CN109791219A - 包括具有多角度效率的减反射涂层的光学镜片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学镜片，所述光学镜片包括具有前主面和后主面的基材，所述主面中的至少一个主面涂覆有减反射涂层，使得在入射角θ的范围[0°‑50°]内，所述有涂层的主面上的平均光反射因数Rv(θ)针对包含在范围[20°‑50°]内的入射角θ_min呈现最小值Rv_min，并且Rv_min/Rv(15°)<0.95，Rv(15°)是所述有涂层的主面上的针对15°入射角θ的平均光反射因数。所述光学镜片还可用于抑制紫外线范围内的光反射。

Description

包括具有多角度效率的减反射涂层的光学镜片

技术领域

本发明涉及一种光学镜片，所述光学镜片在其至少一个主面上包括减反射涂层，所述减反射涂层大幅度地减少了在较宽入射角范围内的可见光反射。光学镜片可以是眼科镜片，尤其是眼镜镜片。

背景技术

减反射涂层通常由包括干涉薄层的多层堆叠体构成，通常是基于高折射率和低折射率的电介质或溶胶凝胶材料的多个层的交替。当沉积在光学制品的透明基材上时，这种涂层的功能是在相对较大的可见光谱部分内减少光在制品与空气界面处的反射，并且因此增加光的透射。如此涂覆的基材将会增加其透射光/反射光比，从而提高放置在基材前方的物体的可见性。当在光学制品中寻求获得最大减反射效果时，优选的是向基材的两个面(前面和后面)提供这种类型的涂层。

减反射涂层通常用于眼科光学领域。然而，已经对迄今为止开发的大多数减反射涂层进行了设计和优化以减少可见光区内(通常在从380nm到780nm的光谱范围内)的接近法线入射(入射角θ为0°-15°)下镜片表面上的光反射。通常，光学镜片的前面和/或后面上在可见光区R_v中的平均光反射因数在15°时每个面低于2.5％。

然而，平均光反射因数R_v取决于入射角θ，并且商用减反射涂层尚未设计为在大于15°的入射角下提供低R_v值。大多数商用减反射涂层的R_v在超过15°时增大并且例如在40°时可以是两倍高。

减反射涂层在较宽角度范围内(通常为[0°-45°]，优选地为[0°-50°])具有低R_v值将是特别有意义的。在眼科镜片的情况下，配戴者和观察者都将受益于这种改进。

从观察者的观点来看，好处主要是审美。前镜面效应和侧镜面效应将减小，使无论观察者位于配戴者前方还是处于侧向位置都能够更好地看到配戴者的眼睛。当从配戴者的一侧移动到另一侧时，观察者也不会受到反射的困扰。

从配戴者的观点来看，包含在[30°-45°]的入射角内的光线的反射减少是至关重要的，因为具有这种入射角的光会从镜片的后侧产生反射并产生不适。

发明内容

鉴于前述情况，需要具有新型减反射涂层的光学镜片，所述减反射涂层在可见光范围内在较宽入射角范围内(特别是考虑到大入射角)具有高效率而不影响其他涂层的功能特性，同时改善审美外观，特别是一种在宽入射角范围内在反射中显示均匀的颜色和颜色强度的减反射涂层。还期望光学镜片被设计成减少镜片后表面上的在从315nm到400nm的UVA波段内和/或从280nm至315nm的UVB波段内的反射。这些UVA和UVB波段确实对视网膜特别有害。

为了解决本发明的需要并且弥补现有技术的上述缺点，申请人提供了一种光学镜片，所述光学镜片包括具有前主面和后主面的基材，至少一个主面涂覆有减反射涂层而使得：

-在入射角θ的范围[0°-50°]内，所述有涂层的主面上的平均光反射因数R_v(θ)针对包含在范围[20°-50°]内的入射角θ_min呈现最小值R_vmin，并且

-R_vmin/R_v(15°)<0.95，R_v(15°)是在所述有涂层的主面上针对15°入射角θ的平均光反射因数。

附图说明

当结合附图考虑时，本发明的前述和其他目的、特征和优点在阅读以下详细说明后对于本领域技术人员而言将变得清楚明白，在附图中图1和图2表示根据本发明的光学镜片(实线)和对比镜片(虚线)分别在前主面(图1)和后主面(图2)上的根据入射角θ(以度为单位)而变的平均光反射因数R_v(以％表示)的图。

具体实施方式

如本文中使用的，当制品在其表面上包括一个或多个层或涂层时，“将层或涂层沉积在制品上”意思是将层或涂层沉积在制品外涂层(即距基材最远的涂层)的未覆盖(外露的)表面上。

如本文中使用的，位于基材/涂层“上”或已经沉积于基材/涂层“上”的涂层被定义为这样的涂层：所述涂层(i)安置于基材/涂层上方，(ii)不必与基材/涂层接触，也就是说，可以在基材/涂层与相关的涂层之间插入一个或多个中间涂层(然而，它优选地接触所述基材/涂层)，并且(iii)不必完全地覆盖基材/涂层。当“涂层1被称为位于涂层2之下”时，应理解，涂层2比涂层1距基材更远。

术语“涂层”理解为是指可以与基材和/或与另一个涂层(例如，溶胶凝胶涂层或由有机树脂制成的涂层)接触的任何层、层堆叠体或膜。可以通过多种不同的方法(包括湿法处理、气体处理和膜转移)沉积或形成涂层。

本文中，术语“镜片”是指有机或无机玻璃镜片或镜片毛坯，优选地是透明的，特别是眼科镜片或镜片毛坯，包括可以涂覆有一种或多种不同性质的涂层的镜片基材。镜片可以选自无焦点镜片、单焦点镜片、双焦点镜片、三焦点镜片以及渐变镜片。

术语“眼科镜片”用于指适配于眼镜架以保护眼睛和/或矫正视力的镜片。尽管眼科光学是本发明的优选领域，但是应该理解，本发明可以应用于防止光反射可能是有益的其他类型的光学镜片，例如用于摄影或天文学中的光学仪器的镜片、光学瞄准镜、护目镜、照明系统光学等。

在本说明书中，除非另外指出，否则当通过所述光学制品观察图像感觉无显著对比度损失时，即当获得的通过所述光学制品的图像形成不会不利地影响图像的品质时，光学元件/材料被理解为是透明的。

光学镜片在其前主表面、后主侧面或两侧都涂覆有至少一个功能性涂层。如本文中使用的，基材的后面旨在是指当使用所述制品时离配戴者的眼睛最近的面。所述面通常是凹面。相反，基材的前面是当使用所述制品时离配戴者的眼睛最远的面。所述面通常是凸面。光学镜片也可以是平光镜片。

在本发明的意义上，基材应理解为是指无涂层的基材并且通常具有两个主面。基材具体地可以是具有光学制品(例如，注定安装在眼镜架上的眼科镜片)的形状的光学透明材料。在此上下文中，术语“基材”被理解为是指光学镜片以及更具体地眼科镜片的基础构成材料。这种材料充当用于一个或多个涂层或层的堆叠体的支撑物。

本发明的制品的基材可以是矿物或有机基材，例如由热塑性塑料或热固性塑料制成的有机基材，通常选自在眼科工业中使用的眼科等级的透明材料。

作为尤其优选种类的基材材料，要提及的是聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的共聚物、聚烯烃，如聚降冰片烯，由亚烷基二醇双烯丙基碳酸酯的聚合或(共)聚合产生的树脂，如二乙二醇双(碳酸烯丙基酯)的聚合物和共聚物(例如由PPG工业公司(PPG Industries company)以商品名销售的，对应销售的镜片被称为来自依视路(ESSILOR)的镜片)，聚碳酸酯，如衍生自双酚-A的那些，(甲基)丙烯酸或硫代(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，尿烷和硫代尿烷聚合物和共聚物，环氧聚合物和共聚物、环硫化物聚合物和共聚物。

在减反射涂层沉积到可选有涂层的基材上之前，例如具有耐磨层和/或耐划伤涂层或具有底漆涂层，所述可选有涂层的基材的表面通常经受物理或化学表面活化处理，以便加强减反射涂层的粘附。这种预处理通常在真空下进行。它可以是用高能和/或反应性物种、例如用离子束(“离子预清理”或“IPC”)或用电子束进行的轰击、电晕放电处理、离子散裂处理、紫外线处理或真空下等离子体介导处理(通常使用氧或氩等离子体)。它还可以是酸性或碱性处理和/或基于溶剂的处理(水，过氧化氢或任何有机溶剂)。

根据本发明的减反射涂层特别设计为使在镜片上具有范围为0°至45°、优选地0°至50°的入射角的可见光辐射的反射最小化。

根据本发明，入射角是由入射在眼科镜片表面上的光线与表面在入射点处的法线形成的角度。光线是例如发光的光源，比如在国际色度CIEL*a*b*中定义的标准光源D65。总体上，入射角从0°(正入射)到90°(掠入射)变化。入射角的常见范围是从0°至75°。从观察者的角度来看，入射角也是观察角度。

“减反射涂层”定义为沉积到光学制品表面上的涂层，其改善了最终光学制品的减反射特性。这使得可以在相对大的可见光谱部分上降低制品与空气界面处的光反射。根据定义，减反射涂层使基材的主面的的平均光反射因数R_v针对15°入射角低于或等于2.5％。

在入射角θ的范围[0°-50°]内，涂覆有减反射涂层的基材的主面上的平均光反射因数R_v(θ)针对包含在范围[20°-50°]内的入射角θ_min呈现最小值R_vmin。θ_min优选地包含在范围[20°-35°]内。

进一步地，R_vmin/R_v(15°)<0.95，R_v(15°)是所述有涂覆的主面上针对15°入射角θ的平均光反射因数。优选地，R_vmin/R_v(15°)<0.9，更优选<0.8。Rv_min比Rv(15°)低至少5％，优选地至少10％，更优选地至少20％、并且R_v(θ)针对高于15°的入射角达到最小值(如图1和图2所示)的情况是极不寻常的，因为迄今为止开发的减反射涂层表现出R_v根据入射角θ单调递增的变化。

实际上，镜片上的反射是导致不适和视力受损的原因。为了正确地测量这种影响，到达配戴者镜片的光必须在所有入射角中集成。这意味着以大入射角到达的光对于R_v(θ)的贡献程度与以小入射角到达的光相同。本发明中的R_v(θ)的具体变化是本减反射涂层在较宽入射角范围内非常有效的原因。

在优选的实施例中，减反射涂层使得针对θ＝0°、10°或15°，Rv(35°)<R_v(θ)，和/或针对θ＝0°、10°或15°，Rv(30°)<Rv(θ)。R_v根据入射角θ的演变优选地是在15°与θ_min之间、更优选地在0°与θ_min之间单调递减。

在本说明书中，记为R_v(θ)的“平均光反射因数”(也称为“光反射因数”)是如ISO标准13666:1998中所定义的，也就是说，这是在380nm与780nm之间的整个可见光谱内的加权光谱反射平均值。R_v(θ)是根据ISO8980-4标准进行测量的，但是不限于本标准中指示的入射角范围(即入射角低于17°，通常为15°)。R_v(θ)可以在从0°至90°、通常为从0°至50°的范围内的任何入射角下进行测量。

在本发明的一个实施例中，减反射涂层使得在涂覆有所述减反射涂层的主面上，R_v(15°)小于或等于1.5％，优选地小于或等于1％，更优选地小于或等于0.75％。

在本发明的另一个实施例中，减反射涂层使得在涂覆有所述减反射涂层的主面上，R_v(35°)小于或等于1.5％，优选地小于或等于1％，更优选地小于或等于0.6％。

在本发明的一些方面，减反射涂层使得在涂覆有所述减反射涂层的主面上，在从0°至45°的范围内的每个入射角θ下，R_v(θ)小于或等于1.5％，优选地小于或等于1％。更优选地，减反射涂层使得在涂覆有所述减反射涂层的主面上，针对从0°至40°的范围内的每个入射角θ，R_v(θ)小于或等于0.6％。

针对从0°至θmax的范围内的入射角，光学表面上的减反射处理的整体效率可以通过以下参数来量化：

系数α最小，则整体反射现象最小。

为了对减反射涂层在不同的入射角域内的性能进行比较，用数值常数K对系数α进行归一化，使得在模型R_v(θ)函数恒定且等于1％的情况下系数α等于1％。K仅取决于θmax，并且由以下等式定义：

通过这种方式，可以将[0°-40°]范围内镜片性能与[0°-50°]范围内另一镜片进行比较。

可以通过几种简化来计算系数α的近似值。由于R_v(θ)呈现了R_v几乎是常数的几个θ域，因此可以通过以下等式来定义系数α：

其中，是在0°至θ1的范围内Rv的平均值，并且是在θ1至θmax的范围内Rv的平均值。

选择θ1以便将小入射角的域与包括θmin的大入射角的域分开。特别地，θ1可以在15°至40°的范围内进行选择。

通过这个定义，近似系数α的两个积分是纯几何的并可以精确地计算，并且用数值常数K重新归一化以便在模型R_v(θ)函数恒定且等于1％的情况下使系数α等于1％。

特别地，θmax高于35°，优选地高于40°。在一些实施例中，θmax高于45°，甚至高于50°。θmax最大时，在系数α中集合更多的入射光。

针对从0°到θmax的范围内的入射角，具有两个相反表面的基材(例如光学镜片)上的减反射处理的整体效率可以通过以下参数来量化：

其中，Rv^前(θ)表示针对入射角θ，基材的前主面的平均光反射因数，并且Rv^后(θ)表示基材的后主面的平均光反射因数。

系数α2的近似值可以通过与系数α类似的方式进行计算。特别地，对数值常数K2进行计算，以便在模型函数Rv^前(θ)和Rv^后(θ)恒定且等于1％的情况下使系数α等于1％。

在具体实施例中，θmax设定为45°，θ1设定为25°，对于前面和后面设定为Rv(15°)，对于前面和后面，设定为Rv(35°)，并且得到的系数α2的公式如下，其计算在实验部分进行详述：

α2＝0.159.(R_v ^前(15°)+R_v ^后(15°))+0.341.(Rv^前(35°)+R_v ^后(35°))

该参数特别有意义，因为其考虑了小入射角和大入射角两者。

小α或α2值指示减反射处理的高多角度效率。本发明光学镜片的参数α2优选地小于或等于0.7，更优选地小于或等于0.6，甚至较好地小于或等于0.55。通过根据本发明的在两个主面上都具有减反射涂层的光学镜片来实现减反射特性的这种高水平多角度效率。

根据本发明的减反射涂层的参数α优选地小于或等于以下任何一个值：0.85、0.75、0.70、0.60、0.50以及0.40。镜片的前面上的减反射涂层的α参数优选地小于或等于0.85，更优选地小于或等于0.75，甚至更好地小于或等于0.70、0.60或0.50。镜片的前面上的减反射涂层的α参数优选地小于或等于0.70，更优选地小于或等于0.60，甚至较好地小于或等于0.50，并且更好得多地小于或等于0.40。

在本发明的一些方面，减反射涂层使得在涂覆有所述减反射涂层的主面上，R_m因数小于或等于2.5％、2％、1.5％、1％、0.8％或0.6％。

在本申请中，“平均反射因数”，记为R_m，是在ISO 13666:1998标准中定义的，即，这是在400nm与700nm之间的整个可见光谱内的(非加权的)光谱反射平均值。R_m是根据ISO8980-4标准测量的，即针对小于17°的入射角(在本申请中为15°)。

根据本发明的光学镜片在可见光谱Tv中的相对光透射因数优选地大于或等于以下值中的任何一个值：87％、88％、89％、90％、92％、95％。所述Tv因数的范围优选地从87％至98.5％、更优选地从87％至97％、甚至更好地从87％至96％。在另一个实施例中，Tv的范围从89％至98％、优选地从90％至97％。

Tv因数，也称为系统的“光透射率”，是在标准NF EN 1836中定义的并且与在380-780nm波长范围内的平均值相关，所述平均值根据眼睛在所述范围的每个波长处的敏感性进行了加权、并且是在D65照明条件(日光)下测量的。

考虑到标准光源D65和观察者(角度10°-标准观察者)，在380nm与780nm之间计算本发明的光学镜片在国际色度CIE L*a*b*中的色度系数。

根据本发明的实施例，沉积到基材的至少一个主面上的减反射涂层使得：

-针对15°入射角，色度C*小于或等于22，优选地≤20，更优选地≤15，和/或

-针对15°入射角，由所述减反射涂层显示的残余颜色具有从240°至300°、优选地从250°至290°、更优选地从260°至280°的范围内的色调角(h)，因而得到了具有蓝色到紫色反射的涂层。优选的是，针对15°入射角，减反射堆叠体的残余反射光的颜色是蓝色的，在绿色至黄色区域中具有最小反射。实际上，如果针对15°入射角、在明视条件下(约550nm)最小反射位于高于眼睛最大灵敏度的绿色至黄色区域，则在明视条件下在低于眼睛最大灵敏度的区域中，针对35°入射角的最小反射将会朝向可见光谱的蓝端(较短波长)偏移。因此，针对15°与35°之间的入射角，将会感知到最小反射，其中在明视条件下最小反射恰好位于眼睛最大灵敏度处。

优选地，本发明的减反射涂层根据入射角θ显示出平滑的所感知的残余反射颜色变化，这意味着无论观察有涂层的基材的入射角如何，在镜片表面上都没有显著的不同色调的颜色梯度也没有不同颜色强度的颜色梯度，从而使审美外观得到改善。

减反射涂层通常是由WO 2013/098531中所披露的电介质和/或溶胶凝胶材料和/或有机/无机层构成的单层或多层堆叠体。优选地是多层涂层，包括至少一个高折射率(HI)层的堆叠体和至少一层低折射率(LI)层的堆叠体。更优选地，所述涂层包括至少两个低折射率层和至少两个高折射率层。减反射涂层中的层的总数优选地大于或等于3哥层，更优选地大于或等于4哥层，并且优选地小于或等于8个层，更优选地小于或等于7层，甚至更优选小于或等于6个层。

在本申请中，当减反射涂层的层的折射率高于或等于1.55、优选地高于1.6、更优选地高于或等于1.8、甚至更优选地高于或等于1.9时，其被称为高折射率层。所述HI层优选地具有低于3的折射率。当减反射涂层的层的折射率小于或等于1.55，优选地小于或等于1.50、更优选小于或等于1.48时，其被称为低折射率层。所述LI层优选地具有高于1.1的折射率。除非另外指定，否则本发明中提及的折射率是在25℃、550nm波长下表示的。

如本文中使用的，所述减反射涂层的层被限定为具有大于或等于1nm的厚度。因此，当对所述减反射涂层中的层数计数时，将不考虑任何厚度小于1nm的层。当对减反射涂层的层数计数时，也不考虑子层(当存在时)。

HI层和BI层不需要在堆叠体中彼此交替，但是根据本发明的一个实施例它们也可以交替。两个HI层(或更多)可以沉积到彼此上，以及两个LI层(或更多)也可以沉积到彼此上。

高折射率层在本领域中是公知的。高折射率层通常包含一种或多种金属氧化物，比如但不限于氧化锆(ZrO₂)、二氧化钛(TiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、五氧化二钽(Ta₂O₅)、氧化钕(Nd₂O₅)、氧化镨(Pr₂O₃)、钛酸镨(PrTiO₃)、La₂O₃、氧化铌(Nb₂O₅)、Y₂O₃、氮化硅以及氮氧化硅。可选地，HI层可以进一步包含具有低折射率的二氧化硅或其他材料，条件是它们具有上文所指示的高于1.55的折射率。优选的材料包括ZrO₂、Al₂O₃、Ta₂O₅、Nb₂O₅及其混合物。

在优选实施例中，根据本发明的减反射涂层不含有二氧化钛(TiO₂)。

LI层也是公知的并且可以包括但不限于氧化硅，比如SiO₂、MgF₂或二氧化硅和氧化铝的混合物)，尤其是掺有氧化铝的二氧化硅，氧化铝有助于增加减反射涂层的耐热性。LI层优选地是相对于层总重量包含按重量计至少80％的二氧化硅、更优选地按重量计至少90％的二氧化硅的层，甚至更优选地包括二氧化硅层。

可选地，LI层可以进一步包含具有高折射率的材料，条件是产生的层的折射率小于或等于1.55。

当使用包含SiO₂与Al₂O₃的混合物的LI层时，所述层相对于这种层中的SiO₂+Al₂O₃总重量优选地包含按重量计1％至10％、更优选地1％至8％、甚至更优选地1％至5％的Al₂O₃。

例如，可以采用掺有按重量计4％或者更少的Al₂O₃的SiO₂或者掺有8％Al₂O₃的SiO₂。可以使用市场上可获得的SiO₂/Al₂O₃混合物，比如由优美科材料AG公司(UmicoreMaterials AG company)销售的(在550nm下，折射率n＝1.48-1.50),或由德国默克公司(Merck KGaA company)销售的(在500nm处，折射率n＝1.48)。

LI层可以制备成纳米多孔层的形式，其中包含在材料中的空气降低了所述层的平均折射率。在本发明的优选实施例中，LI层不是纳米多孔层。

所述减反射涂层外层通常是低折射率层，特别是基于二氧化硅的层，相对于层总重量优选地包含按重量计至少80％的二氧化硅、更优选地按重量计至少90％的二氧化硅(例如，掺有氧化铝的二氧化硅层)，甚至更优选地包括二氧化硅层。

减反射涂层优选地在其外层下包括由低折射率层和高折射率层构成的厚度为60nm或更小的、优选地30nm或更小的双层，所述高折射率层与减反射涂层的外层直接接触。所述双层的高折射率层优选地是下述导电层。所述双层的低折射率层如上所述，并且优选地具有小于或等于35nm、优选地小于或等于30nm、更优选地小于或等于25nm的物理厚度。

该双层能够改善在堆叠体的较宽入射角范围内的光学稳健性和色度稳定性。实际上，具有这种双层的减反射涂层根据入射角(从0°至45°)呈现出残余反射颜色的微弱变化，因此具有良好的审美表现。

通常，HI层具有从10nm至120nm的范围内的物理厚度(抗静电HI层通常具有较小的厚度)，并且LI层具有从10nm至100nm的物理厚度。

通常，减反射涂层总厚度小于1微米、优选地小于或等于800nm、更优选地小于或等于500nm、甚至更优选地小于或等于250nm。减反射涂层总厚度通常大于100nm、优选地大于150nm。

在本发明的一个实施例中，减反射涂层沉积到子层上。应注意，这种减反射涂层子层不属于减反射涂层。

如本文中所使用的，减反射子层或粘附层旨在是指为了提高涂层的机械特性(比如耐磨性和/或耐划伤性)和/或为了增强其到基材或底层涂层的粘附而使用的相对厚的涂层。子层优选地具有小于或等于1.55的折射率。

如果子层直接沉积到基材上，那么由于子层厚度相对大，子层通常不参与减反射光学活性，特别是当它具有接近于底层涂层(通常是抗磨损和抗划伤涂层)或基材的折射率时。

子层应具有足以促进减反射涂层耐磨性的厚度，但优选地未达到可能引起光吸收的程度(取决于子层性质，可能显著地减小相对透射因数τ_v)。子层厚度通常小于300nm、更优选地小于200nm，并且通常大于90nm、更优选地大于100nm。

子层优选地包括基于SiO₂的层，此层相对于层总重量优选地包含按重量计至少80％的二氧化硅、更优选地按重量计至少90％的二氧化硅，甚至更优选地由二氧化硅层组成。这种基于二氧化硅的层的厚度通常小于300nm、更优选地小于200nm，并且通常大于90nm、更优选地大于100nm。

在另一个实施例中，这个基于SiO₂的层是按如上文所定义的量掺有氧化铝的二氧化硅层，优选地由掺有氧化铝的二氧化硅层组成。

在具体实施例中，所述子层由SiO₂层组成。

优选地将使用单层类型的子层。然而，子层可以是层压的(多层式)，尤其当子层和底层涂层(或基材，如果子层直接沉积到基材上)具有显著不同的折射率时。尤其当底层涂层(通常是抗磨损涂层和/或抗划伤涂层)或基材具有高折射率，即大于或等于1.55、优选地大于或等于1.57的折射率时，这适用。

在这此情况下，除了总体上90-300nm厚的层(称为主层)之外，所述子层还可以包括优选地至多三个附加层、更优选地至多两个附加层，这些附加层插入在可选有涂层的基材与这种总体上90-300nm厚的层(通常是基于二氧化硅的层)之间。这些附加层优选地是薄层，其功能旨在限制子层/底层涂层界面或子层/基材界面处的反射(视情况而定)。

除所述主层之外，多层式子层优选地包括具有高折射率并且具有小于或等于80nm、更优选地小于或等于50nm、最优选地小于或等于30nm的厚度的层。这种高折射率层直接接触具有高折射率基材或高折射率底层涂层(视情况而定)。当然，即使基材(或底层涂层)具有小于1.55的折射率，也可以使用此实施例。

作为替代方案，除主层和之前提到的高折射率层之外，所述子层还包括由基于SiO₂的材料(即，优选地包含按重量计至少80％的二氧化硅)制成的层，所述层具有小于或等于1.55、优选地小于或等于1.52、更优选地小于或等于1.50的折射率并且具有小于或等于80nm、更优选地小于或等于50nm、甚至更优选地小于或等于40nm的厚度，所述高折射率层沉积到所述层上。典型地，在这种情况下，所述子层包括按此顺序沉积到可选地有涂层的基材上的30-40nm厚的SiO₂层、4-10nm厚的ZrO₂或Ta₂O₅层和之后所述子层主层。

在本发明的一些方面，减反射涂层包括至少一个导电层。该层用作抗静电部件。不受理论的约束，所述至少一个导电层防止减反射涂层堆叠体产生和/或保留大量静电荷。

眼镜排空在用一块布进行摩擦或使用任何其他程序产生静电荷(由电晕施加的电荷)后获得的静电荷的能力可以通过测量消散所述电荷需要的时间来进行量化。因此，抗静电眼镜具有约几百毫秒、优选地500ms或更少的放电时间，而对于静电眼镜而言其为约几十秒。在本申请中，根据FR2943798中披露的方法测量放电时间。

如本文中所使用的，“导电层”或“抗静电层”旨在指以下层：由于存在于非抗静电基材表面(即，具有大于500ms的放电时间)，所以在将静电荷施加到其表面上后能够具有500ms或更少的放电时间的层。

导电层可以位于堆叠体中的不同位置，通常在减反射涂层中或与减反射涂层接触，条件是其减反射特性不受影响。导电层优选地位于减反射涂层的两个层之间，和/或与这种减反射涂层的高折射率层相邻。优选地，导电层直接位于减反射涂层的低折射率层下面，最优选地是直接位于减反射涂层的外层下面。

所述导电层应该足够薄以不改变所述减反射涂层的透明度。在具体实施例中，所述至少一个导电层具有大于1.55的折射率。其优选地是由导电的且高度透明的材料(通常是可选地掺杂金属氧化物)制成。在这种情况下，所述导电层的厚度优选地从1nm到15nm、更优选地从1nm到10nm变化。优选地，导电层包含可选地掺杂金属氧化物，所述金属氧化物选自铟、锡、锌的氧化物、及其混合物。优选氧化锡铟(In₂O₃:Sn，掺杂锡的氧化铟)、掺杂铝的氧化锌(ZnO:Al)、氧化铟(In₂O₃)以及氧化锡(SnO₂)。在最优选的实施例中，导电且光学透明的层是氧化铟锡层，记为ITO层或氧化锡层。

通常，导电层由于其厚度小而在堆叠体内帮助(但以有限方式)获得减反射特性并且在减反射涂层中表示高折射率层。由导电且高度透明的材料制成的那些层，比如ITO层或氧化锡层，就是这种情况。

本发明的光学镜片可以被配置为除了减少在可见光区中的反射以外，还减少UVA辐射和UVB辐射范围(分别为315-380nm和280-315nm)内的反射，从而允许针对紫外线的最佳健康保护。

对于眼镜配戴者，建议在双眼中的每只眼睛前方配戴大大减少后面上的对视网膜特别有害的UVA和UVB辐射范围内的反射的眼科镜片。由于高对比灵敏度，此类镜片还可以提供增强的视觉表现。

由于来自配戴者的前方并且可能到达配戴者的眼睛(正入射，0°至15°)的大部分UV辐射总体上被眼科镜片基材吸收，所以在镜片前面上反射UV光实际不存在问题。另一方面，如果镜片未配备有在紫外线区高效的减反射涂层，那么由位于配戴者后面的光源产生的UV辐射可以在镜片后面反射并且到达配戴者的眼睛，因此潜在地影响配戴者的健康。应承认，可以反射到镜片后面并且到达配戴者眼睛的光线具有狭窄入射角范围，范围为30°至45°(斜入射)。

在这方面，与裸基材或包括仅在可见光区中有效的传统减反射涂层的基材相比，在可见光区中表现出非常好的减反射性能的光学镜片的后主面上的减反射涂层以及可选地其前主面上的减反射涂层优选地同时能够显著减少UV辐射反射，尤其是紫外线A射线和紫外线B射线。

后主面上在280nm与380nm之间、由在ISO 13666:1998标准中定义的函数W(λ)加权的平均反射因数R_UV针对35°入射角优选地小于5％，优选地小于4.5％，更优选地小于或等于4％，甚至更好地小于或等于3％。在另一个实施例中，针对30°入射角和45°入射角，后主面上在280nm与380nm之间的、由在ISO 13666:1998标准中定义的函数W(λ)加权的平均反射因数R_UV优选地小于5％。所述平均反射因数R_UV是通过以下关系定义的：

其中，R(λ)表示在给定波长处的镜片光谱反射因数，并且W(λ)表示等于太阳光谱辐照度Es(λ)和效率相对光谱函数S(λ)的乘积的加权函数。在某些实施例中，可以在后主面上范围从30°至45°的入射角下测量这个因数。

能够计算紫外线辐射透射因数的光谱函数W(λ)是根据ISO13666:1998标准定义的。由于同时考虑到太阳光谱能量Es(λ)(与UVA射线相比总体发出更少UVB射线)和光谱效率S(λ)(UVB射线比UVA射线更有害)，所以使得可以表示由这种辐射对于配戴者的相对光谱效率调节的紫外线太阳辐射分布。在ISO 13666:1998标准中披露的表中给出了紫外线区中这三个函数的值(在公开文件WO 2012/076714)的第6页中重现)。

由减反射涂层提供上述抗UV性能，同时在较宽入射角范围内保持小R_v因数。

在一些实施例中，Ruv小于5％且R_vmin/R_v(15°)<0.95。该性能特别适用于光学制品的后面。

在其他实施例中，Ruv可以大于5％且R_vmin/R_v(15°)<0.95，优选地<0.9，更优选地<0.8。该性能特别适合于不需要使UV反射最小化的光学制品的前面。

光学制品的前主面和/或后主面可以涂覆有根据本发明的相同或不同的减反射涂层，即具有上述R_vmin和R_vmin/R_v(15°)特性的减反射涂层。优选地，光学镜片的两个主面都涂覆有根据本发明的相同或不同的减反射涂层。

在本发明的一个实施例中，光学制品的前面涂覆有根据本发明的减反射涂层，所述减反射涂层具有R_vmin/R_v(15°)<0.9，优选地<0.8。

当光学镜片在其每个主面上都包括减反射涂层时，光学镜片的前面的减反射涂层不必与后面的减反射涂层相同。在这种情况下，光学镜片的前面可以涂覆有减反射涂层，所述减反射涂层在可见光区比在基材的后面更有效。因此，在优选实施例中，光学镜片的前面涂覆有减反射涂层，使得在这个前面上在可见光区R_m中的平均反射因数小于0.8％，更优选小于0.5％。优选地，针对15°入射角，这个前面上的平均光反射因数R_v(θ)小于0.8％，更优选地小于0.5％。更优选地，由根据ISO 13666:1998标准所定义的函数W(λ)加权的、在280nm与380nm之间的平均反射因数R_UV在光学镜片的前面上(针对入射角45°，通常>5％或10％)比在后面上更高。

根据本发明的优选实施例，减反射涂层在背离基材的方向上包括：

-厚度为100-300nm、优选地120-180nm的单层子层，

-厚度为5nm至25nm、优选地8nm至15nm的高折射率层，

-厚度为20-50nm、优选地25-45nm的低折射率层，

-厚度为75nm至150nm、优选地80nm至120nm的高折射率层，

-厚度为10nm至30nm、优选地15nm至28nm的低折射率层，

-厚度为3nm至20nm、优选地4nm至15nm的高折射率层，优选地为导电层，

-厚度为40nm至90nm、优选地45nm至75nm的低折射率层。

当沉积多层子层时，上述单层子层优选地用以下三层子层代替，所述三层子层包括：

i)厚度为15nm至80nm、优选地20nm至50nm的低折射率层，

ii)厚度为3-40nm、优选地4-25nm的高折射率层，

iii)厚度为100-300nm、优选地105-160nm的低折射率层。

因此，本发明提供了一种改进了构思的减反射涂层，所述减反射涂层包括由薄层制成的堆叠体，其厚度和材料被选择为在较宽入射角范围内在可见光区中和可选地在紫外线区中都获得非常优良的减反射性能，同时具有审美外观和文件特性。

在一些应用中，优选的是基材的主表面进一步涂覆有一个或多个附加功能性涂层以改善光学和/或机械特性。这些通常用于光学器件中的功能性涂层可以是但不限于耐冲击和/或粘附底漆、耐磨和/或耐划伤涂层、偏振涂层、光致变色涂层、着色涂层、或由两层或更多层这样的涂层制成的堆叠体，特别是涂覆有耐磨和/或耐划伤涂层的耐冲击底漆涂层。

本发明的减反射涂层优选地沉积到抗磨损涂层和/或抗划伤涂层上。耐磨和/或耐划伤涂层(硬涂层)优选地是基于聚(甲基)丙烯酸酯或硅烷的硬涂层。在本发明中所推荐的硬耐磨和/或耐划伤涂层包括从基于硅烷水解物的组合物(溶胶凝胶法)、特别是基于环氧基硅烷水解物的组合物获得的涂层，比如在美国专利申请US 2003/0165698、和在US 4,211,823以及在EP 614957中描述的那些。

抗磨损涂层和/或耐划伤涂层(固化后)的厚度通常从2μm至10μm、优选地从3μm至5μm变化。

在沉积耐磨涂层和/或耐划伤涂层之前，可以将底漆涂层施用到基材上以提高最终产品中的后续层的耐冲击性和/或粘附力。这个涂层优选地由聚氨酯胶乳或丙烯酸胶乳制成，并且优选地在固化后具有从0.2μm至2.5μm、更优选地从0.5μm至1.5μm的厚度。

底漆涂层和耐磨和/或耐划伤涂层可以选自在申请WO 2007/088312中描述的那些。

根据本发明的光学制品还可以包括形成在减反射涂层上并能够改变其表面特性的涂层，比如疏水性涂层和/或疏油性涂层(防污着表涂层)。这些涂层优选地沉积到减反射涂层的外层上。通常，其厚度小于或等于10nm，优选地范围从1nm至10nm，更优选地从1nm至5nm。通常它们是氟硅烷或氟硅氮烷类型的涂层。它们可以通过沉积每分子优选地包含至少两个可水解基团的氟硅烷或氟硅氮烷前体来获得。氟硅烷前体优选地包含氟聚醚部分并且更优选地包含全氟聚醚部分。

Optool DSX^TM、KY130^TM、OF210^TM、Aulon^TM是疏水性和/或疏油性涂层的实例。WO2012076714中披露了关于这些涂层的更详细的信息。

代替疏水性涂层，可使用提供防雾特性的亲水性涂层，或当与表面活化剂关联时提供防雾特性的防雾前体涂层。此类防雾前体涂层的实例描述于专利申请WO 2011/080472中。

根据以下方法中的任一个，减反射涂层的不同层和可选的子层优选地在真空下通过气相沉积进行沉积：i)通过蒸发，可选地离子束辅助蒸发；ii)通过离子束喷涂；iii)通过阴极溅射；iv)通过等离子辅助化学气相沉积。在以下的参考文献“Thin Film Processes[薄膜工艺]”和“Thin Film Processes II[薄膜工艺II]”，Vossen&Kern编，学术出版社(Academic Press)，1978年和1991年中分别描述了这些不同的方法。特别推荐的方法是在真空下蒸发。

优选地，减反射涂层的各层和可选子层的沉积通过真空下蒸发来进行。

比如底漆、硬涂层和防污面漆等其他涂层可以使用本领域已知的方法(包括旋涂、浸涂、喷涂、蒸发、溅射、化学气相沉积和层压)来进行沉积。

以下实例以更详细但非限制方式说明本发明。除非另有说明，否则本申请中披露的所有厚度是指物理厚度。

实例

1.材料和方法

实例中使用的光学制品包括涂覆有折射率约1.5(比如在EP 0614957中描述的，记为HC1.5)或约1.6(记为HC1.6)的硬涂层、直径为65mm、折射率为约1.5或约1.6和焦度为-2.00屈光度的镜片基材。

不加热基材而通过在真空下蒸发(蒸发源：电子枪)来沉积减反射涂层的子层和层。在实例13中，使用的SiO₂/Al₂O₃混合物是由德国默克公司(Merck KGaA company)销售的混合物(在500nm，折射率n＝1.48)。

沉积框架是Leybold 1104机器，所述机器配备有用于蒸发氧化物的电子枪(ESV148kV)，并且设有用于初步阶段的离子枪(Commonwealth Mark II)以便使用氩离子(IPC)准备基材表面。

通过石英微量天平来控制这些层的厚度。在具有URA配件(通用反射配件)的可变入射分光光度计Perkin-Elmer Lambda 850上进行光谱测量。

用于制备光学制品的方法包括：引入基材的步骤、通过氩离子束(阳极电流：1A，阳极电压：100V，中性电流：130mA)活化基材的表面、关闭离子辐射、然后通过连续蒸发形成减反射涂层的不同层的步骤以及至少一个通风步骤。

2.对光学镜片上的减反射处理的整体效率的评估

为了对光学镜片上的减反射处理在较宽角度范围上的整体效率进行量化，使用如下定义的参数α，θ是镜片表面上的入射角：

由于以下原因，这个参数没有考虑大于45°的入射角。首先，从配戴者的角度来看，后面上的反射不会再超过45°的入射角。其次，从观察者的角度来看，以大于45°的入射角观察眼镜对应于不具代表性的异常情况。

为了简化这个参数的计算，假设Rv在两个区间上几乎是恒定的：

这样产生以下近似多角度参数，其显示从0°至25°的范围内的入射角提供的贡献是从25°至45°的范围内的入射角的两倍：

于在15°和35°下的贡献重新归一化之后，公式变为：

α≈a.R_v(15°)+b.R_v(35°)

其中a＝0.318且b＝0.682

当Rv(15°)和Rv(35°)等于1％时，重新归一化是将α设定为1％的方式。相应的a值和b值表明针对小入射角区域和大入射角区域所接收的相应光量。

最后，通过考虑光学镜片的两个主面，得到以下参数公式：

α2＝0.159.(R_v ^前(15°)+R_v ^后(15°))+0.341.(R_v ^前(35°)+R_v ^后(35°))，其中，R_v ^前(θ)和R_v ^后(θ)分别表示针对入射角θ在基材的前主面和后主面上的平均光反射因数R_v(θ)。

3.结果

在下表中示出了根据本发明制备的多种不同的减反射涂层的结构及其光学特性。子层是灰色的。

在下表中示出了根据本发明制备的多种不同的减反射涂层的结构及其光学特性。这些减反射涂层显示出一般性能，其中针对小入射角，Rv值远低于1％，但是Rv随入射角单调递增。特别地，这些对比实例报告的Rv的最小值是针对法线入射角获得的：θ_min＝0°。该特征与本发明不同。

根据本发明的减反射涂层的R_vmin比R_v(15°)小至少5％，并且大幅度地减少了光学镜片的两个主面上的可见光线反射。

对于后面涂层(实例1至4、10、12)，由于Ruv(35°)小于3％，因此后主面上有害UV光反射的减少是显著的。

对于前面涂层(实例5至9、11、13和14)，R_vmin比R_v(15°)小至少10％，对于实例5、7和8甚至小20％。结果，与对比实例A相比，本发明实例的整体反射因数α更小，并且实例6和8达到小于0.6、有时小于0.5、甚至小于0.4的值。

事实上，当考虑到较宽入射角范围时，沉积在折射率为1.5的基材上的实例5和7的涂层几乎反射了对比涂层A所反射的光的一半(见图1)：α约为0.45，相比于α＝0.88。

与对比涂层B(参见图2)相比，针对沉积在折射率为1.5的基材上的实例1和3的涂层观察到相同的结果。

如图1和图2所示，与对比镜片相比，根据本发明的光学镜片具有的R_v(θ)减小了30％-55％，取决于入射角θ和所考虑的主面。改善度针对15°入射角为约30％-35％，并且针对35°入射角为45％-55％。平均光反射因数R_v(θ)表示针对从23°至30°的范围内的入射角θ_min的最小值R_vmin。

根据本发明的光学镜片无外观缺陷、透射时具有中性色调、高耐磨性、粘附性和热稳定性，前主面上的镜面效应感降低以及后主面上的反射感降低。

由基材(折射率1.5，购自依视路公司(ESSILOR))制成的镜片L1至L3是用以下涂层配置制备的，并且由受过培训的专门小组来评估前侧(观察者的角度)和后侧(配戴者的角度)的反射。标度为从0(反射非常好)到10(完全不反射)。可感知的差异估计为5％。由购自ESSILOR公司的基材制成且涂覆有对比实例A和B的涂层的镜片已经包含在本测试中。

该评估表明，根据本发明的镜片显示出比已有的镜片明显更少的反射，并且为配戴者提供了增强的舒适性。

本发明的光学镜片的另一优点是无论观察到的有涂层的基材的入射角如何其都在反射时具有美观的外观。当入射角从0°至45°变化时，感觉到的反射时残余反射颜色(色调角)对于具有正常视觉的观察者而言几乎是相同的。

Claims (12)

1.一种光学镜片，所述光学镜片包括具有前主面和后主面的基材，所述主面中的至少一个主面涂覆有减反射涂层，其特征在于：

-在入射角θ的范围[0°-50°]内，所述有涂层的主面上的平均光反射因数R_v(θ)针对包含在范围[20°-50°]内的入射角θ_min呈现最小值R_vmin，并且

-R_vmin/R_v(15°)<0.95，R_v(15°)是在所述有涂层的主面上针对15°入射角θ的平均光反射因数。

2.根据权利要求1所述的光学镜片，其中，R_vmin/R_v(15°)<0.9，优选地<0.8。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光学镜片，其中，在所述有涂层的主面上，R_v(15°)小于或等于1.5％，优选地小于或等于1％，更优选地小于或等于0.75％。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光学镜片，其中，在所述有涂层的主面上，R_v(35°)小于或等于1.5％，优选地小于或等于1％，更优选地小于或等于0.6％。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光学镜片，其中，针对在从0°至45°的范围内的每个入射角θ，R_v(θ)小于或等于1.5％，优选地小于或等于1％。

6.根据前述权利要求中任一项所述的光学镜片，其中，在所述有涂层的主面上，针对在从0°至40°的范围内的每个入射角θ，R_v(θ)小于或等于0.6％。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光学镜片，其中，在入射角θ的范围[0°-50°]内，所述有涂层的主面上的平均光反射因数R_v(θ)针对包含在范围[20°-35°]内的入射角θ_min呈现最小值R_vmin。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光学镜片，其中，针对15°入射角，所述减反射涂层显示了具有在国际色度系统CIE L*a*b*中定义的范围从240°至300°的色调角h的残余颜色。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光学镜片，其中，所述基材的前主面和后主面均涂覆有相同或不同的减反射涂层，所述减反射涂层具有根据权利要求1所述的R_vmin和R_vmin/R_v(15°)特性。

10.根据权利要求9所述的光学镜片，其中：

0.159.(R_v ^前(15°)+R_v ^后(15°))+0.341.(R_v ^前(35°)+R_v ^后(35°))≤0.7

其中R_v ^前(θ)和R_v ^后(θ)分别表示针对入射角θ在所述基材的前主面和后主面上的平均光反射因数R_v(θ)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的光学镜片，其中，所述涂覆有所述减反射涂层的至少一个主面是后面，并且其中，针对35°入射角，在所述后面上在280nm与380nm之间、由在ISO 13666:1998标准中定义的函数W(λ)加权的平均反射因数R_UV小于5％。

12.根据前述权利要求中任一项所述的光学镜片，所述光学镜片进一步定义为眼科镜片。