JP6182156B2 - 表面起伏を有する可撓性膜および電気活性光学系におけるその使用 - Google Patents

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６１／５８７，２６０号（２０１２年１月１７日出願）、米国仮特許出願第６１／７２８，９４０号（２０１２年１１月２１日出願）、米国仮特許出願第６１／７７３，０３１号（２０１２年１２月４日出願）に基づく優先権、および利益を主張する。上記出願の各々は、全体が本明細書に記載されたかのように参照により本明細書に引用される。

（発明の分野）
本発明は、概して、電気活性光学系において使用するための可撓性薄膜に関する。本発明の実施形態は、膜の少なくとも１つの表面上に回折構造を有する薄膜、およびそのような膜を作製する方法を含む。本発明の実施形態はまた、そのような薄膜を備えている、レンズ素材を含む。本発明の実施形態はまた、そのような薄膜を備えている、レンズ素材を作製する方法を含む。

光学的に透明な薄膜は、種々のレンズシステム内に組み込まれ、多くの事例では、回折構造等のある起伏構造を支持することができる。これらの起伏構造は、薄膜上にエッチングまたはエンボス加工されることができ、これは、膜を形成すること、および起伏構造を形成することが、少なくとも２つの別個のステップを必要とすることを意味する。これらの別個の処理ステップは、そのような膜を作製するために必要とされる時間および労力を増加させる。したがって、起伏構造および膜が同時に形成されることを可能にし、それによって、膜を作製する処理時間およびコストを削減する、製造プロセスを開発することが望ましくあり得る。

さらに、そのような膜は、概して、平坦である。湾曲表面（例えば、凸状または凹状表面）を覆って膜を適合させることが望ましい事例では、膜は、膜が配置される湾曲表面の形状に適合するように伸ばされ得る。この伸ばすことは、追加の力が膜に及ぼされ、それによって、膜を機械的破壊または機械的故障を受けやすくする。したがって、それが配置される表面の形状に実質的に類似する形状を有するように膜が形成され、それによって、湾曲表面を覆って膜を伸ばす必要性を部分的または完全に排除する、膜およびそのための製造プロセスを開発することが望ましくあり得る。

さらに、そのような膜が、電気活性光学レンズ素材等のある光学系において使用されるとき、膜は、電気活性材料をその素材内の空洞の中に密閉するのに役立つように使用されることができる。膜は、ある程度の機械的応力下にあり得るため（前述）、膜に必要な機械的応力を維持しながら、空洞内に電気活性材料を配置することは困難であり得る。したがって、膜の物理的完全性の崩壊の危険を冒すことなしに、空洞内に電気活性材料を配置するためのより単純なプロセスを開発することが望ましくあり得る。

少なくとも１つの側面では、本発明は、表面起伏特徴を有する膜を作製する方法であって、（ａ）第１の表面を有する第１の基板を提供することであって、第１の基板は、水溶性固体材料から成る、ことと、（ｂ）第１の表面を有する第２の基板を提供することであって、第２の基板は、固体材料から成り、第２の基板の第１の表面は、１つ以上の起伏構造を備えている、ことと、（ｃ）硬化性液体材料を提供することと、（ｄ）硬化性液体材料を第１の基板の第１の表面と第２の基板の第１の表面との間に配置することであって、第１の基板の第１の表面および第２の基板の第１の表面は、互に隣接している、ことと、（ｅ）硬化性液体材料を硬化させ、ポリマー膜を第１の基板の第１の表面と第２の基板の第１の表面との間に形成することと、（ｆ）第１の表面を水性媒体に暴露し、それによって、第１の基板を溶解させることとを含む、方法を提供する。

別の側面では、本発明は、薄膜であって、（ａ）自然に湾曲した第１の表面と、（ｂ）自然に湾曲した第２の表面と反対側に配置されている自然に湾曲した第２の表面であって、１つ以上の起伏構造を備えている、自然に湾曲した第２の表面とを備え、自然に湾曲した第１の表面は、凹状であり、自然に湾曲した第２の表面は、凸状であり、自然に湾曲した第１の表面の曲率半径は、自然に湾曲した第２の表面の曲率半径の１５％以内である、薄膜を提供する。

別の側面では、本発明は、電気活性システムであって、（ａ）凹状表面および凸状表面を有する湾曲基板であって、凹状表面は、凸状表面と反対側にある、湾曲基板と、（ｂ）薄膜の自然に湾曲した第２の表面が、湾曲基板の凹状表面に面するように、湾曲基板の凹状表面上に配置されている、本明細書に説明される実施形態のいずれかに記載の薄膜とを備えている、システムを提供する。いくつかのさらなる側面では、本発明は、そのような電気活性システムが、レンズまたはレンズ素材上に提供される、レンズまたはレンズ素材を提供する。

別の側面では、本発明は、電気活性システムを作製する方法であって、（ａ）凹状表面および凸状表面を有する湾曲基板を提供することであって、凹状表面は、凸状表面と反対側にある、ことと、（ｂ）本明細書に説明される実施形態のいずれかに記載の薄膜を提供することと、（ｃ）薄膜の自然に湾曲した第２の表面が、湾曲基板の凹状表面に面し、密閉された空洞を薄膜と湾曲基板との間に形成するように、薄膜を湾曲基板に固定することと、（ｄ）薄膜内の注入部位を介して、密閉された空洞内に電気活性材料を注入することとを含む、方法を提供する。いくつかのさらなる側面では、本発明は、電気活性システムを作製することと、電気活性システムをレンズまたはレンズ素材上に配置することとを含む、レンズまたはレンズ素材を作製する方法を提供する。

本発明のさらなる側面および実施形態は、以下の発明を実施するための形態および付随の図に提供される。

本願は、以下の図を含む。これらの図は、本発明の種々の側面のある例証的実施形態を描写する。図は、明白な指示がない限り、請求される主題の範囲を限定することを意図するものではない。

図１は、液体硬化性材料が第１および第２の基板間に配置された後、いずれかの基板の除去前の、薄膜を作製する方法の段階を描写する。 図２は、薄膜液体硬化性材料が第１および第２の基板間に配置された後、いずれかの基板の除去前の、薄膜を作製する方法の段階を描写する。 図３は、自然に平坦な形状を有する、可撓性薄膜を描写する。 図４は、自然に湾曲した形状を有する、可撓性薄膜を描写する。 図５は、可撓性薄膜を作製する方法の流れ図を描写する。 図６は、可撓性薄膜を作製する方法の流れ図を描写する。 図７は、電気活性システムを描写する。 図８は、電気活性システムを作製する方法の流れ図を描写する。 図９は、光学基板上に配置される、電気活性システムを描写する。 図１０は、電気活性システムを有する、光学基板を作製する方法のための流れ図を描写する。

以下の説明は、本発明の種々の側面および実施形態を列挙する。特定の実施形態は、本発明の範囲を定義することを意図するものではない。むしろ、実施形態は、単に、本発明の範囲内に少なくとも含まれる、非限定的例示的種々の組成物、装置、および方法を提供する。説明は、当業者の観点から読まれるものとする。したがって、当業者に周知の情報は、必ずしも、含まれない。

本明細書で使用される場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、明示的かつ明白に否定されない限り、複数参照も含む。

本明細書で使用される場合、接続詞「ｏｒ（または）」は、離接集合を含意するものではない。したがって、語句「ＡまたはＢが存在する」とは、（ａ）Ａが存在し、Ｂが存在しない、（ｂ）Ａが存在せず、Ｂが存在する、および（ｃ）ＡおよびＢの両方が存在するというシナリオのそれぞれを含む。したがって、用語「ｏｒ（または）」は、明示的に示されない限り、二者択一状況を含意するものではない。

本明細書で使用される場合、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、他の要素が、明示的に列挙されたものに加え、存在し得るような非制限集合を含意する。

別様に示されない限り、明細書で使用される、成分の量、反応条件等を表す全ての数字は、全事例において、用語「約」によって修飾されると理解されるものとする。故に、反対であることが示されない限り、以下の明細書に記載される数値パラメータは、本発明によって得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。少なくとも、また請求の範囲に対する均等論の応用を制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメータは、少なくとも、報告有効桁数に照らして、また通常の丸め技法を応用することによって、解釈すべきである。

本発明の広義の範囲を記載する数値範囲およびパラメータが近似であるにもかかわらず、特定の例において記載された数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、いずれの数値も、それぞれの試験測定値における標準偏差から必然的に生じるある種の誤差を本質的に含んでいる。さらに、さらに、本明細書で開示されるあらゆる範囲はその中に包含されるあらゆる部分範囲を含むことは理解されるべきである。例えば、「１〜１０」と記載される範囲は、最小値１と最大値１０との間のあらゆる部分範囲（境界値を含む）を含むと見なされるべきである。すなわち、最小値１以上から開始し（例えば、１〜６．１）、最大値１０以下で終了する（例えば、５．５〜１０）全ての部分範囲を含む。

少なくとも１つの側面では、本発明は、表面起伏特徴を有する膜を作製する方法であって、（ａ）第１の表面を有する第１の基板を提供することであって、第１の基板は、水溶性固体材料から成る、ことと、（ｂ）第１の表面を有する第２の基板を提供することであって、第２の基板は、固体材料から成り、第２の基板の第１の表面は、１つ以上の起伏構造を備えている、ことと、（ｃ）硬化性液体材料を提供することと、（ｄ）第１の基板の第１の表面を第２の基板の第１の表面に隣接して配置させ、硬化性液体材料を第１の基板の第１の表面と第２の基板の第１の表面との間に配置することと、（ｅ）硬化性液体材料を硬化させ、ポリマー膜を第１の基板の第１の表面と第２の基板の第１の表面との間に形成することと、（ｆ）第１の表面を水性媒体に暴露し、それによって、第１の基板を溶解させることとを含む、方法を提供する。

第１の基板は、第１の表面を有し、水または他の水性媒体中に可溶性である、固体材料から成る、基板である。第１の表面は、任意の容認可能テクスチャを有することができる。いくつかの実施形態では、表面は、概して、平滑または均一である、表面である。第１の基板は、水または他の水性媒体中に可溶性である、固体材料から成る。本文脈では、用語「可溶性」は、必ずしも、固体の全分子が、必然的に、水性媒体を可溶化することを含意しない。むしろ、本文脈では、本用語は、水性媒体に暴露されると、固体材料が、その内部構造の完全性を喪失することを含意する。例えば、いくつかの実施形態では、水溶性固体材料は、水性媒体に暴露されると、その内部構造の完全性を喪失し、したがって、それを水または他の水性媒体に暴露させることによって、洗い流され得る、固体材料を指す。本発明は、任意の特定のそのような材料に限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、水溶性固体材料は、限定されないが、シリカ、アルミナ、またはチタニア等の金属酸化物を含む、無機材料である。いくつかの他の実施形態では、水溶性固体材料は、限定されないが、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸（例えば、ポリアクリル酸または部分的に、エステル化されたその誘導体）、ポリイソシアネート、澱粉、またはセルロース（例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等）を含む、水溶性ポリマーである。いくつかの実施形態では、水溶性固体材料は、ポリビニルアルコールである。

第１の基板の第１の表面は、任意の所望の形状を有することができる。いくつかの実施形態では、第１の基板の第１の表面は、平坦表面である。いくつかの他の実施形態では、第１の基板の第１の表面は、凸状または凹状表面等の湾曲表面である。いくつかの実施形態では、第１の基板の第１の表面は、凸状表面である。第１の基板の第１の表面が、湾曲表面である実施形態では、表面は、結果として生じる薄膜の所望の曲率に応じて、任意の好適な曲率半径を有することができる。

いくつかの実施形態では、第１の基板の第１の表面は、少なくとも部分的に、硬化後、表面からの薄膜の剥離を促進し得る剤でコーティングされる。いくつかの実施形態では、この剤は、表面剥離剤である。いくつかの他の実施形態では、この剤は、ポリビニルアルコールである。

第２の基板は、１つ以上の起伏構造を備えている第１の表面を有する、固体基板である。第２の基板の第１の表面は、任意の所望の形状を有することができる。いくつかの実施形態では、第２の基板の第１の表面は、平坦表面である。いくつかの他の実施形態では、第２の基板の第１の表面は、凸状または凹状表面等の湾曲表面である。いくつかの実施形態では、第２の基板の第１の表面は、凹状表面である。第２の基板の第１の表面が、湾曲表面である実施形態では、表面は、結果として生じる薄膜の所望の曲率に応じて、任意の好適な曲率半径を有することができる。

いくつかの実施形態では、第１の基板の第１の表面は、凸状表面であり、第２の基板の第１の表面は、凹状表面である。いくつかのそのような実施形態では、２つの湾曲表面は、類似曲率半径を有し、例えば、第１の基板の第１の表面の曲率半径は、第２の基板の第１の表面の曲率半径の１％、または２％、または３％、または５％、または７％、または１０％、または１５％、または２０％以内である。

第２の基板の第１の表面は、１つ以上の起伏構造を備えている。いくつかの実施形態では、第２の基板の第１の表面は、複数の起伏構造、例えば、２〜５００、または５〜２００、または１０〜１００個の起伏構造を備えている。起伏構造は、例えば、表面の平面からの陥凹および延長の任意の好適な組み合わせによって、任意の好適な方法で形成されることができる。いくつかの実施形態では、起伏構造は、反転回折構造である。起伏構造は、任意の好適なサイズおよび形状であることができる。いくつかの実施形態では、起伏構造は、１ｎｍ〜３ｍｍ、または１ｎｍ〜２ｍｍ、または１ｎｍ〜１ｍｍ、または１ｎｍ〜５００μｍ、または１０ｎｍ〜５００μｍ、または１００ｎｍ〜５００μｍ、または１μｍ〜５００μｍの高さを有する。表面が、複数の起伏構造を備えている、実施形態では、起伏構造は、任意の好適な距離だけ、分離されることができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の対の隣接している起伏構造は、１ｎｍ〜３ｍｍ、または１ｎｍ〜２ｍｍ、または１ｎｍ〜１ｍｍ、または１ｎｍ〜５００μｍ、または１０ｎｍ〜５００μｍ、または１００ｎｍ〜５００μｍ、または１μｍ〜５００μｍの距離だけ、分離されることができる。

本発明は、任意の特定の硬化性液体材料に限定されない。いくつかの実施形態では、硬化性液体材料は、有機材料を備えている。いくつかのそのような実施形態では、硬化性液体材料は、モノマー、オリゴマー、またはそれらの混合物を備えている。いくつかの実施形態では、硬化性液体材料は、熱によって硬化され、固体または半固体材料を形成することができる、熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂は、当業者に周知であり、シリコーン、ポリアミド、ポリウレタン、およびエポキシ樹脂が挙げられるが、それらに限定されない。いくつかの他の実施形態では、硬化性液体材料は、強力電子ビームによって硬化される（ＥＢ硬化樹脂）。いくつかの他の実施形態では、硬化性液体材料は、ＵＶ−硬化性樹脂等の光硬化性樹脂である。光硬化性樹脂は、当業者に周知であり、アクリル樹脂、ウレタン樹脂（例えば、チオウレタン樹脂）、エポキシ樹脂、または任意のそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。いくつかの実施形態では、光硬化性樹脂は、アクリル樹脂を備えている。いくつかの他の実施形態では、光硬化性樹脂は、チオウレタン樹脂を備えている。ＤＯＵＢＬＥＭＥＲ樹脂ＤＹＭＡＸ樹脂、ＳＡＲＴＯＭＥＲ樹脂、ＲＡＤＣＵＲＥ樹脂、Ｓｈｉｋｏｈ ＵＶ−硬化性樹脂（Ｎｉｐｐｏｎ Ｇｏｈｓｅｉ製）、Ｎｉｐｐｏｎ Ｋａｙａｋｕ樹脂等、種々の市販の光硬化性樹脂もまた、使用されることができる。

本方法は、硬化性液体材料を第１の基板の第１の表面と第２の基板の第１の表面との間に配置することであって、第１の基板の第１の表面および第２の基板の第１の表面は、互に隣接している、ことを含む。２つの基板表面は、薄膜の所望の厚さに応じて、任意の好適な距離だけ、分離されることができる。いくつかの実施形態では、２つの基板の表面は、１μｍ〜１ｍｍ、または１０〜５００μｍ、または５０〜２００μｍの距離だけ、分離されている。結果として生じる膜のサイズは、２つの表面間に配置される硬化性液体材料の体積を調節することによって、制御されることができる。いくつかの実施形態では、硬化性液体材料は、表面の少なくとも一部に沿って、２つの基板表面間の空間を充填する。いくつかの実施形態では、硬化性液体材料は、第２の基板の第１の表面が１つ以上の起伏構造を支持する場所において、２つの基板間の空間を充填する。

本方法は、固体または半固体ポリマー膜を形成するように、液体硬化性材料を硬化させることを含む。硬化は、硬化性液体材料の組成に応じて、任意の好適な方法で実施されることができる。いくつかの実施形態では、硬化ステップは、液体硬化性材料を加熱することを含む。いくつかの実施形態では、硬化は、液体硬化性材料を紫外線光等の光に暴露させることを含む。いくつかの実施形態では、結果として生じるポリマー膜は、透明であり、可視光の少なくとも７５％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９７％、または少なくとも９９％を透過することを意味する。

本方法は、第１の基板をポリマー膜から除去することを含む。いくつかの実施形態では、この除去は、第１の基板を水等の水性媒体に暴露することを含む。この暴露は、任意の好適な様式で行なわれることができる。例えば、いくつかの実施形態では、第１の基板は、水溶性固体材料を破壊するように、水性媒体流が噴霧され、または吹きかけられる。いくつかの他の実施形態では、第１の基板は、水性媒体を含む槽中に浸漬される。

いくつかの実施形態では、本方法は、ポリマー膜を第２の基板から除去することを含む。いくつかのそのような実施形態では、この除去は、ポリマー膜を第２の基板から物理的に分離することを含む。いくつかの実施形態では、第２の基板の第１の表面は、少なくとも部分的に、表面剥離剤でコーティングされ、それによって、物理的除去プロセスを促進する。いくつかの他の実施形態では、除去は、ポリマー膜と第２の基板の第１の表面との界面を水等の水性媒体に暴露することを含む。いくつかの実施形態では、第２の基板の第１の表面は、ポリビニルアルコール等の水溶性材料の薄層でコーティングされる。界面が、水性媒体に暴露されると、水溶性材料は、破壊し、膜が、剥離される。この暴露は、任意の好適な様式で行なわれることができる。例えば、いくつかの実施形態では、界面領域は、水溶性材料を破壊するように、水性媒体流が噴霧され、または吹きかけられる。いくつかの他の実施形態では、第２の基板および膜は、水性媒体を含む槽中に浸漬される。いくつかの実施形態では、第１の基板、第２の基板、およびポリマー膜は全て、１回、水性媒体中に浸漬される。

前述の方法は、単一膜のみが作製される様式で実施される必要はない。したがって、いくつかの実施形態では、本方法は、バッチプロセスで実施され、２〜５００、または２〜２５０、または２〜１００、または２〜５０、または２〜２５個の膜が、同時に作製される。

図１は、硬化性液体材料が添加された後、基板の除去の前の段階における、本方法を描写する。略図は、第１の基板１０１および第２の基板１０２を示し、第２の基板は、起伏特徴１０４を有する。２つの基板間には、硬化性液体材料がある。いくつかの他の実施形態では、硬化された薄膜１０３が、２つの基板間にある。図２は、同一のものを描写するが、基板の表面は、平坦の代わりに、湾曲している。図面は、第１の基板２０１と、起伏特徴２０４を有する第２の基板２０２とを描写する。いくつかの実施形態では、硬化性液体材料２０３が、２つの基板間にある。いくつかの他の実施形態では、硬化された薄膜２０３が、２つの基板間にある。

図５は、本発明の一実施形態のための流れ図を描写する。そのような実施形態では、本方法は、（ａ）第１の表面を有する第１の基板を提供することであって、第１の基板は、水溶性固体材料から成る、こと５０１と、（ｂ）第１の表面を有する第２の基板を提供することであって、第２の基板は、固体材料から成り、第２の基板の第１の表面は、１つ以上の起伏構造を備えている、こと５０２と、（ｃ）硬化性液体材料を提供すること５０３と、（ｄ）第１の基板の第１の表面を第２の基板の第１の表面に隣接して配置させ、硬化性液体材料を第１の基板の第１の表面と第２の基板の第１の表面との間に配置すること５０４と、（ｅ）硬化性液体材料を硬化させ、ポリマー膜を第１の基板の第１の表面と第２の基板の第１の表面との間に形成すること５０５と、（ｆ）第１の表面を水性媒体に暴露し、それによって、第１の基板を溶解させることと５０６を含む。

図６は、（ａ）第１の表面を有する第１の基板を提供することであって、第１の基板は、水溶性固体材料から成る、こと６０１と、（ｂ）第１の表面を有する第２の基板を提供することであって、第２の基板は、固体材料から成り、第２の基板の第１の表面は、１つ以上の起伏構造を備えている、こと６０２と、（ｃ）硬化性液体材料を提供すること６０３と、（ｄ）第１の基板の第１の表面を第２の基板の第１の表面に隣接して配置させ、硬化性液体材料を第１の基板の第１の表面と第２の基板の第１の表面との間に配置すること６０４と、（ｅ）硬化性液体材料を硬化させ、ポリマー膜を第１の基板の第１の表面と第２の基板の第１の表面との間に形成すること６０５と、（ｆ）第１の表面を水性媒体に暴露し、それによって、第１の基板を溶解させること６０６と、（ｇ）ポリマー膜を第２の基板から除去すること６０７とを含む、代替実施形態を描写する。いくつかの実施形態では、他の実施形態の中でも、図３または４に描写されるもの等の薄膜を得ることができる。図３は、起伏構造３０２を有する、平坦膜３０１を示す。図４は、起伏構造４０２を有する、自然に湾曲した膜４０１を示す。

別の側面では、本発明は、薄膜であって、（ａ）自然に湾曲した第１の表面と、（ｂ）自然に湾曲した第２の表面と反対側に配置されている自然に湾曲した第２の表面であって、１つ以上の起伏構造を備えている自然に湾曲した第２の表面とを備え、自然に湾曲した第１の表面は、凹状であり、自然に湾曲した第２の表面は、凸状であり、自然に湾曲した第１の表面の曲率半径は、自然に湾曲した第２の表面の曲率半径の１５％以内である、薄膜を提供する。

薄膜は、自然に湾曲した第１および第２の表面を有する。本文脈では、用語「自然に湾曲した」とは、表面が、ある外力の行使なしに、自然曲率を呈することを含意する。自然に湾曲した第１の表面は、結果として生じる薄膜の所望の曲率に応じて、任意の好適な曲率半径を有することができる凹状表面である。自然に湾曲した第２の表面は、結果として生じる薄膜の所望の曲率に応じて、任意の好適な曲率半径を有することができる凸状表面である。いくつかの実施形態では、２つの湾曲表面は、類似曲率半径を有し、例えば、自然に湾曲した第１の表面の曲率半径は、自然に湾曲した第２の表面の曲率半径の１％、または２％、または３％、または５％、または７％、または１０％、または１５％、または２０％以内である。

自然に湾曲した第２の表面は、１つ以上の起伏構造を備えている。いくつかの実施形態では、自然に湾曲した第２の表面は、複数の起伏構造、例えば、２〜５００、または５〜２００、または１０〜１００個の起伏構造を備えている。起伏構造は、例えば、表面の平面からの陥凹および延長の任意の好適な組み合わせによって、任意の好適な方法で形成されることができる。いくつかの実施形態では、起伏構造は、回折構造である。起伏構造は、任意の好適なサイズおよび形状であることができる。いくつかの実施形態では、起伏構造は、１ｎｍ〜３ｍｍ、または１ｎｍ〜２ｍｍ、または１ｎｍ〜１ｍｍ、または１ｎｍ〜５００μｍ、または１０ｎｍ〜５００μｍ、または１００ｎｍ〜５００μｍ、または１μｍ〜５００μｍの高さを有する。表面が、複数の起伏構造を備えている、実施形態では、起伏構造は、任意の好適な距離だけ、分離されることができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の対の隣接している起伏構造は、１ｎｍ〜３ｍｍ、または１ｎｍ〜２ｍｍ、または１ｎｍ〜１ｍｍ、または１ｎｍ〜５００μｍ、または１０ｎｍ〜５００μｍ、または１００ｎｍ〜５００μｍ、または１μｍ〜５００μｍの距離だけ、分離されている。

起伏構造は、任意の好適な様式において、基板上に形成されることができる。いくつかの実施形態では、起伏構造は、薄膜と連続的であり、これは、起伏構造と膜の残りとの間に界面がないことを意味する。いくつかのそのような実施形態では、起伏構造を含む、薄膜は、例えば、それから起伏構造を切り取られた金型を使用することによって形成される連続ユニットである。

薄膜は、任意の好適な外観を有することができる。いくつかの実施形態では、薄膜は、透明であり、それは、薄膜が、可視光の少なくとも７５％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９７％、または少なくとも９９％を透過することを意味する。

薄膜は、任意の好適な厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、薄膜は、１μｍ〜１ｍｍ、または１０〜５００μｍ、または５０〜２００μｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、厚さは、約５０μｍ、または１００μｍ、または１５０μｍ、または２００μｍ、または２５０μｍである。薄膜は、その厚さに応じて、任意の好適な剛性または可撓性を有することができる。いくつかの実施形態では、しかしながら、薄膜は、比較的可撓性の膜である。

本発明のいくつかの側面では、薄膜は、電気活性システム等のある光学系において採用されることができる。そのような用途では、ある屈折率を有する膜を作製することが望ましくあり得る。したがって、いくつかの実施形態では、薄膜は、１．５〜１．８、または１．６〜１．７の屈折率を有する。いくつかの実施形態では、薄膜は、１．６０、または１．６１、または１．６２、または１．６３、または１．６４、または１．６５、または１．６６、または１．６７、または１．６８、または１．６９、または１．７０、または１．７１、または１．７２の屈折率を有する。

図４は、そのような薄膜の少なくとも一実施形態を示す。膜４０１は、自然に湾曲した形状を有し、いくつかの起伏構造４０２を示す。本発明の膜は、均一厚を有する必要はなく、厚さ勾配等を呈する、膜を含むことができる。さらに、起伏構造４０２は、必ずしも、膜自体の平面より下にある必要はない。いくつかの実施形態では、起伏構造におけるピークは、薄膜の平面より上に延びることができる。

別の側面では、本発明は、電気活性システムであって、（ａ）凹状表面および凸状表面を有する湾曲基板であって、凹状表面は、凸状表面と反対側にある、湾曲基板と、（ｂ）薄膜の自然に湾曲した第２の表面が、湾曲基板の凹状表面に面するように、湾曲基板の凹状表面上に配置されている、前述の実施形態のいずれかに記載の薄膜とを備えている、システムを提供する。

湾曲基板は、凹状表面および対向凸状表面を有する。基板は、任意の好適な形状を有することができる。いくつかの実施形態では、基板は、円形または卵形の一般的形状を有する。いくつかの実施形態では、電気活性システムは、眼鏡レンズの表面上に配置されるように設計される。いくつかのそのような実施形態では、基板の形状は、電気活性システムが配置される眼鏡レンズの形状に応じて、変動することができる。基板が、略円形形状を有する、いくつかの実施形態では、直径は、３〜２０ｍｍ、または５〜１５ｍｍの範囲であることができる。

基板は、任意の好適な外観を有することができる。いくつかの実施形態では、基板は、透明であり、それは、基板が可視光の少なくとも７５％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９７％、または少なくとも９９％を透過することを意味する。

湾曲基板は、任意の好適な材料から作製されることができる。いくつかの実施形態では、湾曲基板は、比較的に剛性であり、そのような剛性を提供する材料から成る。例えば、いくつかの実施形態では、湾曲基板は、ガラス、または石英、またはポリカーボネート等のポリマー材料であることができる。

基板は、任意の好適な厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、薄膜は、１００μｍ〜５ｍｍ、または３００μｍ〜２ｍｍ、または５００μｍ〜１．５ｍｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、厚さは、約５００μｍ、または７００μｍ、または９００μｍ、または１１００μｍ、または１３００μｍである。いくつかの実施形態では、基板は、構造完全性を与え、基板上に配置される薄膜を支持するために十分な厚さを有する。

いくつかの実施形態では、電気活性システムは、湾曲基板と薄膜との間に配置されている接着剤層を含む。いくつかのそのような実施形態では、接着剤層は、湾曲基板と薄膜との間の空間全体を充填しない。いくつかの実施形態では、接着剤層は、湾曲基板と薄膜との間の空間の外側領域の周囲に連続線を形成し、それによって、湾曲基板と薄膜との間に、接着剤層が存在しない空洞を形成する。いくつかの実施形態では、この空洞は、湾曲基板の中心領域にある。いくつかのさらなる実施形態では、空洞は、密閉された空洞であり、空洞は、湾曲基板と薄膜との間の空間の外側縁領域の周囲の接着剤層の連続線によって密閉される。いくつかの実施形態では、追加の密閉材料が、例えば、任意の間隙を閉鎖するために使用され得る。いくつかの実施形態では、起伏構造のうちの１つ以上は、空洞内にある。

空洞は、任意の好適な寸法を有することができる。いくつかの実施形態では、空洞の高さは、起伏構造の高さを上回り、例えば、起伏構造の高さの少なくとも２倍、または少なくとも３倍、または少なくとも４倍、または少なくとも５倍である。

いくつかの実施形態では、空洞は、電気活性材料で充填されている。電気活性材料は、当技術分野において周知であり、液晶等の光学複屈折材料が挙げられるが、それらに限定されない。いくつかの実施形態では、電気活性材料は、部分的にのみ、空洞を充填する。いくつかの他の実施形態では、電気活性材料は、空洞を充填する、すなわち、空洞の体積の少なくとも７５％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％を占有する。

いくつかの実施形態では、電気活性システムは、電気接点および／または電気ワイヤ等の種々の電気構造を含む。いくつかの実施形態では、これらの電気構造は、透明電気構造であり、それは、これらの電気構造が可視光の少なくとも７５％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９７％、または少なくとも９９％を透過することを意味する。これらの電気構造は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、伝導性ポリマー、カーボンナノチューブ、または任意のそれらの混合物等、任意の好適な透明伝導性材料から作製されることができる。そのような構造は、湾曲基板および／または薄膜の表面上に配置されることができる。これらの構造は、種々のリソグラフィックまたは印刷方法を含むが、それらに限定されない、任意の好適な方法によって、表面上に配置されることができる。

図７は、本発明の電気活性システムの一実施形態を描写する。そのような実施形態では、電気活性システム７００は、自然に湾曲した薄膜７０１、湾曲基板７０２、接着剤層７０３（湾曲基板と薄膜との間の領域の外側部分を包囲する）、および密閉された空洞７０４を含む。いくつかの実施形態では、密閉された空洞は、電気活性流体を含む。

別の側面では、本発明は、電気活性システムを作製する方法であって、（ａ）凹状表面および凸状表面を有する湾曲基板を提供することであって、凹状表面は、凸状表面と反対側にある、ことと、（ｂ）本明細書に説明される実施形態のいずれかに記載の薄膜を提供することと、（ｃ）薄膜の自然に湾曲した第２の表面が、湾曲基板の凹状表面に面し、密閉された空洞を薄膜と湾曲基板との間に形成するように、薄膜を湾曲基板に固定することと、（ｄ）薄膜内の注入部位を介して、密閉された空洞内に電気活性材料を注入することとを含む、方法を提供する。

本方法は、湾曲基板を提供することを含む。本方法は、任意の特定のタイプの湾曲基板に限定されない。いくつかの実施形態では、実施形態のいずれかに記載の湾曲基板が、使用されることができる。

本方法は、薄膜を提供することを含む。本発明は、任意の特定のタイプの薄膜に限定されない。いくつかの実施形態では、前述の実施形態のいずれかに記載の薄膜が、使用されることができる。

本方法は、薄膜を湾曲基板に固定することを含む。固定することは、任意の好適な手段によって実施されることができる。いくつかの実施形態では、固定することは、接着剤を、例えば、湾曲基板、薄膜、または両方に適用し、それらをともに位置付けることを含む。いくつかのそのような実施形態では、接着剤は、ＵＶ−硬化性接着剤等の光硬化性接着剤である。そのような実施形態では、固定することはさらに、接着剤材料を硬化させるように、光硬化性接着剤をＵＶ光等の光に暴露することを含む。

接着剤は、１つ以上の層において等、任意の好適な様式において適用されることができる。いくつかの実施形態では、接着剤層は、湾曲基板と薄膜との間の空間全体を充填しない。いくつかの実施形態では、接着剤層は、湾曲基板と薄膜との間の空間の外側領域の周囲に連続線を形成し、それによって、湾曲基板と薄膜との間に、接着剤層が存在しない空洞を形成する。いくつかの実施形態では、この空洞は、湾曲基板の中心領域にある。いくつかのさらなる実施形態では、空洞は、湾曲基板と薄膜との間の空間の外側縁領域の周囲の接着剤層の連続線によって密閉される。いくつかの実施形態では、追加の密閉材料が、例えば、任意の間隙を閉鎖するために使用され得る。いくつかの実施形態では、起伏構造のうちの１つ以上は、空洞内にある。

空洞は、任意の好適な寸法を有することができる。いくつかの実施形態では、空洞の高さは、起伏構造の高さを上回り、例えば、起伏構造の高さの少なくとも２倍、または少なくとも３倍、または少なくとも４倍、または少なくとも５倍である。

本方法は、電気光学材料を密閉された空洞内に注入することを含む。いくつかの実施形態では、注入することは、空洞が、注入後、密閉された状態になるような様式で実施される。いくつかの実施形態では、注入後、注入することは、注入部位において薄膜内に小さな開口を残し得る場合、透明封止剤等の封止剤が、注入部位に適用され、空洞を再密閉する。他の実施形態では、薄膜は、電気活性材料の注入後、注入部位において、自ら再密閉し得るように、少なくとも若干ゼラチン状の材料から作製される。そのような特性は、非常に微量のゲル状特性を保持するように、膜が硬化される程度を制御することによって得ることができる。

液晶等の光学複屈折材料を含むが、それに限定されない、任意の好適な電気活性材料が使用されることができる。いくつかの実施形態では、電気活性材料は、部分的にのみ、空洞を充填する。いくつかの他の実施形態では、電気活性材料は、空洞を充填し、すなわち、空洞の体積の少なくとも７５％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％を占有する。

いくつかの実施形態では、本方法は、電気接点および／または電気ワイヤ等の種々の電気構造を湾曲基板および／または薄膜の１つ以上の表面上に配置することを含む。いくつかの実施形態では、これらの電気構造は、透明電気構造であり、それは、これらの電気構造が、可視光の少なくとも７５％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９７％、または少なくとも９９％を透過することを意味する。これらの電気構造は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、伝導性ポリマー、カーボンナノチューブ、または任意のそれらの混合物等、任意の好適な透明伝導性材料から作製されることができる。これらの構造は、種々のリソグラフィックまたは印刷方法を含むが、それらに限定されない、任意の好適な方法によって、表面上に配置されることができる。

図８は、電気活性システムを作製する方法のための流れ図を描写する。そのような実施形態では、本方法は、（ａ）凹状表面および凸状表面を有する湾曲基板を提供することであって、凹状表面は、凸状表面と反対側にある、こと８０１と、（ｂ）本明細書に説明される実施形態のいずれかに記載の薄膜を提供すること８０２と、（ｃ）薄膜の自然に湾曲した第２の表面が、湾曲基板の凹状表面に面し、密閉された空洞を薄膜と湾曲基板との間に形成するように、薄膜を湾曲基板に固定すること８０３と、（ｄ）薄膜内の注入部位を介して、密閉された空洞内に電気活性材料を注入すること８０４とを含む。

別の側面では、本発明は、光学基板（例えば、レンズまたはレンズ素材）を提供し、前述の実施形態のいずれかに記載の電気活性システムが、光学基板の表面上に配置される。いくつかの実施形態では、電気活性システムが配置される、レンズまたはレンズ素材の表面は、若干湾曲した表面、例えば、眼鏡レンズの外側における凸状表面である。いくつかの実施形態では、暴露される薄膜を有する、電気活性システムの側は、光学基板の表面に対して配置される。電気活性システムは、任意の好適な手段によって、レンズまたはレンズ素材に固定されることができる。いくつかの実施形態では、電気活性システムは、接着剤を用いて、レンズまたはレンズ素材に固定される。

図９は、電気活性システムが光学基板上に配置される、本発明の一実施形態を描写する。そのような実施形態では、電気活性システムは、自然に湾曲した薄膜９０１、湾曲基板９０２、接着剤層９０３（湾曲基板と薄膜との間の領域の外側部分を包囲する）、および密閉された空洞９０４を含む。いくつかの実施形態では、密閉された空洞は、電気活性流体を含む。電気活性システムは、レンズ素材またはレンズ等の光学基板９０５上に配置される。

別の側面では、本発明は、前述の実施形態のいずれかに従って、電気活性システムを作製することと、電気活性システムをレンズまたはレンズ素材上に配置することとを含む、レンズまたはレンズ素材を作製する方法を提供する。いくつかの実施形態では、電気活性システムが配置される、レンズまたはレンズ素材の表面は、若干湾曲した表面、例えば、眼鏡レンズの外側における凸状表面である。いくつかの実施形態では、暴露される薄膜を有する、電気活性システムの側は、レンズまたはレンズ素材の表面に対して配置される。電気活性システムは、任意の好適な手段によって、レンズまたはレンズ素材に固定されることができる。いくつかの実施形態では、電気活性システムは、接着剤を用いて、レンズまたはレンズ素材に固定される。いくつかの実施形態では、接着剤は、ＵＶ−硬化性接着剤等の光硬化性接着剤である。いくつかのそのような実施形態では、配置は、光硬化性接着剤を電気活性システムおよび／またはレンズまたはレンズ素材に適用することと、光硬化性接着剤をＵＶ光等の光に暴露することとを含む。

図１０は、電気活性システムを含む、光学基板を作製するための流れ図を示す。描写される実施形態では、本方法は、前述の実施形態のいずれかに従って電気活性システムを作製すること１００１と、電気活性システムを光学基板上に配置すること１００２とを含む。

Claims (18)

1. 湾曲基板と、表面起伏特徴を有する膜と、前記膜及び前記湾曲基板の間に配置される光学的な電気活性材料とを備える電気活性システムを作製する方法であって、
   （ａ）第１の表面を有する第１の基板を提供することであって、前記第１の基板は、水溶性固体材料から成る、ことと、
   （ｂ）第１の表面を有する第２の基板を提供することであって、前記第２の基板は、固体材料から成り、前記第２の基板の第１の表面は、１つ以上の起伏構造を備えている、ことと、
   （ｃ）硬化性液体材料を提供することと、
   （ｄ）前記硬化性液体材料を前記第１の基板の第１の表面と前記第２の基板の第１の表面との間に配置することであって、前記第１の基板の第１の表面および前記第２の基板の第１の表面は、互に隣接している、ことと、
   （ｅ）前記硬化性液体材料を硬化させ、ポリマー膜を前記第１の基板の第１の表面と前記第２の基板の第１の表面との間に形成する、ことと、
   （ｆ）前記第１の基板を表面起伏特徴を有するポリマー膜から除去することと、
   （ｇ）湾曲基板に前記表面起伏特徴を有するポリマー膜を固定する、ことと、
   （ｈ）前記湾曲基板及び前記表面起伏特徴を有するポリマー膜が形成する空間に電気活性材料を配置する、ことと
   を含む、
   方法。
2. 前記空間は、前記湾曲基板及び前記表面起伏特徴を有するポリマー膜により密閉された空間である、請求項１に記載の方法。
3. 前記電気活性材料は、前記表面起伏特徴を有するポリマー膜の注入部位を介して、前記空間に注入される、請求項１に記載の方法。
4. 前記水溶性固体材料は、水溶性ポリマーを備えている、請求項１に記載の方法。
5. 前記水溶性ポリマーは、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリイソシアネート、澱粉、またはセルロースを備えている、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の基板の第１の表面及び前記第２の基板の第１の表面は、湾曲表面である、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１の基板の第１の表面の曲率半径は、前記第２の基板の第１の表面の曲率半径の１５％以内である、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１の基板の第１の表面は凸状表面であり、前記第２の基板の第１の表面は凹状表面である、請求項６に記載の方法。
9. 前記硬化性液体材料は、光硬化性材料または熱硬化性材料である、請求項１に記載の方法。
10. 前記１つ以上の起伏構造は、反転回折構造である、請求項１に記載の方法。
11. 前記１つ以上の起伏構造は、１ｎｍ〜５００μｍの範囲の高さを有する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第２の基板の第１の表面は、複数の起伏構造を備え、１つ以上の隣接している対の起伏構造は、１ｎｍ〜５００μｍの範囲の距離だけ分離されている、請求項１に記載の方法。
13. 前記硬化性液体材料を前記第１の基板の第１の表面と前記第２の基板の第１の表面との間に配置することは、１μｍ〜１ｍｍの距離だけ、前記第１の基板の第１の表面を前記第２の基板の第１の表面から分離することを含む、請求項１に記載の方法。
14. 水性媒体により前記第１の基板が前記ポリマー膜から除去されることを含む、請求項１に記載の方法。
15. （ｇ）前記ポリマー膜を前記第２の基板から除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
16. 前記ポリマー膜は、
    湾曲した第１の表面と、
    １つ以上の起伏構造を備え、前記湾曲した第１の表面と反対側に配置されている湾曲した第２の表面と、を備え、
    前記湾曲した第１の表面は、凹状であり、前記湾曲した第２の表面は、凸状であり、前記湾曲した第１の表面の曲率半径は、前記湾曲した第２の表面の曲率半径の１５％以内である、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 凹状表面および前記凹状表面と反対側にある凸状表面を有する湾曲基板を提供することを含み、
    前記ポリマー膜の前記湾曲した第２の表面が、前記湾曲基板の凹状表面に面するように、前記湾曲基板の凹状表面上に配置されている、請求項１６に記載の方法。
18. 凹状表面および前記凹状表面と反対側にある凸状表面を有する湾曲基板を提供することを含み、
    前記ポリマー膜の前記湾曲した第２の表面が、前記湾曲基板の凹状表面に面するように、前記湾曲基板の凹状表面上に配置されている、請求項１６に記載の方法。