KR20170104551A - 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 광학 캐스트 바디를 제조하는 방법, 및 광학 캐스트 바디 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 편평, 구형, 비-구형 또는 자유-형태 제1 표면을 갖는 제1 금형 섹션(10) 및 편평, 구형, 비-구형 또는 자유-형태 제2 표면을 갖는 제2 금형 섹션(20)을 포함하는 캐스팅 금형을 제공하며, 여기서 제1 금형 섹션(10)은 캐스팅 금형(30)을 형성하도록 제2 금형 섹션(20)에 연결가능한 것인 단계; 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자(91)를 제공하는 단계; 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자(91)를 제1 금형 섹션(10) 및/또는 제2 금형 섹션(20) 상에 배치하고 정렬시키는 단계; 제1 및 제2 금형 섹션을 함께 조합하여 캐스팅 금형(30)을 형성하는 단계; 캐스팅 물질을 하나 이상의 캐스팅 단계에서 도입하며, 캐스팅 물질은 25℃에서 100,000 mPas의 최대 점도를 갖는 것인 단계; 캐스팅 물질을 경화시키는 단계; 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자(91)를 포함하는 경화된 캐스팅 물질을 캐스팅 금형(30)으로부터 제거하며, 여기서 캐스팅 물질은 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자(91) 주위에 적어도 부분적으로 연장되어 있는 것인 단계를 포함하는, 캐스팅 작업에 의해 적어도 하나의 부피-홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스트 바디를 제조하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 캐스팅 작업에 의해 적어도 하나의 부피-홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스팅을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 광학 캐스팅 및 이러한 광학 캐스팅을 포함하는 안경, 광학 기기 및 장치에 관한 것이다.
회절 광학 부품에서는, 표면 상에 엠보싱된 회절 구조와 상응하는 구조 내에 존재하는 것들이 구별된다. 후자가 상이한 굴절률을 갖는 주기적으로 변하는 층을 포함하는 경우에, 이들은 위상 홀로그램으로서 언급된다. 이러한 종류의 구조는 매우 정밀한 방식의 광 파면의 변경을 가능하게 하고, 회절 엠보싱된 표면과 달리 다양한 이점을 갖는다. 예를 들어, 회절 효율이 매우 높을 수 있고, 높은 브래그 선택도는 원치않는 보다 높은 질서의 효과적인 억제를 가능하게 한다. 추가로, 이들 광학 부품은, 브래그 조건 (예를 들어, 상이한 각도에서)이 만족되지 않는 경우에 투명한 외관을 가능하게 한다. 따라서 광학 합성기를 생성하는 것이 가능하다.
굴절 광학 부품과 같은 회절 광학 부품은, 최소화되어야 하는 색 수차를 갖는다. 굴절 광학 부품에서 단파장 광은 장파장 광에 비해 더 강하게 굴절되는 반면, 회절 광학 부품에서는 정확히 그 반대이기 때문에, 예를 들어, 회절 및 굴절 구성요소로 이루어진 하이브리드 광학 부품에 의해, 치밀한 색 수차 보정을 달성하는 것이 가능하다. 더욱이, 하나의 광학 구조물에서 독립적으로 달성하고자 하는 상이한 광학 기능이 요구되는 경우에, 이러한 하이브리드 광학 부품의 사용에 이점이 있다. 단지 굴절 광학 부품으로 이를 실행하기를 원하는 경우에, 각각 시스템의 광학 애퍼처의 부분을 하나의 또는 다른 광학 기능에 상응하게 부여하도록 강요된다. 하이브리드 광학 부품에서는, 광학 기능이 서로 독립적으로 실현될 수 있기 때문에, 여기에 보다 큰 자유가 존재한다.
위상 홀로그램은 또한 (부피-)홀로그래픽 광학 소자 (간단히 vHOE)라 불린다. 광학 기능은 주기적으로 변하는 층의 기하구조에 의해 형성된다. 이는 간섭 노출 방법에 의해 달성된다. 홀로그램의 가능한 광학 기능은, 광 소자, 예컨대 렌즈, 미러, 편향 미러, 필터, 확산 렌즈, 지향 확산 소자, 지향 홀로그래픽 확산기, 회절 소자, 도광부, 도파관, 입력/추출 소자, 투사 렌즈 및/또는 마스크의 광학 기능에 상응한다. 추가로, 복수의 이러한 광학 기능은 예를 들어 광 입사에 따라 광이 상이한 방향으로 편향되도록 이러한 홀로그램에서 조합될 수 있다. 위상 홀로그램은 간섭 노출 방법에 의해 기록 물질로 노출될 수 있다. 이러한 목적을 위한 표준 물질은 광중합체, 은 할라이드 필름 및 디크로메이트 젤라틴 필름이다.
고품질 굴절 광학 구성요소는 투명 물질, 예컨대 유리 및 플라스틱으로부터 제조된다. 전자는 통상적으로 중량이고; 후자는 보다 경량이며, 캐스팅 방법 및 사출 성형 방법에 의해 제조될 수 있다.
JP2008170852A (소니(Sony))에는, 열가소성 바디를 사용한 사출 성형 방법에 의한 vHOE를 포함하는 플라스틱 바디의 제조가 교시되어 있다. 그러나, 이는 보안 홀로그램이고, 구조물의 광학 품질이 광학 용도에 있어 부적절하다.
US7826113B2 (코니카 미놀타(Konica Minolta))에는 라미네이션 방법의 사용 및 굴절 구조물에 대한 vHOE의 접합을 위한 접착제 층의 사용이 교시되어 있다. 이러한 종류의 방법은, 요구되는 광학 품질의 보장을 위해, 적어도 2개의 굴절 구성요소의 순차적 설치를 필요로 하는데, 이는 어렵다. 더욱이, 접착제와 같은 중간 층의 사용은, 광학 품질에 매우 쉽게 악영향을 줄 수 있는 계면을 초래한다. 추가로, 여러 개별 구성요소의 제공 및 후속되는 어셈블리는 고비용이 든다.
vHOE가 사용되어야 하는 안경용, 화상형성 광학 부품에서의 광학 구조물용, 또한 고효율 광 및 화상 투사용 광학 소자로서의 사용을 위해, 충분히 고품질을 갖는 상응하는 광학 소자가 요구된다.
더욱이, 하이브리드 기능을 갖는 이러한 광학 물품의 굴절 구성요소 및 회절 구성요소 (vHOE)의 광학 기능이 서로에 대해 광학적으로 정렬되는 것이 매우 중요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 부피-홀로그래픽 광학 소자를 투명한, 고품질 캐스팅에서 정밀하게 배치하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 가지며, 높은 광학 품질을 특징으로 하는 광학 캐스팅을 제공하는 것이다.
상기 목적은
- 편평, 구형, 비-구형 또는 자유-형태 제1 표면을 갖는 제1 금형 섹션 및 편평, 구형, 비-구형 또는 자유-형태 제2 표면을 갖는 제2 금형 섹션을 포함하는 캐스팅 금형을 제공하며, 제1 금형 섹션은 캐스팅 금형을 형성하도록 제2 금형 섹션에 연결가능한 것인 단계,
- 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 제공하는 단계,
- 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 제1 금형 섹션에 대하여 또는/및 제2 금형 섹션에 대하여 배치하고 정렬시키는 단계,
- 제1 및 제2 금형 섹션을 조합하여 캐스팅 금형을 형성하는 단계,
- 캐스팅 물질을 하나 이상의 단계에서 도입하며, 캐스팅 물질은 25℃에서 100,000 mPas의 최대 점도를 갖는 것인 단계,
- 캐스팅 물질을 경화시키는 단계,
- 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 경화된 캐스팅 물질을 캐스팅 금형으로부터 제거하며, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자는 적어도 부분적으로 캐스팅 물질로 둘러싸인 것인 단계
를 포함하는, 적어도 하나의 캐스팅 작업에 의해 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스팅을 제조하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 방법은, 비교적 간단한 방식으로 높은 광학 품질의 광학 캐스팅을 제조할 수 있다.
방법의 개시 시에는, 편평, 구형, 비-구형 또는 자유-형태 제1 표면을 갖는 제1 금형 섹션 및 편평, 구형, 비-구형 또는 자유-형태 제2 표면을 갖는 제2 금형 섹션을 포함하는 캐스팅 금형을 제공한다. 캐스팅 금형을 형성하기 위해, 제1 금형 섹션을 제2 금형 섹션에 연결할 수 있다. 추가로, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 제공하며, 이를 제조하고자 하는 광학 캐스팅으로 통합시킨다.
금형 섹션 및 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자의 제공 후에 광학 캐스팅의 제조를 위한 개별 공정 단계의 순서가 엄격히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 먼저 제1 금형 섹션에 대하여 또는/및 제2 금형 섹션에 대하여 배치하고 정렬시킬 수 있고, 그 후 제1 및 제2 금형 섹션을 조합하여 캐스팅 금형을 형성하고, 이어서 캐스팅 물질을 캐스팅 금형 내로 도입하고 경화시킨다.
본 발명에 따르면, 먼저 금형 섹션을 조합하여 캐스팅 금형을 형성하고, 이어서 캐스팅 금형 내의 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 제1 금형 섹션에 대하여 또는/및 제2 금형 섹션에 대하여 배치하고 정렬시키는 것이 마찬가지로 가능하다. 이러한 목적을 위해, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를, 예를 들어, 적합한, 특히 슬롯-형상의 오리피스에 의해, 캐스팅 금형 내로 도입할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 변법은, 먼저 제1 캐스팅 단계에서 캐스팅 물질의 일부를 제1 및/또는 제2 금형 섹션 내로 도입하고, 캐스팅 물질을 적어도 부분적으로 경화시키고, 이어서 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 형성된 표면 상에 배치하고 정렬시키는 것을 포함한다. 그 후, 제1 및 제2 금형 섹션을 조합하여 캐스팅 금형을 형성하고, 추가의 단계에서, 캐스팅 물질의 나머지를 도입하여 후속적으로 이를 완전히 경화시킨다.
본 발명에 따르면, 캐스팅 금형의 구성요소는 제1 표면을 갖는 제1 금형 섹션 및 제2 표면을 갖는 제2 금형 섹션을 포함한다. 금형 섹션은, 예를 들어, 유리로부터 제조될 수 있고, 여기서 유리는 전형적으로 주성분으로서 산화붕소, 산화규소, 산화알루미늄, 산화나트륨 및 산화칼슘 및 이들의 혼합물로부터 제조된 것들을 의미한다. 추가의 성분은 철, 지르코늄, 티타늄, 납, 바륨, 구리, 은, 칼륨 및 마그네슘의 산화물일 수 있다. 소량의 브로마이드, 클로라이드 및 플루오라이드가 마찬가지로 사용가능하다. 보로실리케이트 및 석영 유리가 바람직하다.
응력 균열이 발생하지 않도록, 사용 전에 템퍼링된 유리를 사용하는 것이 유리하다. 추가의 바람직한 실시양태에서, 캐스팅 물질의 열 팽창 계수와 유사한 열 팽창 계수를 갖는 유리가 사용된다. 낮은 팽창 계수를 갖는 유리, 예를 들어 유리-세라믹 물질을 사용하는 것이 또한 가능하다.
특히 (부분적으로) 자동화된 방법의 경우에, 금형 섹션은 이들이 보다 높은 강건성을 갖기 때문에 또한 금속으로부터 제조될 수다.
제조하고자 하는 광학 캐스팅의 목적하는 형상에 따라, 다양한 형상이 사용될 수 있다. 예를 들어, 편평 표면, 또는 달리 구형 또는 비-구형 표면, 및 또한 자유-형태 표면을 사용하는 것이 가능하다. 각 경우에, 볼록 또는 오목 표면을 사용하는 것이 가능하다. 표면은 추가적으로 또한 각주형 또는 원주형 기하구조를 가질 수 있다. 이들 기하구조의 조합이 마찬가지로 가능하다. 반경은 달라질 수 있으며, 이들은 전형적으로 안경에서의 용도에서는 이들의 굴절력에 대하여 디옵터 단위로 기록된다. 이러한 경우에, 근시, 원시 또는 난시와 같은 굴절이상의 교정을 위해, 그의 굴절 형태에 의해, 적합한 것으로 미적으로 성형된 광학 물품을 생성하도록 볼록 표면과 오목 표면의 교묘한 조합을 사용하는 것이 가능하다. 다른 상이한 표면 형상이 마찬가지로 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 머리의 형상에 가깝게 및/또는 미적 방식으로 정렬된, 안경에 적합한 형상을 고려하는 것이 유리하다. 산업적 광학 부품에서의 광학 소자에 대하여 목적하는 것은 비교적 치밀한 구조적 기하구조이며, 이는 표면의 적합한 성형을 통해 마찬가지로 실행될 수 있다.
표면은 고-정밀 광학 형태를 생성하도록 산업에서 통상적인 방법에 의해 마무리처리된다. 통상적인 방법은 기계처리, 분쇄 및 연마 방법, 및 반사방지 및/또는 내스크래치 층의 적용이다. 이에 따라, 표면은 일반적으로 고도로 연마된 것이다.
2개의 금형 섹션을 연결하여, 캐스팅 공동 또는 내부 캐스팅 부피를 갖는 캐스팅 금형을 얻을 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제1 및/또는 제2 금형 섹션은 하나의 금형 섹션을 다른 금형 섹션에 연결하기 위한 슬리브를 추가로 포함할 수 있다. 전형적으로, 빠른 어셈블리를 가능하게 하기 위해, 슬리브는 플라스틱으로부터 제조된다. 이러한 목적을 위해, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 달리 폴리시클로올레핀을 사용하는 것이 가능하다. 고무, 예를 들어 부틸 고무 또는 EPDM을 특히 가황 형태로 사용하는 것이 마찬가지로 가능하다. 열가소성 및 가교된 엘라스토머 폴리우레탄, 실리콘 및 에폭시 수지를 사용하는 것이 또한 가능하다.
슬리브의 기하구조와 관련하여, 이는, 2개의 금형 섹션이 서로 기밀하게 밀봉될 수 있도록 되어 있다. 특정한 클립 및 폴드가 플러시를 클로징하는 배열에 특히 적합하다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자가 제1 금형 섹션에 대하여 및/또는 제2 금형 섹션에 대하여 배치되고 정렬된다. 구체적으로, 여기서 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 제1 금형 섹션의 제1 표면에 대하여 또는 제2 금형 섹션의 제2 표면에 대하여 또는 슬리브에 대하여 배치하고 정렬시키는 것이 가능하다. 슬리브에 대한 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자의 배치 및 정렬의 경우에, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자는 각각의 금형 섹션 내로의 슬리브의 통합 전 또는 후에 여기에 배치 및 정렬될 수 있다. 배치 및 정렬을 제1 금형 섹션의 제1 표면에 대하여 또는 제2 금형 섹션의 제2 표면에 대하여 수행하는 것이 마찬가지로 가능하다. 추가로, 배치 및 정렬을 하나의 금형 섹션의 표면에 대하여, 및 동시에 동일한 금형 섹션의 슬리브에 대하여, 또는 달리 제1 금형 섹션의 제1 표면에 대하여, 제2 금형 섹션의 제2 표면에 대하여, 및 제1 및/또는 제2 금형 섹션의 슬리브에 대하여 수행할 수 있다.
배치는 슬리브를 갖는 금형 섹션에 대하여 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 슬리브 내의 오리피스를 통해 홀로그래픽 광학 소자를 삽입하도록 캐스팅 금형을 폐쇄하여, 배치 및 정렬을 오리피스 기하구조 자체에 의해 수행하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 오리피스의 위치가 배치에 있어 결정적이고; 기하구조는 정렬을 한정한다. 홀로그래픽 광학 소자가 정밀하게 배치될 수 있기 위해, 슬리브가 최소 두께를 갖는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 슬리브의 두께를 0.5 mm 초과, 유리하게는 3 mm 초과, 특히 유리하게는 10 mm 초과로 선택하는 것이 유리하다.
오리피스는 슬리브 내에 또는 달리 제1 금형 섹션에 대한 계면에 존재할 수 있다. 홀로그래픽 광학 소자를 슬리브의 도움으로 금형 섹션에 대하여 고정시키는 것이 가능하다.
배치는 금형 섹션 중 하나의 표면에 대하여 수행되는 것이 추가적으로 가능하다. 유리하게는, 배치 및 정렬은, 미리 제1 금형 섹션의 제1 표면 상에 또는 제2 금형 섹션의 제2 표면 상에 라미네이팅되거나, 적용되거나 드로잉된 필름에 의해 수행될 수 있다. 필름은 또한 (공기) 압력에 의해, 필름을 표면에 부착시키는 도구에 의해 적용될 수 있다. 필름은 또한, 열성형 방법에 의해 표면 상에 배치될 수 있다. 열성형 방법에서는, 필름을 오븐 (예를 들어 대류 오븐) 또는 방사선원 (IR, UV, VIS)에 의해 가열하여 약간 변형가능하게 만든다. 가열에 의해, 필름을 특히 쉽고 빠르게 연화시키고, 이어서 이를 (공기) 압력에 의해 표면에 적용한다. 추가적으로 사용가능한 것은 고압 성형 방법이고, 이것의 도움으로, 필름을, 연화 온도 약간 미만으로 가열 후, 특히 높은 압력의 적용에 의해 표면 상에 배치한다. 필름의 적용에 제1 표면의 볼록 측면을 사용하는 것이 특히 유리하다.
필름은 완전히 또는 단지 부분적으로 제1 또는 제2 표면을 커버할 수 있다. 추가로, 필름은 홀로그래픽 광학 소자와 동일한 크기를 가질 수 있거나, 또는 달리 보다 크거나 작을 수 있다. 필름이 상응하는 금형 섹션의 표면을 완전히 커버하는 것이 특히 유리하고, 보다 특히, 이러한 표면은 볼록 형상을 갖는다. 필름이 상응하는 금형 섹션의 표면을 완전히 커버할 때가 또한 특히 유리하다.
사용되는 필름은, 본 발명의 추가로 유리한 구성에서, 본질적으로 동일한 캐스팅 물질로 이루어진다. 이는, 필름과 캐스팅 물질 사이의 임의의 가시적인 계면이 사라진다는 이점을 갖는다. "본질적으로 동일한 캐스팅 물질"은, 캐스팅 물질과 동일한 화학 구성성분을 함유하는 물질을 의미한다. 경화된 캐스팅 물질은 높은 모듈러스를 나타내고, 그러한 이유로, 표면으로의 형성을 여전히 가능하게 하기 위해, 필름 내의 캐스팅 물질의 경화를 완전히 수행하지는 않는 것이 유리할 수 있다. 1-팩 물질의 경우에, 예를 들어, 이는, 30%-95%, 특히 유리하게는 50%-90%의 전환 수준으로의 제어된 전환에 의해 가능하다. (본 발명의 문맥에서 전환 수준은 항상, 분광학적 방법에 의해 결정가능한, 반응성 화학 기의 백분율 전환 수준을 의미한다. 전환 수준을 결정하는 적합한 방법은, 예를 들어, 적외선, 라만 및 핵 공명 분광법이다.) 1-팩 시스템의 열 경화를 위해, 예를 들어, 촉매의 양, 필름의 경화 시간 또는 개시제의 양을 감소시키는 것이 가능하다. 1-팩 시스템의 방사선-경화의 경우에, 광개시제의 양 또는 광 선량을 감소시킬 수 있다. 열 경화되는 1-팩 시스템은, 예를 들어, 과산화물 (예를 들어 디알킬 퍼옥시드 또는 히드록시알킬 퍼옥시드 또는 화학적 관련 과산화물) 또는 디아조 화합물 (예를 들어 디아자이소부티로니트릴 "AIBN")과 같은 열 분해되는 자유-라디칼 형성제의 도움으로 중합되는 자유-라디칼 중합성 단량체를 함유할 수 있다. 방사선-경화 시스템의 경우에, UV 개시제 (예를 들어 알파-히드록시 케톤)로 중합되는 자유-라디칼 중합성 단량체 및 UV 광을 사용하는 것이 마찬가지로 가능하다. 적합한 자유-라디칼 중합 단량체는 아크릴로일-관능성 단량체이다. 티올-엔 반응에 의해 중합되는 단량체를 사용하는 것이 또한 가능하다. 지방족 티올이 여기서 사용되고, 이들은 아크릴레이트, 비닐실란 또는 다른 마이클 수용체와 반응한다. 2-팩 캐스팅 시스템에서는, a) 촉매의 양 및 b) 개시제의 양을 감소시키고 c) 경화 시간을 감소시키는 것이 가능할 뿐만 아니라; 추가로, d) 혼합 비율을 약간 변화시키거나 또는 이들 조치 중 둘 이상을 동시에 수행하는 것이 또한 가능하다. 이렇게 함에 있어서, 단지 감소된 가교 밀도를 축적하여, 이것이 필름 형성을 가능하게 하는 것이 가능하다. 폴리- 또는 디이소시아네이트 및 알콜/티올을 기재로 하는 2-팩 시스템 (즉, 폴리우레탄 시스템 또는 티오폴리우레탄 시스템이라 불리는 것)의 경우에, 이소시아네이트를 과량으로 사용할 수 있다. 이어서, 우레아를 형성하는 이후의 주위 물과의 반응이 존재한다. 이소시아네이트의 결핍 하에 동일한 방식으로 작업하는 것이 또한 가능하며, 이러한 경우에 이소시아네이트가 캐스팅 물질로부터 필름 내로 이동하고, 후가교를 가능하게 한다.
홀로그래픽 광학 소자는 또한, 고정제로서 기능하는 물질 소적을 사용하여 금형 섹션의 표면 상에 배치될 수 있으며, 물질 소적의 굴절률은 캐스팅 물질의 굴절률과 최대 0.01, 바람직하게는 0.002만큼 상이하다. 이러한 경우에, 물질 소적이 본질적으로 캐스팅 물질 자체와 동일한 물질로 이루어지는 것이 또한 특히 유리하다. 이는 특히 단지 30%-90%, 유리하게는 50%-90%의 전환 수준을 갖는 물질이 사용되는 경우에 가능하다. 여기서 홀로그래픽 광학 소자의 배치 및 정렬을 위한 필름의 경우에서와 유사한 고려사항이 적용된다. 화학적으로 사용가능한 시스템은 또한 배치 물질로서의 필름의 경우에서와 동일하다 (상기 참조).
배치는 또한, 광학 물품에 추가의 기능을 도입하는 필름의 사용을 통해 실행될 수 있다. 예를 들어, 편광자 필름, 컬러 필름, 디자인 필름, UV 보호 필름, 포토크로믹 필름을 도입하는 것이 가능하다. 이들 경우에, 홀로그래픽 광학 소자를 이러한 필름 상에 라미네이팅하거나 접합시키고, 이어서 이를 제1 금형 섹션에 대하여 및/또는 제2 금형 섹션에 대하여 배치하고 정렬시키는 것이 가능하다.
배치는 먼저 캐스팅 금형의 일부를 캐스팅 물질로 충전시키고, 이를 부분적으로 경화시키거나 완전히 경화시킴으로써, 2-단계 또는 다단계로 마찬가지로 수행될 수 있다. 후속적으로, 홀로그래픽 광학 소자를 생성된 표면 상에 배치한다. 후속 단계에서, 캐스팅 금형의 나머지 자유 부피를 다시 충전시키고, 캐스팅 물질을 경화시킨다. 생성된 표면이 광학 물품의 광학 축에 대하여 본질적으로 직각을 이루고, 이에 따라 이후 홀로그래픽 광학 소자가 마찬가지로 이에 대해 직각을 이루는 것이 유리하다. 부분적 충전이 오목 표면에 대하여 수행되는 것이 특히 유리하다.
상기 구성의 변형에서는, 제1 및/또는 제2 금형 섹션을 먼저 캐스팅 물질로 적어도 부분적으로 충전시킬 수 있고, 이어서 캐스팅 물질을 적어도 부분적으로 경화시킬 수 있고, 이어서 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 적어도 부분적으로 경화된 캐스팅 물질의 형성된 표면 상에 배치하고 정렬시키고, 이어서 제1 및 제2 금형 섹션을 조합하여 캐스팅 금형을 형성하고, 이어서 캐스팅 금형을 캐스팅 물질로 완전히 충전시키고, 후속적으로 전체 캐스팅 물질을 경화시킨다.
배치 및 정렬된 홀로그래픽 광학 소자는, 그의 고유의 광학 기능의 결과로, 제조된 광학 캐스팅의 광학 기능과 광학적 관계를 갖는다.
바람직한 실시양태에서, 광학 캐스팅은, 안경의 경우에, 사용자의 눈에 대해 정렬되는 광학 축을 갖는다. 따라서, 홀로그래픽 광학 소자, 바람직하게는 평면형 홀로그래픽 광학 소자의 정렬은 광학 캐스팅의 광학 축에 대한 각도로서 기록될 수 있다. 평면형 홀로그래픽 광학 소자의 평면의 법선 벡터와 캐스팅의 광학 축 사이의 각도는 0° 내지 90°, 바람직하게는 0° 내지 60°일 수 있다.
홀로그래픽 광학 소자는 항상, 노출 시, 기록 물질의 (바람직하게는 평면형) 표면에 대한 참조 및 객체 빔의 입사각으로 정의되는 2개의 고유의 광학적 우선적 정렬을 갖는다. 이들 2개의 광학적 우선적 방향은, 법선 벡터로부터 평면형 광학 소자의 평면까지 자유롭게 선택될 수 있다. 특히 바람직한 실시양태에서, 이들 2개의 우선적 방향 중 하나 (즉, 객체 빔 또는 참조 빔 중 어느 하나)는 광학 캐스팅의 광학 축에 대해 동일선상에 정렬된다.
홀로그래픽 광학 소자 자체는 홀로그래픽 기록 층 및 임의로 인접하는 열가소성 기재로 이루어진다. 사용가능한 열가소성 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 다른 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 비정질 폴리아미드, 셀룰로스 트리아세테이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리시클로올레핀 (COC), 폴리스티렌 및 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어진다.
열가소성 기재 대신에, 열경화성 기재를 사용하는 것이 또한 가능하다. 이러한 경우에, 특정한 옵션은 사용된 캐스팅 물질에 대한 것과 본질적으로 동일한 물질을 사용하는 것이다.
적합한 홀로그래픽 기록 물질은 은 할라이드 에멀젼 및 디크로메이트 젤라틴이다. 보다 특히, 광중합체가 또한 적합하다. 결합제, 기록 단량체 및 광개시제 시스템을 포함하는 광중합체가 바람직하다.
사용되는 결합제는 비정질 열가소성 물질, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 메틸 메타크릴레이트, 메타크릴산 또는 다른 알킬 아크릴레이트 및 알킬 메타크릴레이트, 및 또한 아크릴산의 공중합체, 예를 들어 폴리부틸 아크릴레이트, 및 또한 폴리비닐 아세테이트 및 폴리비닐 부티레이트, 그의 부분 가수분해 유도체, 예컨대 폴리비닐 알콜, 및 에틸렌 및/또는 추가의 (메트)아크릴레이트, 젤라틴, 셀룰로스 에스테르 및 셀룰로스 에테르, 예컨대 메틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세토부티레이트, 실리콘과의 공중합체, 예를 들어 폴리디메틸실리콘, 폴리우레탄, 폴리부타디엔 및 폴리이소프렌, 및 또한 폴리에틸렌 옥시드, 에폭시 수지, 특히 지방족 에폭시 수지, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 및 US 4994347A 및 인용문헌에 인용된 시스템일 수 있다.
결합제는 특히 가교된 상태, 및 보다 바람직하게는 3차원 가교된 상태로 존재할 수 있다.
결합제는 보다 바람직하게는 폴리우레탄을 포함하거나 또는 이로 이루어지고, 가장 바람직하게는 3차원 가교된 폴리우레탄을 포함하거나 또는 이로 이루어진다.
이러한 가교된-폴리우레탄 결합제는, 예를 들어, 적어도 하나의 폴리이소시아네이트 구성요소 a)와 적어도 하나의 이소시아네이트-반응성 구성요소 b)의 반응에 의해 수득가능하다.
폴리이소시아네이트 구성요소 a)는 적어도 2개의 NCO 기를 갖는 적어도 하나의 유기 화합물을 포함한다. 이들 유기 화합물은 특히 단량체 디- 및 트리이소시아네이트, 폴리이소시아네이트 및/또는 NCO-관능성 예비중합체일 수 있다. 폴리이소시아네이트 구성요소 a)는 또한 단량체 디- 및 트리이소시아네이트, 폴리이소시아네이트 및/또는 NCO-관능성 예비중합체의 혼합물을 함유하거나 또는 이로 이루어질 수 있다.
사용되는 단량체 디- 및 트리이소시아네이트는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자체 널리 공지된 화합물 중 임의의 것, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이들 화합물은 방향족, 방향지방족, 지방족 또는 시클로지방족 구조를 가질 수 있다. 단량체 디- 및 트리이소시아네이트는 또한 소량의 모노이소시아네이트, 즉 1개의 NCO 기를 갖는 유기 화합물을 포함할 수 있다.
적합한 폴리이소시아네이트는 우레탄, 우레아, 카르보디이미드, 아실우레아, 아미드, 이소시아누레이트, 알로파네이트, 비우레트, 옥사디아진트리온, 우레트디온 및/또는 이미노옥사디아진디온 구조를 갖는 화합물이고, 이는 상기 언급된 디- 또는 트리이소시아네이트로부터 수득가능하다.
보다 바람직하게는, 폴리이소시아네이트는 올리고머화된 지방족 및/또는 시클로지방족 디- 또는 트리이소시아네이트이며, 특히 상기 지방족 및/또는 시클로지방족 디- 또는 트리이소시아네이트를 사용하는 것이 가능하다.
이소시아누레이트, 우레트디온 및/또는 이미노옥사디아진디온 구조, 및 HDI를 기재로 하는 비우레트 또는 이들의 혼합물을 갖는 폴리이소시아네이트가 매우 특히 바람직하다.
사용되는 이소시아네이트-반응성 화합물 b1)은 알콜, 아미노 또는 메르캅토 화합물, 바람직하게는 알콜일 수 있다. 이들은 특히 폴리올일 수 있다. 가장 바람직하게는, 사용되는 이소시아네이트-반응성 화합물 b1)은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올, 폴리(메트)아크릴레이트 폴리올 및/또는 폴리우레탄 폴리올일 수 있다.
적합한 폴리에스테르 폴리올은, 예를 들어, 지방족, 시클로지방족 또는 방향족 디- 또는 폴리카르복실산 또는 그의 무수물과 ≥ 2의 OH 관능가를 갖는 다가 알콜의 반응에 의해 공지된 방식으로 수득될 수 있는 선형 폴리에스테르 디올 또는 분지형 폴리에스테르 폴리올이다. 적합한 디- 또는 폴리카르복실산의 예는 다염기성 카르복실산, 예컨대 숙신산, 아디프산, 수베르산, 세박산, 데칸디카르복실산, 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 테트라히드로프탈산 또는 트리멜리트산, 및 산 무수물, 예컨대 프탈산 무수물, 트리멜리트산 무수물 또는 숙신산 무수물, 또는 임의의 이들의 목적하는 혼합물이다. 폴리에스테르 폴리올은 또한 천연 원료, 예컨대 피마자 오일을 기재로 할 수 있다. 폴리에스테르 폴리올은, 바람직하게는, 예를 들어 하기에 언급되는 유형의, ≥ 2의 OH 관능가를 갖는 다가 알콜과 같은 히드록시-관능성 화합물에 대한 락톤 또는 락톤 혼합물, 예컨대 부티로락톤, ε-카프로락톤 및/또는 메틸-ε-카프로락톤의 부가에 의해 수득될 수 있는 락톤의 단독중합체 또는 공중합체를 기재로 하는 것이 마찬가지로 가능하다.
적합한 디올 또는 혼합물은 폴리에스테르 세그먼트와 관련하여 자체 언급된 ≥ 2의 OH 관능가를 갖는 다가 알콜, 바람직하게는 부탄-1,4-디올, 헥산-1,6-디올 및/또는 3-메틸펜탄디올을 포함한다. 폴리에스테르 폴리올을 폴리카르보네이트 폴리올로 전환시키는 것이 또한 가능하다.
다관능성 이소시아네이트-반응성 화합물로서, 폴리올 구성요소 b1)의 구성성분으로서 추가적으로 적합한 것은, 또한 저분자량 (즉, 분자량 ≤ 500 g/mol), 단쇄 (즉, 2 내지 20개의 탄소 원자 함유), 지방족, 방향지방족 또는 시클로지방족 디-, 트리- 또는 다가 알콜이다.
폴리올 구성요소가 1급 OH 관능기를 갖는 이관능성 폴리에테르, 폴리에스테르, 또는 폴리에테르-폴리에스테르 블록 코폴리에스테르 또는 폴리에테르-폴리에스테르 블록 공중합체인 것이 특히 바람직하다.
또한, 이소시아네이트-반응성 화합물 b1)이 ≥ 200 및 ≤ 10,000 g/mol, 추가로 바람직하게는 ≥ 500 및 ≤ 8000 g/mol, 가장 바람직하게는 ≥ 800 및 ≤ 5000 g/mol의 수-평균 몰질량을 갖는 것이 또한 바람직하다. 폴리올의 OH 관능가는 바람직하게는 1.5 내지 6.0, 보다 바람직하게는 1.8 내지 4.0이다.
이소시아네이트-반응성 구성요소는 특히 수 평균으로 적어도 1.5, 바람직하게는 2 내지 3개의 이소시아네이트-반응성 기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
기록 단량체는 광개시 중합이 가능한 화합물일 수 있다. 이들은 양이온 및 음이온 중합성 및 또한 자유-라디칼 중합성 화합물이다. 자유-라디칼 중합성 화합물이 특히 바람직하다. 적합한 부류의 화합물의 예는 불포화 화합물, 예컨대 (메트)아크릴레이트, α,β-불포화 카르복실산 유도체, 예컨대 말레에이트, 푸마레이트, 말레이미드, 아크릴아미드, 및 또한 비닐 에테르, 프로페닐 에테르, 알릴 에테르 및 디시클로펜타디에닐 단위를 함유하는 화합물, 및 또한 올레핀계 불포화 화합물, 예를 들어 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔 및/또는 올레핀이다. 티오엔 반응성 화합물, 예를 들어 티올 및 활성화된 이중 결합이 자유-라디칼 중합되는 것이 추가로 또한 가능하다.
특히 바람직하게는 기록 단량체로서 우레탄 (메트)아크릴레이트가 또한 사용가능하다.
기록 단량체가 하나 이상의 우레탄 (메트)아크릴레이트를 포함하거나 또는 이로 이루어지는 것이 매우 특히 바람직하다.
본원에 우레탄 (메트)아크릴레이트는 적어도 하나의 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 기 뿐만 아니라 적어도 하나의 우레탄 결합을 갖는 화합물이다. 이러한 종류의 화합물은, 예를 들어, 히드록시-관능성 (메트)아크릴레이트와 이소시아네이트-관능성 화합물을 반응시킴으로써 수득될 수 있다.
이러한 목적을 위해 사용가능한 이소시아네이트-관능성 화합물의 예는 모노이소시아네이트, 및 a) 하에 언급된 단량체 디이소시아네이트, 트리이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트이다. 적합한 모노이소시아네이트의 예는 페닐 이소시아네이트, 이성질체 메틸티오페닐 이소시아네이트이다. 디-, 트리- 또는 폴리이소시아네이트는 상기에 언급된 바 있고, 또한 트리페닐메탄 4,4',4"-트리이소시아네이트 및 트리스(p-이소시아네이토페닐) 티오포스페이트 또는 우레탄, 우레아, 카르보디이미드, 아실우레아, 이소시아누레이트, 알로파네이트, 비우레트, 옥사디아진트리온, 우레트디온, 이미노옥사디아진디온 구조를 갖는 그의 유도체 및 이들의 혼합물이다. 방향족 디-, 트리- 또는 폴리이소시아네이트가 바람직하다.
우레탄 아크릴레이트의 제조를 위한 유용한 히드록시-관능성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트는, 예를 들어, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 옥시드 모노(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌옥시드 모노(메트)아크릴레이트, 폴리알킬렌 옥시드 모노(메트)아크릴레이트, 폴리(ε-카프로락톤) 모노(메트)아크릴레이트, 예를 들어 톤(Tone)® M100 (다우(Dow), 독일 슈발바흐), 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 3-히드록시-2,2-디메틸프로필 (메트)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트, 다가 알콜, 예컨대 트리메틸올프로판, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 에톡실화, 프로폭실화 또는 알콕실화 트리메틸올프로판, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨 또는 이들의 기술적 혼합물의 히드록시-관능성 모노-, 디- 또는 테트라아크릴레이트 등의 화합물을 포함한다. 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트 및 폴리(ε-카프로락톤) 모노(메트)아크릴레이트가 바람직하다.
트리스(p-이소시아네이토페닐) 티오포스페이트 및/또는 m-메틸티오페닐 이소시아네이트와 알콜-관능성 아크릴레이트, 예컨대 히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메트)아크릴레이트 및/또는 히드록시부틸 (메트)아크릴레이트의 반응으로부터 수득가능한 우레탄 (메트)아크릴레이트가 특히 바람직하다.
또한, 분자당 2개 이상의 자유-라디칼 중합성 기를 갖는 화합물을 기록 단량체로서 (다관능성 기록 단량체) 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 분자당 단지 1개의 자유-라디칼 중합성 기를 갖는 기록 단량체와 조합하여 사용가능하다.
따라서, 바람직하게는, 기록 단량체는 적어도 하나의 일관능성 및/또는 하나의 다관능성 (메트)아크릴레이트 기록 단량체를 포함하거나 또는 이로 이루어질 수 있다. 보다 바람직하게는, 기록 단량체는 적어도 하나의 일관능성 및/또는 하나의 다관능성 우레탄 (메트)아크릴레이트를 포함하거나 또는 이로 이루어질 수 있다. 기록 단량체가 적어도 하나의 일관능성 우레탄 (메트)아크릴레이트 및 적어도 하나의 다관능성 우레탄 (메트)아크릴레이트를 포함하거나 또는 이로 이루어지는 것이 매우 특히 바람직하다.
적합한 (메트)아크릴레이트 기록 단량체는 특히 화학식 I의 화합물이다:
<화학식 I>
여기서 t ≥ 1 및 t ≤ 4이고, R101은 선형, 분지형, 시클릭 또는 헤테로시클릭 비치환된 또는 달리 임의로 헤테로원자-치환된 유기 모이어티이고/거나 R102는 수소, 선형, 분지형, 시클릭 또는 헤테로시클릭 비치환된 또는 달리 임의로 헤테로원자-치환된 유기 모이어티이다. 보다 바람직하게는, R102는 수소 또는 메틸이고/거나 R101은 비치환된 또는 달리 임의로 헤테로원자로 치환된 선형, 분지형, 시클릭 또는 헤테로시클릭 유기 모이어티이다.
광개시제 시스템은 적어도 하나의 광개시제를 포함한다.
본 발명의 경우에 광개시제는, 기록 단량체의 중합을 촉발시킬 수 있는, 화학선에 의해 활성화가능한 화합물이다. 광개시제의 경우에, 단분자형 (유형 I)과 이분자형 (유형 II) 개시제로 구별될 수 있다. 추가로, 이들은 이들의 화학적 성질에 의해 자유-라디칼, 음이온성, 양이온성 또는 혼합 유형의 중합을 위한 광개시제로서 구별된다.
본 발명의 문맥에서는, 유형 II 광개시제를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 하나의 바람직한 실시양태에서, 광개시제 시스템은 가시 스펙트럼에서 흡수하는 감광제 및 공개시제로 이루어지고, 여기서 공개시제는 바람직하게는 보레이트 공개시제일 수 있다.
이러한 종류의 광개시제는 원칙적으로 EP 0 223 587 A에 기재되어 있고, 바람직하게는 암모늄 알킬아릴보레이트(들)과 하나 이상의 염료의 혼합물로 이루어진다.
광개시제 시스템이, 흡수 스펙트럼이 400 내지 800 nm의 스펙트럼 범위를 적어도 부분적으로 커버하는 염료와 염료에 매칭되는 적어도 하나의 공개시제의 조합을 포함하는 것이 가장 바람직하다.
추가의 바람직한 실시양태에서, 광중합체 층은 플루오로우레탄을 포함하고, 여기서 이들은 바람직하게는 화학식 II에 따르는 화합물일 수 있다:
<화학식 II>
여기서 n ≥ 1 및 n ≤ 8이고, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 선형, 분지형, 시클릭 또는 헤테로시클릭, 비치환된 또는 달리 임의로 헤테로원자-치환된 유기 모이어티이고, 여기서 R1, R2 및 R3 중 적어도 하나는 적어도 하나의 플루오린 원자로 치환되고, 보다 바람직하게는 R1은 적어도 하나의 플루오린 원자를 갖는 유기 모이어티이다.
홀로그래픽 광학 소자는 평면형, 구형 또는 원주형 형상을 가질 수 있다. 비-구형 형상을 사용하는 것이 또한 가능하다. 자유-형태 형상을 사용하는 것이 또한 가능하다.
이들 형태는 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 홀로그래픽 기록 물질을 코팅 작업, 예를 들어 딥-코팅, 분무-코팅, 스핀-코팅에 의해 성형 기재에 적용할 수 있다. 이들 방법에 대해서 유리한 것은 홀로그래픽 노출을 이들 기하구조로 직접적으로 수행할 수 있다는 것이다.
평면형 기재의 경우에, 코팅 바, 슬롯-코팅 적용 방법을 필름 기재에 대하여 사용하는 것이 가능하다. 다음 단계에서, 홀로그래픽 노출을 수행하고, 이어서 성형 방법을 사용하여 성형 필름 바디를 수득하는 것이 것이 가능하다.
홀로그래픽 광학 소자로서의 성형 필름 바디는 특히, 본 발명에 따른 방법의 도움으로 매우 치밀한 형태의 제조된 광학 캐스팅을 수득하고자 하는 경우에 중요하다. 평면형 홀로그래픽 광학 소자의 생성은 롤-투-롤 작업에서 효율적으로 실행될 수 있기 때문에, 평면형 홀로그래픽 광학 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 홀로그래픽 광학 소자는 또한 광학 캐스팅의 전체 영역 중 단지 일부를 충전시킬 수 있고, 따라서 이후에, 광학 축에 대해 직각인 그의 돌출 영역에 있어서 홀로그래픽 기록 물질의 필름이, 적절한 경우에, 금형 섹션의 제1 또는 제2 표면만큼의 크기가 되도록 선택하는 것이 유리하다. 이어서, 평면형 홀로그래픽 광학 소자는 홀로그래픽 기록 물질의 단지 부분적 영역을 충전시키고; 이어서, 나머지 영역을 성형할 수 있다.
일정 형상, 예를 들어 구형 형상, 비-구형 형상의 홀로그래픽 광학 소자를 사용하는 것이 또한 가능하다. 동일한 형상의 금형 섹션의 제1 및 제2 표면을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 홀로그래픽 소자를 성형 전에 홀로그래픽 기록 물질로 노출시킬 수 있다. 이러한 경우에, 노출에서 이후의 형상을 고려하는 것이 중요하다. 특정한 광학 기능의 경우에 (예를 들어, 광학 노치 필터 - 즉, 온-액시스 반사 홀로그램의 경우), 성형은, 광학 기능을 성형을 통해 제어된 방식으로 조정하도록 목적될 수도 있다. 선택된 단축 성형의 경우에, 이러한 방법이 특정한 옵션이다.
이러한 목적을 위한 전형적인 성형 방법은, 홀로그래픽 기록 물질의 기재의 선택에 대해 통상적인 것들이다. 필름은 딥 드로잉 방법, 예를 들어 열성형 또는 고압 성형 방법 (HPF)으로 성형될 수 있다.
홀로그래픽 광학 소자는 또한 오리피스 또는 애퍼처 또는 슬롯을 함유할 수 있으며, 이는 홀로그래픽 기록 방법의 필름이 광학 물품의 전체 영역을 충전시키는 경우에 특히 유리하다. 이러한 경우에, 오리피스는, 캐스팅 물질에 의한 캐스팅 금형의 내부 부피의 균질 충전을 위해, 특히 물질 유동을 가능하게 하기 위해, 또는 완전한 충전의 경우에 기체 보상을 위해 제공된다. 이들 오리피스는 홀로그래픽 광학 소자의 외부 연부에 존재하는 것이 바람직한데, 이는 이들이 이후 가공 단계에서 (예를 들어, 상응하는 영역을 제거하는 절단 또는 분쇄 작업에 의해) 다시 제거될 수 있기 때문이다.
추가로, 홀로그래픽 광학 소자는 광학 층 구조로 통합될 수 있으며, 층 구조는 광이 층 구조 내로 입력될 수 있고, 층 구조의 층들의 규모에 따라 전파될 수 있고, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 통해 주변 광학 캐스팅으로부터 방출될 수 있도록 구성된다. 바람직하게는, 광학 층 구조는 광이 전반사로 광학 홀로그래픽 소자의 측방 방향으로 전파될 수 있는 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 층 구조의 외부 층의 굴절률은 홀로그래픽 광학 소자를 함유하는 광중합체 층의 굴절률 및 임의의 별도의 도광층의 굴절률보다 낮아야 한다. 따라서, 특히, 홀로그래픽 광학 소자의 연부를 통해 광 또는 화상 정보를 도입하고, 이를 홀로그래픽 광학 소자를 통해 제어된 방식으로 추출하는 것이 가능하다.
유리하게는, 홀로그래픽 광학 소자가 위에 존재하는 도광부를 사용하는 것이 또한 가능하다. 이러한 종류의 구조는 또한, 전반사를 가능하게 하기 위해 저굴절률의 외부 층을 갖는다. 홀로그래픽 광학 소자는 평면형 형태를 갖는 것이 유리할 수 있다. 웨지-형상의 기하구조가 또한 가능하다. 다른 협소화 기하구조가 또한 사용될 수 있다. 특히 유리한 실시양태에서, 홀로그래픽 광학 소자는, 캐스팅 금형의 내부 부피로부터 투사되는 광 입력 구성요소를 포함하며, 추출 기능성 구성요소가 캐스팅 금형 내에 또는 캐스팅 내의 이후 스테이지에 존재한다. 2개의 홀로그래픽 광학 소자가 도광부를 통해 광학 접촉되어 있으며, 인접하는 층은 특히 저굴절률을 가져서, 홀로그래픽 광학 소자의 입력 구성요소를 통해 도입되고, 홀로그래픽 광학 소자의 추출 구성요소를 통해 방출되는 광의 도광부 내에서의 내부 전반사를 가능하게 한다. 특히 바람직한 변법에서는, 홀로그래픽 광학 소자의 입력 및 추출 구성요소가 하나의 동일한 홀로그래픽 기록 물질 내에 존재하는 2개의 별도 노출 부피 홀로그램이다.
홀로그래픽 광학 소자는, 반사, 투과, 인라인, 오프-액시스, 풀-애퍼처 전달, 백색광 투과, 데니슈크, 오프-액시스 반사 또는 엣지-릿 홀로그램, 또는 달리 홀로그래픽 스테레오그램, 바람직하게는 반사, 투과 또는 엣지-릿 홀로그램일 수 있다.
홀로그램의 가능한 광학 기능은, 광 소자, 예컨대 렌즈, 미러, 편향 미러, 필터, 확산 렌즈, 지향 확산 소자, 지향 홀로그래픽 확산기, 회절 소자, 도광부, 도파관, 입력/추출 소자, 투사 렌즈 및/또는 마스크의 광학 기능에 상응한다. 추가로, 예를 들어 광 입사에 따라 광이 상이한 방향으로 편향되도록, 복수의 이러한 광학 기능이 이러한 홀로그램에서 조합될 수 있다. 예를 들어, 이러한 구조로, 자동입체 또는 홀로그래픽 전자 디스플레이를 구성하는 것이 가능하다. 추가로 자동차 헤드-업 디스플레이 또는 헤드-마운팅 디스플레이를 실현하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 광학 캐스팅을 교정 안경 또는 선글라스 및 다른 시각 보조물 및 안경을 사용하는 것이 마찬가지로 가능하다.
이들 홀로그래픽 광학 소자는 빈번하게, 홀로그램이 노출된 방식 및 홀로그램의 차원에 따라 특정한 주파수 선택도를 갖는다. 이는 특히, 단색 광원, 예컨대 LED 또는 레이저 광이 사용되는 경우에 중요하다. 예를 들어, 주파수-선택적 방식으로 광을 편향시키고, 동시에 풀-컬러 헤드-업 디스플레이를 가능하게 하기 위해, 각 보색 (RGB)에 대해 하나의 홀로그램이 요구된다. 따라서, 2개 이상의 홀로그램이 광중합체 층으로 내부에서 서로 노출되어야 하는 특정 디스플레이 셋업이 존재한다.
추가로, 예를 들어, 개인 인물사진, 보안 서류에서의 생체측정 표시, 또는 일반적으로 광고용 화상 또는 화상 구조물, 보안 라벨, 상표 보호, 상표부여, 라벨, 디자인 요소, 장식, 일러스트레이션, 콜렉터블 카드, 화상 등, 및 또한 디지털 데이터 등을 표시할 수 있는 화상의 홀로그래픽 화상 또는 표시를 생성하는 것이 또한 가능하거나, 또는 달리 홀로그래픽 광학 소자에서의 상기의 조합이 광학 캐스팅으로 통합될 수 있다. 홀로그래픽 화상은 3차원 화상의 인상을 가질 수 있지만, 이들은 또한 이들이 조명되는 각도 및 그에 사용되는 광원에 따라 화상 시퀀스, 짧은 필름 또는 다수의 상이한 물체를 표시할 수 있다. 이들 다양한 디자인 옵션으로 인해, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 광학 캐스팅은 상기 언급된 용도에서의 실행가능한 해결책이 된다. 폭넓게 다양한 상이한 노출 방법 (변위, 공간 또는 각 다중화)을 사용하여 이러한 홀로그램을 디지털 데이터 저장에 사용하는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 광학 캐스팅은 또한 액정, 유기 발광 다이오드 (OLED)를 기재로 하는 광학 디스플레이, LED 디스플레이 패널, 회절광 선택을 기재로 하는 마이크로전기기계 시스템 (MEMS), 전기습윤 디스플레이 (E-잉크) 및 플라즈마 디스플레이 스크린에 사용될 수 있다. 이러한 종류의 광학 디스플레이는 자동입체 및/또는 홀로그래픽 디스플레이, 투과 및 반사 투사 스크린, 프라이버시 필터 및 양방향 다중사용자 스크린용의 전환가능 제한 방출 특징을 갖는 디스플레이, 가상 디스플레이, 헤드-업 디스플레이, 헤드-마운팅 디스플레이, 조명 심볼, 경고등, 신호등, 투광조명 및 디스플레이 패널일 수 있다.
캐스팅 물질은 1-팩 또는 달리 다중-팩, 예를 들어 2-팩, 캐스팅 시스템을 포함한다.
본 발명에 따라, 캐스팅 공동, 즉, 캐스팅 금형의 내부 부피로의 도입 시 캐스팅 물질은, 25℃에서 100,000 mPas 미만의 점도를 갖는다. 유리하게는, 점도는 5000 mPas 미만, 바람직하게는 500 mPas 미만, 보다 바람직하게는 100 mPas 미만이다.
캐스팅 물질은 적어도 하나의 관능기를 갖는 하나 이상의 단량체 및/또는 올리고머를 포함한다. 이들 관능기는, 아크릴로일, 메타크릴로일, 비닐, 알릴, 이소시아네이트, 이소티오시아네이트, 알콜, 산, 옥시란, 티이란, 티올 및 아민 중 하나일 수 있고, 이소시아네이트- 및 알릴-관능기가 특히 바람직하고, 이소시아네이트-관능기가 매우 특히 바람직하다.
여기서 캐스팅 시스템은, 예를 들어, 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카르보네이트) (CR39, 알릴디글리콜카르보네이트 ADC)를 기재로 하는 것들일 수 있고 (또한 문헌 [F. Strain, in "Encyclopedia of Chemical Processing and Design", 1st Ed., Dekker Inc. New York, Vol. 11, p. 432ff] 참조), 이들은 과산화물에 의해 열 경화가능하다. 추가로, ADC의 존재 또는 부재 하에, 에타크릴레이트, 메타크릴레이트 및 아크릴레이트, 스티렌, 비닐 아세테이트, 아크릴로니트릴 및 다른 자유 라디칼 중합성 단량체를 혼합하고 중합시키는 것이 또한 가능하다.
폴리우레탄 시스템이 또한 적합하고, 이는 이소시아네이트-관능성 부분 및 이소시아네이트와 반응하는 구성요소로 이루어진다.
적합한 이소시아네이트는 지방족 이소시아네이트를 기재로 하는 것들, 예를 들어 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 3-이소시아네이토메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실 이소시아네이트 (IPDI), 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이트) (H12MDI), 메틸 시클로헥산-2,4-디이소시아네이트, 메틸 시클로헥산-2,6-디이소시아네이트, 1,3- 또는 1,4-비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산 (H6XDI), 및 비스(이소시아네이토메틸)노르보르난 (NBDI), 및 또한 아르알킬 이소시아네이트, 예를 들어 크실릴렌 1,3- 또는 1,4-디이소시아네이트 (XDI) 및 또한 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트 (TMXDI)이다. 동시에, 단량체 디이소시아네이트 및 그의 올리고머를 사용하는 것이 또한 가능하다. 상이한 디이소시아네이트 및 상이한 올리고머의 서로와의 혼합물이 또한 가능하다. 혼합 올리고머, 즉 2종 이상의 상이한 디이소시아네이트로 이루어진 혼합 올리고머가 또한 사용가능하다. 올리고머는 우레탄, 우레아, 카르보디이미드, 아실우레아, 아미드, 이소시아누레이트, 알로파네이트, 비우레트, 옥사디아진트리온, 우레트디온 및/또는 이미노옥사디아진디온 구조를 형성하며 2종 이상의 디이소시아네이트로부터 제조될 수 있는 상응하는 생성물을 의미하는 것으로 이해된다. 또한, 예를 들어, Mw = 5000 미만, 바람직하게는 Mw = 2000 미만의 분자량을 갖는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트를 기재로 하는 저분자량 디-, 트리- 또는 폴리올과, 상기 언급된 디이소시아네이트를 이소시아네이트 과량으로 반응시킴으로써 이소시아네이트-관능성 예비중합체라 불리는 것을 제조하는 것이 마찬가지로 가능하다. 디이소시아네이트와 반응하는 구성요소는 폴리올, 예를 들어 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올, 폴리아크릴레이트 폴리올, 에폭시 폴리올, 천연 지방산-기재 폴리올, 실리콘 폴리올, 플루오린화된 폴리올 및 폴리올레핀 폴리올이다. 이들 또한 함께 또는 단독으로 사용될 수 있다.
폴리에테르 폴리올은, 일반적으로 출발물로서 저분자량 알콜 또는 물/수산화물 이온에 의해 촉매적 방법을 통해 제조되는 폴리프로필렌폴리올, 폴리에틸렌 옥시드 폴리올, C-4 에테르 폴리올 (폴리THF 폴리올)일 수 있다.
이소시아네이트와 반응하는 구성요소로서, (디)아민, 예를 들어 제파민(Jeffamine) (헌츠만 인터내셔널 엘엘씨(Huntsman Int. LLC), 미국 유타주 솔트 레이크 시티), 데스모펜(Desmophen) NH (바이엘 머티리얼사이언스 아게(Bayer MaterialScience AG), 독일 레버쿠젠), 뿐만 아니라 방향족 아민, 예를 들어 2,4- 및 2,6-디아미노-3,5-디에틸톨루엔 (에타큐어(Ethacure) 100 (알베마를 코포레이션(Albemarle Corp), 미국 루이지애나주 바톤 루지) 또는 디메틸티오톨루엔디아민 (에타큐어 300, 알베마를 코포레이션, 미국 루이지애나주 바톤 루지), 및 모노- 및 폴리-메틸-, -에틸- 및/또는 -이소프로필-치환된 메틸렌디페닐아민 (론자큐어(Lonzacure) (론자 리미티드(Lonza Ltd.), 스위스 바젤)을 사용하는 것이 또한 가능하다.
상업적으로 입수가능한 폴리우레탄 캐스팅 물질은, 예를 들어, 바이텍(BAYTEC)® OCS 080D (바이엘 머티리얼사이언스 엘엘씨(Bayer MaterialScience LLC), 미국 펜실베니아주 피츠버그), 트리벡스(Trivex) (PPG, 미국 펜실베니아주 피츠버그)이다.
이소시아네이트와 반응하는 구성요소가 폴리티올인 티오폴리우레탄 시스템이 마찬가지로 적합하다.
4개 이하의 폴리티올에 의해 착물형성된 규소, 주석 및 지르코늄 화합물을 사용하는 것이 또한 가능하다 (US2008/27198).
캐스팅 시스템은 임의로 하나 이상의 촉매를 함유할 수 있다. 여기서는 특히 이소시아네이트 부가 반응을 가속화하기 위한 촉매가 고려될 수 있다. 적합한 촉매는 주석, 아연, 지르코늄, 비스무트 및 티타늄, 및 아민을 기재로 하는 것들이다. 이들의 예는 주석 옥토에이트, 아연 옥토에이트, 부틸틴 트리스옥토에이트, 디부틸틴 디라우레이트, 디메틸비스[(1-옥소네오데실)옥시]스탄난, 디메틸틴 디카르복실레이트, 지르코늄 비스(에틸헥사노에이트), 지르코늄 아세틸아세토네이트 또는 3급 아민, 예컨대 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 디아자비시클로노난, 디아자비시클로운데칸, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, 1,3,4,6,7,8-헥사히드로-1-메틸-2H-피리미도(1,2-a)피리미딘이다. 사용되는 촉매는 또한 무기 주석-함유 촉매일 수 있다. 이러한 종류의 촉매는, 산소, 황 및 질소의 군으로부터의 헤테로원자를 임의로 함유할 수 있는 포화 또는 불포화, 선형 또는 분지형, 지방족 또는 시클로지방족 또는 임의로 치환된 방향족 또는 아릴지방족 라디칼로부터 착물형성된 시클릭 주석 화합물, 예를 들어: 4,12-디부틸-2,6,10,14-테트라메틸-1,7,9,15-테트라옥사-4,12-디아자-8-스탄나스피로[7.7]펜타데칸, 4,12-디부틸-1,7,9,15-테트라옥사-4,12-디아자-8-스탄나스피로[7.7]펜타데칸, 4,12-디메틸-1,7,9,15-테트라옥사-4,12-디아자-8-스탄나스피로[7.7]펜타데칸, 2,4,6,10,12,14-헥사메틸-1,7,9,15-테트라옥사-4,12-디아자-8-스탄나스피로[7.7]펜타데칸, 및 2,2-디클로로-6-메틸-1,3,6,2-디옥사자스탄노칸일 수 있다. 지방산, 예를 들어 스테아레이트, 네오데카노에이트 및 베르사테이트, 테트라알킬 티타네이트, 예컨대 테트라에틸 또는 테트라부틸 티타네이트의 비스무트 및 아연 염을 사용하는 것이 또한 가능하다.
추가로, 첨가제, 예컨대 이형제, 가소제, 소포제, 레벨링제, 난연제, 틱소트로픽제, 증점제, 대전방지제, 반응 억제제, 건조제, 산화방지제, UV 흡수제, 안정화제를 첨가하는 것이 또한 가능하다.
캐스팅 시스템은 실온에서 그의 여러 구성요소로부터 혼합될 수 있다. 이는 1.5 내지 0.7, 바람직하게는 1.3 내지 0.9의 NCO:OH 당량비를 사용하여 수행된다. 이어서, 혼합물을 캐스팅 금형 내로 도입하고, 여기서 0.5-48시간, 바람직하게는 1-24시간에 걸쳐 150℃까지, 바람직하게는 130℃까지 가열한다. 가열은 유리하게는 단계적으로 수행될 수 있고; 예를 들어, 40-100℃로의 제1 가열 및 이러한 온도에서의 열 처리가 최적 충전을 위해 적합하다. 이어서, 가열을 이후 스테이지에서 우수한 관통-경화를 수득하기 위해 최대 온도로 수행한다. 2개 초과의 온도 유지 시간 및 점차적 연속 (예를 들어 선형) 가열을 사용하는 것이 또한 가능하다. 경화 후, 전형적으로 실온에서, 점차적 냉각을 수행한다. 최고 경화 온도 미만의 온도에서의 열 처리 단계를 선택하는 것이 또한 가능하다. 금형이 냉각되면, 캐스팅 금형으로부터 성형물을 제거할 수 있다.
캐스팅 금형은 수동으로 충전시키거나 또는 달리 자동화된 방법, 예를 들어 반응성 사출 성형 (RIM), 반응성 이송 성형 (RTF)에 의해 충전시킬 수 있다. 후자의 경우에, 이에 따라, 다른 물질로부터, 바람직하게는 금속 (예를 들어 스테인레스 강 뿐만 아니라 철, 니켈, 구리, 알루미늄, 크로뮴, 은, 금, 또는 이들의 합금)으로부터 캐스팅 금형을 제조하는 것이 또한 가능하다. 2개의 금형 섹션 중 적어도 하나가 슬리브를 갖는 경우에, 이는 금속으로부터 마찬가지로 제조될 수 있다.
교반 도구, 정적 혼합기, 고속-이동 용기 등을 사용하여 혼합을 달성할 수 있다. 캐스팅 시스템을 탈기시키는 것이 또한 유리하다. 이러한 목적을 위해, 감압을 적용할 수 있고/거나 표면적을 강하 필름에 의해 증가시킬 수 있고, 이는 버블 형성을 막는다.
본 발명의 추가의 측면은, 청구항 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스팅에 관한 것이다.
광학 캐스팅은 회절 광학 투명 구성요소 및 굴절 및 회절 하이브리드 광학 부품 및 렌즈에 사용될 수 있다. 이에 따라, 광학 소자, 예컨대 비-구형 렌즈, 통합 렌즈 시스템 및 모듈, 회절 광학 부품 & 프레넬 렌즈, 오프-액시스 포물면 미러, 원주형 렌즈, 굴절률 분포 렌즈 (GRISM), 내부 전반사 렌즈 (TIR), 프리즘, 반사 광학 부품, 미러 및 입방형 광학 부품, 렌즈 어레이 및 모스-아이 광학 부품, 광학 합성기, 자유-형태 광학 부품, 조준 렌즈, 격자 구조물이 이들의 광학 성능과 관련하여 개선될 수 있거나, 보다 치밀한 형태로 구성될 수 있거나, 또는 추가의 광학 기능을 갖도록 확장될 수 있다. 홀로그래픽 소자를 가지며 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 광학 캐스팅의 광학 기능은 2개의 독립적으로 활용가능한 광학 기능 (즉, 캐스팅 금형에 의해 결정되는 굴절 기능 및 홀로그래픽 광학 소자에 의해 결정되는 회절 기능)을 함유할 수 있다. 2개의 기능이 서로 상승적으로 연결되는 것이 마찬가지로 또한 가능하다. 예를 들어, 회절 시스템에 의해 굴절 시스템에서의 화상형성 에러가 보상되는 것이 가능하다. 이들은 단색성 에러 (구형 수차, 난시, 코마, 화상 필드 굴곡 및 왜곡), 색 수차 (측방 및 축 컬러 에러, 가우시안 에러), 엣지 광 하락 및 비네팅일 수 있다.
추가로, 광학 캐스팅은 특정한 광학 기능을 위해 사용될 수 있으며, 이는 굴절 광학 기능이 없는 가능한 용도 (즉, 광학 캐스팅이 2개의 금형 섹션의 제1 및 제2 표면의 디자인에 따라 평면형임)를 포함한다. 따라서, 빔 성형기, 예를 들어 탑-햇 빔 성형기, 안정성-탑 빔 성형기, 균질화기/확산기, 타원 확산기, 볼텍스 렌즈, 멀티스폿 요소, 빔 샘플러 요소, 다초점 요소, 회절-제한 포커싱 장치, 색지움 교정기, 평면형 렌즈, 난시 교정기, 여러 파장에 대한 색채 교정기를 실현하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가의 측면은, 청구항 제14항에 따른 광학 캐스팅을 포함하는, 안경, 예를 들어 교정 안경, 가변초점 안경, 삼중초점 및 가변초점 안경, 디스플레이 스크린 작업 및 운전을 위한 교정 안경, 선글라스, 편광 기능을 갖는 안경, 보호 안경, 기능성 안경, 증강 현실용 전자 디스플레이 설치된 안경 또는 데이터 안경, 자동차 전면 헤드램프 또는 후진등, 현미경, 투광조명, 포켓 토치, 카메라 및 스마트폰용 사진 렌즈, (전자) 프로젝터에서의 투사 광학 부품, 발광 다이오드 및 레이저에서의 2차 광학체, LED 램프, 조명 및 전자 화상 센서용 교정 광학 부품에 관한 것이다.
본 발명을 도면을 참조로 하에 하기에서 상세히 설명한다. 도면을 하기를 나타낸다:
도 1a-c: 상이하게 구성된 금형 섹션을 가지며, 금형 섹션 중 하나는 슬리브를 포함하는, 3개의 상이한 캐스팅 금형,
도 2a-g: 제1 구성의 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 광학 캐스팅을 제조하는 방법,
도 3a-d: 제2 구성의 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 광학 캐스팅을 제조하는 방법,
도 4a-d: 제3 구성의 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 광학 캐스팅을 제조하는 방법,
도 5a, b: 상응하게 성형된 금형 섹션에 의해 형성된 오목 표면 및 볼록 표면을 갖고, 평면형 구조를 갖는 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 광학 캐스팅,
도 6a, b: 오목 표면 및 볼록 표면을 갖고, 평면형 구조를 갖는 홀로그래픽 광학 소자 및 그에 연결된 추가의 필름 섹션을 갖는 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 광학 캐스팅,
도 7a, b: 오목 표면 및 볼록 표면을 갖고, 오프셋 구조를 갖는 캐리어 상의 평면형 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 광학 물품,
도 8a, b: 오목 표면 및 볼록 표면을 갖고, 구-형상의 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 광학 캐스팅,
도 9a, b: 오목 표면 및 볼록 표면을 갖고, 구-형상의 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 근시의 교정을 위한 광학 물품,
도 10a, b: 오목 표면 및 볼록 표면을 갖고, 구-형상의 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 원시의 교정을 위한 광학 캐스팅,
도 11a, b: 오목 표면 및 볼록 표면을 갖고, 웨지-형상의 구조를 갖는 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 광학 캐스팅,
도 12a, b: 오목 표면 및 볼록 표면을 갖고, 도광부 상에 배치된 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 층 구조를 갖는 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 광학 캐스팅,
도 13: 캐스팅 내로 부분적으로 돌출되고, 도광부 상에 배치된 2개의 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 층 구조를 갖는 광학 캐스팅,
도 14a-c: 오목 표면 및 볼록 표면, 및 캐스팅의 광학 축에 대하여 일정 각도로 정렬된 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 광학 캐스팅, 및 추가적으로 이러한 광학 캐스팅의 기능적 뷰,
도 15a-d: 제4 구성의 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 광학 캐스팅을 제조하는 방법, 및
도 16a-g: 제5 구성의 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 광학 캐스팅을 제조하는 방법.
도 1a는 제1 금형 섹션(10) 및 제2 금형 섹션(20)으로부터 형성된 캐스팅 금형(30)을 나타낸다. 상기 캐스팅 금형은 캐스팅 공동(40)을 둘러싸고 있다. 제1 금형 섹션(10)은 캐스팅 공동(40)을 향하는 제1 표면(10.1) (본 경우에는 오목 표면) 및 플라스틱, 예를 들어 PVC 또는 고무로부터 제조된 슬리브(10.2)를 포함한다. 제2 금형 섹션(20)은 캐스팅 공동(40)을 향하며 여기서 제2 표면(20.1)으로서 언급되는 볼록 표면을 마찬가지로 포함한다. 슬리브(10.2)에 의해, 제1 금형 섹션(10)은 제2 금형 섹션(20)에 기밀 연결될 수 있다. 2개의 금형 섹션(10, 20)은 적합한 금속 물질 또는 달리 유리로부터 제조될 수 있다.
캐스팅 물질의 도입을 위해, 슬리브(10.2)는 충전 오리피스(5)를 갖는다. 추가로, 도 1a는 캐스팅 금형(30)의 정면도를 나타낸다. 따라서, 캐스팅 금형(30)은 이러한 방향으로 보면 구형이다. 다른 기하구조, 예를 들어, 타원형, 직사각형, 정사각형 또는 임의의 다른 다각형 형태, 또는 자유 형태가 실행될 수 있음을 인지할 것이다.
도 1a의 캐스팅 금형(30)과 달리, 도 1b에 나타낸 캐스팅 금형(31)의 제2 금형 섹션(21)은 오목 제2 표면(21.1)을 마찬가지로 갖는다. 도 1c는 또한 제2 금형 섹션(22)의 제2 표면(22.1)이 평면형 형태를 갖는 캐스팅 금형(32)을 나타낸다.
도 2는 제1 실시양태에서 캐스팅 작업에 의해 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스팅을 제조하는 방법을 나타낸다. 단계 a)에 따라, 금형 섹션 (본 경우에는 도 1a의 볼록 제2 표면(20.1)을 갖는 제2 금형 섹션(20))을 제공한다. 이어서, 단계 b)에서 제2 금형 섹션(20)에 접착제 소적(20.2)을 제공한다. 단계 c)에서, 홀로그래픽 광학 소자(90)를 접착제 소적(20.2) 상에 배치하고 정렬시킨다. 후속적으로, 단계 d)에서, 표면(10.1)을 갖는 제2 금형 섹션(10), 접착제 소적(20.2) 및 홀로그래픽 광학 소자(90)를 도 1a의 제1 금형 섹션(10)의 슬리브(10.2)에 연결하여 캐스팅 공동(40)을 갖는 캐스팅 금형(30)을 형성한다. 단계 e)에서, 캐스팅 물질(7)을 계량투입 시스템(13)에 의해 충전 오리피스(5)를 통해 도입한다. 사용되는 캐스팅 물질은 1-팩 또는 달리 다중-팩, 예를 들어 2-팩, 캐스팅 시스템일 수 있고, 캐스팅 공동(40) 내로 도입 시 캐스팅 물질은 25℃에서 100,000 mPas 미만의 점도를 갖는다.
단계 f)에서, 캐스팅 물질을 경화시키고, 이어서 캐스팅 금형(30)을 해체한다. 이로부터 단계 g)에 의해 나타난 바와 같이 광학 캐스팅(50)을 얻는다. 상기 캐스팅은 제1 볼록 표면(50.1) 및 제2 오목 표면(50.2)을 갖고, 그의 내부 부피에 홀로그래픽 광학 소자(90)를 함유한다.
도 3은 적어도 하나의 캐스팅 작업에 의해 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스팅을 제조하는 방법의 추가의 실시양태를 기재한다. 단계 a)에서, 캐스팅 금형(30)을 제공하고, 이는 또한 제1 표면(10.1) 및 슬리브(10.2)와 캐스팅 물질을 위한 충전 오리피스(5)를 포함하는 제1 금형 섹션(10) 및 제2 표면(20.1)을 갖는 제2 금형 섹션(20)에 의해 형성된다. 캐스팅 금형(30) 내에는, 또한 표면(10.1)과 슬리브(10.2) 사이에 배치되고 정렬된 필름 섹션(14)의 일부인 홀로그래픽 광학 소자(91)가 배치된다. 이러한 필름 섹션(14)은, 그의 4개의 코너 섹션이 슬리브(10.2) (이는 또한 본 경우에 구-형상임)와 제1 표면(10.1) 사이에 고정되는 방식으로 직사각형으로서 구성된다. 필름 섹션(14)은, 예를 들어, 부분적으로 노출된 홀로그래픽 기록 필름의 섹션일 수 있고, 따라서 홀로그래픽 광학 소자(91)가 그의 중앙에 배치된다. 필름 섹션(14)은 추가적으로 또한 화학적 및/또는 기계적 영향으로부터 필름 섹션(14)을 보호하는 추가의 필름 및/또는 보호 래커 층 (도시되지 않음)을 가질 수 있다. 단계 b)에서, 캐스팅 금형(30)을 계량투입 시스템(13)에 의해 캐스팅 물질(7)로 완전히 충전시키고, 여기서 캐스팅 물질은, 단계 a)의 단면도에서 명백한 바와 같이, 캐스팅 금형(30)의 완전한 충전을 위해 직사각형 필름 섹션(14)의 측면 주위를 유동하는 것이 가능하다. 캐스팅 물질을 단계 c)에서 경화시키고, 단계 d)에서 이형시키고, 따라서 광학 캐스팅(51)을 수득한다.
도 4는 캐스팅 작업에 의해 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스팅을 제조하는 방법의 추가의 실시양태를 기재한다. 도 3과 관련하여 기재된 방법 변법의 경우에서와 같이, 홀로그래픽 광학 소자(92)를 여기서도 제1 금형 섹션(10)의 표면(10.1)과 슬리브(10.2) 사이에 고정시키고, 따라서 캐스팅 금형(30) 내에 배치하고 정렬시킨다. 명백한 바와 같이, 홀로그래픽 광학 소자(92)를 갖는 캐스팅 금형을 또한 제공하고 (단계 a)), 여기서 홀로그래픽 광학 소자는 평면형이며 제1 금형 섹션(10)의 제1 표면(10.1) 및 슬리브(10.2)와 동심원이 되도록 구성되고, 따라서 이는 슬리브(10.2)와 제1 표면(10.1) 사이의 둘레 섹션과 함께 고정되고, 제1 표면(10.1)을 완전히 커버한다. 따라서, 홀로그래픽 광학 소자(92) 내에 제공된 2개의 오리피스(92.1)가 또한 홀로그래픽 광학 소자(92)와 제1 표면(10.1) 사이의 부피 섹션 내로의 캐스팅 물질(7)의 유동 (단계 b)), 또한 그에 따라 캐스팅 금형(30)의 완전한 충전을 가능하게 한다. 이어서, 단계 b)에서, 계량투입 시스템(13)을 사용하여 충전 오리피스(5)를 통해 캐스팅 금형(30)의 내부 부피 내로 캐스팅 물질(7)을 도입하고, 여기서 홀로그래픽 광학 소자(92) 내의 오리피스(92.1)는 언급된 바와 같이 캐스팅 금형(30)의 완전한 충전을 가능하게 하기 위해 제공된다. 이어서, 단계 c)에서, 캐스팅 물질(7)의 경화를 수행하고, 단계 d)에서, 캐스팅 금형을 제거하여, 광학 캐스팅(52)을 수득한다.
하기 도 5 내지 14는, 안에 홀로그래픽 광학 소자가 배치되고 정렬된 추가의 캐스팅 금형, 및 이로부터 수득가능한 광학 캐스팅을 나타낸다.
도 5는 제1 금형 섹션(10)의 슬리브(10.2) 내의 제조된 홈(17)에 의한 홀로그래픽 광학 소자(93)의 배치 및 정렬을 나타낸다. 홈(17)은 도 4의 구성에 따른 홀로그래픽 광학 소자가 사용되는 경우에 슬리브(10.2)의 전체 내주면을 따라 연속하여 진행되는 홈 형태를 가질 수 있거나, 또는 달리 단지 일부 영역의 홀로그래픽 광학 소자가 사용되는 경우에 (예를 들어, 도 3, 단계 a, 정면도 참조) 슬리브(4)의 단지 하위-영역을 포함할 수 있다. 본 실시양태는, 분쇄 방법에 의한 후속 재작업이 광학 캐스팅(53)의 양쪽 편평 외부 측면에 대해 의도되는 경우에 특히 적합하고, 따라서 홀로그래픽 광학 소자(93)로부터의 외부 측면의 보다 긴 거리가 요구된다.
도 6은 도 5와 유사하게, 슬리브(20.1) 내의 제조된 홈(17) 내의 홀로그래픽 광학 소자(94)의 배치 및 정렬을 나타낸다. 홀로그래픽 광학 소자(94)는 추가의 보호 필름 및 기능성 필름을 포함하는 다층 구조이다. 예를 들어, 이들 보호 필름 및 기능성 필름은 편광자 필름, 컬러 필름, 디자인 필름, UV 보호 필름, 포토크로믹 필름 또는 달리 이들의 조합일 수 있다.
도 7은 예를 들어, 열성형에 의해 또는 고압 성형 방법 (HPF)에 의해, 예비성형된, 상기 성형의 결과로 오프셋 구조를 갖는 필름 섹션(95.1)에 적용된 평면형 홀로그래픽 광학 소자(95)를 갖는 캐스팅(55) 및 캐스팅 금형(30)을 나타낸다. 필름 섹션(95.1)은 또한 슬리브(10.2)와 제1 표면(10.1) 사이에 배치되고 정렬된다.
도 8은 열성형 또는 HPF 방법에 의해 형성된 또는 마찬가지로 구형으로 굽어진 예비성형된 필름 섹션(96.1)에 편평 적용된 구형으로 굽어진 홀로그래픽 광학 소자(96)를 갖는 캐스팅(56) 및 캐스팅 금형(30)을 나타낸다. 필름 섹션(96.1) 자체는 또한 슬리브(10.2)와 제1 표면(10.1) 사이에 배치되고 정렬된다.
도 9a는 여기서 캐스팅 금형(33)의 제2 금형 섹션(23)의 제2 표면(23.1)이 보다 더 볼록하고, 따라서 캐스팅 작업에 의해 수득가능한 캐스팅(57) (도 9b)이, 그의 굴절 광학 능력과 관련하여, 근시의 교정에 적합하다는 점에서 도 8a와 상이하다.
대조적으로, 도 10a의 캐스팅 금형(34)의 금형 섹션(14)의 제1 표면(14.1)은, 캐스팅 작업에 의해 수득가능한 광학 캐스팅(58)이, 그의 굴절 광학 능력과 관련하여, 원시의 교정에 적합하도록 오목 형상을 갖는다.
도 11a는 웨지-형상의 홀로그래픽 광학 소자(97)가 슬리브(15.2) 내의 홈(175) 내에 배치되고 정렬된 캐스팅 금형(35)을 나타낸다. 홀로그래픽 광학 소자(97)는 또한 웨지-형상의 기재 및 평면형 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 다층 구조일 수 있다. 도 11b는 상응하는 캐스팅(59)을 나타낸다.
도 12a는 홀로그래픽 광학 소자(98)가 제1 금형 섹션(16)의 슬리브(16.2) 내의 홈(176) 내에 배치되고 정렬된 캐스팅 금형(36)을 나타낸다. 홀로그래픽 광학 소자(98)는, 또한 홀로그래픽 광학 층 소자(98.1), 도광부(98.2) 및 저굴절률의 2개의 층(98.3)을 포함하는 다층 구조를 포함한다. 후자는 도광부(98.2) 및 홀로그래픽 광학 소자(98.1) 내의 전반사에 의해 광을 유도할 수 있다. 본 실시양태는, 화상을 투사하고 목적상 도광부를 사용하는 헤드-업 디스플레이에 특히 적합하다. 이러한 목적을 위해, 도 12b에 나타낸 바와 같은 (화살표(L)), 도광부의 연부에서의 우수한 광 입력이 요구된다. 분쇄 방법에 의해, 예를 들어, 도광부의 연부의 필수적인 광학 품질을 달성하는 것이 가능하다. 이에 따라, 홀로그래픽 광학 층 소자(98)는 광을 추출하도록 제공된다 (화살표 (L*)). 도 12b는, 광의 입력 및 추출 방향(L, L*)과 함께 상응하는 캐스팅(60)을 나타낸다.
도 13은 캐스팅(61)의 추가의 바람직한 실시양태를 나타내고, 여기서는 도 12b에서와 같이, 도광부(99.2)를 활용하여 홀로그래픽 광학 층 소자(99.1)에 의해 광(L.1*)을 추출한다. 여기서는, 추가의 홀로그래픽 광학 층 소자(99.4)를 또한 사용하여 광(L.1)을 도광부(99.2)로 입력한다. 광(L.1)은 저굴절률의 층(99.3)이 이를 본질적으로 통과시킬 수 있도록 홀로그래픽 광학 입력 소자(99.4) 상에 투사된다. 광(L.1)이, 그의 영역에 대하여, 중력 방향으로부터 +/-40°까지의 차이를 갖고 직각으로 홀로그래픽 광학 입력 소자(99.4) 상에 투사되는 것이 바람직하다. +20° 내지 -20°의 입사 방향이 바람직하다. 이어서, 광 입력(L.1)은 도광부(99.2) 및 홀로그래픽 기록 물질에서 전파되고, 홀로그래픽 광학 소자(99.1)에서 이것이 추출될 때까지 (화살표(L.1*)) 전반사로 저굴절률의 2개의 층(99.3)에서 반사된다. 추출 각은 광학 소자(99.1)의 회절 광학 기능에 의해 결정되고, 바람직하게는 법선에 대해 +/-40°이다. 도 13에서, 이러한 광은 화살표(L.1*)로서 나타내었고, 이는 이러한 지점에서 0°의 추출 각을 가지며, 이는 수직에 상응한다.
도 14a 및 14b는 홀로그래픽 광학 소자(100) (또한 여기서도 평면형 형태임)가 굴절 광학 물품(62)의 광학 축(107)에 대해 일정 각도(106)로 배열된 캐스팅 금형(30) 및 상응하는 광학 캐스팅(62)의 추가의 실시양태를 나타낸다. 홀로그래픽 광학 소자(100)는 한쪽 면에서 제1 금형 섹션(10)의 제1 표면(10.1)과 슬리브(10.2) 사이에, 또한 슬리브(10.2) 내의 홈(17) 내에 정렬된다. 광학 축(107)과 홀로그래픽 광학 소자(100)의 평면 사이의 각도는 추가적으로 홀로그래픽 광학 소자(100)의 형상에 의해 결정된다.
도 14c는 홀로그래픽 광학 소자(100)를 갖는 광학 캐스팅(62)의 기본적 기능을 나타낸다. 여기서, 광(L.2)은 광학 캐스팅 내로 방출되고, 홀로그래픽 광학 소자(100) 내의 홀로그래픽 구조에 의해 회절되어, 이는 광학 캐스팅(62)으로부터 광 빔(L.2*)으로서 다시 추출된다.
도 15는 캐스팅 작업 및 캐스팅 금형(30)에 의해 적어도 하나의 부피-홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스팅(63)을 제조하는 방법의 추가의 실시양태를 기재한다. 이러한 방법 구성에서는, 평면형 홀로그래픽 광학 소자(101)가 금형 섹션(20)의 표면(20.1) 상의 성형가능 필름(20.3) 상에 배치되고 정렬된다. 단계 a)에는, 단계 b)에서 성형가능 필름(20.3)이 적용되는 표면(20.1)을 나타내었다. 이는, 예를 들어, 라미네이팅에 의해 수행될 수 있다. 필름(20.3)을 미리 (예를 들어 화염에 의해) 마운팅하고, 그를 향해 금형 섹션(20)의 표면(20.1)을 이동시키는 것이 또한 가능하다. 필름(20.3)은 신장되어 표면(20.1)에 깨끗하게 접착된다. 후속적으로, 필름(20.3)의 돌출 연부를 절단한다. 이어서, 단계 c)에서, 홀로그래픽 광학 소자(101)를 필름(20.3) 상에 배치하고 정렬시킨다. 이는, 필름(20.3)이 우수한 성형성 및 낮은 점착성을 갖는 경우에 특히 간단한 방식으로 달성된다. 단계 d)에서는, 표면(10.1) 및 슬리브(10.2)를 갖는 추가의 금형 섹션(10)으로 구성된 캐스팅 금형(30)을 어셈블리하여, 캐스팅 공동(40)을 생성하도록 한다. 이어서, 단계 e)에서, 계량투입 시스템(13)에 의해, 캐스팅 물질(7)을 오리피스(5)를 통해 캐스팅 공동(40) 내로 이송한다. 경화 단계 f) 후, 단계 g)에서의 이형이 수행된다.
도 16은 캐스팅 작업 및 캐스팅 금형(30)에 의해 적어도 하나의 부피-홀로그래픽 광학 소자(102)를 포함하는 광학 캐스팅(64)을 제조하는 방법의 추가의 실시양태를 기재한다. 이러한 방법 변법에서는, 홀로그래픽 광학 소자(102)가 2-단계 캐스팅 및 경화 공정을 통해 생성되는 표면(70) 상에 배치되고, 정렬된다. 단계 a)에서, 제1 금형 섹션(10)을 슬리브(10.2) 및 제1 표면(10.1)으로부터 어셈블리하고, 저부에 제1 표면(10.1)을 갖도록 셋업한다. 단계 b)에서, 캐스팅 시스템(7)을 평면형 표면(70)이 생성될 때까지 계량투입 시스템(13)에 의해 제1 표면(10.1) 상에 도입한다. 단계 c)에서, 캐스팅 물질(7)을 경화시킨다. 여기서는, 표면(70)이 여전히 부분적으로 점착성으로 남아있도록, 경화를 단지 부분적으로 수행하는 것이 가능하다. 관통-경화가 또한 가능하다. 부분적 경화가 바람직하다. 이어서, 단계 d)에서, 홀로그래픽 광학 소자(102)를 표면(70) 상에 배치하고 정렬시킨다. 이어서, 단계 e)에서, 제2 금형 섹션(20)을 부착함으로써 캐스팅 금형(3)을 완전히 어셈블리하고, 추가의 캐스팅 물질(7)을 캐스팅 공동(40)이 캐스팅 물질(7)로 완전히 충전될 때까지 슬리브(10.2) 내의 오리피스(5)를 통해 계량투입 시스템(13)에 의해 캐스팅 공동(40) 내로 도입한다. 후속적으로, 단계 f)에서, 캐스팅 시스템(7)을 완전히 경화시킨다. 단계 g)에서, 이로써 생성된 홀로그래픽 광학 소자(102)를 갖는 광학 캐스팅(64)을 이형시킨다.
측정 방법:
점도의 결정:
점도는 피지카(Physica) MCR 51 (안톤 파르(Anton Paar)) 점도계로 결정하였다. 이러한 목적을 위해, 샘플을 평형화시키고, 볼을 매달았다 (저점도 η < 10,000 mPas의 경우: 25℃, 볼 직경 25 mm (CP-25) 및 고점도 η > 10,000 mPas의 경우: 50℃, 볼 직경 60 mm (CP-60)). 약 0.5-1 g의 생성물을 플레이트 상에 배치하고, 볼을 하강시켜, 볼이 생성물로 완전히 습윤화되도록 하였다. 과량의 생성물을 닦아내었다. 전단 속도 (저점도에서 약 500 1/s 및 고점도에서 약 100 1/s)를 기기에 의해 자동으로 셋팅하였다. 각 경우에 20회 측정을 수행하였고, 평균을 결정하였다.
굴절률의 결정:
고점도 및 고체 생성물에 대하여, 굴절률은, 샘플의 파장의 함수로서의 투과 및 반사 스펙트럼으로부터 굴절률 n을 수득함으로써 589 nm의 파장에서 결정하였다. 이러한 목적을 위해, 두께 약 100-300 nm의 샘플의 필름을 에틸 아세테이트 중 5 중량 퍼센트 용액으로부터 석영 유리 슬라이드 상에 스피닝하였다. 이러한 층 어셈블리의 투과 및 반사 스펙트럼을 스티그 에타-옵틱(STEAG ETA-Optik)으로부터의 CD-측정 시스템 ETA-RT 분광계로 측정하고, 이어서 n의 스펙트럼 프로파일 및 층 두께를 측정된 투과 및 반사 스펙트럼에 핏팅하였다. 이는 분광계의 내부 소프트웨어를 사용하여 수행되었고, 추가적으로 블랭크 측정에서 미리 결정된 석영 유리 기재의 n 데이터가 요구되었다.
액체 생성물의 경우에, 아베(Abbe) 굴절계를 사용하여 589 nm에서의 굴절률을 결정하였다. 이는 3 방울의 생성물을 기기의 세정된 측정 프리즘 상에 적용하고, 조명 프리즘을 폴딩하고, 2분 내에 20℃로 평형화시킴으로써 수행하였다. 후속적으로, 관측계에서, 명/암 경계를 굴절계의 십자선 상에 정밀하게 배치하였다. 값 세트에서 더 이상의 임의의 변동이 없으면, 기기 상에서 굴절률을 소수점 이하 4자리수까지 판독하였다. 이중 결정을 수행하였다. 0.0002 스케일 분할까지의 차이가 허용가능하였다.
헤이즈의 측정
헤이즈는 ASTM D 1003에 따라 측정하였다. 헤이즈는 방출된 광 빔으로부터 평균 2.5° 초과만큼 벗어난 투과 광의 백분율이다. 헤이즈를 측정하기 위해, 홀로그래픽 쿠폰을 측정 전에 외부에서 세정하여, 유리 표면 상의 지문 및 오염물에 의한 결과의 왜곡을 막았다. 이어서, 측정을 위해 쿠폰을 빅-가드너 헤이즈-가드-플러스 기기 내로 삽입하였다. 쿠폰의 층 두께를 코겔니크에 따른 이론적 브래그 곡선의 모사에서 섹션 "투과 배열의 2 빔 간섭에 의한 홀로그래픽 매체의 홀로그래픽 특성 DE 및 Δn의 측정"에서 하기에 기재된 바와 같이 측정하였다.
이소시아네이트 함량
기록된 NCO가 (이소시아네이트 함량)를 DIN EN ISO 11909에 따라 정량화하였다.
반응 혼합물에서의 NCO 기의 완전한 전환, 즉 그의 부재를 IR 분광법에 의해 검출하였다. 따라서, 반응 혼합물의 IR 스펙트럼에서 어떠한 NCO 밴드 (2261 cm-1)도 가시적이지 않을 때 완전한 전환이 가정되었다.
고형물 함량
비-도장 주석 캔 뚜껑 및 페이퍼클립을 사용하여 용기 중량을 확인하였다. 이어서, 약 1 g의 분석할 샘플을 칭량하고, 이어서 적합하게 구부러진 페이퍼클립을 사용하여 주석 캔 뚜껑 내에 균질 분포시켰다. 페이퍼클립을 측정을 위해 샘플 내에 남겨두었다. 개시 중량을 결정하고, 이어서 어셈블리를 실험실 오븐 내에서 125℃에서 1시간 동안 가열하고, 이어서 최종 중량을 정량화하였다. 고형물 함량을 하기 식에 의해 정량화하였다: 최종 중량 [g] * 100 / 개시 중량 [g] = 고형물의 중량%.
화학물질 및 기재:
폴리올 1의 제조:
1 l 플라스크를 초기에 0.18 g의 주석 옥토에이트, 374.8 g의 ε-카프로락톤 및 374.8 g의 이관능성 폴리테트라히드로푸란 폴리에테르 폴리올 (당량 500 g/mol OH)로 충전시키고, 이를 120℃로 가열하고, 고형물 함량 (비-휘발성 구성성분의 비율)이 99.5 중량% 이상이 될 때까지 이러한 온도에서 유지시켰다. 후속적으로, 혼합물을 냉각시키고, 생성물을 왁스형 고체로서 수득하였다.
우레탄 아크릴레이트 1 (기록 단량체): 포스포로티오닐트리스(옥시벤젠-4,1-디일카르바모일옥시에탄-2,1-디일) 트리스아크릴레이트의 제조
500 ml 둥근 바닥 플라스크를 초기에 0.1 g의 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀, 0.05 g의 디부틸틴 디라우레이트 및 213.07 g의 에틸 아세테이트 중 트리스(p-이소시아네이토페닐) 티오포스페이트의 27% 용액 (데스모두르(Desmodur)® RFE, 독일 레버쿠젠 소재의 바이엘 머티리얼사이언스 아게로부터의 제품)으로 충전시키고, 이를 60℃로 가열하였다. 후속적으로, 42.37 g의 2-히드록시에틸 아크릴레이트를 적가하고, 혼합물을 이소시아네이트 함량이 0.1% 미만으로 떨어질 때까지 60℃에서 여전히 유지시켰다. 그 후, 진공에서의 에틸 아세테이트의 냉각 및 완전한 제거가 이어졌다. 생성물을 부분 결정성 고체로서 수득하였다.
우레탄 아크릴레이트 2 (기록 단량체): 2-({[3-(메틸술파닐)페닐]카르바모일}옥시)에틸 프로프-2-에노에이트의 제조
100 ml 둥근 바닥 플라스크를 초기에 0.02 g의 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀, 0.01 g의 데스모라피드(Desmorapid) Z, 11.7 g의 3-(메틸티오)페닐 이소시아네이트 [28479-1-8]로 충전시키고, 혼합물을 60℃로 가열하였다. 후속적으로, 8.2 g의 2-히드록시에틸 아크릴레이트를 적가하고, 혼합물을 이소시아네이트 함량이 0.1% 미만으로 떨어질 때까지 60℃에서 여전히 유지시켰다. 그 후, 냉각이 이어졌다. 생성물을 무색 액체로서 수득하였다.
첨가제 1 비스(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-도데카플루오로헵틸)(2,2,4-트리메틸헥산-1,6-디일) 비스카르바메이트의 제조
50 ml 둥근 바닥 플라스크를 초기에 0.02 g의 데스모라피드 Z 및 3.6 g의 2,4,4-트리메틸헥산 1,6-디이소시아네이트 (TMDI)로 충전시키고, 혼합물을 60℃로 가열하였다. 후속적으로, 11.9 g의 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-도데카플루오로헵탄-1-올을 적가하고, 혼합물을 이소시아네이트 함량이 0.1% 미만으로 떨어질 때까지 60℃에서 여전히 유지시켰다. 그 후, 냉각이 이어졌다. 생성물을 무색 오일로서 수득하였다.
보레이트 (광개시제):
보레이트를 유럽 특허 출원 EP 13189138.4의 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였다. 벤질디메틸헥사데실암모늄 보레이트의 51.9% 용액을 수득하였다.
염료 1:
염료의 제조는 WO 2012 062655의 실시예 9에 기재되어 있다.
염료 2:
염료의 제조는 WO 2012 062655의 실시예 15에 기재되어 있다.
염료 3:
염료의 제조는 WO 2012 062655의 실시예 14에 기재되어 있다.
기재:
탁판(Tacphan) 915-GL은 독일 데-79576 바일 암 라인 소재의 로포 하이 텍 필름 게엠베하(LOFO high Tech Film GMBH)로부터의 50 μm-두께의 트리아세테이트 호일이다.
데스모두르® N 3900: 독일 레버쿠젠 소재의 바이엘 머티리얼사이언스 아게로부터의 제품, 헥산 디이소시아네이트-기재 폴리이소시아네이트, 이미노옥사디아진디온의 비율은 적어도 30%, NCO 함량: 23.5%.
트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트: [28679-16-5] - 독일 카를스루에 소재의 아베체에르 게엠베하 운트 콤파니 카게(ABCR GmbH & Co KG)
1H,1H-7H-퍼플루오로헵탄-1-올: [335-99-9] - 독일 카를스루에 소재의 아베체에르 게엠베하 운트 콤파니 카게
데스모라피드 Z: 디부틸틴 디라우레이트 [77-58-7], 독일 레버쿠젠 소재의 바이엘 머티리얼사이언스 아게로부터의 제품
폼레즈(Fomrez) UL 28: 우레탄화 촉매, 미국 코네티컷주 윌톤 소재의 모멘티브 퍼포먼스 케미칼즈(Momentive Performance Chemicals)의 시판 제품
나트륨 비스(2-에틸헥실)술포숙시네이트: [45297-26-5], 독일 슈타인하임 소재의 알드리치 케미(Aldrich Chemie)로부터 입수가능함.
4-클로로페닐마그네슘 브로마이드: [873-77-8], 독일 슈타인하임 소재의 알드리치 케미로부터 THF/톨루엔 중 0.9 M 용액으로서 입수가능함.
테트라부틸암모늄 브로마이드: [1643-19-2], 독일 카를스루에 소재의 아베체에르 게엠베하 운트 콤파니 카게로부터 입수가능함.
빅® 310: 독일 베젤 소재의 빅-케미 게엠베하(BYK-Chemie GmbH)로부터의 실리콘-기재 표면 첨가제, 크실렌 중 25% 용액
에틸 아세테이트: [141-78-6] 용매
시험 홀로그램의 생성 및 특성화
시험 홀로그램을 하기와 같이 제조하였다: 광중합체 필름을 암소에서 목적되는 크기로 절단하고, 치수 50 mm x 70 mm (두께 3 mm)의 유리 플레이트 상에 고무 롤러의 도움으로 라미네이팅하였다.
시험 홀로그램을 녹색 (532 nm) 레이저 방사선에 의해 데니슈크 반사 홀로그램을 생성하는 시험 장치에 의해 생성하였다. 시험 장치는 레이저 광원, 광학 빔 유도 시스템 및 유리 쿠폰에 대한 홀더로 이루어진다. 유리 쿠폰에 대한 홀더는 빔 축에 대하여 13°의 각도로 마운팅된다.
레이저 광원은 방사선을 생성하였고, 이는 특정한 광학 빔 경로에 의해 약 5 cm로 확장되고, 미러와 광학 접촉된 유리 쿠폰을 향해 전도되었다. 홀로그래픽 물체는 크기 약 2 cm x 2 cm의 미러였고, 따라서 홀로그램의 재구성은 미러의 파면의 재구성을 포함하였다. 모든 실시예를 녹색 532 nm 레이저 (뉴포트 코포레이션(Newport Corp), 미국 캘리포니아주 어빈, 카탈로그 번호 EXLSR-532-50-CDRH)로 노출시켰다. 셔터에 의해, 기록 필름을 2초 동안 한정된 방식으로 노출시켰다.
후속적으로, 샘플을, 기재 측면이 램프를 향하게 하여 UV 광원의 컨베이어 벨트 상에 배치하고, 2.5 m/min의 벨트 속도로 2회 노출시켰다. 사용된 UV 광원은 80 W/cm2의 총 전력 밀도를 갖는 퓨젼 UV 유형 "D 벌브" 번호 558434 KR 85의 철-도핑 Hg 램프였다. 파라미터는 2 x 2.0 J/cm2의 선량에 상응하였다 (ILT 490 라이트 버그로 측정).
부피 홀로그램의 고효율로 인해, 이러한 회절 반사는 VIS 분광계 (USB 2000, 오션 옵틱스(Ocean Optics), 미국 플로리다주 더니든)를 사용하여 가시광으로의 투과에서 분석할 수 있고, 이는 감소된 투과를 갖는 피크로서 투과 스펙트럼에서 나타난다. 홀로그램의 품질은 투과 곡선의 평가에 의해 확인할 수 있다 (피크의 폭은 나노미터 (nm) 단위의 "반치전폭" (FWHM)으로서 결정되고, 피크의 깊이 (Tmin)는 100% - 퍼센트 단위의 Tmin으로서 기록되었고, 최저 투과를 갖는 영역은 최고 회절 효율의 파장 (nm)을 나타낸다.
실시예
실시예 1
홀로그래픽 기록 필름으로부터 제조된 시험 홀로그램을, 원형 플라스틱 슬리브 내의 오리피스 내에 배치하고 정렬시켰다 (또한 도 4g 참조). 우선, 2개의 유리 렌즈 (직경 85 mm, 내부 반경 88 mm, 샤미르 인사이트, 인크(Shamir Insight, Inc.))를 플라스틱 슬리브 상에 클립핑함으로써 캐스팅 금형을 마운팅하여, 성형 공동을 형성하였다.
캐스팅 시스템은 혼합물 1: 80 g의 데스모두르 I (이소포론 디이소시아네이트, 독일 레버쿠젠 소재의 바이엘 머티리얼사이언스 아게), 20 g의 데스모두르 N 3200 (헥사메틸렌 디이소시아네이트의 비우레트 함유 폴리이소시아네이트, 독일 레버쿠젠 소재의 바이엘 머티리얼사이언스 아게) 및 3.76 g의 젤렉 UN 금형 이형제 (스테판 캄파니(Stepan Company), 미국)로 이루어졌고, 이를 혼합하고, 밤새 방치시켰다. 혼합물 2를 73.9 g의 데스모펜 4011 T (독일 레버쿠젠 소재의 바이엘 머티리얼사이언스 아게) 및 0.04 g의 촉매 (4,12-디부틸-2,6,10,14-테트라메틸-1,7,9,15-테트라옥사-4,12-디아자-8-스탄나스피로[7.7]펜타데칸)로부터 함께 혼합하고, 마찬가지로 밤새 방치시켰다. 그 후, 혼합물 1을 플라스크로 이송하고, 10 mbar에서 10분 동안 배기시켰다. 이어서, 혼합물 2를 플라스크에 첨가하고, 최종 혼합물 3을 다시 교반하고 탈기시켰다. 이어서, 혼합물 3을 5 μm 필터로 여과시키고, 시린지 내로 도입하고, 이어서 캐스팅 금형을 완전히 충전시켰다.
충전된 캐스팅 금형을 하기 온도 프로파일로 건조 캐비넷에서 건조시켰다: 20℃에서 4시간 동안; 13시간의 기간 내에 100℃까지 선형 가열; 2시간 동안 100℃의 일정한 온도; 2시간 동안 120℃의 일정한 온도. 마지막으로, 캐스팅 금형을 실온으로 냉각시키고, 이것이 완전히 냉각된 후, 먼저 슬리브, 또한 이어서 2개의 유리 바디를 수동으로 제거하였다.
실시예 2
캐스팅 시스템이 임의의 촉매를 함유하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 같이 실시예 2를 제조하고 특징규명하였다.
실시예 3
캐스팅 시스템이 0.04 g의 촉매 2,4,6,10,12,14-헥사메틸-1,7,9,15-테트라옥사-4,12-디아자-8-스탄나스피로[7.7]펜타데칸을 함유한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같이 실시예 3을 제조하고 특징규명하였다.
실시예 4
시험 홀로그램을 유리 금형의 표면의 오목 측면의 연부에 배치하고 접합시킨 것을 제외하고는 (또한 도 3 참조), 실시예 1과 같이 실시예 4를 제조하고 특징규명하였다.
표 1은 각 경우에 캡슐화 전과 후의 임베딩된 홀로그램의 스펙트럼 특성을 나타낸다.
표 1: 캡슐화 전과 후에 기록된 데니슈크 홀로그램의 중심 파장
Claims (15)
- - 편평, 구형, 비-구형 또는 자유-형태 제1 표면을 갖는 제1 금형 섹션 및 편평, 구형, 비-구형 또는 자유-형태 제2 표면을 갖는 제2 금형 섹션을 포함하는 캐스팅 금형을 제공하며, 제1 금형 섹션은 캐스팅 금형을 형성하도록 제2 금형 섹션에 연결가능한 것인 단계,
- 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 제공하는 단계,
- 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 제1 금형 섹션에 대하여 또는/및 제2 금형 섹션에 대하여 배치하고 정렬시키는 단계,
- 제1 및 제2 금형 섹션을 조합하여 캐스팅 금형을 형성하는 단계,
- 캐스팅 물질을 하나 이상의 단계에서 도입하며, 캐스팅 물질은 25℃에서 100,000 mPas의 최대 점도를 갖는 것인 단계,
- 캐스팅 물질을 경화시키는 단계,
- 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 경화된 캐스팅 물질을 캐스팅 금형으로부터 제거하며, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자는 적어도 부분적으로 캐스팅 물질로 둘러싸인 것인 단계
를 포함하는, 적어도 하나의 캐스팅 작업에 의해 적어도 하나의 부피-홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스팅을 제조하는 방법. - 제1항에 있어서,
제1 및/또는 제2 금형 섹션이 하나의 금형 섹션을 다른 금형 섹션에 연결하기 위한 적어도 하나의 슬리브를 포함하는 것
을 특징으로 하는 방법. - 제2항에 있어서,
적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 적어도 하나의 슬리브에 대하여 단독으로 또는 추가적으로 배치하고 정렬시키는 것
을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 제1 금형 섹션의 제1 표면에 대하여 및/또는 제2 금형 섹션의 제2 표면에 대하여 배치하고 정렬시키는 것
을 특징으로 하는 방법. - 제4항에 있어서,
적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 고정제로서 기능하는 물질 소적에 의해 제1 금형 섹션의 제1 표면에 대하여 및/또는 제2 금형 섹션의 제2 표면에 대하여 배치하고 정렬시키며, 물질 소적의 굴절률은 캐스팅 물질의 굴절률과 최대 0.01, 바람직하게는 0.002만큼 상이한 것임
을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 적어도 하나의 필름 섹션 상에 배치하고 정렬시키며, 적어도 하나의 필름 섹션은 제1 금형 섹션의 제1 표면 상에 및/또는 제2 금형 섹션의 제2 표면 상에 배치되고 적어도 그의 섹션을 커버하는 것임
을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 적어도 섹션들에서 필름 섹션에 연결시키며, 필름 섹션은 추가의 광학 기능, 특히 편광자 기능, UV 흡수, 디자인 기능, 라벨링 기능, 컬러링 기능, 포토크로믹 기능, 기계적 지지 기능 또는 상기 언급된 기능의 조합을 추가적으로 제공하는 것임
을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및/또는 제2 금형 섹션을 캐스팅 물질로 적어도 부분적으로 충전시키고, 캐스팅 물질을 적어도 부분적으로 경화시키고, 이어서 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 적어도 부분적으로 경화된 캐스팅 물질의 형성된 표면 상에 배치하고 정렬시키고, 이어서 제1 및 제2 금형 섹션을 조합하여 캐스팅 금형을 형성하고, 이어서 캐스팅 금형을 캐스팅 물질로 완전히 충전시키고, 후속적으로 전체 캐스팅 물질을 경화시키는 것인 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 홀로그래픽 소자가 편평하고, 그의 표면 법선이 캐스팅의 광학 축에 대하여 0° 내지 90°, 바람직하게는 0° 내지 60°의 각도에 있도록 정렬되고 배치되는 것임
을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자가 광학 층 구조로 통합되며, 층 구조는 광이 층 구조 내로 입력될 수 있고, 층 구조의 층들의 규모에 따라 전파될 수 있고, 주변 광학 캐스팅에서 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 통해 방출될 수 있도록 구성되는 것임
을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자가 광중합체 물질에 의해 형성되며, 광중합체 물질은 결합제, 적어도 하나의 기록 단량체 및 적어도 하나의 광개시제 시스템을 포함하고, 결합제는 바람직하게는 가교된 결합제를 포함하고, 광중합체 물질은 보다 바람직하게는 구조 (II)의 콘트라스트제를 추가로 포함하는 것임
을 특징으로 하는 방법.
<화학식 II>
여기서 n ≥ 1 및 n ≤ 8이고, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 선형, 분지형, 시클릭 또는 헤테로시클릭, 비치환된 또는 달리 임의로 헤테로원자-치환된 유기 라디칼이고, 여기서 R1, R2 및 R3 라디칼 중 적어도 하나는 적어도 하나의 플루오린 원자로 치환된다. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
도입 시 캐스팅 물질은 25℃에서 5000 mPas 미만, 바람직하게는 500 mPas 미만, 보다 바람직하게는 100 mPas 미만의 점도를 갖는 것임
을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
캐스팅 물질이 하나 이상의 단량체 및/또는 올리고머를 포함하며, 적어도 하나의 관능기는 아크릴로일, 메타크릴로일, 비닐, 알릴, 이소시아네이트, 이소티오시아네이트, 알콜, 산, 옥시란, 티이란, 티올 및 아민으로부터 선택된 적어도 하나의 관능기를 갖는 것임
을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된, 적어도 하나의 홀로그래픽 광학 소자를 포함하는 광학 캐스팅.
- 제14항에 따른 광학 캐스팅을 포함하는, 안경, 예를 들어 교정 안경, 가변초점 안경, 삼중초점 및 가변초점 안경, 디스플레이 스크린 작업 및 운전을 위한 교정 안경, 선글라스, 편광 기능을 갖는 안경, 보호 안경, 기능성 안경, 증강 현실용 전자 디스플레이 설치된 안경 또는 데이터 안경, 자동차 전면 헤드램프 또는 후진등, 현미경, 투광조명, 포켓 토치, 카메라 및 스마트폰용 사진 렌즈, (전자) 프로젝터에서의 투사 광학 부품, 발광 다이오드 및 레이저에서의 2차 광학체, LED 램프, 조명 및 전자 화상 센서용 교정 광학 부품.
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