JP2012523974A - 調光光学素子を製造するための方法、および調光光学素子 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
により算出される。
処理される基板(レンズおよび光学素子)上に第1の層(基層)を堆積させるために使用される溶液は以下の特徴を有する。その溶液は、基板上で把持を確実にする連続薄膜を形成でき、また、その強力な接着を支持する、基板と後の活性調光層との間に配置される分離層として機能し、異なる屈折率を有するポリカーボネートから他の種類の熱により重合可能な樹脂(熱硬化性)の種々の有機物質からなる既に仕上げられた基板上に薄膜を形成できる。
密度 1.0020−1.0030 g/cm3
粘度 8.0−13.0 cp
表面張力 2.3*10−2 − 2.7*10−2 N/m。
溶液からの引き出し直線速度 1.5−1.8mm/s
コーティング溶液の温度 15.0−20.0℃
乾燥するために使用される加熱チャンバの温度 50−80℃
(乾燥チャンバの温度に依存する)熱による乾燥プロセスの時間 12−40分。
既に堆積され、好ましくは乾燥されている基層上に、第2の層(調光層)をディップコーティングすることによって堆積させるために使用される溶液は、以下の特徴を有する。太陽光に曝露されると、活性化され、暗くなる薄層を形成でき;好ましくは以前に堆積された基層を接着する薄層を形成でき;樹脂結合剤を含む場合、溶剤の同じ混合物に溶解され、調光化合物または化合物の混合物を含む。結合剤として機能する樹脂は、連続薄層を形成するフィルム形成性剤である。結合剤として使用される樹脂を含む溶液は、この実施例によれば「水性」ではなく、「有機溶剤ベース」である(第2の溶液の組成の一例によれば、その中の水含有量は7重量%から最大12重量%の間である)。
密度 0.9300−0.9600 g/cm3
粘度 4.0−9.0 cp
表面張力 2.5*10−2 − 3.0*10−2 N/m。
溶液からの引き出し直線速度 1.5−1.8mm/s
コーティング溶液の温度 16.0−22.0℃
乾燥するために使用される加熱チャンバの温度 50−80℃
(乾燥チャンバの温度に依存する)熱による乾燥プロセスの時間 12−40分。
既に堆積され、好ましくは乾燥された薄い調光層(第2の層)の上に、第3の層を堆積させるために使用される溶液は、この任意の例による以下の特徴を有する。その溶液は、外部の要因によって引き起こされる機械的または化学的種類の作用に対する調光層の保護機能として働く薄層を形成でき;この層の下の調光層上で上述の機能として働く以外の薄層を形成でき、後でその上に堆積される、擦り傷防止機能を有するラッカーのさらなる層の接着を確実にする。その溶液は、第1の基層を堆積するために使用されるコーティング溶液と同じ組成を有する。
種々の屈折率の仕上げられた有機眼科用レンズは、ディップコーターによって透明樹脂の溶液を含むタンクに浸される。この操作は、後の処理のために眼科用レンズを調製し、調光色素を含む上の層からその眼科用レンズを隔離する役割を有する。覆う樹脂溶液の粘度、固体含有量、浸漬時間および樹脂溶液からの製品の引き出し速度は、厳密に制御され、規定の特徴を有する第1の覆っている層を得るのに重要である。このようにレンズは処理され、次いで熱乾燥を受ける。
適切な色の調光有機色素の混合物の定量を樹脂溶液に溶解する。この溶液は、固体含有量(溶液中の樹脂の%w/w)および粘度の既定の特徴を有さなければならない。これらの特徴は、適切な溶剤で基礎の樹脂を希釈することによって固体含有量および粘度を管理するように、厳密に制御されなければならない。
次いで処理されるレンズを、プログラム制御できるディップコーターによって調光コーティングを含む別のタンクに浸漬する。以前の層の上に堆積される活性な調光層の厚さは非常に重要である。これはプロセスを調節する以下の重要なパラメーターによって確保される。
*調光色素を含む樹脂溶液の厳密に制御された粘度;
*タンクへの浸漬時間;
*タンクからのレンズの一定の引き出し速度;
*溶液中の色素を含む樹脂溶液の固体含有量およびその結果として生じる密度。
その後、堆積された第2の層が熱乾燥される。
既に2つの以前の処理に供され、適切に乾燥されているレンズを、ディップコーターを使用して、制御された粘度および固体含有量を有する樹脂溶液を含む別のタンクに浸漬する。この第3の処理に使用される樹脂は、外部から隔離することによって下層の調光層を保護する特徴を有する。規定の浸漬時間後、レンズを一定の制御された速度で引き出す。その後、堆積された層を熱乾燥する。
最終的に、さらにディップコーターを使用して、機械的および化学的種類の両方の外部の攻撃に対して耐性を与える機能を有するポリウレタン樹脂を含む最後のタンクにレンズを浸漬する。またこの最後の処理のために、適切な厚さの層を得ることを確保する溶液の粘度および固体含有量などの重要なパラメーターの制御が必須である。このように堆積されるこの最後の硬化層は、最終的に、反射防止コーティング(AR)の最後の処理を受けるのに適している。
*仕上げられた眼科用レンズの種々の処理の過程に使用される樹脂の種類;
*工業生産の工程のための自動化システム。
*樹脂の最終的な細網化がモールド内部で生じる前に、プレポリマーの主要部内の有機調光色素の分散に基づくシステムを完全に取り除き、その結果として、上記のように生産された調光眼科用レンズによって示される、上記の不都合な点が1つも起こらない;
*調光色素を用いてレンズの外面のみを処理することに基づいたより複雑なプロセスを採用する;
*ディップコーティングによって活性な表面層を堆積させることによって、調光層の均一かつ一定の厚さを適用するというさらなる利点を達成する;
*眼科用レンズの最も外側の表面層に拡散することによって有機色素を熱的に移動させず、実際に、眼科用レンズを構成する材料と調光色素を含有する活性層との間のあらゆる直接の接触を回避する;
*レンズの外側のより好適な環境を生じ、レンズを外側から分離し、調光色素の分子は、それらの種々の立体配座をより自由にとることができる。
*この革新的なプロセスによって生産された調光眼科用レンズは、有機色素をレンズの主要部に分散させるシステムによって生産された眼科用レンズに関する上記の不都合な点を全く有さない;
*このように生産された調光眼科用レンズは、処理に供される仕上げられたレンズの厚さに応じて明度の着色の大きな差を生じない;
*このプロセスを用いて、異なる屈折率の仕上げられた眼科用レンズを処理することが可能である;
*典型的に製造プロセスにおいて起こり得る誤差のために欠陥のあるレンズが生産される事象において、当該技術分野において公知の他のプロセスと異なり、既に処理された全ての基本製品を復旧させることができ、それらを、欠陥を含む処理から取り除き、調光化(photochromization)のプロセスに再度それらを供することができる;
*このプロセスにおいて、色素の分子が、基礎眼科用レンズの表面から完全に分離される外側層に制限され、色素の分子と眼科用レンズとは接触せず、さらに調光色素を有する層は、一実施形態において2つの保護層の間に配置され、下層は有機眼科用レンズから「隔離し」、一方、上層は「中に閉じ込め」、外部からのあらゆる損傷(溶剤、清浄剤などに衝突し、擦られ、磨耗し、攻撃される)に対して保護する。
上記のプロセスは、上記の処理後に調光特性を有する有機眼科用レンズまたは他の光学素子を生産するために工業的に使用され得る。
*プロセスの工程は好ましくは、制御された温度および湿度にてクリーンルーム内で実施されなければならない;
*このシステムで達成可能な製造可能性に関して、上記のプロセスは、(ディップコーティングの使用の例を参照して)種々の樹脂溶液を含有するタンク、レンズ運搬バスケットまたはパーツホルダ、ディップコーターおよび熱乾燥ステーションの寸法に応じてのみ拡張可能であることが記載されなければならない。
*コントロールシステムはまた、粘度および固体含有量などのそれらの重要なパラメーターの頻繁なチェックを維持するために、種々の樹脂溶液に必要とされる。
*ディップコーティングは、高い光学的品質の均一の薄層からなるコーティングを生成する。
*ディップコーティングは、曝露される基板(眼科用レンズ、光学素子など)の両面の同時コーティングを伴い、1つの代わりに2つの活性な面を生成し、これらから導かれる2倍の利点を有する。第1に、レンズが暗くなるのに非常に効果的である。なぜなら、(内側の1つにあまり照射されなくても)1つの代わりに2つの活性な面を得るからであり、他のシステムで生産される調光レンズと比べて、太陽照射が減少するにつれて、レンズについてより急速で証明された退色速度の利点がある。この第2の利点は、この方法を用いて、基板(眼科用レンズまたは他の光学素子)上に堆積される調光分子の合計数が、1つのみの代わりに2つの層の間で分配されることを考慮することによって説明され得る。従って、調光層における樹脂の単位体積当たり、より少ない数の調光分子が存在し、分子自体が、より急速な退色速度に変換する可逆的に立体配座のプロセスを実施するのに少ない立体的障害で十分な空間を有することができる。しかしながら、理解されるように、本発明はまた、単一の面を覆うように適用されてもよい。
*スピンコーティングと異なり、ディップコーティングは、トラップされた状態となり、層の均一性を損ない得る気泡の形成の問題を有さない。
*1回で1つの基板のみで実施され得る迅速な実施時間を有するスピンコーティングと異なり、ディップコーティングは基板の多くのピースを同時に処理できる。
*ディップコーティング法を用いて、適切な粘度のコーティング液を選択することにより、高い光学的品質を維持しながら、20nm〜50μmまで堆積される層の厚さを正確に変化させることが可能となる。
*ディップコーティングを用いて、「ウェットコーティング」の他の技術と比べて十分な厚さを得ることが可能である。
*この方法は、任意の事象において、既に硬化された場合、第1の層の上に第2の層を堆積する操作を反復する可能性を与えるので、厚さを増加させる。しかしながら、この方法は、他の方法と比べて十分な厚さを得ることを可能にする。多くの場合において、複数の反復処理の代わりに単一の処理が十分である。
*スピンコーティング法は、ほぼ例外なく、調光分子を運搬するためにラジカル経路により重合可能(従ってUV硬化可能)なモノマーを使用するが、ディップコーティング法は薄い熱重合層の接着に優れている。
*しかしながら、ディップコーティング法は、同様に、堆積される薄層を硬化する広範囲の方法を可能にする。さらに、本発明は、当該技術分野において実施されるディップコーティングに関する多くの問題を解決する。調光特性および高い光学的品質を有する適切な厚さの薄い透明層を得るために使用される場合、ディップコーティング法によって示される主な問題は以下の通りである。
*後で堆積される他の層から既に形成された基板(眼科用レンズ、光学素子など)を隔離できる薄層(基層)を形成するのに適切であり、同時に基板自体に対する接着に有益である溶液に入れるための樹脂または樹脂の混合物を特定すること。
*モノマー溶液自体に溶解できる調光有機化合物または化合物の混合物と混合可能である溶液に入れるフィルム形成結合剤として機能する適切な樹脂を特定すること。
*調光特性を必要とされる堆積される薄層に必要な調光化合物または調光化合物の混合物の可能な限り最大の量を樹脂溶液に溶解することの困難性。上記の目的は、より良い調光特性の可能性を有する薄層の最終的な厚さを得るために数回反復されなければならない堆積プロセスを回避するのに十分な濃度の調光化合物の濃度を有する液体コーティング溶液を得ることである。
*従って、太陽光での照射後、および最大で暗くなるときに、単一のディップコーティング操作によって得られる薄い調光層が、13%から18%の間からなる透過率(T%)についての値に到達することができることを確実にするのは困難である。
*従って、コーティング液体および最適な濃度の結合樹脂および調光化合物の成分の溶解を確実にできる溶剤の最適な混合物を調査することは困難である。
*以前の考慮に基づいたコーティング液についての最適な組成を調査する際に、同時に、粘度および密度についての適切な値を得ることは必要であるが、コーティング液についてのより大きな粘度および小さな密度は、実際に、他の感受性パラメーターの所定のセットについて、より大きな厚さを有する層の堆積を導く。
*感受性パラメーター(粘度、密度、表面張力など)の値の間の最適な妥協のその成分(異なる溶媒および溶質)についての正確なレベルでコーティング溶液を調査することの困難性。
*最後に、調光層についての感受性パラメーター、適切な厚さについての規定の値を得るために、溶液からの基板の最も適切な引き出し直線速度を特定することの困難性。
Claims (15)
- 所定の光学体から開始する調光光学素子を調製するためのプロセスであって、前記プロセスは、
前記光学体の少なくとも一部の上に透明樹脂を含む第1の層を堆積させる工程と、
先に堆積された前記第1の層の上に、調光色素を含む第2の層を堆積させる工程と、
を含む、プロセス。 - 前記第1の層を堆積させる工程は、前記透明樹脂を含む第1の基剤を有する第1の溶液を堆積させることを含み、
前記第2の層を堆積させる工程は、前記調光色素を含む第2の基剤を有する第2の溶液を堆積させることを含み、前記第2の基剤は前記第1の基剤と異なる、請求項1に記載のプロセス。 - 第1の基剤を有する前記第1の溶液は水性溶液を含む、請求項2に記載のプロセス。
- 第2の基剤を有する前記第2の溶液は、有機溶剤ベースの溶液を含む、請求項2または3に記載のプロセス。
- 前記第2の層の上に、樹脂溶液を含む第3の層を堆積させる工程であって、前記第3の層は外部から前記第2の層を隔離する、工程をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 樹脂溶液を含む前記第3の層を堆積させる工程は、前記樹脂を含む水性溶液を堆積させることを含む、請求項5に記載のプロセス。
- 前記第3の層の上に、ポリウレタン樹脂を含む第4の層を堆積させる工程をさらに含む、請求項5または6に記載のプロセス。
- 前記第2の層は、有機溶剤中で可溶化し、樹脂溶液と混合される調光有機色素を含む、請求項1〜7のいずれかに記載のプロセス。
- 前記第1の層を堆積させる工程は、前記光学体を、前記透明樹脂を含む溶液に浸漬し、次いで熱乾燥することを含む、請求項1〜8のいずれかに記載のプロセス。
- 堆積は、ディップコーティング、噴霧およびスピンコーティングを含む技術のうちの1つによって実施される、請求項1〜9のいずれかに記載のプロセス。
- 前記第1の層は、調光色素を含む前記第2の層を前記光学体の材料から隔離する、請求項1〜10のいずれかに記載のプロセス。
- 請求項1〜11のいずれかに記載のプロセスによって得られる調光光学素子。
- 所定の光学体と、
前記光学体上に配置される、透明樹脂を含む第1の層と、
前記第1の層上に配置される、調光色素を含む第2の層と、
を含む、調光光学素子。 - 前記調光光学体は、2つの反対側の面を含み、前記第1の層および前記第2の層の各々は、それぞれ、前記2つの反対側の面の各々に配置される、請求項13に記載の調光光学体。
- 請求項12、13および14に記載の調光光学素子を含む製品。
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