FR2724233A1 - Composant optique et procede pour le revetir. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un composant optique comportant un substrat de support recouvert d'un revêtement, la surface du substrat étant formée d'un matériau présentant un indice de réfraction donné et, non revêtue, des premières propriétés mécaniques et/ou chimiques tandis que la surface du revêtement opposée au substrat présente des secondes propriétés mécaniques et/ou chimiques différentes des premières. L'indice de réfraction, à partir de l'indice de réfraction donné du matériau superficiel du substrat, change progressivement jusqu'à atteindre l'indice de réfraction terminal de la surface de revêtement. L'invention concerne aussi un procédé pour revêtir un substrat optique par polymérisation par plasma.
Description
Composant optique et procédé pour le revêtir La présente invention
concerne un composant optique comportant un substrat de support recouvert d'un revêtement, la surface du substrat étant formée d'un matériau présentant un indice de réfraction donné et, non revêtue, des premières propriétés mécaniques et/ou chimiques tandis que la surface du revêtement opposée au substrat
présente des secondes propriétés mécaniques et/ou chimiques différentes des premières.
L'invention concerne aussi un procédé pour le revêtement d'un substrat optique par
polymérisation par plasma.
Définitions Atmosphère de traitement désigne dans ce qui suit la composition de
l'atmosphère dans laquelle a lieu la polymérisation par plasma.
Paramètres de traitement désigne des grandeurs telles que la pression totale dans l'espace de traitement, l'intensité du champ magnétique, la puissance HF, etc. Des composants revêtus pour lesquels on modifie les propriétés mécaniques et/ou chimiques de la surface du substrat en prévoyant le revêtement sont suffisamment connus. Par propriétés mécaniques et chimiques, on entend les propriétés telles que les propriétés mécaniques d'usure, les propriétés chimiques d'usure ou de corrosion, les propriétés d'adhérence, le comportement de diffusion, la mouillabilité, etc. On connaît aussi des composants optiques pour lesquels un revêtement modifie les propriétés mécaniques et/ou chimiques de la surface d'appui sur laquelle le revêtement a été déposé, que le revêtement considéré soit déposé directement sur le substrat ou sur un autre revêtement situé au-dessous. Dans ce qui suit, le corps de dépôt
pour le revêtement est appelé d'une manière générale 'substrat'.
Un revêtement anti-usure mécanique de verres optiques en plastique pourvus de laques est utilisé à une grande échelle, à l'heure actuelle, pour la production de substrats en plastique du type planar ainsi qu'en ophtalmologie. On utilise des laques
à indices de réfraction différents.
On connaît également depuis assez longtemps des procédés pour produire des couches résistant mécaniquement et chimiquement à l'usure sur différents substrats par polymérisation par plasma. Par polymérisation par plasma, on entend généralement
la formation d'une couche à partir de la vapeur de monomères organiques ou organo-
métalliques dans une décharge de plasma. Au sujet de tels procédés de revêtement, on pourra se référer à R.D.Agostino, 'Plasma deposition treatment and etching of polymers"'; Academic Press, 1989, ISBN 0-12200430-2, et à H. v. Bôhning, 'Plasma
science and technology", Cornell University Press, 1982, ISBN 0-80141356-7.
D'après EP-0 177 517 et d'après le rapport final 1KV 'Plasmapolymerisation' de K. Telgenb scher, J. Leiber, 19/5/1993, Institut fir Kunststoffverarbeitung, Aix-la-Chapelle, on connait des procédés qui donnent une bonne adhérence des couches et en même temps une grande résistance à l'usure grâce à la modification de paramètres de revêtement individuels tels que la puissance ou l'atmosphère de traitement, et à l'adjonction différée d'oxygène. Comme monomères métallifères, on utilise exclusivement des composants organiques contenant du silicium
et grâce aux modifications citées, on tend à modifier les propriétés mécaniques.
On contrôle par exemple la formation de la couche de telle sorte qu'elle commence par une couche formant agent adhésif souple adaptée à un substrat également souple, et on obtient cela dans une atmosphère de traitement qui contient un composé
organo-métallique siliceux sans adjonction d'oxygène.
Le flux d'oxygène est ensuite accru par paliers ou en continu, moyennant quoi le quotient Si/O2 augmente dans la couche, ce qui provoque une augmentation de
la dureté de la couche, et donc de la résistance mécanique à l'usure.
Si la couche terminale est appliquée sur une épaisseur suffisante avec une teneur en oxygène de l'atmosphère de traitement, on peut obtenir une bonne protection
mécanique anti-usure d'un substrat en plastique.
Au sujet de la séparation de TiO2 ou de couches contenant du TiO2 à l'aide de la polymérisation par plasma, on se référera par ailleurs à différentes études fondamentales, par exemple à H.J. Frenck, W. Kulisch, Thin Solid Films, 201 (1991) 327-335; J.P. Barker, P.J. Radcliff, Proceedings of 1 lth International Symposium of
Plasma Chemistry, August 22-27 (1993) 1154-1159, ISBN 0952214938.
Fondamentalement, on sait aussi comment pourvoir d'une couche anti-usure
des substrats en plastique à utilisation ophtalmique, par exemple pour les lentilles.
Un plastique souvent mis en oeuvre dans la pratique pour des utilisations ophtalmiques est le plastique CR-39, relativement léger, qui présente de bonnes
propriétés optiques. Son indice de réfraction est de 1,5.
Il est habituellement revêtu d'une couche anti-usure formée de matériaux
organiques Si ayant un indice de réfraction d'environ 1,5.
Sur le composant ainsi revêtu, il n'y a donc pas de sauts d'indice, ni de phénomènes d'interférence gênants ou de pertes de transmission attirant l'attention sur le problème de saut d'indice. On renverra également aux documents suivants - EP,A,0 451 618 (HONEYWELL), 16 octobre 1991, colonne 8, lignes 55-58 et colonne 9, lignes 1-20, figures 15-16B - SURFACE AND COATINGS TECHNOLOGY, vol. 59, N 1-3 octobre 1993; pages 365-370 POLL ET AL 'Optical Properties of Plasma Polymer Films', tout le document - US,A,5 217 749 (DENTON ET AL) 8 juin 1993 tout le document - US,A,4 176 208 (MORAVEC ET AL) 27 novembre 1979 tout le document - US,A,4 934 788 (SOUTHWELL) 19 juin 1990 tout le document - APPLIED PHYSICS LETTERS., vol. 60, N 21, 25 mai 1992, NEW YORK US, pages 2595-2597 TOBIN ET AL 'Effects of Deposition Parameters on the Refractive Index in Plasma Polymerized Methyl Methacrylate Films' tout le document - US,A,5 154 978 (NAKAYAMA ET AL) 13 octobre 1992 tout le document - PROCEEDINGS OF THE SPIE, vol. 50, 19 août 1974, SAN DIEGO, CA, US; pages 229-237 HOLLAHAN ET AL 'Moisture resistant and Anti-Reflection Optical Coatings Produced by Plasma Polymerization of Organic Compounds' tout le document - WO, A,85 04601 (ROBERT BOSCH) 24 octobre 1985 tout le document S'il est vrai que la mise en oeuvre de substrats à indice de réfraction plus élevé serait tout à fait souhaitable en raison de la plus faible épaisseur du substrat, on en perd toutefois le bénéfice en raison du saut d'indice au niveau des couches anti-usure
citées, avec des gênes accrues dues aux interférences, et une perte de transmission.
Un inconvénient essentiel d'éléments optiques ainsi revêtus réside par conséquent dans le fait que des modifications de l'indice de réfraction sont causées par à-coups par l'application du revêtement tel qu'une couche anti-usure. Ainsi, les propriétés optiques de l'élément obtenu sont également modifiées par un revêtement qui n'aurait pour but, en réalité, que de modifier d'autres propriétés comme les propriétés
mécaniques et/ou chimiques mentionnées.
La présente invention a pour but de créer un composant optique et un procédé pour sa fabrication du type spécifié en introduction, avec lesquels le revêtement modifie d'une manière adéquate exclusivement les propriétés pour lesquelles il est prévu, par exemple les propriétés d'usure mécaniques ou chimiques, le comportement d'adhérence, de corrosion, de diffusion, etc. Selon l'invention, ce but est atteint avec un composant optique du type spécifié, grâce au fait que l'indice de réfraction, à partir de l'indice de réfraction donné du matériau superficiel du substrat, change progressivement jusqu'à atteindre l'indice
de réfraction terminal de la surface de revêtement.
D'une manière avantageuse, le substrat est un substrat en plastique ayant un indice de réfraction > 1,5, de préférence > 1,6, et le revêtement comprend un
revêtement anti-usure.
Selon l'invention, la transmission du substrat revêtu diffère de 0,5 % maximum de la valeur de transmission définie par l'indice de réfraction terminal du
revêtement à l'air, à la lumière d'une longueur d'onde X = 550 nm.
Le substrat peut être un corps de lentille.
L'invention prévoit qu'un revêtement anti-reflet soit appliqué sur le revêtement anti-usure, de préférence avec un revêtement formant agent adhésif placé
entre les deux.
Au moins dans une zone dans laquelle l'indice de réfraction passe de la valeur du substrat à la valeur terminale de la couche anti-usure, le revêtement anti-usure
comporte un composé Ti-O.
D'une manière avantageuse, le substrat, à l'exception de parties de maintien sur le support, est revêtu de la même manière sur tous les côtés pendant un traitement
de revêtement.
L'indice de réfraction du substrat en plastique est avantageusement > 1, 5, de préférence > 1,6, et l'indice terminal de la couche anti- usure est approximativement
de 1,5.
Un procédé de revêtement pour substrats optiques selon l'invention se caractérise en ce que, en commandant l'atmosphère et/ou les paramètres de traitement de revêtement, on amène l'indice de réfraction du revêtement, au moins dans une zone
de celui-ci, sans saut de l'indice du substrat à la valeur terminale du revêtement.
Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, on commande la variation de l'indice de réfraction grâce à une modification simultanée en sens inverse des proportions d'au moins deux monomères contenus dans l'atmosphère de traitement qui donnent chacun un matériau de revêtement présentant un indice de réfraction
différent.
L'invention propose également qu'à partir d'un substrat en plastique ayant un indice de réfraction supérieur à l'indice terminal du revêtement, on réduise de façon continue, dans ladite zone de revêtement, la proportion d'au moins un monomère contenu dans l'atmosphère de traitement qui donne un matériau de revêtement à réfraction plus élevée, et qu'on augmente de façon continue celui d'au moins un monomère qui donne un matériau de revêtement à réfraction plus faible, puis qu'on prévoie à la suite de cette zone un revêtement qui présente l'indice de réfraction plus
bas que le substrat.
Selon la présente invention, on utilise pour l'un au moins des monomères donnant un matériau à réfraction élevée un composé de titane, de préférence de l'isopropylate de titane (IV), en particulier lorsque l'indice de réfraction du substrat
> 1,6.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on applique sur le revêtement un autre revêtement, et en commandant l'atmosphère et/ou les paramètres de traitement, on amène de façon continue l'indice de réfraction du revêtement à celui de l'autre revêtement. On peut amener dans l'atmosphère de traitement, au moins temporairement, un ou plusieurs monomères en phase gazeuse et/ou au moins un autre gaz, de
préférence 02 et/ou N2.
L'invention propose que, au moins dans la zone de revêtement, l'atmosphère de traitement contienne du diméthyldiéthoxysilane et du toluol et/ou de l'isopropylate
de titane (IV).
Selon l'invention, enfin, des substrats présentant des indices de réfraction différents sont amenés grâce au revêtement à des indices terminaux égaux et sont
ensuite soumis au même traitement.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail, à titre d'exemple, à
l'aide de figures et d'exemples.
La figure 1 est une représentation schématique d'une installation de polymérisation par plasma connue construite selon EP-0 550 003 (US-A-5 310 607) et selon DE-A-39 31 713 (US-A-5 227 202). Ces documents font partie intégrante de la présente invention en ce qui concerne la construction d'une installation de polymérisation par plasma mise en oeuvre de préférence, d'une part, et son fonctionnement, d'autre part; la figure 2 montre qualitativement, sur l'axe de temps, la commande de l'atmosphère de traitement pour un revêtement anti-usure connu de lentilles en plastique présentant l'indice de réfraction nD = 1,5; la figure 3 montre, sur une représentation analogue à celle de la figure 2, un déroulement de traitement selon l'invention pour des substrats avec nD > 1,5; et la figure 4 montre, sur l'épaisseur de couche d'un composant optique de l'invention réalisé selon l'invention, la courbe de l'indice de réfraction nD et de la
dureté relative obtenus avec un traitement mené selon l'exemple 2 ou 3.
La figure 1 montre schématiquement l'idée de l'installation de polymérisation par plasma connue utilisée de préférence à l'heure actuelle pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, du type PPV 100, PPV 500 ou PPV 1000 de chez
Balzers AG.
L'espace de traitement 1 a une forme annulaire et sa paroi intérieure est
définie par le premier dispositif d'électrode 3 et sa paroi extérieure par le second 4.
Dans l'espace de traitement 1, on fait fonctionner une décharge de plasma à radiofréquence de préférence à 13,56 MHz. La décharge est répartie de façon optimale dans tout l'espace de traitement annulaire 1. Au milieu de l'espace de traitement 1 est prévu un porte-substrats annulaire 5 sur le bord duquel sont posés des substrats 7 et qui tourne lentement dans l'espace de traitement 1. Cela garantit, comme l'expliquent EP-0 550 003 (US-A-5 310 607) et DE-39 31 713 (US-A-5 227 202), un revêtement par polymérisation par plasma simultané et égal de tous les côtés, à l'exception de zones
de maintien du support de substrats au niveau des substrats.
L'atmosphère de traitement dans l'espace 1 est générée grâce à l'entrée de gaz ou de mélanges gazeux appropriés par un dispositif d'admission de gaz 9. Des bobines 11 génèrent dans l'espace de traitement 1 un champ magnétique B sensiblement
parallèle à l'axe central A de l'installation.
G représente schématiquement un réservoir de gaz pourvu d'une sortie apte à être commandée, et M un réservoir de monomère destiné à commander ou à régler dans l'espace de traitement la composition de l'atmosphère de traitement souhaitée à chaque fois. La conduite du traitement est de préférence surveillée et réglée d'une
manière connue.
Le tableau I qui suit réunit les données caractéristiques des deux installations
de la figure 1 mises en oeuvre dans les exemples suivants.
Tableau I Type Volume Capacé Puissance amp Débit de k Nombre d'instaaim L] dans des F [w matiq pompe aimai leatilles [mil [m/hi e gaz de060
PPV 100 20 12 1250 0-17 400 3
PPV 500 70 96 2500 0-7 2000 3
PPV 1000 215 192 5000 0-17 4000 3
Le tableau II réunit sept atmosphères de traitement réglables sur l'installation PPV 100, avec les paramètres de fonctionnement correspondants de l'installation, ainsi que les indices de réfraction qui en résultent pour les couches produites par polymérisation par plasma. Cette 'formulation' montre fondamentalement qu'en modifiant l'atmosphère de traitement et/ou les paramètres de traitement, on peut obtenir des modifications échelonnées avec précision de l'indice de réfraction sur la couche déposée.
Tableau II
No nD Presion Champ Puissance Débit Débit MDébit M2Débit 3 [10-2 magnétique RF GR M1 [an'/. [cans/i mbar] [miT] mW/aI [Ca/isi [a'/s i CX2 À an x cn2 X cm2x 10-3]* 10-3]* 13l10-3]*10-31*
1 1,50 1,2 4,0-5,0 80 - 4,3 -
2 1,56 1,9 3,5-4,5 80 - 3,7 5,4
3 1,60 1,5 3,5-4,5 80 - 3,2 10,6 -
4 1,65 1,4 env. 2,0 95 - 1,3 - 1,9 1,67 1,4 env. 1,4 95 - 1,3 - 1,9 6 1,72 1,3 env. 2,0 160 - - - 1,9 157 1,80 1,4 env. 1,4 130 5,8 - - 1,9 * puissance et débit rapportés à la surface d'électrode - M: diméthyldiéthoxysilane - M2: toluol - M3 isopropylate de titane (IV)
-GR: 02.
Ces désignations seront conservées dans les autres exemples. Mais on peut
aussi utiliser d'autres gaz et monomères, comme il sera indiqué plus loin.
Fondamentalement, on utilise de préférence des monomères qui présentent une stabilité suffisante et une pression de vapeur relativement élevée, qui ont une faible toxicité et qui sont facilement disponibles et relativement peu coûteux. Comme monomères, on envisage fondamentalement pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention: - les substances de base purement organiques: alcanes, alcènes, alcynes, alcools, amines, cétones, composés cycliques ou acycliques et composés cycliques aromatiques, - les composés organo-métalliques, spécialement les composés de silicium et de titane présentant les structures suivantes: - TiR(OR) avec 0 sx,ys 4, x + y =4, comme par exemple TiR4, Ti(OR)4, - Ra,(OR).SiOSiR(OR)r avec Os x,; y, s3; x, +y, =3; Osx2; y2s 3;xô + y, =3; comme par exemple R3SiOSiR3, (RO)3SiOSi(OR)3, R étant un reste organique quelconque. Un ou plusieurs restes organiques peuvent etc remplacés par des atomes d'hydrogène, et à un atome de métal peuvent être liés différent
restes organiques quelconques et/ou des atomes d'hydrogène.
Les réglages de traitement représentés par exemple sur le tableau I aux numéros i à 7 donnent les indices de réfraction nD correspondants indiqués, de sorte que le réglage de traitement est effectué pendant la formation de la couche, sélectivement ou éventuellement par interpolation suivant le profil de l'indice de
réfraction à commander.
Comme on l'a indiqué, le procédé de l'invention n'est pas limité à l'utilisafion des monomires MI à M3 ni au gaz réactif indiqués sur le tableau II, mais on peut utilie d'autres substances de base, et n'importe quel indice de réfraction situé entre 1,4 et 2,2, mais en particulier entre 1,45 et 2, peut être réglé. Si nécessaire, en plus des mononres en phase gazeuse, on peut amener dans l'atmosphère de traitement un ou plusieurs gaz,
notamment de l'oxygène ou de l'azote.
Tests effectués sur les corps en plastique revêtus décrits dans ce qui suit 1. Propriétés optiques 1.1 Transmission On a mesuré la transmission à une lumière de test dune longueur d'oonde
= 550 nm.
Il faut tenir compte de ceci: la réflexion d'un corps homogène avec une incidence de la lumière de 90 à l'air est définie par le saut de l'indice de réfraction nD
au niveau de la surface du corps.
Si un corps est revêtu et présente en outre une transmission réduite en raison des sauts d'indice de réfraction au niveau des interfaces de revêtement, la réflexion résultante est supérieure à celle qui est définie uniquement par les conditions existant
au niveau de la surface limite revêtement/air.
Pour la présente invention, cela signifie que plus les sauts d'indice de réfraction sont faibles le long du passage du rayon lumineux de test à travers le revêtement et le substrat, plus la transmission mesurée est proche de celle qui est
définie uniquement par l'indice de réfraction au niveau de la surface de revêtement.
1.2 Anneaux de Newton Si des sauts d'indice de réfraction se produisent au niveau des interfaces de revêtement du corps revêtu, on obtient en observant le corps à l'oeil nu des motifs
annulaires colorés appelés anneaux de Newton dus à des phénomènes d'interférences.
2. Test de résistance mécanique On a utilisé le test de la gomme à effacer conformément à DIN 58196-4,
ISO 9211-4, MIL 657.
Exemple 1: (état de la technique) Avec une installation PPV 1000, on a appliqué une couche anti-usure sur un substrat en plastique CR-39. L'indice de réfraction de CR-39 est de 1,5. Le tableau
III réunit les paramètres de revêtement ainsi que leur succession dans le temps.
Tableau III Modul de Durée Pression amp Puissance Dbit Déb oeuchetype magnfique/ HF P/rame GRrame Ml/rame rampe 1 stab. gaz 90 0,8 4,0-5,0 - 4,2/0 2 adhés. 600 1,2 4,0-5,0 80/O - 8,0/600 3 dur 1200 2,0 4,0-5,0 106/W300 3,2/300 8,0 4 dur 1200 2,4 4,0-5,0 133/300 6,4/300 8,0/0 dur 1200 2,7 4,0-5, 0 160/300 12,2/300 8,0/0 On a utilisé les dimensions suivantes, ainsi que dans les exemples suivants:
durée: s.
pression: 102 mbar champ magnétique: mT puissance HF P: mW/cm2 de surface d'électrode débits: 10-3cm3/s/cm2 de surface d'électrode
temps de montée de rampe: s.
Le résultat des tests optiques effectués sur les substrats CR-39 revêtus est une transmission élevée de 92 % et pas d'anneaux de Newton. Le résultat du test de la gomme à effacer est l'absence de dégradation des substrats revêtus, et au contraire une
dégradation nette du substrat CR-39 non revêtu due aux traces de gommage.
Comme on le sait, l'indice de réfraction de couches anti-usure d'organo-
silicium est d'environ 1,5, c'est-à-dire qu'il est égal à celui de CR-39.
On obtient ainsi pour l'interface couche/air une réflexion de 8 %, et la transmission mesurée de 92 % montre une allure d'indice constante de façon continue de 1,5 à travers le substrat et la couche anti-usure. Cela correspond aux explications
d'introduction concernant les substrats CR-39 revêtus d'une couche antiusure d'organo-
silicium. Il est vrai qu'on utilise aussi des substrats à indice de réfraction supérieur du type décrit plus loin, avec par exemple nD > 1,6, car de tels substrats de lentilles sont plus minces et plus légers, mais il faut accepter pour cela une plus faible transmission et des interférences dues au saut d'indice substrat/revêtement. Etant donné que les substrats à indice de réfraction plus élevé sont plus souples, un revêtement à l'aide d'une couche anti-usure pour des substrats à indice de réfraction plus élevé est en effet pratiquement obligatoire, comme c'est le cas dans ce qui suit pour les substrats à indice élevé. La variation dans le temps du traitement de revêtement est représentée sur
la figure 2 selon le tableau III.
Exemple 2: (exemple de l'invention) Avec une installation de polymérisation par plasma PPV 1000, là encore, on a revêtu des substrats en plastique présentant un indice de réfraction assez élevé, à savoir nD = 1,6, de la couche anti-usure de l'exemple 1. Les paramètres de revêtement
utilisés sont réunis dans le tableau IV.
Tableau IV
Module de Durée Pression Camp Puissance Débit Débit Débit couche magnétique IF/rampe GR/rampe Ml/rampe M2hrnpe N Type/rampe 1 stab. 90 0,8 4,0-5, 0 - - 4,2 10,6 2 adhés. 120 1,2 4,0-5,0 80 - 4,2 10,6 3 adapt. 600 1,5 4,0-5,0 80 - 8,0600 0/600
4 dur 1200 2,0 4,0-5,0 106300 3,2300 8,0 -
dur 1200 2,4 4,0-5,0 133/300 6,4/300 8,0 -
6 dur 1200 2,7 4,0-5,0 160/300 12,2300 8,0 -
Sur la figure 4 est représentée, sur l'épaisseur de revêtement indiquée qualitativement, la courbe de l'indice de réfraction pour les exemples 1 et 2 et de la dureté relative. Par souci de clarté, la couche adhésive et d'adaptation est représentée
beaucoup trop épaisse comparée à la couche dure ou anti-usure.
Comme on peut le voir sur la figure 2 et le tableau III, l'exemple 1 ne comporte pas de couche d'adaptation. L'indice de réfraction pour l'exemple 1, représenté en trait discontinu, est constant, à 1,5 à travers le revêtement anti-usure à
partir du substrat.
Grâce à la couche d'adaptation de l'exemple 2, l'indice du substrat à indice élevé qui est de 1,6 est adapté en continu à l'indice de réfraction de la couche anti-usure
qui est de 1,5.
La transmission mesurée était là encore de 92 %, ce qui montre que malgré les différences d'indice substrat/couche anti-usure, il n'y a pas de réflexion dépassant
celle qui a lieu à travers la couche anti-usure avec nD = 1,5 à l'air.
En observant les substrats revêtus, on n'observe pas non plus d'anneaux de
Newton.
Là encore, les substrats revêtus sont été soumis aux test mécaniques mentionnés: on n'a pu constater aucune dégradation de la couche due à des traces de gommage, contrairement à des dégradations notables de la surface de substrat à indice
élevé lors du test de la gomme à effacer.
Exemple 3:
Des corps de lentilles en plastique ayant un indice de réfraction nD = 1, 67 ont été revêtus comme dans l'exemple 2; au lieu de M2, on a utilisé pour l'adaptation
d'indice M3.
Là encore, les lentilles revêtues d'une couche d'usure étaient très transparentes, c'est-à-dire que la transmission était de 92 % pour un indice final du revêtement anti-usure nD = 1,5. En ce qui concerne les anneaux de Newton et les tests
mécaniques, les résultats étaient les mêmes que dans l'exemple 2.
Fondamentalement, il est essentiel pour l'adaptation d'indice de substrats à réfraction assez élevée, de réaliser ladite adaptation à des couches à réfraction plus faible, dans le module de couche d'adaptation, grâce à une réduction simultanée de la proportion du monomère qui donne un matériau de couche à réfraction plus élevée lors de la polymérisation par plasma (M3) et à une augmentation de celui (M) qui donne un
matériau à réfraction plus faible.
Exemple 4:
Les substrats revêtus selon les exemples 2 et 3 ont été pourvus d'un module
de revêtement supplémentaire.
On a encore augmenté le rapport oxygène-diméthyldiéthoxysilane (M) et on a finalement poursuivi le traitement avec un rapport oxygènediméthyldiéthoxysilane d'au moins 5 jusqu'à l'infini. Ainsi, on a appliqué sur le revêtement anti-usure des exemples 2 et 3 une couche formant agent adhésif, puis, par métallisation sous vide, un revêtement anti-reflet sous la forme d'un système de quatre couches anti-reflet à large bande SiO2, TiO2. Ce revêtement ne présentait aucun décollement, ni lors de l'essai de
quadrillage connu, ni lors de l'essai d'ébullition à l'eau salée.
Un avantage essentiel du procédé de l'invention réside dans le fait que des substrats différents peuvent être revêtus à l'aide de traitements de revêtement menés différemment, de telle sorte que la surface du revêtement présente en fin de compte les
mêmes propriétés, mécaniques, chimiques ou optiques.
Grâce au fait que des substrats différents acquièrent les mêmes propriétés superficielles grâce au revêtement, il devient possible de poursuivre le traitement par
la suite de la même façon.
Le procédé proposé convient en particulier pour le revêtement de lentilles optiques en plastique. Des corps ou substrats de lentilles présentant des indices de réfraction différents peuvent être pourvus d'une couche anti-usure, l'indice de réfraction du substrat correspondant étant amené à chaque fois progressivement à un indice terminal homogène. Ainsi, des lentilles présentant des matériaux de substrat optiquement différents peuvent ensuite subir un traitement anti- reflet commun, ce qui permet une meilleure utilisation de l'installation ou même une moins grande capacité
d'installation nécessaire.
Contrairement aux procédés de polymérisation par plasma connus à l'heure actuelle, la mise en oeuvre de différents monomères et gaz et la variation dans le temps des atmosphères de traitement ainsi produites permettent de modifier simultanément de façon adéquate plusieurs propriétés, qu'elles soient mécaniques, chimiques ou optiques, le long de l'épaisseur de couche. En particulier grâce à la mise en oeuvre de monomères de titane, on réussit à réaliser sur des plastiques ophtalmiques à réfraction élevée des couches résistantes à l'usure très transparentes (à faible absorption) et
adaptées en matière d'indice.
Claims (17)
1. Composant optique comportant un substrat de support recouvert d'un revêtement, la surface du substrat étant formée d'un matériau preésentant un indice de réfraction donné et, non revêtue, des premières propriétés mécaniques et/ou chimiques tandis que la surface du revêtement opposée au substrat présente des secondes propriétés mécaniques et/ou chimiques différentes des premières, caractérisé en ce que l'indice de réfraction, à partir de l'indice de réfraction donné du matériau superficiel du substrat, change progressivement jusqu'à atteindre l'indice de réfraction terminal de la surface
de revêtement.
2. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat est un substrat en plastique ayant un indice de réfraction > 1,5, de préférence
> 1,6, et le revêtement comprend un revêtement anti-usure.
3. Composant optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la transmission du substrat revêtu diffère de 0,5 % maximum de la valeur de transmission définie par l'indice de réfraction terminal du revêtement à l'air, à la lumière d'une
longueur d'onde X = 550 nm.
4. Composant optique selon l'une quelconque des revendications 2 ou
3, caractérisé en ce que le substrat est un corps de lentille.
5. Composant optique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4,
caractérisé en ce qu'un revêtement anti-reflet est appliqué sur le revêtement anti-usure,
de préférence avec un revêtement formant agent adhésif placé entre les deux.
6. Composant optique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5,
caractérisé en ce que, au moins dans une zone dans laquelle l'indice de réfraction passe de la valeur du substrat à la valeur terminale de la couche anti-usure, le revêtement
anti-usure comporte un composé Ti-O.
7. Composant optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que le substrat, à l'exception de parties de maintien sur le support, est
revêtu de la même manière sur tous les côtés pendant un traitement de revêtement.
8. Composant optique selon l'une quelconque des revendications 2 à 7,
caractérisé en ce que l'indice de réfraction du substrat en plastique est > 1,5, de préférence > 1,6, et l'indice terminal de la couche anti- usure est approximativement
de 1,5.
9. Procédé pour revêtir un substrat optique par polymérisation par plasma, caractérisé en ce que, en commandant l'atmosphère et/ou les paramètres de traitement de revêtement, on amène l'indice de réfraction du revêtement, au moins dans une zone de celui-ci, sans saut de l'indice du substrat à la valeur terminale du revêtement.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que dans la zone de revêtement, on commande la variation de l'indice de réfraction grâce à une modification simultanée en sens inverse des proportions d'au moins deux monomères contenus dans l'atmosphère de traitement qui donnent chacun un matériau de revêtement
présentant un indice de réfraction différent.
11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, à partir d'un substrat en plastique ayant un indice de réfraction supérieur à l'indice terminal du revêtement, on réduit de façon continue, dans ladite zone de revêtement, la proportion d'au moins un monomère contenu dans l'atmosphère de traitement qui donne un matériau de revêtement à réfraction plus élevée, et on augmente de façon continue celui d'au moins un monomère qui donne un matériau de revêtement à réfraction plus faible, puis on prévoit à la suite de cette zone un revêtement qui présente l'indice de réfraction
plus bas que le substrat.
12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise pour l'un au moins des monomères donnant un matériau à réfraction élevée un composé de titane, de préférence de l'isopropylate de titane (IV), en particulier lorsque l'indice de
réfraction du substrat 2 1,6.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé
en ce qu'on applique sur le revêtement un autre revêtement, et en commandant l'atmosphère et/ou les paramètres de traitement, on amène de façon continue l'indice
de réfraction du revêtement à celui de l'autre revêtement.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé
en ce qu'on amène dans l'atmosphère de traitement, au moins temporairement, un ou plusieurs monomères en phase gazeuse et/ou au moins un autre gaz, de préférence 02
et/ou N2.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé
en ce qu'on amène dans l'atmosphère de traitement un ou plusieurs monomères du groupe suivant: alcanes, alcènes, alcynes, alcools, amines, cétones, composés cycliques ou acycliques et composés cycliques aromatiques, composés organo-métalliques, spécialement les composés de silicium ou de titane présentant les structures suivantes: - TiR. (OR)y avec 0: x, y: 4, x + y = 4, comme par exemple TiR4, Ti(OR)4, R.(OR)Y1SiOSiRK2(OR)y2 avec 0 s x; y,: 3; x, + Y1 = 3; 0 x2; Y2 5 3; x + Y, = 3; comme par exemple R3SiOSiR3, (RO)3SiOSi(OR)3, étant précisé que R désigne un reste organique quelconque et qu'un ou plusieurs atomes de R peuvent être remplacés. par des atomes d'hydrogène, et à un atome de métal
peuvent être liés différents atomes de R quelconques et/ou des atomes d'hydrogène.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé
en ce que, au moins dans la zone de revêtement, l'atmosphère de traitement contient du
diméthyldiéthoxysilane et du toluol et/ou de l'isopropylate de titane (IV).
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé
en ce que des substrats présentant des indices de réfraction différents sont amenés grâce au revêtement à des indices terminaux égaux et sont ensuite soumis au même traitement
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