KR20180075635A - 광학 물품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

광학 물품 및 이의 제조 방법 Download PDF

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린다 케이 앤더슨
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Abstract

광학 요소 및 상기 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 형성된 이방성 코팅 층을 포함하는 광학 물품이 개시된다. 상기 이방성 코팅 층은 적어도 하나의 제1 이방성 물질을 포함하는 제1 광 반응성(light-influencing) 구역, 및 적어도 하나의 제2 이방성 물질을 포함하는 제2 광 반응성 구역을 포함할 수 있다. 상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역 중 적어도 하나는, 상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역이 상이한 색상 특성, 상이한 광변색성-이색성 가역적 변화, 상이한 양의 편광, 또는 이들의 조합을 나타내도록, 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질을 추가로 포함한다.

Description

광학 물품 및 이의 제조 방법
본 발명은 일반적으로, 광에 반응하는 광학 물품, 및 광에 반응하는 광학 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
선글라스와 같은 편광 광학 제품은 포장 도로, 물 및 건물과 같은 표면에서 반사되는 광으로 인한 눈부심을 줄일 수 있다. 따라서, 편광 광학 제품의 사용은 눈부심 조건 하에서 시력을 개선할 수 있다.
선글라스와 같은 선형 편광 렌즈는 전형적으로 렌즈에 편광 특성을 부여하기 위해 염료를 포함하는 연신된 중합체 시트로 형성된다. 또한, 통상적인 선글라스는 전형적으로 착색되어 있다. 선글라스 상의 편광 및 착색 효과는 이색성 염료, 광변색성 염료 및 광변색성-이색성 염료를 비롯한 많은 유형의 염료에 의해 형성될 수 있다. 이러한 유형의 염료는 개별적으로 또는 조합하여 사용되어 렌즈에 원하는 편광 효과 또는 착색 효과를 부여할 수 있다. 이색성 염료는 일반적으로 고정된 편광, 고정된 착색 효과를 제공하는데, 이는 렌즈를 착색 및 편광시키는 데 화학 복사선이 필요하지 않음을 의미한다. 광변색성 염료는 일반적으로 가역적 착색을 제공하는데, 이는 렌즈가 화학 복사선에 노출될 때 유색을 띠고 화학 복사선이 없어질 때 다시 무색 상태로 돌아가는 것을 의미한다. 광변색성-이색성 염료는 일반적으로 화학 복사선에 대한 노출을 기초로 가역적 착색과 가역적 편광을 제공한다.
액정 디스플레이는 현재 일반적으로 사용되는 기술로 널리 보급되어 있다. 이는 예를 들어 태블릿, 핸드폰, 자동차 대시보드 및 주유소의 스크린에서 확인할 수 있다. 이들 액정 디스플레이 패널의 대부분은 수직 방향으로 정렬된 선형 편광된 패널이다. 따라서, 전술한 편광 선글라스를 착용한 사람은 종종 패널의 수직 정렬과 선글라스의 수평 정렬 사이의 교차 편광으로 인해 이러한 액정 디스플레이 패널의 내용을 볼 수 없다. 원형 편광 패널을 갖는 액정 디스플레이조차도 편광 선글라스를 착용한 상태에서는 보기가 더 어렵다.
따라서, 하나 이상의 일상 환경에서 개선된 시력을 가능하게 하기 위해 상이한 편광 및 광학 특성의 하나 이상의 구역을 갖는 편광 광학 제품을 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명은, 광학 요소 및 상기 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 이방성 코팅 층을 포함하는 광학 물품에 관한 것이다. 상기 이방성 코팅 층은, 적어도 하나의 제1 이방성 물질을 포함하는 제1 광 반응성(light-influencing) 구역 및 적어도 하나의 제2 이방성 물질을 포함하는 제2 광 반응성 구역을 포함할 수 있다. 상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역 중 적어도 하나는, 상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역이 상이한 색상 특성, 상이한 광변색성-이색성 가역적 변화, 상이한 양의 편광, 또는 이들의 조합을 나타내도록, 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질을 추가로 포함한다.
본 발명은 또한, 다중 광 반응성 구역을 갖는 광학 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 이방성 물질을 적용하는 단계, 및 상기 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질을 적용하여, 상이한 색상 특성, 상이한 광변색성-이색성 가역적 변화, 상이한 양의 편광, 또는 이들의 조합을 나타내는 제1 광 반응성 구역 및 제2 광 반응성 구역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 전체 상부 표면에 균일한 색상/색조 및 구배 편광을 갖는 안과용 렌즈를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따라 상부 표면의 상부에 형성된 높은 수평 편광도를 갖는 제1 광 반응성 구역, 및 상부 표면의 하부에 형성된 편광이 없는 제2 광 반응성 구역을 갖는 안과용 렌즈를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따라 상부 표면의 측부 상에 형성된 수직 편광을 갖는 제1 광 반응성 구역 및 상기 제1 광 반응성 구역들 사이의 상부 표면의 중심부에 걸쳐 수평 편광을 갖는 제2 광 반응성 구역을 갖는 안과용 렌즈를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따라 상부 표면의 측부 상에 형성된 수직 편광을 갖는 제1 광 반응성 구역, 상기 제1 광 반응성 구역들 사이의 상부 표면의 중심부 상에 수평 편광을 갖는 제2 광 반응성 구역, 및 상기 제1 광 반응성 구역들 사이의 상부 표면의 하부 상에 형성된 편광이 없는 제3 광 반응성 구역을 갖는 안과용 렌즈를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따라 상부 표면의 상부에 형성된 구배 편광 및 구배 색조를 갖는 제1 광 반응성 구역, 및 상부 표면의 하부에 형성된 보다 적은 정도/크기의 구배 편광 및 구배 색조를 갖는 제2 광 반응성 구역을 갖는 안과용 렌즈를 도시한다.
도 6은 이방성 물질, 이색성 물질, 광변색성 물질, 광변색성-이색성 물질 및/또는 통상적인 염료를 함유하는 공급원에 유체 연통된 안과용 렌즈 및 잉크젯 프린터를 도시한다.
도 7은 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 도시한다.
도 8a 내지 8e는 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 제조하는 예시적인 방법을 도시한 블록도이다.
도 9a 내지 9e는 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 제조하는 예시적인 방법을 도시한 블록도이다.
도 10a 내지 10d는 이방성 코팅층을 침지 염법에 의해 염료 용액과 접촉시키기 위해 염료 용액을 포함하는 욕조 상에 현탁된 이방성 코팅층을 갖는 광학 제품을 도시한다.
도 11a 및 11b는 이방성 코팅층을 침지 염법에 의해 염료 용액과 접촉시키기 위해 염료 용액을 포함하는 욕조 상에 현탁된 이방성 코팅층을 갖는 광학 제품을 도시한다.
도 12는 이방성 코팅층을 침지 염법에 의해 염료 용액과 접촉시키기 위해 상기 염료 용액을 포함하는 욕조에 침지된 이방성 코팅층을 갖는 광학 제품을 도시한다.
도 13은 염료 조성물의 구배 층을 포함하는 염료 전달 기재에 의해 접촉되는 이방성 코팅층을 갖는 광학 제품을 도시한다.
도 14는 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 제조하기 위한 키트를 도시한다.
도 15는 비편광된 광으로 뒤에서 조명된 렌즈의 사진으로서, 가시적인 색조 구배를 나타낸다.
도 16은 도 15의 렌즈 사진으로서, 편광자가 이방성 코팅층의 정렬에 대해 평행하게(0°) 배향된 경우 렌즈를 통한 광의 통과를 보여준다.
도 17은 도 15의 렌즈의 사진으로서, 편광자가 이방성 코팅층의 정렬 방향에 대해 수직으로(90°) 배향된 경우 렌즈를 통한 광의 통과를 보여준다.
도 18은 비편광된 광으로 뒤에서 조명된 렌즈의 사진으로서, 균일한 색조를 나타낸다.
도 19는 도 18의 렌즈의 사진으로서, 편광자가 이방성 코팅층의 정렬에 대해 평행하게(0°) 배향된 경우 렌즈를 통한 광의 통과를 보여준다.
도 20은 도 18의 렌즈의 사진으로서, 편광자가 이방성 코팅층의 정렬 방향에 대해 수직으로(90°) 배향된 경우 렌즈를 통과하는 광의 통로를 보여준다.
도 21은 편광자가 이방성 코팅층의 정렬에 대해 평행하게(0°) 배향된 경우 렌즈를 통한 광의 통과를 보여주는 사진이다.
도 22는 편광자가 이방성 코팅층의 정렬 방향에 대해 수직(90°)으로 배향된 경우 도 21의 렌즈를 통한 광의 통과를 도시한다.
하기 상세한 설명의 목적을 위해, 본 발명은, 달리 명시되는 경우를 제외하고는, 다양한 대안적인 변형 및 단계 순서를 취할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 임의의 작업 실시예 이외에 또는 달리 지시된 경우를 제외하고, 예를 들어 명세서 및 청구범위쪽에서 사용되는 성분들의 양 등을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 변형되는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 특허청구범위쪽에 개시된 수치 파라미터는 본 발명에 의해 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 적어도 특허청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하고자 하는 것은 아니지만, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효숫자의 개수의 관점에서 통상의 어림 기법을 적용하여 해석되어야 한다.
본 발명의 넓은 범주를 개시하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 구체적인 실시예에서 개시되는 수치 값들은 가능한 한 정확한 것으로 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값들은 본질적으로 이들의 개별적인 시험 측정에서 확인되는 표준편차로부터 필수적으로 유래하는 소정의 오차를 함유한다.
또한, 본원에 개시된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위-범위를 포함하는 것으로 의도됨을 이해해야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 열거된 최소값 1과 열거된 최대값 10 사이의 (및 이들을 포함하는) 모든 하위-범위를 포함하도록, 즉 최소값이 1 이상이고 최대값이 10 이하인 것으로 의도된다.
본원에서, 단수의 사용은, 달리 명시하지 않는 한, 복수를 포함하고 복수의 사용은 단수를 포함한다. 또한, 본원에서, "또는"의 사용은 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 "및/또는"을 의미하지만, 특정의 경우에는 "및/또는"이 명시적으로 사용될 수 있다. 또한, 본원에서, "하나"의 사용은 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 "적어도 하나"를 의미한다.
본원에 언급된 발행된 특허 및 특허 출원과 같은 이에 한정되지 않는 모든 문헌은, 달리 명시되지 않는 한, 그 전체로 본원에 "참고로 인용"된 것으로 간주된다.
본 발명은 광학 제품 및 광학 제품의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 광학 제품은 적어도 하나의 코팅층으로 코팅된 적어도 하나의 광학 요소를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "광학"은 광 및/또는 시력에 관한 것이거나 이와 관련된 것임을 의미한다. 예를 들어, 광학 제품은 안과용 요소 및 장치, 디스플레이 요소 및 장치, 윈도우, 거울 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 광학 요소를 포함할 수 있다. "안과용"이라는 용어는 눈과 시력에 관한 것이거나 이와 관련된 것임을 의미한다. 안과용 요소의 비제한적인 예는 분절형(segmented) 또는 비-분절형(non-segmented) 다중-시력 렌즈(예를 들어, 비제한적으로, 이중 초점 렌즈, 삼중 초점 렌즈 및 누진 렌즈)일 수 있는 단일 시력 또는 다중-시력 렌즈를 포함하는 교정 및 비-교정 렌즈뿐만 아니라, 예를 들어 비제한적으로 콘택트 렌즈, 안구내 렌즈, 돋보기 렌즈 및 보호 렌즈 또는 바이저와 같이 시력을 (미용적으로 또는 기타) 교정, 보호 또는 개선시키는 데 사용되는 기타 요소를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "디스플레이"는 단어, 숫자, 기호, 디자인 또는 도면에서 정보의 가시적 또는 기계 판독가능한 표시를 의미한다. 디스플레이 요소 및 장치의 비제한적 예는 스크린, 모니터 및 보안 요소 예컨대 보안 마크를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "윈도우(window)"는 이를 통과하는 복사선의 투과를 허용하도록 구성된 개구를 의미한다. 윈도우의 비제한적 예로는 자동차 및 항공기 투명체, 필터, 셔터 및 광 스위치가 포함된다. 본원에 사용된 용어 "거울"은 입사광의 많은 부분을 정반사시키는 표면을 의미한다.
또한, 광학 요소는 투명한 광학 요소, 반사성 광학 요소, 또는 투명 및 반사 특성 모두를 갖는 광학 요소를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "투명한"이라는 용어는 인간의 눈이 물질을 통해 명확하게 볼 수 있는 방식으로 가시광선을 투과시키는 물질을 지칭하며, "반사성"이라는 용어는 물질이 가시광을 투과 또는 흡수하기보다는 가시광을 상기 물질로부터 벗어나게 재지향시키는 물질을 지칭한다. 적어도 일부 반사 특성을 갖는 광학 요소를 제공하기 위해, 반사성 코팅이 적용될 수 있다. 예를 들어, 반사성 알루미늄 코팅이 광학 요소의 적어도 일부에 적용되어 적어도 일부 반사 특성을 갖는 광학 보안 요소를 제조할 수 있다.
광학 제품을 형성하는 광학 요소는 원형, 편평형, 원통형, 구형, 평면형, 실질적으로 평면형, 평오목형 및/또는 평볼록형, 곡면형 예를 들어 비제한적으로 볼록형 및/또는 오목형을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 다양한 형상을 가질 수 있다.
일반적으로, 광학 요소는 유기 물질, 무기 물질 또는 이들의 조합(예를 들어, 복합체 물질)을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 다양한 물질로 제조될 수 있다.
본원에 개시된 광학 요소를 형성하는 데 사용될 수 있는 유기 물질의 특정 비제한적 예는 중합체성 물질, 예를 들어, 하기 문헌들에 개시된 단량체 및 단량체들의 혼합물로부터 제조된 단독중합체 및 공중합체를 포함한다: 미국 특허 제5,962,617호 및 미국 특허 제5,658,501호 칼럼 15, 라인 28 내지 칼럼 16, 라인 17(이들 미국 특허 문헌의 개시내용은 특히 본원에 참고로 인용된다). 예를 들어, 이러한 중합체성 물질은 열가소성 또는 열경화성 중합체성 물질일 수 있고 투명한 또는 광학적으로 투명할 수 있으며 임의의 필요한 굴절률을 가질 수 있다. 이러한 개시된 단량체 또는 중합체의 비제한적 예는 폴리올(알릴 카보네이트)단량체, 예를 들어, 알릴 다이글리콜 카보네이트 예컨대 다이에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)(이들 단량체는 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)의 상표명 CR-39 하에 판매됨); 폴리우레아-폴리우레탄(폴리우레아-우레탄)중합체(이는 예를 들어 폴리우레탄 예비중합체와 다이아민 경화제의 반응에 의해 제조되고, 하나의 이러한 중합체에 대한 조성물은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에 의해 상표명 트리벡스(TRIVEX) 하에 시판됨); 폴리올(메트)아크릴로일 종결된 카보네이트 단량체; 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 단량체; 에톡실화 페놀 메타크릴레이트 단량체; 다이이소프로페닐 벤젠 단량체; 에톡실화 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트 단량체; 에틸렌 글리콜 비스메타크릴레이트 단량체; 폴리(에틸렌 글리콜)비스메타크릴레이트 단량체; 우레탄 아크릴레이트 단량체; 폴리(에톡실화 비스페놀 A 다이메타크릴레이트); 폴리(비닐 아세테이트); 폴리(비닐 알코올); 폴리(비닐 클로라이드); 폴리(비닐리덴 클로라이드); 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리우레탄; 폴리티오우레탄; 열가소성 폴리카보네이트 예를 들어 비스페놀 A와 포스젠으로부터 유도된 카보네이트-연결된 수지(하나의 이러한 물질은 상표명 렉산(LEXAN) 하에 시판됨); 폴리에스터(예를 들어 이 물질은 상표명 마일라(MYLAR) 하에 시판됨); 폴리(에틸렌 테레프탈레이트); 폴리비닐 부티랄; 폴리(메틸 메타크릴레이트)(예를 들어 이 물질은 상표명 플렉시글라스(PLEXIGLAS) 하에 시판됨), 및 폴리티올, 폴리이소시아네이트, 폴리이소티오시아네이트, 및 임의적으로 에틸렌계 불포화 단량체 또는 할로겐화 방향족-함유 비닐 단량체와의 단독중합체화 또는 공단량체화 및/또는 삼원공중합체화된 폴리티올 또는 폴리에피설파이드 단량체와 다작용성 이소시아네이트를 반응시킴으로써 제조된 중합체를 포함한다. 또한, 예를 들어, 블록 공중합체 또는 상호침투형 네트워크 생성물을 형성하기 위해, 이러한 단량체들의 공중합체 및 기재된 중합체 및 공중합체와 다른 중합체와의 블렌드가 고려된다.
광학 요소를 형성하는 데 사용하기에 적합한 무기 물질의 비제한적 예는 유리, 광물, 세라믹 및 금속을 포함한다. 예를 들어, 광학 요소는 유리를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 반사성 코팅 또는 층은 무기 또는 유기 광학 요소의 표면에 침착되거나 또는 달리 적용되어 반사성이도록 하거나 또는 그 반사성을 향상시킬 수 있다.
또한, 광학 요소는 비-착색, 착색, 선형 편광, 원형 편광, 타원 편광, 광변색성 또는 색조-광변색성 기재일 수 있다. 광학 요소 기재와 관련하여 본원에 사용된 "비-착색(untinted)"이란 용어는 착색 첨가제(예를 들어 비제한적으로 통상적인 염료)가 본질적으로 없고, 화학 복사선에 반응하여 현저히 변하지 않는 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 갖는 기재를 의미한다. 또한, 광학 요소 기재와 관련하여 본원에 사용된 용어 "착색(tinted)"은 착색 첨가제(예를 들어 비제한적으로 통상적인 염료)가 있고 화학 복사선에 반응하여 현저하게 변하지 않는 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 갖는 기재를 의미한다. 광학 요소 상에 특정 코팅(들)을 적용함으로써 유사한 특성을 제공할 수 있음이 이해될 수 있으며, 이는 본원에서 보다 상세히 설명된다.
기재와 관련하여 본원에 사용된 "선형 편광"이라는 용어는 복사선을 선형으로 편광시키도록(즉, 광파의 전기 벡터의 진동을 한 방향으로 한정하도록) 구성된 기재를 지칭한다. 기재와 관련하여 본원에 사용된 "원형 편광"은 복사선을 원형으로 편광시키도록 구성된 기재를 지칭한다. 기재와 관련하여 본원에 사용된 "타원형 편광"이라는 용어는 복사선을 타원형으로 편광시키도록 구성된 기재를 지칭한다. 또한, 기재와 관련하여 본원에 사용된 "착색된-광변색성"이라는 용어는 광변색성 물질뿐만 아니라 착색 첨가제를 함유하고, 적어도 화학 복사선에 반응하여 변하는 가시광에 대한 흡수 스펙트럼을 갖는 기재를 의미한다. 따라서, 예를 들어 비제한적으로, 착색된-광변색성 기재는 착색제의 제1 색상 특성 및 화학 복사선에 노출될 때 착색제와 광변색성 물질의 조합의 제2 색상 특성을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 광학 제품은 또한 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 적용된 적어도 하나의 코팅을 포함한다. 상기 코팅은 광학 요소의 적어도 하나의 주 표면의 적어도 일부에 적용될 수 있다. 상기 코팅은 또한 광학 요소의 전체 표면에 적용될 수 있다.
본원에 사용된 "코팅"이라는 용어는 균일한 두께를 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있는 유동성 조성물로부터 유도된 지지 필름을 의미한다. 따라서, 코팅 조성물은 광학 요소의 표면에 적용되고 경화되어 코팅을 형성할 수 있다. 경화된 또는 경화성 조성물과 관련하여 사용된 "경화성", "경화", "경화된" 또는 이와 유사한 용어는 경화성 조성물을 형성하는 중합성 성분들의 적어도 일부가 적어도 부분적으로 중합된 것을 의미한다.
광학 요소에 적용된 코팅은 적어도 하나의 이방성 물질을 포함하는 적어도 하나의 이방성 코팅층을 포함한다. 일부 실시예에서, 이방성 코팅층은 다중 이방성 물질 예를 들어 2종 이상, 3종 이상, 또는 4종 이상의 이방성 물질을 포함한다. 다중 이방성 물질이 사용되는 경우, 상기 이방성 물질은 동일하거나 상이할 수 있다.
본원에 사용된 "이방성"이라는 용어는 적어도 하나의 상이한 방향에서 측정될 때 값이 상이한 적어도 하나의 특성을 가지며 자체-조립 가능하다는 것을 의미한다. 따라서, "이방성 물질"은 적어도 하나의 상이한 방향에서 측정될 때 값이 상이한 적어도 하나의 특성을 가지며 자체-조립이 가능한 물질이다. 이방성 물질의 비제한적 예는 액정 물질을 포함한다.
액정 물질은 그 구조 때문에 일반적으로 일반적인 방향을 취하도록 배열되거나 정렬될 수 있다. 보다 구체적으로, 액정 분자는 막대 구조 또는 원반형 구조, 강성 장축 및 강한 쌍극자를 갖기 때문에, 액정 분자들은 외력 또는 다른 구조와의 상호작용에 의해 배열되거나 정렬되어 분자들의 장축이 일반적으로 공통 축에 평행한 배향을 취한다. 예를 들어, 액정 물질의 분자들을 자기장, 전기장, 선형 편광된 적외선, 선형 편광된 자외선, 선형 편광된 가시광선 또는 전단력에 의해 정렬시키는 것이 가능하다. 액정 분자들을 배향된 표면에 따라 정렬시키는 것도 가능하다. 즉, 액정 분자들은 예를 들어 러빙, 그루빙(grooving) 또는 광-정렬 방법에 의해 배향된 표면에 적용될 수 있고, 그 후 각각의 액정 분자들의 장축이 일반적으로 표면의 일반적인 배향 방향에 평행한 배향을 취하도록 정렬된다.
또한, 메소젠은 액정 물질의 기본 단위이며, 이는 액정 물질에서 구조적 정렬을 유도한다. 액정 물질의 메소젠성 잔기는 전형적으로 액정 물질의 다른 메소젠성 성분들과 정렬되어 액정 분자들을 하나의 특정 방향으로 정렬시키는 강성 잔기를 포함한다. 메소젠의 강성 부분은 예를 들어 단환 또는 다환 방향족 고리 구조를 포함하는 단환 또는 다환 고리 구조와 같은 강성 분자 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 액정 메소젠은 열방성(thermotropic) 액정 메소젠 및 유방성(lyotropic) 액정 메소젠을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본원에 사용된 "열방성 액정"은 온도에 기초하여 정렬된 액정을 의미하고, "유방성 액정"은 용매의 첨가에 의해 정렬된 액정을 의미한다. 열방성 액정 메소젠의 비제한적 예는 콜루마틱(또는 막대형) 액정 메소젠, 디스코틱(또는 원반형) 액정 메소젠 및 콜레스테릭 액정 메소젠을 포함한다. 잠재적인 메소젠의 비제한적 예는 예를 들어 미국 특허출원 제12/163,116호, 단락 [0024] 내지 [0047]에 상세히 개시되어 있고; 문헌[Dennis, et al., "Flussige Kristalle in Tabellen," VEB Deutscher Verlag Fur Grundstoffindustrie, Leipzig, Germany, 1974] 및 ["Flussige Kristalle in Tabellen II," VEB Deutscher Verlag F
Figure pct00001
ur Grundstoffindustrie, Leipzig, Germany, 1984]에 기재된 것들을 포함하며, 이들 각각의 개시내용을 본원에 참고로 인용한다.
하나 이상의 메소젠을 포함하는 액정 물질은 액정 중합체, 액정 예비-중합체 및 액정 단량체를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "예비-중합체"란 용어는 부분적으로 중합된 물질을 의미한다. 또한, 용어 "중합체"는 단독중합체(예를 들어, 단일 단량체 종으로부터 제조됨), 공중합체(예를 들어, 적어도 2개의 단량체 종으로부터 제조됨) 및 그래프트 중합체를 의미한다.
이방성 물질로서 사용하기에 적합한 액정 단량체는 단일-작용성뿐만 아니라 다중-작용성 액정 단량체를 포함하나, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 액정 단량체는 중합성 액정 단량체일 수 있고, 또한 광-중합성 및/또는 열-중합성 액정 다량체일 수 있다. 본원에 사용된 "광-중합성"이란 용어는 화학 복사선에 노출시 가교-결합될 수 있는 단량체, 예비-중합체 또는 중합체와 같은 물질을 의미한다. 본원에 사용된 "화학 복사선"이란 용어는 전자기 복사선을 의미하며, 예를 들어 가시광선 및 자외선(UV)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 또한, "열-중합성"이란 용어는 열에 노출시 가교-결합될 수 있는 단량체, 예비-중합체 또는 중합체와 같은 물질을 의미한다.
이방성 물질로서 사용하기에 적합한 액정 단량체의 비제한적 예는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알릴, 알릴 에터, 알킨, 아미노, 무수물, 에폭사이드, 하이드록사이드, 이소시아네이트, 블록화 이소시아네이트, 실록산, 티오시아네이트, 티올, 우레아, 비닐, 비닐 에터 및 이들의 블렌드로부터 선택되는 작용기를 갖는 액정 단량체를 포함한다.
이방성 물질로서 사용하기에 적합한 액정 중합체 및 예비-중합체는 열방성 액정 중합체 및 예비-중합체, 및 유방성 액정 중합체 및 예비-중합체를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 액정 중합체 및 예비-중합체는 주쇄 중합체 및 예비-중합체 또는 측쇄 중합체 및 예비-중합체일 수 있다. 주쇄 액정 중합체 및 예비-중합체에서, 막대형 또는 원반형 액정 메소젠은 주로 중합체 골격 내에 위치한다. 측쇄 중합체 및 예비-중합체에서, 막대형 또는 원반형 액정 메소젠은 주로 중합체의 측쇄 내에 위치한다. 또한, 액정 중합체 또는 예비-중합체는 광-중합성일 수 있다.
이방성 물질로서 사용하기에 적합한 액정 중합체 및 예비-중합체의 비제한적 예는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알릴, 알릴 에터, 알킨, 아미노, 무수물, 에폭사이드, 하이드록사이드, 이소시아네이트, 블록화 이소시아네이트, 실록산, 티오시아네이트, 티올, 우레아, 비닐, 비닐 에터 및 이들의 블렌드로부터 선택되는 작용기를 갖는 주쇄 및 측쇄 중합체 및 예비-중합체를 포함하지만 이들에 한정되지 않는다.
본 발명의 이방성 코팅층은 또한 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질 및 임의적으로 적어도 하나의 광변색성 물질 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이색성 물질 및 광변색성-이색성 물질은 이방성 물질의 방향으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 이색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질은 이색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질이 주변 이방성 물질과 동일한 방향으로 정렬되도록 이방성 코팅층 내로 혼입될 수 있다. 따라서, 정렬된 이방성 물질은 이색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질을 정렬시키는 정렬 매질로서 작용한다.
본원에 사용된 "광변색성"이란 용어는 적어도 화학 복사선에 반응하여 변하는 적어도 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 갖는 것을 의미한다. 또한, "광변색성 물질"이란 용어는 일반적으로 열 에너지 및/또는 화학 복사선에 반응하여 제1 상태 예를 들어 적어도 가시 스펙트럼에서 "투명한 상태"로부터 제2 상태 예를 들어 적어도 가시 스펙트럼에서 "착색된 상태"로 전환할 수 있고 열 에너지 및/또는 화학 복사선에 노출되지 않을 때 제1 상태로 되돌아갈 수 있는 열 가역적 광변색성 물질 및 비-열 가역적 광변색성 물질을 포함하며, 단, 이러한 변화 중 적어도 하나는 화학 복사선에 대한 반응이어야 한다. 본원에서 제한되지는 않지만, 본 발명에 사용된 광변색성 물질은 적어도 가시 스펙트럼에서 투명한 상태로부터 착색된 상태로 변할 수 있거나, 또는 이는 적어도 가시 스펙트럼에서 하나의 착색된 상태로부터 또 다른 착색된 상태로 변할 수 있다.
또한, "이색성"이란 용어는 적어도 투과된 복사선의 2개의 직교 평면 편광 성분 중 하나를 다른 것보다 더 강하게 흡수할 수 있음을 의미한다. 이색성 물질이 2개의 직교 평면-편광 성분 중 하나를 얼마나 강하게 흡수하는지에 대한 하나의 척도는 "흡수 비"이다. 본원에 사용된 "흡수 비"라는 용어는 제1 평면에서 선형 편광된 복사선의 흡광도 대 상기 제1 평면과 직교하는 평면에서 선형 편광된 동일 파장 복사선의 흡광도의 비를 나타내며, 이때 상기 제1 평면은 흡광도가 가장 높은 평면으로서 취한다.
이색성 물질은 투과된 복사선의 두 직교 평면-편광 성분 중 하나를 다른 것보다 강하게 흡수하지만, 이색성 물질의 분자는 투과된 복사선의 순 편광을 달성하기 위해 적절하게 배치되거나 배열되어야 한다. 따라서, 이방성 코팅층에 혼입되는 경우, 적어도 하나의 이색성 물질의 적어도 일부를 적절히 위치 또는 배치(즉, 배열 또는 정렬)시킴으로써 전체 편광 효과를 달성할 수 있다.
또한, "광변색성-이색성 물질"이란 용어는 적어도 화학 복사선에 반응하여 광변색성 및 이색성을 나타내는 물질을 의미한다. 예를 들어, 이방성 코팅층은 적어도 가시 스펙트럼에서 제1 광학적으로 투명한 비-편광 상태로부터 적어도 화학 복사선에 반응하여 적어도 가시 스펙트럼에서 제2 착색된 편광 상태로 가역적으로 전환하도록 구성된 하나 이상의 광변색성-이색성 물질을 포함할 수 있다. 이와 같이, 광학 요소가 광변색성-이색성 물질을 포함하는 코팅층을 갖는 안과용 렌즈인 경우, 렌즈는 착용자가 화학 복사선 예를 들어 태양광에 노출되지 않을 때 광학적으로 투명한 비-편광 상태로부터 착용자가 화학 복사선 예를 들어 태양광에 노출될 때 유색의 편광 상태로 가역적으로 전환될 수 있다.
유기 광변색성 화합물의 비제한적 예는 벤조피란, 나프토피란(예를 들어 나프토[1,2-b]피란 및 나프토[2,1-b]피란) 스피로-9-플루오레노[1,2-b] 피란, 페난트로피란, 퀴노피란 및 인데노-융합된 나프토피란을 포함하며, 예를 들어 미국 특허 제5,645,767호 칼럼 1, 라인 10 내지 칼럼 12, 라인 57 및 미국 특허 제5,658,501호 칼럼 1, 라인 64 내지 칼럼 13, 라인 36에 개시되어 있으며, 이들 개시 내용을 본원에 참고로 인용한다. 사용될 수 있는 유기 광변색성 화합물의 추가의 비제한적 예는 벤족사진, 나프톡사진 및 스피로옥사진과 같은 옥사진을 포함한다. 사용될 수 있는 광변색성 화합물의 다른 비제한적 예는 풀지드 및 풀지미드 예를 들어 3-푸릴 및 3-티에닐 풀지드 및 풀지미드(미국 특허 제4,931,220호 칼럼 20, 라인 5 내지 칼럼 21, 라인 38 참조(이들 개시내용을 본원에 참고로 인용함); 다이아릴에텐(미국 특허출원 제2003/0174560호 단락 [0025] 내지 [0086] 참조(이들 개시내용을 본원에 참고로 인용함); 및 전술한 광변색성 물질/화합물의 임의의 조합물 또는 혼합물을 포함한다.
또한, 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 이색성 물질은 아조메틴, 인디고이드, 티오인디고이드, 메로시아닌, 인단, 퀴노프탈론 염료, 페릴렌, 프탈로페린, 트라이페노다이옥사진, 인돌로퀴녹살린, 이미다조-트라이아진, 테트라진, 아조 및 (폴리)아조 염료, 벤조퀴논, 나프토퀴논, 안트라퀴논 및 (폴리)안트라퀴논, 안트라피리미디논, 요오드 및 요오데이트 및 이들의 조합을 포함하나 이들에 한정되지 않는다.
또한, 광변색성-이색성 물질의 비제한적 예는 광변색성-이색성 물질을 포함하며 미국 특허출원 공개 제2005/0004361호 단락 27 내지 단락 158에 기재되어 있고, 이들의 개시내용을 본원에 참고로 인용한다.
적합한 광변색성 물질, 이색성 물질 및 광변색성-이색성 물질의 다른 비제한적 예는 미국 특허출원 제12/329,197호(출원일: 2008년 12월 8일, 명칭: "Facilities for Optical Dyes" 단락 [0090] 내지 [0102] 및 여기서 인용된 문헌); 및 미국 특허출원 제12/163,180호(출원일: 2008년 6월 27일, 명칭: "Comprising Mesogen Containing Compounds" 단락 [0064] 내지 [0084] 및 여기서 인용된 문헌)에서 찾을 수 있으며, 이들 각각의 개시내용을 본원에 참고로 인용한다. 또한, 사용될 수 있는 광변색성 물질의 비제한적 예는 미국 특허 제7,044,599호 칼럼 9, 라인 60 내지 칼럼 11, 라인 3에 추가로 기재되어 있고, 이들 개시내용을 특히 본원에 참고로 인용한다. 사용될 수 있는 이색성 물질의 비제한적 예는 또한 미국 특허 제7,044,599호 칼럼 7, 라인 18 내지 56에 기재되어 있고, 이들 개시내용을 특히 본원에 참고로 인용한다. 또한, 광변색성-이색성 물질의 다른 비제한적 예는 추가로 미국 특허출원 공개 제2005/0012998호 A1 단락 11 내지 단락 442에 기재되어 있고, 이들 개시내용을 특히 본원에 참고로 인용한다.
이방성 코팅층은 또한 부가적인 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이방성 코팅층은 메소젠성 안정화제, 정렬 촉진제, 동력학 강화 첨가제, 광개시제, 열 개시제, 중합 억제제, 용매, 광 안정화제(예를 들어, 자외선 흡수제 및 광 안정화제 예를 들어 장애 아민 광 안정화제(HALS)), 열 안정화제, 이형제, 레올로지 조절제, 레벨링제(예를 들어 계면활성제 등), 유리 라디칼 스캐빈저, 접착 촉진제(예를 들어 헥산다이올 다이아크릴레이트 및 커플링제), 통상의 염료 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "통상의 염료"는 색상/색조를 제공하지만 편광 또는 가역적 변화를 제공하지 않는 염료를 의미한다.
본원에 사용된 "정렬 촉진제"라는 용어는 첨가되는 물질의 정렬의 속도 및 균일성 중 적어도 하나를 용이하게 할 수 있는 첨가제를 의미한다. 정렬 촉진제의 비제한적 예는 미국 특허 제6,338,808호 칼럼 1, 라인 66 내지 칼럼 35, 라인 23, 및 미국 특허출원 공개 제2002/0039627호 단락 [0036] 내지 [0286]에 개시된 것들을 포함하며, 이들 문헌을 특히 본원에 참고로 인용한다.
동력학 강화 첨가제의 비제한적 예는 에폭시-함유 화합물, 유기 폴리올 및/또는 가소제를 포함한다. 상기 동력학 강화 첨가제의 더욱 구체적인 예는 미국 특허 제6,433,043호 칼럼 2, 라인 57 내지 칼럼 13, 라인 54, 및 미국 특허출원 공개 제2003/0045612호 단락 [0012] 내지 [0095]에 개시되어 있으며, 이들 문헌을 특히 본원에 참고로 인용한다.
광개시제의 비제한적 예는 절단형(cleavage-type) 광개시제 및 추출형(abstraction-type) 광개시제를 포함한다. 절단형 광개시제의 비제한적 예는 아세토페논, α-아미노알킬페논, 벤조인 에터, 벤조일 옥심, 아실포스핀 옥사이드 및 비스아실포스핀 옥사이드 또는 이들 개시제의 혼합물을 포함한다. 이러한 광개시제의 상업적 예는 시바 케미컬스 인코포레이티드(Ciba Chemicals, Inc.)에서 입수할 수 있는 다로큐어(DAROCURE)(등록상표) 4265이다. 추출형 광개시제의 비제한적 예는 벤조 페논, 미흘러(Michler) 케톤, 티오잔톤, 안트라퀴논, 캄포퀴논, 플루오론, 케토쿠마린 또는 이들 개시제의 혼합물을 포함한다.
광개시제의 또 다른 비제한적 예는 가시광 광개시제를 포함한다. 적합한 가시광 광개시제의 비제한적 예는 미국 특허 제6,602,603호의 칼럼 12, 라인 11 내지 칼럼 13, 라인 21에 개시되어 있으며, 이 문헌을 특히 본원에 참고로 인용한다.
열 개시제의 비제한적 예는 유기 퍼옥시 화합물 및 아조비스 (유기니트릴) 화합물을 포함한다. 열 개시제로서 유용한 유기 퍼옥시 화합물의 특정 비제한적 예는 퍼옥시모노카보네이트 에스터 예를 들어 3급-부틸퍼옥시 이소프로필 카보네이트; 퍼옥시다이카보네이트 에스터 예를 들어 다이(2-에틸헥실)퍼옥시다이카보네이트, 다이(2급 부틸) 퍼옥시다이카보네이트 및 다이이소프로필퍼옥시다이카보네이트; 다이아실퍼옥사이드 예를 들어 2,4-다이클로로벤조일 퍼옥사이드, 이소부티릴 퍼옥사이드, 데카노일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 프로피오닐 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드 및 p-클로로벤조일 퍼옥사이드; 퍼옥시에스터 예를 들어 t-부틸퍼옥시 피발레이트, t-부틸퍼옥시 옥틸레이트 및 t-부틸퍼옥시이소부티레이트; 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 및 아세틸사이클로헥산 설포닐 퍼옥사이드를 포함한다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 사용된 열 개시제는 생성된 중합물을 변색시키지 않는 것들이다. 열 개시제로서 사용될 수 있는 아조비스(유기니트릴) 화합물의 비제한적 예는 아조비스(이소부티로니트릴), 아조비스(2,4-다이메틸발레로니트릴) 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
중합 억제제의 비제한적 예는 니트로벤젠, 1,3,5-트라이니트로벤젠, p-벤조퀴논, 클로라닐, DPPH, FeCl3, CuCl2, 산소, 황, 아닐린, 페놀, p-다이하이드록시벤젠, 1,2,3-트라이하이드록시벤젠 및 2,4,6-트라이메틸페놀을 포함한다.
용매의 비제한적 예는 코팅의 고체 성분을 용해시키고, 코팅 및 요소 및 기재와 상용성일 수 있고/있거나 코팅이 적용되는 외부 표면의 균일한 피복률을 보장할 수 있는 것들을 포함한다. 잠재적인 용매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트 및 이들의 유도체(다우아놀(DOWANOL)(등록상표) 공업용 용매로 판매됨), 아세톤, 아밀 프로피오네이트, 아니솔, 벤젠, 부틸 아세테이트, 사이클로헥산, 에틸렌 글리콜의 다이알킬 에터 예를 들어 다이에틸렌 글리콜 다이메틸 에터 및 이들의 유도체(셀로솔브(CELLOSOLVE)(등록상표) 공업용 용매로 판매됨), 다이에틸렌 글리콜 다이벤조에이트, 다이메틸 설폭사이드, 다이메틸 폼아미드, 다이메톡시벤젠, 에틸 아세테이트, 이소프로필 알코올, 메틸 사이클로헥사논, 사이클로펜타논, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 프로피오네이트, 프로필렌 카보네이트, 테트라하이드로푸란, 톨루엔, 자일렌, 2-메톡시에틸 에터, 3-프로필렌 글리콜 메틸 에터 및 이들의 혼합물이 포함되지만 이들에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 이방성 코팅층은 특정 방향으로 정렬될 수 있는 이방성 물질을 포함한다. 일부 예에서, 이방성 물질은 광학 요소와 이방성 코팅층 사이에 위치된 정렬 코팅층에 의해 정렬된다. 따라서, 본 발명의 광학 제품은 광학 요소, 상기 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 적용된 정렬 코팅층, 및 상기 정렬 코팅층의 적어도 일부 위쪽에 적용된 이방성 코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명에 사용되는 정렬 코팅층은 특정 방향으로 정렬될 수 있는 물질을 포함한다. 예를 들어, 정렬 코팅층은 평행 배향, 타원 배향, 스플레이 배향, 수직 배향, 나선 배향 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 방향으로 정렬될 수 있는 러빙 물질 또는 광-정렬 물질을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 "러빙 물질"이라는 용어는 물질의 표면의 적어도 일부를 또 다른 적절히 텍스쳐링된 물질로 문지름으로써 적어도 부분적으로 정렬될 수 있는 물질을 의미한다. 예를 들어, 러빙 물질은 적절히 텍스쳐링된 천이나 벨벳 브러시(brush)로 러빙될 수 있다. 러빙된-배향 물질의 비제한적 예는 (폴리)이미드, (폴리)실록산, (폴리)아크릴레이트, (폴리)쿠마린 및 이들의 조합을 포함한다.
본원에 사용된 "광-정렬 물질"이라는 용어는 편광된 UV 복사선과 같은 편광된 복사선에의 노출을 통해 정렬될 수 있는 물질을 지칭한다. 광-정렬 물질은 광화학적 활성 발색단을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "광화학적 활성 발색단"은 화학 복사선 흡수시 (예를 들어, 그 자체와 또는 또 다른 활성 잔기 예를 들어 또 다른 광화학적 활성 발색단과) 화학적으로 반응하는 분자 또는 중합체의 구조 또는 부분을 포함한다. 광화학적 활성 발색단은 광화학적 시스/트랜스-이성질체화, 광화학적 [2+2] 고리화 첨가 반응(중합체 또는 올리고머의 가교-결합을 유도함), 광화학적 분해 또는 광화학적 재배열을 거칠 수 있다.
적합한 광화학적 활성 발색단의 비제한적 예는 이량체화 가능한 치환 또는 비치환된 신나메이트 또는 이량체화 가능한 쿠마린, 시스/트랜스 이성질체화 가능한 치환 또는 비치환된 아조, 광화학적으로 분해가능한 폴리이미드 및 광화학적으로 재배열가능한 치환 또는 비치환된 방향족 에스터를 포함하지만 이들에 한정되지 않는다. 신나메이트 및 쿠마린은 본원에 참고로 인용된 문헌["Alignment Technologies and Applications of Liquid Crystal Devices," Kohki Takotah et al., Taylor and Francis, New York, 2005, pages 61-63]에 기술된 바와 같이 화학 복사선에 노출시 반응하여 [2+2] 고리화 첨가 반응을 수행할 수 있다. 적합한 신나메이트의 비제한적 예는 미국 특허 제5,637,739호 칼럼 6, 라인 19 내지 32 및 제7,173,114호 칼럼 3, 라인 13 내지 칼럼 5, 라인 2에서 확인할 수 있고 쿠마린은 미국 특허 제5,231,194호 칼럼 1, 라인 37 내지 칼럼 3, 라인 50; 제5,247,099호 칼럼 1, 라인 66 내지 칼럼 4, 라인 28; 제5,300,656호 칼럼 1, 라인 13 내지 칼럼 10, 라인 15; 및 제5,342,970호 칼럼 1, 라인 6 내지 칼럼 7, 라인 34에서 확인할 수 있고, 이들 각각의 개시 내용을 본원에 참고로 인용한다.
광화학적 활성 발색단의 또 다른 예는 광이성질체화가능한 아조 화합물 예를 들어 폴리((n-부틸 메타크릴레이트-코-(E)-4-(페닐다이아제닐)페닐 메타크릴레이트)-b-스티렌(문헌[Macromol. Chem. Phys. 2009, 210, pages 1484-1492] 참조); 광분해성 폴리이미드 예를 들어 폴리(2-메틸-6-(4-(p-톨릴옥시)페닐)피롤로[3,4-f]이소인돌-1,3,5,7(2H,6H)-테트라온), 폴리(5-(2-(1,3-다이옥소-2-(4-(p-톨릴옥시)페닐)이소인돌린-5-일)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판-2-일)-2-메틸이소인돌린-1,3-다이온), 폴리(5-(2-(1,3-다이옥소-2-(4-(2-(p-톨릴)프로판-2-일)페닐)이소인돌린-5-일)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판-2-일)-2-메틸이소인돌린-1,3-다이온); 및 폴리(5-(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-(2-(4-(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-(p-톨릴)프로판-2-일)페닐)-1,3-다이옥소이소인돌린-5-일)프로판-2-일)-2-메틸이소인돌린-1,3-다이온)(문헌[Macromolecules 1994, 27, pages 832-837] 참조); 광반응성 폴리이미드 예를 들어 (2E,2'헥사플루오로-2-(2-메틸-1,3-다이옥소이소인돌린-5-일)프로판-2-일)-1,3-다이옥소이소인돌린-2-일)-4'메틸-[1,1'바이페닐]-3,3'다이일 비스(3-페닐아크릴레이트)(문헌[Macromolecules 2003, 36, pages 6527-6536] 참조); 광분해성 폴리이미드 예를 들어 7-메틸-2-(4-(4-메틸벤질)페닐)테트라하이드로-1H-5,9-메타노피리도[3,4-d]아제핀-1,3,6,8(2H,4H,7H)-테트라온 및 2-메틸-5-(4-(4-(2-(4-(p-톨릴옥시)페닐)프로판-2-일)페녹시)페닐)헥사하이드로사이클로부타[1,2-c:3,4-c'다이피롤-13 (2H,3 aH)-다이온(문헌[The Liquid Crystal Book Series: Alignment Technologies and Application of Liquid Crystal Devices, by K. Takatoh et. al., 2005, Taylor and Francis, page 63] 참조)를 포함하고; 포토-프라이스(Photo-Fries) 재배열될 수 있는 방향족 에스터에는 폴리(5-메타크릴아미도나프탈렌-1-일 메타크릴레이트); 폴리(4-메타크릴아미도나프탈렌-1-일 메타크릴레이트); 폴리(4-메타크릴아미도페닐 메타크릴레이트); 폴리(4-메타크릴아미도페네틸 메타크릴레이트); 및 폴리(4-(2-메타크릴아미도에틸)페닐 메타크릴레이트)(문헌[Molecular Crystal and Liquid Crystal, 2007, Vol. 479 page 121] 참조)가 포함된다. 광화학적 활성 발색단과 관련된 각각의 상기 논문 및 문헌의 개시내용은 본원에 참고로 인용된다.
적합한 광-정렬 물질의 다른 비제한적 예는 하나 이상의 광화학적 활성 발색단 예를 들어 임의의 상술한 것들을 포함하는 (공)중합체 구조 및 하나 이상의 접착 촉진제 기를 포함한다. 본원에 사용된 "접착 촉진제"는 (공)중합체 구조와 예를 들어 접착 촉진제를 함유하는 중합체의 표면 상에 코팅된 중합체 필름 상에 또는 중합체 필름에 코팅된 광학 요소와 같은 기재 사이의 접착을 향상시키는 기 또는 구조를 지칭한다. 접착 촉진제는 (공)중합체와 기재 또는 후속 코팅 사이의 분자 또는 원자 수준에서 적어도 부분적으로 인력을 형성함으로써 작용할 수 있다. 인력의 예는 공유 결합, 극성 공유 결합, 이온 결합, 수소 결합, 정전기적 인력, 소수성 상호작용 및 반데르발스(van der Waals) 인력을 포함한다. 공중합체의 구조 내에서, 복수의 접착 촉진제 기와 기재 표면 또는 후속 코팅 물질 사이의 인력 상호작용은 공중합체와 기재 표면 및/또는 후속 코팅 사이의 접착력을 향상시킨다.
(공)중합체 구조를 형성하는 데 사용될 수 있는 접착 촉진제 기에 적합한 구조의 비제한적 예는 하이드록시, 카복실산, 무수물, 이소시아네이토, 블록화 이소시아네이토, 티오이소시아네이토, 블록화 티오이소시아네이토, 아미노, 티오, 유기작용성 실란, 유기작용 성 티타네이트, 유기작용성 지르코네이트 및 에폭시를 포함하고, 이때 각각의 유기작용성 기는 독립적으로 비닐, 알릴, 비닐-작용성 탄화수소 라디칼, 에폭시-작용성 탄화수소 라디칼, 알릴-작용성 탄화수소 라디칼, 아크릴로일-작용성 탄화수소 라디칼, 메타크릴로일-작용성 탄화수소 라디칼, 스티릴-작용성 탄화수소 라디칼, 머캅토-작용성 탄화수소 라디칼 또는 이들 유기작용성 기들의 조합으로부터 선택되고, 상기 탄화수소 라디칼은 C1-C-20 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, C1-C20 알콕시, C1-C20 알킬(C1-C20 알콕시, C1-C20 알콕시(C1-C20)알킬, 아릴, 헤테로아릴 및 이들 탄화수소 라디칼의 조합으로부터 선택되며; 단, 접착 촉진제 기가 하이드록시 또는 카복실산인 경우, (공)중합체는 하나 이상의 다른 접착 촉진제 기를 추가로 포함하고; 접착 촉진제 기의 예는 예를 들어 미국 특허 제6,025,026호 칼럼 6, 라인 5 내지 칼럼 8, 라인 65; 제6,150,430호 칼럼 2, 라인 59 내지 칼럼 5, 라인 44; 및 제7,410,691호 칼럼 6, 라인 4 내지 칼럼 8, 라인 19에 개시된 촉진제를 포함하나 이들에 한정되지 않고; 여기서 이들 문헌의 개시내용을 본원에 참고로 인용한다. 본원에 사용된 용어 "블록화"는, 이소시아네이토 또는 티오이소시아네이토 기와 관련하여 사용되는 경우, 이소시아네이토 또는 티오이소시아네이토 기가 블록화 기가 제거될 때까지 이소시아네이토 또는 티오이소시아네이토 기가 반응하는 것을 보호하기 위해 소정의 기와 가역적으로 반응하는 구조를 나타낸다. 일반적으로, 이소시아네이토 또는 티오이소시아네이토 기를 블록화하는 데 사용되는 화합물은 활성 수소 원자를 갖는 유기 화합물 예를 들어 비제한적으로 휘발성 알코올, 엡실론-카프로락탐 또는 케톡심 화합물과 같은 유기 화합물일 수 있다. 블록화 기의 비제한적 예로는 아민, 하이드록삼산 에스터, 치환 또는 비치환된 피라졸 기, 페놀, 크레졸, 노닐페놀, 카프로락탐, 트라이아졸, 이미다졸린, 옥심, 포메이트 및 다이아세톤을 들 수 있으며, 본원에 참고로 인용된 문헌[X. Tassel et al., "New Blocking Agent of Isocyanates" European Polymer Journal, 2000, 36, 1745-1751 and Z. W. Wicks Jr., Progress in Organic Coatings, 1975, 3, 73-99]에 기재된 것들을 포함한다.
이러한 (공)중합체 구조의 특정의 비제한적 예는 미국 특허출원 공개 제2011/0135850호 단락 [0031] 내지 [0053] 및 [0091] 내지 [0102]에 기재되어 있으며, 이들 문헌의 개시내용을 본원에 참고로 인용한다. 정렬 코팅층은 이방성 코팅층과 관련하여 전술된 임의의 부가적인 첨가제를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 이방성 코팅층, 및 임의적으로 전술한 바와 같은 정렬 코팅층은 광학 요소의 표면의 적어도 일부에 적용될 수 있다. 이방성 층 또는 정렬 코팅층은 광학 요소의 표면의 적어도 일부 위쪽에 직접 적용될 수 있다. 정렬 코팅층이 광학 요소의 표면의 적어도 일부 위쪽에 형성되는 경우, 이방성 코팅층은 정렬 코팅층 위쪽에 직접 적용되어, 이색성 물질 및 추가적인 물질 예를 들어 이색성, 광변색성 및 광변색성-이색성 물질이 정렬 코팅층에 의해 정렬될 수 있다. 본원에 사용된 "위쪽에 직접 적용되는"이라는 문구는 코팅층이 광학 요소의 표면 위쪽에 또는 또 다른 코팅층과 같은 중간에 위치된 임의의 다른 성분 없이 또 다른 코팅층의 표면 위쪽에 형성되는 것을 의미한다.
일반적으로, 적어도 이방성 코팅층의 두께는 광학 제품에 대해 원하는 두께를 달성하는 데 필요한 임의의 두께일 수 있다. 예를 들어, 적어도 이방성 코팅층의 두께는 0.1 미크론 내지 1 밀리미터, 5 미크론 내지 50 미크론, 또는 10 미크론 내지 30 미크론일 수 있다. 상기 정렬 코팅층은 또한 이방성 코팅층과 동일한 두께를 가질 수 있다.
추가적인 코팅층은 또한 이방성 및 정렬 코팅층과 함께 사용될 수 있다. 즉, 하나 이상의 추가적인 층이 광학 소자의 표면, 이방성 코팅층의 표면 및/또는 정렬 코팅층의 표면 상에 적용될 수 있다. 추가적인 코팅층의 비제한적 예로는 별도의 결합 층, 프라이머 층, 내마모성 코팅층, 경질 코팅층, 보호 코팅층, 반사 코팅층, 광변색성 코팅층, 이색성 코팅층, 광변색성-이색성 코팅층, 반사방지 코팅층, 선형 편광 코팅층, 타원 편광 코팅층, 전이 코팅층, 상용화 코팅층, 작용성 유기 코팅층, 지연층 또는 이들의 조합이 포함된다. 이들 추가적인 층들 중 적어도 일부의 설명 및 비제한적 예가 미국 특허출원 공개 제2011/0135850호 단락 [0060] 내지 [0064]에 기재되어 있으며, 이의 개시내용을 본원에 참고로 인용한다.
또한, 이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층은 광학 요소에 적용되어 하나 이상의 광 반응성을 갖는 광학 제품을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 "광 반응성"이라는 용어는 광이 광학 제품과 접촉하거나 통과할 때 하나 이상의 광학 특성을 나타내는 광학 제품의 성능을 지칭한다. 광 반응성의 비제한적 예는 색상/색조, 편광, 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화, 또는 이들의 조합을 포함한다. 이방성 코팅층, 및 임의적으로 정렬 코팅층은 광학 요소 위쪽에 적용되어 상이한 광 반응성을 갖는 다수의 광 반응성 구역을 형성할 수 있다. 또한, 이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층은 사전 결정된 패턴의 광학 요소 위쪽에 적용되어 사전 결정된 패턴의 광 반응성 구역을 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층은 광학 요소 위쪽에 적용되어 적어도 하나의 균일한 또는 구배 광 반응성을 갖는 적어도 하나의 광 반응성 구역을 형성한다. 예를 들어, 이방성 코팅층, 및 임의적으로 정렬 코팅층은 광학 요소 위쪽에 적용되어 균일한 편광 또는 구배 편광을 갖는 적어도 하나의 광 반응성 구역을 형성한다. 본원에 사용된 "균일한 편광"은 적어도 하나의 광 반응성 구역 전체에 걸쳐 일정한 크기 또는 편광 정도를 지칭하고, "구배 편광"은 적어도 하나의 광 반응성 구역 전체에 걸친 편광 크기 또는 정도의 증가 또는 감소를 지칭한다. 균일한 편광을 제공하기 위해, 이방성 코팅층은 적어도 하나의 광 반응성 구역을 통해 동일한 양의 정렬된 이색성 물질 및/또는 동일한 양의 정렬된 광변색성-이색성 물질을 가질 수 있다. 또한, 구배 편광을 제공하기 위해, 이방성 코팅층은 적어도 하나의 광 반응성 구역을 통해 상이한 양의 정렬된 이색성 물질 및/또는 상이한 양의 정렬된 광변색성-이색성 물질을 가질 수 있다. 정렬된 이색성 및/또는 광변색성-이색성 물질의 양은 적어도 하나의 광 반응성 구역 전체에 걸쳐 상이한 양의 이색성 및/또는 광변색성-이색성 물질을 혼입하거나 또는 적어도 하나의 광 반응성 구역 전체에 걸쳐 유사량의 이색성 및/또는 광변색성-이색성 물질을 혼입하지만 이어서 상이한 양의 이색성 및/또는 광변색성-이색성 물질을 정렬시킴으로써 변할 수도 있다.
이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층은 또한 광학 요소 위쪽에 적용되어 균일한 색상/색조 또는 구배 색상/색조를 갖는 하나 이상의 광 반응성 구역을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 "균일한 색상/색조"는 적어도 하나의 광 반응성 구역에 걸친 색상/색조의 일정한 크기 또는 정도를 지칭하고, "구배 색상/색조"는 적어도 하나의 광 반응성 구역에 걸친 색상/색조의 크기 또는 정도의 증가 또는 감소를 지칭한다. 균일한 색상/색조를 제공하기 위해, 이방성 코팅층은 적어도 하나의 광 반응성 구역을 통해 동일한 양의 이색성 물질, 광변색성 물질, 광변색성-이색성 물질 및/또는 통상적인 염료를 가질 수 있다. 또한, 구배 색상/색조를 제공하기 위해, 이방성 코팅층은 적어도 하나의 광 반응성 구역을 통해 상이한 양의 이색성 물질, 광변색성 물질, 광변색성-이색성 물질 및/또는 통상적인 염료를 가질 수 있다.
이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층은 또한 광학 요소 위쪽에 적용되어 균일한 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화 또는 구배 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화를 갖는 하나 이상의 광 반응성 구역을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 "균일한 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화"는 적어도 화학 복사선에 노출될 때 적어도 하나의 광 반응성 구역을 통한 색상/색조 편광 변화의 일정한 크기 또는 정도를 의미하고, "구배 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화"는 적어도 화학 복사선에 노출될 때 적어도 하나의 광 반응성 구역을 통한 색상/색조 및/또는 편광 변화의 크기 또는 정도의 증가 또는 감소를 지칭한다. 균일한 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화를 제공하기 위해, 이방성 코팅층은 적어도 하나의 광 반응성 구역을 통해 동일한 양의 광변색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질을 가질 수 있다. 또한, 구배 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화를 제공하기 위해, 이방성 코팅층은 적어도 하나의 광 반응성 구역을 통해 상이한 양의 광변색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질을 가질 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 광변색성 물질 및 광변색성-이색성 물질을 사용하여 균일한 또는 구배 편광 및/또는 색상/색조를 제공하는 것은 또한 균일한 또는 구배 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화를 제공할 것이다. 따라서, 광변색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질을 사용함으로써, 마침내 2종의 상이한 광 반응성을 갖는 광 반응성 구역이 형성될 수 있다. 또한, 이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층이 광학 요소 위쪽에 적용되어, 독립적으로 균일한 또는 구배 광 반응성의 임의의 조합을 포함하는 하나 이상의 광 반응성 구역을 형성할 수 있음이 이해된다.
전술한 바와 같이, 광학 제품은 상이한 광 반응성을 갖는 둘 이상의 광 반응성 구역을 포함할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 광학 제품은 상이한 편광 특성, 상이한 색상/색조, 상이한 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화, 또는 이들의 임의의 조합을 갖는 2개 이상의 광 반응성 구역을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 광학 제품은 상이한 편광 특성을 갖는 2개 이상의 광 반응성 구역을 포함한다. 예를 들어, 광학 제품은 (i) 적어도 제2 광 반응성 구역의 편광 정렬과 상이한 편광 정렬을 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역; (ii) 적어도 제2 광 반응성 구역의 편광보다 크거나 작은 크기/정도의 편광을 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역; (iii) 균일한 편광을 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 편광이 없는 적어도 제2 광 반응성 구역; (iv) 구배 편광을 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 편광이 없는 적어도 제2 광 반응성 구역; (v) 구배 편광을 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 균일한 편광을 갖는 적어도 제2 광 반응성 구역; (vi) 제1 구배 편광을 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 예를 들어 상이한 정도/크기의 편광 변화, 상이한 편광 정렬 또는 편광 크기/정도가 상이한 방향 변화와 같은 제1 구배 편광과 상이한 제2 구배 편광을 갖는 적어도 제2 광 반응성 구역; 또는 (vii) 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 광학 제품은 상이한 광변색성 및/또는 광변색성-이색성 가역적 변화를 갖는 2개 이상의 광 반응성 구역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 제품은 (i) 광변색성 물질을 포함하는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 광변색성 물질이 없는 적어도 제2 광 반응성 구역; (ii) 광변색성-이색성 물질을 포함하는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 광변색성-이색성 물질이 없는 적어도 제2 광 반응성 구역; (iii) 구배 광변색성 가역적 변화를 포함하는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 균일한 광변색성 가역적 변화를 갖는 적어도 제2 광 반응성 구역; (iv) 구배 광변색성-이색성 가역적 변화를 포함하는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 균일한 광변색성-이색성 가역적 변화를 갖는 적어도 제2 광 반응성 구역; 또는 (v) 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
광학 제품은 상이한 색상/색조 특성을 갖는 2개 이상의 광 반응성 구역을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 제품은 (i) 적어도 제2 광 반응성 구역의 색상/색조보다 크거나 작은 크기/정도의 색상/색조를 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역; (ii) 적어도 제2 광 반응성 구역의 색상/색조의 색과 상이한 색상/색조의 색을 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역; (iii) 균일한 색상/색조를 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 색상/색조가 없는 적어도 제2 광 반응성 구역; (iv) 구배 색상/색조를 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 색상/색조가 없는 적어도 제2 광 반응성 구역; (v) 구배 색상/색조를 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 균일한 색상/색조를 갖는 적어도 제2 광 반응성 구역; (vi) 제1 구배 색상/색조를 갖는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 제1 광 반응성 구역과 상이한 제2 구배 색상/색조 예를 들어 상이한 크기의 색상/색조 변화 또는 상이한 공간 방향의 색상/색조 변화를 갖는 적어도 제2 광 반응성 구역; 또는 (vii) 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
광학 제품은 전술한 비제한적 광 반응성 구역과 특성의 임의의 조합으로 형성될 수 있다. 또한, 광학 제품은 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상의 광 반응성 구역을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 원하는 개수의 광 반응성 구역을 포함할 수 있다. 광 반응성 구역의 개수 및 유형은 광학 제품의 원하는 용도에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 안과용 렌즈로 사용되는 광학 제품은 태양광을 충분히 차단하고 선택적으로 눈부심을 감소시키는 어둡고 강하게 편광되는 제1 구역 및 자동차, 비행기 또는 보트의 디지털 디스플레이를 판독하고 보는 데 더 가볍고 덜 편광되는 제2 구역을 가질 수 있다. 하나 이상의 광 반응성 구역을 갖는 안과용 렌즈의 특정 비제한적 예가 도 1 내지 5에 추가로 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층은 상부 에지(14), 하부 에지(16), 및 상기 상부 에지(14)로부터 하부 에지(16)로 연장되는 2개의 측방향 에지(18 및 20) 사이에 형성된 상부 표면(12)을 갖는 안과용 렌즈(10) 위쪽에 적용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이방성 코팅층은 상부 에지(14)로부터 하부 에지(16)로 편광의 크기 또는 정도가 감소하고 색상/색조의 크기 또는 정도가 상부 에지(14)로부터 하부 에지(16)로 동일하게 유지되도록 안과용 렌즈(10)의 상부 표면(12) 전체에 걸쳐 균일한 색상/색조 및 구배 편광을 제공한다.
도 2를 참조하면, 이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층은 상부 에지(28), 하부 에지(30), 및 상부 에지(28)로부터 하부 에지(30)로 연장되는 2개의 측방향 에지(32 및 34) 사이에 형성된 상부 표면(26)을 갖는 안과용 렌즈(24) 위쪽에 적용된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 높은 수평 편광을 갖는 제1 광 반응성 구역(36)은 렌즈(24)의 상부 표면(26)의 상부에 형성되고, 편광이 없는 제2 광 반응성 구역(38)은 렌즈(24)의 상부 표면(26)의 저부에 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층은 상부 에지(44), 하부 에지(46), 및 상부 에지(44)로부터 하부 에지(46)로 연장되는 2개의 측방향 에지(48 및 50) 사이에 형성된 상부 표면(42)을 갖는 안과용 렌즈(40) 위쪽에 적용된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 수직 편광을 갖는 제1 광 반응성 구역(52)은 측방향 에지(48 및 50)에 인접한 상부 표면(42)의 측부 위쪽에 형성되고, 수평 편광을 갖는 제2 광 반응성 구역(54)은 상부 에지(44), 하부 에지(46), 및 제1 광 반응성 구역(52) 사이의 렌즈(24)의 상부 표면(26)의 중심부 상에 형성된다.
도 4는 상부 에지(62), 하부 에지(64), 및 상부 에지(62)로부터 하부 에지(64)로 연장되는 2개의 측방향 에지(66 및 68) 사이에 형성된 상부 표면(60)을 갖는 안과용 렌즈(58) 위쪽에 적용된 이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 수직 편광을 갖는 제1 광 반응성 구역(70)은 측방향 에지(66 및 68)에 인접한 상부 표면(60)의 측부 위쪽에 형성되고, 수평 편광을 갖는 제2 광 반응성 구역(72)은 제1 광 반응성 구역들(70) 사이의 렌즈(58)의 상부 표면(60)의 상부에 형성되고, 편광이 없는 제3 광 반응성 구역(74)은 제1 광 반응성 구역들(70) 사이의 렌즈(58)의 상부 표면(60)의 저부에 형성된다.
도 5는 상부 에지(80), 하부 에지(82), 및 상부 에지(80)로부터 하부 에지(82)로 연장되는 2개의 측방향 에지(84 및 86) 사이에 형성된 상부 표면(78)을 갖는 안과용 렌즈(76) 위쪽에 적용된 이방성 코팅층 및 임의적으로 정렬 코팅층을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 구배 편광 및 구배 색조를 갖는 제1 광 반응성 구역(88)은 렌즈(76)의 상부 표면(78)의 상부 위쪽에 형성되고, 구배 편광 및 구배 색조를 갖는 제2 광 반응성 구역(90)은 렌즈(76)의 상부 표면(78)의 저부 위쪽에 형성된다. 또한, 도 5에 도시된 제1 광 반응성 구역(88)은 제2 광 반응성 구역(90)보다 더 큰 정도의 편광 및 색조를 갖는다. 이러한 배열은 2개의 상이한 광 반응성 구역을 갖는 상부 에지(80)로부터 하부 에지(82)로의 편광 및 색조의 점진적인 변화를 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 또한 앞서 언급된 임의의 광학 제품을 포함하지만 이에 한정되지 않는 광학 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 광학 제품은 이방성 코팅층 및 임의적으로 광학 요소 위쪽에 정렬 코팅층을 형성함으로써 제조될 수 있다. 침염(imbibing), 오버몰딩(overmolding), 스핀 코팅, 분무 코팅, 분무 및 스핀 코팅, 커튼 코팅, 유동 코팅, 침지 코팅, 사출 성형, 캐스팅, 롤 코팅, 스프레드 코팅, 캐스팅 코팅, 리버스 롤-코팅, 키스(kiss)/스퀴즈(squeeze) 코팅, 그라비아 롤-코팅, 슬롯-다이 코팅, 블레이드 코팅, 나이프 코팅, 로드/바 코팅 및 와이어 코팅, 잉크젯 코팅, 및 이들 방법 중 임의의 조합을 포함하지만 이들에 한정되지 않은 다양한 방법이 이들 코팅층을 형성하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 특정 비제한적 실시양태에서의 사용에 적합한 다양한 코팅 방법은 또한 문헌["Coating Processes", Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Volume 7, pp. 1-35, 2004]에 기재되어 있다. 침염의 비제한적 방법은 미국 특허 제6,433,043호 칼럼 1, 라인 31 내지 칼럼 13, 라인 54에 기재되어 있다. 각각의 이들 참고문헌의 개시내용은 그 전체로 본원에 참고로 인용된다.
일반적으로, 광학 제품은 적어도 하나의 이방성 물질 및 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질을 적용하여 전술한 바와 같이 하나 이상의 광 반응성 구역을 형성함으로써 제조된다. 임의적으로, 하나 이상의 광변색성 물질 및/또는 하나 이상의 통상적인 염료가 또한 적용될 수 있다. 전형적으로, 이들 물질 중 일부는 하나 이상의 코팅 조성물에 앞서 기술된 첨가제와 같은 다른 첨가제와 함께 광학 요소에 적용된다. 예를 들어, 적어도 하나의 이방성 물질을 포함하는 코팅 조성물이 하나 이상의 방향으로 정렬된 광학 요소에 적용되고, 그 후 경화되어 적어도 하나의 이방성 코팅층을 형성할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 이방성 물질을 포함하는 이방성 코팅 조성물은 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질, 및 임의적으로 적어도 하나의 광변색성 물질 및/또는 적어도 하나의 통상적인 염료를 포함한다. 따라서, 이방성 물질, 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질 및 임의적으로 적어도 하나의 광변색성 물질 및/또는 적어도 하나의 통상적인 염료가 광학 요소에 동시에 적용되고, 정렬된 다음, 경화될 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 이색성 물질, 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질 및 임의적으로 적어도 하나의 광변색성 물질 및 적어도 하나의 통상적인 염료가 침염을 통해 정렬되고 경화된 이방성 코팅층 내로 확산될 수 있다. 이와 같이, 적어도 하나의 이색성 물질, 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질, 및 임의적으로 적어도 하나의 광변색성 물질 및 적어도 하나의 통상적인 염료가 차후에 정렬되고 경화된 이방성 코팅층 내로 혼입될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "침염(imbibition)"은 이색성 물질, 광변색성-이색성 물질, 광변색성 물질 및/또는 통상적인 염료를 호스트 물질 또는 코팅 내로 확산 또는 침투시키는 공정, 이러한 물질의 다공성 중합체 내로의 용매 보조 전달, 증기 상 전달, 열 전달 등을 지칭한다. 이방성 코팅층 내로의 염료의 침염은, 이방성 코팅층의 적어도 일부 상에, 하나 이상의 침염 수지 및 하나 이상의 이색성 물질, 광변색성-이색성 물질, 광변색성 물질 및/또는 통상적인 염료를 포함하는 조성물을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 이어서, 상기 조성물을 가열하여 염료가 이방성 코팅층 내로 확산 또는 침염되도록 한다. 나머지 침염 수지 및 기타 잔류물은 이방성 코팅층의 표면으로부터 세척될 수 있다. 이방성 코팅층 내로의 염료 침염은 또한 염료 전달 기재를 이용할 수 있다. 본원에 사용된 "염료 전달 기재"는 특정 조건 하에서 염료를 흡수 및 방출할 수 있는 성분을 의미한다. 염료 전달 기재는 이색성 물질, 광변색성 물질, 광변색성-이색성 물질 및/또는 통상의 염료를 이방성 코팅층으로 흡수 및 방출할 수 있다. 염료 전달 기재는 열 및/또는 압력하에 염료 물질을 방출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 적어도 이방성 물질은 이방성 코팅 조성물을 적용한 후에 정렬된다. 이방성 물질은 이방성 코팅 조성물을 가열함으로써 정렬될 수 있다. 일반적으로, 이방성 코팅 조성물은 조성물을 경화시키지 않고 가열된다. 예를 들어, 이방성 코팅 조성물은 전형적으로 10℃내지 90℃의 온도에서 10분 내지 200분의 시간 동안 가열된다. 이어서, 이방성 코팅 조성물은 화학 복사선 처리, 정렬 온도보다 높은 온도에서 조성물을 가열하는 것과 같은 열처리 및 이들의 조합을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 다양한 당업계에 공지된 기술을 사용하여 경화될 수 있다.
일부 예에서, 이방성 물질은 광학 요소와 이방성 코팅층 사이에 위치된 정렬 코팅층에서의 방향 정보에 의해 정렬된다. 따라서, 본 발명의 광학 제품의 제조 방법은 이방성 코팅 조성물을 적용하기 전에 광학 요소의 표면의 적어도 일부 위쪽에 정렬 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이방성 코팅 조성물은 그 후 정렬 코팅층의 적어도 일부에 적용되어 경화될 수 있다.
정렬 코팅층은 정렬 물질을 포함하는 정렬 코팅 조성물을 적용한 다음 정렬 물질을 원하는 방향(들)으로 적어도 부분적으로 정렬시킴으로써 형성될 수 있다. 본원에 사용된 "적어도 부분적으로"라는 문구는 코팅층에서 정렬가능한 물질의 정렬 정도와 관련하여 사용되는 경우 상기 물질의 정렬가능한 요소의 10% 내지 100%가 정렬되는 것을 의미한다. 상기 물질의 정렬가능한 요소는 25% 내지 100% 정렬, 50% 내지 100% 정렬, 또는 100% 정렬을 나타낼 수 있다. 정렬 물질을 적어도 부분적으로 정렬하기에 적합한 방법은 조성물의 적어도 일부를 자기장에 노출시키는 단계, 조성물의 적어도 일부를 전단력에 노출시키는 단계, 조성물의 적어도 일부를 전기장에 노출시키는 단계, 조성물의 적어도 일부를 평면-편광된 자외선에 노출시키는 단계, 조성물의 적어도 일부를 적외선에 노출시키는 단계, 조성물의 적어도 일부를 건조하는 단계, 조성물의 적어도 일부를 에칭하는 단계, 조성물의 적어도 일부를 러빙하는 단계, 및 이들의 조합을 포함하지만 이들에 한정되지 않는다. 적합한 층 정렬 방법은 또한 미국 특허 제7,097,303호 칼럼 27, 라인 17 내지 칼럼 28, 라인 45에 상세히 기재되어 있으며, 이의 개시내용을 본원에 참고로 인용한다.
일부 예에서, 앞서 기술된 것들 중 임의의 것과 같은 광-정렬 물질을 포함하는 정렬 코팅 조성물은 광학 요소의 표면의 적어도 일부 위쪽에 적용되고 편광 전자기 복사선에 대한 노출을 통해 임의의 원하는 방향으로 정렬된다. 이방성 코팅 조성물은 이어서 정렬 코팅층의 적어도 일부에 적용되고, 이방성 물질의 적어도 일부는 광-정렬 물질의 방향으로 정렬된다. 이방성 코팅 조성물은 이후 경화되어 이방성 코팅층을 형성한다. 이방성 코팅 조성물이 임의의 염료 물질을 포함하지 않는 경우, 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질, 및 임의적으로 적어도 하나의 광변색성 물질 및 통상적인 염료가 적용되고 이미 형성된 이방성 코팅층 내로 확산된다.
본원에 기술된 방법은 또한 하나 또는 다수의 광 반응성 구역을 갖는 광학 제품을 형성하는 데 사용된다. 이러한 광 반응성 구역은 이방성 코팅층, 정렬 코팅층 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 방법은 앞서 기술된 광 반응성 구역 중 임의의 구역을 형성하는 데 사용될 수 있음을 알 수 있다.
이방성 코팅층을 갖는 광 반응성 구역을 형성하기 위해, 분무, 스핀 코팅 및 임의의 다른 비제한적 기술과 같은 다양한 방법을 사용하여 이방성 물질 및 상이한 유형 및/또는 양의 염색 물질(즉, 이색성 물질, 광변색성-이색성 물질, 광변색성 물질 및/또는 통상적인 염료)을 갖는 하나 이상의 코팅 조성물을 적용할 수 있다. 예를 들어, 이방성 물질 및 적어도 하나의 이색성 물질을 포함하는 제1 코팅 조성물이 정렬 코팅층의 제1 영역에 적용될 수 있고, 이방성 물질 및 적어도 하나의 광변색성 물질을 포함하는 제2 코팅 조성물이 정렬 코팅층의 제2 영역에 적용될 수 있다. 이후, 이방성 코팅 조성물은 정렬 및 경화되어 고정된 색상/색조 및 고정된 편광을 나타내는 제1 광 반응성 구역 및 가역적 색상 변화를 나타내고 편광이 없는 제2 광 반응성 구역을 갖는 단일 이방성 코팅층을 형성할 수 있다. 침염법(Imbibition method)은 또한 상이한 광 반응성 구역을 갖는 이방성 코팅층을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 상이한 양 및/또는 유형의 염료 물질이 이미 경화된 이방성 코팅층의 상이한 영역으로 확산되어 다수의 광 반응성 구역이 형성될 수 있다.
다수의 이방성 코팅 조성물이 상이한 광 반응성 구역을 제공하는 데 사용될 수 있지만, 다수의 이방성 코팅 조성물은 적용 및 경화되어 광학 요소 및/또는 정렬 코팅층 위쪽에 단일 및 연속 이방성 코팅층을 형성한다. 상기 단일 및 연속 이방성 코팅층은 광학 제품 상에 연속적인 전이를 갖는 다수의 광 반응 특성을 갖는 코팅을 제공한다.
또한, 정렬 코팅층은 광 반응성 구역을 형성하는 데 사용될 수 있다. 일부 예에서, 광 반응성 구역은 상이한 방향으로 편광된 전자기 복사선에 광-정렬 코팅 조성물의 상이한 영역을 선택적으로 노출시킴으로써 형성된다. 예를 들어, 광-정렬 물질을 포함하는 정렬 코팅 조성물이 광학 요소에 적용될 수 있고, 정렬 코팅 조성물의 적어도 제1 부분은 제1 방향으로 편광된 UV 복사선에 노출되는 반면, 정렬 코팅 조성물의 적어도 제2 부분은 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 편광된 UV 복사선에 노출될 수 있다. 이어서, 이색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질, 및 임의적으로 광변색성 물질 및 통상적인 염료를 포함하는 이방성 코팅층이 정렬 코팅층 상에 형성된다. 정렬 코팅층의 제1 부분 위쪽에 적용된 이색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질은 제1 방향으로 정렬되어 제1 광 반응성 구역을 형성하고, 정렬 코팅층의 제2 부분 위쪽에 적용된 이색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질은 제2 방향으로 정렬되어 제2 광 반응성 구역을 형성한다. 당해 분야의 숙련자는 이 공정이 다수의 광 반응성 구역을 형성하는 데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
광-정렬 코팅층에 관하여, 광-정렬 코팅 조성물의 상이한 영역을 선택적으로 정렬시키기 위해 마스킹 방법을 사용할 수 있다. 광-정렬 코팅층의 정렬 영역에 관해서, 본원에 사용된, "마스킹(masking)"은 편광된 UV 복사선을 차단하는 성분의 사용을 의미한다. 광-정렬 코팅 조성물의 상이한 영역을 차단하는 데 사용되는 성분은 포지티브 및 네가티브 UV 차단 시트를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 또한, 단일 마스킹 단계 또는 다중 마스킹 단계가 광-정렬 코팅 조성물의 상이한 영역을 선택적으로 정렬시키는 데 사용될 수 있다. 단일 마스킹 단계와 관련하여, 편광된 UV 복사선을 차단하는 마스킹 시트가 광-정렬 코팅 조성물의 제1 영역에 적용될 수 있다. 마스킹 시트를 적용한 후, 광-정렬 코팅 조성물을 제1 방향으로 편광된 UV 복사선에 노출시킨다. 마스킹 시트는 그 후 제거되고 전체 광-정렬 코팅 조성물은 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 편광된 UV 복사선에 노출된다. 결과적인 광-정렬 코팅층은 제1 방향으로 정렬된 광-정렬 물질을 갖는 적어도 제1 영역 및 제2 방향으로 정렬된 광-정렬 물질을 갖는 적어도 제2 영역을 가질 것이다.
대안적으로, 다중 마스킹 단계와 관련하여, 편광된 UV 복사선을 차단하는 제1 마스킹 시트가 광-정렬 코팅 조성물의 제1 영역에 적용될 수 있다. 제1 마스킹 시트를 적용한 후, 광-정렬 코팅 조성물을 제1 방향으로 편광된 UV 복사선에 노출시킨다. 이어서, 제1 마스킹 시트가 제거되고 제2 마스킹 시트가 광-정렬 코팅 조성물의 제2 영역 위쪽에 적용된다. 그 다음, 광-정렬 코팅 조성물은 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 편광된 UV 복사선에 노출된다. 생성된 광-정렬 코팅층은 제1 방향으로 정렬된 광-정렬 물질을 갖는 적어도 제1 영역 및 제2 방향으로 정렬된 광-정렬 물질을 갖는 적어도 제2 영역을 가질 것이다.
마스킹 방법은 또한 구배 편광을 갖는 정렬 코팅층을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 구배 편광은 증가하는 양의 광-정렬 물질이 코팅층의 한 단부로부터 다른 단부로 정렬되도록 정렬 코팅 조성물 내로 편광된 UV 복사선의 구배 양을 허용하는 마스킹 시트를 사용함으로써 형성될 수 있다. 이 기술은 또한 상이한 편광 방향으로 편광된 복사선을 차단하는 제2 구배 마스킹 시트를 순차적으로 사용함으로써 적어도 2개의 상이한 편광 방향을 따라 구배 편광을 제공하는 데 사용될 수 있다. 이색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질은 정렬된 이방성 물질의 구배 양에 기초하여 구배 편광을 형성하기 위해 정렬될 것이다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명의 광학 제품을 형성하는 데 잉크젯 프린터가 사용될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 잉크젯 프린터(100)는, 이방성 물질(104), 이색성 물질(106), 광변색성 물질(108), 광변색성-이색성 물질(110) 및/또는 색상을 편광시키거나 색상을 가역적으로 변화시키지 않는 통상적인 염료(112)를 포함하는 공급원(들)에 유체 연결된 인쇄 헤드(102)를 포함할 수 있다. 작동 중에, 잉크젯 프린터(100)는 광학 요소(103) 위의 잉크젯 인쇄 헤드(102)를 스캔하여 이방성 물질(104), 이색성 물질(106), 광변색성 물질(108), 광변색성-이색성 물질(110) 및/또는 통상적인 염료(112)를 광학 요소(103) 상에 적용할 수 있다. 잉크젯 프린터는 이방성 물질(104), 이색성 물질(106), 광변색성 물질(108), 광변색성-이색성 물질(110) 및/또는 통상적인 염료(112)를 동시에 적용할 수 있다. 대안적으로, 잉크젯 프린터(100)는 이방성 물질(102)를 적용한 후에 이색성 물질(106), 광변색성 물질(108), 광변색성-이색성 물질(110) 및/또는 통상적인 염료(112)를 적용할 수 있다. 당업자라면 인식할 수 있는 바와 같이, 이방성 물질(104), 이색성 물질(106), 광변색성 물질(108), 광변색성-이색성 물질(110) 및/또는 통상적인 염료(112)는 전형적으로 전술한 바와 같이 코팅 조성물 중의 추가의 첨가제와 함께 적용된다.
본원에 기술된 잉크젯 인쇄 공정은 상이한 광 반응성 구역이 광학 제품의 상이한 영역 상에 형성될 수 있도록 상이한 유형 및/또는 양의 염료 물질을 사용자가 적용할 수 있게 한다. 이와 같이, 잉크젯 프린터(100)는 상이한 양 및/또는 유형의 이색성 물질(106), 광변색성 물질(108), 광변색성-이색성 물질(110) 및/또는 통상적인 염료(112)를 광학 요소(103)에 적용하여 전술된 광 반응성 구역들 중 어느 하나를 포함하지만 이들에 한정되지 않는 하나 이상의 광 반응성 구역을 갖는 광학 제품을 형성하는 데 사용될 수 있다.
잉크젯 프린터는 또한 나중에 염료 물질을 혼입시킬 수 있도록 임의의 염료 물질을 포함하지 않는 이방성 코팅층을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린터(100)는 이방성 물질(104)을 갖는 이방성 코팅층을 광학 요소(103) 상에 적용하는 데 사용될 수 있다. 그런 다음, 나중에, 이색성 물질, 광변색성 물질, 광변색성-이색성 물질 및/또는 통상적인 염료가 침염 방법을 통해 혼입될 수 있다.
일부 예에서, 광학 요소(103)는 예를 들어 스핀 코팅 방법을 통해 정렬 코팅층으로 코팅된다. 전체 정렬 코팅층은 전술한 바와 같이 한 방향으로 정렬되거나 또는 상이한 방향으로 정렬된 상이한 영역을 가질 수 있다. 그런 다음, 잉크젯 프린터(100)는 이방성 물질(104) 및 다양한 염료를 포함하는 이방성 코팅층을 적용하여 하나 이상의 광 반응성 구역을 갖는 광학 제품을 형성할 수 있다. 잉크젯 프린터(100)는 다양한 유형의 염료 물질을 정확하고 정밀하게 적용하여 제품의 임의의 원하는 영역에서 다수의 광 반응성 구역을 갖는 광학 제품을 제공할 수 있음이 밝혀졌다.
다수의 광 반응성 구역을 갖는 광학 제품은 또한 2 이상의 이방성 코팅 조성물을 하나 이상의 이방성 물질 및 하나 이상의 이색성 물질 및/또는 광변색성-이색성 물질과 함께 적용한 후 스핀 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 2 이상의 이방성 코팅 조성물은 예를 들어 분무 코팅과 같은 임의의 전술한 임의의 코팅 공정에 의해 적용된 다음 특정 시간 및 특정 속도(즉, 분당 회전수(rpm)) 동안 스피닝되어 코팅 조성물이 광학 요소 위쪽에 하나의 연속적인 조성물 층을 형성하도록 한다. 또한, 임의의 이방성 코팅 조성물의 일부는 광학 요소에 적용될 때 또 다른 이방성 코팅 조성물과 중첩되거나 중첩되지 않을 수 있다. 일부 예에서, 분리된 이방성 코팅 조성물의 중첩 부분은 전술된 임의의 구배와 같은 구배를 제공하기 위해 스피닝될 수 있다. 스핀 공정은 또한 상이한 코팅 조성물의 실질적인 중첩을 방지하도록 제어될 수 있다. 스피닝 후, 연속적인 조성물 층은 복수의 광 반응성 구역을 갖는 이방성 코팅층을 형성하도록 경화될 수 있다.
또한, 일부 예에서, 하나 이상의 광 반응성 구역을 갖는 광학 제품은 침지 염색 공정 또는 염료 전달 기재의 사용과 같은 염료의 침염에 의해 제조된다. 이러한 공정의 다른 단계는 상이한 개인, 단체 등에 의해 다른 시점에서 수행될 수 있다. 전술된 것들과 같은 광학 제품이 이 공정에 의해 제조될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 전술한 바와 같이 하나 이상의 광 반응성 구역을 갖는 광학 제품(200)은 침염 공정을 통해 제조되어 연속적인 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 하나 이상의 광 반응성 구역을 갖는 광학 제품(200)을 수득한다. 그러나, 광학 제품(200)의 구배 색조 및 구배 편광은 또한 비-연속적인 구배(즉, 단차 구배)를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 광학 제품(200)은 광학 렌즈, 안과용 렌즈, 광학 필터, 윈도우, 바이저, 거울, 디스플레이 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 광학 요소를 포함할 수 있다. 또한, 광학 요소는 적어도 하나의 주 표면을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 정렬 구역은 상기 하나의 주 표면의 적어도 일부 위쪽에 위치될 수 있다. 상기 주 표면은 곡면형 또는 비-곡면형일 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 광학 제품(200)의 구배 색조 및 구배 편광은 광학 제품(200)의 전체 표면에 걸쳐 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 7에서, 색조 구배는 색조가 가장 어두운 광학 제품(200)의 상부로부터 색조가 가장 밝거나 또는 색조가 없는 광학 제품(200)의 하부까지 연장된다. 도 7은 또한 광학 제품(200)의 전체 표면에 걸친 구배 편광을 나타내는 것으로, 가장 큰 편광이 있는 광학 제품(200)의 상부로부터 최소 편광이거나 또는 편광이 없는 광학 제품의 하부까지 연장되는 편광 구배를 갖는다. 그러나, 다른 예에서, 색조 구배 및 편광 구배는 광학 제품(200)의 표면의 일부에만 걸쳐 연장될 수 있다.
또한, 도 7은 최대 편광을 갖는 광학 제품(200)의 단부에 상응하는 가장 어두운 색조를 갖는 광학 제품(200)의 단부, 및 최소 편광을 갖거나 편광이 없는 광학 제품의 단부에 상응하는 가장 밝은 또는 전혀 색조를 갖지 않는 광학 제품(200)의 단부를 도시한다. 따라서, 도 7의 색조 및 편광의 구배는 색조/편광이 동일한 방향으로 감소한다. 그러나, 다른 예에서, 최대 편광을 갖는 광학 제품(200)의 단부는 가장 어두운 색조를 갖는 광학 제품(200)의 단부와 상이할 수 있으며, 게다가 광학 제품(200)에 따른 색조 및 편광 구배의 방향도 상이할 수 있다.
도 8a 내지 9e는 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 제조하는 예시적인 방법을 도시하는 블록도이다.
도 8a 내지 8c를 참조하면, 광학 제품의 제조업자는 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 제조할 수 있다. 제조업자는 광학 제품의 임의의 제조자가 될 수 있으며, 일부 예에는 렌즈 제조업체, 렌즈 공급업체 및 안과용 실험실이 포함된다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 하나의 예시적인 공정(210)에서, 제조업자는 적어도 특정 방향으로 배향된 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소를 제공하고(212), 광학 요소의 이방성 코팅층과 염료 조성물을 접촉시켜 상기 이방성 코팅층의 적어도 일부를 따라 소정의 농도 구배로 이방성 코팅층 내로 확산시켜 구배 색조 및 구배 편광을 제공한다(214). 다른 예시적인 공정(220)에서, 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소를 제공하는 단계(212) 전에, 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층이 광학 요소 상에 형성된다(222). 또 다른 공정(230)에서, 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소를 제공하는 단계(212) 전에, 광학 요소가 조립식 형태로 제공된다(232).
도 8d 및 8e를 참조하면, 제조업자는 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 제조할 수 있다. 도 8d에 도시된 예시적인 공정(240)에서, 제조업자는 소비자로부터 적어도 하나의 원하는 제품 특성을 얻는다(242). 제조업자는 또한 단일 상업적 공급원으로부터 광학 요소 및 염료 조성물을 얻는다(244). 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소가 제공된다(212). 그런 다음, 염료 조성물은 염료 조성물을 포함하는 염료 용액 내로 광학 제품을 침지시킴으로써 이방성 코팅층에 적용된다(246). 그런 다음, 광학 제품은 소정의 농도 구배를 제공하기에 충분한 속도로 염료 용액으로부터 회수된다(248). 또 다른 예시적인 공정(250)에서, 제조업자는 소비자로부터 적어도 하나의 원하는 제품 특성을 얻는다(242). 제조업자는 또한 단일 상업적 공급원으로부터 광학 요소 및 염료 조성물을 얻는다(244). 광학 요소는 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 적어도 포함한다(212). 이어서, 광학 제품의 이방성 코팅층은 염료 조성물의 구배 층을 포함하는 염료 전달 기재와 접촉된다(252). 이어서, 열은 염료 전달 기재에 적용되어 염료 조성물의 적어도 일부가 소정의 농도 구배로 이방성 코팅층으로 확산되게 한다(254).
도 9a 내지 9c를 참조하면, 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품이 제조될 수 있다. 하나의 공정(310)에서, 광학 제품은 하나 이상의 염료 조성물을 하나 이상의 정렬 구역을 포함하는 연속 이방성 코팅층을 갖는 광학 요소와 접촉시킴으로써 제조될 수 있다(312). 다른 예시적인 공정(320)에서, 정렬 코팅 조성물은 광학 요소 상에 적용되고, 제1 정렬 영역은 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 형성된다(322). 그런 다음, 이방성 물질을 포함하는 이방성 코팅 조성물이 제1 정렬 영역 위쪽에 적용되고, 정렬되어 제1 정렬 구역을 형성한 다음 경화되어 연속 이방성 코팅층을 형성한다(324). 적어도 하나의 정렬 구역을 포함하는 연속 이방성 코팅층을 갖는 광학 요소는 하나 이상의 염료 조성물에 의해 접촉될 수 있다(312). 또 다른 공정(330)에서, 정렬 코팅 조성물은 광학 요소 상에 적용되고, 제1 정렬 영역은 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 형성된다(322). 그런 다음, 정렬 코팅 조성물의 제2 정렬 영역은 광학 요소의 적어도 제2 부분 위쪽에 형성된다(332). 이방성 물질을 포함하는 이방성 코팅 조성물이 제1 정렬 영역 위쪽에 적용되고, 정렬되어 제1 정렬 구역을 형성한 다음 경화되어 연속 이방성 코팅층을 형성한다(324). 다음으로, 제2 이방성 코팅 조성물이 제2 정렬 영역 위쪽에 적용되어 제2 정렬 구역을 형성한다(334). 이어서, 적어도 2개의 정렬 구역을 포함하는 연속 코팅을 갖는 광학 요소는 하나 이상의 염료 조성물에 의해 접촉될 수 있다(312).
도 9d 내지 9e를 참조하면, 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품이 제조될 수 있다. 하나의 예시적인 공정(340)에 따르면, 정렬 코팅 조성물은 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 적용될 수 있다(342). 정렬 코팅 조성물의 제1 부분은 정렬 코팅층에 제1 정렬 영역을 형성하기 위해 제1 편광 방향을 갖는 제1 편광된 복사선에 노출될 수 있다(344). 정렬 코팅 조성물의 제2 부분은 정렬 층에 제2 정렬 영역을 형성하기 위해 제2 편광 방향을 갖는 제2 편광된 복사선에 노출될 수 있다(346). 이방성 물질을 포함하는 이방성 코팅 조성물은 제1 정렬 구역 위쪽에 적용되고 정렬되고 경화되어 제1 정렬 구역을 형성할 수 있고(324), 제2 이방성 코팅 조성물이 제2 정렬 구역 위쪽에 적용되고 정렬되고 경화되어 제2 정렬 구역을 형성할 수 있다(334). 염료 조성물은 염료 조성물을 포함하는 염료 용액에 광학 요소를 침지시킴으로써 광학 요소와 접촉할 수 있다(348). 그 다음, 광학 요소는 염료 용액으로부터 회수되어 소정의 농도 구배를 제공할 수 있다. 제2 예시적인 공정(350)에서, 염료 조성물은 염료 조성물의 구배 층을 포함하는 염료 전달 기재에 상기 코팅을 접촉시킴으로써 광학 요소와 접촉한다(358). 그 다음, 염료 전달 시트는 가열되어 염료 조성물의 적어도 일부가 이방성 코팅층 내로 확산되도록 할 수 있다(359).
하나 이상의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소는 광학 요소의 제3자 제조업체 또는 임의의 다른 제조업체로부터 광학 요소를 구매함으로써 제공될 수 있다. 광학 요소는 조립식 형태로 제3자 제조업체에 의해 제조업자에게 제공될 수 있다. 조립식 형태는, 광학 요소가 이미 형성된 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층으로 이미 제조된 것을 의미한다. 예를 들어, 제3자 제조업체는 제조업자에게 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 조립식 렌즈 블랭크를 제공할 수 있다. 그러나, 다른 공정에서, 제조업자는 제3자 제조업체로부터 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소를 얻지 못하고, 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소가 제조업자에 의해 대신 만들어질 수 있다. 이러한 시나리오에서, 제조업자는 광학 요소 상에 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 형성할 수 있다.
하나 이상의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소는 상술한 공정과 같은 임의의 적합한 공정을 사용하여 제조업자 또는 제3자 제조업체에 의해 제조될 수 있다.
제조업자가 하나 이상의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소를 얻거나 제조한 후에, 광학 요소의 이방성 코팅층을 염료 조성물과 접촉시킨다. 제조업자는 제3자 염료 조성물 제조업체 또는 임의의 다른 제조업체로부터 적어도 하나의 염료 조성물을 얻을 수 있다. 염료 조성물은 상업적으로 사전-포장된 조성물일 수 있다. 염료 조성물은 이색성 염료 및/또는 광변색성-이색성 염료를 포함할 수 있으며 임의적으로는 광변색성 염료 및/또는 통상적인 염료를 포함할 수 있다. 추가적인 염료 조성물이 수득될 수 있다. 각각의 추가적인 염료 조성물은 이색성 염료 및/또는 광변색성-이색성 염료 및/또는 광변색성 염료 및/또는 통상적인 염료를 포함할 수 있다. 염료 조성물 및/또는 추가적인 염료 조성물은 (즉, 단일 상업적 공급원으로부터) 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소의 제3자 제조업체와 동일한 제3자 제조업체로부터 수득될 수 있다. 또 다른 예시적인 공정에서, 염료 조성물 및/또는 추가적인 염료 조성물은 하나 이상의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소의 제3자 제조업체와 다른 제3자 제조업체로부터 얻을 수 있다. 또 다른 예시적인 공정에서, 염료 조성물 및/또는 추가적인 염료 조성물은 제조업자에 의해 제조될 수 있다.
제조업자는 광학 요소의 이방성 코팅층과 염료 조성물을 접촉시켜 스핀 코팅, 유동 코팅, 분무 코팅, 침지 염법, 염료 전달 기재의 사용, 커튼 코팅 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 임의의 적절한 방법에 의해 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 제조할 수 있다.
도 10a 내지 12를 참조하면, 염료 용액은 광학 요소의 이방성 코팅층과 침지 염법에 의해 접촉할 수 있다. 본 발명의 침지 염법에 따르면, 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층(402)을 포함하는 광학 요소(400)는 욕(404)에 침지되고 염료 용액(406)과 접촉된다. 욕(404)은 염료 용액(406)을 보유할 수 있고 이방성 코팅층(402)을 포함하는 광학 요소(400)가 침지될 수 있는 충분한 크기를 갖는 임의의 용기일 수 있다. 염료 용액은 0℃내지 약 200℃와 같은 임의의 온도에서 유지될 수 있다. 염료 용액(406)은 이색성 염료 및/또는 광변색성-이색성 염료(및 임의적으로 광변색성 염료 또는 통상적인 염료)를 포함하는 염료 조성물(들)(432)(도 14에 도시됨)을 포함할 수 있다. 염료 용액(406) 및 임의의 추가적인 염료 용액을 보유하는 다수의 욕(404)이 있을 수 있다. 추가적인 염료 용액은 이색성 염료 및/또는 광변색성-이색성 염료 및/또는 광변색성 염료 및/또는 통상적인 염료를 포함하는 염료 조성물(들)(432)을 포함할 수 있다. 염료 용액(406)을 포함하는 다수의 욕(404)이 있는 시나리오에서, 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층(402)을 포함하는 광학 요소(400)는 원하는 효과를 얻기 위해 각각의 제조된 욕(404) 내로 순차적으로 침지될 수 있다.
침지 염법에 따르면, 이방성 코팅층(402)을 포함하는 광학 요소(400)의 적어도 일부는 욕(404)의 염료 조성물(들)(432)의 염료 용액(406) 내로 잠긴다(침지된다). 광학 요소(400)는 광학 렌즈, 안과용 렌즈, 광학 필터, 윈도우, 바이저, 거울, 디스플레이 등과 같이 전술한 바와 같은 임의의 유형일 수 있다. 도 10a 및 10c는 몇몇 상이한 유형의 광학 요소들(400)(즉, 곡면형 광학 요소(400) 및 비-곡면형 광학 요소(400))을 도시한다. 광학 요소(400)는 임의의 배향으로 욕(404)에 침지될 수 있다(도 10a 내지 10d 참조). 예를 들어, 광학 요소(400)는 소정 각도로 욕(404)에 침지될 수 있다(도 10a 및 10d 참조). 다른 예에서, 광학 요소(400)는 실질적으로 수평으로 침지되거나(도 10b 및 10c 참조), 또는 실질적으로 수직으로(도시되지 않음) 또는 실질적으로 수평과 실질적으로 수직 사이의 임의의 배향으로 침지될 수 있다. 광학 소자(400)가 욕(404)에 침지되는 배향은 생성되는 광학 제품의 색조 구배 및 편광 구배에 영향을 미칠 수 있다.
특히 도 11a 및 11b를 참조하면, 이방성 코팅층(402)을 갖는 광학 요소(400)는 염료 용액(406) 내의 광학 요소(400)의 적어도 일부를 잠수시키는 임의의 수단에 의해 염료 용액(406)을 포함하는 욕(404) 내로 침지될 수 있다. 예를 들어, 도 11a에 도시된 바와 같이, 광학 요소(400)는 사용자(408)에 의해 수동으로 염료 용액(406) 내로 침지(예를 들어, 손 침지)될 수 있다. 대조적으로, 도 11b에 도시된 바와 같이, 광학 요소(400)는 예를 들어 제어기(412)에 의해 제어되는 기계적 부재(410)에 의해 염료 용액(406) 내로 자동적으로 침지될 수 있다.
도 12를 참조하면, 침지 염법에 따라, 이방성 코팅층(402)을 갖는 광학 요소(400)의 적어도 일부는 염료 용액(406)에 잠긴다. 염료 용액(406)에 잠긴 광학 요소(400)의 부분은 제조업자가 광학 요소(400)의 이방성 코팅층(402) 상에 부여하고자 하는 원하는 구배 색조 및 구배 편광에 의존한다. 예를 들어, 광학 요소(400)는 염료 용액(406)에 완전히 잠기거나 또는 염료 용액(406)에 단지 부분적으로만 잠긴다(도 12 참조).
침지 염법에 따르면, 이방성 코팅층(402)을 갖는 광학 요소(400)의 적어도 일부는 먼저 욕(404)에 함유된 염료 조성물에 잠긴다. 그 후, 잠긴 광학 요소(400)는 염료 용액(406)으로부터 제거된다. 잠긴 광학 요소(400)는 소정의 농도 구배를 제공하기에 충분한 속도로 염료 용액(406)으로부터 제거될 수 있다. 염료 용액(406)에 침지시키고 이로부터 제거하는 공정은 원하는 색조 및 편광을 달성하기 위해 여러 번 반복될 수 있다. 임의적으로, 광학 요소(400)는 소정의 농도 구배를 제공하기에 충분한 속도로 추가적인 욕(404) 내로 침지되고 추가적인 염료 용액으로부터 회수될 수 있다. 광학 요소(400)가 염료 용액(들)(406)에 침지되는 경우, 염료 용액(406)은 이방성 코팅층(402)의 3차원 중합체성 매트릭스 내로 확산한다. 이방성 코팅층(402)을 포함하는 광학 요소(400)가 염료 용액(406)에서 더 오래 또는 더 긴 시간 침지될수록 더 많은 염료가 중합체성 매트릭스 내로 더 확산될 것이다(즉, 색조 및 편광이 더 커진다). 이방성 코팅층(402)의 제1 정렬 구역의 3차원 중합체성 매트릭스가 제1 방향으로 정렬되기 때문에, 염료는 또한 이것이 제1 정렬 구역의 중합체성 매트릭스 내로 확산되는 경우 제1 방향으로 정렬되어 제1 방향으로의 편광을 제공한다.
침지 염법에 따르면, 이방성 코팅층(402)을 포함하는 광학 요소(400)는 염료 용액(406)으로부터 소정의 속도로 추출되어 광학 요소의 길이를 따라 이방성 코팅층(402)의 중합체성 매트릭스 내로 확산되는 염료의 소정의 농도 구배를 제공할 수 있다. 이것은 광학 요소의 길이를 따라 소정의 색조 구배 및 편광 구배를 초래할 수 있다. 또 다른 예에서, 이방성 코팅층(402)을 포함하는 광학 요소(400)는 그것이 염료 용액(406)으로부터 제거될 때 상이한 속도로 추출될 수 있다. 예를 들어, 이방성 코팅층(402)을 포함하는 광학 요소(400)는 염료 용액(406)에 완전히 잠길 수 있다. 광학 요소(400)의 제1 부분은 하나의 속도로 염료 용액(406)으로부터 제거될 수 있고, 광학 요소(400)의 제2 부분은 또 다른 속도로 제거될 수 있다(즉, 광학 요소(400)가 제거되는 속도는 전체 광학 요소(400)가 제거되기 전에 변한다). 또한, 광학 요소(400)의 나머지 부분이 염료 용액(406)으로부터 제거되기 전에 나머지 잠긴 부분이 더 많은 염료를 흡수할 수 있도록 염료 용액(406)으로부터 광학 요소(400)가 제거되는 동안 정지될 수도 있다. 일정한 속도로 제거된 광학 요소(400)는 연속적인 색조 구배 및 편광 구배를 가질 수 있지만, 광학 요소(400)가 염료 조성물로부터 제거되는 속도를 변화시키면 비-연속적인 색조 구배 및 편광 구배(즉, 단차 구배)를 생성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 염료 조성물은 이방성 코팅층(402)을 염료 조성물(416)의 구배 층을 포함하는 염료 전달 기재(414)와 접촉시킴으로써 광학 요소(400)의 이방성 코팅층(402)과 접촉할 수 있다. 염료 전달 기재는 염료 조성물(416)의 구배 층을 유지하도록 구성된 가요성 시트와 같은 시트일 수 있만, 염료 조성물(416)의 구배 층이 염료 전달 기재(416)의 가열시에 접착된 표면으로 전달되도록 허용할 수 있다. 염료 조성물(416)의 구배 층은 이방성 코팅층(402)에 대해 염료 조성물(416)의 구배 층을 포함하는 염료 전달 기재(414)의 측면을 적용함으로써 광학 요소(400)의 이방성 코팅층(402)과 접촉할 수 있다. 임의적으로, 고정 수단(418)이 염료 조성물(416)의 구배 층을 갖는 염료 전달 기재의 측면에 대향하는 염료 전달 기재(414)의 측면에 고정될 수 있으므로 염료 조성물(416)의 구배 층은 이방성 코팅층(402)과 접촉하면서 슬라이딩될 수 없다. 고정 수단(418)은 염료 조성물(416)의 구배 층을 이방성 코팅층(402)에 고정시켜 슬라이딩될 수 없도록 하는 임의의 물질일 수 있다. 예를 들어, 고정 수단(418)은 금속 플레이트와 같은 무거운 물질일 수 있다. 염료 조성물(416)의 구배 층을 포함하는 염료 전달 기재(414)가 코팅에 적용되는 경우, 염료 전달 기재(414)는 히터(420)에 의해 가열된다. 히터(420)는 염료가 염료 조성물(416)의 구배 층에 따라 이방성 코팅층(402) 내로 확산되는 것을 허용하는 충분한 온도로 염료 전달 기재(414)를 가열하는 임의의 수단일 수 있다. 또 다른 예에서, 염료 조성물(416)의 구배 층은 접촉된 염료 전달 기재(414) 및 이방성 코팅층(402)에 압력을 가함으로써 이방성 코팅층(402) 내로 확산될 수 있다. 소정량의 염료가 염료 전달 기재(414)로부터 이방성 코팅층(402)으로 전달되면, 염료 전달 기재(414)가 제거될 수 있다.
소비자는 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 주문하기 위해 제조업자에게 연락할 수 있다. 소비자는 개인 소비자이거나 상업적 소비자일 수 있다. 일 예에서, 소비자는 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 렌즈와 같은 광학 제품을 원하며 제조업자와 접촉하여 제조된 광학 렌즈를 갖는다. 안경을 만들기 위해 안경 프레임 내로 광학 렌즈를 설치할 수 있다. 일부 예에서, 소비자는 안경 착용자와 같은 광학 제품의 착용자일 수 있다.
제조업자는 소비자로부터 원하는 제품 특성 정보를 얻을 수 있다. 바람직한 제품 특성 정보는 원하는 고정 색조 구배, 원하는 활성화 색조 구배, 원하는 고정 편광 구배 및 원하는 활성화 편광 구배를 포함할 수 있다. 고정 색조 구배 및 고정 편광 구배는 자외선과 같은 화학선에 노출되지 않은 광학 제품의 색조와 편광을 나타낸다. 활성화 농도 구배 및 활성화 편광 구배는 화학 복사선에 노출시 광학 제품의 색조 및 편광을 지칭한다. 소정의 원하는 제품 특성 정보는 소비자가 원하는 광학 제품의 유형에 의존할 수 있다. 예를 들어, 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 렌즈를 원하는 소비자는 처방 강도, 안경 프레임 선택, 색조 색상, 추가 착색제, 구배 색조로 덮이는 광학 렌즈의 양 및 구배 편광으로 덮이는 광학 렌즈의 양과 같은 더 바람직한 제품 특성 정보를 제공할 수 있다.
상기 기술된 공정은 소비자로부터 수집된 원하는 특성 정보를 고려하여 수행될 수 있다. 제조업자는 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소를 제공할 수 있고 소비자의 사양과 일치하는 광학 제품을 제조하기 위해 상기 코팅을 염료 조성물과 접촉시킬 수 있다. 소비자가 원하는 제품 요구 사항을 충족시키기 위해, 추가적인 단계가 제조업자 또는 제3자 제조업체에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 안경 렌즈를 주문하는 소비자의 경우, 렌즈를 절단하고 올바른 크기와 규격으로 연마할 수 있다. 또 다른 예에서, 이는 광학 제품이 소비자에게 제공되기 전에 광학 제품의 추가 제조를 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 스크래치로부터 광학 제품을 보호하기 위해 광학 제품 위쪽에 하드 코팅이 적용될 수 있다. 또 다른 예에서, 소비자는 광학 제품이 소비자에게 제공되기 전에 소비자가 선택한 안경 프레임에 설치될 수 있는 광학 렌즈와 같은 2개의 광학 제품을 원할 수 있다.
도 14를 참조하면, 제조업자는 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품을 제조하기 위한 키트(430)를 얻을 수 있다. 키트(430)는 적어도 하나의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층(402)을 포함하는 광학 요소(400)를 포함할 수 있다. 이방성 코팅층(402)을 포함하는 이러한 광학 요소(400)는 이방성 코팅층(402)을 포함하는 전술된 조립식 광학 요소(400)일 수 있다(즉, 키트(430)는 제조업자에 의해 키트(430)가 수득되기 전에 광학 요소(400)에 이미 적용된 이방성 코팅층(402)을 갖는 광학 요소(400)를 포함한다). 키트(430)는 염료 조성물(들)(432)을 추가로 포함할 수 있다. 염료 조성물(432) 중 적어도 하나는 이색성 염료 및/또는 광변색성-이색성 염료(및 임의적으로 광변색성 염료 또는 통상적인 염료)를 포함한다. 키트(430)는, 이색성 염료 및/또는 광변색성-이색성 염료 및/또는 광변색성 염료 및/또는 통상적인 염료를 포함할 수 있는 추가의 염료 조성물을 포함할 수 있다. 키트(430)는 염료 조성물(들)을 포함하는 사전-혼합된 용액을 포함할 수 있다. 키트(430)는 또한 염료 조성물(416)의 구배 층을 포함하는 염료 전달 기재(414)를 포함할 수 있다. 키트(430)는 염료 조성물(416)의 구배 층을 갖는 복수의 염료 전달 기재(414)를 포함하여 광학 요소(400)의 코팅(402)과 접촉된 염료 조성물(432)이 상이한 구배의 색조 및 편광을 포함하도록 할 수 있다. 키트(430)는 소정의 농도 구배를 형성하기 위해 염료 조성물(432)을 광학 요소(400)의 이방성 코팅층(402)과 접촉시키기 위한 지침서(434)를 더 포함할 수 있다. 키트(430)는 제조업자에 의해 상기 기술된 방법들 중 임의의 방법에 의해 구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품(200)을 제조하는 데 사용될 수 있다.
염료 조성물을 이방성 코팅층과 접촉시켜 소정의 농도 구배를 형성하기 위한 지침서(434)는 소비자에 의해 획득될 수 있다. 지침서(434)는 사용할 하나 이상의 정렬 구역을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소의 유형(들), 사용할 염료 조성물의 유형(들), 염료 조성물(들)로부터 염료를 제조하는 방법, 염료 용액을 광학 요소의 이방성 코팅층과 접촉시키는 방법, 염료 용액과 광학 요소의 이방성 코팅층 사이에 요구되는 접촉의 지속 시간, 염료 용액이 광학 요소의 이방성 코팅층과 접촉시 광학 제품을 제조하기 위한 추가의 공정 단계 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 정보를 포함할 수 있다. 지침서(434)는 적어도 하나의 정렬 구역 및 염료 조성물(들)을 갖는 이방성 코팅층을 포함하는 광학 요소의 제3자 제조업체와 동일한 제3자 제조업체로부터 (즉, 단일 상업적 공급원으로부터) 얻을 수 있다. 또 다른 예시적인 공정에서, 지침서(434)는 하나 이상의 정렬 구역 및 염료 조성물을 갖는 이방성 코팅 조성물을 포함하는 광학 요소의 제3자 제조업체와 다른 제3자 제조업자 또는 제조업체로부터 얻을 수 있다. 또 다른 예시적인 공정에서, 지침서(434)는 제조업자에 의해 개발될 수 있다.
구배 색조 및 구배 편광을 갖는 광학 제품은 전술한 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명의 일반적인 원리를 설명하기 위해 제공된다. 본 발명은 제시된 특정 실시예에 한정되는 것으로 간주되어서는 안 된다. 실시예에서 모든 부 및 백분율은 달리 표시되지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1
파트 1 - 프라이머 층 제형(PLF)의 제조
자기 교반봉이 장착된 적합한 용기 내에 하기 물질을 하기 표 1에 나타낸 양으로 첨가하였다.
프라이머 층 제형
성분 양
폴리아크릴레이트 폴리올1 6.687g
폴리메그(POLYMEG)®10002 16.65g
데스모듀어(DESMODUR)®PL 3403 21.90g
트릭센(TRIXENE)®BI 79604 15.62g
비와이케이(BYK)®5 0.034g
케이-카트(K-KAT)®3486 0.454g
감마-글리시독시프로필트라이메톡시실란 1.79g
티누빈(TINUVIN)®1447 0.757g
이가녹스(IRGANOX)®2458 0.757g
다이프로필렌 글리콜 메틸 에터 아세테이트 32.77g
1 미국 특허 제6,187,444호의 실시예 1의 조성물 D에 따라 스티렌을 메틸 메타크릴레이트로 대체하고 0.5 중량%의 트라이페닐 포스파이트를 첨가하였음
2 그레이트 레이크스 케미컬 코포레이션(Great Lakes Chemical Corp.)으로부터 입수가능한 폴리알킬렌 카보네이트 다이올
3 코베스트로 아게(Covestro AG)로부터 입수가능한 블록화 지방족 폴리이소시아네이트
4 박센덴 케미컬스 리미티드(Baxenden Chemicals, Ltd)로부터 입수가능한 블록화 3 작용성 우레탄 가교결합제
5 비와이케이 케미 유에스에이(BYK Chemie, USA)로부터 입수가능한 폴리에터 개질된 폴리다이메틸실록산
6 킹 인더스트리스(King Industries)로부터 입수가능한 비스무스 카복실레이트 촉매
7 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 입수가능한 장애 아민 광 안정화제
8 바스프 코포레이션으로부터 입수가능한 산화방지제
혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하여 용액의 총 중량을 기준으로 최종 고체 51.47 중량%를 갖는 용액을 수득하였다.
파트 2 - 액정 정렬 제형(LCAF)의 제조
비교예로서 미국 특허 출원 공개 제2011/0135850 A1호에 기재된 광정렬 물질은 용액의 총 중량을 기준으로 6 중량%의 광정렬 물질을 사이클로펜타논에 첨가하여 제조하였다. 이 혼합물을 상기 광정렬 물질이 완전히 용해될 때까지 교반하였다.
파트 3 - 이방성 층 제형(CLF)의 제조
이방성 층 제형을 하기 표 2에 나타낸 물질을 조합하고 80℃에서 2시간 동안 교반하여 균질한 용액을 수득한 다음, 실온으로 냉각시켜 제조하였다. 모든 양은 중량부로 표시된다.
이방성 층 제형 CLF-1
성분 CLF-1
아니솔 19.50
비와이케이-3221 0.020
4-메톡시페놀 0.030
RM2572 12.60
LCM-23 6.60
LCM-34 5.40
LCM-45 5.40
이가큐어(IRGACURE)®8196 0.45
PCDD 17 1.26
PCDD 28 2.34
1 비와이케이 케미 유에스에이로부터 입수가능한 아르알킬 개질된 폴리-메틸-알킬-실록산
2 이엠디 케미컬스 인코포레이티드(EMD Chemicals, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 액정 단량체 4-(3-아크릴로일옥시프로필옥시)-벤조산 2-메틸-1,4-페닐렌 에스터
3 1-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(8-(4-(4-((1r,1's,4R,4'R)-4'-펜틸-[1,1'-바이(사이클로헥산)]-4-카보닐옥시)2- 또는 3-메틸페닐옥시카보닐)페녹시)옥틸옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-2-메틸프로프-2-엔-1-온(미국 특허 제7,910,019 B2호에 기재된 절차에 따라 제조됨)
4 1-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(8-(4-(4-(4-(6-아크릴로일옥시헥실옥시)벤조일옥시)페녹시카보닐)페녹시)옥틸옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥사놀(미국 특허 제7,910,019 B2호의 실시예 17에 따라 제조됨)
5 4-(((1s,4r)-r-펜틸사이클로헥산-1-카보닐)옥시)페닐 4-((6-(아크릴로일옥시)헥실)옥시)벤조에이트
6 바스프 코포레이션으로부터 입수가능한 광개시제
7 구조 3,3-비스(4-메톡시페닐)-6-메톡시-7-(4-(4-(트랜스,트랜스-4'-펜틸-[1,1'바이(사이클로헥산)]-4-카보닐옥시)페닐)피페라진-1-일)-10,12-다이(트라이플루오로메틸)-13,13-다이메틸-3,13-다이하이드로-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 광변색성 이색성 염료(미국 특허 제8,518,546 B2호의 실시예 44의 절차에 따라 제조됨)
8 구조 3-페닐-3-(4-모폴리노페닐)-10-[4-(4-(4-(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)페닐)벤즈아미도)페닐]-6-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3,13-다이하이드로-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 광변색성-이색성 염료(미국 특허 제8,545,984 B2호의 실시예 33에 따라 제조됨)
파트 4 - 정렬된 이방성 층을 갖는 기재의 제조에 사용되는 절차
코로나 처리:
후술하는 바와 같이, 보고된 코팅층을 적용하기 전에, 기재 또는 코팅된 기재를 고압 변압기를 갖는 탄테크 이에스티 시스템즈 파워 제너레이터(Tantec EST Systems Power Generator) HV 2000 시리즈 코로나 처리 장치에서 컨베이어 벨트를 통과시켜 코로나 처리하였다. 기재를 벨트 속도 3.8 ft/분으로 컨베이어상에서 이동시키면서, 1288 와트에서 생성된 코로나에 노출시켰다.
기재 제조:
에실러(Essilor)로부터 직경 75 mm의 CR-39®SFSV Base 4.25 렌즈 기재를 입수했다. 각각의 기재를 아세톤에 적셔진 티슈로 닦아서 세척하고, 공기 흐름으로 건조시키고, 전술한 바와 같이 코로나 처리하였다.
프라이머 층의 코팅 절차:
약 1.5 mL의 용액을 분배하고 500 rpm(분당 회전수)으로 2초 동안 스피닝시킨 후 2.2초 동안 2500 rpm으로 스피닝시킴으로써 상기 제조된 렌즈에 PLF를 적용하여 4.5 미크론의 표적 필름 두께를 수득하였다. 그 후, 코팅된 기재를 125℃로 유지된 오븐에 60분 동안 놓아둔 다음 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 코팅된 기재를 전술한 바와 같이 코로나 처리하였다.
액정 정렬 층의 코팅 절차:
약 1.0 mL의 용액을 분배하고 600 rpm(분당 회전수)으로 2초 동안 스피닝시킨 후 2초 동안 2,400 rpm으로 스피닝시켜 시험 기재의 표면 부분에 스핀-코팅함으로써 시험 기재에 LCAF를 적용하여 1 미크론 미만의 표적 필름 두께를 수득하였다. 그 후, 코팅된 기재를 120℃로 유지된 오븐에 15분 동안 놓아둔 다음 실온으로 냉각시켰다.
각각의 기재상의 건조된 광정렬 층을 선형 편광된 자외선에 노출시킴으로써 적어도 부분적으로 배향시켰다. 광원은 기재의 표면에 수직인 평면에서 복사선이 선형으로 편광되도록 배향되었다. 각각의 광정렬 층이 노출된 자외선의 양은 이아이티 인코포레이티드(EIT Inc.)의 UV POWER PUCK(상표명) 고 에너지 복사계를 사용하여 측정하였으며, 다음과 같다: UVA 0.020 W/㎠ 및 0.298 J/㎠; UVB 0.010 W/㎠ 및 0.132 J/㎠; UVC 0.002 W/㎠ 및 0.025 J/㎠; 및 UVV 0.025 W/㎠ 및 0.355 J/㎠. 광-배향성 중합체 네트워크의 적어도 일부를 배향시킨 후, 기재를 실온으로 냉각시키고 피복을 유지시키고 코로나 처리는 하지 않았다.
이방성 층의 코팅 절차:
렌즈 기재상의 적어도 부분적으로 배향된 광정렬 물질 상에 2초 동안 500 rpm(분당 회전수)의 속도로 스핀 코팅한 후 1.3초 동안 1500 rpm의 속도로 스핀 코팅하여 이방성 층 제형 CLF-1을 적용하여 약 20 미크론의 표적 필름 두께를 수득하였다. 각각의 코팅된 기재를 30분 동안 60℃의 오븐에 두었다. 그 후, 이들을 61 cm/분(2 ft/분)의 선형 속도로 작동하는 컨베이어 벨트상에서 연속적으로 이동시키면서, 질소 대기 하에서 벨칸 엔지니어링(Belcan Engineering)에 의해 설계되고 구축된 UV 경화 오븐 기계에서 2개의 자외선 램프로 경화하였다. 오븐은 UVA 0.388 와트/㎠ 및 UVV 0.165 와트/㎠의 피크 강도 및 UVA 7.386 주울/㎠ 및 UVV 3.337 주울/㎠의 UV 조사량으로 작동하였다.
파트 5 - 구배 색조/구배 편향 광학 제품의 제조
이색성 염료의 용액을 하기 표 3의 성분을 사용하여 제조하였다.
이색성 염료 제형
성분 양
(중량부)
하이드록시프로필 셀룰로오스 57.6
하이-실(HI-SIL)®T-7001 19.2
다이글라임 168
테트라하이드로푸푸릴 알코올 144
프로필렌 글리콜 n-부틸 에터 96
아로마틱(Aromatic) 100 480
이색성 염료2 40
1 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)로부터 입수가능한 증점제
2 문헌[Shigeo YASUI, Masaru MATSUOKA, Teijiro KITAO; Journal of the Japan Society of Colour Material, Vol. 61, (1988) No. 12, pp. 678-684]의 화합물 1c에 해당하는 마젠타 고정 색조, 폴리아조 이색성 염료
생성된 착색된 현탁액을 공기 압력 20 psi로 설정된 에어브러시(airbrush)에 로딩하였다. 상기 파트 1 내지 4에서 제조된 렌즈는 수직으로부터 45°의 각도로 지지되고, 이방성 층 정렬이 수평으로 정렬되도록 배향되었다. 이색성 염료 용액을 이색성 염료 용액이 상부에서 가장 두껍고 하부에서 가장 얇게 적용되도록 상부에서 시작하여 하부쪽으로 움직이는 수평 왕복 운동을 사용하여 렌즈에 분사하였다. 이어서, 코팅된 렌즈를 100℃의 열 오븐에 900초 동안 두었다. 냉각 후, 렌즈를 메탄올로 세정하여 수지 및 잔류 염료를 제거하였다. 제작된 렌즈는 구배 색조뿐만 아니라 구배 편광 특성도 나타냈다. 이는 다음의 도면에서 더 잘 나타난다. 도 15는 비편광된 광으로 뒤에서 조명된 렌즈로서, 가시적인 색조 구배를 나타낸다. 도 16은 편광자가 이방성 층의 정렬에 대해 평행(0°)하게 배향된 경우 광의 렌즈 통과를 도시한다. 도 17은 편광자가 이방성 코팅층의 정렬 방향에 대해 수직(90°)으로 배향된 경우 광의 동일한 렌즈 통과를 도시한다.
파트 6 -균일한 색조, 구배 편광 제품의 제조
하기 표 4의 성분을 사용하여 통상적인 염료의 용액을 제조하였다.
통상적인 염료 제형
성분 양
(중량부)
하이드록시프로필 셀룰로오스 57.6
하이-실 T-700 19.2
다이글라임 168
테트라하이드로푸푸릴 알코올 144
프로필렌 글리콜 n-부틸 에터 96
아로마틱(Aromatic) 100 480
통상적인 마젠타 염료 40
여기에 아로마틱 100 및 통상적인 염료를 첨가했다. 현탁액을 염료가 용해될 때까지 혼합하였다.
파트 5에서 제조된 이색성 염료의 현탁액을 공기압을 20 psi로 설정한 에어브러시에 로딩하였다. 상기 파트 1 내지 4에서 제조된 렌즈는 수직으로부터 45°의 각도로 지지되고, 이방성 층 정렬이 수평으로 정렬되도록 배향되었다. 이색성 염료 제형을 상부에서 시작하여 중심쪽으로 움직이는 수평 왕복 운동을 사용하여 렌즈에 분무하여, 이색성 염료 현탁액이 상부에서 가장 두껍고 중심에서 가장 얇게 적용되게 하였고 하부는 코팅되지 않은 상태로 남았다.
상기 표 4에서 제조된 통상적인 염료의 현탁액을 공기 압력을 20 psi로 설정한 제2 에어브러시에 로딩하였다. 통상적인 염료 제형을 하부에서 시작하여 중심을 향해 위쪽으로 움직이는 수평 왕복 운동을 사용하여 렌즈에 분무하여, 통상적인 염료 제형이 하부에서 가장 두껍게 중심에서 가장 얇게 상부에는 부재하도록 적용되었고, 렌즈의 중심에서는 이색성 및 통상적인 염료 제형이 중첩되었다.
이어서, 코팅된 렌즈를 100℃의 열 오븐에 900초 동안 두었다. 냉각 후, 렌즈를 메탄올로 세정하여 수지 및 잔류 염료를 제거하였다. 제작된 렌즈는 구배 편광 특성뿐만 아니라 렌즈 표면을 가로질러 균일한 색조를 나타냈다. 이는 다음의 도면에서 더 잘 나타난다. 도 18은 비편광된 광으로 뒤에서 조명된 렌즈로서, 균일한 색조를 보여준다. 도 19는 편광자가 이방성 층의 정렬에 대해 평행(0°)하게 배향된 경우 광의 렌즈 통과를 도시한다. 도 20은 편광자가 이방성 코팅층의 정렬 방향에 대해 수직(90°)으로 배향된 경우 광의 동일한 렌즈 통과를 도시한다.
실시예 2
파트 1 - 프라이머 층 제형(PLF)의 제조
자기 교반봉이 장착된 적합한 용기 내에 하기 물질을 하기 표 5에 나타낸 양으로 첨가하였다.
프라이머 층 제형
성분 양
폴리아크릴레이트 폴리올1 6.687g
폴리메그(POLYMEG)®10002 16.65g
데스모듀어(DESMODUR)®PL 3403 21.90g
트릭센(TRIXENE)®BI 79604 15.62g
비와이케이(BYK)®5 0.034g
케이-카트(K-KAT)®3486 0.454g
감마-글리시독시프로필트라이메톡시실란 1.79g
티누빈(TINUVIN)®1447 0.757g
이가녹스(IRGANOX)®2458 0.757g
다이프로필렌 글리콜 메틸 에터 아세테이트 32.77g
1 미국 특허 제6,187,444호의 실시예 1의 조성물 D에 따라 스티렌을 메틸 메타크릴레이트로 대체하고 0.5 중량%의 트라이페닐 포스파이트를 첨가하였음
2 그레이트 레이크스 케미컬 코포레이션(Great Lakes Chemical Corp.)으로부터 입수가능한 폴리알킬렌 카보네이트 다이올
3 코베스트로 아게(Covestro AG)로부터 입수가능한 블록화 지방족 폴리이소시아네이트
4 박센덴 케미컬스 리미티드(Baxenden Chemicals, Ltd)로부터 입수가능한 블록화 3 작용성 우레탄 가교결합제
5 비와이케이 케미 유에스에이(BYK Chemie, USA)로부터 입수가능한 폴리에터 개질된 폴리다이메틸실록산
6 킹 인더스트리스(King Industries)로부터 입수가능한 비스무스 카복실레이트 촉매
7 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 입수가능한 장애 아민 광 안정화제
8 바스프 코포레이션으로부터 입수가능한 산화방지제
혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하여 용액의 총 중량을 기준으로 최종 고체 51.47 중량%를 갖는 용액을 수득하였다.
파트 2 - 액정 정렬 제형(LCAF)의 제조
비교예로서 미국 특허 출원 공개 제2011/0135850 A1호에 기재된 광정렬 물질은 용액의 총 중량을 기준으로 6 중량%의 광정렬 물질을 사이클로펜타논에 첨가하여 제조하였다. 이 혼합물을 상기 광정렬 물질이 완전히 용해될 때까지 교반하였다.
파트 3 - 이방성 층 제형(CLF)의 제조
이방성 층 제형을 하기 표 6에 나타낸 물질을 조합하고 80℃에서 2시간 동안 교반하여 균질한 용액을 수득한 다음, 실온으로 냉각시켜 제조하였다. 모든 양은 중량부로 표시된다.
이방성 층 제형 CLF-1
성분 CLF-1
아니솔 19.50
비와이케이-3221 0.020
4-메톡시페놀 0.030
RM2572 12.60
LCM-23 6.60
LCM-34 5.40
LCM-45 5.40
이가큐어(IRGACURE)®8196 0.45
PCDD 17 1.26
PCDD 28 2.34
1 비와이케이 케미 유에스에이로부터 입수가능한 아르알킬 개질된 폴리-메틸-알킬-실록산
2 이엠디 케미컬스 인코포레이티드(EMD Chemicals, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 액정 단량체 4-(3-아크릴로일옥시프로필옥시)-벤조산 2-메틸-1,4-페닐렌 에스터
3 1-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(8-(4-(4-((1r,1's,4R,4'R)-4'-펜틸-[1,1'-바이(사이클로헥산)]-4-카보닐옥시)2- 또는 3-메틸페닐옥시카보닐)페녹시)옥틸옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-2-메틸프로프-2-엔-1-온(미국 특허 제7,910,019 B2호에 기재된 절차에 따라 제조됨)
4 1-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(8-(4-(4-(4-(6-아크릴로일옥시헥실옥시)벤조일옥시)페녹시카보닐)페녹시)옥틸옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥실옥시)-6-옥소헥사놀(미국 특허 제7,910,019 B2호의 실시예 17에 따라 제조됨)
5 4-(((1s,4r)-r-펜틸사이클로헥산-1-카보닐)옥시)페닐 4-((6-(아크릴로일옥시)헥실)옥시)벤조에이트
6 바스프 코포레이션으로부터 입수가능한 광개시제
7 구조 3,3-비스(4-메톡시페닐)-6-메톡시-7-(4-(4-(트랜스,트랜스-4'펜틸-[1,1'바이(사이클로헥산)]-4-카보닐옥시)페닐)피페라진-1-일)-10,12-다이(트라이플루오로메틸)-13,13-다이메틸-3,13-다이하이드로-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 광변색성 이색성 염료(미국 특허 제8,518,546 B2호의 실시예 44의 절차에 따라 제조됨)
8 구조 3-페닐-3-(4-모폴리노페닐)-10-[4-(4-(4-(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)페닐)벤즈아미도)페닐]-6-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3,13-다이하이드로-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 광변색성-이색성 염료(미국 특허 제8,545,984 B2호의 실시예 33에 따라 제조됨)
파트 4 - 정렬된 이방성 층을 갖는 기재의 제조에 사용되는 절차
코로나 처리:
후술하는 바와 같이, 보고된 코팅층을 적용하기 전에, 기재 또는 코팅된 기재를 고압 변압기를 갖는 탄테크 이에스티 시스템즈 파워 제너레이터(Tantec EST Systems Power Generator) HV 2000 시리즈 코로나 처리 장치에서 컨베이어 벨트를 통과시켜 코로나 처리하였다. 기재를 벨트 속도 3.8 ft/분으로 컨베이어상에서 이동시키면서, 1288 와트에서 생성된 코로나에 노출시켰다.
기재 제조:
에실러(Essilor)로부터 직경 75 mm의 CR-39®SFSV Base 4.25 렌즈 기재를 입수했다. 각각의 기재를 아세톤에 적셔진 티슈로 닦아서 세척하고, 공기 흐름으로 건조시키고, 전술한 바와 같이 코로나 처리하였다.
프라이머 층의 코팅 절차:
약 1.5 mL의 용액을 분배하고 500 rpm(분당 회전수)으로 2초 동안 스피닝시킨 후 2.2초 동안 2500 rpm으로 스피닝시킴으로써 상기 제조된 렌즈에 PLF를 적용하여 4.5 미크론의 표적 필름 두께를 수득하였다. 그 후, 코팅된 기재를 125℃로 유지된 오븐에 60분 동안 놓아둔 다음 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 코팅된 기재를 전술한 바와 같이 코로나 처리하였다.
액정 정렬 층의 코팅 절차:
약 1.0 mL의 용액을 분배하고 600 rpm(분당 회전수)으로 2초 동안 스피닝시킨 후 2초 동안 2,400 rpm으로 스피닝시켜 시험 기재의 표면 부분에 스핀-코팅함으로써 시험 기재에 LCAF를 적용하여 1 미크론 미만의 표적 필름 두께를 수득하였다. 그 후, 코팅된 기재를 120℃로 유지된 오븐에 15분 동안 놓아둔 다음 실온으로 냉각시켰다.
각각의 기재상의 건조된 광정렬 층을 선형 편광된 자외선에 노출시킴으로써 적어도 부분적으로 배향시켰다. 광원은 기재의 표면에 수직인 평면에서 복사선이 선형으로 편광되도록 배향되었다. 각각의 광정렬 층이 노출된 자외선의 양은 이아이티 인코포레이티드(EIT Inc.)의 UV POWER PUCK(상표명) 고 에너지 복사계를 사용하여 측정하였으며, 다음과 같다: UVA 0.020 W/㎠ 및 0.298 J/㎠; UVB 0.010 W/㎠ 및 0.132 J/㎠; UVC 0.002 W/㎠ 및 0.025 J/㎠; 및 UVV 0.025 W/㎠ 및 0.355 J/㎠. 광-배향성 중합체 네트워크의 적어도 일부를 배향시킨 후, 기재를 실온으로 냉각시키고 피복을 유지시키고 코로나 처리는 하지 않았다.
이방성 층의 코팅 절차:
렌즈 기재상의 적어도 부분적으로 배향된 광정렬 물질 상에 2초 동안 500 rpm(분당 회전수)의 속도로 스핀 코팅한 후 1.3초 동안 1500 rpm의 속도로 스핀 코팅하여 이방성 층 제형 CLF-1을 적용하여 약 20 미크론의 표적 필름 두께를 수득하였다. 각각의 코팅된 기재를 30분 동안 60℃의 오븐에 두었다. 그 후, 이들을 61 cm/분(2 ft/분)의 선형 속도로 작동하는 컨베이어 벨트상에서 연속적으로 이동시키면서, 질소 대기 하에서 벨칸 엔지니어링(Belcan Engineering)에 의해 설계되고 구축된 UV 경화 오븐 기계에서 2개의 자외선 램프로 경화하였다. 오븐은 UVA 0.388 와트/㎠ 및 UVV 0.165 와트/㎠의 피크 강도 및 UVA 7.386 주울/㎠ 및 UVV 3.337 주울/㎠의 UV 조사량으로 작동하였다.
파트 5 - 침지 코팅 절차
이색성 염료의 용액을 하기 표 7의 성분을 사용하여 제조하였다.
이색성 염료 제형
성분 양
아로마틱 100 800g
이색성 염료1 2.0g
1 문헌[Shigeo YASUI, Masaru MATSUOKA, Teijiro KITAO; Journal of the Japan Society of Colour Material, Vol. 61, (1988) No. 12, pp. 678-684]의 화합물 1c에 해당하는 고정 색조, 폴리아조 이색성 염료
용액을 비이커에 넣고 65℃로 가열하였다. 상기에서 제조된 렌즈를 렌즈의 엣지에 부착된 클램프에 위치시키고 이를 용액에 수직으로 유지시키고 이방성 층 정렬을 용액 표면에 대해 평행하게 배향시켰다. 렌즈를 3초 동안 용액에 완전히 잠근 다음, 렌즈의 30 mm가 용액 위로 유지되도록 올렸다. 이어서, 렌즈를 분당 125 사이클의 속도로 3분 동안 이 위치에서 +/- 10 mm 침지시켰다. 그런 다음, 렌즈를 3초 동안 완전히 잠그고 용액으로부터 꺼냈다. 이방성 층 정렬의 수평 배향을 유지하면서 클램프로부터 해제한 후, 렌즈를 수직으로부터 10°의 각도로 고정시키고 100℃의 오븐에 120초 동안 두었다. 냉각 후, 렌즈를 메탄올로 세정하여 잔류 염료를 제거하였다. 제작된 렌즈는 구배 색조뿐만 아니라 구배 편광 특성도 나타냈다. 이는 다음의 도면에서 더 잘 나타난다. 두 도면 모두 편광 필터를 통해 백라이트된 렌즈를 보여준다. 도 21은 편광자가 이방성 층의 정렬에 대해 평행(0°)하게 배향된 경우 광의 렌즈 통과를 도시한다. 도 22는 편광자가 이방성 코팅층의 정렬 방향에 대해 수직(90°)으로 배향된 경우 광의 동일한 렌즈 통과를 도시한다.
전술한 상세한 설명에 개시된 개념을 벗어나지 않고 위에 기재된 바와 같은 변형이 본 발명에 가해질 수 있음은 당업자에게 용이하게 이해될 것이다. 따라서, 본원에 상세히 기술된 특정 실시양태는 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범주를 제한하지 않으며, 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위의 완전한 범위 및 이의 임의의 모든 균등물로 제공된다.

Claims (25)

  1. 광학 요소 및 상기 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 형성된 이방성 코팅 층을 포함하는 광학 물품으로서,
    상기 이방성 코팅 층은,
    적어도 하나의 제1 이방성 물질을 포함하는 제1 광 반응성(light-influencing) 구역; 및
    적어도 하나의 제2 이방성 물질을 포함하는 제2 광 반응성 구역
    을 포함하고,
    상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역 중 적어도 하나는, 상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역이 상이한 색상 특성, 상이한 광변색성-이색성(photochromic-dichroic) 가역적 변화, 상이한 양의 편광, 또는 이들의 조합을 나타내도록, 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질을 추가로 포함하는, 광학 물품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 이방성 물질 및/또는 상기 적어도 하나의 제2 이방성 물질이 액정 물질을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제1 이방성 물질이 상기 적어도 하나의 제2 이방성 물질과 동일하거나 상이한, 광학 물품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이방성 코팅 층의 상기 제1 광 반응성 구역 및/또는 상기 제2 광 반응성 구역이 광변색성 물질을 추가로 포함하는, 광학 물품.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 물품이, 상기 광학 요소와 상기 이방성 코팅 층 사이에 위치하는 정렬(alignment) 코팅 층을 추가로 포함하고,
    상기 정렬 코팅 층이, 제1 배향 방향으로 정렬된 제1 정렬 영역, 및 상기 제1 배향 방향과 상이한 제2 배향 방향으로 정렬된 제2 정렬 영역을 포함하는, 광학 물품.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 정렬 코팅 층이 적어도 하나의 광-정렬 물질을 추가로 포함하는, 광학 물품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역이 구배(gradient) 편광을 포함하는, 광학 물품.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역이 구배 색상을 포함하는, 광학 물품.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소가 제1 주 표면을 포함하고,
    상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역이 상기 광학 요소의 제1 주 표면 상에 위치하는, 광학 물품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제3 광 반응성 구역이 상기 광학 요소의 제1 주 표면 상에 위치하는, 광학 물품.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 주 표면이 만곡된(curved) 표면인, 광학 물품.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소가 광학 렌즈, 광학 필터, 윈도우, 바이저(visor), 거울 또는 디스플레이로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 광학 렌즈, 더욱 바람직하게는 안과용 렌즈인, 광학 물품.
  12. 이방성 물질을 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 적용하는 단계; 및
    적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질을 상기 광학 요소의 적어도 일부 위쪽에 적용하여, 상이한 색상 특성, 상이한 광변색성-이색성 가역적 변화, 상이한 양의 편광, 또는 이들의 조합을 나타내는 적어도 제1 광 반응성 구역 및 제2 광 반응성 구역을 형성하는 단계
    를 포함하는, 다중 광 반응성 구역을 갖는 광학 물품의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이방성 물질 및 상기 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질이, 스핀 코팅, 분무 코팅, 침지 코팅, 커튼 코팅, 유동(flow) 코팅 및 이들의 조합으로부터 선택되는 방법에 의해 적용되는, 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 이방성 물질 및 상기 적어도 하나의 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 광변색성-이색성 물질이, 유동 코팅, 분무 코팅, 침지, 및 커튼 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법, 및 이어서 스핀 공정에 의해 적용되는, 제조 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광 반응성 구역이, 적어도 하나의 제1 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 제1 광변색성-이색성 물질을 포함하는 제1 코팅 조성물을 상기 광학 요소의 제1 부분 위쪽에 적용함으로써 형성되고,
    상기 제2 광 반응성 구역이, 적어도 하나의 제2 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 제2 광변색성-이색성 물질을 포함하는 제2 코팅 조성물을 상기 광학 요소의 제2 부분 위쪽에 적용함으로써 형성되는, 제조 방법.
  16. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광 반응성 구역이, 적어도 하나의 제1 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 제1 광변색성-이색성 물질을 포함하는 제1 코팅 조성물을 상기 광학 요소의 제1 부분 위쪽에 적용함으로써 형성되고,
    상기 제2 광 반응성 구역이, 색상 또는 색조를 제공하는 물질이 없는 제2 코팅 조성물을 상기 광학 요소의 제2 부분 위쪽에 적용함으로써 형성되는, 제조 방법.
  17. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광 반응성 구역이, 적어도 하나의 제1 이색성 물질 및/또는 적어도 하나의 제1 광변색성-이색성 물질을 포함하는 제1 코팅 조성물을 상기 광학 요소의 제1 부분 위쪽에 적용함으로써 형성되고,
    상기 제2 광 반응성 구역이, 색상 또는 색조를 제공하는 적어도 하나의 물질을 포함하는 제2 코팅 조성물을 상기 광학 요소의 제2 부분 위쪽에 적용함으로써 형성되는, 제조 방법.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 코팅 조성물의 적용 이전에, 이방성 물질을 포함하는 제3 코팅 조성물을 상기 광학 요소의 적어도 제1 부분 및 제2 부분 위쪽에 적용하고 경화시켜 이방성 코팅 층을 형성하는, 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 코팅 조성물이 침염(imbibing) 공정 동안 상기 경화된 이방성 코팅 층 위쪽에 적용되는, 제조 방법.
  20. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 코팅 조성물 및 상기 제2 코팅 조성물 중 적어도 하나가 이방성 물질을 추가로 포함하여, 상기 이방성 물질이 상기 제1 및/또는 제2 이색성 물질 및/또는 상기 적어도 하나의 제1 및/또는 제2 광변색성-이색성 물질과 동시에 적용되는, 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 조성물 및 상기 제2 조성물이 경화되어 연속 코팅 층을 형성하는, 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 색상 또는 색조를 제공하는 적어도 하나의 물질이 침염 공정 동안 상기 경화된 연속 코팅 층 위쪽에 적용되는, 제조 방법.
  23. 제 12 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소가, 제1 배향 방향으로 정렬된 이방성 물질을 갖는 제1 정렬 영역, 및 상기 제1 배향 방향과 상이한 제2 배향 방향으로 정렬된 이방성 물질을 갖는 제2 정렬 영역을 포함하는, 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제1 정렬 영역 및 상기 제2 정렬 영역이,
    상기 광학 요소의 제1 주 표면의 적어도 일부 위쪽에 정렬 코팅 층을 적용하는 단계;
    상기 정렬 코팅 층의 제1 부분을, 제1 편광 방향을 갖는 제1 편광된 복사선에 노출시켜, 상기 제1 정렬 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 정렬 코팅 층의 제2 부분을, 상기 제1 편광 방향과 상이한 제2 편광 방향을 갖는 제2 편광된 복사선에 노출시켜, 상기 제2 정렬 영역을 형성하는 단계
    에 의해 형성되는, 제조 방법.
  25. 제 12 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광 반응성 구역 및 상기 제2 광 반응성 구역 중 적어도 하나가 광변색성 물질을 추가로 포함하는, 제조 방법.
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