CN115380228B - 由厚的低折射率硬质涂层包封的具有表面微结构的透镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学制品，其包括具有从其表面突出的至少一个或多个光学元件如微透镜、菲涅耳结构等的基础透镜基材，以及包封每个光学元件的硬质涂层覆盖物。更特别地，本发明涉及一种包括以下的光学制品：基础透镜基材，其具有相反的第一和第二透镜表面；保护层，其具有相反的第一和第二保护表面以及在垂直于第一保护表面的方向上在第一与第二保护表面之间测量的最大厚度，第一保护表面设置在第二透镜表面上；以及至少一个或多个光学元件，各自：限定第一保护表面和第二透镜表面之一的一部分；具有在垂直于承载光学元件的第二透镜表面的方向上测量的小于或等于0.1毫米(mm)的最大高度和小于或等于2.0mm的直径。其中保护层由交联基质和纳米粒子构成，并且所述保护层的折射率nc低于至少一个光学元件或每个光学元件的折射率nm，使得差值nm‑nc大于0.045、优选大于0.10、或甚至大于0.15；并且其中保护层的最大厚度是至少一个光学元件或光学元件中的每一个的最大高度的至少2倍、优选地至少5倍。本发明还涉及用于形成此类光学制品的方法，其典型地包括喷墨步骤。

Description

由厚的低折射率硬质涂层包封的具有表面微结构的透镜

技术领域

本发明涉及一种光学制品以及用于形成此类光学制品的方法，该光学制品包括具有从其表面突出的至少一个光学元件或多个光学元件如微透镜、菲涅耳结构等的基础透镜基材。

背景技术

如透镜的光学制品通常包括被成形以便提供期望的光焦度的基础透镜基材、以及覆盖基础透镜基材的至少一个表面以防止基础透镜基材被划痕损坏的抗磨损涂层覆盖物。

抗磨损涂层，也称为硬质涂层，根据具有双层结构的最优选的实施例，提供从基础透镜基材到抗磨损涂层的自由表面的硬度梯度。涂层的上层定义了涂层在其自由表面处最硬的部分，并且允许防止细粒子和细划痕，而涂层的下层定义了下面没那么硬的部分，可以吸收由更大粒子产生的冲击并且防止形成更大的划痕。它还提供了与基础透镜基材硬度的过渡，以防止在基材与耐磨涂层之间的界面处形成裂缝。

对于许多应用，已发现期望在基础透镜基材上设置多个光学元件(如微透镜)，提供光学制品的焦度的局部变化。例如，从US 2017/0131567已知了一种透镜，该透镜包括形成在透镜的表面上的多个微透镜，由微透镜提供的焦度的局部变化能够抑制或减慢近视的进展。

从文件WO 2016/168746还已知一种具有第一光焦度的透镜，该透镜包括具有第二光焦度的微透镜阵列，即使透镜的曲率是有限的，这些微透镜也允许增加透镜所提供的矫正，或者允许形成具有不同光焦度的大面积的多焦点透镜，同时不展现出在微尺度上可见的尖锐台阶。

参考图1a和图1b，具有带有耐磨涂层的微透镜的透镜的覆盖物改变了微透镜的焦度，并且因此降低或影响了微透镜提供的效果。实际上，微透镜的厚度通常是约1μm至2μm，而耐磨涂层的典型厚度是约3μm。因此，当包括如微透镜的突出元件的表面被耐磨涂层覆盖(典型地通过浸渍施用)时，耐磨涂层的自由表面与其所覆盖的透镜的曲率并不完全相同。相反，突出元件的存在导致所述自由表面展现出表面的局部变形。

如图1b所示，入射在一个这种变形上的光线在进入耐磨涂层时会发生第一次折射，并在与基础透镜基材的微透镜的界面处发生第二次折射，并且因此与没有耐磨涂层时的光线的路径(图1a)相比，光线的路径会发生变化。

已经提出了一种解决方案，该解决方案包括减小耐磨涂层的厚度以减小微透镜焦度的这种变化。然而，已经测量到，由于覆盖有此涂层的微透镜的局部焦度P’为约P-0.5(P是没有涂层的微透镜的初始焦度)，因此仍然存在焦度的变化。此外，涂层的防划伤特性大大降低，因此此解决方案不能令人满意。

对于存在于基础透镜基材上的其他光学结构，出现了相同的类型或问题。例如，当被耐磨涂层覆盖时，如菲涅耳环的结构也经历焦度的扰动。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的缺陷提供一种解决方案。

具体地，本发明的一个目的是提供一种光学制品，该光学制品包括基础透镜基材、保护所述基材的耐磨涂层、以及至少一个光学元件(如微透镜)或多个光学元件，其中与现有技术相反，当耐磨涂层稍微再现表面微结构时，耐磨涂层不降低或抑制光学元件的光学效应并且由于其光滑表面而确保良好的耐磨性。

上述目的通过独立权利要求中所描述的特征的组合来实现，并且从属权利要求提供了本发明的具体有利实例。

披露了一种光学制品及其制造方法

因此，在一个实施例中，披露了一种光学制品，该制品包括：

-基础透镜基材，其具有相反的第一和第二透镜表面；

-保护层，所述保护层具有相反的第一和第二保护表面以及在垂直于所述第一保护表面的方向上在所述第一与第二保护表面之间测量的最大厚度，所述第一保护表面设置在所述第二透镜表面上；以及

-至少一个光学元件或多个光学元件，各自：

限定所述第一保护表面和所述第二透镜表面之一的一部分；

具有在垂直于承载所述光学元件的所述第二透镜表面的方向上测量的小于或等于0.1毫米(mm)的最大高度和小于或等于2.0mm的直径。

其中

-所述保护层由交联基质和纳米粒子构成，并且

-所述保护层的折射率n_c低于光学元件的折射率n_m，使得差值n_m-n_c大于0.045、优选地大于0.10、或甚至大于0.15；

并且

其中

-保护层的最大厚度是至少一个光学元件或光学元件中每一个的最大高度的至少2倍、优选地5倍。

保护层具有保护基础透镜基材免受刮擦和磨损的作用。其通常也称为耐磨涂层或硬质涂层(HC)。

在另一实施例中，披露了一种制造光学制品的方法，该方法包括：

1)提供基础透镜基材，所述基础透镜基材具有相反的第一和第二透镜表面，并且

在所述第二透镜表面上包括至少一个光学元件或多个光学元件，所述光学元件具有在垂直于所述第二透镜表面的方向上测量的小于或等于0.1毫米(mm)的最大高度和小于或等于2.0mm的直径；

2)通过湿沉积在包括所述至少一个光学元件或所述多个光学元件的所述基础透镜基材的第二透镜表面上施用可固化组合物，所述可固化组合物适合于形成具有相反的第一和第二保护表面的保护层；

3)使用于形成所述保护层的所述可固化组合物固化；

4)任选地重复步骤2或步骤2和步骤3；

由步骤3或4得到的所述保护层呈现平行于无光学元件的所述透镜的第二透镜表面的第二保护表面，

所述保护层包封该至少一个光学元件或每个光学元件，

该保护层的最大厚度是该光学元件或光学元件中每一个的最大高度的至少2倍、优选地至少5倍，并且

所述保护层的折射率n_c低于光学元件的折射率n_m，使得差值n_m-n_c大于0.045、优选地大于0.10、或甚至大于0.15。

本披露的光学制品包括用作耐磨涂层的保护层，其厚度使得能够包封每个光学元件(如微透镜)。

保护层(即第二保护层)的自由表面与其覆盖的基础透镜基材的表面(即无光学元件的透镜的第二透镜表面)完全相同，并且具有相同的基弧(base curve)。换言之，保护层展现出与无光学元件的基础透镜基材的第二透镜表面的基弧相同的基弧。保护层包括光滑的自由表面(即光滑的第二保护层)。保护层的第二保护层不复制第一保护表面处存在的高度变化。因此，每个光学元件的形状及其光焦度不受到涂层的影响，并且因此不发生之前所披露的与涂层的沉积有关的不利影响。此外，与现有技术相反，当耐磨涂层稍微再现表面微结构时，保护层由于光滑的表面而示出良好的耐磨性

保护层的光滑自由表面还特别有利于随后沉积其他功能涂层(如减反射、防污、或防雾涂层)、美观和舒适。

在本发明的一个实施例中，选择分别形成保护层和光学元件的材料以提供至少0.1的折射率差距，保护层材料具有低于形成光学元件的材料的折射率的折射率。该折射率差距允许获得光学元件的期望光焦度，同时具有与由本领域技术人员在透镜表面上生产光学元件所使用的各种技术相关的物理高度，同时不需要光学元件太高而使它们在美学上令人不愉快。

除非另外指明，否则本发明中的折射率是在25℃下在589nm的波长下表示的。

附图说明

为了更全面理解本文提供的说明和其优点，现在结合附图和详细描述参考以下简要说明，其中相同的附图标记代表相同的部分。

已经描述的图1a和1b描绘了覆盖包括光学元件(微透镜)的基材的保护层对入射光线的路径的影响。

图2a和2b示意性地示出本发明的光学制品的实例。

图3示意性地示出根据实施例的用于制造光学制品的方法的旋涂或喷涂步骤。

图4示意性地示出根据实施例的用于制造光学制品的方法的迈耶棒涂覆步骤。

图5还涉及根据实施例的用于制造光学制品的方法的迈耶棒涂覆步骤。

图6示意性地示出根据实施例的用于制造光学制品的方法的喷墨涂覆步骤

具体实施方式

包括光学元件的光学制品

现在将描述根据本发明的光学制品。

光学制品包括

-基础透镜基材，其具有相反的第一和第二透镜表面，

-保护层，其具有相反的第一和第二保护表面，第一保护表面设置在第二透镜表面上，以及

-至少一个或多个光学元件，各自限定第一保护表面和第二透镜表面之一的一部分。

基础透镜基材

基础透镜基材10可以包括单层或者可以由层压件形成。基础透镜基材10优选地包括至少一个平光薄片11、或提供光焦度的基础透镜12、或以上两者，即，包括提供光焦度的基础透镜12和与基础透镜12互补、具有如下所述的光学功能的薄片11。在图2a所示的实例中，基础透镜基材10包括平光薄片11和基础透镜12。在图2b所示的实例中，基础透镜基材10仅包括基础透镜12。

平光薄片11没有光焦度，并且因此不向配戴者提供矫正，但充当其他层的机械支撑件，并且任选地还为成品光学制品提供一种或多种功能特性，如在以下光学功能中的至少一个：

-振幅滤波功能，

-光谱滤波功能(比如像短通或长通的边缘通，或带通滤波，或特定颜色的滤波，例如通过着色，或结合光致变色或电致变色功能、UV吸收、镜面等)，

-偏振功能。

平光薄片11是指由单个膜层形成的膜结构或由彼此附接的多个膜层形成的膜层压结构。更精确地，平光薄片11可以由一个或多个眼科级功能膜(具有例如偏振或光致变色特性)形成，任选地在眼科级功能膜的一侧或两侧上具有眼科级保护膜。

平光薄片11的厚度可以在20至700微米、优选地30至600μm的范围内。如果有的话，一个或多个保护层可以具有约50μm的厚度。

用于形成平光薄片(包括功能膜和保护膜)的合适的透明树脂膜或片材包括聚(乙烯醇)(PVA)或基于纤维素酰化物的材料，例如纤维素二乙酸酯和纤维素三乙酸酯(TAC)。其他可用的薄片材料可以包括聚碳酸酯、聚砜、乙酸丁酸纤维素(CAB)或环状烯烃共聚物(COC)、聚丙烯酸酯、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物以及聚(乙烯醇)(PVA)。例如，基于聚碳酸酯的材料包括聚双酚A碳酸酯；均聚碳酸酯如1，1’-二羟基二苯基-苯基甲基甲烷、1，1’-二羟基二苯基-二苯基甲烷、1，1’-二羟基-3，3’-二甲基二苯基-2，2-丙烷、它们相互的共聚聚碳酸酯和与双酚A的共聚聚碳酸酯。

基础透镜12可以在光学塑料中形成，例如由热塑性或热固性塑料制成。特别地，热塑性材料可以选自，例如：聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚碳酸酯及其共聚物、聚(对苯二甲酸乙二酯)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

热固性材料可以选自，例如：环烯烃共聚物，如乙烯/降冰片烯或乙烯/环戊二烯共聚物；直链或支链脂族或芳族多元醇的碳酸烯丙酯的均聚物和共聚物，如二乙二醇双(碳酸烯丙酯)的均聚物(CR)；可以衍生自双酚A的(甲基)丙烯酸及其酯的均聚物和共聚物；硫代(甲基)丙烯酸及其酯的聚合物和共聚物，可以衍生自双酚A或邻苯二甲酸和烯丙基芳烃如苯乙烯的烯丙基酯的聚合物和共聚物，尿烷和硫代尿烷的聚合物和共聚物，环氧树脂的聚合物和共聚物，以及硫化物、二硫化物和环硫化物的聚合物和共聚物，以及其组合。如本文中所使用的，(共)聚合物旨在意指共聚物或聚合物。如本文中所使用的，(甲基)丙烯酸酯旨在意指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。

适合在本发明中使用的基材的实例包括从 和/>树脂(热固性聚硫氨酯树脂)获得的基材。基于聚硫氨酯树脂的各种基材由三井东压化学公司(Mitsui Toatsu Chemicals Company)销售，并且这些基材以及用于制备它们的单体尤其在专利美国专利号4,689,387、美国专利号4,775,733、美国专利号5,059,673、美国专利号5,087,758和美国专利号5,191,055中进行了描述。

基础透镜基材10或基础透镜12可以有利地在光学塑料中制成，优选在选自例如以下的热塑性或热固性塑料中制成：聚碳酸酯，聚酰胺，聚酰亚胺，聚砜，聚(对苯二甲酸乙二酯)和聚碳酸酯的共聚物，聚烯烃、特别是聚降冰片烯，二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)的均聚物和共聚物，(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物、特别是衍生自双酚A的(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，硫代(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，聚氨酯和聚硫氨酯均聚物或共聚物，环氧聚合物和共聚物以及环硫化物聚合物和共聚物，优选由聚碳酸酯、二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)聚合物制成，或由具有1.60的折射率的热固性聚硫氨酯树脂制成或由具有1.67的折射率的热固性聚硫氨酯树脂制成，更优选由聚碳酸酯制成。

例如，将能够使用聚碳酸酯，如由沙特基础工业公司(Sabic)出售的特别具有1.586的折射率的Lexan二乙二醇双(碳酸烯丙酯)，如由PPG工业集团(PPGIndustries)出售的特别具有1.5的折射率的/>或者聚硫氨酯，如由三井东压公司(Mitsui Toatsu)出售的特别具有1.66的折射率的/>

基础透镜12被优选地成形为提供适合于矫正配戴者屈光不正(例如近视或远视)的光焦度。基础透镜12可以是成品透镜、单焦点或多焦点透镜，如多焦点渐进式透镜。

除了基础透镜12和/或平光薄片11之外，基础基材10还可以包括其他层，例如像基础透镜12的前表面上的光致变色层或任何附加层，这些附加层可以沉积在基础透镜或平光薄片上并具有光学功能，如：

-振幅滤波功能，

-光谱滤波功能(比如像短通或长通的边缘通，或带通滤波，或特定颜色的滤波，例如通过着色，或结合光致变色或电致变色功能、UV吸收、镜面等)，

-偏振功能。

基础透镜12也可以是半成品透镜，这意味着其不提供要由半成品透镜制造的透镜的最终焦度，也称为目标焦度。半成品透镜可以提供的焦度不是目标焦度，所述目标焦度是通过稍后对半成品透镜进行表面处理而获得的。

基础透镜12也可以是未修整的透镜，这意味着其周边形状尚未调整为随后其将***的镜架的形状。

如图2a和2b所示的，基础透镜基材10包括两个相反的第一和第二透镜表面、两个相反的主表面，这些主表面包括后表面101和前表面102。在图2a的实例中，基础透镜基材10的前表面102由平光薄片11的前表面形成，而在图2b的实例中，基础透镜表面10的前表面102由透镜12的前表面形成。

光学元件或多个光学元件

光学制品1进一步包括至少一个光学元件30或多个光学元件，这些光学元件具有相反的第一和第二保护表面，并限定设置在第二透镜表面上的第一保护表面，例如从基础透镜基材10的主表面之一突出。在优选实施例中，每个光学元件30从基础透镜基材10的前表面102突出。

“突出”意指每个光学元件从基础透镜基材10的表面向外突起，即远离所述基材。每个光学元件因此是凸的。

在一个实施例中，每个光学元件30由与基础透镜基材10相同的材料形成并且可以与基础透镜基材一体形成。如果基础透镜基材10是层压件，则每个光学元件30可以由与其突出的层相同的材料形成。

在一个实施例中，每个光学元件30由与基础透镜基材10相同的材料形成，并且所述材料例如选自热塑性或热固性光学塑料，如聚碳酸酯，聚酰胺，聚酰亚胺，聚砜，聚(对苯二甲酸乙二酯)和聚碳酸酯的共聚物，聚烯烃、特别是聚降冰片烯，二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)的均聚物和共聚物，(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物、特别是衍生自双酚A的(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，硫代(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，聚氨酯和聚硫氨酯均聚物或共聚物，环氧聚合物和共聚物以及环硫化物聚合物和共聚物，优选由聚碳酸酯、二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)聚合物制成，或由具有1.60的折射率的热固性聚硫氨酯树脂制成或由具有1.67的折射率的热固性聚硫氨酯树脂制成，更优选由聚碳酸酯制成。

在下文中，光学元件是引起光学装置的光焦度局部变化的微尺度的离散光学元件。

在一个实施例中，光学元件被配置成使得至少沿着透镜的一个区段，光学元件的平均球镜从所述区段的一点朝向所述区段的周边增大。

根据实施例，光学元件可以被配置为使得至少沿着透镜的一个区段，例如至少与光学元件的平均球镜增大所沿着的区段相同的区段，平均柱镜从所述区段的一点(例如，与平均球镜相同的点)朝向所述区段的周边部分增大。

根据实施例，光学元件或多个光学元件是微透镜。微透镜可以是球面、复曲面或具有非球面形状。微透镜可以具有单个焦点、或柱焦度或非焦点。在优选实施例中，微透镜可以用于防止近视或远视的进展。在此情况下，基础透镜基材包括提供用于矫正近视或远视的光焦度的基础透镜12，并且分别地，如果配戴者近视，则微透镜可以提供大于基础透镜12的光焦度的光焦度，或者如果配戴者远视，则微透镜可以提供小于基础透镜12的光焦度的光焦度。

在本披露内容的意义上，“微透镜”具有可内接在直径大于或等于0.8mm且小于或等于3.0mm的圆内的外形形状。

例如，微透镜可以沿着以屈光区域的光学中心为中心的圆规则地分布。

可以基于人的视网膜的形状来调整不同微透镜的平均柱镜。

屈光区域可以包括视远参考点、视近参考点、以及连接视远参考点和视近参考点的子午线。例如，屈光区域可以包括渐进式附加透镜设计，其适于人的处方或适于减慢配戴该透镜元件的人的眼睛的屈光异常的进展。

子午线对应于主注视方向与镜片表面的相交处的轨迹。

优选地，根据此种实施例，微透镜被配置为使得在标准配戴条件下沿着透镜的任何水平区段，当配戴者配戴时，微透镜的平均球镜和/或平均柱镜从所述水平区段与子午线的交点朝向透镜的周边部分增大。

沿着区段的平均球镜和/或平均柱镜增大函数可以取决于所述区段沿着子午线的位置而不同。

特别地，沿着区段的平均球镜和/或平均柱镜增大函数是不对称的。例如，在标准配戴条件下，平均球镜和/或平均柱镜增大函数沿着竖直和/或水平区段是不对称的。

微透镜中的至少一个具有光学功能，当在标准配戴条件下配戴透镜元件时，该光学功能不将图像聚焦在人眼的视网膜上。

有利地，微透镜的这种光学功能与具有至少一个与处方的屈光力不同的屈光力的屈光区域相组合，从而允许减慢配戴透镜元件的人的眼睛的异常屈光的进展。

微透镜可以是不连续的。

在本披露内容的意义上，如果对于连接两个微透镜的所有路径，至少可以沿着每个路径的一部分基于人眼的处方来测量屈光力，则这两个微透镜是不连续的。

当两个微透镜在球面表面上时，如果对于连接两个光学元件的所有路径，至少可以沿着每个路径的一部分来测量所述球面表面的曲率，则这两个微透镜是不连续的。

根据实施例，微透镜中的至少一个具有将图像聚焦在除视网膜之外的位置上的光学功能。

优选地，至少50％、例如至少80％、例如所有的微透镜具有将图像聚焦在除视网膜之外的位置上的光学功能。

根据实施例，微透镜中的至少一个具有非球面光学功能。

优选地，至少50％、例如至少80％、例如所有的微透镜具有非球面光学功能。

在本披露内容的意义上，“非球面光学功能”应理解为不具有单个焦点。

具有非球面光学功能的至少一个微透镜是透明的。

可以将这些微透镜添加到定义的阵列上，像圆形、正方形或六边形或随机或其他。

微透镜可以覆盖透镜元件的特定区，像在中心或任何其他区域。

可以根据基础透镜基材的区来调整光学元件密度或焦度量。典型地，微透镜可以定位于基础透镜基材的周边，以便增加光学元件对近视控制的作用，从而补偿由于例如视网膜的周边形状引起的周边散焦。

根据实施例，至少一个、例如所有的微透镜的形状被配置为在人眼的视网膜前方形成焦散面。换言之，这种微透镜被配置为使得通过所述微透镜的光通量集中的每个截面平面(如果有的话)位于人眼的视网膜前方，或者以点状的方式在平面中或者从不以点状的方式没有在这些截面平面中。

根据实施例，至少一个、例如所有的具有非球面光学功能的微透镜是多焦点屈光微透镜。

在本披露内容的意义上，微透镜是“多焦点屈光微透镜”，包括双焦点(具有两个焦度)、三焦点(具有三个焦度)、渐进式多焦点透镜，具有连续变化的焦度，例如非球面渐进表面透镜。

根据实施例，至少一个多焦点屈光微透镜具有复曲面。复曲面表面是旋转表面，其可以通过围绕旋转轴线(最终定位在无穷远处)旋转圆或弧来产生，该旋转轴线不穿过其曲率中心。

复曲面表面镜片具有彼此成直角的两个不同的径向轮廓，因此产生两个不同的焦度。

复曲面镜片的复曲面和球面部件产生像散光束，而不是单点焦点。

根据实施例，光学元件的至少一个、例如所有的具有非球面光学功能的微透镜是复曲面屈光微透镜。例如，球镜焦度值大于或等于0屈光度(δ)且小于或等于+5屈光度(δ)并且柱镜焦度值大于或等于0.25屈光度(δ)的复曲面屈光微镜片。

作为具体实施例，复曲面屈光微透镜可以是纯柱镜，意味着子午线最小焦度为零，而子午线最大焦度严格为正，例如小于5屈光度。

根据实施例，至少一个、例如所有的微透镜具有带有高阶光学像差的光学功能。例如，微透镜由泽尼克多项式定义的连续表面构成。

本发明的光学元件(典型地微透镜)具有在垂直于承载它们的第二透镜表面的方向上测量的小于或等于0.1毫米(mm)、优选地包括在2与20微米(μm)之间的最大高度，以及小于或等于2.0mm、包括在0.8与2.0毫米(mm)之间的直径。

回到图2a和图2b，可以注意到，承载微透镜30的基础透镜基材的表面(典型地是前表面102)是凸面的并且由两种外表面形成：第一外表面是每个光学元件的外表面，包括由于微透镜的形状引起的局部曲率变化，而第二外表面是基础透镜基材的设置在微透镜之间的表面，其展现出更小或甚至没有局部曲率变化。优选地，与周围的第二种表面相比，由微透镜的局部曲率变化引起的差异是至少1D。

因此，基础透镜基材在微透镜处展现出大于远离微透镜处的厚度的平均厚度，并且在微透镜的最大厚度点处达到基材的最大厚度。

根据另一实施例，该至少一个光学元件或多个光学元件是菲涅耳结构、限定每个为菲涅耳结构的衍射结构如微透镜、永久技术凸块或相移元件。小透镜也可以是如微棱镜的屈光光学元件和如小突起或空腔的光漫射光学元件，或在基材上产生粗糙度的任何类型的元件。

保护层：

具有保护基础透镜基材10免受刮擦和磨损的作用的保护层完全包封光学元件。保护层具有在垂直于第一保护表面的方向上在第一与第二保护表面之间测量的最大厚度，该最大厚度是光学元件中每一个的最大高度的至少2倍、优选地至少5倍。

本发明中保护层的最大厚度在垂直于第一保护表面的方向上在第一与第二保护表面之间测量。此种厚度对应于表面处任何点的最高厚度。它不对应于光学元件上方的厚度，而是对应于总厚度(包括光学元件的高度)，因为保护层也存在于光学元件之间。

典型地，保护层的最大厚度可以小于或等于或在200微米(μm)、150μm、100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、20μm、10μm或更小的任何两个之间，同时是光学元件或多个光学元件的最大高度的至少2倍、优选地至少5倍，例如在2.5至12倍之间或在2.5至8倍之间。

此外，保护层的最小厚度在光学元件处测量，并且更具体地在光学元件的最大高度点处测量。在该点处，在光学元件的最大高度点处并从该点测量的保护层的最小厚度可以低于或等于在该点处的光学元件的高度，并且低于或等于10μm的高度，以最高者为准，优选地低于或等于光学元件高度的三分之二或甚至一半，优选地低于或等于2μm，例如包括在1μm与5μm之间。

在具体实施例中，保护层20覆盖每个光学元件(典型地微透镜)30从其突出的基础透镜基材10的表面，使得每个光学元件被保护层20完全包封。因此，保护层20具有与基础透镜基材10和从其突出的每个光学元件接触的第一保护表面22以及与第一保护表面相反的第二保护表面21。

在实施例中，并且如图2a和2b所示的，保护层30覆盖基础透镜基材的前表面或第二透镜表面102。在该情况下，保护层20与基础透镜基材10之间的界面因此由保护层20的后表面或第一保护表面22和基础透镜基材的前表面或第二透镜表面102形成。

在一个实施例中，在与基础透镜基材的界面处保护层的表面是凹的。另一方面，保护层21的第二保护表面(其是保护层20的自由表面)是凸的且光滑的，并且展现出与基础透镜基材10的表面的基弧相同的基弧，特别是由于保护层的制造方法，第二透镜表面没有光学元件，如将在以下更详细地披露的。

此外，形成一个或多个微透镜30的材料和形成耐磨涂层20的材料的折射率不同，以便允许发生由微透镜引起的局部焦度的变化。

形成保护层的材料的折射率n_c低于形成微透镜的材料的折射率n_m。

更确切地，所述保护层的折射率n_c低于光学元件的折射率n_m，使得差值n_m-n_c大于0.045、优选地大于0.10、或甚至大于0.15。

在实施例中，形成保护层的材料的折射率n_c低于折射率n_m，使得差值n_m-n_c大于0.09、优选地大于0.1、0.3、或甚至大于0.5。实际上，对于给定直径和给定期望光焦度的光学元件如微透镜，添加耐磨涂层往往会增加实现所述光焦度所需的光学元件的最大高度。另一方面，形成耐磨涂层的材料与形成光学元件的材料之间的折射率的差异越大，所述所需的最大高度越低，并且进而，基础透镜基材及其微透镜的制造越容易。

保护层可以是在眼科透镜领域中常规用作耐磨涂层的任何层，前提优选地是用于形成所述保护层的可固化组合物可以通过湿沉积施用至待涂覆的光学元件上。

保护层典型地由交联基质和纳米粒子构成。换言之，保护层包括纳米复合材料。

本发明的交联基质或固化基质例如由丙烯酸化合物、环氧化合物、环氧丙烯酸化合物、硅烷化合物、环氧硅烷化合物、聚氨酯丙烯酸化合物、硅氧烷化合物和前述化合物的任何混合物制成。

本发明的保护涂层含有粒子、更确切地纳米粒子，选择这些粒子以降低其折射率。可用于本发明的纳米粒子示出小于70nm、优选地小于50nm、并且甚至优选地小于30nm的直径，充分分散在基质中，并且呈现与交联基质化学相容的表面，优选地呈现纳米粒子表面与用于形成基质的化合物之间的化学反应。

可用于本发明的纳米粒子典型地选自具有范围从1.0至1.5的折射率的二氧化硅纳米粒子(SiO₂)、例如具有范围从1.04至1.4的折射率的中空二氧化硅纳米粒子，官能化或表面改性的二氧化硅纳米粒子，官能化或表面改性的中空纳米粒子及其混合物。

例如，折射率范围从1.4至1.5的二氧化硅粒子(如Nanocryl C-150(分散在三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-TMPTA中的50％纳米二氧化硅))可以用于降低天然折射率为约1.49的保护层的折射率。

可商购的在溶剂或单体中的表面处理的SiO₂分散粒子的其他非限制性实例包括来自赢创工业有限公司(Evonik Industries，Inc.)(德国)的C-140(在50％己二醇二丙烯酸酯中的50％SiO₂)、/>C-165(在50％烷氧基化季戊四醇四丙烯酸酯中的50％SiO₂)，以及来自日产化学美国公司(Nissan Chemical America)(帕萨迪纳市，得克萨斯州，美国)的IPA-AC-2101(分散在70wt.％异丙醇中的30wt％SiO₂)和PM-AC-2101(分散在70wt.％1-甲氧基-2-丙醇中的30wt％SiO₂)。

使用中空纳米粒子，如已知其根据制造方法具有范围从1.04至1.4的折射率的中空二氧化硅纳米粒子，能够甚至进一步降低硬质涂层的折射率，同时维持耐磨特性；相容的中空二氧化硅纳米粒子的实例可以是Thrulya，由JGC C&C公司生产的胶体中空二氧化硅纳米粒子。可替代地，二氧化硅和中空二氧化硅纳米粒子可以组合使用。因此，可以达到折射率低于1.5、优选地1.4的硬质涂层、保护层。

硬质耐磨和/或耐刮擦涂层优选地由包括至少一种烷氧基硅烷的可固化或可交联组合物和/或该烷氧基硅烷的例如通过用盐酸溶液水解所获得的一种水解产物制备。在水解阶段之后，可以任选地添加催化剂，水解的持续时间通常在2h与24h之间、优选在2h与6h之间。还优选地添加表面活性化合物以提升沉积物的光学品质。

在本发明中推荐的这些可固化组合物涂层之中，可以提及的是基于环氧硅烷水解产物的涂层组合物，如在专利EP 0 614 957、US 4 211 823和US 5 015 523中所描述的涂层组合物。

适合于形成保护涂层的可固化涂层组合物还可以由可交联热固性材料、或复合材料形成

适合于形成耐磨涂层的材料的可固化组合物可以在文献US 2007238804中找到。

用于本发明的保护涂层的优选组合物是以本申请人的名义在专利FR 2 702 486中所披露的组合物。它包括环氧基三烷氧基硅烷和二烷基二烷氧基硅烷水解产物、胶体硅石、以及催化量的铝基固化催化剂，如乙酰基丙酮酸铝，剩余物基本上由常规用于配制此类组合物的溶剂构成。优先地，所使用的水解产物是γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)和二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)水解产物，或者是γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)和原硅酸三乙酯(TEOS)水解产物。

用于形成本发明的保护涂层的另一优选组合物包括多官能丙烯酸酯单体如1，6-己二醇二丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯或其混合物、硅烷化合物如乙烯基烷氧基硅烷例如乙烯基三甲氧基硅烷、多官能环氧化合物如三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、二氧化硅纳米粒子、自由基光引发剂或一种阳离子光引发剂或其混合物、以及表面活性剂如硅酮六丙烯酸酯材料和碳氟改性的聚硅氧烷或其混合物。

用于形成本发明的保护涂层的还另一优选组合物包括多官能丙烯酸酯单体如1，6-己二醇二丙烯酸酯、二氧化硅纳米粒子如中空二氧化硅纳米粒子，例如表面改性的中空二氧化硅纳米粒子，以及催化剂如自由基光引发剂

用于形成具有1.49的折射率的本发明的保护涂层(因此在基础透镜基材10由聚碳酸酯制成的情况下能够提供大于0.1的折射率差距)的另一种材料可以是专利EP0614957的实例3的组合物，该实例通过援引并入并且在所述专利中叙述如下：“将80份的0.1N盐酸逐滴添加至含有224份的GLYMO和120份的DMDES的溶液中。将水解溶液在室温搅拌24小时，并且然后添加718份的在甲醇中的30％胶体二氧化硅、15份的乙酰丙酮铝和44份的乙基溶纤剂。添加少量的表面活性剂。组合物的理论干含量(TDC)是来自水解DMDES的固体材料的约13％。”GLYMO在所述专利中被定义为g-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。DMDES在所述专利中被定义为二甲基二乙氧基硅烷。所获得的总干含量是组合物的约35％。

保护层20与光学元件30之间的折射率差异可以在保护层与承载光学元件的表面之间的界面处引起反射。然后，光学制品1优选地在基础透镜基材10与光学元件30之间的界面处包括四分之一波层40，适合于减少反射量。例如可以使用具有折射率RI＝(n_c.n_m)^1/2的四分之一波层(也称为λ/4层)。

在申请人的专利US7008690中披露了λ/4层的详细实例。

最后，参考图2b，光学制品1可以在其前表面和后表面中的每一个上包括一个或多个涂层。例如，保护层的前表面或第二表面可以覆盖有至少一个附加涂层，其包括以下中的一个或多个：减反射涂层、光致变色涂层、防污涂层、防雾涂层、可着色涂层、自修复涂层、防雨涂层、抗静电涂层、抗UV涂层或抗蓝光涂层。

光学制品的制造方法

参考图3至6，现在将披露一种用于形成以上所描述的光学制品的方法。

本发明还涉及制造光学制品、尤其是本文以上所披露的光学制品的方法。

所述制造光学制品的方法包括：

1)提供基础透镜基材，其具有相反的第一和第二透镜表面，并且在所述第二透镜表面上包括至少一个光学元件或多个光学元件，所述光学元件具有在垂直于所述第二透镜表面的方向上测量的小于或等于0.1毫米(mm)的最大高度和小于或等于2.0mm的直径；

2)通过湿沉积在包括所述至少一个光学元件或所述多个光学元件的所述基础透镜基材的第二透镜表面上施用可固化组合物，所述可固化组合物适合于形成具有相反的第一和第二保护表面的保护层；

3)使用于形成所述保护层的所述可固化组合物固化；

4)任选地重复步骤2或步骤2和步骤3；

由步骤3或4得到的所述保护层呈现平行于无光学元件的所述透镜的第二透镜表面的第二保护表面，

所述保护层包封所述至少一个光学元件或每个光学元件，并且

保护层的最大厚度是该至少一个光学元件或光学元件中每一个的最大高度的至少2倍、优选地至少5倍、例如在2.5至12倍之间或在2.5至8倍之间，并且

所述保护层的折射率n_c低于光学元件的折射率n_m，使得差值n_m-n_c大于0.045、优选地大于0.10、或甚至大于0.15。

适合于形成可用于本发明方法的保护层的可固化组合物

适合于形成可用于本发明方法的保护层的可固化组合物是以上关于光学制品所描述的那些中的任一种。更一般地，以上结合光学制品所描述的所有特征也适用于制造制品或所述光学制品的方法，所述方法是本发明的另一目的。相反地，以下结合该方法所描述的所有特征也适用于光学制品。

因此，适合于形成保护层的可固化组合物至少包括：

-纳米粒子、优选地二氧化硅纳米粒子，

-以及选自以下的化合物：环氧烷基烷氧基硅烷、多官能丙烯酸酯单体、多官能环氧化合物、多官能丙烯酸酯单体、尿烷单体、硅烷化合物和前述化合物的任何混合物，以及

-催化剂，如自由基光引发剂或一种阳离子光引发剂或其混合物，

-以及任选地表面活性剂和/或溶剂。

可用于本发明中的环氧烷基烷氧基硅烷优选地选自缩水甘油基(C1-3烷基)-(C1-3烷基)-二(1-3烷氧基)硅烷和缩水甘油基(C1-3烷基)-三(C1-3烷氧基)硅烷。C1-3烷氧基的水解释放容易从固化涂层组合物中蒸发的挥发性醇(甲醇、乙醇、丙醇)。(环氧)(烷氧基)硅烷有利地是3-环氧丙氧基丙基-甲基二乙氧基硅烷和/或3-环氧丙氧基丙基-三甲氧基硅烷。

可用于本发明的多官能丙烯酸酯单体可以选自由以下组成的组：二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、四丙烯酸酯和六丙烯酸酯单体，如季戊四醇三丙烯酸酯或季戊四醇四丙烯酸酯。具体地，多官能单体优选地选自由以下组成的组：1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、硅酮六丙烯酸酯、及其混合物。多官能丙烯酸酯单体的添加可以改进粘附、着色、耐刮擦性和对热塑性基材的粘附。

可用于本发明的多官能环氧化合物可以选自由以下组成的组：二甘油四缩水甘油醚、二季戊四醇四缩水甘油醚、山梨醇多缩水甘油醚、聚甘油多缩水甘油醚、季戊四醇多缩水甘油醚如季戊四醇四缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基甲烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、三羟苯基甲烷三缩水甘油醚、三苯酚三缩水甘油醚、四羟苯基乙烷三缩水甘油醚、四羟苯基乙烷四缩水甘油醚、p-氨基苯酚三缩水甘油醚、1，2，6-己三醇三缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、二甘油三缩水甘油醚、甘油乙氧基化物三缩水甘油醚、蓖麻油三缩水甘油醚、丙氧基化甘油三缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、环己烷二甲醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、二溴新戊二醇二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚、(3，4-环氧环己烷)甲基3，4-环氧环己基甲酸酯及其混合物。此类聚环氧化物的添加改进所得固化涂层的韧性和对热固性树脂基材的粘附。

当多官能丙烯酸酯单体与环氧烷氧基硅烷组合使用时，涂层组合物可以进一步包括至少一种自由基光引发剂，优选地相对于多官能丙烯酸酯单体按重量计从1％至15％、更优选地按重量计从1.5％至10％的自由基光引发剂。此类自由基光引发剂可以选自例如卤代烷基化的芳族酮，如氯甲基二苯甲酮；一些苯偶姻醚，如乙基苯偶姻醚和异丙基苯偶姻醚；二烷氧基苯乙酮，如二乙氧基苯乙酮和α，α-二甲氧基-a-苯基苯乙酮；羟基酮，如(1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮)(来自CIBA公司的2959)、1-羟基-环己基-苯基-酮(来自CIBA公司的/>184)和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(如由CIBA公司出售的/>1173)；α氨基酮，特别是含有苯甲酰基部分的那些，另外称为α-氨基苯乙酮，例如2-甲基1-[4-苯基]-2-吗啉代丙-1-酮(来自CIBA公司的907)、(2-苄基-2-二甲基氨基-1-5(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮(来自CIBA公司的/>369)；单酰基和双酰基膦氧化物和硫化物，如苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦(由CIBA公司出售的/>819)；三酰基氧化膦；液体光引发剂共混物(如由Rahn美国公司(Rahn USA Corp.)出售的GENOCURE LTM)及其混合物。类似地，可以将多官能环氧单体与至少一种阳离子光引发剂组合使用，该阳离子光引发剂可以选自三芳基锍盐、二芳基碘鎓盐或其混合物，优选地三芳基锍盐。本发明中所使用的三芳基锍或二芳基碘鎓盐有利地具有低亲核性的抗衡离子，并且优选地选自三芳基锍六氟锑酸盐、三芳基锍六氟磷酸盐、二芳基碘鎓六氟锑酸盐和二芳基碘鎓六氟磷酸盐。三芳基锍六氟锑酸盐例如从陶氏化学公司(Dow Chemical Company)以商标名CYRACURE^TM UVI-6976(碳酸丙烯酯中按重量计50％)可获得。三芳基锍六氟磷酸盐例如从陶氏化学公司(Dow Chemical Company)以商标名CYRACURE^TM UVI-6992(碳酸丙烯酯中按重量计50％)可获得。二芳基碘鎓六氟磷酸盐例如从汽巴精化公司(Ciba Specialty Chemicals)以索引IRG-250、或从奥德里奇公司(Aldrich)以索引548014可获得。二芳基碘鎓六氟锑酸盐例如从沙多玛公司(SartomerCompany)以索引SarCat CD 1012可获得。根据本发明的可固化组合物可以包括相对于组合物的总干物质优选地按重量计至少1％、优选地从按重量计1％至按重量计15％、更优选地按重量计从1.5％至10％的阳离子光引发剂。典型地将阳离子和/或自由基光引发剂添加至烷氧基硅烷/丙烯酸酯组合物中

可用于本发明的烷氧基硅烷优选地选自由以下组成的组：二烷基-二烷氧基硅烷、烷基-三烷氧基硅烷、烯基-三烷氧基硅烷及其混合物。在具体实施例中，乙烯基烷氧基硅烷是乙烯基三甲氧基硅烷。不具有环氧官能团的硅烷可以用作环氧烷氧基硅烷的替代物，但仅用作部分替代物。将环氧烷氧基硅烷与非环氧硅烷(特别是非环氧烷氧基硅烷)的重量比定义为硅烷比。

可固化涂层组合物包括纳米粒子、二氧化硅纳米粒子。SiO₂的掺入能够增加耐刮擦性和耐磨性，并且还能够特别地控制以降低涂层组合物和所得保护层的折射率。

如以上关于光学制品所指定的，用于形成适合于形成保护层的可固化组合物的纳米粒子典型地是官能化的(或表面改性的)二氧化硅纳米粒子或分散于溶剂或其混合物中的二氧化硅纳米粒子，例如具有范围从1.04至1.4的折射率的中空二氧化硅纳米粒子、用硅酮偶联剂如3-三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯官能化的中空二氧化硅或分散于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的二氧化硅纳米粒子。

可以将胶体二氧化硅粒子以相对于组合物的总干物质的最高达50重量％、优选地从5重量％至30重量％的量添加至涂层组合物中。示例性胶体二氧化硅包括在三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)中的50％SiO₂(C-150)。

如本文所披露的可固化组合物有利地进一步包括少量、优选地按重量计从0.05％至1.5％的至少一种表面活性剂。表面活性剂对于基材的良好湿润是重要的，产生令人满意的最终硬质涂层的装饰品。所述表面活性剂可以包括例如聚(亚烷基二醇)改性的聚二甲基硅氧烷或聚七甲基硅氧烷、或碳氟改性的聚硅氧烷。可固化组合物优选地含有从0.1％至0.3％的碳氟改性的聚硅氧烷，如由汽巴精化公司出售的商业产品3034、或由3M公司出售的商业产品FC-4434，或者/>1360是硅酮六丙烯酸酯材料。/>

在一些情况下，例如当涂层组合物含有高量的胶体粒子或纳米粒子时，可能必须使用有机溶剂来控制粘度或用于改进流动特性。这种或这些有机溶剂的量值优选地不超过涂层组合物的按重量计30％。溶剂例如选自醇、二醇醚、多元醇及其混合物。

在具体实施例中，该方法在UV固化步骤之前不包括水解步骤。在一些实施例中，添加阳离子和/或自由基光引发剂。

例如，适合于形成保护层的可固化组合物可以包括多官能丙烯酸酯单体如1，6-己二醇二丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯或其混合物、硅烷化合物如乙烯基烷氧基硅烷例如乙烯基三甲氧基硅烷、多官能环氧化合物如三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、二氧化硅纳米粒子、自由基光引发剂或一种阳离子光引发剂或其混合物、以及表面活性剂如硅酮六丙烯酸酯材料和碳氟改性的聚硅氧烷或其混合物。在基础透镜基材和光学元件两者都由聚碳酸酯制成的情况下，该组合物是特别令人关注的。

适合于形成保护层的可固化组合物的另一实例是包括以下的组合物：多官能丙烯酸酯单体如1，6-己二醇二丙烯酸酯、二氧化硅纳米粒子如中空二氧化硅纳米粒子，例如表面改性的中空二氧化硅纳米粒子，以及催化剂如自由基光引发剂。在基础透镜基材和光学元件两者都由聚碳酸酯制成的情况下，该组合物也是特别令人关注的。

使用湿沉积技术沉积可固化涂层

在本发明的方法中，通过湿沉积技术将适合于形成保护层的可固化组合物施用至待涂覆的该至少一个光学元件或多个光学元件上。

特别地，将可固化组合物通过旋涂步骤、喷涂步骤、棒涂步骤或喷墨涂覆步骤施用，优选地通过喷墨涂覆步骤施用，其方式为使得最终固化涂层、保护层呈现平行于基础透镜基材(在没有光学元件或微结构的情况下)的表面的光滑表面。保护层的第二保护层不复制第一保护表面处存在的高度变化。

在旋涂步骤的情况下，将大量的涂料沉积在透镜的整个表面上，旋转透镜以将厚度设定在目标值。

在旋涂或喷涂步骤的情况下，由于复制基材结构表面的偏好(旋涂、幕涂、......)或由于沉积技术本身(喷涂)，涂层可能展现出不平滑的表面(图3)。在此种实施例中，为了确保获得具有光滑表面的保护层(光滑的第二保护表面)，可以在沉积厚的组合物层之后(即在本发明目的的方法的步骤3与4之间)进行所施用的可固化涂料的随后的低温加热步骤。在低于主要溶剂/单体的沸点温度的温度下的此种低温加热步骤能够降低可固化组合物的粘度。

可替代地，为了确保获得具有光滑表面的保护层，可以将流平剂添加至可固化涂层组合物中以使湿涂层组合物的表面张力变均匀。

可以使用迈耶棒(或绕线棒)涂覆方法施用可固化涂料。将大量的涂料沉积在透镜上，使迈耶棒(由柔性芯构建)滚动跨过透镜的表面。取决于固体含量，棒编号在#6与#15之间，以便获得高于5微米并且优先地高于10微米的硬质涂层厚度。(图5)

迈耶棒(或绕线棒)涂覆方法的优点在于其填充光学元件或微结构之间的空间并在表面S1的顶部上施用涂层厚度。表面S1平行于透镜S0的均匀表面(即第二透镜表面)(没有光学元件)，由光学元件的最高点在与S0距离h1处限定。距离h1表示光学元件的高度。距离h3是迈耶棒上缠绕线材之间由液体可固化涂料所填充的最大距离。距离h3由迈耶棒的几何形状限定，并且在绕线棒的情况下，由缠绕在棒周围的线材的直径限定。厚度h2由流平之后的h3定义。涂层的最终厚度将取决于h2和固体含量(如图4中所示的)。在该实施例中，用于施用涂料的棒具有其平行于或几乎平行于表面S1的轴线。对于非常平坦的基材(例如用于高度近视处方的半成品透镜)，可以使用刚性的典型金属棒。然而，优先地，棒具有足够的柔性以遵循由S1所限定的曲率。

还可以使用喷墨涂覆技术施用可固化组合物。在此种实施例中，可固化涂层的沉积以作为高度微结构的互补图案的图案进行。典型地，湿沉积的步骤包括如图6中所示的：

-第一步骤或第一阶段，仅在光学元件(仅部分地覆盖微结构)的底部沉积有限量或测量量的可固化涂层组合物，得到第一层

-第二步骤或第二阶段，在第1层的顶部上沉积另一有限量的可固化涂层组合物，以便更多地覆盖、完全覆盖光学元件，然后

-一个或若干个附加阶段，直至达到相关厚度，典型地直至在垂直于第二基础透镜基材的方向上测量的可固化涂层组合物的最大厚度或高度是光学元件的最大高度的2倍大、优选地5倍大。

仍然在该实施例中，湿沉积的步骤包括根据该至少一个光学元件的局部存在或不存在而改变适合于形成保护层的可固化组合物的量。此种控制能够经由通过计算机实施的方法来实现，如在EP EP19306294.0中所披露的方法。

光学元件：

以下结合光学制品所描述的所有特征也适用于该方法，特别是关于带有微结构的透镜基材的制造。

根据第一实施例，基础透镜基材和该至少一个光学元件或多个光学元件在单一步骤中、优选地通过注塑模制或铸造形成。在第二实施例中，多个光学元件可以通过第二透镜表面的表面处理步骤或通过在第二透镜表面上的沉积材料步骤来制成、优选地通过模制或喷墨来制成。第一实施例是优选的。

在实施例中，用于制造光学制品的方法可以进一步包括附加步骤，如在耐磨涂层上、并且可能在基础透镜基材10的没有光学元件(微透镜)的主表面上沉积至少一个附加涂层，所述附加涂层包括减反射涂层、光致变色涂层、防污涂层、防雾涂层、可着色涂层、自修复涂层、防雨涂层、防静电涂层、抗UV涂层、或抗蓝光涂层。基础透镜基材的没有微透镜的主表面也可以涂覆有耐磨涂层。

如果基础透镜基材10是或包括半成品透镜，则该方法可以进一步包括精加工步骤，包括对半成品透镜进行表面处理以获得期望的目标焦度，和/或修整所获得的透镜。

实例：

实例1：

具有微透镜的透镜由聚碳酸酯(PC)Lexan(由沙特基础工业公司出售)制成并且具有1.586的折射率。

硬质涂层具有1.47的折射率并且是含有丙烯酸单体和二氧化硅纳米粒子的纳米复合可光固化硬质涂层。

可固化涂层组合物：

将乙烯基三甲氧基硅烷(32.1g)添加至在不透UV的瓶中的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(20.1g)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(8.3g)和二季戊四醇六丙烯酸酯(20.8g)中。

搅拌该混合物直至均匀。接下来，将UVI-6976(三芳基锍六氟锑酸盐，0.8g))、UVI-6992(三芳基锍六氟磷酸盐，0.3g)、Darocur 1173(2-羟基-2-甲基苯丙酮，1.6g)和Irgacure 819(苯基双2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，0.4g)与表面活性剂EBECRYL1360(0.8g)和FC4434(0.6g)一起添加。再次混合混合物直至均匀。最后添加Nanocryl C-150(分散在三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-TMPTA中的50％纳米二氧化硅，10.3g)，并且在过滤之前允许涂层混合过夜。

在通过先前实施例中所描述的方法之一将可固化涂层组合物沉积在包括微结构的透镜上之后，将可固化涂层组合物在50℃下加热10mn(当需要平滑化时)，并且然后在H+灯泡下UV固化持续5s与10s之间(取决于厚度)。

UV固化之后所得涂层的折射率是约1.47(在633nm处)。

实例2：

具有微透镜的透镜由聚碳酸酯(PC)Lexan(由沙特基础工业公司出售)制成并且具有1.586的折射率。

硬质涂层具有约1.40的折射率并且是纳米复合可光固化硬质涂层，该纳米复合可光固化硬质涂层含有丙烯酸单体和中空二氧化硅纳米粒子，如Thrulya(由JGC C&C公司生产的胶体中空二氧化硅纳米粒子)。

可固化涂层组合物：

为了使高浓度的中空二氧化硅纳米粒子分散在可UV固化单体中，使用偶联剂3-三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯来改性无机纳米粒子的表面。

将具有45nm的平均粒径的中空二氧化硅纳米粒子(来自JGC公司)分散在水中。将硅烷偶联剂添加至分散体中，将混合物在回流下加热4h。然后将表面改性的纳米粒子分散在1-甲氧基-2-丙醇中(通过离心作用)。

将分散在1-甲氧基-2-丙醇中的表面改性的中空二氧化硅纳米粒子与可UV固化单体1，6-己二醇二丙烯酸酯混合。

光引发剂907的添加量为5％wt(单体占95％wt)。

在通过先前实施例中所描述的方法之一将可固化涂层组合物沉积在包括微结构的透镜上之后，将可固化涂层组合物在80℃下加热2min，并且然后UV固化持续10s至30s(取决于厚度)。

改性的中空二氧化硅纳米粒子在最终涂层中占60％wt。涂层的折射率(在633nm处)是1.38。

实例3：

配方类似于实例2中的配方，但表面改性的中空二氧化硅纳米粒子在最终涂层中占40％wt。折射率(在633nm处)是1.43。

Claims (29)

1.一种光学制品，其包括：

-基础透镜基材，所述基础透镜基材具有相反的第一和第二透镜表面；

保护层，所述保护层具有相反的第一和第二保护表面以及在垂直于所述第一保护表面的方向上在所述第一与第二保护表面之间测量的最大厚度，所述第一保护表面设置在所述第二透镜表面上；以及

至少一个光学元件或多个光学元件，各自：

限定所述第一保护表面和所述第二透镜表面之一的一部分；

具有在垂直于承载所述光学元件的所述第二透镜表面的方向上测量的小于或等于0.1毫米(mm)的最大高度和小于或等于2.0mm的直径，

其中

所述保护层由交联基质和纳米粒子构成，并且

所述保护层的折射率n_c低于所述至少一个光学元件或每个光学元件的折射率n_m，使得差值n_m-n_c大于0.045；

并且

其中

所述保护层的最大厚度是所述至少一个光学元件或每个光学元件的最大高度的至少2倍。

2.如权利要求1所述的光学制品，其中：

所述至少一个光学元件或每个光学元件选自由以下组成的组：微透镜、菲涅耳结构、衍射结构、永久技术凸块和相移元件。

3.如权利要求2所述的光学制品，其中：

所述衍射结构包括限定菲涅耳结构的微透镜。

4.如权利要求1所述的光学制品，其中：

所述至少一个光学元件或每个光学元件具有在垂直于所述第二透镜表面的方向上测量的包括在2与20微米(μm)之间的最大高度以及包括在0.8与2.0毫米(mm)之间的直径。

5.如权利要求1或2所述的光学制品，其中：

所述交联基质由丙烯酸化合物、环氧化合物、环氧丙烯酸化合物、硅烷化合物、环氧硅烷化合物、聚氨酯丙烯酸化合物、硅氧烷化合物和前述化合物的任何混合物制成。

6.如权利要求1或2所述的光学制品，其中：

所述纳米粒子选自具有范围从1.04至1.5的折射率的二氧化硅纳米粒子，官能化或表面改性的二氧化硅纳米粒子，官能化或表面改性的中空纳米粒子及其混合物。

7.如权利要求1或2所述的光学制品，其中：

所述基础透镜基材和所述光学元件两者都在热塑性或热固性塑料中制成。

8.如权利要求7所述的光学制品，其中：

所述热塑性或热固性塑料选自：聚碳酸酯，聚酰胺，聚酰亚胺，聚砜，聚(对苯二甲酸乙二酯)和聚碳酸酯的共聚物，聚烯烃，二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)的均聚物和共聚物，(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，硫代(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，聚氨酯和聚硫氨酯均聚物或共聚物，环氧聚合物和共聚物以及环硫化物聚合物和共聚物。

9.如权利要求8所述的光学制品，其中：

所述热塑性或热固性塑料选自：聚降冰片烯和衍生自双酚A的(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物。

10.如权利要求1或2所述的光学制品，其中，

所述基础透镜基材是半成品透镜。

11.如权利要求1或2所述的光学制品，其中，

所述保护层的第二表面覆盖有至少一个附加涂层，所述附加涂层包括以下中的一个或多个：减反射涂层、光致变色涂层、防污涂层、防雾涂层、可着色涂层、自修复涂层、防雨涂层、抗静电涂层、抗UV涂层或抗蓝光涂层。

12.如权利要求1或2所述的光学制品，其中，

所述差值n_m-n_c大于0.10。

13.如权利要求12所述的光学制品，其中，

所述差值n_m-n_c大于0.15。

14.如权利要求1或2所述的光学制品，其中，

所述保护层的最大厚度是所述至少一个光学元件或每个光学元件的最大高度的至少5倍。

15.一种制造光学制品的方法，所述方法包括：

1)提供基础透镜基材，所述基础透镜基材具有相反的第一和第二透镜表面，并且

在所述第二透镜表面上包括至少一个光学元件或多个光学元件，所述光学元件具有在垂直于所述第二透镜表面的方向上测量的小于或等于0.1毫米(mm)的最大高度和小于或等于2.0mm的直径；

2)通过湿沉积在包括所述至少一个光学元件或所述多个光学元件的所述基础透镜基材的第二透镜表面上施用可固化组合物，所述可固化组合物适合于形成具有相反的第一和第二保护表面的保护层；

3)使用于形成所述保护层的所述可固化组合物固化；

4)任选地重复步骤2或步骤2和步骤3；

由步骤3或4得到的所述保护层呈现平行于无光学元件的所述透镜的第二透镜表面的第二保护表面，

所述保护层包封所述至少一个光学元件或每个光学元件，并且

所述保护层的最大厚度是所述至少一个光学元件或每个光学元件的最大高度的至少2倍，并且

所述保护层的折射率n_c低于所述至少一个光学元件或每个光学元件的折射率n_m，使得差值n_m-n_c大于0.045。

16.如权利要求15所述的方法，其中，

所述湿沉积步骤是旋涂步骤、喷涂步骤、棒涂步骤或喷墨涂覆步骤。

17.如权利要求15或16所述的方法，其中，

所述湿沉积步骤是喷墨涂覆步骤，所述步骤包括：

-第一步骤或第一阶段，仅在所述至少一个光学元件或所述多个光学元件的底部沉积有限量或测量量的所述可固化涂层组合物(仅部分地覆盖微结构)，得到第一层

-第二步骤或第二阶段，在所述第一层的顶部上沉积另一有限量的所述可固化涂层组合物，以便更多地覆盖所述至少一个光学元件或所述光学元件中的每一个，然后

-一个或若干个附加阶段，直至在垂直于所述第二透镜表面的方向上测量的所述可固化涂层组合物的最大厚度或高度是所述至少一个光学元件或所述光学元件中的每一个的最大高度的2倍大。

18.如权利要求15或16所述的方法，其中，

-所述适合于形成保护层的可固化组合物至少包括：

纳米粒子，

-和选自以下的化合物：丙烯酸单体、环氧单体、环氧丙烯酸化合物、硅烷化合物、环氧硅烷化合物、聚氨酯丙烯酸化合物、硅氧烷化合物和前述化合物的任何混合物，以及

-催化剂，

-以及任选地表面活性剂和/或溶剂。

19.如权利要求18所述的方法，其中，

所述催化剂为自由基光引发剂或一种阳离子光引发剂或其混合物。

20.如权利要求15或16所述的方法，其中，

所述用于形成所述适合于形成所述保护层的可固化组合物的纳米粒子是官能化的(或表面改性的)二氧化硅纳米粒子或分散于溶剂或其混合物中的二氧化硅纳米粒子。

21.如权利要求20所述的方法，其中，

所述用于形成所述适合于形成所述保护层的可固化组合物的纳米粒子是用硅酮偶联剂官能化的中空二氧化硅或分散于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的二氧化硅纳米粒子。

22.如权利要求21所述的方法，其中，

所述硅酮偶联剂为3-三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯。

23.如权利要求15或16所述的方法，其中，

所述适合于形成保护层的可固化组合物包括多官能丙烯酸酯单体、硅烷化合物、多官能环氧化合物、二氧化硅纳米粒子、自由基光引发剂或一种阳离子光引发剂或其混合物、以及表面活性剂。

24.如权利要求23所述的方法，其中，

所述多官能丙烯酸酯单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯或其混合物，所述硅烷化合物为乙烯基烷氧基硅烷，所述多官能环氧化合物为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，并且所述表面活性剂为硅酮六丙烯酸酯材料和碳氟改性的聚硅氧烷或其混合物。

25.如权利要求15或16所述的方法，其中，

所述适合于形成保护层的可固化组合物包括多官能丙烯酸酯单体，二氧化硅纳米粒子，以及催化剂。

26.如权利要求25所述的方法，其中，

所述多官能丙烯酸酯单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯，所述二氧化硅纳米粒子为中空二氧化硅纳米粒子，并且所述催化剂为自由基光引发剂。

27.如权利要求15或16所述的方法，其中，

所述基础透镜基材和所述至少一个光学元件或所述多个光学元件在单一步骤中形成。

28.如权利要求15或16所述的方法，其进一步包括在所述保护层上沉积至少一个附加涂层，所述附加涂层包括减反射涂层、光致变色涂层、防污涂层、防雾涂层、可着色涂层、自修复涂层、防雨涂层、防静电涂层、抗UV涂层、或抗蓝光涂层。

29.如权利要求15或16所述的方法，其中，

所述基础透镜基材是半成品透镜，并且所述方法进一步包括对所述透镜进行表面处理和/或修整。