KR102530249B1 - 직접 적층에 적합한 형태로 제공된 광학 물품 및 광학 장치를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

직접 적층에 적합한 형태로 제공된 광학 물품 및 광학 장치를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

감압성 접착제층 및 열가소성 필름의 동시적인 적층에 적합한 형태로 제공되는 광학 물품으로서, 광학 물품은 볼록 및 오목 광학 표면을 포함하고, 볼록 및/또는 오목 광학 표면은, 열가소성 필름이 위에 배치되도록 의도된 감압성 접착제를 수용하도록 의도된 수용 표면이고, 수용 표면은 0.01 ㎛ 이상 및 0.3 ㎛ 이하의 산술 평균값 프로파일 조도를 가지고 및/또는 수용 표면은 0.2°이상 및 1.2°이하의 프로파일 조도 평균 제곱근 기울기를 갖는다. 그러한 광학 물품을 이용하여 광학 장치를 제조하기 위한 방법.

Description

직접 적층에 적합한 형태로 제공된 광학 물품 및 광학 장치를 제조하기 위한 방법
본 발명은 일반적으로, 예를 들어 스펙터클 렌즈(spectacle lenses)와 같은, 광학 물품의 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 직접 적층에 적합한 형태로 제공되는 광학 물품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 광학 물품을 이용하여 광학 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
광학 물품은 광의, 예를 들어 가시광선의 거동 및 특성과 관련된다. 광학 물품은 적어도 하나의 광학 표면을 포함하고, 광 경로는 광과 적어도 이러한 광학 표면의 상호작용으로부터 초래된다. 광학 물품은 복수의 광학 표면을 포함할 수 있고, 광 경로는 광과, 광학 표면의 그리고 광학 표면을 분리하는 재료(또는 복수의 재료)의 상호작용으로부터 초래된다.
광학 물품들 중에서, 렌즈가 널리 이용된다. 렌즈는, 굴절을 통해서 광 빔의 포커스에 영향을 미치는 투과적 광학 물품이다. 스펙터클 렌즈는 하나의 재료 단편으로 이루어진 렌즈이다.
광학 물품의 광학 표면 상에 층을 제공할 필요가 있다. 그러한 층은 광학 물품의 성능을 향상시키도록 설계된다. 그러한 층은, 예를 들어, 광학 표면의 표면 품질을 수정할 수 있고, 광학 물품의 컬러를 변화시킬 수 있고, 마모로부터 보호할 수 있고, 반사방지 기능을 부가할 수 있으며, 그리고 추가적인 층 및/또는 코팅을 부가하기 위한 기재가 될 수 있다.
그에 따라, 적어도 하나의 층을 수용하기에 적합한 형태의 광학 물품을 제공할 필요가 있다.
이러한 목적을 위해서, 본 발명의 목적은 감압성(感壓性) 접착제층 및 열가소성 필름의 동시적인 적층에 적합한 형태로 제공되는 광학 물품이며, 그러한 광학 물품은 서로 대면되는 볼록 및 오목 광학 표면을 포함하고, 볼록 및/또는 오목 광학 표면(들)은, 의도된 감압성 접착제를 수용하기 위한 수용 표면(들)로서,그 위에 열가소성 필름이 위에 배치되게 되어 있고, 그러한 수용 표면은 0.01 ㎛ 이상 및 0.3 ㎛ 이하의 산술 평균값(average) 프로파일 조도(Ra)를 가지고 및/또는 그러한 수용 표면은 0.2°이상 및 1.2°이하의 프로파일 조도 평균 제곱근 기울기(Rdq)를 갖는다.
"수용 표면이 0.01 ㎛ 이상 및 0.3 ㎛ 이하의 산술 평균값 프로파일 조도(Ra)를 가지고 및/또는 수용 표면이 0.2°이상 및 1.2°이하의 프로파일 조도 평균 제곱근 기울기(Rdq)를 갖는다"는 조건은 이하에서 "선택된 조도 특징"으로 지칭된다. 실시예에서, 산술 평균값 프로파일 조도(Ra)는 0.02 ㎛ 이상이거나 또는 0.03 ㎛보다 훨씬 더 크다.
실시예에 따르면, 선택된 조도 특징은, 수용 표면이 0.01 ㎛ 이상 및 0.3 ㎛ 이하의 산술 평균값 프로파일 조도(Ra)를 갖는다는 것이다.
이전의 실시예와 조합될 수 있는 다른 실시예에 따르면, 선택된 조도 특징은, 수용 표면이 0.2°이상 및 1.2°이하의 프로파일 조도 평균 제곱근 기울기(Rdq)를 갖는다는 것이다.
본 발명자는, 그러한 선택된 조도 특징이, 감압성 접착제층 및 열가소성 필름을 광학 물품의 수용 표면 상에 직접적으로 적층한 후에, 향상된 특징을 획득하기에 적합하다는 것을 입증하였다.
따라서, 본 발명의 광학 물품은, 예를 들어, 감압성 접착제층이 광학 물품의 수용 표면 상에 부착되고 열가소성 필름이 감압성 접착제층 상에 배치될 때, 광학 장치를 추가적으로 제조하는데 있어서 유리하다.
본 발명에 따라, 광학 물품은 서로 대면되고 재료에 의해서 분리되는 볼록 및 오목 광학 표면을 포함한다. 실시예에 따라, 재료는 투명 재료이다.
일반적인 정의에 따라:
· 산술 평균값 프로파일 조도(Ra)는, 평균선으로부터의 조도 프로파일의 수직 편차를 기초로 표면을 특성화하는 진폭 매개변수이다. 산술 평균값 프로파일 조도(Ra)는 조도 프로파일 세로좌표의 절대 값의 산술 평균값이다.
· 조도 평균 제곱근 기울기(Rdq)는, 조도 프로파일의 기울기의 특성을 설명하는 기울기 매개변수이다. 조도 평균 제곱근 기울기(Rdq)는 샘플링 길이 이내의 프로파일의 평균 제곱근 기울기이다.
기술적으로 가치가 있는 모든 실시예에 따라 조합될 수 있는, 본 발명의 광학 물품의 상이한 실시예들에 따라서:
- 동시에 적층되도록 의도된 감압성 접착제층 및 열가소성 필름은 다층 필름의 형태이고, 감압성 접착제층은 열가소성 필름 상에 배치되며;
- 수용 표면은, 이하의 수학식에 따라, RSM으로 지칭되는, 피크들 사이의 평균 간격을 가지며:
RSM ≥ min (0.64 x Ra; 0.58 x Ra + 0.007);
그리고 ≪ min (x; y) ≫는 x와 y 사이의 가장 작은 값의 선택을 지칭하고;
- 수용 표면은, 이하의 수학식에 따라, RSM으로 지칭되는, 피크들 사이의 평균 간격을 가지며: RSM ≥ 0.64 x Ra,
- 수용 표면은, 이하의 수학식에 따라, RSM으로 지칭되는, 피크들 사이의 평균 간격을 갖는다: RSM ≥ 0.58 x Ra + 0.007.
본 발명은 또한, 선택된 조도 특징, 감압성 접착제층 및 열가소성 필름을 가지는 광학 물품을 포함하는 광학 장치에 관한 것이고, 동시적인 적층으로 인해서 감압성 접착제층이 광학 물품의 수용 표면 상에 부착되고 열가소성 필름은 감압성 접착제층 상에 배치된다.
동시에 적층된 후에, 감압성 접착제층 및 열가소성 필름이 분리될 수 없다는 것을 이해하여야 한다.
실시예에 따라, 감압성 접착제층의 두께는 20 ㎛ 이상 및 250 ㎛ 이하, 예를 들어 25 ㎛ 이상 및/또는 75 ㎛ 이하이다.
실시예에 따라, 열가소성 필름의 두께는 30 ㎛ 이상 및 500 ㎛ 이하, 예를 들어 80 ㎛ 이상 및/또는 200 ㎛ 이하이다.
본 발명은 또한 이하의 단계를 포함하는 광학 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다:
· 선택된 조도 특징을 가지는 광학 물품을 제공하는 단계;
· 감압성 접착제층 및 열가소성 필름을 제공하는 단계;
· 감압성 접착제가 수용 표면 상에 부착되도록 그리고 열가소성 필름이 감압성 접착제 상에 배치되도록, 감압성 접착제층 및 열가소성 필름을 광학 물품의 수용 표면 상에 직접적으로 적층하는 단계.
기술적으로 가치가 있는 모든 실시예에 따라 조합될 수 있는, 본 발명의 제조 방법의 상이한 실시예들에 따라서:
- 제공된 감압성 접착제 및 열가소성 필름은 다층 필름의 형태이고, 감압성 접착제층은 열가소성 필름 상에 배치되며;
- 열가소성 필름은 코팅을 더 포함하는 구조화된 필름의 일부이고, 코팅은 감압성 접착제층과 접촉되도록 의도된 열가소성 필름의 다른 면에 반대되는 열가소성 필름의 면 상에 우선적으로 배치되며; 일부 경우이지만, 코팅은 열가소성 필름과 감압성 층 사이에 존재할 수 있고; 코팅은 열가소성 필름, 경질 코트층, 프라이머(primer)층, 광변색층, 편광층, 액정층, 전기 변색층, 정전기 방지층, (반사 방지층, 거울 또는 반사층 또는 가시광선 스펙트럼의 일부분에서 반사적인 층과 같은) 간섭 스택(stack), 틴팅된(tinted) 층, 하나 이상의 파장 범위를 필터링하기 위한 선택적인 필터, 방오(anti-smudge)층, 김서림 방지층, 방수(anti-rain)층, 소수성 층, 또는 그 조합으로 이루어진 목록 내에서 선택되며;
- 그러한 제조 방법은 적어도 보충층을 감압성 접착제층 및 열가소성 필름이 사전에 적층되어 있는 광학 장치의 표면 상에 제공하는 단계를 더 포함하고, 적어도 하나의 보충층은 열가소성 필름, 경질 코트층, 프라이머층, 광변색층, 편광층, 액정층, 전기 변색층, 정전기 방지층, (반사 방지층, 거울 또는 반사층 또는 가시광선 스펙트럼의 일부분에서 반사적인 층과 같은) 간섭 스택, 틴팅된 층, 하나 이상의 파장 범위를 필터링하기 위한 선택적인 필터, 방오층, 김서림 방지층, 방수층, 소수성 층, 또는 그 조합으로 이루어진 목록 내에서 선택되며;
- 열가소성 필름이 코팅을 더 포함하는 구조화된 필름의 일부인 제조 방법은, 적어도 보충 층을 감압성 접착제층 및 열가소성 필름이 사전에 적층되어 있는 광학 장치의 표면 상에 제공하는 단계를 더 포함하고;
- 제조 방법에서, 열가소성 필름 또는 감압성 층은, 적어도 염료, 안료, 흡수제, 광변색성 염료의 부가 또는 존재에 의한, 추가적인 광학 특성을 포함하고;
- 광학 물품은, 조질화 단계 및 미세화(fining) 단계 중 적어도 하나, 그리고 조질화 단계, 미세화 단계 및 조도 소거(roughness erasing) 단계로부터 선택된 2개 이하의 단계를 포함하는, 반-제품의(semi-finished) 광학 물품의 가공 프로세스로 수용 표면을 제공하도록, 반-제품의 광학 물품으로부터 미리 제조되고; 실시예에 따라, 반-제품의 광학 물품의 가공 프로세스는 조도 소거 단계만을 포함하고; 실시예에 따라, 반-제품의 광학 물품의 가공 프로세스는 조질화 단계만을 포함하며;
- 그러한 제조 방법은, 서로 대면되는 볼록 및 오목 광학 표면을 포함하는 공급된 광학 물품을 제공하는 예비 단계, 및 후속하여 제어 단계 및 판정 단계를 포함하고:
·제어 단계는 수용 표면이 되도록 의도된 공급된 광학 물품의 표면의 조도를 결정하는 단계를 포함하고;
·판정 단계는 이하의 하위 단계를 포함하고:
i. 광학 표면의 이전에 결정된 조도를 선택된 조도 특징을 가지는 광학 물품의 수용 표면 중 하나와 비교하는 단계;
ii. 선택된 조도 특징에 상응하는 조도 요건이 충족되는 경우에 공급된 광학 물품을 제조 방법의 제공 단계에 제공하는 단계 및 선택된 조도 특징에 상응하는 조도 요건이 충족되지 않는 경우에 공급된 광학 물품을 보완 단계에 제공하는 단계.
- 수용 표면이 되도록 의도된 표면의 조도를 결정하는 단계는, 표면의 조도를 측정하는 방법; 표면의 이전의 제조 데이터를 기초로 표면의 조도를 추론하는 방법; 표면을 기지의(known) 조도의 표면과 비교하는 방법으로 이루어진 목록에서 선택된 방법에 따라 실시되고;
- 보완 단계는 공급된 광학 물품을 불량처리(rejecting)하는 단계, 그리고 공급된 광학 물품을 제조 방법의 제공 단계에 제공하기 위해서, 가공 단계 이후에 표면의 조도가 선택된 조도 특징을 만족시키도록 수용 표면이 되도록 의도된 표면을 추가적으로 가공하는 단계의 목록에서 선택되고; 실시예에 따라, 수용 표면이 되도록 의도된 표면을 추가적으로 가공하는 단계는 플래시 폴리싱(flash polishing) 단계로 이루어진다.
본 발명의 내용에 포함됨.
이제, 첨부 도면을 참조하여 예를 설명할 것이다.
도 1은 광학 물품, 감압성 접착제층 및 열가소성 필름을 포함하는 광학 장치를 도시한다.
도 2 및 도 3은 도 1의 표면의 상세부분을 도시한다.
도 4 및 도 5는 광학 장치의 광학 품질을 결정하기에 적합한 장치를 도시한다.
도 6은 조도 특징에 따른 광학 장치의 측정된 광학 품질의 변동을 도시한다.
도 7 및 도 8은 광학 장치의 측정된 광학 품질에 미치는 조도 특징의 영향을 도시한다.
도면 내의 요소는 간결함 및 명료함을 위해서 도시된 것이고, 반드시 실제 축척(scale)으로 작성된 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해서, 도면 내의 요소의 일부의 치수가 다른 요소에 비해서 과장되었을 수 있다.
도면에서, 동일한 참조 번호는 동일한 부분에 상응한다.
도 1은 광학 물품(10), 감압성 접착제층(20) 및 열가소성 필름(30)을 포함하는 광학 장치(1)를 도시한다. 그러한 광학 물품(10)은 서로 대면되는 볼록한 광학 표면(11) 및 오목한 광학 표면(12)을 포함한다. 예에 따라, 광학 장치(1)는 안과용 스펙터클 렌즈이다.
본 발명의 표현법에 따라, "필름"은, 단독으로 사용될 때, 재료의 단일 층을 지칭한다. 예에 따라서, 필름은 기능성 필름이고; 예에 따라, 필름은 자가-지지형이다.
예에 따라서, 열가소성 필름(30)은 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC) 필름이다.
예에 따라, 감압성 접착제층(20) 및 열가소성 필름(30)은 다층 필름으로 조립된다. 본 발명의 틀에서, "다층 필름"은 특유의 계층화된 구조물의 부분들인 감압성 접착제층 및 열가소성 필름을 지칭하고, 감압성 접착제층은 열가소성 필름 상에 배치된다.
본 발명의 표현법에 따라, "구조화된 필름"은 계층화된 구조물의 부분인, 재료의 복수의 필름 또는 층을 지칭한다. 예에 따라, 구조화된 필름은, 스스로 자가-지지되지는 않지만, 재료의 제1 필름, 및 함께 부착되는 동일하거나 상이한 특성을 가지는 하나 이상의 개별적인 필름층(들) 또는 동일하거나 상이한 특성을 가지는 부가적인 층을 포함하는 계층화된 구조물이다. 본 발명의 실시예에 따라, 열가소성 필름은 코팅을 더 포함하는 구조화된 필름의 일부이고, 그러한 코팅은 감압성 접착제층과 접촉되도록 의도된 열가소성 필름의 다른 면에 반대되는 열가소성 필름의 면 상에 우선적으로 배치된다.
렌즈와 같은 광학 물품은, 희망 형상으로 성형되고 예를 들어 몰딩되고 및/또는 연삭되고 및/또는 폴리싱된, 예를 들어 유리 또는 플라스틱 재료와 같은, 재료로 제조된다. 실시예에 따라, 재료는 투명 재료이다.
실시예에 따라, 렌즈와 같은 광학 물품은, "반-제품의" 제품으로도 지칭되는, 블랭크로부터 가공된다. 렌즈, 즉 스펙터클 렌즈용 블랭크는 예를 들어 전방 표면이 완성되었으나 후방 표면은, 착용자를 위한 처방 사양(prescription specifications)과 같은, 광학 사양을 획득하기 위해서, 일반적으로 "표면가공(surfacing)"으로 공지된 프로세스를 통해서, 여전히 (또한, "표면가공"으로 공지된) 작업을 할 필요가 있는 "두꺼운 렌즈"일 수 있다. 광학 사양을 획득하기 위해서 전방 표면 및 후방 표면 모두를 작업하여야 하는 (또는 표면가공하여야 하는) "두꺼운 렌즈"가 또한 존재할 수 있다.
광학 표면의 표면가공은 이하의 일반적으로 이용되는 가공 단계 중 하나 또는 몇몇 단계로 실시될 수 있다.
· 희망 두께 및 곡률 반경을 제공하기 위해서 광학 물품의 재료를 다이아몬드 휠 또는 블레이드로 밀링하는 것으로 이루어진 "조질화". 조질화 이후에, 광학 표면은 거의 그 최종 형상을 획득하나, 여전히 거칠고 반투명한 표면을 가지고; 조질화는 이하의 방법 중 적어도 하나를 이용하여 이루어질 수 있다:
o 희망 두께 및 곡률 반경을 제공하기 위해서 광학 물품의 재료를 (일반적으로, 결합된 다이아몬드의 미세-입자로 제조되는) 연마 바퀴로 연삭하는 것으로 이루어진 "연삭";
o 희망 두께 및 곡률 반경을 제공하기 위해서 광학 물품의 재료를 회전 구동되는 절삭 도구로 제거하는 것으로 이루어진 "밀링".
· 곡률 반경을 변경하지 않고 광학 표면의 입자(grain)를 다듬는 것으로 이루어진 "평활화(smoothing)" 또는 "미세-절삭"으로도 지칭되는 "미세화". 이는 희망 두께 및 곡률 반경을 적절한 표면 특성, 즉 미크론-수준 미만의 표면하(sub-surface) 손상, 적은 결함의 파형(waviness)을 가지는 렌즈에 제공하기 위해서 과다 재료를 제거하는 것으로 이루어진다. 실시예에 따라, 단단히 유지되는 광학 물품이 연마 패드 또는 디스크가 장착된 도구와 접촉되고, 이 때 도구의 곡률 반경은 원하는 렌즈의 곡률 반경과 동일하다. 광학 물품 및 도구는 움직이기 시작하고, 윤활 용액으로 냉각된다. 다른 실시예에 따라, 단결정 다이아몬드 블레이드를 이용하여, 조질화 단계 중에 더 미세한 페이스(pace)로, EP 2 724 815 A1에 도시된 바와 같이, 래씽 동작(lathing operation)에서 표면을 밀링할 수 있다. 몇 분간 지속되는 미세화 동작의 종료 시에, 광학 물품은 요구되는 정확한 두께 및 곡률을 가지며, 그에 따라 표면의 형상은 광학 물품에 대해서 결정된 광학 교정을 가져올 수 있는 형상과 대략적으로 동일하나, 그러한 표면은 아직 완벽하게 평활하지 않고 투명하지 않다. 프로세스에 따라, 미세화 단계는 하나 이상의 하위-단계를 포함할 수 있다;
· "폴리싱"으로도 지칭되는 조도 소거 단계는 광학 물품에 투명성을 제공하기 위해서 이용되는 마무리 동작이다. 이러한 동작은 조질화 및 마무리 단계로부터의 흔적을 제거할 수 있고, 그에 따라 다이아몬드 블레이드에 의해서 형성된 홈을 평활화한다. 이는, 표면하 손상을 제거하기 위해서 그리고 잔류 미세-절삭 파형 및 조도를 필터링하기 위해서, 전체 표면 상의 몇 마이크로미터의 재료를 제거하는 것으로 이루어진다. 이러한 스테이지는, 연마 환경(미크론 수준의 연마 입자를 포함하는 슬러리)에서 표면에 대해서 스스로 일치되도록(conform) 구성된 연성 폴리싱 도구와 표면 사이에 상대적인 이동을 인가하는 것으로 이루어진다. 따라서, 이는 종종 연성 폴리싱 디스크 및 매우 미세한 입자를 가지는 연마 용액을 종종 이용하고, 그에 따라 종종 "연성 폴리싱 단계"로 알려져 있다. 연성 폴리싱 단계는 폴리싱된 표면의 곡률을 수정할 수 없다. 달리 말하자면, 연성 폴리싱 단계는, 광학 물품의 표면의 광학 기능을 규정하는 파장에서의 표면의 형상에 영향을 미칠 수 없다.
현재의 광학 표면은 3개의 전술한 가공 단계를 연속적으로 실시하는 것에 의해서 흔히 제조된다. 그럼에도 불구하고, 다른 제조 방법이 실시될 수 있다.
도 1에서, 오목한 광학 표면(12)은 그러한 표면과 접촉되는 감압성 접착제층(20) 및 감압성 접착제층 상에 배치된 열가소성 필름(30)을 구비한다. 본 발명의 틀에서, 광학 표면(12)은 "수용 표면"으로 지칭되는데, 이는 그러한 표면이, 열가소성 필름이 배치되도록 의도된 감압성 접착제를 수용하기 위한 것이기 때문이다. 감압성 접착제층(20) 및 열가소성 필름(30)은 수용 표면(12) 상에 적층된다.
적층은 함께 결합된 층들을 포함하는 부분을 제조하는 주지의 기술이다. 그에 따라, 적층은, 층들을 표면 상에 형성하기 위해서, 층들을 표면 상으로 이송하고 접착하는 것을 포함한다. 적층은 층들을 함께 압축 또는 롤링하는 것으로 획득될 수 있다. 적층 단계 중에 층들에 압력이 인가된다. 특허 출원 WO 2006/105999는, 본 발명을 실시하기에 적합할 수 있는 안과용 렌즈 상으로 필름을 적층하기 위한 장치를 개시한다. 예에 따라서, 층들 상의 압력은 1 바아 이상이고, 예를 들어 압력은 2 바아 내지 3 바아를 포함하고; 예에 따라서, 압력은 30초 내지 2분을 포함하는 기간 동안 층 상에 인가된다.
"PSA"로도 지칭되는 감압성 접착제는, 광학 물품의 광굴절 특성을 보존하면서 광학 물품의 표면 상에 필름을 배치하기 위한 광학 장치의 분야에서 알려져 있다. 이러한 유형의 접착 재료에 관련된 부착 메커니즘은 화학적 결합을 포함하지 않고 PSA 재료의 특별한 점탄성 특성을 이용한다는 것을 주목할 필요가 있다. 각각의 PSA 제형(formulation)에 본질적인 이러한 특성은 부착 계면에서 반데르발스 정전기적 상호 작용을 구축하게 할 수 있다. 이는 압력의 인가와 함께 PSA가 고체 재료와 접촉 배치될 때 생성되는 것이다.
몇몇 감압성 접착제 재료가 이용될 수 있다. 유리하게, 사용되는 감압성 접착제 재료는 폴리아크릴레이트 베이스, 스티렌계 공중합체, 및 천연 고무를 포함하는 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다. 보다 구체적으로, 비제한적인 예로서 이하가 언급될 수 있다: 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트에 기초한 일반적인 조성을 가지는 PSA; 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 에틸 메타크릴레이트와 같은 에틸렌계 공중합체; 실리콘, 폴리우레탄, 부타디엔스티렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌을 포함하는, 합성 고무 및 탄성중합체에 기초한 PSA; 아질산염 또는 아크릴로니트릴을 포함하는 중합체에 기초한 PSA; 폴리클로로프렌에 기초한 PSA; 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔을 포함하는 블록 공중합체에 기초한 PSA; 폴리비닐피롤리돈 및 비닐피롤리돈 공중합체에 기초한 PSA뿐만 아니라, 전술한 것의 (연속 또는 불연속적인 상(phase)의) 조성물 또는 혼합물뿐만 아니라, 전술한 것을 사용하여 획득된 블록 공중합체. 이러한 PSA는 또한 그 제형에서 하나의 또는 복수의 첨가제를 포함할 수 있고, 그러한 첨가제는 특히 점착 부여제, 가소제, 결합제, 산화방지제, 안정화제, 안료, 착색제, 분산제 및 확산제 중에서 선택된다. 본 발명의 실시예에 따라, 아크릴계 PSA가 바람직하다.
"열연화 플라스틱"으로도 지칭되는 열가소성 물질은, 본 발명의 틀에서, 특정 온도 이상에서 몰딩 가능해지고 냉각 시에 응고되는 플라스틱 재료(중합체)이다. 중합체 사슬은 분자간 힘을 통해서 연관되고, 그러한 힘은 높은 온도에서 급속히 약해져 점성 액체를 초래한다. 따라서, 열가소성 물질은 가열에 의해서 재성형될 수 있다. 이하가 열가소성 물질의 비제한적인 예로 언급될 수 있다: 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리아미드, 폴리락트산(폴리락티드), 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리에테르에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌(PE), 폴리페닐렌 옥사이드(PPO), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(CAB), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리 우레탄(PU/TPU), 시클로-올레핀 공중합체(COC) 및 폴리이미드. 바람직하게, 본 발명의 열가소성 필름은 이하의 목록에서 선택된다: 폴리카보네이트(PC), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리에틸렌(PE), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리우레탄(PU/TPU) 및 시클로-올레핀 공중합체(COC).
감압성 접착제층 및 열가소성 필름은 별개로 또는 다층 필름의 형태로 제공될 수 있다.
열가소성 필름은 코팅을 더 포함하는 구조화된 필름의 일부일 수 있고, 그러한 코팅은 감압성 접착제층 상에 배치된 열가소성 필름의 다른 면에 반대되는 열가소성 필름의 면 상에 배치된다.
열가소성 필름은 얇고, 즉 1 mm 미만이고, 일반적으로 500 ㎛보다 얇고, 더 바람직하게 300 ㎛보다 얇다. 열가소성 필름은, 본 발명의 경우에, 평면 필름일 수 있거나, 돔으로도 지칭될 수 있는, 의사-구형 모자(pseudo-spherical calotte) 형태가 되도록 곡선화된 부분을 포함할 수 있다. 또한, 열가소성 필름은 자가-지지될 수 있을 정도로 강성일 수 있다.
도 2는 조질화 이후의 광학 표면의 상세도를 도시한다. 그러한 표면은 수많은 불규칙부(12)를 포함하고, 그에 따라 충분한 조도를 갖는다.
도 3은, 본 발명에 따른 광학 장치 제조 방법이 이용되었을 때 감압성 접착제층(20) 및 열가소성 필름(30)이 적층된, 광학 물품(10)의 광학 표면의 상세도를 도시한다. 감압성 접착제 재료가 표면 불규칙부 주위로 유동될 수 있고 매우 작은 공극을 가지고, 심지어는 공극이 없이 연속적인 매체를 제공한다는 것을 확인할 수 있다. 본 발명자는, 광학 장치가 그러한 구성을 나타낼 때 양호한 광학 특성이 얻어진다는 것을 입증하였다.
그러한 구성이 얻어질 수 있는 조건을 결정하기 위해서, 본 발명자는 많은 실험을 실시하였다.
그러한 실험은 스펙터클 렌즈를 이용하여 실시되었다.
스펙터클 렌즈의 투명성은 그러한 렌즈의 관련 품질 지수이다.
광학 구성요소를 통한 이미지의 관찰이 콘트라스트(contrast)의 상당한 손실이 없이 인식될 때, 광학 구성요소는 투명한 것으로 간주된다. 달리 말하면, 이미지와 이미지의 관찰자 사이에 투명 광학 구성요소를 개재시키는 것은 이미지의 품질을 상당히 감소시키지 않는다. 투명이라는 용어의 이러한 정의가, 본 발명의 의미 내에서, 설명에서 그와 같이 간주되는 모든 물체에 적용될 수 있다. 특별한 경우에, 광학 물품이 약 1 미만의 헤이즈(haze)를 갖는 다면, 이러한 정의가 충족되는 것으로 간주된다.
또한, 헤이즈 값에도 불구하고, 광학 장치는 충분한 광학 품질을 가질 필요가 있다.
샘플의 광학 품질을 특성화하기 위한 방법을 이용하였다. 그러한 방법은 투과 방법이며, 샘플의 광학 품질은 프로토콜에 따라 훈련 받은 관찰자에 의해서 측정된다.
도 4 및 도 5는 제1 광학 품질 장치 및 투명 샘플의 광학 품질을 결정하기 위해서 그러한 장치를 어떻게 이용하는지를 보여준다. 그러한 장치는 불투명한 벽(104)을 가지고 세장형 광원(105)을 포함하는 상자(103)를 포함한다. 전방 벽은 광원과 평행하게 배치된 세장형 슬릿(106)을 포함한다. 슬릿에 대면되고 방향(100)을 따라 관찰하는 관찰자(107)가 볼 수 없도록, 광원은 슬릿으로부터 이동된다. 측정되는 샘플, 예를 들어 렌즈(108)는, 슬릿(106)에 대면되도록 그리고 그 광축이 방향(100)과 평행하도록, 관찰 구역(109) 내에 배치된다. 광원과 샘플 사이의 거리(D1)는 200 mm이다. 샘플과 관찰자의 눈 사이의 거리(D2)는 500 mm이다. 주위 광은 60 내지 130 룩스로 조정된다. 주로 광원(105)에 기인한, 관찰 구역(109) 내의 광은 600 내지 1200 룩스로 조정된다. 훈련 받은 관찰자는 각각의 눈에 대해서 10/10 비전(vision)으로 선택된다. 관찰자의 관찰 위치에서, 관찰자는 도 5에 따라 렌즈를 바라본다. 관찰자는, 예를 들어 렌즈(108)의 표면의 약 1/3인 검사 구역(110)을 바라 볼 수 있다. 검사 구역(110)은 렌즈(108)를 통해서 보이는 바와 같은 광원(105)의 연부(111) 및 렌즈(108)를 통해서 보이는 바와 같은 슬릿(106)의 연부(112)에 의해서 경계 지어진다. 렌즈의 모든 표면이 검사 구역(110)에 연속적으로 나타나도록, 렌즈가 병진이동된다. 훈련 받은 관찰자는 결정된 기간 동안 렌즈 표면을 관찰하고, 관찰자가 광학 결함, 예를 들어 표면 이질성, 스크래치를 볼 수 있는지를 표시한다.
훈련 받은 관찰자는 먼저 일광에서 샘플을 관찰하고, 이어서 제1 광학 품질 장치 및 최종적으로 제2 광학 품질 장치를 이용한다. 관찰자는 광학 결함(들)이 관찰될 때 그의 관찰을 중지한다.
이하의 프로토콜에 따라 마크가 주어진다.
· 마크 = 2, 5초 이하의 기간 동안 광학 품질 장치로 샘플을 관찰한 후에 하나 (또는 몇 개의) 광학 결함(들)이 관찰될 때. 결함의 예: 왜곡 원, 헤이즈 원, 스크래치
· 마크 = 1, 5초 초과 및 20초 이하의 기간 동안 광학 품질 장치로 샘플을 관찰한 후에 하나 (또는 몇 개의) 광학 결함(들)이 관찰될 때. 결함의 예: 왜곡 원, 헤이즈 원, 스크래치
· 마크 = 0, 광학 품질 장치로 샘플을 관찰한 후에 광학 결함이 관찰되지 않을 때.
마크 = 1인 결과는 용인될 수 있는 결과로 간주되고; 마크 = 0인 결과는 양호한 결과로서 간주된다. 결과가 마크 = 0 및 마크 = 1 모두인 샘플은 만족스러운 광학 품질을 가지는 것으로 간주된다.
수용 표면 상에서 복수의 조도를 획득하기 위해서 상이한 기재 재료의 137개의 렌즈 샘플을 준비하였고; 이어서, 감압성 접착제층 및 열가소성 필름을 수용 표면 상에 적층하여, 0.00 D 내지 -2.00 D에서 변화되는 광학 파워의 137개의 렌즈 광학 장치를 제공하였다. 결과적인 렌즈 광학 장치의 광학 품질은 전술한 프로토콜에 따라 측정되었다.
그러한 실시예에서, 감압성 접착제층은 상업적으로 3M?? Optically Clear Adhesive 8146-X로 지칭되는 감압성 필름 접착제의 일부인 것으로 제공되고; 감압성 필름 접착제는 감압성 접착제층 및 박리 가능한(peelable) 보호 열가소성 필름을 포함하고; 감압성 접착제층은 보호 열가소성 필름 상에 존재하는 아크릴계 중합체이고; 감압성 접착제층이 광학 장치의 수용 표면 상에 배치되고 보호 열가소성 필름이 제거된다. 이어서, 광학 장치의 열가소성 필름이 감압성 접착제층 상에 도포된다. 광학 장치의 열가소성 필름은, SZ80으로 지칭되는, Fuji Company에 의해서 상업화된, 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC) 필름이다.
수용 표면의 조도는 Taylor Hobson Company에 의해서 상업화된 Form TalySurf(FTS) 스타일러스 기구를 이용하여 측정되었다. 스타일러스는 2 ㎛ 다이아몬드 끝부분(point)을 가지며, 일정 압력으로 1 mm/s의 속력으로 수용 표면 상에서 이동되었다. 측정 오차가 +/- 2 nm인 것으로 추정된다.
데이터의 분석 결과, 이용된 필름이 동일할 때, 광학 품질에 상당한 영향을 미치는 유일한 매개변수가 수용 표면의 조도라는 것이 명확해졌다. 조도가 렌즈 샘플마다 유사할 때, 렌즈 재료의 굴절률의 변동은 광학 품질에 상당한 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 교시 내용에 따라 실시될 때, 감압성 접착제층 및 열가소성 필름의 동시 적층은 샘플의 양호한 광학 품질을 획득하기에 적합하다는 것이 입증되었다.
감압성 접착제층의 두께가 20 ㎛ 이상 및 250 ㎛ 이하, 그리고 더 바람직하게 25 ㎛ 이상 및/또는 75 ㎛ 이하일 때 우수한 결과가 획득되는 것이 입증되었다.
도 6은 샘플의 측정된 프로파일 조도 평균 제곱근 기울기(Rdq)에 따른 렌즈 광학 장치의 측정된 광학 품질의 변동을 도시한다. (세로좌표 내의) 측정된 광학 품질은 앞서서 기술된 마크 번호 부여에 따라 표시된다. 수용 표면이 1.2°이하의 프로파일 조도 평균 제곱근 기울기(Rdq)를 가질 때 용인 가능한 결과(마크 = 1)가 얻어진다는 것, 그리고 Rdq가 1.2°초과일 때 결과(마크 = 2)가 용인될 수 없다는 것을 명확하게 확인할 수 있다.
그에 따라, 본 발명자는, 감압성 접착제층 및 열가소성 필름이 직접적으로 적층되는 전술한 특징에 따른 수용 표면을 가지는 광학 물품을 포함하는 광학 장치를 제조할 때, 우수한 광학 품질이 달성될 수 있는 조도 특징 범위를 선택하였다.
도 7 및 도 8은 전술한 바와 같이 제조된 광학 장치의 측정된 광학 품질에 미치는 수용 표면의 조도 특징의 영향을 도시한다. 이러한 도면의 그래프에서, 산술 평균값 프로파일 조도(Ra)는 가로좌표에 표시되었고, RSM으로 지칭되는 피크들 사이의 평균 간격은 세로좌표에 표시되었다.
실험 데이터가 도 7 및 도 8의 참조자료(산술 평균값 프로파일 조도, 피크들 사이의 평균 간격)에서 표시되었고, 정보의 제시만이 도 7과 도 8 사이에서 상이하다.
도 7에서, 3개의 구분되는 부호를 이용하여 데이터를 도시하였다.
·연부 상의 검은색 정사각형은 양호한 측정된 광학 품질(마크 = 0)을 가지는 샘플을 지칭하고;
·원은 용인 가능한 측정된 광학 품질(마크 = 1)을 가지는 샘플을 지칭하고;
· 회색 삼각형은 용인될 수 없는 측정된 광학 품질(마크 = 2)을 가지는 샘플을 지칭한다.
본 발명자는, 산술 평균값 프로파일 조도와 피크들 사이의 평균 간격 사이에 관계가 존재한다는 것을 발견하였고, 그러한 관계는 만족스러운 광학 품질을 획득할 수 있게 하는 수용 표면의 조도 특징을 선택할 수 있게 한다.
이하의 수학식의 요건
RSM ≥ min (0.64 x Ra; 0.58 x Ra + 0.007),
을 만족시키는 샘플이 만족스러운 광학 품질을 가지는 샘플이라는 것이 입증되었다.
도 7에서:
· 직선 점선 (D1)은 이하의 수학식에 상응하고:
RSM = 0.58 x Ra + 0.007;
· 직선 실선 (D2)은 이하의 수학식에 상응한다:
RSM = 0.64 x Ra.
동일한 데이터가 도 8에 표시되었고, 동일한 선(D1 및 D2)이 보고되었으며; 5개의 구분된 부호를 이용하여 데이터가 도시되었다.
· 정사각형은 광학 물품이 1.67의 굴절률을 가지는 샘플을 지칭하고;
· 밝은 삼각형은 광학 물품이 1.59의 굴절률을 가지는 샘플을 지칭하며;
· 별모양은 광학 물품이 1.53의 굴절률을 가지는 샘플을 지칭하고;
· 회색 원은 광학 물품이 1.56의 굴절률을 가지는 샘플을 지칭하며;
· 검은색 삼각형은 광학 물품이 1.49의 굴절률을 가지는 샘플을 지칭하며;
그러한 데이터는, 만족스러운 광학 품질을 획득할 수 있게 하는 수용 표면의 조도 특징을 선택할 수 있게 하는 산술 평균값 프로파일 조도와 피크들 사이의 평균 간격 사이의 관계를 결정할 때, 광학 물품의 성질이 그 역할을 하지 못한다는 것을 명확하게 입증한다.
본 발명의 선택된 조도 특징으로 인해서, 본 발명자는, 광학 장치가 볼록 및/또는 오목 수용 표면, 수용 표면 상에 직접적으로 적층된 감압성 접착제층 및 열가소성 필름을 포함하는 광학 물품을 포함하는 경우에, 양호한, 심지어 우수한 광학 품질을 가지고 수용 표면의 조도가 일반적인 폴리싱된 수용 표면의 조도보다 상당히 더 큰, Rdq < 0.2°또는 Ra < 0.1 ㎛인, 광학 장치를 놀랍게도 획득할 수 있다는 것을 입증하였다.
따라서, 조질화 단계, 미세화 단계, 및 폴리싱 단계 중 둘 이하의 단계로 수용 표면이 표면가공된 광학 물품을 이용할 수 있다.
또한, 수용 표면이 조질화 단계만으로 표면가공된 광학 물품을 이용할 수 있다.
따라서, 수용 표면을 표면가공할 때 가공 단계를 줄이기 위해서 본 발명에 따른 광학 물품을 이용할 수 있고, 또한 본 발명에 따라 양호한, 심지어 우수한 광학 장치의 광학 품질을 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 광학 장치를 제조하기 위한 방법이 매우 비용 효과적일 수 있다.
그러한 방법은 전술한 바와 같은 수 많은 하위-단계로 실시될 수 있다.
그 중에서, 서로 대면되는 볼록 및 오목 광학 표면을 포함하는 공급된 광학 물품을 제공하는 예비 단계, 및 후속하여 제어 단계 및 판정 단계를 실시할 수 있고:
· 제어 단계는 수용 표면이 되도록 의도된 공급된 광학 물품의 표면의 조도를 결정하는 단계를 포함하고;
· 판정 단계는 이하의 하위 단계를 포함한다:
i. 광학 표면의 이전에 결정된 조도를 선택된 조도 특징을 가지는 광학 물품의 수용 표면 중 하나와 비교하는 단계;
ii. 선택된 조도 특징에 상응하는 조도 요건이 충족되는 경우에 공급된 광학 물품을 제조 방법의 제공 단계에 제공하는 단계 및 선택된 조도 특징에 상응하는 조도 요건이 충족되지 않는 경우에 공급된 광학 물품을 보완 단계에 제공하는 단계.
수용 표면이 되도록 의도된 표면의 조도를 결정하는 단계는, 예를 들어, 표면의 조도를 측정하는 방법; 표면의 이전의 제조 데이터를 기초로 표면의 조도를 추론하는 방법; 표면을 기지의 조도의 표면과 비교하는 방법으로 이루어진 목록에서 선택된 방법에 따라 실시될 수 있다.
보완 단계는 전술한 미세화 또는 폴리싱 단계와 유사한 단계일 수 있다.

Claims (15)

  1. 감압성 접착제층 및 열가소성 필름의 동시적인 적층에 적합한 형태로 제공되는 광학 물품으로서, 상기 광학 물품은 서로 대면되는 볼록 및 오목 광학 표면을 포함하고, 상기 볼록 또는 오목 광학 표면은, 상기 열가소성 필름이 위에 배치되도록 의도된 상기 감압성 접착제를 수용하도록 의도된 수용 표면이고, 상기 수용 표면은 0.01 ㎛ 이상 및 0.3 ㎛ 이하의 산술 평균 프로파일 조도(Ra)를 가지고, 또는 상기 수용 표면은 0.2°이상 및 1.2°이하의 프로파일 조도 평균 제곱근 기울기(Rdq)를 가지고,
    상기 수용 표면은, 이하의 수학식에 따라, RSM으로 지칭되는, 피크들 사이의 평균 간격을 가지며:
    RSM ≥ min (0.64 x Ra; 0.58 x Ra + 0.007)인, 광학 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    동시에 적층되도록 의도된 상기 감압성 접착제층 및 상기 열가소성 필름은 다층 필름의 형태이고, 상기 감압성 접착제층은 상기 열가소성 필름 상에 배치되는, 광학 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에서 청구된 광학 물품을 포함하는 광학 장치로서,
    감압성 접착제층 및 열가소성 필름, 동시적인 적층으로, 상기 감압성 접착제층은 상기 광학 물품의 상기 수용 표면 상에 부착되고, 상기 열가소성 필름은 상기 감압성 접착제층 상에 배치되는, 광학 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 감압성 접착제층의 두께는 20 ㎛ 이상 및 250 ㎛ 이하이고, 상기 열가소성 필름의 두께는 30 ㎛ 이상 및 500 ㎛ 이하인, 광학 장치.
  5. 이하의 단계를 포함하는 광학 장치 제조 방법으로서:
    · 제1항 또는 제2항에서 청구된 광학 물품을 제공하는 단계;
    · 감압성 접착제층 및 열가소성 필름을 제공하는 단계;
    · 상기 감압성 접착제가 수용 표면 상에 부착되도록, 그리고 상기 열가소성 필름이 상기 감압성 접착제 상에 배치되도록, 상기 감압성 접착제층 및 상기 열가소성 필름을 상기 광학 물품의 수용 표면 상에 직접적으로 적층하는 단계를 포함하는, 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제공된 감압성 접착제층 및 열가소성 필름은 다층 필름의 형태이고, 상기 감압성 접착제층은 상기 열가소성 필름 상에 배치되는, 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 열가소성 필름은, 코팅을 더 포함하는 구조화된 필름의 일부이고, 상기 코팅은 상기 열가소성 필름의 면 상에 배치되는, 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제조 방법은 적어도 보충층을 감압성 접착제층 및 열가소성 필름이 이미 적층되어 있는 상기 광학 장치의 표면 상에 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 보충층은 열가소성 필름, 경질 코트층, 프라이머층, 틴팅층, 광변색층, 편광층, 액정층, 전기 변색층, 정전기 방지층, 반사 방지층, 틴팅된 층, 하나 이상의 파장 범위를 필터링하기 위한 선택적인 필터, 상단부 코트층, 방오층, 김서림 방지층, 방수층, 소수성 층, 또는 그 조합으로 이루어진 목록 내에서 선택되는, 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 열가소성 필름 또는 상기 감압성 접착제층은, 적어도 염료, 안료, 흡수제, 광변색성 염료의 부가 또는 존재에 의한, 추가적인 광학 특성을 포함하는, 제조 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    조질화 단계 및 미세화 단계 중 적어도 하나, 그리고 조질화 단계, 미세화 단계 및 조도 소거 단계로부터 선택된 2개 이하의 단계를 포함하는, 반-제품의 광학 물품의 가공 프로세스로 수용 표면을 제공하도록, 상기 광학 물품이 상기 반-제품의 광학 물품으로부터 미리 제조되는, 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 반-제품의 광학 물품의 가공 프로세스는 조질화 단계만을 포함하는, 제조 방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제조 방법은, 서로 대면되는 볼록 및 오목 광학 표면을 포함하는 공급된 광학 물품을 제공하는 예비 단계, 및 후속하여 제어 단계 및 판정 단계를 포함하고:
    · 상기 제어 단계는 수용 표면이 되도록 의도된 상기 공급된 광학 물품의 표면의 조도를 결정하는 단계를 포함하고;
    · 상기 판정 단계는 이하의 하위 단계:
    i. 상기 광학 표면의 상기 이전에 결정된 조도를 제1항 또는 제2항에 따른 광학 물품의 수용 표면의 조도와 비교하는 단계;
    ii. 제1항의 조도 요건이 충족되는 경우에 상기 공급된 광학 물품을 상기 제5항의 제조 방법의 제공 단계에 제공하는 단계 및 제1항의 조도 요건이 충족되지 않는 경우에 상기 공급된 광학 물품을 보완 단계에 제공하는 단계를 포함하는, 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    수용 표면이 되도록 의도된 표면의 조도를 결정하는 단계는, 상기 표면의 조도를 측정하는 방법; 상기 표면의 이전의 제조 데이터를 기초로 상기 표면의 조도를 추론하는 방법; 상기 표면을 기지의 조도의 표면과 비교하는 방법; 유사한 제조 데이터를 이용하여 이전에 제조된 샘플 표면의 조도를 기초로 상기 표면의 조도를 추론하는 방법으로 이루어진 목록에서 선택된 방법에 따라 실시되는, 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 보완 단계는 상기 공급된 광학 물품을 불량처리하는 단계, 그리고 상기 공급된 광학 물품을 제5항에 따른 제조 방법의 상기 제공 단계에 제공하기 위해서, 가공 단계 이후에 상기 표면의 조도가 제1항의 조도 요건을 만족시키도록, 수용 표면이 되도록 의도된 표면을 추가적으로 가공하는 단계의 목록에서 선택되는, 제조 방법.
  15. 삭제
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