TW201504664A - 抗反射鏡片及其製造方法 - Google Patents

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Kai C Su
Leslie F Stebbins
Bill Mantch
Eugene C Letter
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Qspex Technologies Inc
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Abstract

本發明係關於一種將抗反射塗層塗覆於模具之光學表面上之方法。在一個實施例中，該方法包括以下步驟：提供具有光學表面之鏡片模具；在該光學表面上形成超疏水性材料層，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為該超疏水性材料之相對百分比；在該超疏水性材料層上形成抗反射塗層層狀結構；及在該抗反射塗層層狀結構上形成以單層厚度沈積之偶合劑層，該形成係在非質子性條件下使用氣相沈積或藉由使用偶合劑於非質子性溶劑中之溶液進行浸塗或旋塗來實現。

Description

抗反射鏡片及其製造方法 【相關申請案之交叉申請】
本申請案為2011年4月15日由Kai C.Su,Leslie F.Stebbins,Bill Mantch及Eugene C.Letter申請之標題為「ANTI-REFLECTIVE LENSES AND METHODS FOR MANUFACTURING THE SAME」之美國專利申請案第13/088,199號的部分接續申請案。上文確定之同在申請中之申請案的揭示內容以全文引用的方式併入本文中。
本申請案亦為2012年10月10日由Kai C.Su,Leslie F.Stebbins,Bill Mantch及Eugene C.Letter申請之標題為「ANTI-REFLECTIVE LENSES AND METHODS FOR MANUFACTURING THE SAME」之美國專利申請案第13/648,642號的部分接續申請案。上文確定之同在申請中之申請案的揭示內容以全文引用的方式併入本文中。
在本發明之描述中引用並論述了一些參考文獻，其可包括專利、專利申請案及各種公開案。提供此類參考文獻之引用及/或論述以僅闡明本發明之描述，且並不承認任何此類參考文獻為本文中所描述之本發明的「先前技術」。本說明書中所引用並論述之所有參考文獻以全文引用的方式併入本文中且其引用的程度就如同已個別地將各參考文獻以 引用的方式併入一般。
本發明一般係關於一種光學表面，且更特定言之係關於一種抗反射鏡片及其製造方法。
抗反射鏡片通常由使抗反射塗層處於塑膠眼鏡片上而形成。將抗反射(AR)塗層塗覆於眼鏡片及其他光學裝置之表面上以減少反射。尤其對於眼鏡片而言，減少反射使其不僅看起來較佳，而更重要的是用起來較佳，因為其藉由消除多次反射從而產生較少眩光，在夜晚駕駛或電腦監測器前工作時此情況尤其顯而易見。較少眩光意謂佩戴者通常發現尤其在一天結束時其眼睛不怎麼疲倦。AR塗層亦使更多光穿過鏡片，由此增加對比度且因此增加視覺敏銳度。
鑄造塑膠眼鏡片領域涉及將鏡片形成物質材料引入兩個模具之間，且接著使鏡片形成材料聚合成為固體。將諸如CR39單體之液體塑膠調配物注入由前及後模具形成之腔室中，該等模具對於鏡片之加工面具有內部拋光之模具表面。塑膠在該模具中固化，且接著分離該模具以產生符合所選處方之完成之眼鏡片。接著圍繞邊緣對鏡片進行研磨以裝入所選框架中。可將塗層塗覆於加工鏡片或前或後模具之內側，因此在固化時其將結合於鏡片。
一些驗光師提供現場眼鏡服務。若干公司已研發可在辦公室中現場鑄造鏡片之方法。然而，因AR塗層必須經由真空氣相沈積塗覆，故當前將AR塗層塗覆於眼鏡上之方法仍需要將眼鏡運送至不同設施。當然此舉意謂額外之時間及 費用。因此，需要現場製造具有AR塗層之眼鏡的方法。
一類用於眼鏡片之AR塗層為交替堆疊高折射率材料及低折射率材料。最常用低折射率材料為二氧化矽；二氧化鋯及/或二氧化鈦通常用作高折射率材料。
尤其在塗覆於塑膠眼鏡片上時，AR塗層之一個問題為黏著性。AR塗層一般經由真空沈積塗覆。熟知真空沈積塗層與其基底之黏著性一般成問題。有機塑膠鏡片材料及無機AR材料不容易彼此黏著，從而導致剝離或刮傷。因此，需要新穎方法將AR塗層以較大黏著性塗覆於塑膠鏡片上。
應注意的是，若干專利揭露使用矽烷使無機基質結合於有機基質。Soane等人之美國專利第5,733,483號揭示使用偶合層將由氧化矽製成之AR多層與含丙烯酸酯之鏡片結合於一起。偶合劑具有矽烷氧基頭及丙烯酸酯基尾。其中所用之矽烷之實例為甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
Goosens之美國專利第4,615,947號揭示與有機聚矽氧烷混合以增加有機矽氧烷硬塗層與熱塑性基底之黏著性的丙烯酸系物。Takarada等人之美國專利第5,025,049號亦揭示增加有機聚矽氧烷層與熱塑性基底之黏著性的底塗劑。底塗劑為包括烷氧基矽烷基化單體之有機共聚物與其他成分之混合物。
其他專利論述使用矽烷使有機基質與另一有機基質結合。Walters等人之美國專利第6,150,430號揭示使用有機官能性矽烷改良有機聚合層與有機聚合基底之黏著性。
Takamizawa等人之美國專利第5,096,626號揭示具有AR塗層及/或硬塗層之塑膠鏡片。該專利論述先前技術 方法之不良黏著性，且指示其藉由使用一組模具形成鏡片來獲得極佳黏著性，其中首先將AR塗層塗覆於一個模具上，且接著將鏡片單體傾倒於該等模具之間並進行聚合。諸如甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷之矽烷偶合劑可包括於硬塗層/AR塗層溶液中，其可含有膠態二氧化矽、膠態氧化銻或膠態二氧化鈦。
Klemm等人之美國專利第6,986,857號揭示用頂塗層、AR塗層、抗刮傷塗層、抗衝擊底塗劑及鏡片基底組裝鏡片之方法。Klemm對頂塗層與AR塗層之不良黏著性問題之解決方案為塗覆第一層AR塗層(其包含四層之堆疊)作為兩個SiO2子層。將另一SiO2薄層塗覆於AR堆疊與抗刮傷塗層之間以改良兩者之間的黏著性。
以上參考文獻一般使用溶膠凝膠化學反應且需要高熱(80℃)。然而，加熱至高溫不適於用塑膠模具鑄造及固化鏡片，因為模具之光學表面將發生變形。
因此，此項技術中存在有對解決前述缺點及不足之處而至今仍未解決之需要。
一方面，本發明係關於一種將抗反射(AR)塗層塗覆於諸如塑膠眼鏡片之塑膠基底上之方法，其中AR塗層展示與基底之良好黏著性，其中該方法消除初始SiO2或MgF2層與脫模劑層。目前可將超疏水性材料直接塗覆於模具表面上。
在一個實施例中，該方法包括以下步驟：提供具有光學表面之鏡片模具；於該光學表面上形成超疏水性材料 層，該形成係藉由將與一或多個含有超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度來實現，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為超疏水性材料之相對百分比；於該超疏水性材料層上形成AR塗層層狀結構；及在該AR塗層層狀結構上形成以單層厚度沈積之偶合劑層，該形成係在非質子性條件下使用氣相沈積或藉由使用偶合劑於非質子性溶劑中之溶液進行浸塗或旋塗來實現。在一個實施例中，藉由低電壓高安培數電流加熱熱舟。在另一個實施例中，藉由電子束加熱熱舟。在其他實施例中，使用加熱方法之組合。在一些實施例中，與熱舟接觸之坩堝含有吸附有超疏水性材料之陶瓷或金屬丸。
在一個實施例中，雙臂矽烷之量為超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
在一個實施例中，雙臂矽烷包含雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺。
在一個實施例中，偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷之組合物形成，其中偶合劑層由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷形成。在另一個實施例中，偶合劑層由包含雙臂矽烷之組合物形成。
在一個實施例中，於層上形成AR塗層層狀結構之步驟進一步包含以下步驟：在超疏水性材料層上形成具有第一折射率且厚度為約5至100nm之第一材料之第一層；在第一層上形成具有高於第一折射率之第二折射率且厚度為約40至50nm之第二材料之第二層；在第二層上形成具有第一折射率且厚度為約10至20nm之第一材料之第三層；在第三 層上形成具有第二折射率且厚度為約50至70nm之第二材料之第四層；在第四層上形成具有第一折射率且厚度為約25至40nm之第一材料之第五層；在第五層上形成具有第二折射率且厚度為約10至25nm之第二材料之第六層；及在第六層上形成具有第一折射率且厚度為約5至15nm之第一材料之第七層，其中具有第一折射率之第一材料為SiO2，且具有第二折射率之第二材料為ZrO2。在一個實施例中，各SiO2層使用離子輔助或不使用離子輔助進行沈積。
在一個實施例中，該方法進一步包括在AR塗層層狀結構與超疏水性材料層之間形成SiO2層之步驟。
在另一個態樣中，本發明係關於一種具有有可轉移至鏡片之AR塗層之光學表面的模具。在一個實施例中，模具具有藉由將與一或多個含有超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度而於光學表面上所形成之超疏水性材料層，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為超疏水性材料之相對百分比；於該超疏水性材料層上所形成之AR塗層層狀結構；及在非質子性條件下使用氣相沈積或藉由浸塗或旋塗使用偶合劑於非質子性溶劑中之溶液以單層厚沈積於抗反射塗層層狀結構上之偶合劑層。
在一個實施例中，模具進一步包括在AR塗層層狀結構與超疏水性材料層之間所形成之SiO2層。
在一個實施例中，雙臂矽烷之量為超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
在一個實施例中，AR塗層層狀結構包含在超疏水性材料層上所形成之具有第一折射率且厚度為約5至100 nm之第一材料之第一層；在第一層上所形成之具有高於第一折射率之第二折射率且厚度為約40至50nm之第二材料之第二層；在第二層上所形成之具有第一折射率且厚度為約10至20nm之第一材料之第三層；在第三層上所形成之具有第二折射率且厚度為約50至70nm之第二材料之第四層；在第四層上所形成之具有第一折射率且厚度為約25至40nm之第一材料之第五層；在第五層上所形成之具有第二折射率且厚度為約10至25nm之第二材料之第六層；及在第六層上所形成之具有第一折射率且厚度為約5至15nm之第一材料之第七層。在一個實施例中，具有第一折射率之第一材料為SiO2，且具有第二折射率之第二材料為ZrO2。在一個實施例中，各SiO2層使用離子輔助或不使用離子輔助進行沈積。
在一個實施例中，雙臂矽烷包含雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺。
在一個實施例中，偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷之組合物形成。在一個實施例中，偶合劑層由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷形成。
在另一個態樣中，本發明係關於一種由具有光學表面之模具製造之光學鏡片。在一個實施例中，光學鏡片具有有光學表面之鏡片主體；處於鏡片主體之光學表面上之硬塗層；及AR塗層。AR塗層包括藉由將與一或多個含有超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度於模具之光學表面上所形成之超疏水性材料層，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為超疏水性材料之相對百分比；於該超疏水性材料層上所形成之抗反射塗層 層狀結構；及在該抗反射塗層層狀結構上以單層厚度沈積之偶合劑層。硬塗層實質上與抗反射塗層之偶合劑層接觸。
在一個實施例中，AR塗層層狀結構包含在超疏水性材料層上所形成之具有第一折射率且厚度為約5至100nm之第一材料之第一層；在第一層上所形成之具有高於第一折射率之第二折射率且厚度為約40至50nm之第二材料之第二層；在第二層上所形成之具有第一折射率且厚度為約10至20nm之第一材料之第三層；在第三層上所形成之具有第二折射率且厚度為約50至70nm之第二材料之第四層；在第四層上所形成之具有第一折射率且厚度為約25至40nm之第一材料之第五層；在第五層上所形成之具有第二折射率且厚度為約10至25nm之第二材料之第六層；及在第六層上所形成之具有第一折射率且厚度為約5至15nm之第一材料之第七層。在一個實施例中，具有第一折射率之第一材料為SiO2，且具有第二折射率之第二材料為ZrO2。在一個實施例中，各SiO2層使用離子輔助或不使用離子輔助進行沈積。
在一個實施例中，雙臂矽烷之量為超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
在一個實施例中，雙臂矽烷包含雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺。
在一個實施例中，偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷之組合物形成。在一個實施例中，偶合劑層由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷形成。
在一個實施例中，光學鏡片進一步包含在AR塗層層狀結構與超疏水性材料層之間所形成之SiO2層。
在另一個態樣中，本發明係關於一種將AR塗層塗覆於模具之光學表面上之方法。在一個實施例中，該方法包括以下步驟：提供具有光學表面之鏡片模具；於該光學表面上形成超疏水性材料層，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為超疏水性材料之相對百分比；於該超疏水性材料層上形成AR塗層層狀結構；及在該AR塗層層狀結構上形成以單層厚度沈積之偶合劑層，該形成係在非質子性條件下使用氣相沈積或藉由使用偶合劑於非質子性溶劑中之溶液進行浸塗或旋塗來實現。在一個實施例中，雙臂矽烷之量為超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
在一個實施例中，於層上形成AR塗層層狀結構之步驟進一步包含以下步驟：在超疏水性材料層上形成具有第一折射率之第一材料之第一層；在第一層上形成具有第二折射率之第二材料之第二層；在第二層上形成具有第一折射率之第一材料之第三層；在第三層上形成具有第二折射率之第二材料之第四層；在第四層上形成具有第一折射率之第一材料之第五層；在第五層上形成具有第二折射率之第二材料之第六層；及在第六層上形成具有第一折射率之第一材料之第七層。在一個實施例中，第一折射率及第二折射率滿足H/L之比率>1，其中L及H分別為第一及第二折射率之值。在一個實施例中，具有第一折射率之第一材料為SiO2，且具有第二折射率之第二材料為ZrO2。
在一個實施例中，偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷之組合物形成。
在一個實施例中，於光學表面上形成超疏水性材 料層之步驟包含加熱與一或多個含有超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟。在一個實施例中，加熱步驟包含將熱舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度。
在又一態樣中，本發明係關於一種具有有可轉移至鏡片之AR塗層之光學表面的模具。在一個實施例中，模具具有於光學表面上所形成之超疏水性材料層，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為超疏水性材料之相對百分比；於該超疏水性材料層上所形成之AR塗層層狀結構；及在非質子性條件下使用氣相沈積或藉由浸塗或旋塗使用偶合劑於非質子性溶劑中之溶液在該AR塗層層狀結構上以單層厚度沈積之偶合劑層。在一個實施例中，雙臂矽烷之量為超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
在一個實施例中，藉由在一定溫度下加熱與一或多個含有超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟於光學表面上形成超疏水性材料層，其中該溫度在約200℃與約500℃之間。
在一個實施例中，AR塗層層狀結構包含在超疏水性材料層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第一層；在第一層上所形成之具有第二折射率之第二材料之第二層；在第二層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第三層；在第三層上所形成之具有第二折射率之第二材料之第四層；在第四層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第五層；在第五層上所形成之具有第二折射率之第二材料之第六層；及在第六層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第七層。在一個實施例中，第一折射率及第二折射率滿足H/L之比率>1，其中L及H分別為第一及第二折射率之值。在一 個實施例中，具有第一折射率之第一材料為SiO2，且具有第二折射率之第二材料為ZrO2。
在一個實施例中，偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷之組合物形成。
一方面，本發明係關於一種由具有光學表面之模具製造之光學鏡片。在一個實施例中，光學鏡片具有有光學表面之鏡片主體；處於鏡片主體之光學表面上之硬塗層；及AR塗層。AR塗層包括於模具之光學表面上所形成之超疏水性材料層，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為超疏水性材料之相對百分比；於該超疏水性材料層上所形成之抗反射塗層層狀結構；及在該抗反射塗層層狀結構上以單層厚度沈積之偶合劑層。硬塗層實質上與抗反射塗層之偶合劑層接觸。
在一個實施例中，藉由在一定溫度下加熱與一或多個含有超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟於鏡片模具之光學表面上形成超疏水性材料層。在一個實施例中，溫度在約200℃與約500℃之間。
在一個實施例中，雙臂矽烷之量為超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
在一個實施例中，AR塗層層狀結構包含在超疏水性材料層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第一層；在第一層上所形成之具有第二折射率之第二材料之第二層；在第二層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第三層；在第三層上所形成之具有第二折射率之第二材料之第四層；在第四層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第五 層；在第五層上所形成之具有第二折射率之第二材料之第六層；及在第六層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第七層。在一個實施例中，第一折射率及第二折射率滿足H/L之比率>1，其中L及H分別為第一及第二折射率之值。在一個實施例中，具有第一折射率之第一材料為SiO2，且具有第二折射率之第二材料為ZrO2。
在一個實施例中，偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷之組合物形成。
由結合以下圖式獲得之以下較佳實施例之描述，本發明之此等及其他態樣將顯而易知，但可在不背離本發明之新穎概念的精神及範疇之情況下實現其中之變化及修改。
402‧‧‧模具
404‧‧‧光學表面
406‧‧‧超疏水性材料層
410‧‧‧SiO2層
411‧‧‧抗反射塗層層狀結構
412‧‧‧SiO2層/第一層
414‧‧‧ZrO2層/第二層
416‧‧‧SiO2層/第三層
418‧‧‧ZrO2層/第四層
420‧‧‧SiO2層/第五層
422‧‧‧ZrO2層/第六層
424‧‧‧SiO2層/第七層
426‧‧‧偶合劑層
502‧‧‧模具
504‧‧‧光學表面
506‧‧‧超疏水性材料層
510‧‧‧SiO2層
511‧‧‧抗反射塗層層狀結構
512‧‧‧SiO2層/第一層
514‧‧‧ZrO2層/第二層
516‧‧‧SiO2層/第三層
518‧‧‧ZrO2層/第四層
520‧‧‧SiO2層/第五層
522‧‧‧ZrO2層/第六層
524‧‧‧SiO2層/第七層
526‧‧‧偶合劑層
隨附圖式說明本發明之一或多個實施例，且連同書面描述一起用以解釋本發明之原理。只要有可能，整個圖式中使用相同元件符號指示實施例之相同或類似元件。
圖1展示先前技術中用於製造抗反射塗佈之鏡片之偶合劑相關化學反應的示意圖。
圖2展示根據本發明之一個實施例中用於製造抗反射塗佈之鏡片之偶合劑相關化學反應的示意圖。
圖3展示根據本發明之實施例中AR塗層及所得鏡片對塗覆超疏水性層之溫度依賴性的示意圖。
圖4展示根據本發明之一個實施例之抗反射塗佈之鏡片模具製備的示意圖。
圖5展示根據本發明之一個實施例之抗反射塗佈之鏡片 模具製備的示意圖。
以下參考隨附圖式充分地描述本發明，在該等隨附圖式中展示本發明之例示性實施例。然而，本發明可以許多不同形式加以體現，不應視為限於本文中所闡述之實施例。相反地，提供此等實施例係用以便於本發明詳盡且完整，且向熟習此技藝人士充分傳達本發明之範疇。通篇中相似元件符號係指相似元件。
本說明書所使用之術語一般具有其在此項技術中、在本發明之內容內及在使用每一術語之特定內容中之普通意義。用以描述本發明之某些術語在以下或本說明書中之其他處論述以對實踐者提供關於本發明之描述之額外指導。為方便起見，本說明書中可例如使用斜體字及/或引號突出某些術語。使用突出與否對術語範疇及含義沒有影響；在相同內容中不論術語是否突出，其範疇及含義均相同。應注意的是，相同特徵或情況可以一種以上方式表達。因此，本文所討論之任一或多個術語，均可使用替代術語及同義詞進行描述，且無論術語在本文中是否詳細描述或討論，使用替代術語及同義詞均不具有任何特殊含義。某些術語提供同義詞，敍述一或多個同義詞並不排除使用其他同義詞。本說明書中任一實例(包括本文中論述的任一術語之實例)之使用僅為說明性質，且並非用以限制本發明或任一例示術語之範疇及意義。同樣地，本發明並不限於本說明書中給出之各種實施例。
應注意的是，當一元件被稱為「在另一元件上」 時，其可直接位於其他元件之上或其間可存在介入元件。相反地，當一元件被稱為「直接在另一元件上」時，不存在介入元件。如本文中所使用，術語「及/或」包括關聯列出項目中之一或多者的任何及所有組合。
應理解，儘管本說明書中可使用術語「第一」、「第二」、「第三」等等來描述各種元件、組件、區域、層及/或區段，但此等元件、組件、區域、層及/或區段不應受此等術語限制。此等術語僅用以區分一個元件、組件、區域、層或區段與另一元件、組件、區域、層或區段。因此，在不背離本發明之揭示之情況下，下文所論述之第一元件、組件、區域、層或區段可稱為第二元件、組件、區域、層或區段。
本說明書所使用之術語僅係出於描述特定實施例之目的，且不意欲限制本發明。除非上下文另外明確指示，否則如本文所用之單數形式「一(a/an)」及「該(the)」意欲亦包括複數形式。進一步將理解，術語「包含(comprises/comprising)」或「包括(includes/including)」或「具有(has/having)」在用於本說明書中時表示存在所述特徵、區域、整數、步驟、操作、元件及/或組件，但不妨礙存在或添加一或多個其他特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組。
此外，相對術語，諸如「下」或「底」、「上」或「頂」及「左」及「右」本文中可用以描述如圖所示一個元件與另一個元件之關係。應理解，除了圖式中所描述之取向以外，相對術語意欲亦涵蓋裝置之不同取向。舉例而言，若將一個圖式中之裝置翻過來，則描述為在其他元件之「下」側 上之元件將取向於其他元件之「上」側上。因此，根據圖式之特定取向，例示性術語「下」可涵蓋「下」及「上」取向。類似地，若一個圖式中之裝置翻過來，則描述為「在其他元件以下」或「在其他元件之下」的元件將取向為「在其他元件之上」。因此，例示性術語「在......以下」或「在......之下」可涵蓋在......之上與在......以下之取向。
除非另外定義，否則本說明書所使用之所有術語(包括技術及科學術語)具均有與一般本發明所屬技術之熟習此技藝人士通常所理解之含義相同的含義。應進一步理解，術語(諸如常用辭典中所定義之術語)應被解釋為具有與其在相關技術及本發明之內容中之含義一致的含義，且不應在理想化或過度形式化之意義上加以解釋，除非本文中明確地如此定義。
如本說明書所用，「大約」、「約」或「大致」一般應意謂在給定值或範圍之20%內、較佳10%內且更佳5%內。本文中給出之數量為近似數量，意謂若未明確陳述，則可推斷術語「大約」、「約」或「大致」。
如本說明書所用，術語「包含(comprise/comprising)」、「包括(include/including)」、「帶有(carry/carrying)」、「具有(has/have/having)」、「含有(contain/containing)」、「涉及(involve/involving)」及其類似術語應理解為開放的，亦即，意謂包括(但不限於)。
本發明之概述
以下將根據圖1-5中之隨附圖式對本發明之實施例進行描述。根據本發明之目的，如本文所體現及大致描述， 本發明係關於塗佈AR之眼鏡鏡片、製造AR鏡片之模具、組合物及方法。
以全文引用的方式併入本文中之本源美國申請案第13/088,199號中所述之先前程序需要脫膜劑層(標準疏水性層)及處於疏水性材料與模具之間的SiO2或MgF2層。
然而，根據本發明之各種實施例，藉由控制塗覆超疏水性材料之溫度，可消除初始SiO2或MgF2層與脫模劑層。可將超疏水性材料直接塗覆於模具表面。說明書之實例中所用之超疏水性材料為(但不限於)Daikin Optool DSX。應注意的是，亦可利用其他超疏水性材料以實踐本發明。
在一個實施例中，在小於540℃下(如在熱舟上所量測)塗覆超疏水性材料。較佳溫度範圍為約250-500℃。
超疏水性層之厚度可為20nm至100nm中之任何值，較佳厚度為40nm。
根據本發明之實施例，仍需要雙臂物以使超疏水性層穩定。將雙臂物以及超疏水性材料置於丸中，且將其一起塗覆。在一個實施例中，在Satis 1200腔室中，與超疏水性材料混合之雙臂物之量必須在每丸0.01g與0.1g之間。在單次運作中使用兩個丸。雙臂物之較佳重量(對40nm超疏水性層而言)為每丸0.04g。
雙臂矽烷可購自Gelest,Inc。較佳雙臂矽烷可為具有下式之雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺：
在一個實施例中，超疏水性材料含有以超疏水性材料計約1.7重量%-8.3重量%之雙臂矽烷。
模具上之超疏水性層並非脫模劑層。在鏡片鑄造及固化期間超疏水性層轉移鏡片至並變為鏡片之一部分。
在超疏水性塗層之後，塗覆抗反射(AR)塗層。AR塗層為具有藉由真空沈積塗覆之多層介電材料之層狀結構(4至7層或甚至7層以上)，以使得最後一層為離子輔助SiO2。較佳地，AR塗層為具有多層有三種或三種以上具有交替高及低折射率之介電材料的層狀結構。
將矽烷偶合劑層塗覆於塗佈AR之模具上以促進硬塗層之黏附。偶合劑層必須在非質子性條件下進行塗覆。此舉可使用現今常用於鏡片行業之方法(諸如旋塗、噴塗、浸塗、真空塗佈)進行。在室溫下塗覆偶合劑層。矽烷偶合劑可為雙臂矽烷。或者，矽烷偶合劑為環狀氮雜矽烷。分別地，來自環狀氮雜矽烷之矽烷將結合於AR塗層且官能基將與有機硬塗層結合。
下一個塗覆於模具之塗層為抗刮傷(硬)塗層。硬塗層可藉由鏡片行業中習用之方法進行塗覆，包括旋塗、噴塗或浸塗，之後進行固化。
可將上文所示之例示性製程反覆施用於含有前模具及後模具之光學模具總成之不同光學表面。在將塗層塗覆於前及後模具之後，用墊圈組裝模具形成光學模具總成。接著總成之腔室充滿鏡片材料調配物並固化。在固化完成之後，自總成移除鏡片。將所有塗層轉移至鏡片使得鏡片塗覆有超疏水性、抗反射且抗刮傷塗層。亦可使用此製程製造偏 光及光色鏡片。
因此，一方面，更特定言之，本發明係關於一種製造具有良好AR塗層黏著性之塗佈AR之塑膠基底之方法。在一個實施例中，塑膠基底為塑膠眼鏡鏡片。
在另一個態樣中，本發明係關於一種現場製造塗佈AR之塑膠眼鏡鏡片之方法。
通常將AR塗層塗覆於鏡片表面以減少反射。通常，AR塗層由多個高折射率及低折射率材料(諸如ZrO2及SiO2)層製成。關於無機二氧化矽AR塗層之一個問題為其不易黏著於塑膠有機鏡片。本發明藉由尤其在無機二氧化矽AR塗層與鏡片之間使用偶合層成功地解決該問題。在本發明之一個實施例中，偶合層利用環狀氮雜矽烷形成。在另一個實施例中，偶合層利用雙臂矽烷形成。
一般而言，形成其上具有AR塗層之眼鏡片之方法包含製備光學表面彼此面對之第一及第二模具步驟。在一個較佳實施例中，使用模具及密封墊，諸如美國專利第7,114,696號中所述，其以全文引用的方式併入本文中。將各種所需塗層塗覆於一個或兩個模具之內部。將其上具有塗層之模具置於在模具之間提供間隔之密封墊總成中。將液體單體置於間隔中且固化得到鏡片。
模具可由能夠耐受下文所用之加工溫度且可提供製備光學元件所要之類型的表面之任何適合材料形成。
在本發明之一個實施例中，作為第一步驟，藉由電子束沈積將塗層直接塗覆於塑膠模具光學表面上。在第一塗層之後，可塗覆第二塗層，之後以相反的順序塗覆多層AR 塗層。在本發明之一個實施例中，AR塗層為具有由兩種不同材料(低折射率材料及低折射率材料)形成之交替層之多層結構。在本發明之一個較佳實施例中，AR塗層為具有由比率H/L>1之兩種不同材料(高折射率材料及低折射率材料)形成之7個交替層之多層結構，其中L及H分別為第一及第二折射率之值。認為適於實踐本發明之材料為作為高折射率材料二氧化鋯(稱為「ZrO2」)及折射率為約1.46之作為低折射率材料二氧化矽。
在本發明之一個實施例中，藉由真空沈積塗覆各層使得第一及最後一層均為二氧化矽(SiO2)。
在AR塗層塗覆之後，藉由氣相沈積塗覆偶合劑層或薄膜。當偶合劑為環狀氮雜矽烷時，其將結合於二氧化矽層上之表面羥基，打開環且在表面上產生有機分子。此舉可在真空下在室溫下進行，且不需要水作為催化劑。
接下來，塗覆抗刮傷(硬)塗層。可作為AR塗層製程之延伸藉由真空沈積或藉由更習知之旋塗、噴塗或浸塗方法塗覆硬塗層，塗層塗覆之後進行固化。
在將各種塗層塗覆於模具之後，組裝前及後模具。總成之腔室接著充滿鏡片材料調配物，該等鏡片材料調配物接著固化且結合於硬塗層在固化完成之後，自總成移除鏡片。將所有塗層轉移至鏡片使得鏡片塗覆有超疏水性、抗反射且抗刮傷塗層。
環狀氮雜矽烷可購自Gelest,Inc。通式包括具有下式之氮雜矽雜環戊烷：
其中R1及R2獨立地選自由分支鏈及直鏈、經取代及未經取代之烷基、烯基及烷氧基組成之群，且其中R3係選自由以下組成之群：經取代且未經取代之飽和及不飽和、分支鏈及直鏈脂族烴基；經取代及未經取代之分支鏈及直鏈芳烷基；經取代及未經取代之芳基；及氫。環狀氮雜矽烷亦包括具有下式之二氮雜矽環化合物：
其中R3係選自由以下組成之群：經取代且未經取代之飽和及不飽和、分支鏈及直鏈脂族烴基；經取代及未經取代之分支鏈及直鏈芳烷基；經取代及未經取代之芳基；及氫；且其中R4及R5獨立選自由經取代及未經取代之分支鏈及直鏈烷基及烷氧基組成之群。
較佳超疏水化合物為可購自Daikin之Optool DSX。此疏水性化合物不含通常包括於商業超疏水性製劑中以增加超疏水性材料與塑膠鏡片之黏著的添加劑。
更特定言之，下文描述本發明之此等及其他態樣。
本發明之實施例及實例
在不欲限制本發明之範疇的情況下，下文給出本 發明實施例之其他例示性實施例及其相關結果。應注意，為了讀者之方便起見，可在實例中使用標題或副標題，其決不應限制本發明之範疇。此外，本文中提議且揭示了某些理論；然而，不管其正確或是錯誤，其決不應限制本發明之範疇，只要在不考慮動作之任何特定理論或方案之情況下根據本發明實踐本發明即可。
實例1： 環狀氮雜矽烷
可使用各種類型之環狀氮雜矽烷實踐本發明，包括；
(a)SIB1932.4或N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基矽雜環戊烷，C9H21NO2Si，具有下式：
(b)SID3543.0或2,2-二甲氧基-1,6-二氮雜-2-矽環辛烷，C7H18N2O2Si，具有下式：
(c)SIA0592.0或N-胺基乙基-氮雜-2,2,4-三甲基矽雜環戊烷，C8H21NSi，具有下式：
(d)SIA0380.0或N-烯丙基-氮雜-2,2-二甲氧基矽雜環戊烷，C8H17NO2Si，具有下式：
實例2： 塗層結合測試
此實例展示用於根據本發明之各種實施例產生之塗層之結合的各種測試。
交叉影線測試. 在交叉影線測試中，用刀片將間隔1mm之一系列10條線切入塗層中。將與第一者呈直角且重疊之間隔1mm之第二系列10條線切入塗層中。接著將一片塞璐芬帶(cellophane tape)施加於交叉影線圖案上且快速牽引遠離塗層。
裂紋測試. 在裂紋測試中，將鏡片去除模具，接著在80℃下退火20分鐘。將鏡片快速轉移至室溫水中且檢查裂紋。若無裂紋顯現，則AR/偶合劑系統可接受。
沸騰鹽水測試. 在沸騰鹽水測試中，首先將鏡片 在含有4.5% NaCl及0.8% NaH2PO4．2H2O之沸騰鹽溶液中浸漬兩分鐘。接下來，將鏡片快速轉移至室溫(18-24℃)去離子水中。若在塗層中未注意到裂紋或分層，則AR/偶合劑系統可接受。
實例3： 超疏水性層之製備及塗覆
在此實例中，尤其根據本發明之不同實施例提供製備超疏水性層之方法。
使用鋼熱舟，將厚度為約40nm之超疏水性材料層沈積於模具上。自兩個含有鋼絲絨之亦稱為銅「襯套」之銅坩堝蒸發超疏水性材料，各自含有0.04g雙臂矽烷及過量超疏水性材料。如以下實例中所示，AR塗層及所得鏡片之品質實質上視塗覆超疏水性層之鋼熱舟之溫度而定。藉由記錄沈積期間鋼熱舟之溫度獲得所有溫度量測值。
實例(A)：使鋼舟之溫度升至1350華氏度(約730攝氏度)。因此，在AR塗層中可以看到淡的脈樣標記。在所得鏡片上出現裂紋。
實例(B)：使鋼舟之溫度升至1200華氏度(約650攝氏度)。看不到脈樣標記，但在所得鏡片上出現裂紋。此外，鏡片未通過接觸角測試。
實例(C)：使鋼舟之溫度升至1000華氏度(約540攝氏度)。在鏡片上仍出現裂紋，且鏡片未通過接觸角測試。
實例(D)：使鋼舟之溫度升至900華氏度(約480攝氏度)。鏡片無裂紋，且接觸角改良。
實例(E)：使鋼舟之溫度升至700華氏度(約370攝氏度)。鏡片無裂紋，且接觸角良好。
實例(F)：使鋼舟之溫度升至500華氏度(約260攝氏度)。接觸角可接受，但並非如實例5中之結果般良好。在鑄造之後亦更難以分離模具與鏡片。無裂紋出現。
實例(G)：當舟之溫度升至400華氏度(約200攝氏度)時，塗佈機即不能持續偵測模具上超疏水性層之生長。
圖3展示AR塗層及所得鏡片對塗覆超疏水性層之鋼熱舟之溫度的依賴性。根據本發明，較佳溫度範圍為約200-500攝氏度。
實例4： 塗覆於拋棄式模具上之AR塗層之製備
在此實例中，尤其根據本發明之又一實施例提供將AR塗層塗覆於拋棄式模具上之方法。應注意，在此實例中，在有或無離子輔助之情況下形成或沈積SiO2層。
目前參考圖4，用標準箱式塗佈機及蒸發用電子束結合具有光學表面404之模具402進行以下所述製程。使用熟知真空實務進行該等製程。
程序：
(1)清潔模具402之光學表面404。在本發明之一個實施例中，對模具表面電漿清潔約2min。
(2)於光學表面404上形成厚度為約30至40nm之超疏水性材料層406，其中超疏水性材料含有約1.7重量%-8.3重量%之雙臂矽烷。在一個實施例中，超疏水性材料含 在一或多個與金屬板或舟接觸之坩堝內。在某些實施例中，自一或多個坩堝中真空蒸發超疏水性材料，同時將金屬舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度。在一些實施例中，坩堝為銅材料且舟為不鏽鋼材料。
(3)在層406上形成在不使用離子輔助之情況下沈積且厚度為約5至40nm之SiO2層410。
(4)在層410上形成使用離子輔助沈積且厚度為約5至100nm之SiO2層412。
(5)在層412上形成厚度為約40至50nm之ZrO2層414。
(6)在層414上形成在不使用離子輔助之情況下沈積且厚度為約10至20nm之SiO2層416。
(7)在層416上形成厚度為約50至70nm之ZrO2層418。
(8)在層418上形成在不使用離子輔助之情況下沈積且厚度為約25至40nm之SiO2層420。
(9)在層420上形成厚度為約10至25nm之ZrO2層422。
(10)在層422上形成使用離子輔助沈積且厚度為約5至15nm之SiO2層424。
(11)在層424上形成使用浸塗或氣相沈積沈積且單層厚之偶合劑層426。
應注意，在此實施例中，超疏水性材料層406含有以超疏水性材料計約1.7重量%-8.3重量%之雙臂矽烷使得AR塗層可為穩定的。超疏水性材料中雙臂矽烷之濃度之實例 為每0.6g超疏水性材料含有約0.01g至0.05g雙臂矽烷。若在超疏水性材料中不使用或使用極少雙臂矽烷，則AR塗層出現裂紋且與模具分離。此外，SiO2層410充當AR層狀結構511之保護密封件以及充當AR層狀結構511與超疏水性材料層406之間的自然結合表面或「連接物」。同樣地，SiO2層424提供AR層狀結構511與偶合劑層426之間的自然結合表面或「連接物」。應注意，儘管層410與層412皆由SiO2形成，但其由不同製程形成使得其彼此黏著但起不同作用。
實例5： 塗覆於拋棄式模具上之AR塗層之製備
在此實例中，尤其根據本發明之另一個實施例提供將AR塗層塗覆於拋棄式模具上之方法。應注意，在此實例中，在有或無離子輔助之情況下形成或沈積SiO2層。
目前參考圖5，用標準箱式塗佈機及蒸發用電子束結合具有光學表面504之模具502進行以下所述製程。使用熟知真空實務進行該等製程。
程序：
(1)清潔模具502之光學表面504。在本發明之一個實施例中，對模具表面電漿清潔約2min。
(2)於光學表面504上形成厚度為約30至40nm之超疏水性材料層506，其中超疏水性材料含有以超疏水性材料計約1.7重量%-8.3重量%之雙臂矽烷。在一個實施例中，超疏水性材料含在一或多個與金屬板或舟接觸之坩堝內。在某些實施例中，自一或多個坩堝中真空蒸發超疏水性材料，同時將金屬舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度。在一些 實施例中，坩堝為含有鋼絲絨之銅材料且舟為不鏽鋼材料。
(3)在層506上形成在不使用離子輔助之情況下沈積且厚度為約5至40nm之SiO2層510。
(4)在層510上形成使用離子輔助沈積且厚度為約5至100nm之SiO2層512。
(5)在層512上形成厚度為約40至50nm之ZrO2層514。
(6)在層514上形成在不使用離子輔助之情況下沈積且厚度為約10至20nm之SiO2層516。
(7)在層516上形成厚度為約50至70nm之ZrO2層518。
(8)在層518上形成在不使用離子輔助之情況下沈積且厚度為約25至40nm之SiO2層520。
(9)在層520上形成厚度為約10至25nm之ZrO2層522。
(10)在層522上形成使用離子輔助沈積且厚度為約5至15nm之SiO2層524。
(11)在層524上形成使用氣相沈積沈積且單層厚之偶合劑層526。
實例6： 偶合劑之製備及塗覆
在實例4及5中，本發明尤其由塗覆於塗佈AR之模具上以促進硬塗層之黏著之偶合劑層來實踐。
在材料方面(Material-wise)，偶合劑為官能性矽烷，其中矽烷結合於AR塗層且官能基與有機硬塗層結合。根 據本發明之一個實施例，環狀氮雜矽烷尤其充分適合於此塗覆，此係因為器在室溫下經由開環反應形成矽烷結合。由此產生具有易於連接至硬塗層之官能基的單層，從而形成強AR硬塗層結合。咸信，該行業中首次且僅本發明之發現在光學鏡片形成製程中將環狀氮雜矽烷用作偶合劑。在另一個實施例中，官能性矽烷為雙臂矽烷。對於如圖4及5中所示之實施例而言，在將SiO2用作具有第一折射率之第一材料之情況下，將雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺用作矽烷偶合劑，從而產生強AR硬塗層結合且實現現場AR鏡片形成。
在程序方面，偶合劑必須在非質子性條件下進行塗覆且可使用許多現今常在鏡片行業中實踐之方法來進行，諸如旋塗、噴塗、浸塗及真空塗佈。以下提供偶合劑塗覆之三種特定實例。
A.真空塗佈--程序：
(1)將包含前模具及後模具之一對光學模具置於真空腔室中，其中模具之對應光學表面為如實例4及5中所示根據本發明之各種實施例中之一者的塗佈AR之模具，將該真空腔室抽氣以產生具有預定壓力之非質子性環境，其中在將偶合劑引入腔室中時偶合劑將汽化。
(2)將偶合劑引入密封腔室中且使其塗佈且與各AR塗層反應最少10分鐘。
(3)將腔室抽氣至初始(預偶合劑)預定壓力以移除過量偶合劑。
(4)釋放真空且自腔室移出光學模具總成。之後，可塗覆硬塗層。
B.浸塗--程序：
(1)製備偶合劑於非質子性溶劑中之溶液(最小為0.05%)。非質子性溶劑之實例包括甲苯、苯、石油醚或其他烴溶劑。
(2)在室溫下將如實例4及5中所示根據本發明之各種實施例中之一者製備之塗佈AR之模具曝露於溶液(或用溶液處理)最少5分鐘。
(3)自溶液移出經處理之模具且用乙醇或類似溶劑清洗。
(4)接著使模具空氣乾燥且之後可塗覆硬塗層。
C.旋塗-程序：
(1)製備偶合劑於非質子性溶劑中之溶液(最小為0.05%)。非質子性溶劑之實例包括甲苯、苯、石油醚、Isopar L或其他烴溶劑。
(2)將溶液置於旋塗系統中，其中使用泵或壓力腔室將溶液噴霧於快速旋轉之轉軸上。
(3)將如實例4及5中所示根據本發明之各種實施例中之一者製備之塗佈AR之模具置於轉軸中。塗覆偶合劑溶液，同時使模具旋轉，從而產生均勻塗層。
(4)自轉軸移出經處理之模具且在IR加熱下乾燥。接著可塗覆硬塗層。
實例7： 製造塗佈AR之鏡片的程序
此實例展示製造根據本發明之一個實施例之塗佈AR之鏡片的方法或程序。
根據實例4及5中之一者中所示之本發明之一個實施例，光學模具總成之前模具及後模具之對應光學表面經AR塗佈。接著使用如上文實例6中所述之浸塗方法在AR表面(424，524)上形成由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷組成或具有N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷之偶合劑層(426，526)。製備0.05%偶合劑於石油醚中之溶液。在室溫下將光學表面浸沒於溶液中5分鐘。接著將其用乙醇清洗，使得空氣乾燥，且即刻使用旋塗製程進行硬塗佈。鑄造時，將硬塗層、AR及超疏水性塗層自模具轉移至鏡片上。
一方面，本發明係關於一種將抗反射塗層塗覆於模具之光學表面上之方法。在如圖4及5中所示之本發明之多個實施例中，此類方法具有以下步驟：提供具有光學表面404或504之鏡片模具402或502；於光學表面404或504上形成厚度為約20至100nm之超疏水性材料層406或506，其中超疏水性材料含有以超疏水性材料計約1.7重量%-8.3重量%之雙臂矽烷；於超疏水性層406或506上形成抗反射塗層層狀結構411或511；及於抗反射塗層層狀結構411或511上形成使用浸塗、旋塗或氣相沈積沈積且具有單層厚度之偶合劑層426或526。
在一個實施例中，超疏水性材料含在一或多個與金屬板或舟接觸之坩堝內。在某些實施例中，自一或多個坩堝中真空蒸發超疏水性材料，同時將金屬舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度。在一些實施例中，坩堝為銅材料且舟為不鏽鋼材料。
於層408或508上形成抗反射塗層層狀結構411或511之步驟可由以下步驟進行：(1)在超疏水性層406或506上形成具有第一折射率且厚度為約5至100nm之第一材料之第一層412、512或612；(2)在第一層412或512上形成具有第二折射率且厚度為約40至50nm之第二材料之第二層414或514；(3)在第二層414或514上形成具有第一折射率且厚度為約10至20nm之第一材料之第三層416或516；(4)在第三層416或516上形成具有第二折射率且厚度為約50至70nm之第二材料之第四層418或518；(5)在第四層418或518上形成具有第一折射率且厚度為約25至40nm之第一材料之第五層420或520；(6)在第五層420或520上形成具有第二折射率且厚度為約10至25nm之第二材料之第六層422或522；及(7)在第六層422或522上形成具有第一折射率且厚度為約5至15nm之第一材料之第七層424或524。
在一個實施例中，第一折射率及第二折射率滿足H/L之比率>1，其中L及H分別為第一及第二折射率值。換言之，第二折射率值大於第一折射率值。
在一個實施例中，具有第一折射率之第一材料包含SiO2，且具有第二折射率之第二材料包含ZrO2。
在根據上文所述之方法實踐本發明中，使用離子輔助或不使用離子輔助來沈積各SiO2層。
在如圖4及5中所示之實施例中，於超疏水性層406或506上形成抗反射塗層層狀結構411或511之步驟之 前，進行於超疏水性層406、506上形成在無離子輔助下沈積厚度為5至40nm之SiO2層410、510之步驟使得在超疏水性層506、606與第一層412、512之間形成SiO2層410、510。
在一個實施例中，雙臂矽烷可為雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺。
在一個實施例中，偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷之組合物形成。在一個特定實施例中，偶合劑層由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷形成。在另一個實施例中，偶合劑層由包含雙臂矽烷之組合物形成。
在另一個態樣中，本發明係關於一種具有有可轉移至鏡片之光學表面之抗反射塗層之光學表面的模具。在如圖4及5中所示之多個實施例中，此類模具具有沈積於模具402或502之光學表面404或504上之厚度為約20至100nm之超疏水性材料層406或506，其中超疏水性材料含有以超疏水性材料計約1.7重量%-8.3重量%之雙臂矽烷。在一個實施例中，超疏水性材料含在一或多個與金屬板或舟接觸之坩堝內。在某些實施例中，自一或多個坩堝中真空蒸發超疏水性材料，同時將金屬舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度。在一些實施例中，坩堝為銅材料且舟為不鏽鋼材料。
模具亦具有沈積於超疏水性層406或506上之抗反射塗層層狀結構411或511；及沈積於抗反射塗層層狀結構411或511上之使用浸塗或氣相沈積沈積且具有單層厚度之偶合劑層426或526。
如圖4及5中所示，抗反射塗層層狀結構411或511具有： (1)沈積於超疏水性層406或506上之具有第一折射率且厚度為約5至100nm之第一材料之第一層412或512；(2)沈積於第一層412或512上之具有第二折射率且厚度為約40至50nm之第二材料之第二層414或514；(3)沈積於第二層414或514上之具有第一折射率且厚度為約10至20nm之第一材料之第三層416或516；(4)沈積於第三層416或516上之具有第二折射率且厚度為約50至70nm之第二材料之第四層418或518；(5)沈積於第四層418或518上之具有第一折射率且厚度為約25至40nm之第一材料之第五層420或520；(6)沈積於第五層420或520上之具有第二折射率且厚度為約10至25nm之第二材料之第六層422或522；及(7)沈積於第六層422或522上之具有第一折射率且厚度為約5至15nm之第一材料之第七層424或524。
第一折射率及第二折射率滿足H/L之比率>1，其中L及H分別為第一及第二折射率值。換言之，第二折射率值大於第一折射率值。
在一個實施例中，具有第一折射率之第一材料包含SiO2，且具有第二折射率之第二材料包含ZrO2。
抗反射塗層層狀結構中之各SiO2層使用離子輔助或不使用離子輔助進行沈積。
或者，在如圖4及5中所示之多個實施例中，於層406、506上在無離子輔助下沈積厚度為5至40nm之SiO2層410、510，使得在層406、506與層412、512之間形成層410、510。
雙臂矽烷可為雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺。
偶合劑層由包含功能性矽烷之組合物形成。在一些實施例中，功能性矽烷包含雙臂矽烷。在其他實施例中，功能性矽烷包含環狀氮雜矽烷。在如圖4及5中所示之多個實施例中，偶合劑層由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷形成。
在另一個態樣中，本發明係關於一種光學鏡片。光學鏡片具有光學表面之鏡片主體及形成於光學表面上之抗反射塗層，其中在如圖4及5中所示之多個實施例中，抗反射塗層具有沈積於模具402或502之光學表面404或504上之厚度為約20至100nm之超疏水性材料層406或506，其中超疏水性材料含有以超疏水性材料計約1.7重量%-8.3重量%之雙臂矽烷。在一個實施例中，超疏水性材料含在一或多個與金屬板或舟接觸之坩堝內。在某些實施例中，自一或多個坩堝中真空蒸發超疏水性材料，同時將金屬舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度。在一些實施例中，坩堝為銅材料且舟為不鏽鋼材料。
抗反射塗層亦具有沈積於超疏水性層406或506上之抗反射塗層層狀結構411或511；及沈積於抗反射塗層層狀結構411或511上且與鏡片主體之光學表面偶合之使用氣相沈積沈積且具有單層厚度之偶合劑層426或526。
抗反射塗層層狀結構411或511由以下形成：(1)沈積於超疏水性層406或506上之具有第一折射率且厚度為約5至100nm之第一材料之第一層412或512；(2)沈積於第一層412或512上之具有第二折射率且厚度 為約40至50nm之第二材料之第二層414或514；(3)沈積於第二層414或514上之具有第一折射率且厚度為約10至20nm之第一材料之第三層416或516；(4)沈積於第三層416或516上之具有第二折射率且厚度為約50至70nm之第二材料之第四層418或518；(5)沈積於第四層418或518上之具有第一折射率且厚度為約25至40nm之第一材料之第五層420或520；(6)沈積於第五層420或520上之具有第二折射率且厚度為約10至25nm之第二材料之第六層422或522；及(7)沈積於第六層422或522上且與偶合劑層426或526接觸之具有第一折射率且厚度為約5至15nm之第一材料之第七層424或524。
第一折射率及第二折射率滿足H/L之比率>1，其中L及H分別為第一及第二折射率值。換言之，第二折射率值大於第一折射率值。
在一個實施例中，具有第一折射率之第一材料包含SiO2，且具有第二折射率之第二材料包含ZrO2。
抗反射塗層層狀結構中之各SiO2層使用離子輔助或不使用離子輔助進行沈積。
或者，在如圖4及5中所示之多個實施例中，於層406、506上在無離子輔助下沈積厚度為5至40nm之SiO2層410、510，使得在層406、506與第一層412、512之間形成層410、510。
雙臂矽烷可為雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺。
偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷之組合物形成。在 如圖4及5中所示之多個實施例中，偶合劑層由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷形成。
在另一個態樣中，本發明係關於一種可用於鏡片製造之偶合劑。在一個實施例中，偶合劑包含雙臂矽烷。在一個實施例中，偶合劑包含環狀氮雜矽烷。在一個特定實施例中，環狀氮雜矽烷包含N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷。應注意，在使用中，塗覆於溶劑中之環狀氮雜矽烷及雙臂矽烷。對於如圖4及5中所示之實施例而言，其中SiO2用作具有第一折射率之第一材料，利用N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷作為偶合劑允許如圖2中所示之在無需水或加熱之情況下進行表面結合開環反應，從而產生較佳結合且實現現場AR鏡片形成。與尤其需要高熱之圖1所示之製程相比此情況較佳。
進一步應注意，在實踐本發明中，上文給出之各實施例之步驟可以如所既定之排序或以不同次序執行。
在另一個態樣中，本發明係關於一種光學鏡片。在一個實施例中，光學鏡片具有有光學表面之鏡片主體、處於鏡片主體之光學表面上之硬塗層，及處於光學表面上之抗反射塗層。
以上對於本發明之例示性實施例的描述僅出於說明及描述之目的而提供，且並非意欲為窮舉的或將本發明限於所揭示之確切形式。根據上述揭示，實施例可能作出各種修改及變化。
該等實施例之選擇及描述，係用以解釋本發明之原理及其實際應用，以便於其他熟習此技藝人士利用本發明 及各種實施例，且藉由適於所預期之特定用途的各種修改來利用本發明及各種實施例。在不背離本發明之精神及範疇的情況下，替代實施例對於本發明所屬技術熟習此技藝人士將為顯而易見。因此，本發明之範疇係藉由隨附申請專利範圍界定，而非藉由前述描述及在其中所描述之例示性實施例界定。
402‧‧‧模具
404‧‧‧光學表面
406‧‧‧超疏水性材料層
410‧‧‧SiO2層
411‧‧‧抗反射塗層層狀結構
412‧‧‧SiO2層/第一層
414‧‧‧ZrO2層/第二層
416‧‧‧SiO2層/第三層
418‧‧‧ZrO2層/第四層
420‧‧‧SiO2層/第五層
422‧‧‧ZrO2層/第六層
424‧‧‧SiO2層/第七層
426‧‧‧偶合劑層

Claims (51)

  1. 一種將抗反射塗層塗覆於模具之光學表面上之方法，其包含以下步驟：(a)提供具有光學表面之鏡片模具；(b)於該光學表面上形成超疏水性材料層，該形成係藉由將與一或多個含有該超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度來實現，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為該超疏水性材料之相對百分比；(c)於該超疏水性材料層上形成抗反射塗層層狀結構；及(d)在該抗反射塗層層狀結構上形成以單層厚度沈積之偶合劑層，該形成係在非質子性條件下使用氣相沈積或藉由使用偶合劑於非質子性溶劑中之溶液進行浸塗或旋塗來實現。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該雙臂矽烷之量為該超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中於該層上形成抗反射塗層層狀結構之步驟進一步包含以下步驟：(a)在該超疏水性材料層上形成具有第一折射率且厚度為約5至100nm之第一材料之第一層；(b)在該第一層上形成具有高於該第一折射率之第二折射率且厚度為約40至50nm之第二材料之第二層；(c)在該第二層上形成具有該第一折射率且厚度為約10至20nm之該第一材料之第三層；(d)在該第三層上形成具有該第二折射率且厚度為約50 至70nm之該第二材料之第四層；(e)在該第四層上形成具有該第一折射率且厚度為約25至40nm之該第一材料之第五層；(f)在該第五層上形成具有該第二折射率且厚度為約10至25nm之該第二材料之第六層；及(g)在該第六層上形成具有該第一折射率且厚度為約5至15nm之該第一材料之第七層。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中具有該第一折射率之該第一材料為SiO2，且具有該第二折射率之該第二材料為ZrO2。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中各SiO2層使用離子輔助或不使用離子輔助進行沈積。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該雙臂矽烷包含雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷或雙臂矽烷之組合物形成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該偶合劑層由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷形成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步包含在該抗反射塗層層狀結構與該超疏水性材料層之間形成SiO2層之步驟。
  10. 一種具有有可轉移至鏡片之抗反射塗層之光學表面的模具，其包含：(a)於該光學表面上所形成之超疏水性材料層，該形成係藉由將與一或多個含有該超疏水性材料之坩堝接觸之熱 舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度來實現，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為該超疏水性材料之相對百分比；(b)於該超疏水性材料層上所形成之抗反射塗層層狀結構；及(c)在該抗反射塗層層狀結構上以單層厚度沈積之偶合劑層，該形成係在非質子性條件下使用氣相沈積或藉由使用偶合劑於非質子性溶劑中之溶液進行浸塗或旋塗來實現。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之模具，其中該雙臂矽烷之量為該超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之模具，其中該抗反射塗層層狀結構包含：(a)在該超疏水性材料層上所形成之具有第一折射率且厚度為約5至100nm之第一材料之第一層；(b)在該第一層上所形成之具有高於該第一折射率之第二折射率且厚度為約40至50nm之第二材料之第二層；(c)在該第二層上所形成之具有該第一折射率且厚度為約10至20nm之該第一材料之第三層；(d)在該第三層上所形成之具有該第二折射率且厚度為約50至70nm之該第二材料之第四層；(e)在該第四層上所形成之具有該第一折射率且厚度為約25至40nm之該第一材料之第五層；(f)在該第五層上所形成之具有該第二折射率且厚度為約10至25nm之該第二材料之第六層；及(g)在該第六層上所形成之具有該第一折射率且厚度為約 5至15nm之該第一材料之第七層。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之模具，其中具有該第一折射率之該第一材料為SiO2，且具有該第二折射率之該第二材料為ZrO2。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之模具，其中各SiO2層使用離子輔助或不使用離子輔助進行沈積。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之模具，其中該雙臂矽烷包含雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之模具，其中該偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷或雙臂矽烷之組合物形成。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之模具，其中該偶合劑層由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷形成。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之模具，其進一步包含在該抗反射塗層層狀結構與該超疏水性材料層之間所形成之SiO2層。
  19. 一種由具有光學表面之模具製造之光學鏡片，其包含：具有光學表面之鏡片主體；塗佈於該鏡片主體之該光學表面上之硬塗層；及抗反射塗層，其包含：(a)於該模具之該光學表面上所形成之超疏水性材料層，該形成係藉由將與一或多個含有該超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度來實現，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為該超疏水性材料之相對百分比；(b)於該超疏水性材料層上所形成之抗反射塗層層狀結 構；及(c)在該抗反射塗層層狀結構上以單層厚度沈積之偶合劑層，其中該硬塗層實質上與該抗反射塗層之該偶合劑層接觸。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之光學鏡片，其中該雙臂矽烷之量為該超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之光學鏡片，其中該抗反射塗層層狀結構包含：(a)在該超疏水性材料層上所形成之具有第一折射率且厚度為約5至100nm之第一材料之第一層；(b)在該第一層上所形成之具有高於該第一折射率之第二折射率且厚度為約40至50nm之第二材料之第二層；(c)在該第二層上所形成之具有該第一折射率且厚度為約10至20nm之該第一材料之第三層；(d)在該第三層上所形成之具有該第二折射率且厚度為約50至70nm之該第二材料之第四層；(e)在該第四層上所形成之具有該第一折射率且厚度為約25至40nm之該第一材料之第五層；(f)在該第五層上所形成之具有該第二折射率且厚度為約10至25nm之該第二材料之第六層；及(g)在該第六層上所形成且與該偶合劑層接觸之具有該第一折射率且厚度為約5至15nm之該第一材料之第七層。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之光學鏡片，其中具有該第一折射率之該第一材料為SiO2，且具有該第二折射率之該第二材料為ZrO2。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之光學鏡片，其中各SiO2層使用離子輔助或不使用離子輔助進行沈積。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之光學鏡片，其中該雙臂矽烷包含雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺。
  25. 如申請專利範圍第19項所述之光學鏡片，其中該偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷或雙臂矽烷之組合物形成。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之光學鏡片，其中該偶合劑層由N-正丁基-氮雜-2,2-二甲氧基-矽雜環戊烷形成。
  27. 如申請專利範圍第19項所述之光學鏡片，其進一步包含在該抗反射塗層層狀結構與該超疏水性材料層之間所形成之SiO2層。
  28. 一種將抗反射塗層塗覆於模具之光學表面上之方法，其包含以下步驟：(a)提供具有光學表面之鏡片模具；(b)於該光學表面上形成超疏水性材料層，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為該超疏水性材料之相對百分比；(c)於該超疏水性材料層上形成抗反射塗層層狀結構；及(d)在該抗反射塗層層狀結構上形成以單層厚度沈積之偶合劑層，該形成係在非質子性條件下使用氣相沈積或藉由使用偶合劑於非質子性溶劑中之溶液進行浸塗或旋塗來實現。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之方法，其中該雙臂矽烷之量為該超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
  30. 如申請專利範圍第28項所述之方法，其中於該層上形成 抗反射塗層層狀結構之步驟進一步包含以下步驟：(a)在該超疏水性材料層上形成具有第一折射率之第一材料之第一層；(b)在該第一層上形成具有第二折射率之第二材料之第二層；(c)在該第二層上形成具有該第一折射率之該第一材料之第三層；(d)在該第三層上形成具有該第二折射率之該第二材料之第四層；(e)在該第四層上形成具有該第一折射率之該第一材料之第五層；(f)在該第五層上形成具有該第二折射率之該第二材料之第六層；及(g)在該第六層上形成具有該第一折射率之該第一材料之第七層。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之方法，其中該第一折射率及該第二折射率滿足H/L之比率>1，其中L及H分別為該第一折射率及該第二折射率之值。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中具有該第一折射率之該第一材料為SiO2，且具有該第二折射率之該第二材料為ZrO2。
  33. 如申請專利範圍第28項所述之方法，其中該偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷或雙臂矽烷之組合物形成。
  34. 如申請專利範圍第28項所述之方法，其中於該光學表面上形成該超疏水性材料層之步驟包含加熱與一或多個含 有該超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟。
  35. 如申請專利範圍第34項所述之方法，其中該加熱步驟包含將該熱舟加熱至約200℃與約500℃之間的溫度。
  36. 一種具有有可轉移至鏡片之抗反射塗層之光學表面的模具，其包含：(a)於該光學表面上所形成之超疏水性材料層，其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為該超疏水性材料之相對百分比；(b)於該超疏水性材料層上所形成之抗反射塗層層狀結構；及(c)在該抗反射塗層層狀結構上以單層厚度沈積之偶合劑層，該形成係在非質子性條件下使用氣相沈積或藉由使用偶合劑於非質子性溶劑中之溶液進行浸塗或旋塗來實現。
  37. 如申請專利範圍第36項所述之模具，其中該雙臂矽烷之量為該超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
  38. 如申請專利範圍第36項所述之模具，其中該抗反射塗層層狀結構包含：(a)在該超疏水性材料層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第一層；(b)在該第一層上所形成之具有第二折射率之第二材料之第二層；(c)在該第二層上所形成之具有該第一折射率之該第一材料之第三層；(d)在該第三層上所形成之具有該第二折射率之該第二材料之第四層； (e)在該第四層上所形成之具有該第一折射率之該第一材料之第五層；(f)在該第五層上所形成之具有該第二折射率之該第二材料之第六層；及(g)在該第六層上所形成之具有該第一折射率之該第一材料之第七層。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之模具，其中該第一折射率及該第二折射率滿足H/L之比率>1，其中L及H分別為該第一折射率及該第二折射率之值。
  40. 如申請專利範圍第39項所述之模具，其中具有該第一折射率之該第一材料為SiO2，且具有該第二折射率之該第二材料為ZrO2。
  41. 如申請專利範圍第36項所述之模具，其中該偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷或雙臂矽烷之組合物形成。
  42. 如申請專利範圍第36項所述之模具，其中該超疏水性材料層形成於該光學表面上，該形成係藉由在一定溫度下加熱與一或多個含有該超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟來實現。
  43. 如申請專利範圍第42項所述之模具，其中該溫度在約200℃與約500℃之間。
  44. 一種由具有光學表面之模具製造之光學鏡片，其包含：具有光學表面之鏡片主體；塗佈於該鏡片主體之該光學表面上之硬塗層；及抗反射塗層，其包含：(a)於該模具之該光學表面上所形成之超疏水性材料層， 其中該超疏水性材料含有一定量之雙臂矽烷，該量為該超疏水性材料之相對百分比；(b)於該超疏水性材料層上所形成之抗反射塗層層狀結構；及(c)在該抗反射塗層層狀結構上以單層厚度沈積之偶合劑層，其中該硬塗層實質上與該抗反射塗層之該偶合劑層接觸。
  45. 如申請專利範圍第44項所述之光學鏡片，其中該雙臂矽烷之量為該超疏水性材料之約1.7重量%-8.3重量%。
  46. 如申請專利範圍第44項所述之光學鏡片，其中該抗反射塗層層狀結構包含：(a)在該超疏水性材料層上所形成之具有第一折射率之第一材料之第一層；(b)在該第一層上所形成之具有第二折射率之第二材料之第二層；(c)在該第二層上所形成之具有該第一折射率之該第一材料之第三層；(d)在該第三層上所形成之具有該第二折射率之該第二材料之第四層；(e)在該第四層上所形成之具有該第一折射率L且厚度為約25至40nm之該第一材料之第五層；(f)在該第五層上所形成之具有該第二折射率之該第二材料之第六層；及(g)在該第六層上所形成且與該偶合劑層接觸之具有該第一折射率之該第一材料之第七層。
  47. 如申請專利範圍第46項所述之光學鏡片，其中該第一折射率及該第二折射率滿足H/L之比率>1，其中L及H分別為該第一折射率及該第二折射率之值。
  48. 如申請專利範圍第47項所述之光學鏡片，其中具有該第一折射率之該第一材料為SiO2，且具有該第二折射率之該第二材料為ZrO2。
  49. 如申請專利範圍第44項所述之光學鏡片，其中該偶合劑層由包含環狀氮雜矽烷或雙臂矽烷之組合物形成。
  50. 如申請專利範圍第44項所述之光學鏡片，其中該超疏水性材料層形成於該模具之該光學表面上，該形成係藉由在一定溫度下加熱與一或多個含有該超疏水性材料之坩堝接觸之熱舟來實現。
  51. 如申請專利範圍第50項所述之光學鏡片，其中該溫度在約200℃與約500℃之間。
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