KR20230118860A - 전기변색 안과용 렌즈를 형성하는 광학 장치, 이를 포함하는 안경 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 착용자를 위한 전기변색 안과용 렌즈를 형성하도록 의도된 광학 장치, 이러한 전기변색 안과용 렌즈 2개가 안경테에 끼워져 구성되는 안경, 및 이러한 광학 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 광학 장치(1)는 착용자의 적어도 한쪽 눈에 가까운 후면(4b)과 그 반대쪽의 전면(5b)을 각각 형성하는 후방 셸(4)과 전방 셸(5)을 갖는 적어도 하나의 전기변색 셀(3)을 포함하고, 후방 셸과 전방 셸은 적어도 한 쌍의 투명 전극을 구비하며 전기변색 조성물(7)로 채워지는 밀봉 공동을 획정한다. 본 발명에 따르면, 전방 셸 또는 후방 셸 중 하나는 미네랄성 유리 기판을 포함하고, 다른 하나는 유기 고분자 기판을 포함하며, 전기변색 셀은 도수 보정을 위한 처방전을 따르는 처방 렌즈 또는 무도수 렌즈 중에서 선택되는 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈를 형성한다.
Description
본 발명은 착용자를 위한 전기변색 안과용 렌즈를 형성하도록 의도된 광학 장치, 이러한 전기변색 안과용 렌즈 2개가 안경테에 끼워져 구성되는 안경, 및 이러한 광학 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명이 무도수(plano) 타입의 전기변색 렌즈 또는 심지어 전기변색 반가공 렌즈에 관한 것이기도 하지만, 처방 안과용 렌즈를 형성하는 데 유리할 수 있는 스마트 아이웨어(이를테면, 안경)를 위한 전기변색 셀에 특히 적용된다.
일반적으로 주지의 방식에 의하면, 전형적으로 전기변색(EC) 셀은 2개의 투명 외부 셸을 포함하는 구조로서, 두 셸 모두가 무기(미네랄) 재료로 만들어지거나 유기 재료로 만들어지며 두 셸의 내부면에 투명 전기전도성 코팅이 증착되어 전극을 형성한다. 상호 대향 배치된 전기전도성 코팅 사이에 형성된 공동에 일반적으로 EC 액체 또는 겔 조성물이 충전되며, 이러한 EC 조성물은 셀의 전극들 사이에 전기장이 인가되면 각각 환원되고 산화되는 적어도 하나의 산화 화합물과 적어도 하나의 환원 화합물을 함유한다. 대안으로, 동일한 셸 내부면에 단 하나의 전기전도성 코팅만 제공될 수 있으며, 이 경우 해당 전기전도성 코팅은 당해 셸에서의 구조화를 통해, 예를 들면 빗살형 구조나 서로 맞물린 구조를 갖는 2개의 전극으로 분할된다. 이들 산화 화합물 또는 환원 화합물 중 적어도 하나가 EC 화합물이다. 따라서 전기장을 인가하여 셀의 광투과율을 변화시키는 것이 가능하다. 보통 주연부 밀봉부를 통해, 상기 2개의 투명 셸을 지지하고 공동을 밀봉시킬 수 있다.
EC 화합물은 전기변색 특성을 갖는, 즉 환원 상태와 산화 상태를 오가며 색상이 변하는, 물질이다. EC 화합물은 상이한 EC 화합물들의 혼합물일 수 있다. EC 화합물이 환원 또는 산화될 때, EC 화합물이 주는 전자를 받아들일 수 있거나 EC 화합물이 받아들일 전자를 줄 수 있는 다른 산화환원 활성 화합물이 필요하다. 상기 다른 산화환원 활성 화합물은 그 자체가 EC 화합물일 수 있다.
이러한 EC 셀을 사용하면, 전극들 사이에 전기장이 인가됨으로써 EC 화합물의 산화환원 상태 및 이에 따라 셀의 색상을 조절할 수 있다. EC 셀에서 여러 EC 화합물을 조합하는 일은, 전극들 간에 전기장이 인가되지 않았을 때(수동 상태)와 전기장이 인가되었을 때(능동 상태) 셀의 색상을 조절하는 데 유용할 수 있다.
미국 특허출원 제2013/293825 A1호는, 광학 기판과 상기 광학 기판 상에 배치되어 유리 기판을 형성하는 EC 스택을 포함하는 전기변색 광학 시스템에 관한 것으로, EC 스택은 서로 연속적으로 배치된 5개 이상의 세라믹층으로 이루어진다. 앞서 언급한 특허문헌의 도 7에서 볼 수 있듯이, 광학 유리 또는 광학 플라스틱으로 만들어진 렌즈 또는 렌즈 원형(lens blank)과 같은 광학 기판과 EC 유리 기판은 그 사이에 개재되는 접착층을 사용하여 서로 접착된다.
마찬가지로, 내부면에 투명 전기전도성 코팅(예컨대, ITO 재질)이 입혀진 2개의 미네랄 글라스 셸(즉, 두 셸 모두 미네랄 글라스 기판을 구비함)을 포함하는 무도수 EC 셀의 후면에 처방 플라스틱 웨이퍼(예컨대, 폴리카보네이트 재질)가 접착 단계를 통해 부착된 EC 처방 렌즈가 알려져 있다.
미국 특허출원 제2013/293825 A1호에 개시된 EC 광학 시스템의 주요 결점은 위에서 설명한 바와 같이 대부분의 일반적인 EC 셀과 달리 어떠한 액체 또는 겔 조성물도 함유하지 않는 매우 특이한 EC 스택에 있고, 추가로는, 구비되어야 할 광학 기판이 전체 EC 광학 시스템의 총 두께와 총 중량을 현저히 증가시킨다는 데에 있다.
미국 특허출원 제2013/293825 A1호의 EC 광학 시스템의 또 다른 결점이면서 또한 미네랄 EC 셀과 처방 플라스틱 웨이퍼를 구비하는 상기 EC 처방 렌즈의 또 다른 결점은 광학 기판 또는 처방 웨이퍼 상에 EC 스택 또는 미네랄 EC 셀을 부착시키는 단계에 있다. 이러한 부착 단계는 생산 수율을 낮추고 비-품질 비용을 높이는 일부 결함을 야기할 수 있기 때문에 섬세하게 수행되어야 한다.
미국 특허 제9 766 528 B2호는,
- 후면 및 전면을 포함하되, 상기 후면은 제1 전도성 물질을 포함하고 상기 전면 및/또는 후면은 가스 확산 방지층을 포함하는 것인, 제1 가요성 또는 강성 플라스틱 기판, 및
- 후면 및 제2 전도성 물질을 포함하는 전면을 포함하는 제2 가요성 또는 강성 플라스틱 기판
을 포함하는 차량 미러용 EC 장치를 개시하며, 제1 기판은 실링 부재에 의해 제2 기판에 접합(join)되고, 제1 기판의 후면과 제2 기판의 전면은 실링 부재와 함께 둘 사이에 챔버를 형성한다.
상기 EC 장치의 주요 결점은 편평한 셸을 갖는 차량 미러용으로 개시된 라이네이트가 곡선용 EC 장치를 얻기 위함이 아니라는 점과, 도수 보정을 위한 처방 렌즈를 얻기 위함은 더더욱 아니라는 점이다.
본 발명의 목적은 착용자를 위한 새로운 광학 장치를 제공함으로써 적어도 위에 언급한 결점들을 극복하는 데에 있다. 상기 광학 장치는 착용자의 적어도 한쪽 눈에 가까운 후면과 그 반대쪽의 전면을 각각 형성하는 후방 셸과 전방 셸을 갖는 적어도 하나의 전기변색 셀을 포함한다. 후방 셸과 전방 셸은 적어도 한 쌍의 투명 전극을 구비하며 전기변색 조성물로 채워지는 밀봉 공동을 획정함에 따라, 상기 광학 장치는 특히 내충격성, 두께, 중량, 투명도, 균일한 착색, 배리어 특성, 및 전면의 내마모성을 비롯한 렌즈 구조 특성들이 서로 잘 절충된 무도수 또는 처방 유형의 전기변색 렌즈 구조를 형성할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 광학 장치에서 전방 셸 또는 후방 셸 중 하나는 미네랄 유리 기판을 포함하고 다른 하나(즉, 각각 후방 셸 또는 전방 셸)는 유기 고분자(polymer) 기판을 포함함에 따라, 전기변색 셀은 도수 보정을 위한 처방전을 따르는 처방 렌즈 또는 무도수 렌즈 중에서 선택되는 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈 구조를 형성한다.
본 발명의 광학 장치를 형성하는 이러한 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈는 바람직하게는 전방 셸 및 후방 셸이 둘 다 곡선형이고, 이에 따라 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈는, 전체 렌즈 구조 및 구체적으로는 이러한 렌즈 구조의 전면에 대해 얻을 수 있는 전술한 특성들이 만족스럽게 절충된 것에 더하여, 처방 안과용 렌즈에 요구되는 특정 전체 렌즈 도수와 관련하여 결정된 임의의 바람직한 곡률 반경(base curve)을 선택적으로 나타낼 수 있다는 점에 유의해야 한다.
또한 본 발명의 하이브리드(미네랄-유기) EC 안과용 렌즈는 본질적으로 미네랄 유리 EC 전방 또는 후방 셸(즉, 미네랄 유리 기판을 기반으로 한다)과 본질적으로 유기 고분자 EC 후방 또는 전방 셸(즉, 플라스틱 기판과 같은 유기 고분자 기판을 기반으로 한다)의 특정 조합이라는 점에서, 현재까지 시판 중인, 위에 언급한 종래 기술의 전체 미네랄 EC 안과용 렌즈(이러한 시판 미네랄 EC 렌즈는 각각 미네랄 유리 기판에 기반한 전방 셸과 후방 셸을 포함한다)와 구별된다는 점에 유의해야 한다.
단순함을 위해, 본 발명의 특징들에 관한 하기 설명은 하이브리드 안과용 렌즈의 미네랄 셸 및 플라스틱 셸을 참조하기로 한다.
전술한 특징들 중 임의의 것을 포함하는 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 후방 셸 또는 전방 셸은 중량 분율이 50%를 초과, 바람직하게는 70%를 초과하는 단층 또는 다층인 유기 고분자 기판을 포함하며, 유기 고분자 기판은 적어도 하나의 열가소성, 열경화성 또는 광경화 중합체에 기반할 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 유기 고분자 기판은, 예를 들어,
- (메트)아크릴 (공)중합체, 특히 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA),
- 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC),
- 폴리에스테르, 이를테면 폴리에틸렌 푸라노에이트(PEF), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN),
- 코폴리에스터,
- 폴리카보네이트(PC),
- 고리형 올레핀 공중합체(COC),
- 고리형 올레핀 중합체(COP), 또는
- 이들 중합체 중 적어도 하나의 다층 필름, 및/또는 에틸렌과 비닐 알코올의 공중합체(EVOH), 폴리(비닐 알코올)(PVA), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC) 또는 폴리아미드(PA) 중의 적어도 하나의 다층 필름
중에서 선택된 적어도 하나의 투명 열가소성 고분자에 기반할 수 있다.
제2 실시예에 따르면, 유기 고분자 기판은 예를 들어 폴리우레탄, 폴리우레탄/폴리우레아, 폴리티오우레탄, 폴리올(알릴 카보네이트) (공)중합체, 폴리에피설파이드, 또는 폴리에폭사이드 중에서 선택된 적어도 하나의 투명 열가소성 또는 광경화 고분자에 기반할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 전방 셸은 상기 미네랄 유리 기판을 포함하고 후방 셸은 상기 유기 고분자 기판을 포함한다. 이러한 바람직한 경우, 소위 미네랄 셸과 플라스틱 셸은 각각 전방 셸과 후방 셸로 구성된다.
아래에서 상세히 설명하겠지만, 소위 미네랄 셸과 플라스틱 셸이 각각 전방 셸과 후방 셸로 구성되는 본 발명의 다른 고려된 경우와 비교하여, 상기 바람직한 실시예는 추가적인 특유의 유리한 특성들을 제공한다.
유리하게, 본 발명의 광학 장치는, EC 스택 또는 EC 셀을 렌즈 유형의 별도의 광학 기판 또는 웨이퍼에 부착하는 것과 관련된 상기 종래 기술과 달리, 전방 셸 또는 후방 셸에 접합되는 광학 기판을 갖지 않을 수 있으므로, 무도수 렌즈이거나, 주어진 처방전이 이미 반영되어 있거나, 반제품 렌즈일 수 있는 후방 셸을 만들기 위해 유기 고분자 기판을 사용하는 방식으로 이러한 종래 기술의 전술한 결점을 개선한다.
결과적으로, 광학 장치에 부착될 별도의 플라스틱 렌즈 기판 또는 웨이퍼가 없기 때문에 광학 장치의 총 두께와 총 중량을 줄일 수 있고, 추가 접착 단계와 그로 인한 외관상 결함은 물론 비-품질 추가 비용을 피할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 후방 셸 및 전방 셸은 각각 후방 셸의 후면 및 전방 셸의 전면의 반대쪽에 곡선형 내부면을 가질 수 있고, 상기 곡선형 내부면에는 후방 셸과 전방 셸 상에 상호 대향 배치되거나 후방 셸 또는 전방 셸 어느 하나에 모두 위치하는 상기 적어도 한 쌍의 투명 전극이 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 미네랄 셸(바람직하게는 전방 셸)의 곡선형 내부면과 플라스틱 셸(바람직하게는 전방 셸)의 곡선형 내부면에는 플라스틱 셸 및 미네랄 셸 상에 각각 상호 대향 배치되는 상기 한 쌍의 투명 전극이 제공된다.
바로 앞서 전술한 특징을 포함할 수 있는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 투명 전극은,
- 스퍼터링에 의해 증착되고 예를 들어 ATO(AlSnO), ATZO(AlSnZnO), AZO(AlZnO), FTO(FSnO), GZO(GaZnO), ITO(InSnO), ITZO(InSnZnO), IZO(InZnO) 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는, 적어도 하나의 투명 전도성 산화물(TCO),
- 금속을 포함하고 예를 들어 나노메쉬, 나노와이어 또는 나노그리드 중에서 선택되는, 변형 가능한 전기전도성 나노구조체,
- 절연층(I1) - 금속층(M) - 절연층(I2)으로 이루어진 스택으로서, 이때 M은 예를 들어 은, 구리 또는 금이고, I1은 I2와 동일하거나 상이하며, 전기변색 조성물(7)과 접촉하는 절연층(I2)은 투명 전도성 산화물(TCO), 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하고; 다른 한 절연층(I1)은, 투명 전도성 산화물(TCO), 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO))을 포함하거나, 또는 예를 들어 배리어층을 형성할 수 있거나 스택을 통해 광투과율을 높일 수 있는 비전도성층인, 스택, 및/또는
- 전도성 고분자 코팅
중 적어도 하나를 포함하는 전기전도성 층으로 제조된다.
따라서, 전기전도성 층은 상기 투명 전도성 산화물(들)(TCO)과 상기 변형 가능한 전기전도성 나노구조체 및/또는 상기 절연층(I1)-금속층(M)-절연층(I2) 스택의 조합으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 보다 바람직한 실시예에 따르면, 미네랄 전방 셸의 곡선형 내부면과 플라스틱 후방 셸의 곡선형 내부면에는 후방 셸 및 전방 셸 상에 각각 상호 대향 배치되고 하기 조합으로 정의되는 상기 한 쌍의 투명 전극이 제공된다:
- 미네랄 전방 셸의 내부면은 전면 전극으로써 스퍼터링에 의해 증착된 상기 적어도 하나의 TCO(예컨대, ATO, ATZO, AZO, FTO, GZO, ITO, ITZO 또는 IZO 중 적어도 하나)를 포함하고,
- 플라스틱 후방 셸의 내부면은, 후면 전극에 대향하고 선택적으로 배리어층에 더하여, 나노메쉬, 나노와이어 및 나노그리드의 하나 또는 여러 층(들)에서 선택되는 하나의 상기 전기전도성 금속 나노구조체를 포함한다(EC 셀 내의 EC 제제 산화 화합물과 금속의 바람직하지 않은 반응을 막기 위해, 필요 시, 상기 나노구조체를, 여러 개의 중첩된(superposed) 전기전도성 층들 및 교대로 배치된 패시베이션층들로 이루어진 다수 층을 포함하는, 후술되는 적어도 하나의 패시베이션층으로서의 전도성 코팅으로 처리하되, 상기 패시베이션층은 불활성 금속층(예컨대, 금 층)과 같은 전도성 코팅일 수 있음에 유의한다).
이러한 나노메쉬 및 나노와이어는, 용매에 나노구조 현탁액 층을 증착시킨 후 용매를 예컨대 건조시켜 제거하는 방식을 비롯한, 당업계에 알려져 있는 방법으로 얻을 수 있다. 나노그리드는 당업계에 알려진 바와 같이 금속층에 포토리소그래피 방법을 적용함으로써 얻어질 수 있다. 유리하게 이러한 금속 나노메쉬, 나노와이어 또는 나노그리드 층은, 예컨대 통상적으로 스퍼터링에 의해 증착되는 두꺼운 ITO 코팅과 같은 기존의 TCO 취성 재료에 비해, 전기전도성을 잃지 않으면서도 높은 수준의 변형을 유지할 수 있다.
유리하게, 패시베이션 단층 또는 패시베이션 다층(위의 전기전도성 나노구조체와 패시베이션층이 교대로 배치되는 경우)일 수 있는 패시베이션층(들)은,
- 변형 가능한 전기전도성 나노구조체 상에 증착되며, 바람직하게는 PEDOT, 금, 로듐, 백금 또는 팔라듐-기반 코팅 또는 투명 전도성 산화물(TCO) 코팅과 같은 전기전도성 층일 수 있거나, 또는
- 상기 적어도 하나의 전기전도성 층에 직접 포함되며, 바람직하게는 변형 가능한 전기전도성 나노구조체(들)와 하나 또는 여러 개의 전기전도성층(들)의 혼합물(이중층, 또는 3개 이상의 층들로 된 다중층 포함), 혹은 변형 가능한 전기전도성 나노구조체(들)와 하나 또는 여러 개의 투명 전도성 산화물(TCO)의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 패시베이션층(들)에 사용될 수 있는 TCO는 일반적으로 산소 원자들과 적어도 2개의 다른 원소들이 다양한 비율로 구성된 화학식을 갖는 도핑된 금속 산화물, 이를테면 ATO(AlSnO), ATZO(AlSnZnO), AZO(AlZnO), FTO(FSnO), GZO(GaZnO), ITO(InSnO), ITZO(InSnZnO), IZO(InZnO) 또는 이들의 혼합물이다.
전기전도성층에 사용 가능한 TCO-구조 전극이 유리하게는 전체 TCO층보다 훨씬 덜 부서지기 쉽다는 점에 유의해야 한다.
전술한 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 후방 셸 및 전방 셸은 각각 후방 셸의 후면 및 전방 셸의 전면의 반대쪽에 곡선형 내부면을 가지며, 플라스틱 후방 셸은 곡선형 내부면 및/또는 상기 후면 상에 단층 또는 다층의 변형 가능한 배리어 코팅을 추가로 포함한다.
상기 변형 가능한 배리어 코팅은 산소, 수증기 또는 용매 중 적어도 하나에 대한 배리어를 형성할 수 있고, 바람직하게는:
- 알코올 구성단위에서 유도된 적어도 하나의 중합체, 이를테면 에틸렌과 비닐 알코올(EVOH) 또는 폴리(비닐 알코올)(PVA)의 공중합체에 기반하거나,
- 알코올 구성단위에서 유도되지 않은 하나 이상의 중합체, 이를테면 폴리이소부틸렌(PIB)에 기반한 접착층이거나,
- 예를 들어 Al2O3, Si3N4, SN, TiN, SiOxNy, SiOxCy, 인듐 주석 산화물(ITO), SiO2, ZnO2, 또는 TiO2 (식 중, x 및 y는 0 초과 4 이하이다) 중에서 선택된, 무기 또는 하이브리드 유기/무기 가스 배리어 코팅이다.
이러한 배리어는 진공 증착 또는 스퍼터링과 같은 물리 기상 증착, 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD), 원자층 증착(ALD) 또는 중성 빔 보조 스퍼터링(NBAS)에 의해 미네랄 유리 기판(각각 플라스틱 기판)에 도포될 수 있다.
미네랄 유리 기판보다는 플라스틱 기판에 변형 가능한 배리어 코팅이 더 필요하며, 상기 미네랄 유리 기판에 이러한 배리어 코팅이 아예 필요하지 않을 수도 있다는 점에 주목할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하이브리드 EC 렌즈의, 바람직하게는 둘 다 곡선형인, 후방 셸과 전방 셸은 10 ㎛ 내지 400 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 250 ㎛의 거리만큼 서로 이격되어, 접착 밀봉부에 의해 주연부가 획정된 상기 밀봉 공동을 획정하는 간격을 형성하며, 상기 전면과 상기 후면은 각각 예를 들어 볼록형과 오목형이다.
전술한 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있는 본 발명의 바람직한 일반 실시예에 따르면, 상기 하이브리드 미네랄-유기 안경 렌즈는 적어도 하나의 도수 보정 그리고 선택적으로는 난시를 위한 처방전을 따르며, 후방 셸의 상기 후면은 원통형, 원환체 또는 구형 곡률 중 적어도 하나를 포함하고, 후방 셸이 상기 유기 고분자 기판을 포함하는 경우 상기 후면은 프로그래시브 표면(progressive surface)이다.
바로 앞서 전술한 특징과 관련될 수 있는(즉, 하이브리드 EC 처방 렌즈에 관한) 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 후방 셸 및 전방 셸은 2개의 광투과판과 관련하여 공지된 알바레즈(Alvarez) 디자인에 따라 배치될 수 있다. 알바레즈 디자인에서는 적어도 부분적으로 3차 함수에 기반한 제1 표면 프로파일로부터 후방 셸 또는 전방 셸을 도출하고, 적어도 부분적으로 상기 3차 함수의 역수에 기반한 제2 표면 프로파일로부터 후방 셸 또는 전방 셸을 각각 도출함에 따라, 후방 셸과 전방 셸의 각각의 꼭지점이 광축에 배치되었을 때 후방 셸의 유도 위상 변화가 전방 셸에 의해 상쇄되고, 후방 셸과 전방 셸은 대향하는 구면을 갖는다.
유리하게는, 상기 후방 셸과 상기 전방 셸에 대한 하나의 초기 알바레즈 디자인을 통해, 상기 초기 디자인의 두 셸을 옥형 가공하고 절단한 후, 본 발명의 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈에 대한 다양한 범위의 처방전에 맞출 수 있게 된다.
전술한 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있는 본 발명의 다른 특징에 따르면, 후방 셸 및 전방 셸은 각각 후방 셸의 후면 및 전방 셸의 전면의 반대쪽에 곡선형 내부면을 가질 수 있고;
전방 셸 및/또는 후방 셸은 각각 편광 필름, 광변색층, 광변색 편광층, 하드코트, 반사 방지 코팅, 얼룩 방지 코팅, 김서림 방지 코팅, 블루라이트 차단 코팅 또는 정전기 방지 코팅 중 적어도 하나를 예를 들어 상기 전면 및/또는 상기 후면에 추가로 포함하며;
선택적으로 하드코트 또는 반사방지 코팅 중 적어도 하나는 전방 셸 및/또는 후방 셸의 상기 곡선형 내부면에 각각 위치한다.
전술한 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있는 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하이브리드 EC 렌즈의 상기 전기변색 조성물은,
- 예를 들어 모노 비올로겐 또는 비스 비올로겐, 안트라퀴논, 벤자졸, 이미다조[1,2-α]피리딘, 2,1,3-벤조티아디아졸, 이미다졸, 벤조셀레나디아졸, 벤조셀레나졸 또는 이들의 유도체 중에서 선택되는 적어도 하나의 전기변색 산화제,
- 예를 들어 페로센 유도체, 페녹사진 유도체, 페나진 유도체, 페노티아진 유도체, 티오안트렌 유도체, 테트라티아풀발렌 유도체 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 전기변색 환원 화합물,
- 프로필렌 카보네이트와 같은 용매,
- 예를 들어, 카르복실산 관능성 폴리에스테르, 카르복실산 관능성 폴리에테르, 카르복실산 관능성 폴리우레탄, 카르복실산 관능성 폴리아크릴레이트, 카르복실산 관능성 폴리메타크릴레이트, 카르복실산 관능성 폴리비닐아세테이트 공중합체, 이들의 조합물, 이들의 반응 생성물, 또는 이들의 공중합체(폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 아세테이트, 또는 폴리비닐 아세테이트 유도체가 특히 사용 가능하다) 중에서 선택되는, 카르복실 모이어티를 2개 이상 함유한 다관능성 중합체와 같은, 증점제, 및
- 선택적으로, 테트라-n-부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(TBA)와 같은 전해질
을 포함하는 액체 용액 또는 겔일 수 있다.
상기 적어도 하나의 전기변색 산화제는 전해질의 역할을 할 수 있으므로, 위에서 언급한 선택적인 전해질을 첨가할 필요가 없을 수 있다는 점에 주목할 수 있다.
바람직하게, 상기 밀봉 공동은 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 에폭사이드, 폴리우레탄, 폴리이소부틸렌, 실리콘 또는 감압 접착제 중에서 선택되는 가요성 글루인 접착 밀봉부에 의해 주연부가 획정된다.
EC 조성물을 포함하는 모든 유형의 EC 셀, 바람직하게는, 예를 들어 Alesanco et al.에 의해 Materials 2018, 11, 414에서 EC 셀로서 정의된 소위 "올인원 형태(all-in-one-type)" EC를 본 발명에서 사용할 수 있음에 유의해야 하며, 이러한 EC 셀의 EC 제제는 전극들 사이에 전기장이 인가되면 각각 환원되고 산화되는 적어도 하나의 산화 화합물과 적어도 하나의 환원 화합물을 함유한다(이들 산화 화합물 또는 환원 화합물 중 적어도 하나는 EC 화합물이다).
하이브리드 렌즈의 EC 구성의 예시적인 실시예에 따르면,
- 상기 적어도 하나의 EC 산화제는, 알킬비올로겐, 아릴비올로겐, 아릴알킬비올로겐, 알킬아릴비올로겐, 안트라퀴논, 벤자졸, 이미다조[1,2-α]피리딘, 2,1,3-벤조티아디아졸, 이미다졸, 벤조셀레나디아졸, 벤조셀레나졸 및 이들의 유도체와 같은, 모노 비올로겐 또는 비스 비올로겐(즉, 4,4'-비피리디늄 염 또는 비스[4,4'-비피리디늄] 염) 중에서 선택되고,
- 상기 적어도 하나의 EC 환원 화합물은 페로센 유도체, 페녹사진 유도체, 페나진 유도체, 페노티아진 유도체, 티오안트렌 유도체, 테트라티아풀발렌 유도체 또는 이들의 혼합물(예를 들어, 10-메틸페노티아진(MePhtz)) 중에서 선택된다.
이러한 비올로겐 화합물 또는 비올로겐 유도체의 비제한적 예, 보다 구체적으로, 치환된 디알킬, 디아릴 4,4'-비피리디늄 염, 치환된 디알킬, 디아릴 비스[4,4'-비피리디늄] 염 및 이들의 혼합물의 예가 유럽 특허들 제2848667A1호, 제2848668A1호, 제2848669A1호, 제2848670A1호, 제3115433A1호 및 제3345981A1호에 기재되어 있으며, 이들의 교시 내용을 본원에 포함하였다. 본원에서는 바람직한 예로 1,1'-비스(3-(tert-부틸)페닐)[4,4'-비피리딘]-1,1'-디움 비스(테트라플루오로보레이트)를 언급하였다.
바람직한 일 실시예에서, 산화환원 화학 혼합물은 하나의 상기 환원 화합물(이를테면, 10-메틸페노티아진) 및 적어도 하나의 EC 산화 화합물, 바람직하게는 적어도 2개의 EC 산화 화합물(예를 들어, 2개 또는 3개의 EC 산화 화합물)을 포함한다. 바람직하게 각 EC 산화 화합물은 치환된 디알킬 4,4'-비피리디늄염, 치환된 디아릴 4,4'-비피리디늄염, 치환된 디알킬 비스[4,4'-비피리디늄]염 또는 치환된 디아릴 비스[4,4'-비피리디늄]염 중에서 독립적으로 선택되며, 더 바람직하게 상기 적어도 2개의 전기변색 산화 화합물은 적어도 치환된 디아릴 4,4'-비피리디늄 및 적어도 치환된 디아릴 비스[4,4'-비피리디늄]이다.
EC 조성물로써, 다음을 포함하는 용액을 언급할 수 있다: 프로필렌 카보네이트와 같은 용매, 위에 정의한 증점제(즉, 적어도 2개의 카르복실 모이어티를 함유한 상기 다관능성 중합체), 위에 언급한 적어도 하나의 산화제 및 환원제, 그리고 전해질(이를테면, 테트라-n-부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(TBA).
공지된 방식으로, EC 셀의 EC 화합물의 적어도 일부는 액체 또는 겔에 함유되며, 이러한 액체 또는 겔은 EC 조성물을 형성하고 전극들 사이의 공간을 채워, 전해질(EC 재료 자체 및/또는 다른 산화환원 활성종 및/또는 EC 특성과 산화환원 활성이 없는 다른 이온을 포함할 수 있는, 하전된 종으로 구성된다)을 통해, 전극들 사이의 이온 전도(ionic conduction)를 보장한다. 따라서 EC 조성물에 의해 EC 특성의 적어도 일부가 EC 셀에 부여된다.
본 발명에 따른 광학 장치는 안경, 스포츠 고글(예컨대, 스키, 사이클링, 오토바이, 또는 고글을 사용하는 기타 스포츠용) 또는 증강 현실 장치와 같은 모든 안과용 장치를 포함하되, 바람직하게는 안경이다.
그러나 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 광학 장치가 하이브리드 EC 안과용 렌즈(들)를 갖춘 반제품 안과용 장치일 수 있되, 예를 들어 안경테가 없고/없거나 렌즈(들)를 제어하기 위한 전자 시스템, 배터리 및 센서가 없다는 점에 유의해야 한다.
본 발명의 안경은 본 발명에 대해 위에서 정의한 광학 장치를 구비하는 2개의 안과용 렌즈가 안경테에 끼워져 구성되며, 상기 2개의 안과용 렌즈 각각은,
- 바람직하게는 둘 다 곡선형인 상기 후방 셸 및 상기 전방 셸을 포함하고 상기 후면과 그 반대쪽의 전면을 형성하는 전기변색 셀을 포함하되, 바람직하게 전방 셸은 상기 미네랄 유리 기판을 포함하고 후방 셸은 상기 유기 고분자 기판을 포함하며,
- 무도수 렌즈 또는 도수 보정을 위한 처방전을 따르는 처방 렌즈 중에서 선택되는 상기 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈를 형성한다.
유리하게 그리고 전술한 바와 같이, 상기 2개의 안과용 렌즈 각각은 예를 들어 볼록한 전면 및 오목한 후면을 갖는 처방 렌즈일 수 있다.
본 발명에 따른 이러한 안경은 필요하면 언제든지 색상 및 투과율을 수정할 수 있도록 되어 있다. 대부분의 경우, EC 셀은 수동 상태일 때 더 높은 투과율을 갖고 활성 상태일 때에는 더 어두워지는 것이 바람직하다. 따라서 수동 상태일 때 무색이거나 옅은 색을 띄도록 EC 셀의 EC 화합물을 우선적으로 선택한다. 또한 EC 셀 내 EC 화합물들의 조합을 통해, 특히 활성 상태일 때의 EC 셀이 회색이나 갈색과 같은 무채색을 띄도록 하는 것이 종종 바람직하다.
본 발명의 EC 안과용 렌즈가 끼워지는 안경테는 이러한 렌즈를 제어하도록 구성된 전자 시스템을 포함하는 것이 유리하다.
위에서 정의한 광학 장치(이를테면, 안경)을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은,
- 예를 들어 디지털 서피싱(digital surfacing) 기법을 활용하여, 상기 유기 고분자 기판을 포함하는 후방 셸 또는 전방 셸 중 하나를 계산 및 설계하는 단계,
- 접착 밀봉부를 사용하여 상기 밀봉 공동의 주연부를 밀봉하고 밀봉 공동을 상기 전기변색 조성물로 채움으로써, 상기 유기 고분자 기판을 포함하는 후방 셸 또는 전방 셸 중 하나를 다른 하나의 전방 셸 또는 후방 셸에 조립하여 상기 전기변색 셀을 형성하는 단계, 및
- 상기 유기 고분자 기판을 포함하는 후방 셸 또는 전방 셸 중 적어도 하나를 서피싱 및/또는 옥형 가공하는 단계
를 포함한다.
본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 전술한 제조 방법은,
- 2개의 광투과판과 관련된 알바레즈 디자인에 따라 후방 셸 및 전방 셸의 초기 알바레즈 어셈블리를 배치하는 단계로서, 적어도 부분적으로 3차 함수에 기반한 제1 표면 프로파일로부터 후방 셸 원형 또는 전방 셸 원형을 도출하고, 적어도 부분적으로 상기 3차 함수의 역수에 기반한 제2 표면 프로파일로부터 후방 셸 원형 또는 전방 셸 원형을 각각 도출함에 따라, 후방 셸 원형과 전방 셸 원형의 각각의 꼭지점이 광축에 배치되었을 때 후방 셸의 유도 위상 변화가 전방 셸에 의해 상쇄되며, 후방 셸과 전방 셸은 대향하는 구면을 갖는 것인, 단계, 및
- 상기 초기 알바레즈 어셈블리를 시작으로 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈에 대한 다양한 범위의 처방전에 맞추도록, 상기 초기 알바레즈 어셈블리의 두 셸을 옥형 가공하고 절단하는 단계
를 포함한다.
요약하면, 상기 플라스틱 셸이 상기 미네랄 셸에 결합되어 본 발명의 광학 장치(예컨대, 안경)를 형성하는 하이브리드 EC 렌즈의 전술한 유리한 특성으로서 적어도 다음이 포함된다:
- 플라스틱 셸과 미네랄 셸의 각각의 내부면에 TCO(예컨대, ITO) 전극이 코팅된 경우, 소성변형을 피하기 위해 TCO 코팅을 저온에서 플라스틱 셸에 도포해야 하고 또한 이러한 저온에서 양호한 전도성을 유지하기 위해 상당히 두꺼운 두께로 도포해야 하지만, 두꺼운 TCO 코팅으로 인해, 플라스틱이 고온에서 미네랄 유리에 증착된 동일한 TCO보다, 부분적으로 광을 흡수하게 되면서 덜 투명하기 때문에, 하이브리드 EC 렌즈는 완전 플라스틱 EC "기준(witness)" 렌즈(즉, 플라스틱 후방 셸과 플라스틱 전방 셸)보다 양호한 광투과율 및 이에 따른 투명도를 나타낼 수 있고;
- 저온에서 플라스틱 셸에 증착된 TCO 전극 코팅은 미네랄 셸에 증착된 TCO 전극 코팅보다 더 높은 시트 저항을 가지므로, 높은 시트 저항의 두 TCO 코팅을 포함하는 상기 전체 플라스틱 EC "기준" 렌즈에 비해, 두 TCO 코팅의 높은 시트 저항으로 인한 하이브리드 EC 렌즈 내 바람직하지 않은 비균일 착색이 방지되거나 최소한 감소되며;
- 미네랄 셸 덕분에 하이브리드 EC 렌즈는 전체 플라스틱 EC "기준" 렌즈에 비해 전체 렌즈 내부에서의 산소 및 수분 확산이 낮게 나타나는데, EC 산화환원 반응에 산소 및 수분에 대한 우수한 차단 기능이 요구된다는 점에서, 이러한 배리어 효과는 플라스틱 기판보다는 미네랄 기판에서 더 만족스럽고;
- 미네랄 전방 셸 덕분에 하이브리드 EC 렌즈는 전체 플라스틱 EC "기준" 렌즈보다 양호한 내마모성을 나타내며;
- 하이브리드 EC 렌즈는 전체 미네랄 EC "기준" 렌즈보다 가벼워, 심미성과 착용자의 편안함 둘 다 향상시키고(EC 렌즈의 두께가 전체 미네랄 EC 렌즈의 두께와 같거나 더 클 수 있지만, 플라스틱 기판의 밀도가 미네랄 기판의 밀도보다 현저히 낮기 때문이다);
- 바람직하게 플라스틱 후방 셸은 미네랄 전방 셸 내에서 파손될 수 있는 궁극적인 미네랄 유리 조각들을 렌즈의 전방 측으로부터 유지(보유)함에 따라, 전방 셸 및 후방 셸 모두가 미네랄 유리 기판을 기반으로 하는 전체 미네랄 EC "기준" 렌즈에 비해 하이브리드 EC 렌즈의 내충격성이 개선될 수 있다.
본 발명의 내용에 포함됨.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 한 쌍의 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 포함하며 본 발명에 따른 광학 장치를 형성하는 안경의 사시도이다.
도 2a는 도 1에 나타낸 안경의 한 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 정면도이다.
도 2b는 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 도 2a의 IIB-IIB 평면을 따라 절취한 개략 단면도로서, 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 형성하는 EC 셀을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 정면도로서, 전도성 중간 요소에 의해 제어 회로에 연결된 모습을 나타낸다.
도 4는 도 2b에서 볼 수 있는 EC 셀로 구성된, 본 발명에 따른 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 확대 개략 단면도로서, 제어 회로가 2개의 연결 요소 사이에 직접 위치한 모습을 나타낸다.
도 5는 도 2b와 유사한, 본 발명에 따른 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 개략 단면도로서, 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 형성하는 EC 셀을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 개략 사시도로서, 도 5에 나타낸 렌즈의 특정 실시예이다.
도 7a는 상기 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 제공하도록 구성된, 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 셸 및 전방 셸의 알바레즈형 배치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 따른 알바레즈형 배치의 예시적인 실시예의 실물 크기 단면도로서, 좌측의 반쪽 도면은 수평 단면(EC 셀 포함)을 나타내고 우측의 반쪽 도면을 수직 단면을 나타낸다.
도 1은 한 쌍의 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 포함하며 본 발명에 따른 광학 장치를 형성하는 안경의 사시도이다.
도 2a는 도 1에 나타낸 안경의 한 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 정면도이다.
도 2b는 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 도 2a의 IIB-IIB 평면을 따라 절취한 개략 단면도로서, 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 형성하는 EC 셀을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 정면도로서, 전도성 중간 요소에 의해 제어 회로에 연결된 모습을 나타낸다.
도 4는 도 2b에서 볼 수 있는 EC 셀로 구성된, 본 발명에 따른 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 확대 개략 단면도로서, 제어 회로가 2개의 연결 요소 사이에 직접 위치한 모습을 나타낸다.
도 5는 도 2b와 유사한, 본 발명에 따른 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 개략 단면도로서, 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 형성하는 EC 셀을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 개략 사시도로서, 도 5에 나타낸 렌즈의 특정 실시예이다.
도 7a는 상기 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 제공하도록 구성된, 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 셸 및 전방 셸의 알바레즈형 배치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 따른 알바레즈형 배치의 예시적인 실시예의 실물 크기 단면도로서, 좌측의 반쪽 도면은 수평 단면(EC 셀 포함)을 나타내고 우측의 반쪽 도면을 수직 단면을 나타낸다.
용어 "포함하다(이루어지다)"(그리고 이의 문법적 변형, 이를테면 "포함하는(이루어지는)" 및 "포함한(이루어진)"), "구비한다"(그리고 이의 문법적 변형, 이를테면 "구비하는" 및 "구비한"), "함유한다"(그리고 이의 문법적 변형, 이를테면 "함유하는" 및 "함유하는"), 및 "갖는다"(그리고 이의 문법적 변형, 이를테면 "갖는" 및 "가진")는 개방형 연결 동사들이다. 이들 동사는 언급된 특징, 완전체, 단계 또는 (구성)요소 또는 이들의 그룹의 존재를 명시하는 데 사용되지만 하나 이상의 다른 특징, 완전체, 단계 또는 구성 요소 또는 이들의 그룹이 존재하거나 추가되는 것을 배제하지 않는다. 따라서, 하나 이상의 단계 또는 (구성)요소(로)를 "포함하는", "구비하는", "함유하는" 또는 "갖는" 방법이나 방법의 단계는 이러한 하나 이상의 단계 또는 (구성)요소를 보유하지만, 이러한 하나 이상의 단계 또는 (구성)요소만 보유하는 것으로 제한되지 않는다.
달리 지시하지 않는 한, 본원에서 사용되는 성분(재료)의 양, 범위, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자나 표현은 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것임을 이해해야 한다. 또한 달리 지시하지 않는 한, 본 발명에 따르면, 값의 구간을 표시하는 "X부터(에서) Y까지" 또는 "X 내지 Y"는 X값과 Y값을 포함하는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 예시적인 하이브리드 EC 안과용 렌즈:
도 1 내지 도 6, 그리고 이들에 관한 후술되는 설명은 EC 셀 및 관련 안과용 장치의 비제한적 예들에 관한 것으로, 전방 셸과 후방 셸을 위해 선택되는 재료의 조합(이는 본 발명에 따른 것으로, 이하 상세히 설명하기로 한다)을 제외하면 특허문헌 WO 2017/009563 A1에 개시된 것과 유사하다.
도 1에 나타낸 실시예에 따르면, 안과용 장치(1)는 2개의 EC 셀(3a, 3b)이 장착되는 안경테(2)를 포함한다.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 각각의 EC 셀(3)은 유리하게는 전도성이 아닌 외부 층들을 형성하는 2개의 투명 셸(4, 5)을 포함하며, 이들 사이에는 전기변색 조성물(7)로 채워지도록 의도된 공동(6)이 획정된다.
따라서, 각각의 투명 셸(4, 5)은 내부면(4a, 5a) 및 외부면(4b, 5b)을 포함한다. 그러므로 "내부"란 용어는 보다 구체적으로 셀(3)의 공동(6)을 획정하는 면(4a, 5a)을 의미하며, "외부"란 용어는 보다 구체적으로 공동(6)의 외부 측의 면(4b, 5b)을 의미한다. 이에 따라 공동(6)의 두께는 2개의 내부면(4a, 5a) 사이의 간격이다.
구체적으로, 투명 셸(4)은 그의 외부면(4b)이 착용자가 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 착용하였을 때 착용자의 한쪽 눈에 가까운 후면을 형성하도록 설계되며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 위에서 정의한 본 발명의 플라스틱 후방 셸(4)을 형성한다. 따라서 투명 셸(4)은, 중량을 기준으로, 상기 광경화성 유형의 열가소성 또는 열경화성 유기 고분자 기판의 대부분을 구성한다.
이와 달리, 다른 한 투명 셸(5)은 그 외부면(5b)이 착용자가 하이브리드 EC 안과용 렌즈를 착용하였을 때 반대쪽 전면을 형성하도록 설계되어, 본 발명의 상기 바람직한 실시예에 따라 위에서 정의한 미네랄 전방 셸(5)을 형성한다. 따라서, 중량을 기준으로, 주로 상기 미네랄 유리 기판으로 이루어진다.
투명 셸(4, 5)은 또한 자외선을 필터링하기 위해, 특히 예를 들어 420 nm 미만의 파장을 흡수하도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 셸(4, 5)이 유리한 특징(이를테면, 색상이 가미된 반사, 거울 효과, 블루라이트 차단, 또는 적외선 차단을 포함하지만 여기서 열거한 예에 국한되지 않는다)을 가질 수 있도록 셸(4, 5)의 재료를 선택하거나 셸의 내부면(4a, 5a) 및/또는 외부면(4b, 5b)을 처리할 수 있다. 외부면(4b, 5b)에는 또한 스크래치 방지 코팅, 반사 방지(AR) 코팅, 얼룩 방지 코팅, 김서림 방지 코팅, 프라이머 코팅 등이 입혀질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 셸(4, 5)은 착색, 전기변색 및/또는 편광 처리될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전방 셸(5)은 탬퍼링된 재료로 제조하여 기계적 강도를 높일 수 있다.
예를 들어, 각 셸(4, 5)의 외부면(4b, 5b) 상에 하드코트, AR 코팅, 얼룩 방지 코팅 또는 정전기 방지 코팅이 마련될 수 있다. 일부 하드코트나 AR 코팅을 후술되는 전기전도성 코팅(9, 10) 아래에 사용할 수도 있다. 더욱이, 후방 셸(4) 및/또는 전방 셸(5)은 편광 필름, 또는 광변색 층, 또는 심지어 광변색 편광층을 포함할 수도 있다.
바람직하게, 셸(4, 5)은 두께가 50 ㎛ 내지 2000 ㎛, 또는 심지어 300 ㎛ 내지 1000 ㎛이다. 셸(4, 5)은 예를 들어 구형 셸일 수 있고, 특히 주연부 가장자리(8)에 의해 획정되는 회전 타원체 또는 난형(卵形) 모양을 가질 수 있다. 특히, 셸(4, 5)은, 공동(6)의 EC 조성물(7)과 함께, 바람직하게는 안과용 장치(1)의 착용자의 안과 처방전(RX)에 의거한 안과용 렌즈이다.
본 발명에 따르면, 셸(4, 5)의 적어도 하나의 내부면(4a, 5a), 특히 두 내부면(4a, 5a) 모두가 곡선형이다. 즉, 두 내부면의 곡률이 0이 아니다. 예를 들어, 셸(4, 5)의 내부면(4a, 5a)은 각각 오목하거나 볼록할 수 있다. 아울러, 셸(4, 5)의 외부면(4b, 5b) 역시 곡선형일 수 있으며, 특히 오목하거나 볼록할 수 있다.
각각의 투명 셸(4, 5)의 내부면(4a, 5a)은 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히, 위에서 정의한 전기전도성 코팅(9, 10)에 의해 커버된다. 즉, 각 내부면은, 예를 들어,
- 스퍼터링에 의해 증착되는 적어도 하나의 TCO(예컨대, ATO, ATZO, AZO, FTO, GZO, ITO, ITZO 또는 IZO 중 적어도 하나)의 투명 전도성 코팅, 또는
- 나노메쉬, 나노와이어 또는 나노그리드 중에서 선택되며 필요한 경우 EC 셀의 EC 제제와의 금속 반응을 피하도록 적어도 하나의 패시베이션층으로 처리되는, 금속(예컨대, 은)-기반 전기전도성 나노구조체,
- 절연층(I1) - 금속층(M) - 절연층(I2)으로 이루어진 스택으로서, 이때 M은 예를 들어 은, 구리 또는 금이고, I1은 I2와 동일하거나 상이하며, 전기변색 조성물(7)과 접촉하는 절연층(I2)은 투명 전도성 산화물(TCO), 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하고; 다른 한 절연층(I1)은, 투명 전도성 산화물(TCO), 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO))을 포함하거나, 또는 예를 들어 배리어층을 형성할 수 있거나 스택을 통해 광투과율을 높일 수 있는 비전도성층인, 스택, 및/또는
- 전도성 고분자 코팅
을 포함한다.
사용되는 전기전도성 나노구조체(예컨대, 나노와이어)가 이미 부동태화된 경우, 전기전도성 나노구조체를 적어도 하나의 패시베이션층(여러 개의 중첩된(superposed) 전기전도성 층들 및 교대로 배치된 패시베이션층들로 이루어진 다수 층을 포함)으로 처리하지 않아도 된다는 점에 유의해야 한다.
플라스틱 후방 셸(4)은 내부면(4a) 및/또는 외부면(4b)에 적어도 하나의 배리어층(단층 또는 다층 배리어 코팅일 수 있다)을 포함할 수 있다. 후방 셸(4)의 배리어층(들)은 예를 들어 가스(예컨대, 산소) 및/또는 수증기에 대한 배리어일 수 있으며, EC 안과용 장치(1)를 추가로 보호할 수 있고 장치의 수명을 연장할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서 위에 개시한 바와 같이, 후방 셸(4)과 전방 셸(5) 둘 다의 전기전도성 코팅(9, 10)에 대한 유리한 조합은,
- 위에 개시된 배리어층과, 패시베이션층으로서의 전도성 고분자층이 결합된 금속 나노와이어, 나노메쉬 또는 나노그리드로 만들어진 전기전도성 코팅의 조합인 플라스틱 후방 셸(4), 및
- 적합한 전기전도성을 나타내는 TCO(예컨대, ITO) 코팅을 갖는 미네랄 전방 셸(5)
을 제공하는 것일 수 있다.
구체적으로, 나노와이어 또는 나노메쉬를 예컨대 스프레이 코팅, 바 코팅, 잉크젯 코팅, 스핀 코팅, 평면 기판으로의 스크린 인쇄, 또는 곡면 기판으로의 스프레이- 또는 스핀- 또는 잉크젯- 코팅 등의 방식으로 도포할 수 있다. 금속 나노그리드는 포토리소그래피에 의해 만들어질 수 있으며, 패시베이션층은 다양한 기법(예컨대, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯 코팅, 바 코팅 또는 스크린 인쇄 코팅 공정에 의해 도포되는, PEDOT 혹은 기타 전도성 고분자층; 전기화학 공정 또는 무전해 공정에 의한 금 코팅 혹은 로듐 코팅; 또는 PVD, PECVD 또는 스퍼터링에 의해 증착되는 ITO와 같은 TCO 박막으로부터)으로 도포될 수 있다. 은 나노와이어 또는 은 나노메시는, 예컨대 PEDOT와 은 나노와이어의 시판 중인 혼합물(예컨대, Heraeus 제품)로서, 전도성 고분자 코팅에 직접 함유될 수 있다.
셸(4, 5)의 곡률 반경은 조립 후 두 셸(4, 5) 사이에 일정한 간격이 있도록 조정된다. 이들 셸(4, 5)의 조립을 위해서는, 미네랄 유리 셸에 이용되는 것으로 알려진 공정들 중 하나와 유사한 공정을 이용할 수 있되, 특히 플라스틱 후방 셸(4)이 얇은 경우 임의의 변형을 막기 위해 플라스틱 후방 셸(4) 상에 적용되는 제약을 최소화해야 한다. 그렇지만, 다른 공지된 공정들도 이용 가능하다.
셀(3), 특히 2개의 투명 셸(4, 5)은 주연부 밀봉부(11)에 의해 함께 결합된다. 따라서 밀봉부(11)는 공동(6)을 완전히 에워싼다. 밀봉부(11)로 인해, 셀(3)의 충분한 두께(e)를 보장할 수 있고 각 셸(4, 5)의 전기전도성 코팅(9, 10) 사이의 직접적인 접촉을 줄일 수 있다.
특히 셀(3)이 조립된 후의 밀봉부(11)의 높이(h)는 수십 마이크로미터 내지 수백 마이크로미터, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 400 ㎛, 또는 더욱더 구체적으로 80 ㎛ 내지 300 ㎛, 또는 보다 더 구체적으로 90 ㎛ 내지 250 ㎛이다. 예를 들어, 밀봉부(11)의 높이(h)는 약 200 ㎛일 수 있다. 이 높이(h)는 투명 셸(4, 5)의 주연부 가장자리(8) 부근에 있는, 특히 내부면(4a, 5a)의 주연부 가장자리 부근에 있는, 공동(6)의 두께(e)에 상응한다.
보다 구체적으로, 도 2b에 나타낸 밀봉부(11)의 높이(h)는, 후술되겠지만, 연결 요소(14, 15) 상에 증착되지 않은 밀봉부(11)의 높이에 상응한다. 그러나, 밀봉부(11)가 특히 부분적으로 연결 요소(14, 15) 상에 증착되는 일 실시예에서, 높이(h)는 밀봉부(11)의 높이와 함께 연결 요소(14, 15)의 높이에 상응한다.
또한, 밀봉부(11)의 폭(L)은 바람직하게는 고글 용도의 경우에 5000 ㎛ 미만 또는 심지어 3000 ㎛ 미만이고, 안과용 렌즈의 경우에는 1000 ㎛ 미만 또는 심지어 800 ㎛ 미만이다. 따라서, 안과용 장치(1)가 안경테(2)에 설치될 때, 밀봉부(11)는 보이지 않으며 착용자의 시야 또는 안과용 장치(1)의 유효 영역을 제한하지 않게 된다.
"폭"이라는 용어는 투명 셸(4, 5)의 내부면(4a, 5a)에 실질적으로 평행한 평면에서 연장되는 구성요소의 크기를 의미한다. "높이" 또는 "두께"라는 용어는 셸(4, 5)의 내부면(4a, 5a)을 실질적으로 가로지르는 방향으로 연장되는 구성요소의 크기를 의미한다.
밀봉부(11)는 2개의 투명 셸(4, 5) 사이에 점착성을 유지하는 접착 재료(20)로 제조된다. 접착 재료(20)는 선택된 조립 공정 동안 변형을 견딜 수 있는 임의의 가요성 글루일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 접착 재료(20)는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 에폭사이드, 폴리우레탄, 폴리이소부틸렌 또는 실리콘 글루 중에서 선택되는, 바람직하게는 폴리이소부틸렌, 양이온성 에폭시, 에폭시-아민, 에폭시-무수물 또는 옥심 실리콘 글루 중에서 선택되는, 가요성 글루일 수 있다. 대안으로 접착 재료(20)는 핫멜트 용제형 접착제처럼 바를 수 있거나 그렇지 않은 감압성 글루일 수 있다.
접착 재료(20)는 광중합 수지 및/또는 열중합 수지인 것이 바람직하며, 특히 폴리이소부틸렌 감압성 접착제 또는 양이온 촉매로 개시된 에폭시 수지일 수 있다. 폴리이소부틸렌 글루를 제외하고, 이러한 수지(예컨대, 양이온성 에폭시)는, 후술되겠지만, 빛에 노출되고/되거나 열에 가열되면 가교결합될 수 있다. 가교결합된 후의 충전된 에폭시 수지로, 양호한 기계적 강도를 갖는 밀봉부(11)를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 얻어진 밀봉부(11)는 수밀성과 기밀성을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 접착 재료(20)는 EC 조성물(7)에 대해 상용성이거나, 불활성이다(즉, EC 조성물(7)의 화학적 상호작용 또는 분해를 유도하지 않는다).
일 실시예에 따르면, 접착 재료(20)는 유리 비즈 또는 고분자 비즈와 같은 간격유지 요소(12)를 포함한다. 간격유지 요소(12)는 전기적으로 절연된다. 특히, 접착 재료(20)의 간격유지 요소(12)는 각각의 셸(4, 5)의 내부면(4a, 5a)과 접촉한다. 따라서 간격유지 요소(12)를 통해, 밀봉부(11)의 높이(h)를 획정하고 제어할 수 있으며 이로써 충분한 두께(e)의 공동(6)을 얻을 수 있다. 드롭 필링 공법 이용 시에는 간격유지 요소(12)가 필요하지 않을 수 있다(이 경우, 두께는 한 표면에 분배되는 액체의 부피와 밀봉부(11)의 높이에 따라 제어된다).
일 실시예에 따르면, 접착 재료(20)는 또한 요변성제를 포함한다. 이러한 요변성제는 셸(4, 5) 중 하나에 증착되는 접착 재료(20)의 양을 제어함으로써, 밀봉부(11)의 형상을 최적화할 수 있게 한다.
요변성제로 인해, 특히 밀봉부(11)의 높이(h)와 폭(L) 사이의 비율이 적합해질 수 있다. 따라서 밀봉부(11)의 폭(L)을 최소화하면서 충분한 두께(e)의 공동(6)을 얻을 수 있다. 이에 따라 가장자리 효과, 즉, 셸(4, 5)에 접착 재료(20)가 증착되는 동안 접착 재료(20)가 국부적으로 확산하게 되면서 밀봉부(11)의 폭(L)이 현저히 증가되는 현상을 피할 수 있게 된다. 예를 들어 도 2b에 나타낸 바와 같이, 밀봉부는 투명 셸(4, 5)의 내부면(4a, 5a)에 수직 방향으로 뻗어 있다.
또한, 요변성제로 인해, 밀봉부의 높이(h)와 폭(L) 간의 비율을 제어하면서 곡면에 밀봉부를 부착시킬 수 있다. 따라서, 밀봉부가 곡면의 복잡한 선을 따라 증착되더라도, 밀봉부의 유동성(rheology)을 제어함으로써 밀봉부가 퍼지거나 움츠러드는 것을 방지하기 때문에 밀봉부의 단면(높이(h) 및 폭(L))이 실질적으로 일정하게 유지되며 누출 방지 또는 심미적 결함이 발생하지 않는다. 필러(예컨대, 밀봉부 등을 착색할 수 있는 카본 블랙)와 같은 다른 첨가제를 접착 재료(20)에 사용할 수 있다.
각각의 셸(4, 5)의 전기전도성 코팅(9, 10)은 서로 직접 접촉하지 않는 전극을 형성하며, 도 1에 나타낸 배터리와 같은 외부 전원(13)에 전기적으로 연결되도록 의도된다.
이를 위해, 특히 금속성인 연결 요소(14, 15)("버스"로도 지칭된다)가 각 전도성 코팅(9, 10)과 직접 접촉하는 각 셸(4, 5)의 주연부에 용착될 수 있다. 각각의 연결 요소(14, 15)는 각 셸(4, 5)의 주연부 가장자리(8)에서, 특히 셀(3)의 자장자리 면에서, 셸(4, 5)을 부분적으로, 특히 완전히 에워싼다. 각각의 연결 요소(14, 15)는 특히 각 셸(4, 5)의 주연부 가장자리(7)에 위치하여, 각 셸(4, 5)의 둘레에 특히 등전위를 형성한다. 연결 요소(14, 15)는 예를 들어 구리, 금, 은 또는 니켈로 만들어진다. 바람직하게, 연결 요소(14, 15)는 부동태화 처리됨으로써, EC 조성물(7)과 상호 작용하지 않고 부식되지 않도록 한다.
각각의 연결 요소(14, 15)는 셀(3)에 의해 형성된 공동(6)의 외부에 위치하므로 공동(6)에 채워져 있는 EC 조성물(7)과 접촉하지 않는다. 일 변형예로, 밀봉부(11)가 이들 연결 요소(14, 15)를 적어도 부분적으로 커버할 수도 있다.
밀봉부(11)는 공동(6)과 각각의 연결 요소(14, 15) 사이에 위치한다. 즉, 밀봉부(11)의 둘레는 각 연결 요소(14, 15)의 둘레보다 작다. 따라서 각 연결 요소(14, 15)는 EC 조성물(7)로부터 분리(특히, 전기적으로 분리)되어, 셀(3)의 임의의 국부적 오작동을 방지하게 된다.
고글 용도의 경우에 각각의 연결 요소(14, 15)의 폭은 바람직하게는 500 ㎛ 내지 1500 ㎛이다. 추가로 각각의 연결 요소(14, 15)의 높이는 바람직하게 0.5 ㎛ 내지 50 ㎛, 우선적으로는 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 더욱 우선적으로는 1 ㎛ 내지 25 ㎛이다. 2개 연결 요소(14, 15)의 총 두께가 반드시 셀(3)의 두께(e)보다 작으므로, 이들 두 연결 요소(14, 15)는 서로 접촉하지 않는다.
셀(3)의 전기 작동을 보장하기 위해, 각 연결 요소(14, 15)는 제어 회로(16)에 전기적으로 연결된다. 제어 회로(16)는 예를 들어 마이크로컨트롤러가 장착된 초소형(miniaturized) 전자 제어 보드일 수 있으며, 이를 통해 셀(3)의 전원 켜기, 전원 끄기 및/또는 전송 레벨을 제어할 수 있다.
예를 들어 도 4에 나타낸 실시예에 따르면, 제어 회로(16)는 2개의 연결 요소(14, 15) 사이에 직접 위치한다. 밀봉부(11)는 이 제어 회로(16)와 접촉하지 않고 간섭하지 않는다. 제어 회로(16)는 또한 2개의 면(16a, 16b)을 포함하며, 각각의 면(16a, 16b)은 연결 요소(14, 15)와 특히, 직접 접촉하거나 전도성 글로나 전도성 접착제의 도움으로, 전기적으로 연결된다. 본 실시예에 따르면, 상기 제어 회로(16)의 2개의 면(16a, 16b) 사이의 높이는 셀(3)의 공동 두께(e)에서 연결 요소(14, 15)의 두께를 뺀 것과 동일하다.
도 3에 나타낸 다른 실시예에 따르면, 제어 회로(16)가 2개의 연결 요소(14, 15) 사이에 직접 위치하지는 않는다. 안과용 장치(1)는 전도성 중간 요소(17)("플렉스"라고도 한다)를 포함한다. 전도성 중간 요소(17)는 바람직하게는 도 1에 나타낸 안과용 장치(1)의 안경테(2)의 코 쪽 또는 관자놀이 쪽에 위치한다.
본 실시예에 따르면, 전도성 중간 요소(17)의 제1 단부(17a)가 독립적으로 각각의 연결 요소(14, 15)에 전기적으로 연결된다. 전도성 중간 요소(17)는 각 연결 요소(9, 10)의 비교적 넓은 표면과 접촉할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 셀(3)과의 조립을 용이하게 하기 위해 전도성 중간 요소(17)의 형상이 예를 들어 셸(4, 5)의 주연부 가장자리(8)의 형상과 부분적으로 일치할 수 있다.
따라서 전도성 중간 요소(17)는 각각의 셸(4, 5)의 주연부 가장자리(8)를 부분적으로 또는 완전히 에워쌀 수 있다. 전도성 중간 요소(17)가 셸(4, 5)의 주연부 가장자리(8)를 완전히 에워싸는 본 실시예에 따르면, 셀(3)은 연결 요소(14, 15)를 구비하지 않아도 되며, 전도성 중간 요소(17)가 연결 요소(14, 15)로서의 역할을 한다.
따라서, 일 변형예로서, 특히 전술한 코팅(9, 10)이 높은 전도성 재료로 제조된 경우, 셀(3)은 연결 요소(14, 15)를 구비하지 않아도 된다.
전도성 중간 요소(17)의 제2 단부(17b) 또한 셀(3)의 작동이 제어될 수 있도록 제어 회로(16)에 전기적으로 연결된다.
위에 개시한 EC 셀(3)과 같은 완전한 EC 폴리머 장치를 마련하기 위해, 드롭 필링(DF)기법이나 백필링(BF) 기법을 이용하여 표준 EC 셀 조립/충전 공정을 구현한다.
렌즈 주위에 일정한 전위를 유지하려면 렌즈의 각 면 주위에 전기전도성 트랙이 필요할 수 있다. 이러한 전도성 트랙은 예를 들어 조립 공정 이전이나 이후에 은 잉크와 같은 금속 잉크를 전기전도성 층에 직접 분배하여 제공할 수 있다(상기 잉크는 전기전도성 층과 상용성이어야 한다).
본 발명의 하이브리드 EC 안과용 장치의 제조 방법:
하기의 예시적인 방법들은 본 발명을 보다 상세하게 비제한적인 방식으로 설명한다.
도 5에서 볼 수 있듯이, 후방 셸(4)과 전방 셸(5)은 접착 밀봉부(11)를 사용하여 함께 조립되어 EC 셀(3) 및 이에 따른 EC 안과용 렌즈를 형성하며, 이렇게 형성된 셀(3)은 EC 액체 또는 겔 조성물(7)로 채워진다. 전술한 바와 같이, 플라스틱 후방 셸(4)은 무도수 렌즈이거나, 주어진 처방전(RX)이 이미 반영되어 있거나, 반제품 렌즈일 수 있다.
플라스틱 후방 셸(4)을 사용하면 특히 DS(디지털 서피싱) 기법을 활용할 수 있게 된다. 이는 보다 복잡한 표면을 계산 및 제조할 수 있고(예컨대, 표면 마무리(surface fitting)) 주로 안경 공장에서 이용되던 기술을 활용할 수 있다는 것을 의미한다.
가장자리를 옥형(edging) 가공하는 경우, 표준 옥습기(edging machine)로 가공되는 플라스틱 후방 셸(4)에, 웨이퍼를 안경테에 통합하기 위한 베벨(bevel) 또는 기타 솔루션을 바를 수 있다. 이에 따라 EC 셀을 안경테에 정확하게 끼울 수 있게 된다.
일부 전도성 코팅은 부서지기 쉽고 서피싱 및/또는 옥형 공정(들) 시 적용되는 제약을 견디지 못할 수 있다는 점을 감안하여, 이들 전도성 코팅을 플라스틱 후방 셸(4)의 옥형 가공 이후 또는 서피싱 이후에 도포할 수도 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 미네랄 전방 셸과 사전에 조립된 플라스틱 후방 셸을 절단한다. 일반적으로 장착 관련 데이터는 옥형 단계에 포함되며, 이에 따라 표면 계산에 통합되어, 이 계산 전에 착용자 데이터를 갖게 된다.
도 6은 하이브리드 EC 안과용 렌즈의 후면(4b)과 전면(5b)을 나타내는 미네랄 전방 셸(5) 및 플라스틱 후방 셸(4) 각각에 대한 비제한적 예시적 실시예를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 한 번의 처방 추가(add-on) 및 조립 작업으로 플라스틱 후방 셸(4)과 미네랄 전방 셸(5)을 배치하기 위해 도 7a의 개략적 도면과 도 7b의 실물 크기 도면(도 7b의 두 반쪽 도면에서 볼 수 있는 EC 셀(3) 참조)에서 볼 수 있는 것과 같은 알바레즈 디자인을 사용한다. 미국 특허 제3,305,294 A호에서 출처를 알 수 있는 디자인인 알바레즈 안경 렌즈의 예시적인 디자인이 예를 들어 인터넷 웹사이트 https://www.laserfocusworld.com/optics/article/16555776/alvarez-lens-enters-the-real-world에 공개되어 있다.
구체적으로, 본 배치구조를 얻기 위한 방법은 2개의 광투과판에 대한 Alvarez 디자인에 따라 후방 셸 원형과 전방 셸 원형의 초기 알바레즈 어셈블리를 배치하는 단계를 포함한다. 알바레즈 어셈블리의 정의를 이용하여, 도 7a에 나타낸 직교 좌표계(XYZ)에 따라, 3차 함수(즉, 3차 함수 z = ax3 - bx - cy3 + dy에서 얻은 회절 알바레즈 판에 대한 위상 곡선(phase contour))에 기반한 제1 표면 프로파일로부터 후방 셸 원형 또는 전방 셸 원형을 도출하고, 상기 3차 함수의 역수에 기반한 제2 표면 프로파일로부터 후방 셸 원형 또는 전방 셸 원형을 각각 도출한다.
착용자에게 내려지는 처방전(RX)에 따라, 플라스틱 후방 셸 원형의 옥형 가공을 조정하여 하이브리드 렌즈에 적합한 도수를 얻는다. 도 7a의 예에서 볼 수 있듯이 이 경우, 처방전(RX)은 반대 표면에 알베레즈 디자인이 입혀진 구형 셸을 통해 얻는다.
제2 단계에서는 하나의 셸 원형을 다른 셸 원형에 대해 다음과 같이 위치시킨다:
- X축 및 이에 직교하는 Y축에 따라 병진 이동시켜 도수 및 난시를 각각 조절(manage)하고,
- Z축에 따라 회전시켜 실린더의 축을 조절한다(셸(4, 5)의 두께 방향(Z)은 이들 두 셸의 곡률에 횡방향이고, 셸(4, 5)의 높이 방향(X)은 길이 방향(Y)과 두께 방향(Z) 둘 다 포함하는 도 7a의 평면에 수직이다).
정확히 동일한 원래 원형들과 상이한 도수들을 얻기 위해, 전방 셸 원형을 고정하고, 후방 셸 원형을 다른 중앙 정렬 위치로 옥형 가공하였다.
대안으로, 두 셸 원형이 일단 제대로 조립되었다면 두 셸 원형을 동시에 옥형 가공할 수 있다.
다시 말해, 초기 알바레즈 어셈블리의 두 셸 원형을 옥형 가공하고 절단하여 상기 후방 셸(4)과 전방 셸(5)을 얻는 것으로서, 유리하게는 초기 알바레즈 어셈블리에 따른 후방 셸 원형 및 전방 셸 원형의 한 가지 기준을 시작으로 본 발명의 하이브리드 렌즈에 대한 다양한 범위의 처방전(RX)에 맞출 수 있게 된다.
이러한 알바레즈 실시예 덕분에, 유리하게는 하이브리드 렌즈의 후방 셸(4)의 후면(4b)이 요구되는 RX 처방전을 따르도록 디지털 서피싱 기법을 통해 정확한 기하형태로 필요하면 언제든지 제조할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
Claims (15)
- 착용자를 위한 광학 장치(1)에 있어서,
착용자의 적어도 한쪽 눈에 가까운 후면과 그 반대쪽의 전면을 각각 형성하는 후방 셸(4)과 전방 셸(5)을 갖는 적어도 하나의 전기변색 셀(3)로서, 후방 셸(4)과 전방 셸(5)은 적어도 한 쌍의 투명 전극(9, 10)을 구비하며 전기변색 조성물(7)로 채워지는 밀봉 공동(6)을 획정하는 것인, 전기변색 셀(3)
을 포함하며,
전방 셸 또는 후방 셸 중 하나는 미네랄 유리 기판을 포함하고 다른 하나는 유기 고분자(polymer) 기판을 포함하며,
전기변색 셀은 도수 보정을 위한 처방전을 따르는 처방 렌즈 또는 무도수(plano) 렌즈 중에서 선택되는 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈를 형성하는 것인, 착용자를 위한 광학 장치(1). - 제1항에 있어서,
전방 셸(5)은 상기 미네랄 유리 기판을 포함하고, 후방 셸(4)은 상기 유기 고분자 기판을 포함하며, 바람직하게는 전방 셸 또는 후방 셸에 접착되는 광학 기판을 구비하지 않는 광학 장치(1). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
둘 다 곡선형인 후방 셸(4)과 전방 셸(5)은 10 ㎛ 내지 400 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 250 ㎛의 거리만큼 서로 이격되어, 접착 밀봉부(11)에 의해 주연부가 획정되는 상기 밀봉 공동(6)을 획정하는 간격을 형성하며, 상기 전면과 상기 후면은 각각 예를 들어 볼록형과 오목형인, 광학 장치(1). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하이브리드 미네랄-유기 안경 렌즈는 적어도 하나의 도수 보정 그리고 선택적으로는 난시를 위한 처방전을 따르며, 후방 셸의 상기 후면은 원통형, 원환체 또는 구형 곡률 중 적어도 하나를 포함하고, 후방 셸이 상기 유기 고분자 기판을 포함하는 경우 상기 후면은 프로그래시브 표면(progressive surface)인, 광학 장치(1). - 제4항에 있어서,
후방 셸(4) 및 전방 셸(5)은 2개의 광투과판(transmissive plate)과 관련하여 공지된 알바레즈(Alvarez) 디자인에 따라 배치되며, 알바레즈 디자인에서는 적어도 부분적으로 3차 함수에 기반한 제1 표면 프로파일로부터 후방 셸 또는 전방 셸을 도출하고, 적어도 부분적으로 상기 3차 함수의 역수에 기반한 제2 표면 프로파일로부터 후방 셸 또는 전방 셸을 각각 도출함에 따라, 후방 셸과 전방 셸의 각각의 꼭지점이 광축에 배치되었을 때 후방 셸의 유도 위상 변화가 전방 셸에 의해 상쇄되고, 후방 셸과 전방 셸은 대향하는 구면을 가지며,
상기 후방 셸과 상기 전방 셸에 대한 하나의 초기 알바레즈 디자인을 통해, 상기 초기 디자인의 두 셸을 옥형 가공(edging)하고 절단한 후, 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈에 대한 다양한 범위의 처방전에 맞출 수 있는 것인, 광학 장치(1). - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
후방 셸(4) 및 전방 셸(5)은 각각 후방 셸의 후면 및 전방 셸의 전면의 반대쪽에 곡선형 내부면(4a, 5a)을 가지며, 상기 곡선형 내부면에는 후방 셸(4)과 전방 셸(5) 상에 상호 대향 배치되거나 후방 셸(4) 또는 전방 셸(5) 어느 하나에 모두 위치하는 상기 적어도 한 쌍의 투명 전극(9, 10)이 제공되고,
바람직하게, 상기 적어도 한 쌍의 투명 전극(9, 10) 중 각 전극은,
- 스퍼터링에 의해 증착되고 예를 들어 ATO(AlSnO), ATZO(AlSnZnO), AZO(AlZnO), FTO(FSnO), GZO(GaZnO), ITO(InSnO), ITZO(InSnZnO), IZO(InZnO) 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는, 적어도 하나의 투명 전도성 산화물(TCO),
- 금속을 포함하고 예를 들어 나노메쉬, 나노와이어 또는 나노그리드 중에서 선택되는, 변형 가능한 전기전도성 나노구조체, 또는
- 절연층(I1) - 금속층(M) - 절연층(I2)으로 이루어진 스택으로서, 이때 M은 예를 들어 은, 구리 또는 금이고, I1은 I2와 동일하거나 상이하며, 전기변색 조성물(7)과 접촉하는 절연층(I2)은 투명 전도성 산화물(TCO), 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하고; 다른 한 절연층(I1)은, 투명 전도성 산화물(TCO), 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO))을 포함하거나, 또는 예를 들어 배리어층을 형성할 수 있거나 스택을 통해 광투과율을 높일 수 있는 비전도성층인, 스택
중 적어도 하나를 포함하는 전기전도성층으로 구성되는 것인, 광학 장치(1). - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
후방 셸은 중량 분율이 50%를 초과, 바람직하게는 70%를 초과하는 단층 또는 다층인 유기 고분자 기판을 포함하며, 유기 고분자 기판은 적어도 하나의 열가소성, 열경화성 또는 광경화 중합체에 기반하는 것인, 광학 장치(1). - 제7항에 있어서,
유기 고분자 기판은, 예를 들어,
- (메트)아크릴 (공)중합체, 특히 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA),
- 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC),
- 폴리에스테르, 이를테면 폴리에틸렌 푸라노에이트(PEF), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN),
- 코폴리에스터,
- 폴리카보네이트(PC),
- 고리형 올레핀 공중합체(COC),
- 고리형 올레핀 중합체(COP), 또는
- 이들 중합체 중 적어도 하나의 다층 필름, 및/또는 에틸렌과 비닐 알코올의 공중합체(EVOH), 폴리(비닐 알코올)(PVA), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC) 또는 폴리아미드(PA) 중의 적어도 하나의 다층 필름
중에서 선택된 적어도 하나의 투명 열가소성 고분자에 기반하는 것인, 광학 장치(1). - 제7항에 있어서,
유기 고분자 기판은 예를 들어 폴리우레탄, 폴리우레탄/폴리우레아, 폴리티오우레탄, 폴리올(알릴 카보네이트) (공)중합체, 폴리에피설파이드, 또는 폴리에폭사이드 중에서 선택된 적어도 하나의 투명 열가소성 또는 광경화 고분자에 기반하는 것인, 광학 장치(1). - 제2항과 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
후방 셸(4) 및 전방 셸(5)은 각각 후방 셸의 후면 및 전방 셸의 전면의 반대쪽에 곡선형 내부면(4a, 5a)을 가지며,
후방 셸은 곡선형 내부면 및/또는 상기 후면 상에 변형 가능한 배리어 코팅을 추가로 포함하고, 상기 변형 가능한 배리어 코팅은 산소, 수증기 또는 용매 중 적어도 하나에 대한 배리어를 형성할 수 있으며, 바람직하게는:
- 알코올 구성단위에서 유도된 적어도 하나의 중합체, 이를테면 에틸렌과 비닐 알코올(EVOH) 또는 폴리(비닐 알코올)(PVA)의 공중합체에 기반하거나,
- 알코올 구성단위에서 유도되지 않은 하나 이상의 중합체, 이를테면 폴리이소부틸렌(PIB)에 기반한 접착층이거나,
- 예를 들어 Al2O3, Si3N4, SN, TiN, SiOxNy, SiOxCy, 인듐 주석 산화물(ITO), SiO2, ZnO2, 또는 TiO2 (식 중, x 및 y는 0 초과 4 이하이다) 중에서 선택된, 무기 또는 하이브리드 유기/무기 가스 배리어 코팅인, 광학 장치(1). - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
후방 셸(4) 및 전방 셸(5)은 각각 후방 셸의 후면 및 전방 셸의 전면의 반대쪽에 곡선형 내부면(4a, 5a)을 가지며,
전방 셸 및/또는 후방 셸은 각각 편광 필름, 광변색층, 광변색 편광층, 하드코트, 반사 방지 코팅, 얼룩 방지 코팅, 김서림 방지 코팅, 블루라이트 차단 코팅 또는 정전기 방지 코팅 중 적어도 하나를 예를 들어 상기 전면 및/또는 상기 후면에 추가로 포함하며;
선택적으로 하드코트 또는 반사방지 코팅 중 적어도 하나는 전방 셸 및/또는 후방 셸의 상기 곡선형 내부면에 각각 위치하는 것인, 광학 장치(1). - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기변색 조성물(7)은,
- 예를 들어 모노 비올로겐 또는 비스 비올로겐, 안트라퀴논, 벤자졸, 이미다조[1,2-α]피리딘, 2,1,3-벤조티아디아졸, 이미다졸, 벤조셀레나디아졸, 벤조셀레나졸 또는 이들의 유도체 중에서 선택되는 적어도 하나의 전기변색 산화제,
- 예를 들어 페로센 유도체, 페녹사진 유도체, 페나진 유도체, 페노티아진 유도체, 티오안트렌 유도체, 테트라티아풀발렌 유도체 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 전기변색 환원 화합물,
- 프로필렌 카보네이트와 같은 용매,
- 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 아세테이트, 또는 폴리비닐 아세테이트 유도체와 같은 증점체, 및
- 선택적으로, 테트라-n-부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(TBA)와 같은 전해질
을 포함하는 액체 용액 또는 겔이고,
상기 밀봉 공동(6)은 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 에폭사이드, 폴리우레탄, 폴리이소부틸렌, 실리콘 또는 감압 접착제 중에서 선택되는 가요성 글루인 접착 밀봉부(11)에 의해 주연부가 획정되는 것인, 광학 장치(1). - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 광학 장치(1)를 구비하는 2개의 안과용 렌즈가 안경테에 끼워져 구성되는 안경으로서,
상기 2개의 안과용 렌즈 각각은, 바람직하게는 둘 다 곡선형인 상기 후방 셸(4) 및 상기 전방 셸(5)을 포함하고 상기 후면과 그 반대쪽의 전면을 형성하는 전기변색 셀(3)을 포함하되, 바람직하게 전방 셸은 상기 미네랄 유리 기판을 포함하고 후방 셸은 상기 유기 고분자 기판을 포함하며,
상기 2개의 안과용 렌즈 각각은, 무도수 렌즈 또는 도수 보정을 위한 처방전을 따르는 처방 렌즈 중에서 선택되는 상기 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈를 형성하는 것인, 안경. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 광학 장치(1)의 제조 방법으로서,
- 디지털 서피싱(digital surfacing) 기법을 활용하여, 상기 유기 고분자 기판을 포함하는 후방 셸(4) 또는 전방 셸(5) 중 하나를 계산 및 설계하는 단계,
- 접착 밀봉부(11)를 사용하여 상기 밀봉 공동(6)의 주연부를 밀봉하고 밀봉 공동을 상기 전기변색 조성물(7)로 채움으로써, 상기 유기 고분자 기판을 포함하는 후방 셸 또는 전방 셸 중 하나를 다른 하나의 전방 셸 또는 후방 셸에 조립하여 상기 전기변색 셀을 형성하는 단계, 및
- 상기 유기 고분자 기판을 포함하는 후방 셸 또는 전방 셸 중 적어도 하나를 서피싱 및/또는 옥형 가공(edging)하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제14항에 있어서,
- 2개의 광투과판과 관련된 알바레즈 디자인에 따라 후방 셸(4) 및 전방 셸(5)의 초기 알바레즈 어셈블리를 배치하는 단계로서, 적어도 부분적으로 3차 함수에 기반한 제1 표면 프로파일로부터 후방 셸 또는 전방 셸을 도출하고, 적어도 부분적으로 상기 3차 함수의 역수에 기반한 제2 표면 프로파일로부터 후방 셸 또는 전방 셸을 각각 도출함에 따라, 후방 셸과 전방 셸의 각각의 꼭지점이 광축에 배치되었을 때 후방 셸의 유도 위상 변화가 전방 셸에 의해 상쇄되며, 후방 셸과 전방 셸은 대향하는 구면을 갖는 것인, 단계, 및
- 상기 초기 알바레즈 어셈블리를 시작으로 하이브리드 미네랄-유기 안과용 렌즈에 대한 다양한 범위의 처방전에 맞추도록, 상기 초기 알바레즈 어셈블리의 두 셸을 옥형 가공하고 절단하는 단계
를 포함하는 방법.
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