KR101370552B1 - 광 물품 상에 미크론-스케일 패턴을 전사하는 방법 및 그에의해 획득된 광 물품 - Google Patents
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Abstract
패턴(P)은 라텍스 층(2)에 의해 보유되는 하나 이상의 전사가능 재료 부분들의 형태로 광 물품 상에 전사된다. 전사가능 재료 부분 또는 부분들은 라텍스 층이 물품 상에 형성되고 건조되기 전에 스탬프로 적용된다. 접착 재료로 라텍스를 사용하는 것에 의하여 전사가능 재료의 특성이 매우 넓어질 수 있다. 그러한 방법은 특히 광학 렌즈, 특히 안과용 렌즈 상에 홀로그램과 같은 패턴을 형성하는데 적합하다. 라텍스 층을 또한 제품이 후에 받을 수 있는 충격에 대하여 제품을 보호할 수 있다.
렌즈, 패턴 전사, 라텍스 층, 접착층, 패턴층, 광학 렌즈, 안과용 렌즈
Description
본 발명은 광 물품 상에 미크론-스케일(micron-scale) 크기의 패턴을 전사(transfer)하는 방법 및 그 방법을 사용하는 것에 의해 그러한 패턴을 포함하는 광 물품에 관한 것이다. 본 발명은 특히 광학 렌즈 타입의 제품, 특별히 안과용 렌즈 타입의 제품에 적합하다. 이 방법은 홀로그래픽 패턴(holographic pattern)을 도입하는데 매우 바람직하다.
완성된 제품 또는 제조 중의 제품 상에 특별히 장식 목적으로 기결정된 패턴을 프린트하는 것, 예를 들면 제품의 로고를 디스플레이하거나 제품의 복제 가능성을 방지하는 것이 필요할 수 있다.
이를 위하여, 다수의 프린팅 방법들이 개발되었으며, 일반적으로 집적 전자 회로를 제조하기 위하여 종래 채용되던 리소그래피 방법에 대항하여, "소프트" 리소그래피 방법으로 불리고 있다. 리소그래피 방법들은 선택적 투사(selective irradiation) 및 기결정된 패턴으로 수지 마스크의 부분 용해에 근거하는 반면, 소프트 리소그래피 방법들은 오목부들과 볼록부들로 구성된 마이크로-요철을 갖는 표 면을 구비한 스탬프(stamp)를 사용한다. 이 마이크로-요철은 제품 상에 복제될 패턴을 정의한다. 이 패턴은 제품 표면상에 존재하는 재료에 적합한 조건 하에서 표면에 스탬프를 적용하는 것에 의하여 제품 표면에 복제된다
"패턴"이라는 용어는 스탬프가 적용될 제품의 표면에 접촉하는 돌출 표면 부분의 기하학적 배열을 의미한다.
"마이크로-접촉 프린팅(micro-contact printing)"으로 알려진 소프트 리소그래피 방법에서, 제품의 표면은 금속층으로 덮여있고, 스탬프는 에칭 단계 동안 이 금속층을 보호할 수 있는 물질로 코팅되어 있다. 스탬프를 제품 표면에 적용하는 동안, 이 물질의 일부가 스탬프의 볼록부에 대응하는 위치들에서 스탬프로부터 금속층으로 선택적으로 전사된다. 다음으로 이 금속층은 스탬프의 오목부에 대응하는 위치에서만 에칭된다. 그러나, 만족스러운 프린트 품질을 획득하기 위하여, 금속층 상에 스스로-조립되는(self-assembled) 모듈식 층을 형성하는 물질을 사용할 필요가 있다. 이를 위하여, 금속층은 어떠한 오염 물질도 방지할 수 있어야 하며, 산화와 같은 임의의 화학적 표면 변화가 잘 일어나지 않는 금속으로 구성되어야 한다. 실제로, 금, 백금 및 은만이 만족할만한 품질의 프린트를 생성할 수 있다. 프린트된 패턴의 구성을 위한 이러한 재료들은 선택의 폭을 매우 좁게 하며, 생산 비용과 같은 제품에 대한 다른 제한들과 상충될 수 있다. 또한, 그러한 방법은 일반적으로 에칭제 용액을 사용하여 수행되는 금속층 에칭 단계 때문에 긴 시간이 필요하다.
일본 특허 문헌 JP07-219435는 오목부와 볼록부로 구성된 홀로그램이 열가소성 재료의 표면에서 처음에 에칭되고 다음으로 금속층으로 덮여지는 홀로그램 링 커(hologram linker)의 제조 방법을 설명한다. 그러나, 그러한 공정에서, 홀로그램에 의해 점유되는 부분의 표면으로 금속층을 제한하는 것은 어렵다.
본 발명의 일 목적은 수행이 용이하고 다수의 재료로 구성된 패턴에 적합한 패턴 전사 방법을 제공하기 위한 것이다. 특히, 본 발명은 홀로그램을 구성하는데 바람직한 미크론 스케일 또는 서브미크론 스케일의 해상도를 갖는 패턴을 광 물품 상에 전사하기 위한 것이다.
일반적으로, 본 발명의 내용에서, "미크론-스케일"이란 용어는 미크론 스케일의 해상도를 갖는 미크론-스케일 패턴 및 100 또는 50 나노미터와 같이 미크론 스케일의 해상도 보다 작은 스케일의 해상도를 갖는 서브미크론-스케일 패턴 모두를 포함한다.
이를 위하여, 본 발명은 광 물품의 표면 상이 상술한 미크론-스케일 패턴을 전사하는 방법을 제안하며, 상기 방법은,
a) 전사될 패턴에 대응하는 미크론-스케일 또는 서브미크론-스케일 해상도의 마이크로-요철을 구성하는 오목부와 볼록부를 갖는 스탬프 표면 상에 적어도 하나의 전사가능 재료층을 적층하는 단계;
b) 상기 광 물품의 물질 표면 상에 액체 형태의 라텍스 층을 적층하는 단계;
c) 상기 라텍스 층이 건조되기 전에, 상기 전사가능 재료층을 포함하는 스탬프 표면을 상기 라텍스 층에 접촉하는 단계;
d) 상기 스탬프에 압력을 가하는 단계; 및
e) 상기 라텍스 층을 포함하는 상기 광 물품의 표면으로부터 상기 스탬프를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 일반적으로 단계 a) 동안 스탬프의 마이크로-요철 상에 적층된 전사가능 재료층은 상기 마이크로-요철의 프로파일과 정확히 일치하지 않는다. 그 층은 재료가 적층되는 주 방향에 수직인 평면에 속하는 마이크로-요철의 여역들 상에 선택적으로 존재한다. 이 영역들은 도 1b에 도시된 바와 같이 스탬프의 오목부들(12b)과 볼록부들(13)을 가리킨다.
본 발명에 따른 방법은 따라서 소프트 리소그래피 타입이며, 이 때문에 특정 장점들을 나타낸다. 특히 본 방법은 스탬프 표면의 처음에 오목부에 위치된 전사가능 재료층 부분들이 접착 재료로 사용되는 라텍스 층에 접촉하지 않고 이러한 이유로 라텍스 표면에 전사되지 않기 때문에 어떤 에칭 단계도 포함하지 않는다. 이 방법은 정교하며, 화학적 에칭 단계가 필요하지 않기 때문에 오염되지 않는다는 장점을 갖는다.
본 발명의 방법에서, 또한 부분적으로 액체인 라텍스 층이 스탬프의 적용 동안 전사될 전사가능 재료층의 부분들이 광 물품 표면에 접착하는 것을 보장한다. 그러한 접착 메커니즘은 다수의 전사가능 재료, 특히 전기적 도전성 재료, 금속 재로, 절연 재료, 유전체 재료 또는 굴절 재료와 호환가능하다. 또한, 이렇게 획득된 접착은 광 물품 또는 전사가능 재료층 상에 존재하는 오염물질들에 거의 영향을 받지 않는다.
본 발명의 일 장점은 적어도 하나의 전사가능 재료층으로 코팅된 스탬프를 적어도 하나의 라텍스 층으로 코팅된 광 물품의 표면상에 접촉시키는 조건들에 있다. 이 조건들은 특별히 라텍스 층의 특성, 스탬프의 적용 압력, 적용 기간과 관계가 있다. 그들은 기계적으로 사용가능한 간단하고 값싼 수단들을 사용하여 제어될 수 있다. 당업자라면 적절한 특성의 라텍스 층을 생산하기 위하여 필요한 조건들을 알 수 있다. 스탬프를 광 물품의 표면에 접촉시키는 조건들은 바람직하게 스탬프가 광 물품 재료상에 접촉하는 지점에 수직인 방향과 평행하게 움직이는 조건들 하에서 본 발명의 방법을 수행하는 것을 포함한다.
라텍스는 건조 구간 동안 단지 과도기적인 접착 특성을 갖기 때문에 이러한 타입의 방법에 라텍스를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 이 방법을 수행한 후에, 패턴을 수반하는 영역으로부터 광 물품 상에 적층된 라텍스 층을 제거하는 것을 불필요하다. 라텍스 층의 접착성은 건조되어 라텍스 입자가 응집함에 따라 사라진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 라텍스는 마스터 마이크로-요철로부터 압력에 의해 부과된 특정 마이크로-요철을 재생할 수 있기 때문에 이 타입의 방법에 라텍스를 사용하는 것이 매우 바람직하다.
상술한 바와 같이, 패턴들은 미크론-스케일 또는 서브미크론-스케일일 수 있으며, 볼 명세서 전반에서 일반적으로 사용되는 "미크론-스케일"이란 용어는 이러한 두 가지 패턴 크기를 가리킨다. 따라서, 본 발명의 내용에서 일반적인 방식으로 "미크론-스케일 패턴"은 50 나노미터 내지 10 마이크로미터 범위, 바람직하게는 100 나노미터 내지 5 마이크로미터 범위, 더욱 바람직하게는 150 나노미터 내지 3 마이크로미터 범위의 크기를 갖는 하나 이상의 개별 패턴들을 포함하는 패턴을 의미한다.
특히, 전사 패턴은 광 빔에 의해 조사된 경우 회절 패턴(diffracting pattern)일 수 있다. 그것은 특히 홀로그래픽 패턴(holographic pattern)일 수 있다. 그러한 패턴은 특히 제품의 식별 및/또는 위조품과 진품을 구별하게 하는데 적합할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 본 발명의 방법은 특히 광 물품 상에 진폭 홀로그램(amplitude hologram)을 도입하는데 특히 적합할 수 있다. "진폭 홀로그램"이란 용어는 수직으로 입사되는 전자기장의 진폭에 선택적으로 영향을 주는 홀로그래픽 마이크로구조를 의미한다. 이것은 특히 투명 영역들과 불투명 영역들의 배열로 구성된 홀로그램에 적용하며, 불투명 영역들은 불투명성이 금속의 사용에 의해 생성되었을 때 반사성을 갖는다. 다음으로 홀로그램에 대응하는 판독 이미지는 렌즈를 통과하여 광 빔을 전송하거나 렌즈 상에 광 빔을 전송하여 반사하는 것에 의하여 관찰될 수 있다.
본 발명의 전사 패턴은 또한 광 물품 상에 위상 홀로그램(phase hologram)을 도입하는데 적합할 수 있다. "위상 홀로그램"이란 용어는 수직으로 입사된 전자기장의 위상에 선택적으로 영향을 주는 홀로그래픽 마이크로구조를 의미한다.
패턴 자체는 물품으로부터 직접 판독될 수 있는 로고 또는 명각(inscription)을 나타낼 수 있다. 패턴이 복수의 개별 식별 패턴들로 구성될 때, 그것은 홀로그램 형식이면서 동시에 물품으로부터 직접 판독될 수 있다.
홀로그래픽 패턴은 또한 디지털 홀로그램 타입, 즉 컴퓨터에 의해 발생한 홀로그램("컴퓨터 발생 홀로그램(computer generated hologram)", 종종 약어로 "CGH")일 수 있다. 그러한 홀로그래픽 패턴은 각각 0.2㎛2 [제곱 마이크로미터] 내지 25㎛2 범위, 바람직하게는 0.2㎛2 내지 4㎛2 범위의 표면 영역을 갖는 연속적인 픽셀들의 세트로 구성될 수 있다. 바람직하게, 패턴은 예를 들면 전체 10000 픽셀 이상의 다수의 픽셀들을 포함할 수 있으며, 이것은 충분한 해상도의 이미지가 조명 하에서 재구성에 의해 생성될 수 있음을 의미한다.
전사 패턴은 특히 패턴 자체가 물품을 감싸거나 물품의 사용을 방해하지 않도록 물품 표면의 작은 부분을 차지할 수 있다. 그러한 구성에서, 패턴은 바람직하게는 25㎟ [제곱 밀리미터]보다 작은 물품의 표면 부분을 차지할 수 있다.
선택적으로, 전사 패턴은 특별히 물품이 미크론-스케일 또는 서비미크론-스케일 와이어들의 어레이를 포함하는 경우 실질적으로 물품의 일 표면 전체를 차지할 수 있다. 물품의 전체 표면을 차지하는 그러한 패턴은 물품 표면에서 정전기 방지 기능을 획득거나, 물품에 의해 반사되거나 전송된 빛에 대하여 편광 필터 기능 또는 메트릭스 디스플레이의 전극 세트를 생산하기 위하여 생성될 수 있다. 편광 필터에 대하여, 편광 효과는 병렬 도전성 와이어의 패턴을 전사하는 것에 의하여 얻어질 수 있다(와이어 그리드 타입 편광기).
바람직하게, 광 물품의 표면 처리는 광 물품의 표면상에 라텍스 층을 위치시키기 전에 수행될 수 있다. 이 처리는 특히 화학처리, 열처리, 플라즈마 처리, 코로날 처리(coronal treatment)로부터 선택된다. 이 표면 처리는 특히 이소프로파놀(isopropanol) 및 또는 물로 물품의 표면을 세척하는 단계로 구성된 화학 처리를 포함할 수 있다.
본 발명의 명세서에서, 라텍스 층은 스핀-코팅 방법에 의해 적층될 수 있으며, 이 방법은 안과용 렌즈 생산 라인에 특히 잘 알려져 있다. 그것은 또한 딥-코팅, 스프레잉(spraying) 또는 잉크젯 프린팅 헤드의 노즐들을 통한 물질 분사를 사용하는 것과 같은 다른 적층 기술을 사용하여 적층될 수 있다. 물품 표면상에 적층된 라텍스 층의 두께는 일반적으로 0.2㎛ 내지 50㎛ 범위, 바람직하게는 1㎛ 내지 10㎛ 범위일 수 있다. 이 층은 광학적으로 투명할 수 있다. 투과율은 가변적일 수 있으며, 옅은 빛깔을 띨 수 있으나, 그러한 접착성 재료층을 포함하는 광 물품의 투명성에 의해 관찰되는 물품의 인식을 변조시키거나, 확산성 또는 회절성을 가져서는 안된다.
본 방법은 단계 a) 및/또는 e) 후에 수행되는,
f) 하나 이상의 기능성 코팅으로 상기 광 물품의 표면을 커버링(covering)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 기능성 코팅은 필름 또는 모노- 또는 멀티-층 라커(lacquer) 형태로, 딥-코팅, 스핀-코팅, 스프레잉, 또는 잉크젯 프린팅 헤드의 노틀을 통한 물질 분사로 인한 프린팅과 같은 임의의 적층 수단을 사용하여 적층될 수 있다. 그들은 바람직하게는 충격 방지(anti-shock), 마모 방지(anti-abrasion), 반사 방지(antireflective), 오염 방지(soil-repellent), 서리 방지(anti-fogging), 정전기 방지(antistatic), 편광성(polarizing), 채색(coloring), 및 광색성(photochromic) 타입 기능을 갖는 코팅들로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 방법은 다음으로 단계 e) 후에 수행될 추가 단계를 포함하며, 그것은 전사 패턴 및 라텍스 층 위에 적어도 하나의 기능성 코팅으로 상기 광 물품의 표면을 커버링하는 단계로 구성된다. 이 코팅은 기능화 외에 바람직하게 전사 패턴에 대한 보호 코팅을 구성한다.
전사가능 재료는 예를 들면 금, 알루미늄, 크롬, 은, 구리, 니켈, 백금, 팔라듐 또는 그러한 금속들 중 적어도 하나를 포함하는 합금과 같은 금속 재료들일 수 있다. 전사가능 재료층은 바람직하게는 진공 증착(vacuum evaporation) 또는 진공 음극 스퍼터링(vacuum cathodic sputtering)에 의해 단계 a)에서 스탬프의 표면상에 적층될 수 있다. 일반적으로, 스탬프 상에 금속층을 적층하는 단계와 단계 c) 사이의 기간이 짧을수록, 라텍스 상에 상기 금속층의 전사가 더 잘 되는 것은 자명하다. 이는 금속층의 오염은 접착 품질을 손상시키므로, 금속층이 오염되지 않는다는 사실로부터 설명될 수 있다.
선택적으로, 전사가능 재료층은 복수의 개별 재료층들의 스택을 포함할 수 있다. 스택층들 중 적어도 하나의 재료는 굴절력을 가질 수 있다. 따라서 결과적으로 전사 패턴은 또한 패턴에 조사된 광 빔과의 간섭으로부터 부분적으로 관측될 수 있다. 상기 스택의 두께에 따라, 복수의 재료층들의 스택의 전사는 수직으로 입사되는 전자기장의 위상에 실질적으로 영향을 주는 홀로그램이 생성되도록 할 수 있다. 따라서 그러한 전사는 위상 홀로그램을 생성하기 위한 조건들과 유사할 수 있다. "위상 홀로그램"이란 용어는 수직으로 입사하는 전자기장의 위상에 실질적으로 영향을 주는 홀로그래픽 마이크로구조를 의미한다.
본 발명의 제1 실시예에서, 스탬프 표면의 볼록부들 상에 위치한 전사가능 재료층의 일부가 광 물품의 표면상에 선택적으로 전사되도록 적절한 조건들 하에서 단계 c)에서 라텍스 층을 수반하는 광 물품의 표면에 대하여 적용된다. 제1 실시예에 따르면, 스탬프의 오목부들에 위치한 전사가능 재료층의 부분들은 마이크로-요철의 오목부가 라텍스 층에 접촉되지 않기 때문에 스탬프 적용 동안 광 룸품의 표면에 전사되지 않는다. 이를 위하여, 스탬프는 단계 c)에서 적절한 압력이 인가되며, 따라서 스탬프의 볼록부들이 라텍스 층을 관통하지 않는다. 따라서 라텍스 층의 두께는 광 물품의 표면 위에, 적어도 전사 패턴에 의해 점유된 표면 부분들에 실질적으로 일정하게 남아 있다. 전사 패턴의 대비(contrast)는 패턴의 서로 다른 위치에서 물품 표면상의 전사가능 재료의 존재 및 부재로부터 형성된다. 전사 패턴은 다음으로 불투명 및 투명 영역들의 배치를 형성하고 이 패턴이 회절 홀로그래픽 구조를 형성한다면 그 결과는 진폭 홀로그램이다. 본 발명의 이 실시예에서, 광 물품 상의 볼록부들 상에 존재하는 전사가능 재료의 선택적 전사 및 패턴의 오목부들로의 라텍스의 침투 부재의 조합은 진폭 홀로그램이 형성될 수 있게 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 스탬프 표면의 볼록부들 상에 위치한 전사가능 재료층 부분들 뿐만 아니라 스탬프의 오목부들에 위치한 전사가능 재료층 또한 광 물품의 표면 상에 함께 전사되도록, 스탬프의 볼록부들이 라텍스 층을 완전히 관통하는데 적절한 조건 하에서, 단계 c)에서 라텍스 층을 수반하는 물품의 표면에 대하여 스탬프의 표면이 적용된다. 바람직하게, 스탬프의 표면은 적절한 기간 동안 즉, 스탬프를 제거한 후 라텍스 층이 라텍스 층으로 스탬프 볼록부들의 관통에 의해 생성된 영구 돌기를 갖도록 적절한 건조 시간 동안 적용된다. 따라서 라텍스 층은 그 표면에 마이크로-요철을 가지며, 이 마이크로-요철은 다음 아닌 스탬프 표면에 형성된 마이크로-요철의 보완물(complement)이다. 다시 말해, 패턴은 라텍스 층으로 성형된다. 라텍스 층에 의해 형성된 마이크로-요철은 볼록부들과 오목부들로 구성된다. 이 볼록부들과 오목부들은 전사된 금속층의 부분들로 커버링된다. 전사 패턴의 대비는 적어도 부분적으로 라텍스 층의 두께 변화에 의한 것일 수 있다. 전사 패턴이 홀로그래픽 패턴을 형성하는 경우, 획득된 마이크로-요철은 위상 홀로그램을 구성할 수 있다. "위상 홀로그램"이란 용어는 수직으로 입사된 전자기장의 위상에 선택적으로 영향을 주는 홀로그래픽 마이크로구조를 의미한다.
본 발명은 또한 상술한 방법을 사용하여 그것의 표면에 전사 패턴을 포함하는 광 물품을 제안한다. 이 광 물품은 광 중계 렌즈, 광 관찰 렌즈, 보호 렌즈 또는 안과용 렌즈 및 특히 안경용 프레임에 탑재될 수 있는 렌즈를 포함한다. 그러한 렌즈는,
● 적어도 하나의 유기 또는 무기 물질을 포함하는 베이스 렌즈;
● 건조 라텍스 층; 및
● 상기 라텍스 층을 통하여 상기 베이스 렌즈에 접착되는 것에 의하여 전사되는 전사 패턴을 형성하는 전사가능 재료 부분들을 포함한다.
특히, 베이스 렌즈는 유기 물질을 포함한다. "물질"이라는 용어는 광학 렌즈, 좀 더 구체적으로 안과용 렌즈의 베이스를 구성하는 투명한 재료를 의미한다. 이 물질은 하나 이상의 코팅들의 스택에서 지지체로서의 역할을 하며, 시력 보정 안과용 렌즈인 경우 렌즈의 보정 기능을 생성하는 것과 관련이 있다. 상기 광 물품이 안과용 렌즈일 때, 이러한 의 적절한 예는 폴리카보네이트(polycabonates); 폴리아미드(polyamides); 폴라이미드(polyimides); 폴리술폰(polysulfones); 폴리에틸렌/테레프탈레이트/폴리카보네이트 혼성중합체(polyethylene/terephthalate/polycarbonate copolymers); 폴리올레핀(polyolefins), 특히 폴리노보넨(polynorbornenes); 디에틸렌 글리콜 비스(알릴카보네이트)(diethylen glycol bis(allylcarbonate)) 중합체 및 혼성중합체; (메틸)아크릴 중합체 및 혼성 중합체, 특히 비스페놀-에이(bisphenol-A)로부터 유도된 (메틸)아크릴 중합체 및 혼성중합체; 티오(메틸)아크릴 중합체 및 혼성중합체; 우레탄 및 티오우레탄 중합체 및 혼성중합체; 에폭시 중합체 및 혼성중합체; 및 에피술파이드 중합체 및 혼성중합체이다. 몇몇 경우에, 이 물질은 직접 대략 염색될 수 있다.
하나 이상의 코팅들은 유기 물질과 라텍스 층 사이에 선택적으로 존재할 수 있다. 특히 이 코팅들은 상술한 바와 같이 기능성 코팅일 수 있다
패턴이 홀로그래픽 타입일 때 렌즈가 반드시 투명한 것으로 주어지면, 광 빔이 패턴 위치에서 렌즈를 통과하여 전송되는 경우 판독 이미지를 형성하도록 설계될 수 있다.
라텍스 층은 또는 후에 수신되는 임의의 충격들에 대하여 렌즈를 보호할 수 있다. 바람직하게, 방사 저항 물질 층이 라텍스 층 및 전사 패턴 위에, 렌즈 상에 형성된다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부되는 도면을 참조하여 이루어지는 두 개의 비-제한적 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 전사 방법에 사용되는 스탬프의 측면도이며;
도 2a 및 2b는 상기 방법에서 연속되는 단계들을 도시하고;
도 3 및 4는 본 발명의 두 개의 실시예에 따른 전사 패턴의 단면도이며;
도 5는 본 발명에 따라 전사될 홀로그래픽 패턴의 판독 단계를 도시한다.
명확성을 위하여, 도면에 도시된 다양한 요소들의 크기는 실제 크기 또는 비율에 비례하지 않는다. 또한 도면은 동일한 요소를 지시하기 위하여 동일한 참조 번호를 사용한다.
본 발명은 안과용 렌즈 상에 홀로그래픽 패턴을 전사하는 것과 관련하여 이하에서 설명된다. 본 명세서에서, 기존 방법들로부터 각각 공지된 방법의 개별 단계들은 자세히 설명되지 않는다. 본 명세서는 본 발명의 전사가 달성될 수 있는 개별 단계들의 시계열적 순서에 중심을 둔다.
도 1a에서, 스탬프는 베이스(10) 및 멤브레인(membrane)(11)을 포함한다. 멤브레인(11)은 표면 S를 구비하고 표면 S에 대향하는 표면에 의해 베이스(10)에 고정된다. 패턴을 지지하는 표면 S는 멤브레인(11)의 두께 중 서로 다른 두 개의 값들에 대응하는 오목부들(12) 및 볼록부들(13)을 포함한다. 오목부들(12) 및 볼록부들(13)은 P로 지시된 패턴을 정의하는 미크론-스케일 크기의 마이크로-요철을 형성한다. P는 광 물품의 표면에 접촉될 표면상의 돌출된 부분들의 기하학적 배치를 나타낸다. 멤브레인(11)은 적어도 스탬프의 표면 S의 볼록부들(13)의 위치에서 폴리디메틸실록산(PDMS)계일 수 있다. 그러한 재료는 좋은 전사 품질을 조장하는 낮은 표면 에너지를 갖는다. 그것은 라텍스 층과 스탬프의 표면(S)에 수반되는 재료의 전사가능 부분들 사이의 완전한 접촉을 보장하고, 전사가능 층 특히 금속층이 접촉층에 접촉하도록 스탬프로부터 용이하게 분리될 수 있음을 보장하기 때문에 탄성에 의해 특징지어지는 연성(soft nature)과 함께 멤브레인 구성 재료의 낮은 표면 에너지는 매우 중요한 조건이다. 예를 들어 Sylgard 184 (Dow Corning)로 알려진 상업적으로 사용가능한 PDMS는 2.5MPa [메가파스칼]의 탄성계수를 갖는다. 다른 재료들 특히 엘라스토머 타입의 재료들이 또한 멤브레인(11)에 사용될 수 있다. 오목부들(12) 및 볼록부들(13)은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머의 전구 단량체(precursor monomers)를 포함하는 액체가 패턴(P)이 제공된 멤브레인 주형으로 주입되고, 다음으로 가열 또는 자외선(UV) 광의 조사에 의해 상기 주형 내에서 중합될 수 있다. 주형에서 꺼낸 후 획득된 멤브레인(11)은 베이스(10)에 고정된다. 그러한 멤브레인(11)에서, 오목부들(12)과 볼록부들(13)은 10㎛ 내지 50㎚ 범위의 멤브레인(11)에 평행하게 측정된 크기를 갖는다. 오목부들(12)의 깊이는 0.1㎛ 내지 30㎛, 바람직하게는 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
바람직하게, 멤브레인(11)으로부터 금속층(14)의 분리를 용이하게 하는 층이 전사가능 재료층(14)에 적층되기 전에 표면 S상에 적층될 수 있다.
표면 S는 수용층에 적용되는 동안 수용층의 뒤틀림에 의해 변형될 수 있다. 그러한 변형은 표면(S)의 길이 방향으로 다양한 방식의 멤브레인 균열 및/또는 적절한 방법으로 베이스(10)에 고정될 때 다양한 방식으로 멤브레인의 되밀림(push back)을 야기할 수 있다.
도 1b는 멤브레인(11)의 확대도이다. 예를 들어 금 또는 알루미늄으로 형성된 층(14)이 멤브레인(11) 상에 적층되고 재료가 적층될 주 방향에 수직인 평면을 구성하는 마이크로-요철의 영역들 (12b 및 13) 위에 분포된다. 층(14)은 예를 들면 30㎚의 두께 "e"를 가질 수 있다. 그것은 특히 도가니(crucible)에 수용되고 줄(Joule) 효과에 의해 가열된 다량의 금 또는 알루미늄의 증기 증착에 의한 것과 같이 다양한 방식으로 표면(S)상에 적층될 수 있다.
도 2a에서, 베이스 렌즈(1)로 초기 구성된 안과용 렌즈는 예를 들어 볼록한 전면과 오목한 후면을 갖는다. 패턴(P)은 다음으로 렌즈의 전면에 전사되지만, 유사한 전사가 후면상에도 이루어질 수 있음이 주지되어야 한다. 볼 발명의 명세서에서 "가상-구면(pseudo-spherical surface)"이란 용어는 구멍이나 계단이 없는 연속하는 오목 또는 볼록 면을 의미한다. 일반적으로 광학 렌즈의 두 면들 중 적어도 하나는 가상 구면이며, 따라서 렌즈 두께의 변화가 광학 배율(optical power)을 부여한다. 무한 초점, 단일 시야, 이중 초점, 삼중 초점 및 누진 배열 안과용 렌즈들은 모두 적어도 하나의 가상 구면을 갖는다. 구면(spherical surface)은 두 개의 수직 방향들에서 표면 곡률 반경들이 동일한 경우 특별한 경우의 가상 구면에 해당한다. 이하에서 사용될 "가상 구면"이라는 표현은 이 특별한 경우의 구면을 포함하 는 것으로 의도된다.
안과용 렌즈(1)는 상술한 임의의 타입일 수 있다. "안과용 렌즈"라는 용어는구체적으로 안경 프레임에 장착하는데 적합하고 눈을 보호하거나 시력을 보정하는 기능을 갖는 렌즈들을 의미한다.
바람직하게, 패턴(P)을 수용하고자 하는 렌즈(1) 표면은 먼저 세척된다. 이를 위하여, 렌즈는 코로날 처리 또는 플라즈마 처리가 수행될 수 있으나, 하나 이상의 세척제 및/또는 헹굼 용액을 사용하는 세척 방법 또한 채용될 수 있다.
액체 형태의 라텍스 층은 렌즈(1)의 전면 상에 형성된다. 바람직하게, 라텍스 층은 참조 번호 20으로 지시된 라텍스 용액을 사용하여 스핀-코팅에 의해 적층될 수 있다. 렌즈(1)는 지지체(30) 상에 수평으로 놓이며, 수직 축을 중심으로 회전된다. 다음으로 액체(20)가 렌즈(1) 상에 분배된다. 공지된 방식으로, 라텍스가 살포됨에 따라 렌즈의 회전율이 렌즈 상에 형성될 라텍스 층의 두께를 결정한다. 살포 시간은 라텍스 층의 건조에 영향을 미친다. 라텍스 층은 이하에서 참조번호 2로 주어진다.
라텍스 타입의 재료를 사용하는 것에 의하여, 층(2)이 덮인 렌즈(1)의 전면이 층(2)이 완전히 건조되기 전까지 일시적으로 접착력을 갖는다. 이 접착력은 액체 라텍스에 존재하는 많은 내재된 화학적 본드들로부터 형성된다. 다양한 라텍스들이 층(2)을 형성하기 위하여 사용될 수 있으며, 예를 들면 폴리우레탄 라텍스, 폴리(메틸)아크릴 라텍스, 폴리에스테르 라텍스, 및 폴리부타디엔 또는 폴리(스틸렌-부타디엔) 라텍스와 같은 부타디엔 유닛을 포함하는 라텍스를 포함할 수 있다. 이러한 타입의 라텍스들은 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 US-A-5,316,791, US-A-6,503,631 및 US-A-6,489,028에 구체적으로 설명되어 있다. 유럽 특허 EP-A-1,161,512 및 프랑스 특허 FR-A-2,811,322에 설명된 바와 같이 광색성 라텍스를 사용하는 것 또한 가능하다. 바람직하게는 상표명 A-639의 Zeneca에 의해 판매되는 아크릴 라텍스 또는 상표명 W-240 및 W-234의 Baxenden에 의해 판매되는 폴리우레탄 라텍스가 사용된다.
다음으로 스탬프의 표면(S), 좀 더 구체적으로 금속층(14)을 수반하는 오목부들(12b)과 볼록부들(13)이 층(1)으로 덮인 렌즈(1)의 전면에 적용된다. 이를 위하여 스탬프가 렌즈 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 접근한다(도 2b). 적용은 표면(S)의 볼록부들(13)에서 금속층(14)의 라텍스 층(2)으로의 좋은 접착을 획득하기에 충분한 압력으로 이루어진다.
도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에서, 렌즈(1)에 대한 스탬프의 적용 압력은 적용 동안 볼록부들(13) 사이에 라텍스 층(2)이 침투하는 것을 방지하기 위하여 너무 높지 않다. 다시 말해, 표면(S)의 볼록부들(13)이 라텍스 층(2)을 관통하지 않는다. 이러한 방식으로, 초기에 볼록부(13) 상에 위치한 금속층(14) 부분들만이 라텍스 층(2)과 접촉한다. 스탬프가 제거될 때, 도 3에서 참조 번호 3으로 지시된 금속층(14)의 이러한 부분들은 건조되기 전의 라텍스의 접착력에 의하여 렌즈(1)에 선택적으로 결합된 채 남아 있다. 그들은 렌즈의 표면에 평행하게 스탬프 표면(S)의 볼록부들(13)의 형상을 재생한 형상을 가지며, 따라서 패턴(P)이 렌즈(1) 상에 전사된다. 층(14)의 재료는 따라서 렌즈(1) 상에 패턴(P)을 전사하기 위한 재료의 기능을 한다. 표면(S)의 오목부들(12)에 위치한 층(14)의 부분들은 라텍스 층(2)과 접촉하지 않기 때문에 스탬프가 렌즈(1)로부터 분리될 때 스탬프와 함께 제거된다. 도 3에서 참조번호 4a로 지시되고 표면(S)의 오목부들에 대응하는 금속 재료가 없는 공간들이 따라서 렌즈(1)의 전면 상의 부분들(3)을 분리한다. 본 발명은 패턴(P) 상의 볼록부들의 표면에서 0.1 그램 중 퍼 제곱밀리미터(gf/㎟) 내지 60gf/㎟ 범위인 스탬프가 렌즈(1)에 적용되는 압력은 진폭 홀로그램이 생성되도록 선택적 전사 품질을 생성한다. 그러한 실시예에서, 스탬프는 라텍스 층(2)이 충분한 접착력을 보유하도록 밀도가 높아지고 부분적으로 건조되기 시작할 때, 그러나 완전히 건조되기 전에 렌즈(1)에 적용된다. 예를 들어, 스탬프는 라텍스 층이 스핀 코팅에 의해 적층되고 10초 후에 2초 동안 렌즈에 적용될 수 있다. 전사 패턴(P)을 형성하는 재료 부분들(3)은 따라서 그 층에 수직인 방향으로 라텍스 층(2) 상에 동일한 레벨로 위치되고, 전사가능 재료가 없는 공간들에 의해 분리된다.
도 4에 도시된 제2 실시예에서, 렌즈(1)에 대한 스탬프의 적용 압력은 라텍스 층(2)에 볼록부들(13) 사이의 오목부들(12)에 침투하게 할만큼 충분하다. 따라서 표면(S)의 볼록부들(13)은 층(12)을 관통한다. 이러한 방식으로 금속층(14)의 전사가능한 재료의 모든 부분들이 라텍스 층(2)에 접촉하고 따라서, 스탬프가 제거될 때 금속층(14)의 모든 부분들, 즉 볼록부들에 존재하는 전사가능 재료층과 오목부들의 부분(12b)에 존재하는 전사가능 재료층 모두가 라텍스 층(2)에 완전히 결합된 채 남아 있다. 라텍스 층(2)으로의 볼록부들(13)의 침투는 성형(molding) 또는 새김(embossing)에 의해 라텍스 층(2)에 마이크로-요철을 생성한다. 따라서 렌즈(1) 상에 전사된 패턴은 라텍스 층(2)에 성형된 마이크로-요철의 서로 다른 깊이로 위치한 금속층(14)의 전사가능 재료의 많은 부분들로 구성된다. 도 4에서, 참조번호 3 및 4b로 지시된 부분들은 각각 스탬프 표면(S)의 볼록부들(13) 및 오목부들(12)에 대응한다. 본 발명은 렌즈(1) 상의 스탬프의 적용 압력은 스탬프가 렌즈(1)에 스핀 코팅에 의해 라텍스 층의 적층되고 10초 후에 2초 동안 적용될 때 60gf/㎟보다 클 수 있다. 압력을 계산하는데 사용되는 표면 영역은 패턴(P)을 구성하는 볼록부들(13)의 표면 영역이다.
라텍스 층(2)이 완전히 건조되면, 라텍스 층(2)은 그것의 접착 특성을 상실하고 렌즈(1) 전면의 모든 부분들이 접착성 없이 만져질 수 있다. 동시에, 라텍스 층(2)이 전사가능 재료의 부분들(3)(영역 13으로부터 유도됨) 또는 볼록부들(13) 및 오목부들(12b)로부터 유도되고 그에 의하여 전사 패턴(P)을 구성하는 전사 층(14)의 모든 부분들을 완전히 고정한다.
특히 바람직하게, 라텍스 층(2)은 또한 렌즈(1)에 충격에 대한 보호를 제공한다. 실제로 라텍스 층은 표면에 가해지는 충격을 약화시킬 수 있다. 따라서 라텍스 층(2)은 본 발명에서 렌즈에 전사가능 재료의 부분들을 고정시키는 것 외에 있을 수 있는 충격에 대한 보호와 같은 두 가지 기능을 가질 수 있다.
상부층(5)이 또한 렌즈(1)의 전면에 적용될 수 있다. 특히, 이 층(5)은 전사 층(P)을 덮는다. 그것은 라텍스 층(2)과 패턴(P)을 형성하는 전사 재료 부분들(3)(도 3) 또는 라텍스에 성형된 마이크로-요철을 덮는 전사층(14)의 모든 부분들 상에(도 4) 증착된 전구체 용액의 형태일 수 있다. 그러한 상부층(5)은 또한 예를 들어, 렌즈(1)를 통과하는 빛의 편광, 흡수, 채색 또는 필터링 기능과 같은 광학 기능을 가질 수 있다.
전사 패턴이 회절 홀로그래픽 구조를 구성할 때, 홀로그램에 의해 회절되고 포함하는 정보를 재구성하는 판독 이미지는 전사가능 패턴(P) 위치에서 렌즈(!) 상에 빛의 간섭 빔의 전송 및 반사에 의해 관찰될 수 있다. 이를 위하여, 도 5에 따르면, 홀로그래픽 패턴(P)은 예를 들면 645㎚의 파장을 갖는 빨간색의 저전력 레이저 펜(100)에 의해 빛이 조사된다. 공지된 방식에서 레이저(100)와 패턴(P) 사이의 거리는 이미지의 재구성에 중요하지 않다. 레이저(100)로부터의 광 빔(101)은 패턴(P)에 의해 회절되어 렌즈(1)를 관통한 후 2개의 2차 빔(102 및 103)으로 분할된다. 두 빔들(102 및 103) 각각은 예를 들어 20 센티미터(cm) 내지 50cm 범위일 수 있는 렌즈(1)로부터의 거리에서 이미지를 재구성한다. 이 이미지는 두 빔들 중 하나(102 또는 103)의 경로에 스크린으로 작용할 수 있는 물체(104)를 위치시키는 것에 의해 나타낼 수 있다. 채용되는 빛이 레이저로부터 오기 때문에 스크린으로 작용하는 모든 객체들이 스크린으로 사용될 수 있다. 선택적으로 이미지는 빠르고 정확한 인식을 위하여 예를 들어 CCD(charge coupled device) 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 형태의 이미지 센서 상으로 투사될 수 있다. 도 5에서, 두 개의 빔들(102 및 103) 각각에 대응하는 이미지들이 각각 참조번호 105 및 106을 갖는다. 그들은 두 개의 대양하는 차수의 회절, 예를 들어 +1 및 -1에 대응하며, 따라서 두 개의 이미지들(105 및 106)은 서로에 대하여 역(invert)으로 형성된다. 역방향이 아닌 이미지 또는 "직접 이미지"는 회절 차수 1에 대응하며, 홀로그래픽 패턴(P)의 판독 이미지이다.
안과용 렌즈(1)는 안경 프레임에 장착하기 위한 것일 수 있다. 안경을 쓴 사람의 시야를 방해하지 않기 위하여, 패턴(P)의 크기는 작고 렌즈(1)의 가장자리에 가깝게 프린트될 수 있다(도 5). 예를 들어, 전사 패턴(P)이 25㎟보다 작은 렌즈(1)면 부분을 차지할 수 있다. 패턴은 또한 절단될 렌즈 부분에 도입될 수도 있다. 그러한 상황에서, 패턴은 완제품의 이력 추적을 목적으로 도입된다. 그러한 형태는 전사 패턴이 CGH 컴퓨터로 발생하고 픽셀들로 구성되는 홀로그램에 대응하는 경우 특히 흥미롭다. 그러한 홀로그램은 매우 작은 영역, 바람직하게는 15㎟ 내지 0.2㎟ 범위의 영역 상에 매우 많은 양의 정보를 포함할 수 있으며, 예를 들면 생산 및 세부 라인들에서 광 물품의 완벽한 이력 추적 가능성을 포장할 수 있다.
선택적으로, 전사 패턴(P)은 예를 들어 렌즈에 특정 광학 기능을 제공하는 경우 렌즈(1)의 전체 전면을 차지할 수 있다. 이것은 특히 전사 패턴(P)이기 결정된 방향에 평행한 전기적 도전성 와이어들의 세트로 구성되는 경우, 편광 기능으로 렌즈를 통과하는 빛을 필터링하기 위하여 적용할 수 있다. 전형적으로, 도전성 와이어들을 수십 나노미터의 너비를 가지고 수십 나노미터만큼 서로 이격되어 있다.
본 발명의 장점들 중 적어도 일부를 보유하면서, 다양한 변형들이 앞서 자세히 설명된 전사 방법에 도입될 수 있다. 예를 들어, 매개층이 전사가능 재료층(14)과 스탬프의 멤브레인(11) 사이의 표면 에너지를 조정하기 위하여, 전사가능 재료층(14) 전에 스탬프의 멤브레인(11) 상이 적층될 수 있다. 그러한 조정은 렌즈(1) 상으로의 전사가능 재료 부분들(3)의 전사를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 렌즈로 전사된 패턴은 회절 패턴, 즉 전사가능 재료 부분들(3) 및/또는 그들 사이에 존재하는 공간들(4)에 의한 빛의 회절로부터 발생한 가시성(visibility)을 구비한 패턴일 수 있다. 마지막으로, 전사 패턴은 주변 조명 조건 하에서 또는 레이저 빔이 조사되는 경우 관찰될 수 있다.
예
1. 라텍스 층(2)
본 방법의 주요 파라미터는 단계 c)가 수행되는 경우, 즉 전사가능 재료층을 포함하는 스탬프의 표면이 라텍스 층에 접촉되는 경우 라텍스 층의 상태에다.
이 단계 동안, 라텍스 층은 건조되지 않아야 하며, 따라서:
접착층의 전사를 허용하기 위한 접착성;
오목부들과 볼록부들로 구성되는 마이크로-요철을 재구성하도록 라텍스가 완전히 변형되게 하기 위한 변형가능성이 있어야 한다. 여기서 라텍스의 마이크로 요철은 스탬프 표면 상의 패턴(P)을 구성하는 마이크로-요철에 상보적이다.
라텍스 A라는 용어는 21.6℃, 상대습도 44%에서 측정된 다음 특성을 구비한 Baxenden의 W234 폴리우레탄 라텍스의 수용액을 의미한다:
● 점도 : 7 센티푸아즈(cP);
● 건조 추출물(dry extract): 22.25%.
두께 1㎛의 라텍스 A층이 다음 조건 하에서, 곡률 반경 120 밀리미터(㎜)의 Orma®(Essilor)이 기초한 안과용 렌즈의 볼록면 상에 스핀-코팅에 의해 적층된다:
● 건조되지 않은 층을 적층하기 위한 조건(21.6℃, 상대습도 44%):
● 렌즈 상에 2.5 밀리리터(ml)의 라텍스를 분배한다;
● 15초(s) 동안 분당 2000회(rpm)에서 렌즈를 회전시킨다;
● 2s 동안 2500rpm으로 렌즈를 회전시킨다.
본 방법에서 적층된 라텍스 층은 전사가 수행되어야 하는 시간대를 정의하는 약 10초 동안 그것의 특성들을 보유한다.
2. 전사될 패턴(3)
예로서 주어진 방법은 한 변이 1㎛인 개별 정사각 픽셀로 구성된 디지털 홀로그래픽 패턴을 위하여 최적화된다.
이를 위하여 스탬프의 멤브레인(11)은 도 1에 도식적으로 도시된 바와 같이 직사각형 프로파일을 갖는 오목부들(12)과 볼록부들(13)로 구성된 표면 마이크로 요철을 가지고 있다. 마이크로 요철의 깊이(오목부들(12b)과 볼록부들(13) 사이의 높이 차)는 1㎛이다.
홀로그래픽 패턴의 특징은 사각형 픽셀의 가장자리에 평행한 축을 따라 측정된 멤브레인에 수반된 마이크로 요철의 볼록부들의 너비가 고려되는 스탬프의 영역에 따라 1㎛ 내지 85㎛ 범위이다.
3. 패턴을 수반하는 스탬프(도 1a)
전사될 패턴은 Sylgard®(11)(Dow Corning) 내에서 성형된다. 100℃에서 1시 간 동안 중합 후 이 재료의 특성은 다음과 같다:
● 표면 에너지: 22 밀리뉴턴 퍼 미터(mN/m);
● 영률(Young's modulus): 2.5 MPa.
4.
금속층
(14)
금속층은 진공증착에 의해 얻어진다. 적절한 금속 재료가 도가니 내에 위치되고 줄 효과를 이용하여 가열된다. 증착은 어떠한 표면 처리도 수행되지 않은 Sylgard® 184 스탬프 상에 수행된다.
금일 경우: 30㎚ 두께층이 순도 99.9%의 금을 증착하는 것에 의해 얻어진다.
알루미늄일 경우: 30㎚ 두께층이 순도 99.5%의 알루미늄 입자를 증착하는 것에 의해 얻어진다.
금속층은 안과용 렌즈상에 전사되는 날 증착된다.
5. 전사(도 2b)
본 발명의 제1 실시예에서: 층(14)의 전사가 선택적으로 수행된다: 초기에 스탬프의 볼록부들(13) 상에 위치한 재료의 부분들만이 전사된다. 전사된 홀로그래픽 패턴은 진폭 홀로그램 타입이다.
본 발명의 제2 실시예에서: 스탬프의 표면 볼록부들이 라텍스 층을 완전히 관통할 수 있다. 전체 층(14)이 전사된다: 오목부들(12b) 및 볼록부들(13) 상에 존재하는 전사가능 층(14)의 모든 부분들이 전사된다. 층(14)의 모든 부분들의 전사 는 스탬프의 패턴(p)을 구성하는 마이크로-요철에 상보적인 마이크로-요철을 재생하는 라텍스 층의 영구 톱니모양에 의해 달성된다. 전사된 홀로그래픽 패턴은 금속층으로 덮여진 위상 홀로그램 타입이다.
스탬프는 표면에 수직으로 적용된다.
전사 결과는 스탬프가 적용되는 압력에 의존하며, 따라서 본 발명의 실시예에서:
만약 이 압력이 압력 Plimit보다 낮다면, 본 발명의 제1 실시예에 따라 전사는 선택적이다: 진폭 홀로그램.
만약 이 압력이 Plimit보다 높다면, 스탬프의 패턴(p)을 구성하는 마이크로-요철에 상보적인 마이크로-요철을 재생하는 라텍스 층의 영구 톱니모양에 의해 달성된 전체 전사가 일어난다.
이 압력(Plimit)은 상술한 조건 하에서 증착된 라텍스 상의 30㎚ 금 또는 알루미늄층에 대하여 결정된다.
Plimit는 패턴(P)을 구성하는 스탬프의 볼록부들(13) 표면에 대하여 45gf/㎟ 내지 60gf/㎟이다.
이하의 테이블은 다양한 테스트 조건의 결과들을 나타낸다.
| 스탬프에 가해진 압력 | 결과 |
| 6gf/㎟ | 바람직한 선택적 전사 진폭 홀로그램 |
| 40gf/㎟ | |
| 선택적 전사 한계: Plimit=45gf/㎟ - 60gf/㎟ | |
| 67gf/㎟ | 라텍스 층의 영구 톱니모양을 구비한 전체 전사 위상 홀로그램 |
금의 선택적 전사를 위해 가해진 압력의 예:
상술한 조건 하에서 증착된 라텍스 층으로 덮여진 안과용 렌즈(120㎜의 곡률을 가짐)의 볼록 표면에 적용될 스탬프의 압력은 1.5gf/㎟이다. 30㎚ 금속층의 전사는 선택적이며, 그 결과 얻어진 홀로그램은 진폭 홀로그램이다.
패턴(P)을 구성하는 스탬프의 오목부들(12)과 볼록부들(13)의 반대 모양인 라텍스 A층의 영구 톱니모양을 구비한 알루미늄의 전체 전사를 위해 가해진 압력의 예:
상술한 조건 하에서 증착된 라텍스 층으로 덮여진 안과용 렌즈(120㎜의 곡률을 가짐)의 볼록 표면에 적용될 스탬프의 압력은 1.5gf/㎟이다. 전체 30㎚ 알루미늄 층이 전사되며, 라텍스 층은 라텍스 층의 마이크로-요철이 스탬프 표면의 패턴(P)을 구성하는 마이크로-요철에 상보적인 마이크로-요철이 되도록 완전한 톱니모양이 형성된다. 그 결과 얻어진 홀로그램은 위상 홀로그램이다.
본 명세서 내에 포함되어 있음
Claims (39)
- 광 물품(1)의 표면 상에 미크론-스케일 패턴(P)을 전사하는 방법에 있어서,a) 전사될 패턴에 대응하는 미크론-스케일 또는 서브미크론-스케일 해상도의 마이크로-요철을 구성하는 오목부들(12)과 볼록부들(13)을 갖는 스탬프 표면상에 적어도 하나의 전사가능 재료층을 적층하는 단계;b) 상기 광 물품의 물질 표면 상에 액체 형태의 라텍스 층을 적층하는 단계;c) 상기 라텍스 층이 건조되기 전에, 상기 전사가능 재료층을 포함하는 스탬프 표면을 상기 라텍스 층에 접촉하는 단계;d) 상기 스탬프에 압력을 가하는 단계; 및e) 상기 라텍스 층을 포함하는 상기 광 물품의 표면으로부터 상기 스탬프를 제거하는 단계를 포함하며,상기 전사 패턴(P)은 홀로그래픽 패턴인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 미크론-스케일 패턴은 하나 이상의 개별 패턴들을 포함하며, 각 개별 패턴은 50nm 내지 10㎛ 범위의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 오목부들(12) 및 볼록부들(13)의 크기는 멤브레인(11)과 평행하게 측정되었을 때, 10 마이크로미터 내지 50 마이크로미터 범위인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 오목부들의 깊이는 0.1㎛ 내지 30㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 전사 패턴(P)은 상기 패턴이 광 빔에 의해 조사되는 경우 회절 패턴인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 전사 패턴(P)은 진폭 홀로그램 타입 홀로그래픽 패턴인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 전사 패턴(P)은 위상 홀로그램 타입 홀로그래픽 패턴인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 전사 패턴(P)은 연속적인 픽셀들의 세트로 구성된 디지털 홀로그램 타입 홀로그래픽 패턴이며, 각 픽셀은 0.2㎛2 내지 25㎛2 범위의 표면 넓이를 갖는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 전사 패턴(P)은 상기 광 물품(1) 표면의 작은 부분을 차지하는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제10항에 있어서,상기 전사 패턴(P)은 25㎟보다 작은 상기 광 물품의 표면 부분을 차지하는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 전사 패턴(P)은 상기 광 물품의 전체 표면을 차지하는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제12항에 있어서,상기 전사 패턴(P)은 전기적 도전성 와이어들의 병렬 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 홀로그래픽 패턴(P)은 광 빔(101)이 상기 패턴 위치에서 렌즈(1)를 통과하는 경우 판독 이미지를 형성하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 라텍스 층(2)은 스핀-코팅 방법을 사용하여 상기 광 물품(1)의 표면에 적층되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제15항에 있어서,상기 라텍스 층(2)의 두께는 0.2㎛ 내지 50㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제7항에 있어서,상기 단계 c)에서, 상기 스탬프의 표면(S)은 상기 스탬프 표면의 볼록부들(13)에 위치한 전사가능 재료층(14)이 상기 물품 표면상에 선택적으로 전사되는 조건에서, 상기 라텍스 층(2)을 수반하는 물품(1)의 표면에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제17항에 있어서,상기 단계 c)에서, 상기 스탬프의 표면(S)은 패턴(P)의 불록부들의 표면에 대하여 0.1gf/㎟ 내지 60gf/㎟ 범위의 압력으로 상기 라텍스 층(2)을 수반하는 물품(1)의 표면에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 상기 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제8항에 있어서,상기 단계 c)에서, 상기 스탬프의 표면(S)은 스탬프 표면의 볼록부들(13)이 상기 라텍스 층을 완전히 관통하고 상기 스탬프 표면의 볼록부들(13) 상에 위치한 전사가능 재료층의 부분들뿐 아니라 스탬프의 오목부들(12b)에 위치한 전사가능 재료층의 부분들도 상기 광 물품의 표면상에 결합하여 전사되는 조건에서, 상기 라텍스 층(2)을 수반하는 물품(1)의 표면에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제19항에 있어서,상기 단계 c)에서, 상기 스탬프의 표면(S)은 패턴(P)의 불록부들의 표면에 대하여 60gf/㎟보다 큰 압력으로 상기 라텍스 층(2)을 수반하는 물품(1)의 표면에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,단계 a) 및 단계 e) 중 적어도 하나 이후에,f) 하나 이상의 기능성 코팅으로 상기 광 물품의 표면을 커버링(covering)하는 단계를 더 포함하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제21항에 있어서,상기 기능성 코팅은 충격 방지(anti-shock), 마모 방지(anti-abrasion), 반사 방지(antireflective), 오염 방지(soil-repellent), 서리 방지(anti-fogging), 정전기 방지(antistatic), 편광성(polarizing), 채색(coloring), 또는 광색성(photochromic) 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제21항에 있어서,상기 추가 단계 f)가 상기 단계 e) 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,전사가능 재료는 금속 물질인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제24항에 있어서,상기 전사가능 재료는 금, 알루미늄, 크롬, 은, 구리, 니켈, 백금, 팔라듐 및 상기 금속들 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제24항에 있어서,상기 전사가능 재료층은 단계 a)에서 진공 증착 또는 진공 음극 스퍼터링에 의해 스탬프 표면(S)에 적층되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제24항에 있어서,상기 전사가능 재료층(14)은 복수의 개별 재료층들의 스택을 포함하는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제27항에 있어서,상기 스택의 층들 중 적어도 하나의 재료는 굴절력 갖는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 스탬프는 적어도 스탬프 표면(S)의 볼록부들(13)의 위치에서 폴리디메틸실록산계인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 스탬프는 상기 광 물품의 물질상의 접촉점으로부터 수직에 평행하게 접근하는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 단계 c)에서, 상기 스탬프 표면(S)은 상기 광 물품 표면의 곡률 기능으로 상기 광 물품(1) 표면에 대한 적용 동안 변형되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 단계 b) 전에, 상기 광 물품(1)의 표면을 처리하는 단계를 더 포함하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항에 있어서,상기 광 물품(1)은 중개 광학 렌즈, 관측 렌즈, 보호 렌즈 및 안과용 렌즈로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제33항에 있어서,상기 광 물품은 무한 초점, 단일 초점, 이중 초점, 삼중 초점, 누진 굴절 렌즈들로부터 선택된 안과용 렌즈인 것을 특징으로 하는 미크론-스케일 패턴 전사 방법.
- 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 전사 방법에 의해 달성된 적어도 하나의 전사 패턴(P)을 표면상에 포함하는 광학 렌즈.
- 제35항에 있어서,상기 광학 렌즈는: 안과용 렌즈이며,적어도 하나의 유기 또는 무기 물질을 포함하는 베이스 렌즈;건조 라텍스 층(2); 및접착 재료층을 통하여 상기 베이스 렌즈에 접착되는 것에 의하여 전사 패턴을 형성하는 전사가능 재료 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
- 제36항에 있어서,상기 패턴(P)은 상기 라텍스 층에 수직 방향으로 상기 라텍스 층(2) 상에 동일 레벨에 위치하고 전사 재료가 없는 공간들(4a)에 의해 분리되는 다수의 프린팅 재료 부분들로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
- 제36항에 있어서,상기 패턴(P)은 상기 라텍스 층(2)에 새겨지며, 전사 재료의 여러 부분들(3, 4a)이 라텍스 층으로 서로 다른 새김(engraving) 깊이들에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
- 제36항에 있어서,상기 라텍스 층(2)은 후에 상기 광학 렌즈가 받을 수 있는 충격에 대하여 렌즈에 대한 보호를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
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