KR20150079907A - 열에 의해 영향을 받는 가변 틴트 디바이스 - Google Patents

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KR20150079907A
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Abstract

디바이스가 제공된다. 그 디바이스는 기본 안과적 옵틱(base ophthalmic optic), 기본 안과적 엘리먼트 위에 배치된 가변 틴트 엘리먼트, 및 가변 틴트 엘리먼트를 가열하도록 적응된 투명 발열체를 포함한다. 투명 발열체는 가변 틴트 엘리먼트의 전체 영역을 가열하도록 적응되는 것이 바람직하다.

Description

열에 의해 영향을 받는 가변 틴트 디바이스{THERMALLY INFLUENCED CHANGEABLE TINT DEVICE}
포토크로믹(photochromic) 상용화 이후 40년이 지났지만 종래기술의 포토크로믹 안경의 오늘날의 상태는, 적절히 만족되지 않은 여전히 많은 심각한 제약들을 가지고 있다. 그 문제점은, 실내에서 충분이 투명한 형태인 경우, 실외에서는 충분히 어두워지지 않고 실외에서 암화의 전환 시간이 너무 느리고 실내에서 선명한 상태로 전환할 때 너무 느리다는 것이다. 또한, 실외의 고온의 환경에 있는 경우, 암화 효과는 감소되게 된다. 주위 온도 환경이 높을수록 포토크로믹 흡수 및 또는 차단 효과는 감소한다는 것이 널리 공지되어 있다.
또한, 차량 또는 다른 운송수단의 윈드실드(windshield)가 광 중 자외선 파장을 필터링하게 하는 포토크로믹은 윈드실드 뒤에서 충분히 어두운 상태로 전환하지 않는다. 포토크로믹 안경은 UV 광을 흡수하고 어떤 경우에서는 장파장의 청색 광의 그것을 흡수하는 것이 알려져 있다.
포토크로매틱 옵틱(photochromatic optic) 및/또는 렌즈에 의한 제한적인 성능 밸런스가 항상 존재해왔다. 그 밸런스는, 실외에서의 암화 전환이 더 빠를수록 실외에서의 주위 열 또는 고온에 대해 포토크로믹 옵틱 및/또는 렌즈가 더 민감하게 되어(이것은 태양의 복사로 인해 악화됨) 그 결과 포토크로믹 옵틱 및/또는 렌즈의 암화 정도 및 그것이 암화될 수 있는 속도를 제한하게 된다는 것이다. 이것은, 일단 렌즈가 실외의 고온에 의해 소정의 암화 레벨까지 가열되면 렌즈 재료가 소프트해지고 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들은 그들이 표백되기 시작하는 최대 암화 지점에 도달하는 것에 기인한다. 본원에서 개시되는 실시형태는 포토크로믹 옵틱 또는 렌즈의 이러한 오랜 성능 제한 이슈를 해결한다.
소비자가 포토크로믹 안경을 구입하지만, 미국 안경 시장에서의 포토크로믹의 보급 비율은 거의 변함없이 유지되어 왔고 지난 30년 이상 동안 대략 15% 내지 20%의 비율을 유지해왔다. 이것은, 이들 포토크로믹 안경의 증가된 비용과 또한 위에서 논의된 심각한 제약 둘 다에 기인한다. 또한, 유럽에서는, 실외에서 실내로 들어 왔을 때 틴트의 선명화 시간으로 인해 포토크로믹 렌즈에 대한 소비자 저항감이 있어 왔다.
또한, 다른 전자적 가변 틴트 디바이스도 상업적 성공 및 채용에서 뒤처지고 있다. 가변 틴트 액정 디바이스가 시간의 기간에 걸쳐 디바이스를 구동하는 데 필요한 전력의 양으로 인해 제한된 상업적 성공을 거두었지만 조립 이후 이들 디바이스를 성형하는 능력이 또한 부족하다. 이것은, 모두는 아니지만 대부분의 가변 틴트 액정 디바이스가 전기적으로 쌍안정이지 않다는 것과 게다가 일단 조립 이후 고객 맞춤되면 액정 누출 및 성능 타협을 겪게 된다는 것에 기인한다. 마지막으로, 가변 틴트 일렉트로크로믹 디바이스(changeable tint electro-chromic device)는, 수용가능한 성능의 콘트라스트/다이나믹 레인지, 초고속 전환 시간 및 전력 사용량의 관점에서 정의하기 어렵다는 것이 증명되었다. 따라서, 디바이스를 구동하는 데 필요한 저전력 요건, 한 컬러 상태(광 #1의 투과)에서 다른 컬러 상태(광 #2의 투과)로 전환하고 다시 원래 상태(광 #1의 투과)로 전환하는 속도의 향상을 제공하도록, 가변 틴트 디바이스를 향상시키기 위한 수단에 대한 요구가 존재한다.
일 실시형태에서, 디바이스가 제공된다. 그 디바이스는 기본 안과적 옵틱(base ophthalmic optic), 기본 안과적 엘리먼트 위에 배치된 가변 틴트 엘리먼트, 및 가변 틴트 엘리먼트를 가열하도록 적응된 투명한 발열체를 포함한다. 투명한 발열체는 가변 틴트 엘리먼트의 전체 영역을 가열하도록 적응되는 것이 바람직하다. 용어 안과적 옵틱은 안경 렌즈, 콘택트 렌즈, 안구 내 렌즈, 각막 이식, 각막 온레이(corneal onlay), 각막 인레이(corneal inlay), 안구 내 망원경을 포함한다. 한 디바이스는, 렌즈, 광을 투과하는 엘리먼트 또는 옵틱, 및/또는 렌즈 또는 옵틱 그 자체를 하우징하는 임의의 디바이스의 그것일 수 있다. 비안과적 옵틱을 갖는 실시형태가 또한 제공된다.
일 실시형태에서, 디바이스는 안경류이다. 안경류는 열 관리 시스템을 포함한다. 열 관리 시스템은: 투명한 발열체; 센서; 센서에 전기적으로 연결된 컨트롤러(컨트롤러는 센서로부터의 입력을 검출하도록 그리고 센서로부터의 입력에 기초하여 투명한 발열체를 제어하도록 적응됨); 및 투명한 발열체에 전기적으로 연결된 에너지원을 포함한다.
일 실시형태에서, 가변 틴트 엘리먼트는 포토크로믹이다.
일 실시형태에서, 센서는 광 검출기이다.
일 실시형태에서, 센서는 광 센서이다.
일 실시형태에서, 센서는 열 센서이다.
일 실시형태에서, 디바이스는 타이머를 더 포함한다.
일 실시형태에서, 컨트롤러는 발열체를 턴온 및 턴오프한다. 타이머는 컨트롤러와 통신하여 시간의 기간 동안 발열체를 턴온할 수도 있다.
일 실시형태에서, 가변 틴트 엘리먼트는 폴리머 층을 포함한다. 히터는 폴리머 층의 온도가 폴리머의 유리 전이 온도 위로 시간의 기간 동안 상승되게 하고 그 다음 폴리머 층의 온도가 폴리머층의 유리 전이 온도 아래로 감소되는 것을 허용한다.
일 실시형태에서, 센서는 열 센서이다. 열 센서는 컨트롤러와 통신하여 발열체를 턴온 또는 턴오프한다.
일 실시형태에서, 센서는 열 센서이다. 열 센서는 컨트롤러와 통신하여 발열체의 열을 올리거나 내린다.
일 실시형태에서, 센서는 열 센서이고, 디바이스는 광 검출기를 포함하지 않는다.
일 실시형태에서, 가변 틴트 엘리먼트는 포토크로믹제인 재료의 층을 포함한다.
일 실시형태에서, 발열체는 폴리머 층을 그 유리 전이 온도 위로 가열할 수 있다.
일 실시형태에서, 옵틱은 유리로 이루어진다.
일 실시형태에서, 옵틱은 플라스틱으로 이루어진다.
일 실시형태에서, 옵틱은 복합재료로 이루어진다.
일 실시형태에서, 옵틱은 윈도우이다.
일 실시형태에서, 옵틱은 윈드실드의 그것이다.
일 실시형태에서, 옵틱은 안과적 렌즈이다.
일 실시형태에서, 옵틱은 안경 렌즈이다.
일 실시형태에서, 옵틱은 전자적 렌즈이다.
일 실시형태에서, 옵틱은 안구 내 렌즈이다.
일 실시형태에서, 옵틱은 콘택트 렌즈이다.
일 실시형태에서, 열 관리 시스템은: 센서, 타이머 및 투명한 발열체를 포함한다.
일 실시형태에서, 폴리머는 30C 와 140C 사이의 유리 전이 온도를 갖는 재료를 포함한다.
일 실시형태에서, 옵틱은 30C 와 140C 사이의 유리 전이 온도를 갖는 재료를 포함한다.
일 실시형태에서, 발열체는 가변 틴트 엘리먼트에 대해 1C 내지 25C의 온도 상승을 제공하도록 적응된다.
일 실시형태에서, 발열체는 포토크로믹제에 대해 1C 내지 25C의 온도 상승을 제공하도록 적응된다.
일 실시형태에서, 열 센서가 포토크로믹제를 포함하는 옵틱 또는 층의 1C 내지 25C의 범위 내의 온도 상승을 감지하면 타이머는 1밀리초에서 5분의 범위 내의 시간의 기간 이후에 히터를 턴오프 한다.
일 실시형태에서, 발열체가 가변 틴트 엘리먼트의 1C 내지 25C의 범위 내의 온도 상승을 제공하면, 컨트롤러는 발열체를 턴오프한다.
일 실시형태에서, 센서는 UV 센서이고, 컨트롤러는 UV 센서가 5% 내지 30%의 UV 광 또는 장파장의 청색광 투과에서의 변화를 감지하면 발열체를 턴온한다.
일 실시형태에서, UV 센서는 UV 광원에 가장 가까운 가변 틴트 엘리먼트의 한 사이드에 위치된다. 이것은, 포토크로믹이 UV 센서를 차단하지 않도록 센서가 포토크로믹보다 UV 소스에 더 가깝다는 것을 의미한다. 그것은 센서가 포토크로믹 바로 위에 배치되는 것을 의미하지는 않는다.
일 실시형태에서, 열 관리 시스템은 스위치를 포함한다. 비제한적인 예로서, 스위치는 다음 중 하나일 수도 있다: 수동 스위치, 터치 스위치, 커패시터 스위치, 광 스위치.
일 실시형태에서, 옵틱은 제1의 포토크로믹 층 및 제2의 포토크로매틱 층을 포함하고, 제1의 포토크로매틱 층은 제2의 포토크로매틱 층보다 유저의 눈에 더 가깝다. 제2의 포토크로매틱 층은 제1의 포토크로매틱 층보다 더 광 반응성일 수도 있다. 또는, 제1의 포토크로매틱 층은 제2의 포토크로매틱 층보다 더 광 반응성일 수도 있다.
일 실시형태에서, 센서는 가변 틴트 엘리먼트보다 유저의 눈에 더 가깝게 위치될 수도 있다.
일 실시형태에서, 센서는 가변 틴트 엘리먼트보다 유저의 눈에 더 멀게 위치될 수도 있다.
일 실시형태에서, 센서는 제1 및 제2의 포토크로매틱 층 사이에 위치된다.
일 실시형태에서, 투명한 발열체는 제1 및 제2의 포토크로매틱 층 사이에 위치된다.
일 실시형태에서, 옵틱은 옵틱의 전면 상에 발열체를 포함하고 제1의 포토크로믹 층에 가깝게 위치된다. "에 가깝게"에 의해, 중간층이 발열체로부터 제1의 포토크로믹 층으로의 열 전달을 크게 줄이지 않는 한 그 중간층이 존재할 수도 있지만, 발열체는 제1의 포토크로믹 층에 인접한 것이 바람직하다는 것을 의미한다.
일 실시형태에서, 광 센서는, 광센서에 의해 검출된 광에 응답하여 발열체를 턴온 또는 턴오프하기 위해 발열체와 직접적으로 또는 간접적으로 통신한다.
일 실시형태에서, 컨트롤러는 시간의 기간에 걸쳐 적어도 2사이클 동안 발열체로 하여금 온 및 오프를 순환하게 한다.
일 실시형태에서, 타이머는 시간의 기간에 걸쳐 적어도 2사이클 동안 발열체로 하여금 온 및 오프를 순환하게 한다.
일 실시형태에서, 디바이스는 투명한 발열체를 커버하는 SiO2층을 더 포함한다. SiO2층은 2미크론과 20미크론 사이의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
일 실시형태에서, 에너지원은 다음 중 하나이다: 충전가능한 배터리, 충전불가능한 배터리, 태양 전지, 연료 전지, 및 운동 에너지원.
일 실시형태에서, 포토크로매틱 가변 틴트 엘리먼트는 그레이 틴트에 기여하는 포토크로믹제를 포함하고, 디바이스는 100℉의 주위 온도의 실외에서 20%의 암화 투과를 그리고 70℉의 실내 주위 온도의 실내에 있을 때 2분 내에 85%의 선명화 투과를 달성한다.
일 실시형태에서, 포토크로매틱 가변 틴트 엘리먼트는 그레이 틴트에 기여하는 포토크로믹제를 포함하고, 디바이스는 95℉의 주위 온도의 실외에서 30%의 암화 투과를 그리고 70℉의 실내 주위 온도의 실내에 있을 때 2분 내에 85%의 선명화 투과를 달성한다.
일 실시형태에서, 디바이스는 독립형 전자장치 모듈을 더 포함한다. 모듈은 안경 프레임 외부에 있을 수도 있고 안경 프레임에 부착될 수도 있다. 모듈은 안경 프레임에 임베딩될 수도 있다. 모듈은 내습성인 것이 바람직하다.
일 실시형태에서, 디바이스는 열적으로 전환가능한 편광자 또는 층을 포함한다.
일 실시형태에서, 열 관리 시스템은 전자적 냉각체를 포함한다.
일 실시형태에서, 디바이스는 1미크론에서 1.5mm의 두께를 갖는 폴리머 층을 포함한다. 폴리머 층은 가변 틴트 엘리먼트를 포함하는 것이 바람직하다.
일 실시형태에서, 열 관리 시스템을 도포하는 방법이 제공된다.
그 방법은:
a) 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공하는 단계;
b) 포토크로믹 렌즈를 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공하는 단계;
c) 렌즈에 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 도포하는 단계;
d) 렌즈에 긁힘 방지 코팅을 도포하는 단계;
e) 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
최광의의 의미에서, 이들 단계는 다른 다양한 순서로 수행될 수도 있고, 추가 단계가 추가될 수도 있다. 바람직한 순서 및 추가 단계가 본원에서 설명된다.
일 실시형태에서, 포토크로믹 물품이 제공된다. 포토크로매틱 물품은 발열체, 폴리머 매트릭스, 및 가변 틴트에 기여하는 포토크로믹제를 포함한다. 포토크로믹 물품은 100℉의 주위 온도의 실외에서 20%의 암화 투과를 그리고 70℉의 실내 주위 온도의 실내에 있을 때 2분 내에 85%의 선명화 투과를 달성한다.
일 실시형태에서, 포토크로믹 물품이 제공된다. 포토크로매틱 물품은 발열체, 폴리머 매트릭스, 및 그레이 틴트에 기여하는 포토크로믹제를 포함하고, 이것에 의해 포토크로믹 물품은 95℉의 주위 온도의 실외에서 30%의 암화 투과를 그리고 70℉의 실내 주위 온도의 실내에 있을 때 2분 내에 85%의 선명화 투과를 달성한다.
일 실시형태에서, 옵틱의 성능을 향상시키기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 옵틱, 포토크로믹제, 발열체, 타이머, 및 센서를 포함한다.
일 실시형태에서, 포토크로매틱 렌즈가 제공된다. 포토크로매틱 렌즈는 포토크로믹제를 구비하는 매트릭스를 포함하고, 상기 매트릭스는 50을 초과하는 TG를 구비하고, 화창한 실외에서 15분 동안 암화된 이후의 상기 포토크로믹 렌즈는 2분 이하의 선명화 시간을 가지며, 선명화 시간은 80%의 광 투과를 제공한다.
일 실시형태에서, 안과적 렌즈가 제공된다. 렌즈는 냉각체, 포토크로믹 층, 및 발열체를 포함하고, 상기 포토크로믹 층은 냉각체와 발열체 사이에 위치된다.
일 실시형태에서, 안과적 렌즈가 제공된다. 렌즈는 열적으로 전환가능한 편광 층, 발열체, 및 포토크로믹 층을 포함하고, 상기 발열체는 포토크로믹 층과 전환가능한 편광 층 사이에 위치된다.
일 실시형태에서, 독립형 전자장치 모듈이 제공된다. 상기 모듈의 일단은 안경 프레임에 외부적으로 부착되고, 플렉시블한 전자 케이블이, 상기 모듈 내에 하우징된 전자장치를 상기 안경 프레임에 하우징된 렌즈 내에 위치된 발열체의 그것에 전기적으로 연결한다.
일 실시형태에서, 독립형 전자장치 모듈이 제공된다. 상기 모듈의 일단은 외부에서부터 안경 프레임에 부착되고, 플렉시블한 전자 케이블이, 상기 모듈 내에 하우징된 전자장치를 상기 안경 프레임에 하우징된 렌즈 내에 위치된 냉각체의 그것에 전기적으로 연결한다.
일 실시형태에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 제1의 표면 및 제2의 표면을 구비하며, 포토크로믹제를 포함하는 옵틱을 포함한다. 제1의 전극은 제1의 표면 상에 배치된다. 제2의 전극은 제2의 표면 상에 배치된다. 제1의 전극 및 제2의 전극에 전압원이 연결되고, 그 결과 포토크로매틱제에 전위가 인가될 수도 있다.
일 실시형태에서, 가변 틴트 엘리먼트는 고체 상태이다.
일 실시형태에서, 가변 틴트 엘리먼트는 액체를 포함한다.
일 실시형태에서, 가변 틴트 엘리먼트는 폴리머 분산 이색 액정(polymer dispersed dichroic liquid crystal)이다.
일 실시형태에서, 가변 틴트 엘리먼트는 일렉트로크로믹(electrochromic)이다.
도 1은 단일의 포토크로매틱 층 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(100)를 도시한다.
도 2는 포토크로믹 옵틱, 및 2개의 가열 층을 구비하는 디바이스(200)를 도시한다.
도 3은 포토크로믹 옵틱, 및 하나의 가열 층을 구비하는 디바이스(300)를 도시한다.
도 4는 단일의 포토크로매틱 층 및 2개의 가열 층을 구비하는 디바이스(400)를 도시한다.
도 5는 단일의 포토크로매틱 층, SiO2 층 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(500)를 도시한다.
도 6은 2개의 포토크로매틱 층, 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(600)를 도시한다.
도 7은 단일의 포토크로매틱 층, SiO2 층 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(700)를 도시한다.
도 8은 단일의 포토크로믹 층, SiO2 층 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(800)를 도시한다.
도 9는 전기 저항 코일(900)을 도시한다.
도 10은 전기적으로 저항성인 연속하는 면 발열체(1000)를 도시한다.
도 11은 제1의 발열체(1120)와 제2의 발열체(1130) 사이에 끼인 폴리머 층(1110)을 도시한다.
도 12는 열 관리 시스템을 갖는 포토크로매틱 안경류(1200)를 도시한다.
도 13은 열 관리 시스템을 갖는 포토크로매틱 안경류(1300)를 도시한다.
도 14는 전자장치가 안경류에 하우징되고 발열체를 갖는 포토크로매틱 렌즈에 전기적으로 연결되는 한 방식을 도시한다.
도 15는 발열체를 갖는 포토크로매틱 렌즈에 전자장치 모듈의 연결에 대한 상세를 예시한다.
도 16은 전자적 냉각체(1600)를 도시한다.
도 17은 냉각체, 발열체, 옵틱, 및 포토크로믹 층을 통합하는 렌즈(1700)를 도시한다.
도 18은 열적으로 전환가능한 편광 층, 발열체, 옵틱, 및 포토크로믹 층을 통합하는 렌즈(1800)를 도시한다.
도 19는 많은 포토크로매틱 재료를 어둡게 하고 밝게 하는 메커니즘인 4상 시스템을 도시하는 흐름도이다.
도 20은 많은 포토크로매틱 옵틱을 어둡게 하는 메커니즘을 추가로 예시한다.
도 21은 발열체 및 포토크로믹을 구비하는 렌즈를 제공하기 위한 2개의 옵션을 도시한다.
도 22는 도 21의 구조에 대한 추가적으로 바람직한 층 상세를 제공하는 테이블이다.
도 23은 도 21의 구조에 대한 에너지 요건 및 충전 사이의 일 수를 제공하는 테이블로서, 옵션 1이다.
도 24는 도 21의 구조에 대한 에너지 요건 및 충전 사이의 일 수를 제공하는 테이블로서, 옵션 2이다.
도 25는 제1의 프로세스 플로우를 도시한다.
도 26은 제2의 프로세스 플로우를 도시한다.
도 27은 임베딩된 전자장치 모듈(2720)을 구비하는 안경다리(2710)의 사진을 도시한다.
도 28은 전자장치 모듈 상에 클립을 구비하는 안경의 일부의 상면도를 도시한다.
도 29는 비전자적 프레임을 구비하는 보통 안경과 함께 사용하여 안경에 전자장치 성능을 제공하도록 적응된 모듈을 도시한다.
도 30은 열 관리 시스템을 구비하는 포토크로매틱 렌즈를 소비자에게 제공하기 위한 일 접근법을 예시한다.
도 31은 실시형태 12의 제1의 방법의 흐름도이다.
도 32는 실시형태 12의 제2의 방법의 흐름도이다.
도 33은 실시형태 12의 제3의 방법의 흐름도이다.
도 34는 실시형태 12의 제4의 방법의 흐름도이다.
도 35는 실시형태 12의 제5의 방법의 흐름도이다.
도 36은 실시형태 12의 제6의 방법의 흐름도이다.
도 37은 실시형태 12의 제7의 방법의 흐름도이다.
도 38은 실시형태 12의 제8의 방법의 흐름도이다.
도 39는 실시형태 12의 제9의 방법의 흐름도이다.
도 40은 실시형태 12의 제10의 방법의 흐름도이다.
도 41은 실시형태 12의 제11의 방법의 흐름도이다.
도 42는 실시형태 12의 제12의 방법의 흐름도이다.
도 43은 액정 가변 틴트 엘리먼트를 통합하는 디바이스를 도시한다.
도 44는 도 43의 디바이스와 함께 사용가능한 전극 구성을 도시한다.
도 45는 도 43의 디바이스와 함께 사용가능한 전극 구성을 도시한다.
도 46은 고체 상태의 일렉트로크로믹 디바이스를 도시한다.
본원에서 개시되는 실시형태는, 열 관리 시스템을 포함하는 안경류에 대해 다층 옵틱을 제공하고, 다층 옵틱은 기본 옵틱, 가변 틴트 엘리먼트, 폴리머 층, 및 투명한 발열체를 포함한다. 투명한 히터는 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제를 직접적으로 또는 간접적으로 가열한다. 폴리머 층은 가변 틴트 엘리먼트를 포함하거나 가변 틴트 엘리먼트와 관련된다. 투명한 히터를 통해 폴리머에 열이 가해지면, 가변 틴트 엘리먼트가 자신의 암 레벨(광 투과를 차단하는 속도 및 정도) 또는 자신의 선명화 레벨(투과 광의 속도 및 정도)을 열이 가해지지 않은 경우 보다 더 빨리 전환하는 것을 허용한다. 실시형태는 가열이 발생하는 방법과 시기를 제어하기 위해 컨트롤러, 센서, 및 다른 적절한 전자장치를 고려한다. 실시형태는 옵틱이 활용될 특정 환경 온도를 통해 폴리머 층의 특정 폴리머를 선택하는 것, 및 추가로 다음 중 적어도 하나를 더 고려하는 것을 더 고려한다: 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제의 타입과 폴리머의 유리 전이 온도(TG; transition temperature). 모두는 아니지만 대부분의 실시형태에서, 광학 시스템은 전자장치를 포함하는 안경류에 하우징되거나 부착된다.
본원에서 개시되는 실시형태는, 열 관리 시스템을 포함하는 안경류에 대해 다층 옵틱을 제공하고, 다층 옵틱은 기본 옵틱, 가변 틴트 엘리먼트, 폴리머 층, 및 투명한 발열체를 포함한다. 투명한 히터는 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제를 직접적으로 또는 간접적으로 가열한다. 폴리머 층은 가변 틴트 엘리먼트를 포함하거나 가변 틴트 엘리먼트와 관련된다. 투명한 히터를 통해 폴리머에 열이 가해지면, 가변 틴트 엘리먼트가 자신의 암 레벨(광 투과를 차단하는 속도 및 정도) 또는 자신의 선명화 레벨(투과 광의 속도 및 정도)을 열이 가해지지 않은 경우 보다 더 빨리 전환하는 것을 허용한다. 안경류는 열 관리 시스템을 포함하고, 열 관리 시스템은 다음 중 2개 이상을 포함한다: 발열체, 컨트롤러, 센서, 타이머 및 에너지원.
실시형태는 옵틱이 활용될 특정 환경 온도를 통해 폴리머 층의 특정 폴리머를 선택하는 것 및 다음 중 적어도 하나를 고려하는 것을 더 고려한다: 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제의 타입과 폴리머의 TG의 그것. 단지 예로서, 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제는 다음의 것일 수 있다; 포토크로믹, 써모크로믹(thermochromic), 폴리머 분산 이색 액정, 일렉트로크로믹. 폴리머 층은 1미크론 내지 1.5밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 모두는 아니지만 대부분의 실시형태에서, 광학 시스템은 전자장치를 포함하는 안경류에 하우징되거나 부착된다. 폴리머 층은 포토크로믹 디바이스이 경우에 모놀리식 층의 그것, 액정 디바이스의 경우에 폴리머 분산 액정 층의 그것 그리고 일렉트로크로믹 디바이스의 경우에 고체 상태의 열가소성 전해질의 그것일 수 있다. 폴리머 층은, 항상은 아니지만 일반적으로, 가변 틴트 엘리먼트를 포함할 것이다. 소정의 실시형태에서, 폴리머 층은 호스트 플라스틱 렌즈 블랭크(host plastic lens blank), 렌즈, 옵틱 또는 디바이스 내에 통합된다. 다른 실시형태에서, 폴리머 층은 호스트 유리 렌즈 블랭크, 렌즈, 옵틱 또는 디바이스 내에 통합된다. 렌즈 블랭크의 그것인 경우, 렌즈 블랭크는 반제품의 렌즈 블랭크, 완제품의 렌즈 블랭크 또는 완제품의 렌즈일 수 있다. 렌즈는 비처방 렌즈, 선글라스 렌즈 또는 처방 렌즈의 그것일 수 있다. 렌즈는 광출력이 없는 것, 즉 피아노를 포함하는 임의의 광출력을 가질 수 있다. 렌즈 또는 렌즈 블랭크는 모든 보통의 광학적 코팅으로 코팅될 수 있고, 예를 들면 다음을 포함한다: 반사 방지 코팅, 하드 긁힘 방지 코팅. 코팅은 관례적으로 이용가능한 바와 같은 순서로 렌즈 또는 렌즈 블랭크 상에 위치될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 안경은 안경류와 동일한 것을 의미한다. 안경류는, 프레임 및 렌즈 또는 옵틱(처방 또는 비처방)을 포함하는 머리 상에 또는 머리 둘레에 착용되는 임의의 디바이스를 의미하고, 렌즈 또는 옵틱은 착용자의 시선에 있다. 단지 예로서, 안과적 렌즈는 반제품의 렌즈 블랭크, 렌즈 블랭크, 완제품의 가장자리 가공된 렌즈, 안경 렌즈일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 UV 및 청색광은 대략 380 나노미터와 480 나노미터의 범위 내에 있는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 투명한 대부분 또는 주로 투명한 것을 의미한다. "투명한" 엘리먼트는, 투과된 광의 임의의 감쇠가 충분히 작아서 안경류를 그 의도된 목적에 맞지 않게 하지 않는 한, 100% 투명일 필요는 없다. 용어 긁힘 방지층은 하드 코팅을 포함한다. 용어 "전기적 컴포넌트(전자장치)"는, 단지 예로서, 다음의 것들 중 임의의 하나 이상을 의미한다: 컨트롤러, 타이머, 전원, 센서, 유도 코일, 스위치. 용어 가변 틴트 엘리먼트는, 단지 예로서, 포토크로믹 엘리먼트 또는 포토크로믹제, 이색성 액정 엘리먼트 또는 이색성 액정제, 일렉트로크로믹 엘리먼트 또는 일렉트로크로믹제를 통해, 자신의 컬러 또는 틴트가 동적으로 변경, 튜닝 또는 전환될 수 있는 엘리먼트 또는 약제이다. 폴리머 층은, 단지 예로서, 동질성 폴리머 층, 폴리머 매트릭스 층, 비동질성 폴리머 층, 폴리머 분산 층 및 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제를 포함하는 폴리머 층 중 하나 이상일 수 있다. 폴리머 층은 열가소성 수지의 층일 수 있다. 또한, 본원에서 교시되는 많은 실시형태 중 많은 실시형태에서 포토크로믹 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제를 활용하지만, 실시형태는 포토크로믹인 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제의 그것에 제한되지 않아야 함이 이해되어야 한다. 포토크로믹 엘리먼트는 한 층에, 층들에 또는 매트릭스 전체에 걸쳐 있을 수 있다. 단지 예로서, 포토크로믹 엘리먼트는: 모노머 내에, 오일 내에, 오일과 같은 액체로 마이크로캡슐화되어 제공될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 임의의 그리고 모든 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제가 사용될 수도 있고, 온도가 컬러 및/또는 광 투과 전환 속도를 변경한다.
본원에서 개시되는 실시형태는 임의의 그리고 모든 옵틱 또는 안경류 물품, 예컨대, 단지 예로서, 모터사이클 헬멧형 차광면, 스키 고글, 스포츠 글래스, 비처방 안경의 그것들인 안과적 렌즈, 고정 초점, 동적 초점, 전자적 초점을 갖는 처방 안경, 안구 내 렌즈, 콘택트 렌즈, 각막 온레이, 및 각막 인레이에 대해 사용될 수 있다.
본원에서 개시되는 실시형태는, 실내에서 실외로 갈 때 그리고 실외에서 실내로 갈 때 포토크로매틱 안경 렌즈 또는 다른 옵틱의 훨씬 더 빠른 전환을 허용할 것이다. 포토크로믹제를 하우징하는 재료에 따라, (암에서 명으로의) 선명화 또는 명화 속도는, 종래기술의 포토크로믹 안경 렌즈의 오늘날의 상태의 그것보다 5배 내지 10배 더 빠르고, 선명화 또는 명화 시간도 대응하여 더 짧아 진다. 또한, 실시형태는, 종래기술의 포토크로믹 렌즈의 오늘날의 현재의 상태와 비교하여, 따뜻한 환경의 실외에서 더 어두운 렌즈를 달성하는 능력을 허용한다. 실시형태는 이 성능 향상을 신규의 주로 광학적으로 투명한 열 관리 시스템을 통해 달성하고, 소정의 실시형태에서는, 상업적으로 입수가능한 포토크로믹 렌즈 또는 옵틱에서 현재 활용되는 것보다, 포토크로믹제 또는 포트크로믹제들을 포함하는 매트릭스의 더 높은 TG 또는 연화점을 제공하는 매트릭스 케미스트리의 그것으로 추가(결합)된다. 열 관리 시스템은, 주로 투명한 발열체(도 9, 도 10 및 도 11) 및/또는 주로 투명한 냉각체(도 16) 중 하나 이상을 포함하는 다양한 전자 컴포넌트로 이루어질 수도 있다.
이전에, 포토크로매틱 옵틱 및/또는 렌즈에 의한 제한적인 성능 밸런스가 항상 존재해왔다. 그 밸런스는, 실외에서의 암화 전환이 더 빠를수록 실외에서의 주위 열 또는 고온에 대해 포토크로믹 옵틱 및/또는 렌즈가 더 민감하게 되어(이것은 태양의 열 또는 화학 방사선 효과로 인해 악화됨) 그 결과 포토크로믹 옵틱 및/또는 렌즈의 암화 정도 및 그것이 암화될 수 있는 속도를 제한하게 된다는 것이다. 이것은, 일단 렌즈가 소정 레벨의 암화까지 가열되면 렌즈 재료가 소프트해지고 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들은 그들이 표백되기 시작하는 최대 암화 지점에 도달하는 것에 기인한다. 본원에서 개시되는 실시형태는 포토크로믹 옵틱 및/또는 렌즈의 이러한 오랜 성능 제한 문제점을 해결한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "변경" 또는 "전환"은 동일한 의미이다. 용어 표백은 틴트가 더 선명해지거나 더 밝아지는 것을 의미한다. 용어 TG는 재료의 유리 전이 온도 또는 연화점을 의미한다. 그러나, 재료는 연화점 이전의 온도에서 연화되기 시작할 수도 있다.
실시형태는, 차량 또는 운송수단의 UV 차단 또는 필터링 윈드실드 뒤에 있는 경우에도 안경(도 12, 도 13 및 도 14) 또는 옵틱이 현재의 포토크로믹보다 훨씬 더 어두운 상태로 어두워지는 것을 허용할 포토크로믹 렌즈 또는 옵틱 시스템을 포함한다. 소정의 실시형태에서, 실시형태와 관련된 주로 투명한 발열체는 열적으로 활성화 편광자 또는 층을 턴온시키는 데 활용될 수 있다. 이것은 틴트의 포토크로믹의 레벨이 감소되는 UV 차단 또는 필터링 윈드실드 또는 윈도우의 그것 뒤에서 특히 유익하다. UV 차단 또는 필터링 윈드실드 뒤에 있을 때, 열적 활성화 편광자 또는 층은 글레어 감소 및 약간의 틴트를 제공한다. 이것의 조합은 운전자 또는 승객의 눈에 대해 추가적인 시각적 편안함을 제공한다. 이것은 또한, UV 차단 또는 필터링의 주로 투명한 오브젝트, 예컨대 단지 예로서, 윈도우, 윈드실드, 차광면 등 뒤에서 사용되는 임의의 타입의 렌즈 또는 옵틱의 경우에 대한 것임이 지적되어야 한다.
몇몇 실시형태는 주로 투명한 냉각체를 포함할 수도 있다. 이러한 주로 투명한 냉각체는, 단지 예로서, 펠티에(Peltier) 쿨러이다. 단지 예로서, 주로 투명한 냉각체는: #1) 열 활성화 편광자 또는 층의 상 순서를 변경하기 위해, #2) 실외에서의 포토크로믹 층 또는 옵틱의 내부 온도를 그 표백 지점 아래의 온도로 장기간 유지하고 따라서 포토크로믹 물품 또는 렌즈가 실외에서 더 어둡게 그리고 실외의 더 높은 주위 온도에 덜 민감하게 유지되는 것을 허용하도록, 포토크로믹 층 또는 옵틱의 내부 온도에 대해 냉각용 배출 도어를 제공하기 위해 활용될 수 있다. 따라서, 투명한 냉각 시스템을 사용하는 포토크로믹 렌즈 또는 옵틱 시스템의 실시형태는, 현재의 포토크로믹의 그것보다 더 높은 실외 온도에서 어둡게 유지될 수도 있고 동시에 현재 상업적으로 이용가능한 포토크로믹의 그것보다 훨씬 더 빨리 밝아지거나 선명해진다. 또한, 실시형태는 일반적으로 사용되는 것보다 더 높은 TG를 갖는 폴리머로 이루어지는 폴리머 층을 활용하는 것을 제공함이 지적되어야 한다. 이들 실시형태 이전에, 높은 TG를 갖는 폴리머 층을 사용하는 것은, 90℉보다 높은 온도의 실외에서 더 어두운 컬러를 제공할 것이지만, 실외의 어두운 컬러의 그것에서 실내의 더 밝은 컬러의 그것으로의 전환이 극도로 느려지게 할 것이다. 따라서, 이것은 상업적으로 수용불가능했다. 투명한 발열체를 활용하는 실시형태는 더 높은 TG 폴리머 층의 사용을 허용하여, 포토크로믹 렌즈가 90℉ 위의 고온에서 더 어둡게 유지되지만 UV광 환경에서 비-UV광 환경으로 이동할 때 틴트 선명화의 빠른 전환 시간을 제공하는 것을 허용한다.
역사적으로 포토크로믹 층 또는 옵틱의 TG가 더 높을수록, 옵틱 또는 렌즈는 실외에서 자외광(UV)에 노출될 때 더 어두워지지만, 또한 실내에서 UV광에 노출되지 않을 때 렌즈의 옵틱의 선명화 더 정확히 말하면 틴트가 밝아지는 것은 더 느려진다. 이 상당한 타협(제한)은 모든 상업적으로 입수가능한 포토크로믹을 괴롭혔다. 렌즈, 옵틱, 및 포토크로믹 제조자는, 실외에서 실내로 갈 때 선명화 또는 틴트 명화의 원하는 속도의 그것에 대한 포토크로믹제를 하우징하는 폴리머 매트릭스의 경도 및 TG의 밸런스를 항상 선택해야 했다. 몇몇 실시형태가, 실외에서 실내로 갈 때 (전체적으로 포토크로믹제를 갖는 포토크로믹 렌즈 블랭크의 그것이든지 또는 포토크로믹 층의 그것이든지 간에) 포토크로믹 매트릭스를 가열시키는 투명한 발열체를 포함하기 때문이다. 이 가열 효과는 포토크로믹 틴트가 선명하게 되거나 밝아지는 시간을 빠르게 한다. 포토크로믹제를 포함하는 폴리머 매트릭스를 가열시키는 능력을 갖기 때문에, 포토크로믹제를 포함하는 폴리머 매트릭스는 더 높은 TG를 갖는 폴리머 재료로 구성될 수 있고 따라서 이전의 상업적으로 입수가능한 포토크로믹의 그것보다 더 단단해질 수 있다. 따라서 포토크로믹 물품의 실시형태는, 포토크로믹 물품의 암화와 관련하여 실외 온도(80℉ 이상의 온도를 가짐)에 덜 민감하다.
몇몇 실시형태의 포토크로믹 물품은 더 어두워지고, 종래기술의 상업적으로 입수가능한 포토크로믹의 최상의 상태보다 훨씬 더 빨리 선명해지거나 밝아질 것이고, 소정의 실시형태에서는 더 높은 주위 온도에 대한 온도 민감성이 덜하다. 마지막으로, 몇몇 실시형태는, 글레어 또는 반사 광 감소 및 보호를 제공하는 것에 의해 UV 차단 또는 필터링의 주로 투명한 윈드실드 또는 차광면이 뒤에 있을 때 태양광에서 시각적 안락함을 향상시키는 방식을 제공한다. 본원에서 개시되는 실시형태는 향상된 포토크로믹 성능, 향상된 포토크로믹 편광 성능, 향상된 편광 성능을 제공할 수 있다. 본원에서 개시되는 실시형태의 가변 틴트 엘리먼트(엘리먼트들)(가변 틴트제 또는 가변 틴트제들로도 또한 칭해짐)는, 단지 예로서, 염료, 약제, 가변 틴트를 야기할 수 있는 재료 성분일 수 있다. 포토크로믹 산업계에서 널리 알려진 수단에 의해 다양한 틴트 컬러가 만들어질 수 있다.
도 19는, 많은 포토크로매틱 재료를 어둡게 하고 밝게 하는 메커니즘인 4상 시스템을 도시하는 흐름도이다.
도 20은 많은 포토크로매틱 옵틱을 어둡게 하는 메커니즘을 추가로 예시한다. 초기 광 흡수도는 0.15 미만으로 아주 낮다. 밝은 태양광에 노출되면, 무색 형태가 전자적으로 여기되고, 채색된 형태로 변환된다. 광흡수가 증가하여, 옵틱의 가열 속도를 증가시켜, 광흡수를 증가시킨다. 가열 및 흡수 둘 다는 상호전환 속도로 추가적인 증가를 야기한다. 온도 상승은 매트릭스를 연화시키고, 복귀 속도를 증가시킨다. 광 흡수 레벨은 최대 임계치에 도달하여, 도 20에 예시된 S자형 곡선으로 나타나게 된다. 곡선의 상부에서, 온도 및 광 흡수도는 평형을 이루고 고정된 주위 조명 레벨이다. 도 20에서 X축 또는 시간축은 특정한 시간 길이로 이름 붙여지진 않았지만, 설명된 상황 하에서 시간의 경과에 따라 흡수가 일반적으로 어떻게 거동하는지를 나타내기 위해 포함되었다.
열의 인가는, 2개의 메커니즘에 의해, 채색된 형태의 비활성화를 가속시키고 활성 방사가 없을 때 무색 상태로 리턴하는 속도를 빠르게 한다. 한 메커니즘은, 분자 내부의 재정렬을 허용하는 매트릭스의 연화이다. 두 번째 메커니즘은 재정렬 프로세스를 활성화시키는 것이다. 이 프로세스는 박층(50-100미크론)으로 도포된 포토크로믹에 대해 최상으로 작용하지만 벌크의 포토크로믹에 대해서도 또한 유효하다.
히터 층에 방산된 열은 그 온도가 상상하게 할 것이다. 그러나, 열은 열 전도를 통해 인접한 쿨러 층으로도 또한 확산할 것이다. 이것은, 온도 상승이 히터 층에서 인접 층으로 확산할 것이라는 것을 의미한다. 이 프로세스는, 히터가 인접한 포토크로믹 층을 가열시키는 것을 이 프로세스가 허용하기 때문에 바람직하다. 그것은, 궁극적으로 스택 내의 모든 층이 동일한 온도를 가질 때까지 계속된다. 임의의 층 스택에 대해, 열 확산을 통한 스택에 걸친 온도의 이 확산은 특성 확산 시간 내에 발생한다. 우리의 예에서의 스택에 대해, 그것은 대략 2 내지 6초이다.
개개의 층에 삽입된 에너지는 에너지 증가, 층의 부피, 및 재료의 비열의 곱으로서 계산될 수 있다. 온도 증가가 균일한 경우, 대부분의 에너지는, 폴리머 렌즈가 단연코 최대 부피를 가지기 때문에 폴리머 렌즈 안으로 삽입된다. 단지 예로서, 포토크로믹 엘리먼트 또는 층, 써모크로믹 엘리먼트 또는 층, 폴리머 분산 이색 액정 엘리먼트 또는 층, 고체 상태의 일렉트로크로믹 엘리먼트 또는 층과 같은 가변 틴트 엘리먼트 또는 층을 선명하게 하기 위해, 엄격히 말하면, 가변 틴트 층을 가열하는 것이 충분하다. 그러나, 가변 틴트 층에 주입된 에너지는, 가변 틴트 층을 호스팅하는 폴리머 렌즈에서보다 훨씬 적은데, 가변 틴트 층이 폴리머 렌즈보다 훨씬 더 얇기 때문이다. 따라서, 확산 시간보다 더 긴 기간에 걸쳐 포토크로믹 렌즈를 가열하는 것이 불충분하며; 가열 에너지의 대부분은, 가변 틴트 엘리먼트 또는 층을 선명하게 하는 데 도움이 되지 않는 경우에 종료한다.
본원에서 개시되는 몇몇 실시형태는 가변 틴트 엘리먼트 또는 층을 가열하는 데 필요한 에너지를, 확산 시간보다 상당히 더 짧은(즉, 1초) 열 버스트(burst)에서 방산시킨다. 이렇게 하여, 방산된 에너지는 히터 및 포토크로믹 층 근처에 집중될 것이고, 결과적으로 국소적으로 더 높은 온도로 나타나게 된다. 이 효과는 확산 시간보다 더 짧은 어떤 시간 동안 지속된다. 소정의 실시형태에서, 열 버스트는 시간에 맞춰진 시퀀스로 여러 번 반복될 수 있고 이것은 마이크로프로세서에 프로그래밍될 수 있다. 따라서, 급격한 버스트의 시퀀스 또는 에너지 및 결과적인 온도의 스파이크는 대부분의 에너지를, 본 특허 출원 내에서 교시되는 다양한 실시형태에 대한 가변 틴트 엘리먼트를 가열시키기에 효율적인 방식으로 제공할 수 있다.
몇몇 실시형태에 대해 스택 디자인이 제공된다. 그 제품은 안경의 전면 상에 ITO 및 SiOx의 코팅을 도포하는 것에 의해 제조된다. 2개의 접근법 중 하나가 사용될 수도 있다. 제1의 접근법에서는, 완제품의 안경 옵틱(예를 들면, 하드 코팅됨)으로 시작하여, 제1의 전극으로 기능하는 ITO의 투명한 도전층을 도포하고, 그 다음 포토크로믹 층을, 그 다음 제2의 전극으로 기능하는 ITO의 제2의 층을 제공한다(도 21 참조, 옵션 1). 크랙에 대한 안정성을 제공하기 위해 ITO층을 도포하기 이전에 SiOx의 저항층이 또한 도포될 수도 있다. 제2의 접근법에서는, 상부에 포토크로믹 층이 미리 도포된 기존의 안경 옵틱(예를 들면, 변색 렌즈)으로 시작하여, 양극 단자에 3.5V를 전달하는 전기 회로에 연결되는 ITO 또는 SnOx/ITO의 투명한 도전층으로 포토크로믹 층을 오버코트하는 것이 가능하다(도 21 참조, 옵션 2). 모두는 아니지만 대부분의 경우에서, ITO 층의 상부에 SiOx 층 또는 하드 코트의 층이 도포된다. 대부분의 실시형태에서, 투명한 도전층에 대해 ITO가 활용되지만, 단지 예로서, 도전성 폴리머와 같은 임의의 투명한 도전재가 사용될 수도 있음이 지적되어야 한다. 마찬가지로, SiOx 이외의 저항성 재료가 사용될 수도 있다. 투명한 히터가 더 많이 매립되고 가변 틴팅 엘리먼트에 더 가까울수록 디바이스는 더 에너지 효율적으로 된다. 외면에 도포된 투명한 발열체가 가변 틴트 엘리먼트의 성능에 영향을 끼칠 것이지만, 이러한 투명한 히터는 열의 대부분이 재빨리 방산할 것이기 때문에 에너지 효율적이지는 않을 것이다. 본원에서 개시되는 실시형태는 몇몇 타입의 외부 층 아래에 위치되는 투명한 발열체를 교시한다.
도 21은 발열체 및 포토크로믹을 구비하는 렌즈를 제공하기 위한 2개의 옵션을 도시한다. 옵션 1에서는, ITO 도포 이후 포토크로믹 층이 도포된다. 후속 층이 순서대로 도포된다. AR 코트(2101), SiOx의 층(2102), ITO의 층(2103), SiOx의 층(2104), ITO의 층(2105), SiOx의 층(2106), 포토크로매틱 층(2107) 및 SiOx의 층(2108). 옵션 2에서는, 기존의 포토크로믹 층에 추가적인 프로세싱이 가해진다. SiOx 층(2112 및 2113)이 기존의 포토크로믹 층(2111)의 양면에 도포될 수도 있다. 순서대로, 패턴화된 ITO 층(2114), SiOx 층(2115) 및 AR 코팅(2116)이 SiOx 층(2113) 위에 도포된다. 포토크로매틱 층(2111)은 50-250미크론의 두께인 것이 바람직하다. SiOx 층(2112 및 2113)은 100-150nm 두께인 것이 바람직하고, 저항성이 되도록 의도된다. 두 전극 사이에 SiOx 또는 SiO2가 개시되는 본 출원의 여기저기에서, SiOx는 저항성이 되도록 의도된다. 다른 적절한 투명한 저항성 재료가 또한 사용될 수도 있다. 패턴화된 ITO 층(2114)는 20nm의 두께인 것이 바람직하다. SiOx 층(2115)은 2-3미크론의 두께인 것이 바람직하고, 하드 코트로서 기능할 수도 있다. 층(2108 및 2115)은 옵션적이다. 도 21에서 개시되는 층은 렌즈 블랭크 상에 적층된다.
도 22는 도 21의 구조에 대한 추가적으로 바람직한 층 상세를 제공하는 테이블이다.
도 23은 도 21의 구조에 대한 에너지 요건 및 충전 사이의 일 수를 제공하는 테이블로서, 옵션 1이다. 계산은, 열원, 및 실온으로 유지되는 싱크(기본 렌즈)에 의한 1차원 열전달 등식에 기초한다.
도 24는 도 21의 구조에 대한 에너지 요건 및 충전 사이의 일 수를 제공하는 테이블로서, 옵션 2이다. 계산은, 열원, 및 실온으로 유지되는 싱크(기본 렌즈)에 의한 1차원 열전달 등식에 기초한다.
도 25는 제1의 프로세스 플로우를 도시한다. 제1의 단계(2501)에서, 에실러 변색 렌즈 블랭크(Essilor Transitions Lens Blank)와 같은 포토크로매틱 렌즈 블랭크로 시작한다. 제2의 단계(2502)에서, 독점적 투명한 발열체를 예를 들면 증착에 의해 추가한다. 제3의 단계(2503)에서, 하트 코트를 추가한다. 제4의 단계(2504)에서, 결과물의 렌즈를 렌즈 연구실, 렌즈 제조자로 배송하거나, 인벤토리에 둔다.
도 26은 제2의 프로세스 플로우를 도시한다. 제1의 단계(2601)에서, 에실러 변색 렌즈 블랭크와 같은 포토크로매틱 렌즈 블랭크로 시작한다. 제2의 단계(2602)에서, 하트 코트를 추가한다. 제3의 단계(2603)에서, 독점적 투명한 발열체를, 예를 들면, 증착에 의해 추가하고, 그 다음 하드 코트를 추가한다. 제4의 단계(2604)에서, 결과물의 렌즈를 렌즈 랩, 렌즈 제조자에게 배송하거나, 인벤토리에 둔다.
전자 포토크로믹 안경류는 종래의 포토크로믹 안경류이고, 렌즈에 대한 열 관리 시스템을 더 포함하고 전자장치가 전자 프레임에서와 같이 프레임 내에 위치되거나 또는 비전자 프레임에서와 같이 프레임에 부착되는 것을 가능하게 한다.
전자 포토크로믹 안경류는 오늘날의 포토크로믹의 성능을 크게 향상시키는 능력을 제공한다. 그것은 암화의 전환 시간을 빠르게 하는 능력을 제공한다. 그리고 과거에 적절하기 작동하지 않았을 매트릭스 케미스트리를 사용하는 것에 의한 암화의 정도. 그것은 선명화의 전환 시간을 "상당히" 빠르게 하는 능력을 제공한다. 그것은 암화 임계치에 영향을 끼치지 않는 능력을 제공하고 실제 피크 암화를 증가시킬 수도 있다. 그것은 향상된 암도/온도 관계를 제공한다.
전자 포토크로믹에 의하면, 렌즈는 임의의 형상으로 가장자리 가공될 수 있다. 렌즈는 임의의 사이즈로 가장자리 가공될 수 있다. 그것은 적절한 전자장치를 포함하는 임의의 전자 프레임과 함께 작동할 것이다. 그것은, 외부 전자 모듈이 부착될 수 있는 안경다리를 구비하는 임의의 비전자 프레임에서 작동할 것이다.
예로서, 가열이 없는 보통의 변색 6(T6) 포토크로매틱 렌즈는, 15분의 노출 이후에, T6이 73%의 투과로 선명해지는 데 대략 9 +/-분 걸리게 하는 선명화 시간을 갖는다. 본원에서 개시된 바와 같이 가열하는 것에 의해, T6은 대략 2분 이하에서 대략 80%의 투과로 선명해질 것이다. 이것은 암화 상태, 암화의 속도, 또는 암도/온도 관계를 타협하지 않고 발생할 것이다.
예로서, 보통의 T6 포토크로매틱 렌즈는: 통상의 실내 조건에서 약 12분 내에 80% +의 투과로 선명해지고, 95F의 주위 온도에서 약 1분간 빛에 노출되면(실외의 화창한 조건) 약 31%의 투과로 어두워지고, 결국에는 실외의 화창한 조건 하의 95F에서 27%의 투과로 어두워지며, 결국에는 AR 코팅을 갖는 렌즈에서 사용될 때 통상의 실내 조건에서 95%의 투과로 선명해진다. 본원에서 개시된 바와 같은 열 관리 시스템을 갖는 동일한 렌즈는 유사한 파라미터를 가지지만, 2분 이하의 시간 내에 약 80%의 투과로 선명해진다는 확연한 차이를 갖는다.
더 높은 TG 재료를 사용하도록 포토크로매틱 엘리먼트의 매트릭스를 수정하고 열 관리 시스템을 갖는 그 포토크로매틱 엘리먼트를 사용하는 것은, 90℉ 위의 온도의 화창한 실외의 화창한 조건에서, 15% 투과의 암도 정도를 추가로 허용한다. 더 높은 TG 폴리머를 사용하는 것에 의해, 렌즈 또는 옵틱은 더 높은 온도 안정성을 가질 것이고, 더 높은 온도에서 더 어두운 컬러를, 더 밝은 컬러로 표백되지 않고, 장기간 유지할 것이다. 그러나, 합당한 기간 내에 어둡게 된 상태에서 밝게 된 상태의 그것으로 전환하는 능력은, 본원에서 개시되는 실시형태에 의해서만 이루어진다: 즉 투명한 발열체를 포함하는 열 관리 시스템의 도포.
본원에서 개시되는 실시형태는, 전환 가능한 가변 틴트 물품 및/또는 전환가능한 편광 물품의 성능에 영향을 끼치는 다양하게 정렬된 층 및/또는 엘리먼트의 조합 중 임의의 하나로 구성된다. 이들 엘리먼트는 #1) 발열체, #2) 냉각체, #3) 편광자, #4) 가변 틴트 엘리먼트(엘리먼트들), #5) 폴리머 층, #6) 폴리머 매트릭스 TG이다(이들은 어떤 순서로 나열된 것은 아니다). 소정의 실시형태에서, 단지 예로서, 폴리머 분산 이색 액정 엘리먼트 또는 층과 같은 가변 틴트 엘리먼트가 제공되고, 다른 실시형태에서는 일렉트로크로믹 엘리먼트 또는 층이 제공되고, 소정의 실시형태에서는, 써모크로믹 엘리먼트 또는 층이 그리고 또 다른 실시형태에서는 포토크로믹 엘리먼트 또는 층이 제공된다. 본원에서 개시되는 실시형태에서, 투명한 히터를 포함하는 열 관리 시스템은 가변 틴트 엘리먼트의 성능을 향상시키기 위해 활용된다.
본원에서 개시되는 실시형태는, 성능이 향상된 포토크로믹 옵틱 또는 물품의 그것이고, 그 성능은 에너지원, 센서 및 소정의 실시형태에서는 컨트롤러의 것과 결합된 열 생성의 경량의 투명한 부재 또는 엘리먼트의 도포에 의해 향상된다. 투명한 발열체는, 단지 예로서, 5Ω 내지 50Ω의 바람직한 범위를 갖는 2Ω 내지 >200Ω/sq의 범위 내의 전기 저항을 갖는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO)층으로 이루어질 수 있다. 도전성 폴리머 및/또는 도전성 나노 입자를 갖는 도전성 폴리머가 또한 사용될 수 있음을 주목해야 한다. 이것은 우수한 가열 성능을 제공하기에 적절한 밀도를 갖는 최적의 코팅을 생성한다. 본 개시의 목적을 위해, 용어 극, 연결 전극, 및 단자는 동일한 의미를 갖는다. 단지 예로서, 투명한 발열체는 양극 및 음극, 연결 전극 또는 단자를 포함할 수 있다. 용어 긁힘 방지 코팅 및 하드 코트도 또한 동일한 의미를 갖는다.
도 9 및 도 10은, 단지 예로서, 도포될 수 있는 많은 타입의 발열체 디자인 중 2개를 도시한다. 도 9는 오븐 버너의 그것과 유사한 전기 저항 코일의 그것이다. 그러나, 사용되는 전기적으로 도전성이고 저항성인 재료는 ITO의 그것이다. 옵틱 또는 렌즈의 그것에 대한 애플리케이션이라는 사실 때문에, 전기적으로 도전성이고 저항성인 재료는 투명하다. 몇몇 실시형태에서, 코일 발열체가 활용되는 경우 ITO가 표면에 걸쳐 균일하게 확산되지 않는다는 것을 고려하여, 코일은 얇고 아주 가깝게 감겨진 도전성 피쳐로 구성된다. 이것은, 몇몇 실시형태에 의하면, UV광이 포토크로믹 층 또는 아래의 옵틱을 활성화한다는 사실에 기인한다. 임의의 UV 광이 코일에 의해 필터링되면 불균일한 암화가 발생할 수 있다. 따라서, 실시형태는 타이트하게 디자인된 코일의 그것인 이러한 도전성 저항 코일을 고려한다. 발열체가, 렌즈의 표면을 커버하는 불균일한 전기적으로 도전성 저항 코팅의 그것이 되도록 구성되면, 코팅은, 단지 예로서, 코팅되고 있는 표면을 원하는 디자인을 갖는 ITO로 마스킹하는 것에 의해, 또는 ITO로 코팅된 이후 표면을 에칭하는 방식에 의해 제조된다. 이들은 단지, 오버 버너의 그것과 유사한 전자 도전성 저항 코일 코팅이 제조되는 방식의 2개의 예이다.
도 9는 전기 저항 코일(900)을 도시한다. 코일(900)은 투명한 전극(910)을 포함한다. 투명한 전극(910)은, 인듐 주석 산화물(ITO), 도전성 폴리머, 탄소 나노튜브, 및 유사한 재료를 포함하는 임의의 적절한 투명한 도체 또는 반도체로 이루어질 수도 있다. 코일은 가능한 한 미세하고 밀접한 것이 바람직하고, 이것은 더 높은 저항 및 더 효율적인 발열체로서 나타나게 된다. 코일은 렌즈 둘레(920)로 연장하는 것이 바람직하다.
도 10은 렌즈의 전체 표면을 커버하는 전기적 도전성 저항 층의 그것이다. 양 면에 서로 절연된 2개의 연결 전극(양극 및 음극)이 존재한다. 이들 2개의 연결 전극이 발열체 층을 형성하는 표면의 상부 상에 있는 것으로 도시되지만, 이들은 옵틱 또는 렌즈의 주변 에지에 가장 가까운 층의 사이드 에지 상에 또한 위치될 수도 있음이 지적되어야 한다. 소정의 실시형태에서, 열 관리 시스템을 연결하는 이들 2개의 연결 전극은, 단지 예로서, 은 와이어, 금, 도전성 폴리머, ITO, 탄소 나노튜브로 구성될 수 있다.
도 10은 전기적으로 저항성인 연속하는 면 발열체(1000)를 도시한다. 발열체(1000)는 절연체(1010), 제1의 전기 커넥터(1020), 제2의 전기 커넥터(1030), 및 연속 저항층(1040)을 포함한다. 연속 저항층은, 인듐 주석 산화물(ITO), 도전성 폴리머, 탄소 나노튜브, 및 유사한 재료를 포함하는 임의의 적절한 투명한 도체 또는 반도체로 이루어질 수도 있다.
도 11은 제1의 발열체(1120)와 제2의 발열체(1130) 사이에 끼인 폴리머 층(1110)을 도시한다. 폴리머 층(1110)은 하나 이상의 포토크로매틱제를 포함한다. 제1 및 제2의 발열체(1120 및 1130) 각각은 ITO의 층, 도전성 폴리머, 또는 탄소 나노튜브를 포함할 수도 있다.
상기 층들의 정렬 및 두께는 본원에서 개시되는 몇몇 실시형태의 일부인 것으로 간주된다. 소정의 실시형태에서, 발열체는 도 1에 도시된 바와 같이 포토크로믹 층 또는 옵틱의 그것 뒤에 위치될 수 있거나, 다른 실시형태에서, 발열체는 도 3에서 제공되는 바와 같은 포토크로믹 층 또는 옵틱의 그것 앞에 있을 수 있거나, 또는 도 2에서 제공되는 바와 같은 포토크로믹 층 또는 옵틱 앞뒤에 위치될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 발열체는, 포토크로믹 틴트 이외에, 도 4 및 도 15에서 제공되는 바와 같은 전기 저항을 제공하는 포토크로믹 층을 갖는 3개의 층으로 구성될 수 있다. 포토크로믹 층이 (자신의 포토크로믹 틴트 속성 이외에) 전기 저항을 제공하기 위해 사용되는 경우, 그것은 2개의 주로 투명한 전극 층 사이에 위치된다. 모두는 아니지만 소정의 경우에서, 아주 작은 전기적 도전성 입자가 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들을 포함하는 폴리머 층의 매트릭스 내에 혼합/분산될 수 있다. 따라서, 이 실시형태에서, 발열체는 3개의 층을 포함한다; 하나는 제1의 주로 투명한 전극 층, 둘째로는 포토크로믹의 전기적 저항 층, 및 제2의 주로 투명한 도전성 전극 층의 제3의 층. 주로 투명한 도전성 전극 층은, 단지 예로서, ITO(인듐 주석 산화물), 도전성 폴리머, 탄소 나노튜브로 구성될 수 있다.
도 1은 단일의 포토크로매틱 층 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(100)를 도시한다. 포토크로믹 층은 옵틱과는 분리된다. 디바이스(100)는, 착용자에 대해 가장 가까운 것부터 가장 먼 것까지의 순서로, 제1의 긁힘 방지 층(110), 옵틱(120), 발열체 층(130), 포토크로믹 층(140) 및 제2의 긁힘 방지 층(150)을 포함한다. 옵틱 전면(125)은 착용자로부터 가장 멀리 떨어져 배치되는 옵틱(120)의 사이드이다.
도 2는 포토크로믹 옵틱, 및 2개의 가열 층을 구비하는 디바이스(200)를 도시한다. 디바이스(200)는, 착용자에게 가장 가까운 것부터 가장 먼 것까지의 순서로, 제1의 긁힘 방지 층(210), 제1의 발열체 층(220), 포토크로매틱 옵틱(230), 제2의 발열체 층(240) 및 제2의 긁힘 방지 층(250)을 포함한다. 옵틱 전면(235)은 착용자로부터 가장 멀리 떨어져 배치되는 포토크로매틱 옵틱(230)의 사이드이다.
도 3은 포토크로믹 옵틱, 및 하나의 가열 층을 구비하는 디바이스(300)를 도시한다. 디바이스(300)는, 착용자에게 가장 가까운 것부터 가장 먼 것까지의 순서로, 제1의 긁힘 방지 층(310), 포토크로매틱 옵틱(320), 제2의 발열체 층(330) 및 제2의 긁힘 방지 층(340)을 포함한다. 옵틱 전면(325)은 착용자로부터 가장 멀리 떨어져 배치되는 포토크로매틱 옵틱(320)의 사이드이다.
도 4는 단일의 포토크로매틱 층 및 2개의 가열 층을 구비하는 디바이스(400)를 도시한다. 포토크로매틱 층은 옵틱과는 분리된다. 디바이스(400)는, 착용자에게 가장 가까운 것에서부터 가장 먼 것까지의 순서로, 제1의 반사 방지 코팅(410), 제1의 하드 코트 층(420), 옵틱(430), 제2의 하드 코트 층(440), 제1의 가열 층(450), 포토크로매틱 층(460), 제2의가열 층(470), 하드 코트 층(480) 및 제2의 반사 방지 코팅(490)을 포함한다.
도 5는 단일의 포토크로매틱 층, SiO2 층 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(500)를 도시한다. 포토크로매틱 층은 옵틱과는 분리된다. 디바이스(500)는, 착용자에 대해 가장 가까운 것부터 가장 먼 것까지의 순서로, 제1의 긁힘 방지 층(510), 옵틱(520), SiO2 층(530), 가열 층(540), 포토크로매틱 층(550), 및 제2의 긁힘 방지 층(560)을 포함한다. 옵틱 전면(525)은 착용자로부터 가장 멀리 떨어져 배치되는 포토크로매틱 옵틱(520)의 사이드이다.
도 6은 2개의 포토크로매틱 층, 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(600)를 도시한다. 포토크로매틱 층은 옵틱과는 분리된다. 디바이스(600)는, 착용자에 대해 가장 가까운 것부터 가장 먼 것까지의 순서로, 제1의 긁힘 방지 층(610), 옵틱(620), 제1의 포토크로매틱 층(630), 발열체 층(640), 제2의 포토크로매틱 층(650), 및 제2의 긁힘 방지 층(660)을 포함한다. 옵틱 전면(625)은 착용자로부터 가장 멀리 떨어져 배치되는 포토크로매틱 옵틱(620)의 사이드이다.
도 7은 단일의 포토크로매틱 층, SiO2 층 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(700)를 도시한다. 포토크로매틱 층은 옵틱과는 분리된다. 옵틱은 광출력을 갖는다. 디바이스(700)는, 착용자에 대해 가장 가까운 것부터 가장 먼 것까지의 순서로, 제1의 긁힘 방지 층(710), 옵틱(720), 하드 코트 층(730), 발열체 층(740), SiO2 층(750), 포토크로매틱 층(760) 및 제2의 긁힘 방지 층(770)을 포함한다.
도 8은 단일의 포토크로매틱 층, SiO2 층 및 단일의 가열 층을 구비하는 디바이스(800)를 도시한다. 포토크로매틱 층은 옵틱과는 분리된다. 디바이스(800)는, 착용자에게 가장 가까운 것부터 가장 먼 것까지의 순서로, 제1의 긁힘 방지 층(810), 옵틱(820), 제2의 긁힘 방지 층(830), 포토크로매틱 층(840), SiO2 층(850), 발열체 층(860) 및 제3의 긁힘 방지 층(870)을 포함한다.
전기적 도전성 입자를 갖는 포토크로믹 폴리머 층의 부하의 정도는, 필요한 저항의 정도를 고려하여 허용되는 레벨의 그것에 대한 전기 저항을 조정할 수 있는 것을 허용한다. 또한, 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들을 포함하는 폴리머 층의 두께는 전기 저항의 레벨에 기여한다. 도전성 입자는, 단지 예로서, 탄소 나노튜브, 도전성 폴리머, 나노 입자의 그것들일 수 있다. 소정의 실시형태에서, 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들을 포함하는 폴리머 매트릭스는 도전성 폴리머를 포함한다. 소정의 경우에서, 어떤 전기적 도전성 입자도 활용되지 않는다. 포토크로믹 전기 저항 층을 포함하는 발열체의 한 실시형태는 포토크로믹 층을 가열하는 아주 효율적인 수단을 제공한다.
소정의 실시형태는, 포토크로믹 층의 그것 이외에, 또는 포토크로믹 층의 그것 대신으로, 열적으로 전환가능한 편광자를 포함한다. 또한 소정의 실시형태는 포토크로믹 편광층 또는 엘리먼트를 활용한다. 이러한 편광자 또는 층은, 본원에 참조에 의해 통합되는 미국 특허 제7,978,391 및 제7,505,189호에서 교시된다. 그러나, 본원에서 개시되는 실시형태는, 미국 특허 제7,978,391 및 제7,505,189호에서 교시되는 바와 같은 크게 가변적인 (신뢰불가능하고 예측불가능한) 화학방사선에 의해 제공되는 열과는 대조적으로, 아주 정확하고 신뢰 가능한 발열체 및 열 관리 시스템을 활용한다. 본원에서 개시되는 몇몇 실시형태는, 하나 이상의 주로 투명한 전자 발열체 또는 엘리먼트들, 에너지원, 옵틱, 포토크로믹 층 또는 옵틱, 컨트롤러, 스위치, 및 하나 이상의 센서로 이루어지는 시스템을 제공한다. 본원에서 개시되는 소정의 실시형태에서, 타이머가 통합된다. 본원에서 개시되는 다른 실시형태에서, 열적으로 전환가능한 편광자가 포함된다. 그리고, 본원에서 개시되는 또 다른 실시형태에서, 전자적 냉각체 또는 층이 포토크로믹 물품 내에 또는 포토크로믹 물품에 인접하게 포함된다. 전자적 냉각체 또는 층은 편광 층을 다시 그 열적으로 전환되지 않은 상태로 전환하기 위해 활용될 수도 있다. 또한, 전자적 냉각체 또는 층은, 포토크로믹 층 또는 옵틱이 고온의 실외 환경에서 더 어둡게 유지되는 것을 허용하기 위해 실외 환경에서 전기적으로 활성화될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 전자적 냉각체 또는 층은 주로 투명한 열전 쿨러(thermoelectric cooler; TEC)(때때로 열전 모듈 또는 펠티어 모듈로 칭해짐)로 구성되며, 작은 열 펌프로서 기능하는 반도체 기반 전자 컴포넌트이다. 저전압이 DC 전원을 TEC에 인가함으로써, 열이 반도체 엘리먼트를 통해 한 면으로부터 다른 면으로 흐른다. 전류는 한 면을 냉각시키고 동시에 반대 면을 가열한다. 결과적으로, 인가되는 전류의 극성을 반전시키는 것에 의해 디바이스의 주어진 면이 가열 또는 냉각을 위해 사용될 수 있다. TEC의 특성은 정확한 온도 제어 애플리케이션 및 공간 제약 및 신뢰성이 우수하거나 냉매가 요구되지 않는 경우에 대해 TEC를 고도로 적합하게 만든다.
몇몇 실시형태에서 활용되는 주로 투명한 열전 쿨러는 제1의 ITO의 층, 제2의 실리콘의 층, 제3의 게르마늄의 층, 제4의 ITO의 층으로 이루어진다. 도 16을 참조한다. 실리콘 및 게르마늄 층의 두께는 각각 200 옹스트롬에서 2000 옹스트롬까지의 범위에 이른다. 그 층들은, 단지 예로서, 스퍼터링과 같은 증착에 의해 증착된다. ITO 층 또는 층들 위에 필요하다면 SiO2의 박층이 또한 제공될 수 있음이 지적되어야 한다. 또한, 외부 전극 층에 대해, ITO가 아니라, 단지 예로서, 도전성 폴리머와 같은 다른 주로 투명한 도전성 재료가 제공될 수 있다.
게르마늄 다음에 양의 전하를 그리고 실리콘 다음에 음의 전하를 배치하는 것에 의해 열의 흐름은 게르마늄으로부터 실리콘으로 될 것이다. 실리콘 다음에 양의 전하를 두고 게르마늄 다음에 음의 전하를 둬서 열의 흐름을 반대 방향으로 하는 것도 가능하다. 따라서, 주로 투명한 열전 쿨러를, 단지 예로서, 양의 전하를 갖는 그 사이드가 포토크로믹 층에 가장 가깝게 되도록 위치시킴으로써, 태양광 하에서 포토크로믹 층에서 열을 외부로 배출시켜(따라서, 포토크로믹 층을 냉각시켜), 그에 따라 포토크로믹 폴리머 층의 내부 온도의 감소를 돕는 것이 가능하다. 그 다음, 이것은 태양광 하의 실외에서 렌즈가 더 어둡게 유지되는 것을 허용하고 온도에 덜 민감하게 할 것이다. 주로 투명한 열전 쿨러는 열적으로 활성화된 편광 층 또는 엘리먼트 다음에 또한 위치될 수 있다. 이 경우, 열전 쿨러는 냉각에 의해 액정의 순서를 열적으로 전환하는 데 활용될 수 있고, 따라서 편광 상태를 턴온 또는 턴오프시키게 된다. 열전 쿨러의 전하 또는 극성을 반전시킴으로써, 그것은 히터가 될 것이고 열적 편광 층 또는 엘리먼트를 가열시킬 수 있다. 이것은 선명화 또는 명화 시간을 빠르게 하기 위해 포토크로믹 층을 가열하는 것에 대해서도 또한 유효할 것이다.
이 방법에 의해 1C 내지 50C의 온도 차이가 얻어질 수 있다. 실리콘 및 게르마늄 외에, 단지 예로서, 카드뮴 실리사이드(cadmium silicide)-카드뮴 텔루라이드(cadmium telluride)와 같은 다른 바이메탈 커플(bimetallic couple)이 또한 사용될 수 있다. 안경 또는 안경류에 대한 렌즈 또는 옵틱에서 활용되는 경우, 이들 스택은 광 입사 방향에 수직인 면을 따라, 또는 광 입사 방향에 평행하게 도포될 수 있다. 또는, 상기 다른 방식이 눈의 시선과 광학적으로 통신하는 렌즈의 에지에 또는 렌즈의 사이드에 도포될 수 있다. 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들을 포함하는 층 또는 옵틱의 내부 온도는 외부 주위 온도의 그것보다 더 뜨거울 것이고 따라서, 열이 포토크로믹 층 또는 옵틱으로부터 렌즈의 앞 또는 사이드 상에서 안경 또는 안경류를 둘러싸는 공기의 그것을 향해 배출/전달될 수 있거나 또는 포토크로믹 층 또는 옵틱으로부터 착용자의 눈에 가장 가까운 렌즈의 이면 벌크를 향해 거꾸로 배출/전달될 수 있다.
도 16은 전자적 냉각체(1600)를 도시한다. 열은 렌즈의 앞(1610)에서부터 렌즈의 뒤(1620)로 흐른다. 냉각체는, 순서대로, 제1의 ITO의 층(1630), 실리콘의 층(1640), 게르마늄의 층(1650) 및 제2의 전극(1660)을 포함한다. 다른 적절한 투명한 재료가 사용될 수도 있다.
도 17은 냉각체, 발열체, 옵틱, 및 포토크로믹 층을 통합하는 렌즈(1700)를 도시한다. 렌즈(1700)는, 렌즈의 뒤(사람 눈에 가장 가까운 것)에서부터 앞으로, 제1의 반사 방지 코팅 층(1705), 제1의 하드 코트 층(1710), 옵틱(1720), 제2의 하드 코트 층(1730), 냉각체(1740), 포토크로매틱 층(1750), 발열체(1760), 하드 코트 층(1770) 및 제2의 반사 방지 코팅 층(1780)을 포함한다. 냉각체(1740)는, 도 16에 예시된 것들과 같은, 추가 층을 구비할 수도 있다. 도 17은 제10의 실시형태에 대응한다.
도 18은 열적으로 전환가능한 편광 층, 발열체, 옵틱, 및 포토크로믹 층을 통합하는 렌즈(1800)를 도시한다. 렌즈(1800)는, 렌즈의 뒤(사람 눈에 가장 가까운 것)에서부터 앞으로, 제1의 반사 방지 코팅 층(1805), 제1의 하드 코트 층(1810), 옵틱(1820), 제2의 하드 코트 층(1830), 열적으로 전환가능한 편광 층(1840), 포토크로매틱 층(1850), 발열체(1860), 하드 코트 층(1870) 및 제2의 반사 방지 코팅 층(1880)을 포함한다. 도 18은 제11의 실시형태에 대응한다.
본원에서 개시되는 실시형태는, 포토크로믹 옵틱 또는 층 및 관련 전자장치를 포함하는 시스템을 포함한다. 본원에서 개시되는 몇몇 실시형태가 폴리머 층의 그것인 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들을 포함하는 옵틱 또는 층을 논의하지만, 이러한 층 또는 옵틱은 소정의 실시형태에서 유리의 그것일 수 있을 것이다. 몇몇 실시형태는 절실한 장기간 미충족 요구사항을 해결하기 위한 아주 우아한 방식이다. 용어 옵틱이 본 특허 출원에서 사용되는 경우 그것은 광을 투과시키는 임의의 옵틱을 의미하는 것이 이해되어야 한다. 단지 예로서: 운송차량 윈드실드, 윈도우, 모터 사이클 헬멧용 차광면, 비처방 안경, 고정 초점 및 전자 초점 둘 다의 처방 안경, 안구 내 렌즈, 콘택트 렌즈. 또한, 실시형태는 포토크로믹 부하의 레벨 및 광 투과 또는 차단의 소망되는 레벨이 소망한 상하 범위 내에서 이동될 수 있는 투과 스펙트럼의 광 변경 범위를 생성하기 위한 염료 케미스트리에 따라 사용될 수 있다.
몇몇 실시형태는 타이머의 사용을 고려한다. 타이머는 가열 부재 또는 엘리먼트를 자동으로 스위치 온 및 스위치 오프하기 위해 추가될 수 있다. 소정의 경우에서, 발열체는 온오프 사이에서 연속적으로 순환한다. 또한, 전환 시간은 소비자 요구 또는 요건에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 차량 또는 다른 운송수단의 윈드실드 뒤의 포토크로믹 옵틱의 암 또는 명의 양은 착용자에 의해 수동으로 변경 또는 제어될 수 있거나 또는 자동 모드에 놓여질 수 있다. 타이머의 목적은 발열체 또는 부재가 포토크로믹제를 하우징하는 옵틱의 기판 재료를, 재료가 너무 소프트하게 되고 포토크로믹제가 표백되기 시작하는 레벨을 넘도록 가열하는 것을 허용하지 않기 위한 것이다. 포토크로믹제를 포함하는 재료가 과열(특정 지점을 넘도록 가열되는 것을 의미함)되는 것을 허용하지 않음으로써, 암화의 레벨 및 암화의 속도가 최적화될 수 있다.
이것은, 발열체 또는 부재가 암화 및 명화의 두 상태 사이에서 훨씬 더 빠른 전환을 허용한다는 사실에 기인하지만, 암화 또는 명화의 정도를 최대화하기 위해서는, 발열체는 포토크로믹제를 하우징하는 옵틱의 기판의 온도 및 그와 관련된 폴리머 재료의 TG를 강력히 고려해야 한다.
몇몇 실시형태는 타이머와 관련하여 사용될 수도 있는 또는 사용되지 않을 수도 있는 온도 센서를 고려한다. 포토크로믹제를 포함하는 주어진 옵틱의 기판에 대해 가열 온도가 달성되면(이것은 그 표면 또는 표면에 대한 내부에서 측정될 수 있다), 발열체 또는 부재는 턴오프된다. 그리고 온도가 더 낮은 레벨로 다시 떨어지면, 필요하다면, 발열체는 다시 턴온될 수 있다. 이 사이클은 미리 설정된 기간 동안 연속적일 수 있거나 또는 수동으로 설정 및 변경될 수 있다. 또 다시, 이것은 필요하다면 자동으로 달성될 수 있다(단지 예로서, 핸즈프리를 의미함). 몇몇 실시형태는 타이머의 사용을 고려한다.
전기는, 단지 예로서, 연료 전지, 배터리, 유도적으로 충전가능한 배터리, AC 전류, DC 전류, 태양 전지, 모션, 운동 에너지, 화학적, 기계적과 같은, 이러한 전기를 제공하는 임의의 적용가능한 에너지원 수단에 의해 제공될 수 있다. 안경 애플리케이션을 통해, 각각의 포토크로믹 렌즈에 대해, 2개의 작은 바르타(Varta) V6HR 배터리는, 재충전을 필요로 하기 이전에, ITO 발열체를 주위 실온보다 10℃ 높게 대략 25회 가열하도록 허용될 것이라는 것이 발견되었다. 에너지원은 옵틱, 렌즈 또는 물품 내에, 옵틱, 렌즈, 또는 물품 상에 위치될 수 있거나 또는 옵틱, 렌즈 또는 물품에서 제거될 수 있다. 안경류 애플리케이션을 통해, 발열체의 전자장치 외에, 비록 모두는 아니지만 많은 전자장치가, 단지 예로서, 안경 프레임, 스키 고글, 모터 사이클 헬멧 내에 떨어져 실리고 포함/하우징될 수 있음이 지적되어야 한다.
용어 옵틱, 기판, 렌즈 모두는, 본 개시의 목적을 위해, 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 표백 또는 표백화는, 포토크로믹 착색 층 또는 매트릭스의 선명화 또는 명화의 그것과 동일한 의미를 갖는 것을 의미한다.
제1의 실시형태에서, 발열체를 포함하는 성능 향상된 포토크로믹 옵틱, 단지 예로서, 주로 투명한 전기적으로 인에이블되어 가열된 표면 또는 층의 그것은 포토크로믹제를 포함하는 재료의 층에 가깝게 또는 인접하게 위치된다. 주로 투명한 전기적으로 인에이블되어 가열된 표면 또는 층은, 단지 예로서, 발열체 또는 부재가 그 표면상에 있는 또는 그 내부에 매립된 얇은 유리 또는 플라스틱의 층으로 구성된다. 부재의 발열체는, 단지 예로서, 전기의 인가에 의해 동력을 공급받거나 활성화될 수 있거나 또는 전기의 제거에 의해 비활성화될 수 있는 인듐 주석 산화물(ITO)의 그것일 수 있다. 임의의 전기적 도전성 재료(도전성 폴리머의 그것을 포함함)는, 그것이 옵틱의 성능에 대한 투명성 요구를 충족하면, 발열체를 만드는 데 사용될 수 있다. 양호한 실시형태(예를 들면, 도 1 참조)에서, 발열체는 유저의 눈에 가장 가까운 또는 입사하는 UV광파에서 가장 먼 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다. 다른 양호한 실시형태에서, 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 각 사이드에 하나씩 있도록 2개의 발열체가 사용된다. 또 다른 실시형태에서, 하나의 발열체는 포토크로믹제를 포함하며 입사하는 UV 및/또는 장파장의 청색 광에 가장 가까운 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다. 전기는, 단지 예로서, 연료 전지, 배터리, 유도적으로 충전가능한 배터리, AC 전류, DC 전류, 태양 전지, 모션, 운동 에너지, 화학적, 기계적과 같은, 이러한 전기를 제공하는 임의의 적용가능한 수단에 의해 제공될 수 있다. 이 제1의 실시형태에서, 발열체는 유저에 의해 턴온 또는 턴오프된다; 옵틱을 사용하는 사람이 소망되는 포토크로믹 성능의 레벨에 따라 마음대로 발열체를 간단히 턴온 또는 턴오프할 수 있음을 의미함.
제2의 실시형태에서, 발열체를 포함하는 성능 향상된 포토크로믹 옵틱, 단지 예로서, 주로 투명한 전기적으로 인에이블되어 가열된 표면 또는 층의 그것은 포토크로믹제를 포함하는 재료의 층에 가깝게 또는 인접하게 위치된다. 주로 투명한 전기적으로 인에이블되어 가열된 표면 또는 층은, 단지 예로서, 발열체 또는 부재가 그 표면상에 있는 또는 그 내부에 매립된 얇은 유리 또는 플라스틱의 층으로 구성된다. 발열체 또는 부재는, 단지 예로서, 전기의 인가에 의해 동력을 공급받거나 활성화될 수 있거나 또는 전기의 제거에 의해 비활성화될 수 있는 인듐 주석 산화물의 그것일 수 있다. 임의의 전기적 도전성 재료(도전성 폴리머의 그것을 포함함)는, 그것이 옵틱의 성능에 대한 투명성 요구를 충족하면, 발열체를 만드는 데 사용될 수 있다. 양호한 실시형태에서, 발열체는 유저의 눈에 가장 가까운 또는 입사하는 UV광파에서 가장 먼 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다. 다른 양호한 실시형태(예를 들면, 도 2 참조)에서, 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 각 사이드에 하나씩 있도록 2개의 발열체가 사용된다. 또 다른 실시형태에서, 하나의 발열체는 포토크로믹제를 포함하며 입사하는 UV 및/또는 장파장의 청색 광에 가장 가까운 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다. 전기는, 단지 예로서, 연료 전지, 배터리, 유도적으로 충전가능한 배터리, AC 전류, DC 전류, 태양 전지, 모션, 운동 에너지, 화학적, 기계적과 같은, 이러한 전기를 제공하는 임의의 적용가능한 수단에 의해 제공될 수 있다.
이 제2의 실시형태에서, 발열체는, 포토크로믹 층의 사이드 또는 유저에게 가장 가까운 표면 상에 위치된 광 검출기 또는 광 센서를 통해 턴온 또는 턴오프된다. 광 센서는 컨트롤러에 링크될 수 있지만 항상 그럴 필요는 없다. 컨트롤러는 단지 예로서 ASIC의 그것일 수 있다. 센서는 광 투과 또는 차단의 레벨을 결정하고 이 레벨을 컨트롤러로 전달한다. 그 다음 컨트롤러는 발열체를 턴온 또는 턴오프한다.
제3의 실시형태에서, 발열체를 포함하는 성능 향상된 포토크로믹 옵틱, 단지 예로서, 주로 투명한 전기적으로 인에이블되어 가열된 표면 또는 층의 그것은 포토크로믹제를 포함하는 재료의 층에 가깝게 또는 인접하게 위치된다. 주로 투명한 전기적으로 인에이블되어 가열된 표면 또는 층은, 단지 예로서, 발열체 또는 부재가 그 표면상에 있는 또는 그 내부에 매립된 얇은 유리 또는 플라스틱의 층으로 구성된다. 부재의 발열체는, 단지 예로서, 전기의 인가에 의해 동력을 공급받거나 활성화될 수 있거나 또는 전기의 제거에 의해 비활성화될 수 있는 인듐 주석 산화물의 그것일 수 있다. 임의의 전기적 도전성 재료(도전성 폴리머의 그것을 포함함)는, 그것이 옵틱의 성능에 대한 투명성 요구를 충족하면, 발열체를 만드는 데 사용될 수 있다. 양호한 실시형태에서, 발열체는 유저의 눈에 가장 가까운 또는 입사하는 UV광파에서 가장 먼 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다. 다른 양호한 실시형태(예를 들면, 도 2 참조)에서, 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 각 사이드에 하나씩 있도록 2개의 발열체가 사용된다. 2개의 발열체(포토크로믹 층의 각 사이드에 하나씩)의 사용은, 포토크로믹 층의 앞뒤 상의 ITO 층에 대해 필요한 전기 저항을 포토크로믹 층이 제공하는 것을 허용한다. 또 다른 실시형태(예를 들면, 도 3 참조)에서, 하나의 발열체는 포토크로믹제를 포함하며 입사하는 UV 및/또는 장파장의 청색 광에 가장 가까운 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다. 전기는, 단지 예로서, 연료 전지, 배터리, 유도적으로 충전가능한 배터리, AC 전류, DC 전류, 태양 전지, 모션, 운동 에너지, 화학적, 기계적과 같은, 이러한 전기를 제공하는 임의의 적용가능한 수단에 의해 제공될 수 있다.
이 제3의 실시형태에서, 발열체는, 포토크로믹 층의 사이드 또는 유저에게 가장 가까운 표면 상에 위치된 광 검출기 또는 광 센서를 통해 턴온 또는 턴오프된다. 광 센서는 컨트롤러에 링크될 수 있지만 항상 그럴 필요는 없다. 컨트롤러는 단지 예로서 ASIC의 그것일 수 있다. 센서는 광 투과 또는 차단의 레벨을 결정하고 이 레벨을 컨트롤러로 전달한다. 그 다음 컨트롤러는 발열체를 턴온 또는 턴오프한다. 제3의 실시형태는 컨트롤러의 일부로서 또는 컨트롤러와 분리된 타이머를 더 포함한다. 타이머는 지속 중인 연속 사이클의 타이밍을 설정할 수 있거나 또는 광 투과 또는 차단의 원하는 레벨이 도달하면 특정 기간 이후 발열체를 턴온 및 턴오프하도록 설정될 수 있다.
제4의 실시형태(도시되지 않음)에서, 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들을 포함하는 2개의 층 또는 옵틱을 구비하는 복합 옵틱은, 2개의 층 또는 옵틱이 자외선 방사선 및/또는 보라색(긴 청색 파장) 방사선의 광 경로 둘 다에 있게 되도록 배치된다. 이들 2개의 층 또는 옵틱은, 층 #1 또는 옵틱 #1이 입사하는 UV 방사선에 가장 가깝고 층 #2 또는 옵틱 #2가 층 #1 또는 옵틱 #1 뒤에 위치되며 입사하는 UV 및/또는 긴 청색 파장의 광의 파장으로부터 더 멀리 떨어지고 사람의 눈에 가장 가깝게 되도록 위치된다. 층 #1 또는 옵틱 #1는 층 #2 또는 옵틱 #2보다 UV 광 및/또는 긴 청색 광 파장에 더 반응적이거나 민감하고 층 #2 또는 옵틱 #2보다 더 낮은 TG를 갖는 재료로 구성되고 및/또는 자신의 더 높은 TG 재료의 구조체 내에, 포토크로믹제가 층 #2 또는 옵틱 #2의 그것보다 UV 광 및/또는 긴 청색 광 파장(도메인 내)에 훨씬 더 반응적이거나 민감하게 되는 것을 허용하는 더 낮은 TG 재료의 도메인을 구비한다. 또한, 발열체는 층 #1 또는 옵틱 #1에 가깝거나 인접한다.
이 제4의 실시형태에서, 발열체는 센서에 커플링된 컨트롤러를 통해 턴온 또는 턴오프된다. 컨트롤러는, 소정의 경우에서, UV 광 및/또는 장파장의 청색 광의 주기적 투과를 허용하여, 충분한 투과량을 가지고 층 #1 또는 옵틱 #1을 투과하고 따라서 층 #2 또는 옵틱 #2를 어둡게 하도록, 발열체를 교대로 온오프한다. 이것을 행함으로써, 복합 옵틱의 순수 암화는, 향상된 포토크로믹 층으로 인해 향상되고, 암화 및 선명화 시간도 또한 향상된다. 층 #1 또는 옵틱 #1의 두께 및 TG는, 열을 인가하여 층 #1 또는 옵틱 #1의 온도를 올릴 때 이 투과를 허용하도록 최적화된다.
제5의 실시형태(예시되지 않음)에서, 발열체를 포함하는 성능 향상된 포토크로믹 옵틱, 단지 예로서, 주로 투명한 전기적으로 인에이블되어 가열된 표면 또는 층의 그것은 포토크로믹제를 포함하는 재료의 층에 가깝게 또는 인접하게 위치된다. 주로 투명한 전기적으로 인에이블되어 가열된 표면 또는 층은, 단지 예로서, 발열체 또는 부재가 그 표면상에 있는 또는 그 내부에 매립된 얇은 유리 또는 플라스틱의 층으로 구성된다. 부재의 발열체는, 단지 예로서, 전기의 인가에 의해 동력을 공급받거나 활성화될 수 있거나 또는 전기의 제거에 의해 비활성화될 수 있는 인듐 주석 산화물의 그것일 수 있다. 임의의 전기적 도전성 재료(도전성 폴리머의 그것을 포함함)는, 그것이 옵틱의 성능에 대한 투명성 요구를 충족하면, 발열체를 만드는 데 사용될 수 있다. 양호한 실시형태에서, 발열체는 유저의 눈에 가장 가까운 또는 입사하는 UV광파에서 가장 먼 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다. 다른 양호한 실시형태에서, 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 각 사이드에 하나씩 있도록 2개의 발열체가 사용된다. 또 다른 실시형태에서, 하나의 발열체는 포토크로믹제를 포함하며 입사하는 UV 및/또는 장파장의 청색 광에 가장 가까운 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다.
제5의 실시형태에서, 발열체는, 포토크로믹제를 포함하는 옵틱의 기판의 표면에 인접하게 또는 포토크로믹제를 포함하는 옵틱의 기판 내에 매립되어 위치되는 열 센서를 통해 (직접적으로 또는 간접적으로) 턴온 또는 턴오프된다. 광 센서는 컨트롤러에 링크될 수 있지만 항상 그럴 필요는 없다. 컨트롤러는 단지 예로서 ASIC의 그것일 수 있다. 센서는, 포토크로믹제를 포함하며 이 레벨을 컨트롤러에게 전달하는 옵틱의 기판 재료의 온도를 결정한다. 그 다음 컨트롤러는 발열체를 턴온 또는 턴오프한다. 이 액션은 지속 중인 사이클에서 또는 특정 기간 동안 계속될 수 있다.
제6의 실시형태(도 6 참조)에서, 층 #1 또는 옵틱 #1 및 층 #2 또는 옵틱 #2를 구비하는 복합 옵틱은 동일한 TG를 갖지만 이들 중 어느 하나 또는 둘 다는, 층 #2 또는 옵틱 #2가 더 낮은 레벨의 광에 대해 층 #1 또는 옵틱 #1보다 더 광에 반응적이고/민감하게 하는 도메인을 렌즈 재료 내에 구비할 수 있다. 소정의 경우에서, 이 제6의 실시형태에서, 발열체는 층 #1 또는 옵틱 #1와 층 #2 또는 옵틱 #2의 그것 사이에 위치된다. 다른 경우에서는, 이 제6의 실시형태에서, 발열체가 층 #1 또는 옵틱 #1의 전면 상에 또는 그 전면에 가깝게 위치된다. 센서에 커플링되는 컨트롤러는 발열체가 턴온 및 턴오프하도록 지시하여, UV 광 및/또는 장파장의 청색 광의 적절한 투과가 층 #2 또는 옵틱 #2뿐만 아니라 층 #1 또는 옵틱 #1을 어둡게 하는 것을 허용하게 한다. 이것을 행함으로써, 복합 옵틱의 순수 암화는, 향상된 포토크로믹 층으로 인해 향상되고, 암화 및 선명화 시간도 또한 향상된다. 층 #1 또는 옵틱 #1의 두께 및 TG는, 열을 인가하여 층 #1 또는 옵틱 #1의 온도를 올릴 때 이 투과를 허용하도록 최적화된다. 층 #1은 도 6의 제1의 포토크로믹 층(630)에 대응하고, 층 #2는 제2의 포토크로매틱 층(650)에 대응한다. 도 6은, 포토크로매틱 층이 옵틱과 분리되지만, 2개의 포토크로매틱 옵틱, 즉 옵틱 #1 및 옵틱 #2가 존재하는 경우와 동일한 개념이 적용될 수도 있다.
제7의 실시형태(예를 들면, 도 4 참조)에서, 포토크로믹제를 포함하는 재료의 층 양단에 전위가 인가된다. 이러한 층은, 포토크로믹제를 구성하는 분자를 인가된 전위의 방향으로 정렬하기 위해 분자들이 자유롭게 굴러다니고 및 또는 회전하도록, 상대적으로 낮은 동적 점성 또는 모듈러스를 가져야만 한다. 전위는, 포토크로믹제를 하우징하는 층 또는 옵틱의 양 사이드 상에 각각 있는 2개의 주로 투명한 전극에 의해 생성된다. 포토크로믹제에 전위를 인가함으로써, 포토크로믹제의 성능과 그에 따라 옵틱의 명화의 암화를 적극적으로 변경하는 것이 가능하다. 실시형태 7의 구조는, 포토크로믹 층 양단에 인가되는 전위뿐만 아니라 열의 생성도 제공한다.
제8의 실시형태(예를 들면, 도 7 참조)에서는, 복합 렌즈 또는 옵틱이, 렌즈 블랭크(반제품 또는 완제품)에 상업적으로 도포되는 2미크론 내지 5미크론의 두께의 긁힘 방지 외부 층을 포함한다. 렌즈의 앞에서부터 시작하여 안쪽의 뒤쪽으로 진행하는 이 하드 코트 층 아래의 층은: 대략 25미크론과 200미크론 사이의 두께 더 바람직하게는 대략 30미크론 내지 125미크론의 두께의 포토크로믹 폴리머 층, 대략 2미크론 내지 20미크론의 더 바람직하게는 대략 3미크론 내지 10미크론의 두께의 SiO2 층, 0.1미크론 내지 1.0미크론의 두께 더 바람직하게는 0.1미크론 내지 0.5미크론의 두께의 ITO 발열체 (이들은 연속적이거나 또는 하드 코팅 층(단지 예로서 SiO2)의 표면에 걸쳐 오븐 버너형 디자인의 형태(도면 참조)일 수 있음(하드 코팅 층 위에 ITO 발열체가 증착됨), 1미크론과 5미크론의 더 바람직한 두께를 갖는 1미크론과 10미크론 사이에 있을 수 있는 하드 코팅 층. 하드 코트 층은, 대부분의 렌즈를 구성하는 벌크 두께 매트릭스를 옵틱의 전면의 그것에 인접하게 위치된다. 단지 예로서, 옵틱은 1.67의 굴절률을 갖는 MR 10(Mitsui 제조)이다. 위에서 언급된 모든 층이 렌즈의 전면 커버 상에 도포되기 때문에, 렌즈의 전면 커버의 그것에 대한 곡률을 설정하는 것은 이 옵틱의 전면이다. 이것은, 옵틱의 전면의 대부분에 추가되는 모든 층이 등각 방식으로 도포되기 때문이다. 옵틱의 이면은 미완의 표면의(그대로 활용되는 경우, 반제품의 렌즈 블랭크의 또는 완제품의 렌즈 블랭크로서 활용되는 경우 완제품의) 그것일 수 있고 또한 하드 코트를 포함하고 그 다음 반사 방지 코팅이 이면 및 전면에 추가로 도포될 수 있다.
실시형태 #8을 활용하는 실험에서, 그레이 틴트에 기여하는, 포토크로믹제를 포함하는 포토크로믹 층을 포함하는 제1의 포토크로믹 물품이, 실외 온도가 95℉일 때 태양광 하의 실외에서 그것의 가장 어두운 상태로 어두워진다. 완전히 어두워진 제1의 포토크로믹 물품은 대략 30%의 투과를 갖는 것으로 측정된다. 제1의 포토크로믹 물품은 도 7에 예시된 바와 같은 적층 구조를 포함한다. 제1의 포토크로믹 물품이 그것이 가장 어두운 상태, 즉 태양광 하의 실외에서 대략 30%의 투과로 어두워지자마자, 포토크로믹 물품은 주위 온도가 70℉인 실내로 되돌아 왔다. 도 7에 도시된 발열체는, 어두워진 제1의 포토크로믹 코팅 층을, 대략 120F의 온도까지, 또는 70F의 실내 주위 실온보다 10C 더 높은 온도까지 2분동안 가열하도록, 실내로 돌아온 즉시 활성화되었다. 어두워진 코팅(및 따라서 제1의 포토크로믹 물품)은 자신의 틴트 컬러에서 밝아지거나 선명해져서 대략 2분 내에 85%의 광 투과를 갖게 된다. 비교를 제공하기 위해, 발열체의 활성화가 없는(따라서 열을 인가하지 않는) 제2의 포토크로믹 물품으로, 동일한 실험이 반복되었으며, 동일한 지점의 광 투과까지 선명해지기 위한 시간은 15분 초과하였다. 제1의 포토크로믹 물품이 발열체를 포함했다는 것을 제외하면 이 비교의 모든 변수는 정확히 동일했다.
제1의 포토크로믹 물품을 포함하는 폴리머 매트릭스가 제2의 포토크로믹 물품의 TG보다 더 높은 TG를 갖는다는 점을 제외하면, 발열체를 포함하는 포토크로믹 물품의 실시형태 #8의 그것과 동일한 제9의 실시형태에서. 따라서, 실외 온도가 100℉일 때 태양광 하의 실외에서 그레이 틴트가 자신의 가장 어두운 레벨로 어두워지는 것에 기여하는 포토크로믹제를 포함하는 포토크로믹 층을 포함하는 포토크로믹 물품을 가지고 실시형태 #8의 실험이 반복되었다. 완전히 어두워진 제1의 물품은 대략 20%의 투과를 갖는 것으로 측정된다. 제1 및 제2의 포토크로믹 물품은 도 7에 예시된 바와 같은 적층 구조를 포함한다. 제1의 포토크로믹 물품이 그것이 가장 어두운 상태, 즉 태양광 하의 실외에서 대략 20%의 투과로 어두워지자마자, 포토크로믹 물품은 주위 온도가 70℉인 실내로 되돌아 왔다. 도 7에 도시된 발열체는, 어두워진 제1의 포토크로믹 코팅 층을, 70F의 실내 주위 실온보다 대약 120F 또는 10C 더 높은 온도로 2분동안 가열하도록, 실내로 돌아온 즉시 활성화되었다. 어두워진 코팅(및 따라서 제1의 포토크로믹 물품)은 자신의 틴트 컬러에서 밝아지거나 선명해져서 대략 2분 내에 85%의 광 투과를 갖게 된다. 비교를 제공하기 위해, 발열체의 활성화가 없는(따라서 열을 인가하지 않는) 제2의 포토크로믹 물품으로, 동일한 실험이 반복되었으며, 동일한 지점의 광 투과까지 선명해지기 위한 시간은 15분 초과하였다. 폴리머 매트릭스의 TG 및 발열체를 제외하면, 이 비교의 모든 변수는 정확히 동일했다. 제1의 포토크로믹 물품은 발열체 및 포토크로믹제를 하우징하는 더 높은 TG의 폴리머 매트릭스를 포함했다. 제2의 포토크로믹 물품은 발열체를 포함하지 않았고 제1의 포토크로믹 물품의 TG보다 더 낮은 TG를 가졌다.
제10의 실시형태에서, 전자적 냉각체가 포토크로믹 렌즈 내에 위치된다. 전자적 냉각체는, 그것의 음전하 또는 음극이 렌즈의 뒷면과 마주하고 양전하 또는 양극이 포토크로믹 층과 마주하도록 위치된다. 이 실시형태에서, 발열체는 포토크로믹 층의 앞에서 렌즈에 더 가깝게 위치되고 전자적 냉각체는 (포토크로믹 층의 뒷면에서) 뒤에서 포토크로믹 층에 인접하지 않다면 아주 가깝게 위치된다. 따라서, 제10의 실시형태는, 포토크로믹 렌즈를 가열하는 것이, 단지 예로서, #1 실내에서 실외로 갈 때 필요하다면 포토크로믹 층의 매트릭스를 약간 연화시켜 암화 효과를 빠르게 하는 것 및/또는 #2 실외에서 실내로 들어갈 때 뜨거워져서 포토크로믹 층에 의해 제공되는 암화 효과를 제거하여 실내 광 투과를 빠르게 하는 것 또는 틴트 선명화 시간을 상기 다른 방식으로 빠르게 하는 것을 허용하는 포토크로믹 렌즈 또는 물품을 제공한다. 또한, 전자적 냉각체는, 단지 예로서, 80F 이상의 고온의 실외 환경에서 시간의 기간 동안 실외에서 암화의 정도를 유지하기 위해 제공된다. 도 17을 참조한다. 차가운 환경의 경우, 냉각체를 포토크로믹 층의 앞에 두고 발열체를 포토크로믹 층 뒤에 렌즈에 더 가깝게 두는 것이 가능함이 지적되어야 한다.
제11의 실시형태에서, 열적으로 전환 가능한 편광자가 포토크로믹 렌즈 내에 위치된다. 이 제11의 실시형태에서, 열적으로 전환가능한 또는 활성화되는 편광 층은 포토크로믹 층 뒤에 위치된다. 포토크로믹 층과 열적으로 전환가능한 편광 층의 그것 사이에 발열체가 위치된다. 열적으로 전환가능한 층은 포토크로믹제가 없는 폴리머 분산 이색 액정으로 구성된다. 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들은 포토크로믹 폴리머 층으로 통합된다. 포토크로믹 층은 열적으로 전환가능한 편광 층의 그것의 전방 또는 앞에 위치된다. 따라서, 제11의 실시형태는, 포토크로믹 렌즈를 가열하는 것이, 단지 예로서, #1 실내에서 실외로 갈 때 필요하다면 포토크로믹 층의 매트릭스를 약간 연화시켜 암화 효과를 빠르게 하는 것, 및/또는 #2 실외에서 실내로 들어갈 때 뜨거워져서 포토크로믹 층에 의해 제공되는 암화 효과를 제거하여 실내 광 투과를 빠르게 하는 것 또는 틴트 선명화 시간을 다른 방식으로 빠르게 하는 것, 및/또는 #3 차량 또는 운송수단 내에서 UV 차단 또는 필터링 윈드실드 뒤에 있을 때 편광 층을 열적으로 전환시키기 위해 열을 제공하는 것을 허용하는 포토크로믹 렌즈 또는 물품을 제공한다.
또한, 열적으로 편광된 층은, 단지 예로서, 포토크로믹 층의 틴트 암화 기여의 그것 외에 태양광 하에서 실외에 있을 때 글레어 및 반사된 광을 감소시키는 #1 편광 층, 및/또는 UV 차단 또는 필터링 윈드실드의 그것 뒤와 같이 포토크로믹 층을 적절히 어둡게 하는 데 필요한 적절한 양의 UV 광의 부재시 열적으로 스위치 온 및 스위치 오프될 수 있는 #2 편광 층을 위해 제공된다. 도 18을 참조한다.
포토크로믹 층의 그것 위에 배치된 외부 보호층은 보호 코팅의 비제한적인 그것일 수 있고, 오르가노 실란을 포함하는 마모 방지 코팅, 방사선 경화 아크릴레이트 기반 박막을 포함하는 마모 방지 코팅, 실리카, 티타니아 및/또는 지르코니아와 같은 무기재에 기초한 마모 방지 코팅, 자외선 경화가능한 타입의 유기 마모 방지 코팅, 산소 차단 코팅, UV 차단 코팅, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 보호 코팅은 방사선 경화 아크릴레이트 기반 박막의 제1의 코팅 및 오르가노-실란을 포함하는 제2의 코팅을 포함할 수 있다. 상업적 보호 코팅 제품의 비제한적인 예는, SDC 코팅, 인크. 및 PPG 산업, 인크. 로부터 각각 입수가능한 SILVUE.RTM. 124 및 HI-GARD.RTM 코팅을 포함한다.
제12의 실시형태에서는, 발열체를 포함하는 투명한 열 관리 시스템이, 착용자에게 필요한 광출력으로 제조된 가장자리 가공된 또는 가장자리 가공되지 않은 렌즈 중 어느 하나에 도포된다. 부재의 발열체는, 단지 예로서, 전기의 인가에 의해 동력을 공급받거나 활성화될 수 있거나 또는 전기의 제거에 의해 비활성화될 수 있는 인듐 주석 산화물의 그것일 수 있다(예를 들면, 도 9 및 도 10 참조). 임의의 전기적 저항성 재료(도전성 폴리머의 그것을 포함함)는, 그것이 옵틱 또는 렌즈의 성능뿐만 아니라 발열체의 그것에 대한 도전성, 저항, 및 투명성 요구를 충족하면, 발열체를 만드는 데 사용될 수 있다. 또한, 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들이 위치되는 층 또는 매트릭스와 비교하여, 전기적 도전성 재료가 렌즈의 앞을 향해 순방향으로 도포되면, 발열체는 UV 광의 투과를 허용해야 한다. 이것은, 포토크로믹 렌즈에서 발견되는 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들과 충돌하기 위해서는 UV 광의 앰블 투과(amble transmission)가 필요하다는 것을 의미하고, UV 광은 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들과 충돌하기 이전에 발열체를 통과한다. 따라서, 열 관리 시스템 내에서 활용되는 전기적 도전성 저항 재료는, 포토크로믹제로 하여금 자신의 틴트를 어둡게 변경하게 하기에 충분한 UV 광을 투과시키도록 선택되어야 한다.
제12의 실시형태 중 모두는 아니지만 소정의 경우에서, 포토크로믹제를 포함하는 가장자리 가공된 렌즈(포토크로믹 렌즈)는, 안경 가게 또는 안경원(이들은 안경 프레임과 렌즈를 판매함)에 의해, 착용자의 처방에 따라 렌즈를 갈고 연마하고 그 다음 가장자리를 착용자가 선택한 안경 프레임의 형상으로 가공하는 안경 가게 또는 안경원에 자리에 있지 않은 안경 연구실로부터 주문될 수도 있다. 단일 시력의 렌즈 및 소정의 이중 초점 또는 누진 렌즈가 완제품의 광출력 형태로 판매되는 경우, 처방 렌즈를 갈고 연마하거나 디지털적으로 표면가공할(자유 형식으로 할) 필요가 없음이 지적되어야 한다. 또한, 소정의 경우에서, 광학 연구실는 안경 가게의 자리에 위치될 수 있다. 또한, 소정의 경우에서, 안경 가게 또는 안경원은 인터넷에서 이용가능한 상업 입지의 것일 수 있다. 여전히 다른 경우에서, 안경 가게, 안경원, 광학 연구실, 인터넷 중 하나로부터 그들의 포토크로믹 안경류(포토크로믹 렌즈 및 포토크로믹 렌즈를 하우징하는 안경 프레임)를 수령한 이후 포토크로믹 렌즈의 착용자는 그들의 포토크로믹 안경류의 성능을 향상시키기로 결정한다. 이 경우, 착용자는 그들의 포토크로믹 안경류를 컨버터에게 보낼 수 있고, 여기서는 투명한 열 관리 시스템이 도포된다.
열 관리 시스템을 갖는 포토크로매틱 렌즈를 소비자에게 제공하기 위한 한 접근법은 도 30에 예시되어 있다. 제1의 단계(3001)에서, 소비자는 아이케어 공급자(eyecare provider; ECP)로부터의 전자 포토크로믹 렌즈를 주문한다. 제2의 단계(3002)에서, 랩은 표준(발열체가 없음) 포토크로믹 블랭크를 처방에 따라 처리하고 가장자리 가공하여, 프레임과 함께 컨버터에게 보낸다. 제3의 단계(3003)에서, 컨버터는 렌즈를 포토크로믹 렌즈로 변환한다. 컨버터는 다른 옵션적인 층, 예컨대 반사 방지 코팅을 추가할 수도 있다. 컨버터는 렌즈를 컨트롤러에 전기적으로 연결하고, 렌즈를 프레임 내에 장착한다. 컨버터는 렌즈를 ECP에게 배송한다. 제4의 단계(3004)에서, ECP는 렌즈를 환자에게 분배한다. 이 프로세스는 많은 변환 접근법 중 단지 하나이다.
그러나, 열 관리 시스템의 주문은, 안경 가게, 안경원, 도매 광학 연구실, 인터넷, 렌즈 제조업자 또는 착용자 중 누구의 주문에 의해서건, 열 관리 시스템을 추가하는 하기의 방법을 따른다. 착용자의 광출력을 포함하는 완제품의(양 표면이 정확한 곡률을 포함함) 포토크로믹 안경 렌즈의 그것에 대한 열 관리 시스템의 추가는, "종래의 포토크로믹 안경류를 전자 포토크로믹 안경류의 그것으로 변환하는 것" 또는 "포토크로믹 렌즈를 전자 포토크로믹 렌즈의 그것으로 변환하는 것"으로 본원에서 설명된다.
포토크로믹제를 포함하는 렌즈(포토크로믹 렌즈로 공지됨)가 소정의 경우에서 가장자리 가공되면, 그것은 가장자리 가공된 렌즈가 하드 코팅되지 않은 경우 긁힘 방지 코팅으로 코팅된다. 어느 경우에서건, 프레임에 필요한 적절한 형상을 가장자리 가공된 이후 포토크로믹 렌즈는 투명 열 관리 시스템을 받아들이도록 준비된다. 모두는 아니지만 소정의 경우에서, 포토크로믹 렌즈는 렌즈 제조 공장에서 공지의 세정 프로세스에 의해 조심스럽게 세정된다. 모두는 아니지만 소정의 경우에서, 포토크로믹 렌즈가 세정되자 마자 그 외부 표면 상에 SiO2의 층이 (증착에 의해) 도포된다.
발열체를 포함하는 투명한 열 관리 시스템은, 착용자에 의해 요구되는 광출력을 포함하는 렌즈의 외부 전면의 상부에 도포된다. 제12의 실시형태의 경우에서 ITO 또는 도전성 폴리머 코팅 중 어느 하나가, 전기의 인가에 의해 층을 가열시키는 저항성 도전층의 형태로, 증착에 의해 도포된다. 발열체는, 단지 예로서, 오븐형 버너 또는 포토크로믹제의 그것에 가장 가까운 렌즈의 전체 표면을 커버하는 코팅의 그것과 같은 형상일 수 있다. 발열체의 도포에 후속하여, 긁힘 방지 하드 코팅이 딥 코팅에 의해 도포된다. 모두는 아니지만 소정의 경우에서는, 그 다음, 긁힘 방지 하드 코팅의 상부에 반사 방지 코팅이 도포된다.
착용자의 광학적 처방(착용자에 대한 요구되는 광출력을 가짐)의 그것으로 완성된 그리고 소정의 실시형태에서 그 외부 표면 상에 이미 긁힘 방지 코팅이 도포된 포토크로믹 렌즈 또는 렌즈 블랭크를 변환할 때, 열 관리 시스템의 도포 이전에 렌즈의 외부 표면이 조심스럽게 세정되는 것을 고려하면, 열 관리 시스템(발열체)는 긁힘 방지 코팅을 포함하는 표면의 상부에 직접적으로 도포되는 것이 지적되어야 한다. 몇몇 경우에서, 긁힘 방지 코팅의 외부 표면은 화학적으로 에칭되고 다른 경우에서는 그 표면은 이온 처리를 통해 준비된다. 화학적 에칭 및/또는 이온 처리는, 열 관리 시스템이 도포되는 외부 표면에 대한 열 관리 시스템의 접착을 촉진하도록 기능한다. 소정의 다른 실시형태에서, 열 관리 시스템을 포함하는 포토크로믹의 그것으로 변환되고 있는 포토크로믹 렌즈 또는 렌즈 블랭크의 최외부 코팅이 반사 방지 코팅의 그것인 경우, 모두는 아니지만 대부분의 경우에서, 반사 방지 코팅은 발열체가 도포되기 이전에 박리된다. 이러한 박리는 화학적 배쓰(chemical bath)에 의해 달성될 수 있다.
가장자리 가공된 렌즈에 발열체가 도포되었고, 그 외부 표면을 피복하는 긁힘 방지 코팅을 수용했으며, 그리고 모두는 아니지만 소정의 경우에서, 반사 방지 코팅을 수용할 수 있다면, 가장자리 가공된 렌즈는 에너지원에 전기적으로 연결되도록 준비된다. 전기적 연결은, 그 외부 표면을 관통하며 발열체의 양극 및 음극(단자들)와 연결하는 연결 전극을 통하거나 또는 가장자리 가공된 렌즈의 주변 에지를 통해 양극 및 음극을 연결하는 연결 전극을 통할 수도 있다. 모두는 아니지만 소정의 경우에, 그 연결은, 단지 예로서, 도전성 고무의 그것과 같은, 단지 예로서, 압축성 전기 접촉의 사용을 통할 수 있고, 도전성 고무가 사용되는 경우, 2조각이 사용되어 한 조각은 열 관리 시스템의 양극 및 음극(단자들)과 연결된다. 다른 경우에서, 가장자리 가공된 렌즈의 표면 또는 가장자리 가공된 렌즈의 주변 에지 중 어느 하나 상에, 전기 도전성 스프링에 의해 부하가 걸린 핀이 사용된다. 다른 경우에서, 발열체의 양극 및 음극(또는 단자들)에 연결되는 렌즈의 표면 또는 주변 에지 상에, 전기적 도전성 탭이 마련되고, 도전성 전극은 전기적 탭에 연결된다. 또 다른 경우에서, 도전성 폴리머 또는 도전성 에폭시가 활용된다.
전기적 연결이 이루어지면, 발열체를 포함하는 가장자리 가공된 포토크로믹 렌즈는 착용자에 의해 선택되었던 안경 프레임에 장착된다. 소정의 경우에서, 이 프레임은, 전자장치를 포함하는 프레임(전자 프레임으로 공지됨)의 그것일 것이다(예를 들면, 도 12 참조). 다른 경우에서, 프레임은 비전자 프레임의 그것이고, 외부 전기 모듈 또는 어댑터(예를 들면, 도 14 및 도 15 참조)가 안경 프레임의 하나 또는 양 다리의 내부에 적용된다. 소정의 실시형태에서, 하나의 외부 모듈은 열 관리 시스템을 포함하는 포토크로믹 렌즈 둘 다에 대해 작동할 수 있다. 다른 실시형태에서, 비전자 안경 프레임 내에 하우징된 2개의 포토크로믹 렌즈 각각에 대해, 하나의 외부 모듈이 활용된다. 포토크로믹 렌즈 둘 다를 전기적으로 연결하기 위해 하나의 외부 모듈이 활용되는 경우, 적절한 전기적 연결성을 제공하도록 전기적 리드는 비전자 프레임에 적용 또는 부착되어야 한다.
도 12는 열 관리 시스템을 갖는 포토크로매틱 안경류(1200)를 도시한다. 전기 컴포넌트(1210)는 안경류의 안경다리(1220) 내에 하우징되는 것으로 예시된다. 전기 연결부(1230)는 전기 컴포넌트(1220)를 렌즈(1240)에 전기적으로 연결한다. 전기 컴포넌트(1210)는 안경류의 2개의 안경다리 내에 하우징되는 것으로 예시된다. 그러나 모든 전기 컴포넌트(1210)는 단일의 위치에 하우징될 수 있을 것이고, 전기 연결은 그 위치로부터 양 렌즈로 이루어진다. 렌즈(1240)는 적어도 하나의 포토크로매틱 층과 적어도 하나의 가열층을 포함하고, 본원에서 설명된 특정 구조 중 임의의 것 또는 관련 구조를 가질 수도 있다.
도 13은 열 관리 시스템을 갖는 포토크로매틱 안경류(1300)를 도시한다. 전기 컴포넌트(1310)는 포토크로매틱 렌즈(1320) 둘레에서 그 내부에 하우징되는 것으로 예시된다. 본 실시형태에서, 안경 프레임은 전기 컴포넌트를 포함할 필요가 없다. 렌즈(1320)는 적어도 하나의 포토크로매틱 층과 적어도 하나의 가열층을 포함하고, 본원에서 설명된 특정 구조 중 임의의 것 또는 관련 구조를 가질 수도 있다.
도 14는 전자장치가 안경류에 하우징되고 발열체를 갖는 포토크로매틱 렌즈에 전기적으로 연결되는 한 방식을 도시한다. 안경류(1400)는 안경다리(1410)를 포함한다. 안경다리(1410)는 안경다리 힌지(1415)에 의해 포토크로매틱 렌즈(1420)에 연결된다. 노즈 브리지(1425)는 렌즈(1420)를 다른 렌즈(도시되지 않음)에 연결한다. 왼쪽 안경다리(1410)의 내부와 렌즈(1420)의 이면이 예시된다. 전자장치는 독립형 모듈(1430)에 하우징되는데, 독립형 모듈은 안경다리(1410) 외부에 있을 수도 있거나 안경다리(1410) 안에 임베딩될 수도 있다. 모듈(1430)은 컨트롤러(1432)를 하우징한다. 컨트롤러(1432)는 광센서(1431), 스위치(1433), 배터리(1434) 및 유도 코일(1435)에 전기적으로 연결된다. 광센서(1431) 및 스위치(1433)로부터의 입력에 따라, 컨트롤러(1432)는 렌즈(1420) 내의 히터에 전력을 공급한다. 모듈(1430)은, 적어도 2개의 리드인 절연 리드(1450), 및 도전성 고무(1460)를 갖는 전자적 플렉스 케이블(1440)에 의해 렌즈(1420)에 전기적으로 연결된다.
도 15는 발열체를 갖는 포토크로매틱 렌즈에 전자장치 모듈의 연결에 대한 상세를 예시한다. 모듈(1500)은 밀봉된 하우징(1510)을 포함한다. 하우징(1510)은, 하우징(1510) 안쪽의 센서에 광이 도달하는 것을 허용하기 위한 투명한 윈도우(120)를 구비한다. 하우징(1510)은 임의의 적절한 조합의 전자장치를 하우징할 수도 있다. 전자장치의 하나의 적절한 조합은 도 14에서 예시된다. 2개의 리드(1535)를 구비하는 전자적 플렉스 케이블(1530)은 하우징(1510)으로부터 플렉시블한 절연 리드(1540)로 신호를 전달한다. 리드(1540)는 도전성 고무(1550)에 전기적으로 연결되고, 라인(1590)에 의해 예시된 바와 같이, 최종적으로는 투명한 전극 층의 에지에 전기적으로 연결된다. 도 15의 발열체(1559)는 제1의 전극(1561), 포토크로믹 층(1562) 및 제2의 전극(1563)을 포함한다. 동력을 공급받을 때, 포토크로믹 층(1562) 양단에 전압이 인가된다.
도 27은 임베딩된 전자장치 모듈(2720)을 구비하는 안경다리(2710)의 사진을 도시한다. 크기 비교를 위해 동전(2730)도 또한 도시된다.
도 28은 전자장치 모듈 상에 클립을 구비하는 안경의 일부의 상면도를 도시한다. 안경(2810)은 안경다리(2850) 및 렌즈(2860)를 포함한다. 클립 온 모듈(2820)은 안경 다리(2820) 상에 클립된다. 플렉시블 케이블(2830) 및 전자적 리드(2840)에 의해 모듈(2820)과 렌즈(2860) 사이에 전기적 연결이 제공된다.
도 29는 비전자적 프레임을 구비하는 보통 안경과 함께 사용하여 안경에 전자장치 성능을 제공하도록 적응된 모듈을 도시한다. 모듈(2910)은 전자장치를 하우징하고, 안경 프레임에 부착될 수도 있다. 플렉시블 케이블(2920) 및 전자적 리드(2930)는 모듈로부터 프레임 내의 렌즈로 신호 및/또는 전력을 전달하기 위해 사용될 수도 있다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제1의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #3: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공된 렌즈에 도포
단계 #4: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #5: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #6: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 31은 실시형태 12의 제1의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 6은 박스(3110, 3120, 3130, 3140, 3150 및 3160)에서 예시된다.
실시형태 12의 제 2의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공되지 않은 그러나 완제품의 렌즈에 도포
단계 #3: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #4: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #5: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #6: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 32는 실시형태 12의 제2의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 6은 박스(3210, 3220, 3230, 3240, 3250 및 3260)에서 예시된다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제3의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공되지 않은 그러나 완제품의 렌즈에 도포
단계 #3: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #4: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #5: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #6: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 33은 실시형태 12의 제3의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 6은 박스(3310, 3320, 3330, 3340, 3350 및 3360)에서 예시된다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제4의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #3: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 세정
단계 #4: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공된 렌즈에 도포
단계 #5: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #6: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #7: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 34는 실시형태 12의 제4의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 7은 박스(3410, 3420, 3430, 3440, 3450, 3460 및 3470)에서 예시된다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제5의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 단계 #2: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 세정
단계 #3: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공되지 않은 그러나 완제품의 렌즈에 도포
단계 #4: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #5: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #6: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #7: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 35는 실시형태 12의 제5의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 7은 박스(3510, 3520, 3530, 3540, 3550, 3560 및 3570)에서 예시된다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제6의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 세정
단계 #3: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공되지 않은 그러나 완제품의 렌즈에 도포
단계 #4: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #5: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #6: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #7: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 36은 실시형태 12의 제6의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 7은 박스(3610, 3620, 3630, 3640, 3650, 3660 및 3670)에서 예시된다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제7의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #3: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 세정
단계 #4: 포토크로믹 렌즈의 표면 상에 SiO2의 층을 도포, 이것에 의해 발열체가 도포됨
단계 #5: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공된 렌즈에 도포
단계 #6: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #7: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #8: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 37은 실시형태 12의 제7의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 8은 박스(3810, 3820, 3830, 3840, 3850, 3860, 3870 및 3880)에서 예시된다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제8의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 세정
단계 #3: 포토크로믹 렌즈의 표면 상에 SiO2의 층을 도포, 이것에 의해 발열체가 도포됨
단계 #4: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공되지 않은 그러나 완제품의 렌즈에 도포
단계 #5: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #6: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #7: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #8: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 38은 실시형태 12의 제8의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 8은 박스(3810, 3820, 3830, 3840, 3850, 3860, 3870 및 3880)에서 예시된다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제9의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 세정
단계 #3: 포토크로믹 렌즈의 표면 상에 SiO2의 층을 도포, 이것에 의해 발열체가 도포됨
단계 #4: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공되지 않은 그러나 완제품의 렌즈에 도포
단계 #5: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #6: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #7: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #8: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 39는 실시형태 12의 제9의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 8은 박스(3910, 3920, 3930, 3940, 3950, 3960, 3970 및 3980)에서 예시된다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제10의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #3: 포토크로믹 렌즈의 표면 상에 SiO2의 층을 도포, 이것에 의해 발열체가 도포됨
단계 #4: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공된 렌즈에 도포
단계 #5: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #6: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #7: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 40은 실시형태 12의 제10의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 7은 박스(4010, 4020, 4030, 4040, 4050, 4060 및 4070)에서 예시된다.
실시형태 12를 통해 교시되는 바와 같은 제11의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 포토크로믹 렌즈의 표면 상에 SiO2의 층을 도포, 이것에 의해 발열체가 도포됨
단계 #3: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공되지 않은 그러나 완제품의 렌즈에 도포
단계 #4: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #5: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #6: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #7: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 41은 실시형태 12의 제11의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 7은 박스(4110, 4120, 4130, 4140, 4150, 4160 및 4170)에서 예시된다.
실시형태 12에 의해 교시되는 바와 같은 제12의 방법은 다음과 같다:
단계 #1: 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공
단계 #2: 포토크로믹 렌즈의 표면 상에 SiO2의 층을 도포, 이것에 의해 발열체가 도포됨
단계 #3: 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 가장자리 가공되지 않은 그러나 완제품의 렌즈에 도포
단계 #4: 발열체의 외면 상에 긁힘 방지 코팅을 도포
단계 #5: 모두는 아니지만 소정의 경우에, 반사 방지 코팅을 도포
단계 #6: 포토크로믹 렌즈를 착용자에 의해 선택된 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공
단계 #7: 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결
도 42는 실시형태 12의 제12의 방법의 흐름도이다. 단계 1 내지 7은 박스(4210, 4220, 4230, 4240, 4250, 4260 및 4270)에서 예시된다.
실시형태 12에 대해 위에서 개시된 제12의 방법의 경우, 단계는 열거된 순서대로 수행되어야 한다. 다른 실시형태에서는 다른 순서가 사용될 수도 있다.
열 관리 시스템의 도포는, 안경 가게의 장소에 있는 광학 연구실에 의해, 또는 필요한 증착 및 전자장치 설비를 포함하는 독립적인 설비를 통해 제공될 수 있다.
본원에서 개시되는 옵틱은 완제품의 렌즈 블랭크 또는 반제품의 렌즈 블랭크의 그것일 수 있음이 이해되어야 한다. 렌즈는, 착용자에 의해 요구되는 광출력으로 프로세싱되거나 제조되는 것을 의미하는 최종 렌즈의 그것일 수 있다. 반제품의 렌즈 블랭크의 그것이면, 블랭크는 최종 광출력 또는 요구되는 처방을 달성하도록 표면가공되고 연마되거나 또는 자유 형식으로 되거나 또는 디지털적으로 표면가공된다. 이것에 후속하여, 그것은 가장자리 가공되어, 발열체를 인에이블하는 데 필요한 전자장치를 포함하는 안경 또는 안경류 프레임에 장착된다. 전자장치가 발열체가 아닌 렌즈 외부에 위치되는 경우, 안경 내에 하우징된 전자장치는, 렌즈 또는 렌즈 블랭크 내에 위치되는 발열체의 그것에 전기적으로 연결되어야 한다. 소정의 다른 경우에서, 전자장치는 모두 옵틱, 렌즈 또는 렌즈 블랭크 내에 통합될 수 있다. 렌즈 블랭크는, 피아노 광출력의 그것을 포함하여, 착용자에 대해 요구되는 임의의 광학적 처방으로 프로세싱될 수 있다.
포토크로믹 물품의 광학적 기판으로서 사용하기에 적합한 옵틱 또는 광학적 구조는, 단지 예로서, (a) 종래기술에서 공지된 임의의 플라스틱 광학 기판을 포함할 수 있고 유리와 같은 비플라스틱 기판을 포함할 수 있다. 플라스틱 광학 기판의 적절한 예는, 단지 예로서, MR7, MR8, MR10(Mitsui Corporation에 의해 상표 등록된 제품), 폴리올(알릴 카보네이트) 모노머, 예를 들면, 알릴 디글리콜 카보네이트 예컨대 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트), 이 모노머는 PPG 산업, 인크에 의한 상표 CR.RTM.-39 하에서 판매됨; 폴리우레아-폴리우레탄(폴리우레아 우레탄) 폴리머, 이들은, 예를 들면, 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 프레폴리머와 디아민 경화제의 반응에 의해 제조됨, 이러한 폴리머에 대한 조성은 PPG 산업, 인크에 의한 상표 TRIVEX.RTM. 하에서 시판되고 있음; 폴리올(메트)아크릴로일 말단 카보네이트 모노머; 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 모노머; 에톡시레이티드 페놀 메타크릴레이트 모노머; 디이소프로페닐 벤젠 모노머; 에톡시레이티드 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 모노머; 에틸렌 글리콜 비스메타크릴레이트 모노머; 폴리(에틸렌 글리콜) 비스메타크릴레이트 모노머; 우레탄 아크릴레이트 모노머; 폴리(에톡시레이티드 비스페놀 A 디메타크릴레이트); 폴리(비닐 아세테이트); 폴리(비닐 알콜); 폴리(비닐 클로라이드); 폴리(비닐리덴 클로라이드); 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리우레탄; 폴리티오우레탄; 열가소성 폴리카보네이트, 예컨대 비스페놀 A 및 포스젠으로부터 유도된 카보네이트 결합 수지, 하나의 이러한 재료는 상표 LEXAN 하에서 시판되고 있음; 폴리에스테르, 예컨대 상표 MYLAR 하에서 시판되는 재료; 폴리(에틸렌 테레프탈레이트); 폴리비닐 부티랄; 폴리(메틸 메타크릴레이트), 예컨대 상표 PLEXIGLAS 하에서 시판되는 재료, 및 다관능성 이소아네이트를, 폴리티올 또는 단독중합되거나 또는 폴리티올과 공- 및/또는 3중합된 폴리에피술파이드 모노머, 폴리이소시아네이트, 폴리이소티오시아네이트, 및 옵션적으로 에틸렌계 불포화 모노머 또는 할로겐화 방향족 함유 비닐 모노머와 반영시켜 제조되는 폴리머를 포함한다. 또한, 예를 들면, 상호침투 망상 제품을 형성하기 위해, 이러한 모노머의 코폴리머 및 설명되는 폴리머 및 코폴리머의 다른 폴리머와의 혼합물이 고려된다.
실시형태의 광학 물품에서 사용되는 포토크로믹 재료는 위에서 논의된 바와 같은 흡수에 의해 광학적 기판에 부착될 수 있다. 또한, 포토크로믹제는, 단지 예로서 오일과 같은 액체 내에 마이크로캡슐화되고, 외부 폴리머 쉘에 의해 둘러싸일 수 있다. 대안적으로, 포토크로믹 재료는 광학적 기판에 코팅 조성으로서 도포되어 광학 기판의 표면 상에 적어도 부분적인 포토크로믹 코팅을 형성할 수 있다. 종래의 포토크로믹 코팅의 비제한적인 예는, 위에서 상세히 논의된 종래의 포토크로믹 화합물 중 임의의 것을 포함하는 코팅을 포함한다. 예를 들면, 본원을 제한하진 않지만, 포토크로믹 코팅은, 미국 특허 제6,187,444호에서 설명되는 것들과 같은 포토크로믹 폴리우레탄 코팅; 미국 특허 제4,756,973호, 제6,432,544호 및 제6,506,488호에서 설명되는 것들과 같은 포토크로믹 아미노프라스트 수지 코팅; 미국 특허 제4,556,605호에서 설명되는 것들과 같은 포토크로믹 폴리실란 코팅; 미국 특허 제6,602,603호, 제6,150,430호 및 제6,025,026호와 WIPO 공개특허 WO 01/02449호에서 설명되는 것들과 같은 포토크로믹 폴리(메트)아크릴레이트 코팅; 미국 특허 제6,436,525호에서 설명되는 것들과 같은 폴리안하이드라이드 포토크로믹 코팅; 미국 특허 제6,060,001호에서 설명되는 것들과 같은 포토크로믹 폴리아크릴아미드 코팅; 미국 특허 제4,756,973호 및 제6,268,055호에서 설명되는 것들과 같은 포토크로믹 에폭시 수지 코팅; 및 미국 특허 제6,531,076호에서 설명되는 것들과 같은 포토크로믹 폴리(우레아-우레탄) 코팅일 수 있다. 상기 언급된 미국 특허와 국제 특허의 명세는 참조에 의해 본원에 구체적으로 통합된다.
본원에서 개시되는 다양한 실시형태를 통해, 포토크로믹 에이전트는 임의의 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들의 그것일 수 있음이 이해되어야 한다. 이들 약제 및 그들의 화학제품 및 재료 구성은 문헌들에서 널리 공지되고 설명된다. 이러한 포토크로믹제는 그러한 것들이며, 단지 예로서, 포토크로믹제는 당업자에게 알려진 임의의 포토크로믹 화합물일 수도 있다. 용어 "포토크로믹제"는 종래기술에서의 그 일반적인 의미로 주어지며, 빛에 대한 노출시 컬러의 가역 변화를 나타내는 임의의 화합물을 지칭한다. 몇몇 경우에서, 광은 자외선 광이고 및 또는 장파장의 청색 광이다. 포토크로믹제는 다음 클래스의 재료를 포함할 수도 있다: 크로멘(예를 들면, 나프토피란, 30 벤조피란, 인데노나프토피란, 페난트로피란), 스피로피란(예를 들면, 스피로(벤진돌린) 나프토피란, 스피로(인돌린) 벤조피란, 스피로(인돌린)나프토피란, 스피로(인돌린) 퀴노피란, 스피로(인돌린) 피란, 옥사진(예를 들면, 스피로(인돌린) 나프토옥사진, 스피로(인돌린) 피리도벤조옥사진, 스피로(벤진돌린) 피리도벤조옥사진, 스피로(벤진돌린) 나프토옥사진, 스피로(인돌린 벤조옥사진), 머큐리 디티조제이트, 펄지이드, 펄지이미드 등, 또는 이들의 조합. 특정 실시형태에서, 포토크로믹제는 6'-(2,3디하이드로-IH-인돌-l-일)-1, 3-디하이드로-3,3-디메틸 1-I-프로필-스피로[2H-인돌-2,3'-(3H)나프타 (2, l-b)( 1,4) 옥사진, 스피로-나프토옥사진이다.
본원에서 논의된 바와 같이, "포토크로믹 양"은, 활성화시 나안으로 식별가능한 포토크로믹 효과를 생성하기에 적어도 충분한 포토크로믹제의 양을 의미한다. 중합성 혼합물에서의 포토크로믹제의 농도는, 포토크로믹 화합물의 포토크로믹 효율성, (예를 들면, 중합성 재료에서의 포토크로믹 화합물의 용해성, 재료 또는 물품(예를 들면, 렌즈)의 두께, 및 빛에 노출되었을 때의 재료 또는 물품(예를 들면, 렌즈)의 원하는 암도와 같은 다수의 고려사항에 기초하여 선택될 수도 있다. 통상적으로, 물품에 통합되는 포토크로믹제가 많을수록, 컬러 강도가 소정의 한계까지 더 커진다. 일반적으로, 더 많은 포토크로믹제의 추가가 눈에 띄는 효과를 갖지 않게 되는 지점이 존재할 수도 있다. 중합성 혼합물 또는 물품은 하나보다 많은 포토크로믹제를 포함할 수도 있다. 또한, 물품 또는 재료에서의 포토크로믹제의 농도는, 본원에서 설명되는 바와 같이, 물품의 상이한 위치에서 변할 수도 있다. 마지막으로, 몇몇 실시형태에서는, 상이한 스펙트럼을 갖는 상이한 포토크로믹제를 제공하는 것이 가능하다. 이것은 암화 및 명화 효과를 빠르게 하는 것 외에, 최종 emPower! 완제품 렌즈의 컬러를 변경하는 것을 허용할 수도 있다.
포토크로믹제는, 옵틱에 가깝거나 인접한 또는 옵틱 내에 임베딩된 층, 층들에서 발견될 수 있다. 포토크로믹제를 포함하는 층, 층들, 또는 옵틱은 적절한 TG(유리 전이 온도 또는 재료 연화점) 및 열에 대해 최적의 또는 원하는 민감도를 제공하여 최적의 성능을 제공하는 재료로 제조될 수 있다. 다양한 TG를 갖는 재료는 산업계 내에 공지되어 있고 문헌에서 교시되어 있다. 실시형태는 30C 내지 140C, 바람직하게는 50C 내지 100C의 범위 내에 있는 (포토크로믹 층 또는 옵틱의) 포토크로믹 폴리머 매트릭스 TG를 고려한다. 원하는 포토크로믹 성능을 적극적으로 변경하도록 열을 제공하는 것이 바람직할뿐만 아니라, 원하는 포토크로믹 성능이 도달되면 소망되는 레벨에서 포토크로믹 활성화 또는 활성화재제의 레벨을 유지하도록 열을 제거하는 것이 바람직하기 때문에, 이것은 바람직하다. 단지 예로서, 실내에서 밝아진 틴트 또는 선명하게 된 상태를 향해 가열시, 발열체는 배터리 또는 전기 전력을 절약하기 위해 턴오프된다. 실외로 나가서 히터가 처음으로 사용되는 경우, 발열체는 표백이 발생하는 지점까지 매트릭스를 가열하지 않는 것이 바람직하다.
이것은 확실이, 안에서(실내에서) 밖으로(실외로) 나갈 때의 경우이고, 밖에서 안으로 들어올 때의 경우에는 아니다. 안에서 밖으로 나갈 때 발열체 또는 부재를 턴온함으로써, 포토크로믹제 및/또는 옵틱의 암화는 빨라지고, 피크 암화가 달성된 직후 또는 직전에 바로 발열체가 턴오프된다고 가정하면 피크 암화를 유지한다. 대부분의 실내 환경에서, 포토크로믹 틴트는 가능한 한 빨리 제거되는 것이 바람직하다. 따라서, 밖에서 안으로 들어올 때, 발열체 또는 부재가 또 다시 턴온되지만, 실내 환경임을 가정하면, 발열체 또는 부재의 터닝은 그렇게 시간에 민감하지 않다. 그러나, 실시형태를 통해 위에서 나타낸 바와 같이, 안에서 화창한 실외로 나갈 때, 어두워진 포토크로믹 상태의 그것으로 재빨리 전환하는 것뿐만 아니라, 어두워진 포토크로믹 상태의 레벨을 유지하고 심지어 이 상태를 보는 것이 한층 더 어둡게 되는 것이 바람직하다. 따라서, 이 실외 환경에서, 발열체는 턴온되지만, 소정 레벨의 암화 또는 광 차단이 달성된 직후 턴오프되어, 그 결과, 포토크로믹제 및/또는 포토크로믹제를 하우징하는 재료의 케미스트리는 포토크로믹제가 자신의 포토크로믹 액티비티를 이 레벨에서 안정화시키거나 또는 자신의 포토크로믹 액티비티 또는 방해물을 이 레벨로부터 증가시키는 것을 허용할 수 있게 된다.
본원에서 개시되는 실시형태는, 단지 예로서, 포토크로믹 액티비티에 대한 가속기의 그것처럼 행동한다(보다 빨리 어둡게 되고, 장기간 피크 암화를 유지하고, 더 빨리 밝아지게 된다). 이것은 다음의 조합을 통해 달성된다: 1) 발열체, 2) 발열체의 턴온 및 턴오프의 적절한 타이밍 조합 3) 적절한 포토크로믹 케미스트리 및 4) 포토크로믹제를 하우징하는 적절한 재료의 TG. 센서, 센서들, 타이머, 타이머들, 컨트롤러, 컨트롤러들 중 하나 이상이, 포토크로믹 옵틱의 그 의도된 용도에 대한 최적화를 가능하게 하는 것을 돕는다.
포토크로믹제를 하우징하는 재료의 TG가 낮을수록, 실내에서 실외로 또는 그 반대로 갈 때 렌즈는 더 빨리 변할 것이라는 것이 알려져 있다. 낮은 TG 재료가 높은 실외의 열기에서 그 최대 피크를 유지하지 못할 것이라는 것이 문제점이다. 본원에서 개시되는 실시형태는, 이전에 가능했던 것보다 훨씬 더 빨리 렌즈 또는 옵틱에게 암화 및 명화 효과를 제공하는 능력을 허용한다. 고온의 환경에서 표백되어 암화 효과를 낮추는 포토크로믹제를 하우징하는 낮은 TG 재료의 그것과는 대조적으로, 본원에서 개시되는 실시형태는, 발열체의 도포를 통해 고온의 실외 환경에서 피크 최대 암도를 유지하면서 포토크로믹제의 암화 또는 명화를 빨리 전환 또는 변경하는 높은 TG 재료의 사용을 허용하는 독점적 방식을 제공한다.
이것은 본원에서 개시되는 교시의 바람직한 양태이다. 현재의 포토크로믹 제조자는, 한 물품의 폴리머 매트릭스 TG와 동일한 물품의 실내에서의 포토크로믹 전환 시간의 수용가능한 밸런스를 찾도록 계속 노력하고 있다. 실시형태는, 단지 예로서, 안경 렌즈와 같은, 실내외에서 사용되는 상업적으로 입수가능한 제품에서 제공되는 것보다 더 높은 TG를 사용하는 것을 허용한다. 현재의 상업적으로 입수가능한 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들을 포함하는 폴리머 매트릭스 TG는 40C 내지 80C의 범위 내에 있다. 본원에서 개시되는 실시형태는, 실외 및 실내에서 더 빠른 전환 시간을 제공하면서, 80C 내지 90C 그리고 더 높은 폴리머 매트릭스 TG를 허용한다. 이들 재료의 TG에 의해, 포토크로믹 틴트의 표백은, 현재 상업적으로 입수가능한 포토크로믹 렌즈의 그것과 비교하여 더 높은 온도에서 발생한다. 따라서, 그들은 온도에 덜 민감하고 더 높은 주위 온도에서 더 어둡고 더 길게 지속하는 틴트를 허용한다.
단지 예로서, 기존의 포토크로믹 재료의 TG가 50C/122F이면, 40C/104F의 내부 매트릭스 온도(외부 분위기가 아님)에서 표백하기 시작할 수도 있다. 단지 예로서, 실시형태는, 80C/176F TG의 사용을 허용하여, 40C/104F의 그것과 비교하여 70C/158F의 더 높은 내부 매트릭스 온도에서 표백을 시작하게 된다. 명확화를 위해, 화창한 실외에 있을 때, 주위 실외 온도가 (단지 예로서) 95F/35C의 그것이면, 내부 폴리머 매트릭스 온도는 95F/35C를 훨씬 초과하게 될 것임을 주목되어야 한다. 또 다시, 상업적으로 입수가능하고 수용가능한 포토크로믹 제품보다 더 높은 TG를 포함하는 매트릭스 재료를 사용하는 것을 실시형태가 허용하는 이유는, 포토크로믹 표백과 그에 따라 실내에서의 포토크로믹 틴트의 빠른 선명화를 허용하도록 매트릭스 재료를 가열시키는 능력을 발열체가 제공하기 때문이다. 그 다음, 발열체와 결합된 이 높은 TG 매트릭스는 실외에서 더 어둡고 온도에 덜 의존적인 포토크로믹 틴트를 그리고 실내에서 더 빠른 선명화를 허용하게 된다.
소정의 실시형태에서, 더 높은 TG 재료를 활용하면, 발열체는 실내에서 실외로 나갈 때 잠깐 턴온된다. 발열체는, 단지 예로서, UV 광 레벨에서의 변화, UV 광의 레벨, 및/또는 가시광 레벨, 주위 온도의 레벨, 주위 온도에서의 변화 중 하나 이상을 감지하는 센서 또는 센서들에 응답하여, 컨트롤러를 통해 턴온되도록 지시될 수 있다. 발열체는, 높은 TG 매트릭스를 연화시키기 시작하여 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들의 이동도를 증가시키기 위해 포토크로믹 층을 가열한다. 이 실시형태에서, 가열은 표백이 발생하기 시작하는 레벨까지 진행하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 히터는 정의된 기간 동안 턴온되고 그 다음 턴오프되도록, 또는 포토크로믹 층이 자신의 TG 아래의 소정의 온도에 도달한 것을 열 센서가 감지한 직후 턴오프되도록 조심스럽게 제어된다. 이 잠깐 동안의 가열의 결과는, 더 높은 TG 매트릭스가 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들의 암화를 빠르게 하는 것을 허용하는 것이다. 일단 어둡게 되면, 더 높은 TG 매트릭스는 온도에 덜 민감하게 될 것이고 따라서 자신의 암도를, 더 낮은 TG 매트릭스와 비교하여, 더 길게 그리고 더 높은 실외 온도에서 유지할 것이다.
실외에서 실내로 다시 들어가면, 발열체는 또 다시 턴온되지만, 이번에는 더 높은 레벨로 및/또는 더 긴 기간 동안 가열되고 그리고 포토크로믹 층이 자신의 연화점 또는 그 근처까지 가열되어 층 또는 옵틱이 가장 선명하고 밝은 상태로 표백될 때까지이다. 또 다시, 단지 예로서, UV 광 레벨에서의 변화, UV 광의 레벨, 및/또는 가시광 레벨, 주위 온도의 레벨, 주위 온도에서의 변화 중 하나 이상을 감지하는 센서 또는 센서들은, 컨트롤러와 통신하여 실외에서 실내로 갈 때 히터를 턴온할 수 있다. 또한, 렌즈 또는 옵틱이 표백되어 소비자 또는 착용자가 수용가능한 레벨로 표백되면, 동일한 센서가 히터를 다신 턴오프할 수 있다. 히터가 턴오프되는 지점은, 단지 예로서, 타이머, UV 센서, 가시광 센서, 열 센서 중 하나 이상에 의해 제어될 수 있다. 또한, 열 편광 층은 동일한 센서, 타이머 및/또는 컨트롤러 중 하나 이상에 의해 열적으로 스위치 온 및 스위치 오프될 수 있다. 열 스위치는 발열체 및/또는 냉각체에 의해 활성화된다.
다음은, 오늘 날 상업적으로 입수가능한 포토크로믹 제품의 다양한 TG 범위, 암화 및 선명화 시간을 나타내는 표이다.
실외 온도 95F/35C 상업적으로 입수가능 본원에서 개시된 실시형태
재료 TG 범위 40C~70C 120C까지
실외 암화 시간 1분~2분 1분 이하
암화 투과 25%~35% 투과 15%~25% 투과
80% 이상의 투과까지의 실내 선명화 시간 6분~15분 2분 이하*
냉각체 옵션 아니오 예
발열체 존재 아니오 예
그레이 또는 브라운의 틴트 컬러 예 예
* 실시형태는 실내에서 포토크로믹 틴트의 선명화의 시간을 1분 미만의 그것으로, 심지어 30초 미만이 그것으로 빠르게 할 수 있음이 지적되어야 한다. 선명화의 속도는, 포토크로믹 층에 더 높은 온도를 제공하는 발열체 및 매트릭스의 TG에 따라 한 층 더 빠르게 빨라질 수 있다. 더 낮은 TG 매트릭스는 열의 인가에 의해 높은 TG 매트릭스보다 훨씬 더 빨리 선명해진다. 또한, 60C를 초과하는 가열 온도를 제공함으로써, 단지 예로서, 포토크로믹 틴트의 선명화를 50C의 가열 온도의 그것보다 훨씬 더 빨리 가속시킬 것이다.
소정의 실시형태에서, 더 높은 TG 매트릭스와 발열체의 그것에 추가하여, 냉각체 또는 층이 제공된다. 이것은, 이러한 실시형태의 폴리머 매트릭스 TG를, 자신의 표백 지점 아래의 온도에서 장기간 남아 있도록 유지하는 것을 허용하여, 포토크로믹 물품 또는 렌즈가 더 어두워지고 온도에 대해 더 안정하게 되는 것을 허용한다.
단지 예로서, 차량 또는 운송수단의 윈드실드의 그것 뒤에서 포토크로믹 안경을 일반적으로 착용하는 것과 같은 소정의 용도 또는 애플리케이션에서, 안경의 암화의 레벨 또는 포토크로믹 액티비티는 모든 목적에 대해, 운송수단의 윈드실드가 자외광 파장을 필터링하는 것으로 인해, 있다고 해도 아주 낮다. 실시형태를 활용하고 발열체를 턴온하는 것에 의해, 이러한 실시형태는 포토크로믹제를, UV 광의 그것뿐만 아니라, 더 긴 광의 파장, 예컨대, 단지 예로서, 차량 또는 운송수단의 윈드실드에 의해 완전히 필터링되지 않는 장파장의 청색광에 대해서도 더 민감하고 액티브하게 만든다. 또한, 열적으로 전환가능한 편광자 또는 층이 또한 제공되면, 발열체는 그 편광자 또는 층을 열적으로 스위치 온하도록 사용될 수 있어서 반사 광을 줄이게 된다. 열적으로 전환가능한 편광자 또는 층은, 포토크로믹 층 또는 옵틱의 그것과 함께 또는 포토크로믹 층 또는 옵틱 없이 사용될 수 있다. 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들이 적절히 활성화 또는 어둡게 될 수 없는 소정의 실시형태에서, 열적으로 전환가능한 편광자는 글레어 또는 반사광을 감소시키는 것을 통해 사람의 눈에 편안함을 제공한다. 태양광 또는 UV 광 아래에 있지 않은 경우, 본원에서 교시되는 발열체를 통해 열이 제공되어 열적으로 전환가능한 편광자를 전환할 수 있다. 단지 예로서, 차량의 내부 에어컨이 작동 중인 동안, 차량의 윈드실드의 그것 뒤에서, 연장된 기간 동안의 사용을 위해 발열체에 의해 인가되도록 열이 요청되는 경우, 몇몇 실시형태는, 단지 예로서 차량의 시거잭(cigarette lighter)에 전자 포토크로믹 안경류를 연결하는 것을 제공한다. 이것은 전자 포토크로믹 안경류 내에 하우징된 배터리의 전하가 소비되지 않는 것을 허용한다. 따라서, 발열체의 턴온 및 턴오프를 조합하는 것에 의해, 차량 또는 운송수단 내에서 (윈드쉴드 뒤에서) 포토크로믹 안경을 착용하고 있을 때, 전자 포토크로믹 안경의 성능을 크게 향상시키는 것이 가능하다.
이 실시형태에서는, 전기적 또는 전기기계적 스위치가 제공되어 안경 및/또는 컨트롤러를, 밖에서 안으로 또는 안에서 밖으로 가는 그것을/그것에 감지 및 반응하는 것으로부터, 안쪽에 있을 때, 단지 예로서, 운송수단의 UV 차단 윈드실드 뒤에 있을 때 발열체를 턴온하는 것으로 전환한다. 스위치는 수동 스위치, 터치 스위치, 커패시터 스위치, 광 스위치의 그것일 수 있다. UV 및/또는 장파장의 청색 광 필터링 윈드실드의 그것 뒤에서의 포토크로믹 안경 또는 안경류를 착용하는 것의 이 특정 용도/애플리케이션의 경우, 발열체는, 안에서 밖으로 또는 밖에서 안으로 가는 것을 포함하는 실시형태의 그것보다 더 빈번하게 턴온 및 턴오프되거나, 더 길게 온 상태로 남게 된다. 이것은, 열이 더 긴 기간 동안 인가되어야 할 때 그리고, 모두는 아니지만 소정의 경우에서는, UV 필터링 윈드실드 뒤에서 장파의 UV 광 파장에 대한 포토크로믹제의 적절한 감도를 유지하도록 교대하는 방식으로 및/또는 열적으로 전환가능한 편광자 또는 층의 그것을 스위치 온하도록 적용가능할 때 행해진다. 이 특허 출원에서 논의될 때, 열이 #1) 장기간 또는 #2) 교대 방식으로 인가되는지의 여부는, #1 또는 #2 중 어느 하나로 인가되고 있는 열이 열 에너지의 급격한 버스트의 형태 또는 열 에너지의 일련의 버스트의 형태일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
컨트롤러는 액션의 메커니즘의 관리를 제공하도록 프로그래밍된다. 모두는 아니지만 대부분이 경우에서, 컨트롤러는, 열 센서, 광 센서, 및 UV 센서 중 하나인 센서로부터의 통신을 취한다. 또한, 컨트롤러는 소정의 경우에서 타이머를 제어한다; 단지 예로서, 연속하는 기간에 걸쳐 또는 특정 기간 동안 온 및 오프를 순환시키기 위해 타이머가 사용되는 경우, 또는 포토크로믹제를 포함하는 옵틱의 기판 재료의 온도를 고려하면서, 연속하는 기간에 걸쳐 또는 특정 기간 동안 온 및 오프를 순환시키기(온, 오프, 온, 오프 등등) 위해 타이머가 사용되는 경우. 타이머는, 옵틱 등을 통과하는 광 투과 레벨을 고려하면서, 연속하는 기간에 걸쳐 또는 특정 기간 동안 온 및 오프를 순환시키기 위해 사용된다. 타이머는 컨트롤러와 통신할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
주로 투명한 발열체는 층, 층들 내에, 또는 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제에 인접하게 위치될 수 있다. 양호한 실시형태에서, 발열체는 유저의 눈에 가장 가까운 또는 입사하는 UV광파에서 가장 먼 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다. 다른 양호한 실시형태에서, 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 각 사이드에 하나씩 있도록 2개의 발열체가 사용된다. 또 다른 실시형태에서, 하나의 발열체는 포토크로믹제를 포함하며 입사하는 UV 및/또는 장파장의 청색 광에 가장 가까운 층 또는 옵틱의 사이드 상에 위치된다. 5C의 온도의 증가는, 25% 내지 80%, 바람직하게는 35%-60%만큼 포토크로믹 분자의 상호변화율을 증가시킨다는 것이 알려져 있다. 발열체는, 단지 예로서, 0.1 내지 5.0 줄/분의 범위의 열 에너지를 제공하고, 바람직한 범위는 0.1 내지 2.0 줄/분이고, 1C 내지 25C, 더 바람직하게는 7C 내지 10C의 범위 내의 온도 상승으로 나타난다. 안경 애플리케이션의 경우, 렌즈당 1.2줄은 10C의 온도 상승을 제공했다. 발열체는, 전기적 버스트의 미리프로그래밍된 시간이 맞춰진 시퀀스를 제공하여 열의 일련의 열적 버스트를 야기하게 되도록 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있다. 버스트는 정의된 기간 동안 유지될 수 있거나 또는 급격한 일련의 시간이 맞춰진 버스트의 그것이 되도록 시퀀스화될 수 있다. 또한, 실시형태는, 착용자가 발열체를 수동으로 턴온 및 턴오프시킬 수 있도록 하는 발열체의 수동 제어를 고려한다. 수동 제어 발열체를 사용하는 경우, 발열체는, 턴오프될 때까지 유지되는 일정한 버스트 또는 시퀀스화된 일련의 버스트를 제공하도록 또 다시 프로그래밍될 수 있다.
발열체는 일반적으로 포토크로믹제를 포함하는 층, 매트릭스 또는 옵틱의 온도를 1C 내지 25C의 온도만큼 상승시킬 수 있다. 70F의 주위 실온의 온도 보다 온도에서의 10C 증가는 트랜지션스(트랜지션스 옵티컬 제조)의 것과 같이 포토크로믹 렌즈의 선명화를 빠르게 하는 데 상당한 효과를 갖는다. 단지 예로서, 이것은, 실외 주위 온도가 70F 미만과 같이 차가운 경우에 특히 그렇고 32F 이하의 실외 주위 온도를 갖는 겨울에 한층 더 뚜렷해진다. 이들 실외 온도 환경에서, 포토크로믹 물품은 시간이 지남에 따라 실외 주위 온도를 가지게 될 것이다. 이 더 차가운 온도에 의해, 포토크로믹 물품은 실내에 들어올 때 선명해지는 데 한층 더 긴 시간이 걸리게 될 것이다. 따라서, 이들 온도 조건 하에서, 발열체는, 실내에 들어올 때 포토크로믹 틴트의 선명화 또는 명화를 빠르게 하는 데 상당한 효과를 갖는다.
컨트롤러는 옵틱 내에, 옵틱의 표면 상에, 옵틱의 외부에 위치될 수 있다. 광 센서 또는 검출기는, 안에서 밖으로 또는 밖에서 안으로 처음 갈 때, 발열체를 턴온하도록, 광 투과에서의 변화를 감지한다. 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 온도 상승이 1C 내지 25℃의 그것만큼 상승하면 컨트롤러는 히터를 턴오프할 수 있다. 실내에서 실외로 갈 때, 광투과가 50% 광 투과 아래로 떨어진 것을 센서가 감지하면, 컨트롤러는 히터를 턴오프할 수 있고, 밖에서 안으로 갈 때, 광 투과가 80% 광 투과 위로 광 투과가 상승한 것을 센서가 감지하면, 컨트롤러는 발열체를 턴오프 할 수 있다. 소정의 실시형태에서는, UV 광의 레벨을 감지하고 그에 의해 컨트롤러와 통신하여, 컨트롤러가 발열체를 턴온 및 턴오프하게 되도록, UV 센서가 제공된다. 장파장의 UV 및 청색 광 센서(380 내지 480 나노미터)의 사용은, 실내에서 실외로 그리고 밖에서 안으로 갈 때 극히 도움이 된다. 모두는 아니지만 대부분의 경우에서, 센서는, UV 광, 장파장의 청색광 투과 중 하나가 5% 내지 30%의 범위 내에서 변할 때, 컨트롤러와 (직접적으로 또는 간접적으로) 통신한다. 센서가 사용되면, UV 센서는, 항상은 아니지만 일반적으로, 입사하는 UV 및 장파장의 청색광에 가장 가깝게 그리고 유저의 눈에서 가장 멀리 떨어져 위치된 포토크로믹제의 한 사이드 상에 위치된다.
타이머는 컨트롤러의 일부일 수도 있거나 컨트롤러에 대해 분리될 수도 있다. 컨트롤러에 대해 분리되는 경우, 타이머는 옵틱 내에, 옵틱의 표면 상에 그리고 옵틱의 외부에 위치될 수 있다. 용어 타이머는, 컨트롤러 내부에 있든지 또는 컨트롤러 외부에 있든지 간에, 임의의 타이밍 엘리먼트, 메커니즘 또는 소프트웨어의 그것일 수 있음이 이해되어야 한다. 타이머는, 열 센서가 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 1C 내지 25C의 범위 내의 온도 상승을 감지하면, 1밀리초 내지 5분의 기간 이후에 발열체를 턴오프하도록 컨트롤러에게 통신할 수 있다. 또한, 타이머는 급격한 시퀀스의 또는 일련의 짧은 열 에너지의 버스트를 위해 제공될 수 있고, 버스트 각각은 소망되는 열 효과를 가질 온도에서 피크를 가질 것이다.
센서는 옵틱 내에, 옵틱의 표면 상에, 옵틱의 외부에 위치될 수 있다. 센서는 광 센서 또는 광 검출기, 열 센서, UV 광 센서, 장파장의 청색광 센서의 그것일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 광 센서 또는 광 검출기는 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱 뒤에 위치된다. 다른 바람직한 실시형태에서, 광 센서는 위에서부터 오는 주위 광을 측정하도록 위쪽을 향해 제공된다. 이것은 주위 광의 정도 또는 세기를 측정하는 것을 허용한다. 이 경우, 광 센서는, 포토크로믹제 또는 포토크로믹제들을 포함하는 렌즈 또는 옵틱을 통해 들어오는 광과는 대조적으로, 실내 광 및 실외 광의 세기 사이의 차이를 감지할 수 있다. 디바이스가 실외에 있는지 실내에 있는지를 감지를 통해 아는 것에 의해, 컨트롤러는 히터와 열 관리 시스템을 활성화시킬 때를 알게 될 것이다. 광 센서는 UV 광 센서, 및/또는 가시광 센서의 그것일 수 있다. 필요하다면, 다수의 광 센서가 사용될 수 있다.
열 센서가 사용되면, 열 센서는 발열체, 옵틱, 포토크로믹 층 또는 포토크로믹 옵틱 중 하나 이상의 온도 레벨을 감지할 것이다. 소정 온도가 달성되었음을 감지하면, 컨트롤러는 발열체 또는 부재를 턴온 또는 턴오프시키고 및/또는 발열체의 열을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 열 센서는 포토크로믹제를 포함하는 층 또는 옵틱의 양면 상에 위치될 수 있다. 열 센서는 광 센서의 그것에 추가하여 활용될 수 있다. 다른 양호한 실시형태에서는, 열 센서는 포토크로믹 층의 그것에 인접하게 위치된다. 전기 에너지를 제공하는 전원은 옵틱 내에, 옵틱의 표면 상에 또는 옵틱 외부에 위치될 수 있다. 전원은, 충전가능한 배터리, 충전가능한 배터리들, 충전불가능한 배터리, 충전불가능한 배터리들, 태양 전지, 태양 전지들,연료 전지, 연료 전지들, 운동 에너지원, 운동 에너지원들의 그것 중 하나 이상(단지 예로서)일 수 있다. 주: 소정의 실시형태에서, 전원 및/또는 전기적 컴포넌트는 안경 프레임의 컴포넌트 또는 컴포넌트들 내에 또는 그 상에 위치되며, 다른 실시형태에서는, 전원은 안경 렌즈 내에 위치되고, 또 다른 실시형태에서는, 전원은 안경 프레임과 렌즈 둘 다의 내에 위치된다.
하나의 바람직한 실시형태에서, 에너지, 감지, 제어 및 타이밍을 적절히 제공하는 데 필요한 전자장치 모두는, 안경 프레임의 안경다리 내에 하우징된 모듈 내에 위치된다. 다른 양호한 실시형태에서, 소정의 전자장치는 안경 프레임의 안경다리 내에 하우징된 모듈 내에 하우징되고 소정의 전자장치는 안경 프레임의 표면 상에서 또는 렌즈 상에서 또는 렌즈 내에서 모듈 외부에 위치된다.
도 14 및 도 15의 실시형태인 또 다른 바람직한 실시형태에서, 독립형 외부 전자장치 모듈이 안경 프레임의 안경다리 안쪽 상에 부착된다. 이것이 부착될 수 있는 방식은, 단지 예로서, 자석, 접착제, 벨크로, 나사, 기계적 압력 또는 힘과 같은 임의의 수단의 그것일 수 있다. 이 실시형태에서, 독립형 전자장치 모듈은 모든(또는 대부분의) 필요한 전자장치를 포함하고, 외부 환경에 대한 높은 내습성의 배리어를 제공한다. 독립형 외부 전자장치 모듈은, 그 독립형 전자장치 모듈 내에 하우징되며 주위 광의 레벨을 감지하기 위해 독립형 모듈의 일부로서 또한 위치된 투명하지만 내습 밀봉된 윈도우를 통해 감지하도록 위치된 광 센서의 그것을 또한 포함한다. 광 센서는 UV 광 센서, 및/또는 가시광 센서의 그것일 수 있다.
독립형 외부 전자장치 모듈은, 독립형 외부 모듈로부터 돌출하며 2개의 전기적 리드를 포함하는 플렉시블한 절연 부재를 더 포함하고, 2개의 전기적 리드는 외부의 고도로 내습성인 전자장치 모듈 내의 전자장치에 (직접적으로 또는 간접적으로) 또한 연결된다. 이 플렉시블한 부재(단지 예로서, 절연된 전자 플렉시블 케이블의 그것)가 독립형 외부 모듈에 들어가는 또는 연결되는 방식은 밀봉된 내습성의 연결을 또 다시 제공한다. 2개의 전기적 리드는 독립형 외부 전자장치 모듈로부터 멀어지게 플렉시블 부재의 끝에서 밖으로 돌출한다. 이들 2개의 전기적 리드는 그 다음, 전자 포토크로믹 렌즈 내에 포함된 발열체에 연결되어 필요한 전력을 제공한다.
도 14 및 도 15의 이 바람직한 실시형태는, 전자장치를 포함하지 않는 안경 프레임을 의미하는 비전자 안경 프레임에 전자 포토크로믹 렌즈를 장착하는 것을 허용한다. 독립형인 외부의 고도로 내습성, 내염성 및 내한성의 전자장치 모듈을 전자장치가 없는 및/또는 전자적 연결이 없는 안경 프레임의 안경다리에 부착하는 것에 의해, 이 바람직한 실시형태는 필요되는/요구되는 전력 및 전기적 연결을, 비전자 안경 프레임 내에 하우징되는 포토크로믹 렌즈 내에 위치되는 발열체에 제공한다. 이것은, 포토크로믹 렌즈의 그것에 대한 전기적 연결을 유지하면서 안경 프레임 다리가 펴졌다 접히는 것을 허용하는 절연 플렉시블 부재로 안경 프레임의 힌지를 통과시키는 것에 의해 달성된다. 도 14가 충전가능한 배터리 소스의 그것을 도시하지만, 이러한 배터리는 충전불가능할 수도 있거나, 또는 (배터리 대신) 전원은, 단지 예로서, 연료 전지 및/또는 태양 전지, 또는 충전가능한 배터리, 충전불가능한 배터리, 연료 전지, 태양 전지, 및 운동 에너지원 중 하나 이상의 임의의 조합이 될 수도 있음이 지적되어야 한다.
액정 가변 틴트 엘리먼트를 이용한 실시형태
액정 셀 내의 폴리머를, 그 TG에서, 그 TG 위에서, 그리고 그 TG 아래에서 열적으로 제어하는 것에 의해, 액정은, 셀이 전력 요건 견지에서 쌍안정 셀이 되고 액정 배향 견지에서 다중 안정 배향 셀이 되도록, 액티브하게 제어될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 다중 안정 배향은, 액정의 소정의 배향의 달성시, 액정이 액티브하게 포지션으로 고정되거나 그 포지션으로부터 해제될 수 있도록 액정을 제어하는 것을 의미한다. 단지 예로서, 폴리머의 온도가 폴리머의 TG에 또는 그 TG 위에 있고 액정 정렬 또는 포지셔닝을 임의의 양만큼 재배향하도록 액정 셀에 전위가 인가되면, 액정의 새로운 정렬 또는 포지션은, 폴리머의 온도를 그 TG 아래로 낮추는 것에 의해 고정될 수 있고 또한 폴리머의 온도를 그 TG의 또는 그 TG 위의 온도로 상승시키는 것에 의해 나중에 해제되어 그 정렬 또는 배향을 추가로 변경하거나, 또는 그 초기 포지션으로 재정렬 할 수 있다. 또한, 액정이 고정되면, 전위는 제거될 수 있고(전력이 턴오프됨) 액정은 그 고정된 정렬 또는 포지션에 남아 있을 것이다.
따라서, 실시형태의 속성은 디바이스가, 단지 예로서, 다음의 것 중 하나 이상을 제공할 수 있도록 만들어지는 것을 허용한다: #1) 쌍안정(온&오프), #2) 다중 안정 액정 배향, #3) 액정의 굴절률을 선택적으로 튜닝, #4) 복굴절을 선택적으로 튜닝, #5) 모두가 아니면 대부분의 액정을 쌍안정이 되도록 만드는 것, #6), 전력 절약, 따라서, 보다 더 에너지 효율적임, #7) 액정의 누출과 기능성 파괴 또는 타협의 두려움 없이 액정이 (폴리머의 TG 아래에서) 고정될 때 성형될 수 있음, #8) 액정 디바이스를, 액정을 포함하는 복수의 상이한 영역을 갖도록 만드는 능력으로서, 복수의 상이한 영역 각각은 상이한 원하는 액정 정렬 또는 포지셔닝을 가지며 이것을 상기 영역 사이에 벽을 가지고 또는 가지지 않고 행함, #9) 굴절률 구배를 생성하기 위한 수단을 제공, #10) 더 넓은 온도 범위에 걸쳐 메모리 디바이스의 강건한 안정성을 증가시키기 위한 수단을 제공하는 것, #11) 메가헤르쯔 레벨 또는 더 높은 속도를 유지하면서 각 픽셀의 메모리 스토리지를 증가시키는 것을 제공하여, 전환 속도 또는 레이트를 과도하게 타협하지 않으면서 증가된 대역폭으로 나타나게 되는 것.
본원에서 개시되는 실시형태는 액정 셀 또는 셀들이 폴리머를 포함하는 것을 허용하여, 액정 셀은 쌍안정하게 되고, 액정 셀의 쌍안정성은, 폴리머의 TG 아래에, 그 TG에, 또는 그 TG 위에 있도록 폴리머의 온도를 제어하는 것에 의해 주로 제어된다. 이들 실시형태는, 액정 셀 내의 폴리머를 그 TG에서, 그 TG 위에서, 그리고 그 TG 아래에서 열적으로 제어하는 것을 더 제공한다. 이것은, 셀이 전력의 견지에서 쌍안정 셀이 되고 액정 배향의 견지에서 다중 안정 셀이 되도록 액정 셀이 액티브하게 제어되는 것을 허용한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 다중 안정은, 액정의 소정의 배향의 달성시, 액정이 액티브하게 포지션으로 고정되거나 그 포지션으로부터 해제될 수 있도록 액정을 제어하는 것을 의미한다. 단지 예로서, 폴리머의 온도가 폴리머의 TG에 또는 그 TG 위에 있고 액정 정렬 또는 포지셔닝을 임의의 양만큼 재배향하도록 액정 셀에 전위가 인가되면, 액정의 새로운 정렬 또는 포지션은, 폴리머의 온도를 그 TG 아래로 낮추는 것에 의해 고정될 수 있고 또한 폴리머의 온도를 그 TG의 또는 그 TG 위의 온도로 상승시키는 것에 의해 나중에 해제되어 그 정렬 또는 배향을 추가로 변경하거나, 또는 그 초기 포지션으로 재정렬 할 수 있다. 또한, 액정이 고정되면, 전위는 제거될 수 있고(전력이 턴오프됨) 액정은 그 고정된 정렬 또는 포지션에 남아 있을 것이다.
애플리케이션 및 그에 따라 사용되는 액정의 타입에 따라, 단지 예로서, 콜레스테릭 또는 뉴매틱의 쌍안정성이 폴리머에 의해 달성되어, 폴리머의 TG 아래에 있을 때 액정을 하나의 배향 및/또는 정렬로 안정화시키고, 폴리머의 TG에 또는 그 TG 위에 있을 때 액정을 상이한 배향 및/또는 정렬로 안정화시킨다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 모노머 안정화 액정은, 폴리머 안정화 액정의 그것일 수 있다.
정렬은 정렬 층 또는 층들에 의해 크게 영향을 받는다. 단지 예로서, 소정의 실시형태에서, 폴리머 안정화 액정을 안정화시키는 폴리머의 온도가 폴리머의 TG에 또는 그 TG 위에 있을 때 전위가 인가된다. 전위는 액정의 소정의 배향 및/또는 정렬을 제공한다. 폴리머 안정화 액정을 안정화시키는 폴리머의 온도가 폴리머의 TG 아래로 떨어지면, 전위는 제거될 수 있고 액정은 전위가 인가되었던 시간의 것의 배향 및/또는 정렬로 잠기거나 고정될 것이다. 액정의 배향 및/또는 정렬에서의 변화가 요망되면, 폴리머 안정화 액정을 안정화시키는 폴리머의 온도가 폴리머의 TG에 또는 그 TG 위에 있도록 상승된다. 이 온도가 도달되면, (어느 쪽이 요망되든) 전위가 재인가되어 액정의 배향 및/또는 정렬을 변경할 수 있거나 또는 전위가 인가되지 않을 수도 있다.
액정의 이러한 배향 및/또는 정렬은 액정의 굴절률에 영향을 끼친다는 것이 지적되어야 한다. 따라서, 쌍안정성은 다음 중 하나 이상을 제공할 수 있다: 전위와 무전위 사이의 전환, 전위를 제공하도록 전력을 턴온 및 턴오프, 액정의 배향 및/또는 정렬을 2개의 상태 사이에서 변경하는 것, 정렬되어 있는 그리고 정렬되지 않은(무질서한) 액정의 정렬을 변경하는 것, 액정의 굴절률을 2 상태 사이에서 변경하는 것, 2개의 상태 사이에서 복굴절률을 변경하는 것, 폴리머 안정화 액정 셀을 통과하는 액체의 투과를 2 상태 사이에서 변경하는 것, 및 액정이 하나의 배향 및/또는 정렬로 잠기거나 고정되는 상태 대 액정이 자유롭게 움직일 수 있을 때의 상이한 상태의 그것.
본원에서 개시되는 실시형태는 (단지 예로서) 전기 셀로의 #1) 모노머 안정화 액정 및/또는 #2) 폴리머 안정화 액정의 전기 셀로의 증착을 허용하여 폴리머 안정화 액정 셀(도 43 참조)을 생성한다. 바람직한 실시형태에서, 3개의 전극이 활용되고 그 중 2개는 Z축에서의 전위를 생성하기 위해 제공되고 하나는 X축에서 전위를 생성할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 4개의 전극이 활용되고; 그 중 2개는 Z축에서의 전위를 생성하기 위해 제공되고 그 중 2개는 하나는 Z축에서 전위를 생성할 수 있다. 3개 또는 4개의 전극을 사용하는 목적은, 그 결과, 전위가 생성되어 액정 분자를 한 방향으로 정렬할 수 있고 따라서 어두운 컬러(광 투과가 적음)를 제공하고, 그러면, 단지 예로서, Z 축을 따라 전위를 유지하면서, 폴리머의 온도를 폴리머의 TG의 그것 아래로 낮추어 분자의 액정 정렬을 고정할 수 있기 때문이다. 온도가 폴리머의 TG의 그것 아래에 있으면, 전위를 제거한다. 컬러를 밝게(광 투과가 증가됨)하는 것이 요망되면, 폴리머의 TG로 또는 그 TG 위로 온도를 증가시키고 (예를 들면) X축을 따라 전위를 생성하고 이 다음 분자의 액정 정렬이 발생하면 폴리머의 온도를 폴리머의 TG의 그것 아래로 낮추고 그 다음 전위를 제거하여 밝아진 컬러(광 투과가 증가됨)를 제공하도록 액정 분자를 고정시킨다.
액정 셀 내에 모노머 안정화 액정을 증착하는 경우, 모노머 안정화 액정은, 단지 예로서, 광 및/또는 열에 의해 경화되어 모노머로 하여금 폴리머가 되게 한다. 경화에 후속하여 폴리머 안정화 액정 셀이 열적으로 제어, 프로그래밍, 및 재프로그래밍될 수 있다. 폴리머 안정화 액정을 액정 셀에 증착하는 경우, 폴리머 안정화 액정은 액정을 안정화시키기 위해 사용되는 폴리머의 TG의 또는 그 TG 위의 온도에서 증착된다.
어느 경우든, 액정은 처음에 자유롭게 움직였다면, 처음 것이 증착된 후 배향되고 정렬된다. 모노머 안정화 액정의 경우, (경화에 후속하여) 모노머가 폴리머가 되고 폴리머가 자신의 TG 아래의 온도를 가지면, 액정은 안정화된다. 폴리머의 TG의 또는 그 TG 위의 온도에서 폴리머 안정화 액정이 증착되는 경우, 온도가 폴리머의 TG 아래로 떨어지면, 액정은 안정화된다. 모두는 아니지만 대부분의 경우에서, 모노머 경화 동안 액정 분자를 정렬시키기 위해 전위가 인가된다. 추가적으로, 폴리머의 온도가 자신의 TG에 있거나 또는 자신의 TG 위에 있을 때의 기간 동안 액정 분자를 정렬시키기 위해 전위가 인가된다. 일반적으로(그러나, 항상은 아님), 모노머가 폴리머로 경화될 때에는 전위가 인가되지 않고, 또한 (항상은 아니지만) 일반적으로 폴리머의 온도가 자신의 TG의 그것 아래에 있을 때 전위가 인가되지 않는다.
가장 장 활용되는 폴리머 분산 액정은 이 실시형태를 통해 다음의 기준을 충족한다:
● 쌍안정 상태의 생성은 LC와 폴리머 사이에, 유리화 페이즈(vitrified phase)에서 LC의 상 전이를 억누르기에 족한 충분한 앵커링 력(anchoring force)을 요구한다
● 작은 액적(~5미크론)을 생성하기 위해 폴리머와 LC 사이의 혼화성이 최소화되어야 한다
● 액적 표면 사이의 앵커링 에너지는, 폴리머 체인 이동도가 감소되는 경우 필드의 부재시 액적을 정렬된 상태로 유지하기에 충분해야 한다.
상기는, 단지 예로서, 다음의 것에 의해 달성될 수 있다; 양쪽 친매성의 폴리머와 LC 액적을 캡슐화하기 위한 미셀(micelle)을 수소 결합하여 형성할 수 있는 기를 갖는 LC를 사용하는 것. 플루로닉 산(Pluronic acids), PEG-인지질 복합체, PEG b-폴리에스테르, PEG-b-폴리 아미노 산.
폴리머의 온도가 열 히터를 통해, 액정을 안정화시키는 폴리머의 TG 위로 상승되면, 액정은 그 정렬 또는 배향을 셀 내에서 자유롭게 변경하게 된다. 폴리머 안정화 액정 셀에서 제공되는 폴리머의 온도가 그 TG의 아래로 떨어지면, 폴리머가 응고 상태로 리턴할 때 액정은 갇히게 된다. 이것은, 단지 예로서, 주위 냉각 온도 또는 펠티어 쿨러의 사용을 통해 달성될 수 있다.
본원에서 교시되는 실시형태는 액정을 포함하는 디바이스 또는 옵틱을 성형, 가장자리 가공 및 컷인투 하는 성능을 처음으로 제공한다. 이것은, 폴리머가 자신의 TG 아래의 온도에 유지되는 한, 액정이 누출하거나 셀 또는 디바이스가 표면적으로 결함이 있거나 기능적으로 타협되거나 하지 않으면서, 이러한 셀 또는 디바이스를 요구되는 임의의 형상으로 성형할 수 있게 허용한다. 성형은, 단지 예로서, 선반, 옵티컬 에저(edger), 그라인더, 폴리셔, 및 레이저와 같은 임의의 전기적, 기계적 또는 광 수단을 통해 발생할 수 있다.
도 43 내지 도 45는 액정 가변 틴트 엘리먼트를 사용하는 실시형태를 예시한다.
도 43은 액정 가변 틴트 엘리먼트를 통합하는 디바이스를 도시한다. 렌즈 블랭크(4380) 위에, 다음의 것이 순서대로 배치된다: SiOx 층(4370); 발열체(4360); 기판층(4350), 액정 셀(4340); 기판(4330); 하드 코트(4320); 및 반사 방지 코트(4310). SiOx 층(4370)는 실란트 및/또는 하드 코트로서 작용하고, 다른 적절한 재료가 또한 사용될 수도 있다. 이것은 여기에서, 그리고 실란트 및/또는 하드코트로서 사용하기 위해 SiOx 또는 SiO2가 배치되는 다른 경우에도 참이다. 발열체(4360)는 본원에서 교시되는 임의의 다양한 구조 및 그 변형을 가질 수도 있다. 액정 셀은 널리 공지되어 있다. 액정 셀(4340)은 다양한 구조, 예컨대 옵션적인 배향층, 전극, 및 액정 그 자체를 포함한다. 액정 셀(4340)의 전극은 도 44 또는 도 45에 예시된 바와 같은 것, 및 그 변형이 바람직하다. "기판"(4330 및 4350)은 "기판"으로 칭해지는데, 그 이유는 그들이 그 위에 액정 셀이 구축되는 구조적 엘리먼트로서 기능할 수도 있기 때문이다.
도 44는 액정 셀(4340)에 대한 전극 구성을 도시한다. 제1의 전극 구성(4400) 및 제2의 전극 구성(4450)이 개시된다.
제1의 전극 구성(4400)은 제1의 전극 구조(4410) 및 제2의 전극 구조(4420)을 포함한다. 제2의 전극 구조(4420)는 2개의 별개의 "E"자 형상의 전극(4425)을 구비한다. 액정 셀에서, 제1의 전극 구조(4410)와 제2의 전극 구조(4420)는 그들 사이에 액정(도시되지 않음)을 위한 공간을 두고 서로 평행하게 배치된다. 제1의 전극 구조(4410)와 제2의전극 구조(4420) 사이에 전위가 인가되면, 결과적인 전기장은 액정으로 하여금 전극 구조의 평면에 대해 수직인 방향으로 배향되게 한다. "E"자 형상의 전극(4425)에 전위가 인가되면, 결과적인 전기장은 액정으로 하여금 "E"의 3개의 라인의 방향을 따라, 즉, 도 44에서 오른쪽에서 왼쪽으로, 그리고 전극 구조의 평면에 평행하게 배향하게 한다.
제2의 전극 구성(4450)은 제1의 전극 구성(4400)과 유사하다. 제2의 전극 구성은, 제1의 전극 구조(4410) 및 제2의 전극 구조(4420)와 유사한, 제1의 전극 구조(4460) 및 제2의 전극 구조(4470)를 포함한다. 제2의 전극 구조(4470)는, "E"자형 전극(4425)과 유사한 2개의 별개의 "E"자형 전극(4475)을 갖는다. 제2의 전극 구성(4450)은, "E"자형 전극이 상이하게 위치되는 점에서 제1의 전극 구성(4400)과는 상이하다. 제2의 전극 구성은 제1의 전극 구성(4400)과 동일한 방식으로 동작한다.
도 45는 액정 셀(4340)에 대한 전극 구성을 도시한다. 제3의 전극 구성(4500) 및 제2의 전극 구성(4550)이 개시된다.
제3의 전극 구성(4500)은 제1의 전극 구성(4400)과 유사하다. 제3의 전극 구성은, 제1의 전극 구조(4410) 및 제2의 전극 구조(4410)와 유사한, 제1의 전극 구조(4510) 및 제2의 전극 구조(4520)를 포함한다. 제2의 전극 구조(4520)는, "E"자형 전극(4425)과 유사한 2개의 별개의 "E"자형 전극(4525)을 갖는다. 제1의 전극 구조(4520)는, 제1의 전극 구조(4520)가 "E"자형 전극(4525)을 또한 포함하는 점에서, 제1의 전극 구조(4420)와는 상이하다. 구성(4500)(및 4550)에서, 액정을 옆으로 배향시키는 것이 요구되는 경우, 전위는 전극(4525) 양단, 및 전극(4515) 양단에서 동일한 방향으로 인가될 수도 있다.
제4의 전극 구성(4550)은 제3의 전극 구성(4500)과 유사하다. 제4의 전극 구성은, 제1의 전극 구조(4510) 및 제2의 전극 구조(4510)와 유사한, 제1의 전극 구조(4560) 및 제2의 전극 구조(4570)를 포함한다. 제1의 전극 구조(4560)는 2개의 별개의 "E"자형 전극(4565)를 구비하고, 제2의 전극 구조(4570)는 2개의 별개의 "E"자형 전극(4575)을 구비하며, 제1 및 제2의 전극 구조(4510 및 4520)와 유사하다. 제4의 전극 구성(4550)은, "E"자형 전극이 상이하게 위치되는 점에서 제3의 전극 구성(4500)과는 상이하지만, 2개의 전극 구성은 유사한 방식으로 동작한다.
도 43-도 45에서 특정 지오메트리가 예시되지만, 당업자는, 유사한 효과를 내기 위해 다른 지오메트리가 사용될 수도 있음을 알 것이다. 예를 들면, "E"자 형상은 전극의 평면(도면의 좌측에서 우측)에 대해 평행한 전기장을 달성하기 위한 여러 방식 중 하나에 불과하며, 다른 변형이 종래기술의 당업자에게는 명백할 것이다.
일렉트로크로믹 가변 틴트 엘리먼트를 이용한 실시형태
일렉트로크로믹 디바이스의 성능은 본원에서 개시되는 실시형태를 활용하는 것에 의해 향상될 수 있다. 도 46을 참조한다. 투명한 히터를 사용함으로써, 고체 상태의 열가소성 폴리머 전해질로 하여금 향상된 성능을 제공하게 하는 것이 가능하다. 이것은, 열가소성 폴리머의 온도를, 열가소성 폴리머의 TG의 또는 그 TG 위의 온도로 상승시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 폴리머 전해질의 온도가 폴리머의 TG에 또는 그 근처에 있으면, 전해질은 디바이스에게 향상된 전환 속도 와 향상된 전력 효율성(디바이스를 구동하는 데 더 적은 전력이 들게 될 것이라는 것을 의미한다)을 제공할 것이다. 또한, 실시형태는, 사용되는 폴리머의 TG에 또는 그 TG 위에 온도가 있지 않는 한, 디바이스의 광 투과 또는 컬러를 변경시키지 않을 고체 상태의 폴리머 전해질의 사용을 제공한다. 따라서, 온도가 고체 상태의 폴리머 전해질의 TG 아래에 있는 경우, 투과 광의 컬러에서 어떠한 변화도 없으며 그것은 컬러 및/또는 광 투과에서 고정된 상태로 유지되며, 그 결과 전력이 제거될 수 있지만, 온도가 고체 상태의 폴리머 전해질의 TG로 또는 그 TG 위로 상승되면, 그것은 컬러 및/또는 광투과에서의 변화를 허용한다. 새롭게 소망되는 컬러 및/또는 광 투과가 발생하면, 고체 상태의 폴리머 전해질의 온도는, 컬러 및/또는 광 투과가 고정되도록 낮춰지고 그 다음 전력이 제거된다.
도 46은 고체 상태의 일렉트로크로믹 디바이스를 도시한다. 그 디바이스는 옵틱(4650), 투명한 히터(4640), 제1의 전극(4630), 고체 폴리머 전해질(4620), 및 제2의 전극(4610)을 포함한다. 본원의 개시와 부합하는 다른 층이 또한 포함될 수도 있다.
첨부된 예시는 자기 제한적이도록 의도된 것은 아니다. 다양한 층의 위치의 많은 다른 조합이 존재하며, 이들도 또한 실시형태의 범주 내에 있을 것이다. 옵틱은 발열체 또는 부재를 도포하기 이전에 하드 코팅될 수도 있다. 실시형태는 하나 이상의 SiO2 층의 사용을 고려한다. 실시형태는, 단지 예로서, 증착, 스퍼터링, 진공 시스템, 스핀, 딥 코팅, 인 몰드 전사, 흡수 등과 같은 산업계에서 적절하고 공지된 수단을 통해 놓여지는 다양한 층과 전극을 고려한다. 명세 내에서 제공되는 시간, 온도 범위, TG(유리 전이 온도 또는 재료 연화점)도 또한 자기 제한적이도록 의도된 것은 아니다. 예를 들면, "투명한 히터"에서 사용되는 바와 같은 용어 "투명한"은, 100% 투명성을 요구하도록 의미하지는 않는다. 대신, 선명한 상태에서의 전체 디바이스가 적어도 80% 투명, 바람직하게는 85%투명 또는 90% 투명, 더 바람직하게는 95% 투명해야 한다. 투명한 전극과 같은 임의의 주어진 층은 이들 전체 투명성이 충족될 수 있게 충분히 투명해야 한다. 공통적으로 사용되는 투명한 도체, 예컨대 투명 도체에 대해 산업계에서 일반적으로 사용되는 두께로 증착된 ITO의 층은 투명한 것으로 간주되어야 한다. 실시형태는 실시형태가 활용될 특정 환경 온도를 통해 폴리머 층의 폴리머에 대해 특정 폴리머를 선택하는 것 및 다음 중 적어도 하나를 고려하는 것을 더 고려한다: 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제의 타입과 폴리머의 TG의 그것. 단지 예로서, 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제는 다음의 것일 수 있다; 포토크로믹, 써모크로믹(thermochromic), 폴리머 분산 이색 액정, 일렉트로크로믹. 폴리머 층은 1미크론 내지 1.5밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 모두는 아니지만 대부분의 실시형태에서, 광학 시스템은 전자장치를 포함하는 안경류에 하우징되거나 부착된다. 또한, 본원에서 교시되는 많은 실시형태에서 포토크로믹 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제를 활용하지만, 실시형태는 포토크로믹인 가변 틴트 엘리먼트 또는 가변 틴트제의 그것에 제한되지 않아야 함이 이해되어야 한다. 또한, 상기에서 개시된 대부분의 실시형태가 포토크로믹 가변 틴트 층 또는 엘리먼트를 교시하지만, 써모크로믹, 폴리머 분산 이색 액정 엘리먼트, 또는 고체 상태 일렉트로크로믹 가변 틴트 층 또는 엘리먼트 중 어느 하나가 당연히 필수 구성 및 그와 관련된 인에이블 전자장치와 함께 대체될 수 있을 것이다. 포토크로믹 층, 써모크로믹 층, 액정 셀, 일렉트로크로믹 디바이스의 각각의 구성은 공지되어 있다. 본원에서 개시되는 발명은 안과적 렌즈 또는 안과적 옵틱에만 제한되도록 의도된 것은 아니다. 광을 투과시키는 임의의 옵틱 또는 디바이스가 본 발명을 포함할 수 있다는 것이 고려된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "포함하는"은, 다른 엘리먼트를 또한 포함할 수도 있는 엘리먼트의 리스트를 설명하기 위해 사용된다 - 그 용어는 제약이 없는 리스트를 설명한다. 엘리먼트 A, 엘리먼트 B 및 엘리먼트 C를 "포함하는" 디바이스는 이들 엘리먼트를 포함해야 하지만, 구체적으로 언급되지 않은 다른 엘리먼트도 또한 포함할 수도 있다. 용어 포함하는의 이러한 용례는 특허청구범위에서 일반적이며 확산되어 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "실시형태" 및 "발명"은 발명적 활동의 예를 지칭한다. 이들 용어는 본원에서 개시되는 전체 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것은 아니다. 본원에서 설명된 다양한 실시형태는 중복될 수도 또는 중복되지 않을 수도 있다. 본 개시는 "실시형태"로 반드시 이름 붙여지도록 의도되는 것도 아니다. 본원에서 설명되는 실시형태는 당업자 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 다양한 조합으로 결합될 수도 있다.

Claims (96)

  1. 디바이스로서,
    기본 안과적 옵틱;
    상기 기본 안과적 엘리먼트 위에 배치된 가변 틴트 엘리먼트; 및
    상기 가변 틴트 엘리먼트를 가열하도록 적응된 투명 발열체를 포함하는, 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 디바이스는 안경류이고, 상기 안경류는 열 관리 시스템을 포함하고, 상기 열 관리 시스템은:
    상기 투명 발열체;
    센서;
    상기 센서에 전기적으로 연결된 컨트롤러로서, 상기 컨트롤러는 상기 센서로부터 입력을 검출하도록, 그리고 상기 센서로부터의 입력에 기초하여 상기 투명 발열체를 제어하도록 적응되는, 상기 컨트롤러; 및
    상기 투명 발열체에 전기적으로 연결된 에너지원을 포함하는, 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변 틴트 엘리먼트는 포토크로믹(photochromic)인, 디바이스.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 센서는 광 검출기인, 디바이스.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 센서는 광 센서인, 디바이스.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서는 열 센서인, 디바이스.
  7. 청구항 2에 있어서,
    타이머를 더 포함하는, 디바이스.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 발열체를 턴온 및 턴오프하는, 디바이스.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 타이머는 상기 컨트롤러와 통신하여 상기 발열체를 시간의 기간 동안 턴온하는, 디바이스.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 가변 틴트 엘리먼트는 폴리머 층을 포함하고, 상기 히터는 상기 폴리머 층의 온도가 시간의 기간 동안 상기 폴리머의 유리 전이 온도 위로 상승되게 하고 그 다음 상기 폴리머 층의 상기 온도가 상기 폴리머 층의 유리 전이 온도 아래로 감소하는 것을 허용하는, 디바이스.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서는 열 센서이고, 상기 열 센서는 상기 컨트롤러와 통신하여 상기 발열체를 턴온 또는 턴오프하는, 디바이스.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서는 열 센서이고, 상기 열 센서는 상기 컨트롤러와 통신하여 상기 발열체의 열을 높이거나 낮추는, 디바이스.
  13. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서는 열 센서이고, 상기 디바이스는 광 검출기를 포함하지 않는, 디바이스.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변 틴트 엘리먼트는 포토크로믹제(photochromic agent)인 재료의 층을 포함하는, 디바이스.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열체는 상기 폴리머 층을 상기 폴리머 층의 유리 전이 온도 위로 가열할 수 있는, 디바이스.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 유리로 구성되는, 디바이스.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 플라스틱으로 구성되는, 디바이스.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 복합재료로 구성되는, 디바이스.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 윈도우인, 디바이스.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 윈드실드(windshield)의 옵틱인, 디바이스.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 안과적 렌즈인, 디바이스.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 안경 렌즈인, 디바이스.
  23. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 전자적 렌즈인, 디바이스.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 안구 내 렌즈인, 디바이스.
  25. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 콘택트 렌즈인, 디바이스.
  26. 청구항 2에 있어서,
    상기 열 관리 시스템은: 상기 센서, 상기 타이머 및 상기 투명 발열체를 포함하는, 디바이스.
  27. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리머 층은 30C와 140C 사이의 유리 전이 온도를 갖는 재료를 포함하는, 디바이스.
  28. 청구항 1에 있어서,
    상기 옵틱은 30C와 140C 사이의 유리 전이 온도를 갖는 재료를 포함하는, 디바이스.
  29. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열체는 상기 가변 틴트 엘리먼트에 대해 1C와 25C 사이의 온도 상승을 제공하도록 적응되는, 디바이스.
  30. 청구항 3에 있어서,
    상기 발열체는 상기 포토크로믹제에 대해 1C와 25C 사이의 온도 상승을 제공하도록 적응되는, 디바이스.
  31. 청구항 7에 있어서,
    상기 타이머는 상기 열 센서가 상기 포토크로믹제를 포함하는 상기 옵틱 또는 층의 1C 내지 25C의 범위 내의 온도 상승을 감지하면, 1밀리초 내지 5분의 범위 내의 시간의 기간 이후에 상기 히터를 턴오프하는, 디바이스.
  32. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 발열체가 상기 가변 틴트 엘리먼트에 대해 1C 내지 25C의 범위 내의 온도 상승을 제공하면, 상기 발열체를 턴오프하는, 디바이스.
  33. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서는 UV 센서이고, 상기 컨트롤러는 상기 UV 센서가 5% 내지 30%의 UV 광 및 또는 장파장의 청색 광 투과에서의 변화를 감지하면, 상기 발열체를 턴온하는, 디바이스.
  34. 청구항 33에 있어서,
    상기 UV 센서는 상기 UV 광원에 가장 가까운 상기 가변 틴트 엘리먼트의 사이드에 위치되는, 디바이스.
  35. 청구항 2에 있어서,
    상기 열 관리 시스템은 스위치를 포함하는, 디바이스.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 스위치는: 수동 스위치, 터치 스위치, 커패시터 스위치, 및 광 스위치 중 하나인, 디바이스.
  37. 청구항 2에 있어서,
    상기 옵틱은 제1의 포토크로믹 층 및 제2의 포토크로매틱 층을 포함하고, 상기 제1의 포토크로매틱 층은 상기 제2의 포토크로매틱 층보다 유저의 눈에 더 가까운, 디바이스.
  38. 청구항 37에 있어서,
    상기 제2의 포토크로매틱 층은 상기 제1의 포토크로매틱 층보다 광에 더 반응적인, 디바이스.
  39. 청구항 37에 있어서,
    상기 제1의 포토크로매틱 층은 상기 제2의 포토크로매틱 층보다 광에 더 반응적인, 디바이스.
  40. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서는 상기 가변 틴트 엘리먼트보다 유저의 눈에 더 가깝게 위치되는, 디바이스.
  41. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서는 상기 가변 틴트 엘리먼트보다 유저의 눈에서 더 멀리 떨어져 위치되는, 디바이스.
  42. 청구항 37에 있어서,
    상기 센서는 제1 및 제2의 포토크로매틱 층들 사이에 위치되는, 디바이스.
  43. 청구항 37에 있어서,
    상기 투명 발열체는 제1 및 제2의 포토크로매틱 층들 사이에 위치되는, 디바이스.
  44. 청구항 37에 있어서,
    상기 옵틱은 상기 옵틱의 전면 상에 발열체를 포함하고 상기 제1의 포토크로믹 층에 가깝게 위치되는, 디바이스.
  45. 청구항 5에 있어서,
    상기 광 센서는, 상기 광 센서에 의해 검출되는 광에 반응하여 상기 발열체를 턴온 또는 턴오프하기 위해 상기 발열체와 직접적으로 또는 간접적으로 통신하는, 디바이스.
  46. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 발열체로 하여금 시간의 기간에 걸쳐 적어도 2개의 사이클 동안 온 및 오프를 순환하게 하는, 디바이스.
  47. 청구항 9에 있어서,
    상기 타이머는 상기 발열체로 하여금 시간의 기간에 걸쳐 적어도 2개의 사이클 동안 온 및 오프를 순환하게 하는, 디바이스.
  48. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 발열체를 피복하는 SiO2 층을 포함하는, 디바이스.
  49. 청구항 48에 있어서,
    상기 SiO2 층은 2미크론과 20미크론 사이의 두께를 갖는, 디바이스.
  50. 청구항 2에 있어서,
    상기 에너지원은: 충전가능한 배터리, 충전불가능한 배터리, 태양 전지, 연료 전지, 및 운동 에너지원 중 하나 이상인, 디바이스.
  51. 청구항 3에 있어서,
    상기 포토크로매틱 가변 틴트 엘리먼트는 그레이 틴트에 기여하는 포토크로믹제를 포함하고, 상기 디바이스는 100℉의 주위 온도의 실외에서 20%의 암화 투과를 그리고 70℉의 실내 주위 온도의 실내에 있을 때 2분 내에 85%의 선명화 투과를 달성하는, 디바이스.
  52. 청구항 3에 있어서,
    상기 포토크로매틱 가변 틴트 엘리먼트는 그레이 틴트에 기여하는 포토크로믹제를 포함하고, 상기 디바이스는 95℉의 주위 온도의 실외에서 30%의 암화 투과를 그리고 70℉의 실내 주위 온도의 실내에 있을 때 2분 내에 85%의 선명화 투과를 달성하는, 디바이스.
  53. 청구항 2에 있어서,
    독립형 전자장치 모듈을 포함하는, 디바이스.
  54. 청구항 53에 있어서,
    상기 모듈은 안경 프레임 외부에서 안경 프레임에 부착되는, 디바이스.
  55. 청구항 53에 있어서,
    상기 모듈은 내습성인, 디바이스.
  56. 청구항 2에 있어서,
    상기 디바이스는 열적으로 전환가능한 편광자 또는 층을 포함하는, 디바이스.
  57. 청구항 2에 있어서,
    상기 열 관리 시스템은 전자적 냉각체를 포함하는, 디바이스.
  58. 청구항 1에 있어서,
    1미크론 내지 1.5mm의 두께를 갖는 폴리머 층을 포함하는, 디바이스.
  59. 열 관리 시스템을 도포하는 방법으로서,
    a) 착용자에게 요구되는 광출력을 포함하는 포토크로믹 렌즈를 제공하는 단계;
    b) 상기 포토크로믹 렌즈를 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공하는 단계;
    c) 상기 렌즈에 발열체를 포함하는 열 관리 시스템을 도포하는 단계;
    d) 상기 렌즈에 긁힘 방지 코팅을 도포하는 단계;
    e) 상기 발열체의 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  60. 청구항 59에 있어서,
    상기 방법은:
    a) 착용자에게 요구되는 상기 광출력을 포함하는 상기 포토크로믹 렌즈를 제공하는 단계;
    b) 상기 포토크로믹 렌즈를 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공하는 단계;
    c) 발열체를 포함하는 상기 열 관리 시스템을 가장자리 가공된 상기 렌즈에 도포하는 단계;
    d) 상기 발열체의 외면 상에 상기 긁힘 방지 코팅을 도포하는 단계;
    e) 상기 발열체의 상기 양극과 음극을 상기 에너지원에 전기적으로 연결하는 단계를 순서대로 수행하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  61. 청구항 60에 있어서,
    상기 긁힘 방지 코팅을 도포한 이후 반사 방지 코팅을 도포하는 단계를 더 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  62. 청구항 59에 있어서,
    상기 방법은:
    a) 착용자에게 요구되는 상기 광출력을 포함하는 상기 포토크로믹 렌즈를 제공하는 단계;
    b) 상기 렌즈가 완료된 이후에 그리고 상기 렌즈가 가장자리 가공되기 이전에, 발열체를 포함하는 상기 가열 시스템을 상기 렌즈에 도포하는 단계;
    c) 상기 발열체의 외면 상에 상기 긁힘 방지 코팅을 도포하는 단계;
    d) 상기 포토크로믹 렌즈를 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공하는 단계;
    e) 상기 발열체의 상기 양극과 음극을 상기 에너지원에 전기적으로 연결하는 단계를 순서대로 수행하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  63. 청구항 62에 있어서,
    상기 포토크로매틱 렌즈를 가장자리 가공한 이후에 그리고 전기적으로 연결하기 이전에 반사 방지 코팅을 도포하는 단계를 더 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  64. 청구항 59에 있어서,
    상기 방법은:
    a) 착용자에게 요구되는 상기 광출력을 포함하는 상기 포토크로믹 렌즈를 제공하는 단계;
    b) 상기 렌즈가 완료된 이후에 그리고 상기 렌즈가 가장자리 가공되기 이전에, 발열체를 포함하는 상기 가열 시스템을 상기 렌즈에 도포하는 단계;
    c) 상기 발열체의 외면 상에 상기 긁힘 방지 코팅을 도포하는 단계;
    d) 상기 포토크로믹 렌즈를 안경 프레임의 형상으로 가장자리 가공하는 단계;
    e) 상기 발열체의 상기 양극과 음극을 에너지원에 전기적으로 연결하는 단계를 순서대로 수행하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  65. 청구항 64에 있어서,
    상기 긁힘 방지 코팅을 도포한 이후에 그리고 상기 렌즈를 가장자리 가공하기 이전에 반사 방지 코팅을 도포하는 단계를 더 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  66. 청구항 60에 있어서,
    가장자리 가공 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에, 착용자의 상기 요구되는 광출력을 포함하는 상기 포토크로믹 렌즈를 세정하는 단계를 더 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  67. 청구항 61에 있어서,
    가장자리 가공 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에, 착용자의 상기 요구되는 광출력을 포함하는 상기 포토크로믹 렌즈를 세정하는 단계를 더 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  68. 청구항 62에 있어서,
    상기 렌즈를 제공한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에, 착용자의 상기 요구되는 광출력을 포함하는 상기 포토크로믹 렌즈를 세정하는 단계를 더 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  69. 청구항 63에 있어서,
    상기 렌즈를 제공한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에, 착용자의 상기 요구되는 광출력을 포함하는 상기 포토크로믹 렌즈를 세정하는 단계를 더 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  70. 청구항 64에 있어서,
    상기 렌즈를 제공한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에, 착용자의 상기 요구되는 광출력을 포함하는 상기 포토크로믹 렌즈를 세정하는 단계를 더 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  71. 청구항 65에 있어서,
    상기 렌즈를 제공한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에, 착용자의 상기 요구되는 광출력을 포함하는 상기 포토크로믹 렌즈를 세정하는 단계를 더 포함하는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  72. 청구항 66에 있어서,
    상기 렌즈를 세정한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  73. 청구항 67에 있어서,
    상기 렌즈를 세정한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  74. 청구항 68에 있어서,
    상기 렌즈를 세정한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  75. 청구항 69에 있어서,
    상기 렌즈를 세정한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  76. 청구항 70에 있어서,
    상기 렌즈를 세정한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  77. 청구항 71에 있어서,
    상기 렌즈를 세정한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  78. 청구항 60에 있어서,
    상기 렌즈를 가장자리 가공 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템 도포 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  79. 청구항 61에 있어서,
    상기 렌즈를 가장자리 가공한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  80. 청구항 62에 있어서,
    상기 렌즈를 제공한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  81. 청구항 63에 있어서,
    상기 렌즈를 제공한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  82. 청구항 64에 있어서,
    상기 렌즈를 제공한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  83. 청구항 65에 있어서,
    상기 렌즈를 제공한 이후에 그리고 상기 열 관리 시스템을 도포하기 이전에 상기 포토크로매틱 렌즈의 표면 상으로 SiO2의 층을 도포하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 관리 시스템은 상기 SiO2의 층에 도포되는, 열 관리 시스템을 도포하는 방법.
  84. 발열체, 폴리머 매트릭스, 및 가변 틴트에 기여하는 포토크로믹제를 포함하는 포토크로믹 물품으로서,
    상기 포토크로믹 물품은 100℉의 주위 온도의 실외에서 20%의 암화 투과를 그리고 70℉의 실내 주위 온도의 실내에 있을 때 2분 내에 85%의 선명화 투과를 달성하는, 포토크로믹 물품.
  85. 발열체, 폴리머 매트릭스, 및 그레이 틴트에 기여하는 포토크로믹제를 포함하는 포토크로믹 물품으로서,
    상기 포토크로믹 물품은 95℉의 주위 온도의 실외에서 30%의 암화 투과를 그리고 70℉의 실내 주위 온도의 실내에 있을 때 2분 내에 85%의 선명화 투과를 달성하는, 포토크로믹 물품.
  86. 포토크로믹제를 포함하는 옵틱의 성능을 향상시키기 위한 시스템으로서,
    옵틱, 포토크로믹제, 발열체, 타이머, 및 센서를 포함하는, 시스템.
  87. 포토크로믹제를 포함하는 매트릭스를 포함하는 포토크로매틱 렌즈로서,
    상기 매트릭스는 50을 초과하는 TG를 구비하고, 화창한 실외에서 15분 동안 암화된 이후의 상기 포토크로믹 렌즈는 2분 이하의 선명화 시간을 가지며, 상기 선명화 시간은 80%의 광 투과를 제공하는, 포토크로매틱 렌즈.
  88. 냉각체, 포토크로믹 층, 및 발열체를 포함하는 안과적 렌즈로서,
    상기 포토크로믹 층은 상기 냉각체와 발열체 사이에 위치되는, 안과적 렌즈.
  89. 열적으로 전환가능한 편광 층, 발열체, 및 포토크로믹 층을 포함하는 안과적 렌즈로서,
    상기 발열체는 상기 포토크로믹 층과 전환가능한 상기 편광 층 사이에 위치되는, 안과적 렌즈.
  90. 독립형 전자장치 모듈로서,
    상기 모듈의 일단은 안경 프레임에 외부적으로 부착되고, 플렉시블 전자 케이블은 상기 모듈 내에 하우징된 전자장치를 상기 안경 프레임에 하우징된 렌즈 내에 위치된 발열체의 전자장치에 전기적으로 연결하는, 독립형 전자장치 모듈.
  91. 독립형 전자장치 모듈로서,
    상기 모듈의 일단은 안경 프레임에 외부적으로 부착되고, 플렉시블 전자 케이블은 상기 모듈 내에 하우징된 전자장치를 상기 안경 프레임에 하우징된 렌즈 내에 위치된 냉각체의 전자장치에 전기적으로 연결하는, 독립형 전자장치 모듈.
  92. 디바이스로서,
    제1의 표면 및 제2의 표면을 구비하며, 포토크로믹제를 포함하는 옵틱;
    상기 제1의 표면 상에 배치된 제1의 전극;
    상기 제2의 표면 상에 배치된 제2의 전극;
    전위가 상기 포토크로매틱제에 인가되도록, 상기 제1의 전극 및 상기 제2의 전극에 연결되는 전압원을 포함하는, 디바이스.
  93. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변 틴트 엘리먼트는 고체 상태인, 디바이스.
  94. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변 틴트 엘리먼트는 액체를 포함하는, 디바이스.
  95. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변 틴트 엘리먼트는 폴리머 분산 이색 액정(polymer dispersed dichroic liquid crystal)인, 디바이스.
  96. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변 틴트 엘리먼트는 일렉트로크로믹(electrochromic)인, 디바이스.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2769262A4 (en) 2011-10-20 2015-04-01 Oakley Inc EYE WITH CHROMIUM AGGLOMERATION
WO2013169987A1 (en) 2012-05-10 2013-11-14 Oakley, Inc. Eyewear with laminated functional layers
US9204962B2 (en) * 2013-03-13 2015-12-08 Acufocus, Inc. In situ adjustable optical mask
US9575335B1 (en) 2014-01-10 2017-02-21 Oakley, Inc. Eyewear with chroma enhancement for specific activities
WO2015122641A1 (ko) * 2014-02-13 2015-08-20 전자부품연구원 발열 페이스트 조성물, 이를 이용한 면상 발열체 소자 및 휴대용 저전력 발열 히터
WO2016077431A2 (en) 2014-11-13 2016-05-19 Oakley, Inc. Variable light attenuation eyewear with color enhancement
US9365161B2 (en) * 2014-06-19 2016-06-14 Mario Arturo Mannheim Astete Panoramic extended windshield with integrated non-moving blind
US10359647B2 (en) * 2015-07-15 2019-07-23 iGlass Technology, Inc. Wearable electro-optical device using electrochromic layer
US9726907B2 (en) * 2015-06-23 2017-08-08 Indizen Optical Technologies, S.L. Rewritable lens and method of manufacturing
US10678068B2 (en) 2015-12-18 2020-06-09 Verily Life Sciences Llc Electrochromic contact lens
JP6679377B2 (ja) * 2016-03-30 2020-04-15 日東電工株式会社 温度センサ
EP3260913B1 (de) * 2016-06-22 2021-09-15 Merck Patent GmbH Optische schaltvorrichtung
US10295821B2 (en) 2016-08-19 2019-05-21 Oakley, Inc. Laminated lenses with anti-fogging functionality
EP3299871A1 (en) * 2016-09-22 2018-03-28 Essilor International A wearing detection module for spectacle frame
DE112018004501T5 (de) * 2017-10-13 2020-06-10 Sony Corporation Kontaktlinse
US11046243B2 (en) * 2017-11-21 2021-06-29 Wipro Limited Visual speed indication device for motor vehicles and method thereof
KR101986192B1 (ko) * 2017-11-29 2019-06-05 주식회사 스포컴 광 투과율을 조절할 수 있는 아이웨어
TWI653525B (zh) * 2017-12-26 2019-03-11 宏碁股份有限公司 電子裝置之殼體
US11609442B2 (en) * 2017-12-27 2023-03-21 Transitions Optical, Ltd. System and method for customization of a photochromic article
US11112622B2 (en) 2018-02-01 2021-09-07 Luxottica S.R.L. Eyewear and lenses with multiple molded lens components
EP3521910A1 (en) 2018-02-06 2019-08-07 Essilor International Variable optical transmission device and associated control method
CN109649694B (zh) * 2018-12-20 2022-01-11 深圳航天东方红海特卫星有限公司 一种电致变色热控机构
EP3693787A1 (en) * 2019-02-11 2020-08-12 Essilor International Optical system and method for self-healing of the surface of an optical lens of an optical system
TWI681515B (zh) * 2019-03-04 2020-01-01 鐳射谷科技股份有限公司 半導體封裝製造設備、雷射加工方法以及加工載板之整平方法
EP3959466A4 (en) 2019-04-26 2023-01-18 Van Straten Enterprises, Inc. HEATER AND ELECTROMAGNETIC LIGHTING HEATER
US11604307B1 (en) * 2019-09-24 2023-03-14 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Dark mirror optical stack and related systems
IL292532B1 (en) 2019-10-31 2024-04-01 Kumiai Chemical Industry Co Process for the production of herbicide and its intermediates
US20230019813A1 (en) * 2019-11-21 2023-01-19 The Regents Of The University Of California A phase-changing polymer film for broadband smart windows applications
CN112649973B (zh) * 2020-12-29 2022-10-18 江苏淘镜有限公司 一种变色树脂眼镜片及其制备方法
US20220315831A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 Hoya Lens Thailand Ltd. Photochromic compound, photochromic article and eyeglasses
US20230152609A1 (en) * 2021-11-15 2023-05-18 Meta Platforms Technologies, Llc Thermal activated switching polarizer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100283957A1 (en) * 2008-10-09 2010-11-11 Sol-Grid, Llc Polarized eyewear

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3152215A (en) * 1963-10-03 1964-10-06 Edgerton Germeshausen & Grier Flashblindness protective apparatus
GB1300757A (en) * 1969-12-19 1972-12-20 Pilkington Brothers Ltd Polymer compositions and films made therefrom
JPS627027A (ja) * 1985-07-03 1987-01-14 Canon Inc 光量調節装置
JPS6210629A (ja) * 1985-07-09 1987-01-19 Seiko Epson Corp 機能性光学材料
US5525430A (en) * 1986-12-31 1996-06-11 Chahroudi; Day Electrically activated thermochromic optical shutters
JP2724032B2 (ja) * 1990-07-09 1998-03-09 リンテック株式会社 フォトクロミック組成物
JPH04151620A (ja) * 1990-10-16 1992-05-25 Seiko Epson Corp 紫外線量表示付眼鏡フレーム
DE69210010T2 (de) * 1991-11-05 1996-11-07 Asulab Sa Elektro-optische vorrichtung mit einstellbarer durchlaessigkeit
US5212583A (en) * 1992-01-08 1993-05-18 Hughes Aircraft Company Adaptive optics using the electrooptic effect
US5319397A (en) * 1992-09-21 1994-06-07 Ryden William D Defogging eyeglasses
JPH06256758A (ja) * 1993-03-10 1994-09-13 Mitsubishi Petrochem Co Ltd フォトクロミック材料
US5459533A (en) 1993-11-12 1995-10-17 See Clear Eyewear Inc. Defogging eye wear
JPH07165881A (ja) * 1993-12-16 1995-06-27 Toshiba Corp 樹脂組成物とその非破壊測定方法
JP3599439B2 (ja) * 1995-08-21 2004-12-08 入江 正浩 表示装置
US6433913B1 (en) * 1996-03-15 2002-08-13 Gentex Corporation Electro-optic device incorporating a discrete photovoltaic device and method and apparatus for making same
US6084702A (en) * 1998-10-15 2000-07-04 Pleotint, L.L.C. Thermochromic devices
AU2001259451A1 (en) 2000-05-04 2001-11-12 Schott Donnelly Llc Chromogenic glazing
US6580413B1 (en) * 2000-05-19 2003-06-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method and apparatus for the low cost formation and control of images on conformal materials
BR0213012A (pt) * 2001-10-05 2004-12-28 E Vision Llc Lentes eletro-ativas hìbridas
US9096014B2 (en) 2003-07-01 2015-08-04 Transitions Optical, Inc. Oriented polymeric sheets exhibiting dichroism and articles containing the same
JP4644429B2 (ja) * 2004-02-02 2011-03-02 三菱瓦斯化学株式会社 フォトクロミックレンズおよびその製造方法
US8133274B2 (en) * 2004-06-18 2012-03-13 Medennium, Inc. Photochromic intraocular lenses and methods of making the same
US7126741B2 (en) 2004-08-12 2006-10-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Light modulator assembly
US7410254B2 (en) * 2005-03-01 2008-08-12 Craig James Goodis Heated eyewear
JP4623722B2 (ja) * 2005-03-22 2011-02-02 シチズン電子株式会社 液晶レンズ装置
JP2007245113A (ja) * 2006-03-20 2007-09-27 Osaka Kyoiku Univ 光照射により物体表面に立体構造を構築可能な感光性材料及びその方法
US7601946B2 (en) * 2006-09-12 2009-10-13 Ravenbrick, Llc Electromagnetic sensor incorporating quantum confinement structures
JP4857205B2 (ja) * 2007-06-29 2012-01-18 三菱マテリアル株式会社 遮光体
JP5340937B2 (ja) * 2007-07-25 2013-11-13 Ｈｏｙａ株式会社 プラスチックレンズの製造方法
US20110011832A1 (en) * 2008-03-17 2011-01-20 Hoya Corporation Method for producing plastic lens
CN101666918A (zh) * 2008-09-05 2010-03-10 上海市长宁区少年科技指导站 防近视眼镜
US20100232003A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 Transitions Optical, Inc. Vision enhancing optical articles
KR101222639B1 (ko) * 2010-02-12 2013-01-16 성균관대학교산학협력단 그래핀을 이용한 유연성 투명 발열체 및 이의 제조 방법
AU2011220382A1 (en) * 2010-02-28 2012-10-18 Microsoft Corporation Local advertising content on an interactive head-mounted eyepiece
US9129295B2 (en) * 2010-02-28 2015-09-08 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a fast response photochromic film system for quick transition from dark to clear
JP5743616B2 (ja) * 2010-08-06 2015-07-01 株式会社トクヤマ フォトクロミック組成物
JP2012068295A (ja) * 2010-09-21 2012-04-05 Hoya Corp フォトクロミックレンズおよびその製造方法
WO2012079160A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Switch Materials, Inc. Variable transmittance optical filter with substantially co- planar electrode system
KR20140066258A (ko) * 2011-09-26 2014-05-30 마이크로소프트 코포레이션 투시 근안 디스플레이에 대한 센서 입력에 기초한 비디오 디스플레이 수정

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100283957A1 (en) * 2008-10-09 2010-11-11 Sol-Grid, Llc Polarized eyewear

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