数据库。例如，控制器54上的编程软件可控制物理保存在网络的独立处理器或别处的数据库。
[预处理步骤]
在用于生产根据本公开的光学元件10的方法中，在用第一涂层22涂覆光学基底20之前，光学基底20可以经历预处理步骤。在所述预处理步骤中，光学基底20的至少一部分可经历电晕处理。预处理包括但不限于等离子体处理、火焰处理、化学(例如，腐蚀性)处理或者用于提高基底的表面能的任何处理，使得第一涂层润湿光学基底，并促进与光学基底的附着。例如，如在美国专利No.8,608,988中所述的，可以用在500瓦和54kVA下工作的TantecEST-Electrical Service Treatment单元的电晕放电来处理光学基底30～90秒，以活化基底的表面。
[固化步骤]
在生产根据本公开的一些方面的光学元件10的方法中，第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24可被固化，比如利用加热或者暴露在诸如紫外(UV)辐射之类的辐射下。在各个其它方面，除了或者代替这里说明的加热和辐射处理以外，固化步骤可包括把第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24的至少一部分暴露在电子束辐射、微波辐射或者固化涂层组合物的其它方法之下。
[流平步骤]
在生产根据本公开的光学元件10的方法中，可以使第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24流平，以确保第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24的厚度均匀。可以伴随印刷操作，或者在完成印刷操作之后，进行流平。可以利用流平设备使第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24流平。此外，流平可以在印刷第一涂层22和/或一个或多个附加涂层24之后的任意附加后处理步骤之前、同时或者之后。在一些方面，流平步骤可包括振动光学元件10。可以直线地，例如以沿着一个轴的往复运动的形式，进行光学元件10的振动。在其它方面，可以沿着两个轴直线地，比如在一个平面中直线振动光学元件10，进行光学元件10的振动。在一些方面，流平步骤可包括以10Hz～110Hz的频率振动光学元件10。此外，流平步骤可包括使光学元件10振动3秒～30秒。
涂层示例
在各个方面，第一涂层22被选择成具有与基底20的折射率的绝对值差至少为0.02，比如至少0.05，或者比如至少0.07，和高达0.24的折射率。无意受任何理论约束，据信折射率之差越大，标记越容易看得见。不过，折射率之差超过0.24会在例如一对矫正眼镜片中导致诸如不良反射之类的视觉像差。
在各个方面，一个或多个附加涂层24被选择成具有与基底20的折射率(第一折射率)的绝对值差小于0.02的折射率(第三折射率)。无意受任何理论约束，一个或多个附加涂层具有与第一折射率之差可小于0.02的第三折射率，以致在一些方面，当所述一个或多个附加涂层被施加到标记或基底20的表面上时，标记18是看不见的。
如前所述，第一涂层22和一个或多个附加涂层24都可以独立地是单层薄膜或多层薄膜。在每种情况下，第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的每一层可以独立地选自热塑性薄膜、交联薄膜以及它们的组合。在每种情况下，第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的每一层可以独立地由聚合物片或涂层组合物形成。
可用于形成第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层的聚合物材料的示例包括但不限于：聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚己内酰胺。在一些方面，一个或多个聚合物片可以例如通过单向或双向拉伸而是至少部分有序的。
在一些方面，可用于形成第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层的涂层组合物包括可固化树脂组合物和可选的溶剂。涂层组合物可以采用本领域已知的液体涂层组合物和粉末涂层组合物的形式。涂层组合物可以是热塑性、比如可利用紫外辐射或电子束辐射固化、或者热固性涂层组合物。在一些方面，涂层组合物选自可固化或热固性涂层组合物。
根据各个方面的可用于形成第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层的可固化涂层组合物的可固化树脂组合物一般包括：具有官能团的第一反应物(或组分)，例如环氧官能聚合物反应物；和作为具有与第一反应物的官能团反应，并能与其形成共价键的官能团的交联剂的第二反应物(或组分)。可固化树脂组合物的第一和第二反应物都可独立地包括一个或多个官能类，并且各自的存在量足以提供具有物理性质，例如平滑度、光学透明度、耐溶剂性和硬度的期望结合的固化涂层。
可与可固化涂层组合物一起使用的可固化树脂组合物的示例包括但不限于：包含诸如含有缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯的残基的(甲基)丙烯酸类聚合物之类的环氧官能聚合物，和环氧反应交联剂(例如，含有活性氢，诸如羟基、硫醇和胺)的可固化树脂组合物；包含诸如羟基官能聚合物之类的活性氢官能聚合物，和封端(或嵌段)异氰酸酯官能交联剂的可固化树脂组合物；包含诸如羟基官能聚合物之类的活性氢官能聚合物，和三聚氰胺交联剂的可固化树脂组合物；可固化聚硅氧烷涂层组合物；和包含丙烯酸官能单位的辐射可固化组合物。适当的可固化涂层组合物的其它示例是作为本领域已知的硬涂层材料的下述那些可固化涂层组合物。
在一些方面，可用于形成第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层的涂层组合物的可固化树脂组合物是可固化尿烷(或聚氨酯)树脂组合物。可用于形成第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层的可固化尿烷树脂组合物一般包括：诸如羟基官能聚合物之类的活性氢官能聚合物；和封端(或嵌段)异氰酸酯官能交联剂。可在这类组合物中使用的羟基官能聚合物包括但不限于本领域已知的羟基官能乙烯基聚合物、羟基官能聚酯、羟基官能聚氨酯和它们的混合物。
具有羟基官能度的乙烯基聚合物可以利用本领域普通技术人员知晓的自由基聚合法制备。在本发明的一些方面，羟基官能乙烯基聚合物由大部分的(甲基)丙烯酸单体制备，这里被称为“羟基官能(甲基)丙烯酸类聚合物”。
可在包含封端异氰酸酯官能交联剂的可固化涂层组合物中使用的羟基官能聚酯可利用本领域已知的方法制备。一般，使二醇和二羧酸或二羧酸的二酯按比例反应，以致在同时从反应介质中除去水或乙醇的情况下，羟基的摩尔当量大于羧酸基(或羧酸基的酯)的摩尔当量。
羟基官能尿烷可用本领域已知方法制备。一般，如本领域技术人员所知，使一个或多个双官能异氰酸酯与具有两个活性氢基的一种或多种材料(例如，二醇或二硫醇)反应，以使活性氢基与异氰酸酯基之比大于1。
“封端(或嵌段)异氰酸酯交联剂”意指具有在例如升高的温度之类的固化条件下，能够去封端(或去嵌段)，从而形成自由异氰酸酯基和自由封端基的具有两个或更多个封端异氰酸酯基的交联剂。通过交联剂的去封端形成的自由异氰酸酯基一般能够与活性氢官能聚合物的活性氢基(例如，与羟基官能聚合物的羟基)反应，并与其形成实质上永久的共价键。
理想的是一旦从异氰酸酯去封端(即，当它变为自由封端基时)，封端异氰酸酯交联剂的封端基不会不利地影响可固化涂层组合物。例如，理想的是该自由封端基既不会作为气泡困在固化薄膜内，也不会过度塑化固化薄膜。用于本发明的封端基一般具有非挥发性特性，或者能够在形成中的涂层玻璃化之前，从所述涂层中基本逃离的特性。一般，该自由封端基在形成中(例如，固化中)的涂层玻璃化之前，从所述涂层中基本逃离。
封端异氰酸酯交联剂的封端基的类别可以选自但不限于：羟基官能化合物，例如线性或支化的C2-C8乙醇、乙二醇二丁醚、苯酚和对羟基苯甲酸甲酯；1H-唑，例如1H-1,2,4-三唑和1H-2,5-二甲基吡唑；内酰胺，例如e-己内酰胺和2-吡咯烷酮；酮肟，例如2-丙酮肟和2-丁酮肟。其它合适的封端基包括但不限于吗啉、3-氨基丙基吗啉、3,5-二甲基吡唑和N-羟基酞亚胺。
封端异氰酸酯交联剂的异氰酸酯或异氰酸酯的混合物具有两个或更多个异氰酸酯基(例如，3个或4个异氰酸酯基)。可用于制备封端异氰酸酯交联剂的合适异氰酸酯的示例包括但不限于单体二异氰酸酯，例如α,α'-亚二甲苯基二异氰酸酯，α,α,α',α'-四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯和1-异氰酸基-3-异氰酸基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(异佛乐酮二异氰酸酯或IPDI)，和含有异氰尿酸酯、氨基甲酸乙酯基(uretidino)、缩二脲或脲基甲酸酯连接体的单体二异氰酸酯的二聚物和三聚物，例如IPDI的三聚物。
封端异氰酸酯交联剂还可选自寡聚封端异氰酸酯官能加合物。这里使用的“寡聚封端异氰酸酯官能加合物”意指基本上没有聚合物链延长的材料。寡聚封端聚氨酯官能加合物可用本领域已知的方法，从例如含有三个或更多个活性氢基的化合物，例如三羟甲基丙烷(TMP)，和异氰酸单体，例如1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基环己烷(IPDI)分别以1:3的摩尔比制备。在TMP和IPDI的情况下，通过利用本领域已知的缺料和/或稀溶液合成技术，可制备具有平均为3的异氰酸官能度的寡聚加合物(例如，“TMP-3IPDI”)。每个TMP-3IPDI加合物的三个自由异氰酸基随后用封端基，例如线性或支化的C2-C8乙醇封端。
为了催化封端聚氨酯交联剂的异氰酸酯基与羟基官能聚合物的羟基之间的反应，一般在可固化光致变色涂层组合物中，存在基于组合物的总树脂固体量的0.1％～5％(重量)的一种或多种催化剂。可用的催化剂的类别包括但不限于金属化合物，尤其是有机锡化合物，例如辛酸锡(II)和二丁基二月桂酸锡(IV)，叔胺，例如二氮杂二环[2.2.2]辛烷，铋、锌和锆的羧酸盐。
包含羟基官能聚合物和封端异氰酸酯官能交联剂的可用于形成第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层的可固化涂层组合物中，一般具有基于组合物的总树脂固体量的55％～95％(重量)的羟基官能聚合物，例如基于组合物的总树脂固体量的75％～90％(重量)的羟基官能聚合物。封端异氰酸酯官能交联剂一般以与这些所述范围的余量对应的量存在于可固化树脂组合物中，即5％～45％，尤其是10％～25％(重量)。
对于可用于形成第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层的可固化尿烷树脂组合物，封端异氰酸酯官能交联剂中的异氰酸酯当量与羟基官能聚合物中羟基当量的当量比一般在1:3～3:1，例如1:2～2:1的范围内。虽然也可采用在该范围之外的当量比，不过由于从其获得的固化薄膜的性能缺陷，在该范围之外的当量比通常不那么合意。包括羟基官能聚合物和封端异氰酸酯官能交联剂的可固化涂层组合物一般在10～60分钟的时间内，在120℃～190℃的温度下固化。
在一些方面，可用于形成第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层的涂层组合物视情况还包括溶剂。合适溶剂的示例包括但不限于乙酸酯、醇、酮、乙二醇、醚、脂肪族、环脂族和芳香族化合物。乙酸酯的示例包括但不限于乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙二醇乙酸酯。酮的示例包括但不限于甲基乙基酮和甲基-N-戊基酮。芳香族化合物的示例包括但不限于甲苯、萘和二甲苯。在一个方面，一种或多种溶剂被添加到第一反应物和第二反应物每一个中。合适的溶剂掺合物可包括例如一种或多种乙酸酯、丙醇及其衍生物、一种或多种酮、一种或多种醇和/或一种或多种芳香族化合物。如果存在的话，那么溶剂的量一般以涂层组合物的总重量(含溶剂重量)为基础，为5％～60％(重量)，或者5％～40％(重量)，或者10％～25％(重量)。
在一些方面，可用于形成第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层的的可固化涂层组合物可包括动力学增强添加剂，光引发剂和热引发剂。在一些方面，可固化涂层组合物可视情况包含用于流动和润湿的添加剂，流动控制剂，例如聚(2-乙基己基)丙烯酸酯，用于改性和优化涂层性质的辅助树脂，抗氧化剂和紫外(UV)光吸收剂。可用的抗氧化剂、受阻胺光稳定剂和UV光吸收剂的示例包括可按IRGANOX和TINUVIN商标，从BASF购得的那些添加剂。使用时，这些可选添加剂的量一般以可固化树脂组合物的树脂固体的总量为基础，最多为10％(重量)，例如，0.05％～5％(重量)。
在一些方面，第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层均可独立包含静态染料、光致变色材料、或者它们的组合。替代地或者另外地，本发明的光学元件10的光学基底20可包含静态染料、光致变色材料、或者它们的组合。关于在一些方面，可存在于第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层中的静态染料和光致变色化合物的以下说明也适用于在一些方面，可替代地或者另外地存在于本发明的光学元件10的光学基底中的静态染料和光致变色化合物。
可存在于第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层中的静态染料的类别和示例包括但不限于本领域已知的无机静态染料和有机静态染料。
可存在于第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层中的光致变色化合物的类别包括但不限于“常规光致变色化合物”。这里使用的术语“常规光致变色化合物”包括热可逆和非热可逆(或光可逆)光致变色化合物。尽管这里是非限制性的，不过一般当彼此结合地使用两种或更多种常规光致变色材料时，可以各种材料以彼此补偿，从而产生期望的颜色或色调。例如，可以根据这里公开的某些非限制性方面，使用光致变色化合物的混合物，以获得某些活化颜色，比如近中性灰色或近中性棕色。例如参考其公开内容通过引用具体包含于此的美国专利5,645,767，第12栏第66行到第13栏第19行，其中描述了定义中性灰色和棕色的参数。
可存在于第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层中的光致变色材料或化合物的示例包括但不限于茚并稠合萘并吡喃、萘并[1,2-b]吡喃、萘并[2,1-b]吡喃、螺芴并[1,2-b]吡喃、菲并吡喃、喹啉并吡喃、荧蒽并吡喃、螺吡喃、苯并恶嗪、萘并恶嗪、螺(二氢吲哚)萘并恶嗪、螺(二氢吲哚)吡啶并苯并恶嗪、螺(二氢吲哚)荧蒽并恶嗪、螺(二氢吲哚)喹啉并恶嗪、俘精酸酐、俘精酰亚胺、二芳基乙烯、二芳基烷基乙烯、二芳基烯基乙烯、热可逆光致变色化合物和非热可逆光致变色化合物，以及它们的混合物。
在一些方面，可存在于第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层中的光致变色化合物的其它示例可选自某些种茚并稠合萘并吡喃化合物，比如在其公开内容通过引用包含于此的美国专利No.6,296,785的第3栏第66行到第10栏第51行中所述的茚并稠合萘并吡喃化合物。
在一些方面，可存在于第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层中的光致变色化合物可与任意层的基质，比如有机基质共价键合。在一些方面，光致变色化合物可包括一个或多个反应基团，比如一个或多个可聚合基团。在一些方面，光致变色化合物可选自均具有能够与另一个官能基团形成共价键的至少一个官能基团，比如至少一个可聚合基团，比如由可聚合基团封端(或端接的)的每取代基1～50个烷氧基单元的至少一个聚烷氧基化取代基的2H-萘并[1,2-b]吡喃、3H-萘并[2,1-b]吡喃和/或茚并[2,1-f]萘并[1,2-b]吡喃。这类光致变色化合物的示例包括但不限于在其公开内容通过引用包含于此的美国专利No.6,113,814的第2栏第52行到第8栏第40行中描述的那些光致变色化合物。
根据本领域已知方法，可把光致变色化合物引入特定薄膜、层或光学基底中。这类本领域已知方法包括但不限于渗吸，和把光致变色化合物包含到制备所述特定薄膜、层或光学基底的组合物中。
光致变色化合物和/或光致变色二向色性化合物可按以致本公开的光学元件表现出期望的光学性质的量(或比例)，存在于第一涂层22和一个或多个附加涂层24中的一层或多层，和/或光学基底中。出于非限制性例示的目的，光致变色化合物的量和类型可被选择为以致在所述光致变色化合物处于闭合形态(例如，处于漂白或非活化状态)时，光学元件透明或者无色，而在所述光致变色化合物处于打开形态(例如，当利用光化学辐射活化)时，光学元件表现出期望的所得颜色。利用的光致变色化合物的确切量并不关键，只要使用足够的量来产生期望的效果即可。使用的光致变色化合物的具体量可以取决于各种因素，比如但不限于光致变色化合物的吸收特性、活化时期望的颜色和颜色强度、以及用于把光致变色化合物包含到特定层中的方法。尽管这里是非限制性的，不过根据这里公开的各个非限制性方面，包含到光学元件的一个层中的光致变色化合物的量以该层的重量为基础，可为0.01％～40％(重量)、或者0.05％～15％(重量)、或者0.1％～5％(重量)。相同的量和范围适用于替代地或者另外地包含在本公开的光学元件的光学基底中的光致变色化合物的量。
除了第一涂层22和一个或多个附加涂层24以外，利用根据本公开的方法制备的根据本公开的光学元件还可视情况包括一层或多层。这类附加层的示例包括但不限于底层涂层和薄膜；保护性涂层和薄膜，包括过渡涂层和薄膜以及耐刮擦涂层和薄膜；抗反射涂层和薄膜；极化涂层和薄膜；和它们的组合。这里使用的术语“保护性涂层或薄膜”指的是可防止磨损或刮擦，提供从一种涂层或薄膜到另一种涂层或薄膜的性质过渡，避免聚合反应化学物效应，和/或避免由诸如湿气、热、紫外光、氧气之类的环境条件引起的劣化的涂层或薄膜。
这里使用的术语“过渡涂层和薄膜”意指有助于在两个涂层或薄膜之间，或者涂层和薄膜之间创建性质梯度的涂层或薄膜。例如，尽管在这里是非限制性的，不过，过渡涂层可有助于在较硬的涂层和较软的涂层之间创建硬度梯度。过渡涂层的非限制性示例包括如在通过引用具体包含于此的美国专利No.7,452,611B2中所述的辐射固化的基于丙烯酸酯的薄膜。
这里使用的术语“耐刮擦涂层和薄膜”指的是如用与利用往复式砂带研磨法，测试透明塑料和涂层的耐刮擦性的ASTM F-735标准测试法相似的方法测试，展示出比标准参考材料大的耐刮擦性的保护性聚合物材料，例如用可从PPG Industries获得的单体制成的聚合物。耐刮擦涂层的非限制性示例例如包括含有有机硅烷、有机硅氧烷的耐刮擦涂层，基于诸如二氧化硅、二氧化钛和/或氧化锆之类无机材料的耐刮擦涂层，可紫外光固化类型的有机耐刮擦涂层，阻氧涂层，UV屏蔽涂层，和它们的组合。商用硬涂层产品的非限制性示例包括可分别从SDC Coatings,Inc.和PPG Industries,Inc.获得的CRYSTALCOATTM124和涂层。
在一些方面，耐刮擦涂层或薄膜(或硬涂层)可以选自本领域已知的硬涂层材料，比如有机硅烷耐刮擦涂层。通常被称为硬涂层或基于硅酮基硬涂层的有机硅烷耐刮擦涂层在本领域是众所周知的，可从诸如SDC Coatings,Inc.和PPG Industries,Inc.之类的多个制造商购得。参考其公开内容通过引用包含于此，并且其公开内容描述了有机硅烷硬涂层的美国专利No.4,756,973的第5列第1-45行；和美国专利No.5,462,806的第1列第58行到第2列第8行，以及第3列第52行到第5列第50行。还可参考其公开内容通过引用包含于此，并且公开了有机硅烷硬涂层的美国专利No.4,731,264、5,134,191、5,231,156以及国际专利公开WO 94/20581。硬涂层可以用诸如但不限于滚涂、喷涂、淋涂和旋涂之类的本领域已知涂覆方法来施加。
抗反射涂层和薄膜的非限制性示例包括例如通过真空沉积、溅射等，可沉积在本文中公开的制品上(或是被施加于所述制品的薄膜上)的金属氧化物、金属氟化物或者其它这类材料的单层、多层或薄膜。常规的光致变色涂层和薄膜的非限制性示例包括但不限于包含常规光致变色材料的涂层和薄膜。
涂覆工艺示例
部分1.所需的折射率差的确定
使用包含100微米宽×0.775微米高的标记，折射率为1.498的透镜。在标记上涂上折射率已知的油(出自Cargill Labs供应的A-1系列折射率液体)，以迅速确定为实现所述标记的可见性所需要的最小折射率差。模拟第一涂层的第一种油是利用滴管涂覆的，之后是意在模拟第二涂层的折射率1.508的第二种油。
在油的涂覆之后，利用显微镜以12×放大倍率观察透镜，以确定标记的可见性。关于所要求的显微镜的使用(最困难)或者不放大的长条状灯(标准荧光管，被视为最不困难)来标注可见性的程度。表1中列举了测试的折射率以及可见性的程度。折射率差是基底的折射率与第一种油的折射率之差。结果表现为了使标记可见，最少需要0.02单位的折射率差。
表1.
折射率 折射率差 可见性的程度
1.500 0.002 不可见
1.510 0.012 不可见
1.520 0.022 显微镜下几乎不可见
1.530 0.032 显微镜
1.540 0.042 显微镜
1.550 0.052 显微镜
1.560 0.062 显微镜
1.570 0.072 长条状灯
部分2.折射率测量
固化涂层的折射率值是利用Becke Line法确定的，Becke Line法需要匹配固化组合物的切得很细的条的折射率和折射性质已知的浸液。测试是在23℃下，利用波长589nm的光，在显微镜下进行的。Cargill Labs提供的A-1系列折射率液体用作浸液，并且在样本之间具有0.002的折射率间隔。Becke Line法在本领域中众所周知。在Grellmann,Wolfgang；Seidler,Sabine.(2013).Polymer Testing(第二版).Hanser Publishers,pp 308-309中可找到该方法的说明。
部分3.涂层组合物
例RI-1-高折射率涂层
使用CRYSTALCOATTM C-410(可从SDC Technologies,Inc.获得的基于可热固化聚硅氧烷的涂层)作为涂层配方RI-2。该涂层具有据报告的1.62的折射率。
例RI-2-高折射率涂层
通过混合表2的成分，获得可UV固化的涂层。当固化时，所得到的涂层表现出1.594的折射率(利用上面说明的Becke Line法确定)。
表2.RI-2涂层组成
1Miwon Specialty Chemical Company,Ltd.的邻苯基苯酚EO丙烯酸酯。
2Miwon Specialty Chemical Company,Ltd.的二官能团环氧丙烯酸酯。
3BASF Dispersions&Pigments Division的光引发剂。
4Rahn AG的光引发剂。
5BASF Dispersions&Pigments Division的酰基膦氧化物光引发剂。
6BASF Dispersions&Pigments Division的α-羟基酮光引发剂。
7可从Sigma Aldrich Co.获得。
8可从BYK Additives&Instruments获得的硅酮表面活性剂。
例PC-1-光致变色聚氨酯涂层
根据在WO 2015/054036A1中公开的例PC-1，准备光致变色聚氨酯配方。当固化时，所得到的涂层表现出1.510的折射率(利用上面说明的Becke Line法确定)。
例PL-1-保护性涂层
利用在WO 2015/054036A1中公开的例PL-2，准备可UV固化的保护层涂层配方。当固化时，所得到的涂层表现出1.514的折射率(利用上面说明的Becke Line法确定)。
部分4.带涂层透镜的制备
对于所有的示例，在上述涂层配方中任一项的施加之前，在记载在表3中的条件下，利用可从Plasma Etch,Inc.获得的Plasma Etch Model PE-50，使透镜经受氧等离子体处理。
表3.等离子体条件
压强 300mtorr
氧流量 7sccm
等离子体发生器 100％的120W 13.56Mhz RF电源
处理时间 3分钟
对于以下示例，如所示地使用可从美国的Essilor获得的4.50基弧2.00追加矫正Comfort II 1.50折射率PAL透镜(“4.50”)或1.50基弧2.00追加矫正Comfort II 1.50折射率PAL透镜(“1.50”)。两种基底都表现出1.498的实测折射率。这些透镜基底包含在光学透镜上的指示渐变焦度的标记，所述标记由长度100微米，高度0.775微米的地形线构成。
例1
利用旋涂，按2.8微米的目标膜厚，4.50基弧透镜被涂覆以例RI-1的高折射率涂层组合物。带涂层的透镜随后在设定在125℃的对流加热炉中被热固化8分钟。在氧等离子体处理之后，利用旋涂施加例PC-1的光致变色聚氨酯涂层，从而产生20微米的目标膜厚。带涂层的透镜随后在125℃下被热固化1小时。在随后的氧等离子体处理之后，利用旋涂，按12微米的目标膜厚，施加例PL-1的保护性涂层。随后利用记载在表4中的条件，用装备有水银灯的可从Dymax公司获得的Model 5000Flood系统固化该带涂层的透镜30秒。在UV固化之后，在125℃下，透镜被热处理1小时。
表4.UV固化条件
强度(W/cm2) 剂量(J/cm2)
UVA 0.112 3.075
UVB 0.043 1.184
UVC 0.002 0.059
UVV 0.086 2.412
例2
利用旋涂，按18微米的目标膜厚，1.50基弧透镜被涂覆以例RE-2的高折射率涂层组合物。随后利用记载在表3中的条件，使带涂层的透镜经受UV固化30分钟。在随后的氧等离子体处理之后，利用旋涂施加例PC-1的光致变色聚氨酯涂层，从而产生20微米的目标膜厚。带涂层的透镜随后在125℃下被热固化1小时。在随后的氧等离子体处理之后，利用旋涂，按12微米的目标膜厚，施加例PL-1的保护性涂层。随后利用上面记载在表3中的条件，用装备有水银灯的Model 5000Flood系统固化该带涂层的透镜30秒。在UV固化之后，在125℃下，透镜被热处理1小时。
比较例CE-3和CE-4
4.50基弧透镜(CE-3)和1.50基弧透镜(CE-4)都利用旋作，被涂覆以例PC-1的光致变色聚氨酯涂层，从而产生20微米的目标膜厚。带涂层的透镜随后在125℃下被热固化1小时。在随后的氧等离子体处理之后，利用旋涂，按12微米的目标膜厚，向每个透镜施加例PL-1的保护性涂层。随后利用上面记载在表3中的条件，用装备有水银灯的Model5000Flood系统固化该带涂层的透镜30秒。在UV固化之后，在125℃下，透镜被热处理1小时。
表5关于折射率(RI)，总结了各个涂层叠层。
表5.
部分5结果
通过利用照射透过透镜的光源，用裸眼观察透镜，关于可见性的程度，评估例1-2和CE3-4的透镜。按1-5的等级，确定可见性，5是最容易看得见，而1是不可见，如表6中所示。长条状灯是标准荧光管，而(Optivision的产品)是用于标识光学透镜上的渐变标记的专用配置。结果总结在表7中。
表6.可见性等级量表
1 不可见
2 在PAL-ID中难见
3 在PAL-ID中可见，在长条状灯中不可见
4 在长条状灯中难见
5 在长条状灯中可见
表7.结果
可见性等级
例1 5
例2 5
CE-3 1
CE-4 1
参考本发明的特定方面的具体细节，说明了本发明。所述细节不应被视为对本发明的范围的限制，但如果它们包含在附加权利要求书中则属例外。

Claims (21)

1.一种光学元件，包括：
(a)在光学基底的表面的至少一部分之上的第一涂层，所述光学基底具有在该光学基底的表面上的标记；和
(b)在第一涂层的至少一部分之上的一个或多个附加涂层，
其中
第一涂层具有第一折射率，并且光学基底和标记具有第二折射率，以及
第一折射率和第二折射率之差具有0.02～0.24的绝对值。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中一个或多个附加涂层具有第三折射率，并且其中光学基底和标记的第二折射率与第三折射率之差具有小于0.02的绝对值。
3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中第一涂层覆盖在光学基底的表面上的标记的至少一部分。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光学元件，其中标记是光学参考标记、记号或地形标记。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的光学元件，其中标记的至少一部分从光学基底的表面突出，或者其中标记的至少一部分下陷到光学基底的表面中。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的光学元件，其中当通过光学元件观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，第一涂层增强标记的可见性，以及
当通过光学元件观察电磁能量源时，或者当电磁能量从光学元件被反射时，第一涂层的不存在降低或消除标记的可见性。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的光学元件，其中第一折射率具有1.37～2.14的范围。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的光学元件，其中第二折射率具有1.45～1.90的范围。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的光学元件，其中第一涂层和所述一个或多个附加涂层中的至少一个由两种或更多种涂层组合物的混合物制备。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的光学元件，其中第一涂层选自单层或多层热塑性透明薄膜、单层或多层交联透明薄膜以及它们的组合。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的光学元件，其中第一涂层包含静态染料和光致变色化合物中的至少一个。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的光学元件，其中第一涂层和所述一个或多个附加涂层中的至少一个在光学元件的凹入表面、凸起表面和平面表面中的至少一个上。
13.一种生产根据权利要求1-12中任一项所述的光学元件的方法，所述方法包括：
(a)在光学基底的表面的至少一部分之上施加第一涂层，所述光学基底具有在该光学基底的表面上的标记；和
(b)在第一涂层的至少一部分之上施加一个或多个附加涂层。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括在施加第一涂层之前，预处理光学基底的表面的至少一部分。
15.根据权利要求14所述方法，其中预处理包括电晕处理、等离子体处理、紫外辐射处理以及它们的组合。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中利用液滴形式的涂层材料的受控沉积来施加第一涂层和所述一个或多个附加涂层中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的方法，其中利用压电喷墨印刷设备或热喷墨印刷设备来执行涂层材料的受控沉积。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中直线地和/或均匀地施加第一涂层和所述一个或多个附加涂层中的至少一个。
19.根据权利要求13-18中任一项所述的方法，还包括在于第一涂层的至少一部分之上施加一个或多个附加涂层之前，或者施加一个或多个附加涂层之后，固化第一涂层。
20.根据权利要求19所述的方法，其中固化包括热处理、辐射处理、电子束处理或者它们的组合。
21.一种可利用根据权利要求13-20中任一项所述的方法获得的光学元件。
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