JP2009518674A - 光学製品上にミクロン―スケールのパターンを転写する方法、及びこれを用いた光学製品 - Google Patents

光学製品上にミクロン―スケールのパターンを転写する方法、及びこれを用いた光学製品 Download PDF

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Abstract

パターン(P)は、ラテックス層(2)によって保持される転写可能な材料の1つまたはそれ以上の部分(3、4b)の形式で光学製品上に転写される。この転写可能な材料の1つまたはそれ以上の部分は、ラテックス層が製品上に形成された後であって、ラテックスが乾燥する前に、スタンプによって堆積される。ラテックスを接着剤として利用することにより、転写可能な材料の種類は多様であってよい。このような方法は特に光学レンズ上の、とりわけ眼科用レンズ上のホログラムのようなパターンを形成するのに適している。ラテックス層は、後に受けうる衝撃から生成品を保護してもよい。

Description

本発明は光学製品上にミクロン―スケールの寸法のパターンを転写する方法、及びこの方法によるパターンを含む光学製品に関する。特に、光学レンズ型、特に眼科用レンズ型の製品に適している。この方法は、ホログラフィックのパターンの導入に極めて有利である。
完成済み又は製造途中の製品に既定のパターンをプリントしなければならない場合がある。例えば、製品のロゴを表示する又は製品の偽装の可能性を防ぐための特に装飾を目的した場合である。
この目的を達成するために、多くのプリント方法が開発され、通常、統合された電子回路の製造に利用されるリソグラフィー方法とは対象的に、一般的に“ソフト”リソグラフィー方法として指定されている。一方、これらのリソグラフィー方法は、既定のパターンにおける選択放射及び樹脂マスクの部分の溶解に基づいており、ソフトリソグラフィー方法は、凹部及び突起部により構成されるマイクロ―レリーフを表面に持つスタンプを利用する。このマイクロ―レリーフは生成品上に再生されるパターンを画定する。生成品の表面上に存在する材料に適した状況下において、表面にスタンプを接触させることにより、このパターンは生成品の表面上に再生される。
用語“パターン”は、スタンプを接触させた時に、生成品の表面に接触される突出した表面の部分の幾何学的配置を意味する。
“マイクロ―コンタクトプリンティング”として知られているソフトリソグラフィー方法において、生成品の表面は金属層によって覆われており、及びスタンプは、エッチング段階の間、金属層を保護することが出来る物質によってコーティングされている。生成品の表面にスタンプを接触させている間、スタンプの突起部に対応する位置におけるいくつかの物質は、スタンプから金属層に選択的に転写される。その後、金属層はスタンプの凹部に対応する位置においてのみエッチングされる。しかしながら、満足できる質のプリントを得るためには、金属層上に自己組織化した分子層を形成する物質を利用することが必要である。この目的を達成するために、金属層は汚染されておらず、及び酸化のような化学的な表面変化が起こり易くない金属によって構成されなければならない。実際には、純金、白金、及び銀によって満足な質のプリントを実現することが出来る。プリントされたパターン構成に対するそのような材料の選択は、特に限定されており、及び生成品の原価のような生成品に対する他の制約とは相いれないかもしれない。その上、特に、一般的にエッチング剤溶液を利用することにより実行される金属層のエッチング段階のため、このような方法は時間を要する。
特開平07―219435号公報には、ホログラムリンカーの製造方法が記載されており、凹部及び突起部によって構成されるホログラムはまず熱可塑性材料の表面がエッチングされ、その後金属層によって覆われる。しかしながら、このようなプロセスにおいては、ホログラムによって占められる表面の一部に金属層を制限することが難しい。
特開平07―219435号公報
本発明の目的の1つは、パターンの転写方法を提案することであり、この方法は実行が容易であり及び数多くの材料によって構成されるパターンに適合する。特に、本発明は、ホログラムを有利に構成するパターンのようなミクロンスケールまたはサブミクロンスケールにさえ画定された転写パターンをその上に持つための光学製品を可能にする。
一般的に、本発明との関連において、用語“ミクロン―スケール”の利用には、ミクロンスケールに画定されたミクロン―スケールパターン、及びミクロンスケールよりも小さなスケール、すなわち100または50ナノメートル、に画定されたサブミクロン―スケールパターンの両方を含む。
この目的を達成するために、本発明は、光学製品の表面上に上記に定義したようなミクロン―スケールパターンを転写する方法を提案する。この方法は以下の段階を備える。
a)転写されるパターンに対応したミクロン―スケールまたはサブミクロン―スケールに画定されたマイクロ―レリーフを構成する凹部及び突起部を持つスタンプの表面上に、少なくとも1つの転写可能な材料の層を堆積する段階と;
b)光学製品の基板表面上に液状のラテックス層を堆積する段階と;
c)ラテックス層が乾燥する前に、転写可能な材料の層を含むスタンプの表面をラテックス層に接触させる段階と;
d)スタンプに圧力を加える段階と;及び、
e)ラテックス層を備える光学製品の表面からスタンプを取り除く段階。
本発明によると、段階a)の間においてスタンプのマイクロ―レリーフ上に堆積する転写可能な材料の層は、一般的にマイクロ―レリーフの外形と正確には一致しない。この層は、材料が堆積される主方向に対し直角な面にあるマイクロ―レリーフの領域上に選択的に存在する。図1bに示すように、これらの領域はスタンプの突起部(13)または凹部(12b)によって保持される。
それ故に、本発明による方法はソフトリソグラフィー型であり、この理由のため、特有の有利な点を示す。特に、スタンプ表面の凹部に初めから配置される転写可能な材料層の部分は、接着剤として機能するラテックス層とは接触せず、この理由によりこれらはラテックスの表面に転写されないため、この方法はいずれのエッチング段階も含まない。この方法は正確であり、化学的なエッチング段階を必要としないため非汚染であるという利点を持つ。
本発明の方法では、未だ部分的に液状であるラテックス層は、スタンプを接触させている間に転写される転写可能な材料の層の部分の、光学製品表面への接着性を確保する。このような接着メカニズムは、数多くの転写可能な材料、特に導電性材料、金属材料、絶縁体、誘電体、または屈折材料に適合される。さらに、従って得られる接着は、転写可能な材料層上または光学製品上に存在する汚染物質による影響をほとんど受けない。
本発明の1つの利点は、少なくとも1つのラテックス層によってコーティングされた光学製品の表面上に、少なくとも1つの転写可能な材料の層によってコーティングされたスタンプを接触させる条件にある。これらの条件は本質的にラテックス層の特性、スタンプに加える圧力、及び圧力を加える期間に関連する。これらは、日常的に利用できる単純で安価な手段を用いることにより制御することが出来る。当業者は、適当な特性を備えるラテックス層を形成するために必要とされる条件を知っている。光学製品の表面にスタンプを有利に接触させるための条件には、スタンプが光学製品基板上の接触する地点の法線と平行に移動するという条件下において本発明の方法が実行されることが含まれる。
乾燥段階の間においてラテックスは単に過度的な接着特性を持つため、このタイプの方法におけるラテックスの利用は特有な利点となる。従って、この方法を実行した後、パターンが実行された領域から光学製品上に堆積されたラテックス層を除去することは必須ではない。ラテックス層の接着特性は、乾燥し及びラテックス粒子が結合するにつれ、消滅する。
さらに、本発明の1つの実施形態において、ラテックスは、マスターのマイクロ―レリーフから、圧力によって課せられた特有のマイクロ―レリーフを再生することが出来るため、このタイプの方法におけるラテックスの利用は極めて有利でもある。
上述したように、このパターンはミクロン―スケールまたはサブミクロン―スケールでもよく、本明細書の全体において一般的方法にて利用される用語“ミクロン―スケール”はこれら2つのパターンの寸法を示す。従って、一般的方法における本発明との関連において、用語“ミクロン―スケールパターン”は1つまたはそれ以上の個々のパターンを備えるパターンを意味する。それぞれ個々のパターンは、10μm(マイクロメートル)から50nm(ナノメートル)の範囲内、有利には5μmから100nmの範囲内、及びさらに有利には3μmから150nmの範囲内の寸法を持つ。
特に、転写されたパターンは、光線によって照射された時に回折するパターンでよい。特に、ホログラフィックパターンでよい。このようなパターンは、特に生成品を同定する及び/または偽物の生成品からオリジナルの生成品を区別することを可能にするために適している。さらに、特に、本発明の方法は、振幅ホログラムを光学製品に導入するのに適している。用語“振幅ホログラム”は法線入射電磁場の振幅に選択的に影響を及ぼすホログラフィックの微細構造を意味する。特に、これは透明な領域及び不透明な領域の配列によって構成されるホログラムに利用され、金属の利用により不透明な領域が形成された時、不透明な領域もまた反射する。その結果、ホログラムに対応する読取画像はレンズを通り抜けるまたはレンズ上の光線を透過するまたは反射することによって見られうる。
本発明の転写されたパターンは、光学製品に位相ホログラムを導入するのにも適している。用語“位相ホログラム”は法線入射電磁場の位相に選択的に影響を及ぼすホログラフィックの微細構造を意味する。
このパターン自体は、ロゴまたは光学製品から直接読み取ることの出来る記載を示してもよい。パターンが複数の同一な個々のパターンによって構成される時、パターンは活字を示すホログラフィック及び光学製品から直接読み取ることが出来るホログラフィックの両方でもよい。
ホログラフィックパターンはデジタルホログラム式であってもよい。すなわち、ホログラムはコンピューターによって生成される(しばしば“CGH” と略される“computer generated hologram”)。このようなホログラフィックパターンは、それぞれのピクセルが0.2μm[平方マイクロメートル]から25μmの範囲の表面積、有利には0.2μmから4μmの範囲の表面積を持つ一式の隣接するピクセルによって構成されてもよい。好ましくは、パターンは数多くのピクセルを備える。例えば、合計10000よりも多くのピクセルを備え、それ故に、照射下において復元することによって十分な解像度を備えた画像を生成することが出来ることを意味する。
特に、それ自身が前記製品を覆わず、または製品の次の利用を妨げないために、転写されたパターンは製品表面のごく一部を占めてもよい。このような構造では、好ましくは、パターンは25mm[平方ミリメートル]よりも小さな製品の表面の一部を占める。
あるいは、特にミクロン―スケールまたはサブミクロン―スケールのワイヤーの配列を備える時、転写されたパターンは実質的に製品の表面の全てを占めてもよい。このような製品の表面全体を占めるパターンは、光学製品の表面において帯電防止機能を得るため、マトリックスディスプレイにおける一組の電極を生成するまたは光学製品によって反射または透過される光に対する偏光フィルター機能を得るために生成されてもよい。偏光フィルターにおいて、偏光効果は平行導線(ワイヤグリッド偏光子)のパターンを転写することによって得られる。
有利に、前記光学製品の表面上にラテックス層を設置する前に、光学製品の表面処理を実行してもよい。特に、この処理は化学、熱、プラズマ、及びコロナ処理から選択される。特に、この表面処理は、イソプロパノール及び/又は水を用いた光学製品の表面洗浄を含む化学処理を備えてよい。従って、この表面に存在しうるチリやごみを取り除くことが出来る。
本発明との関連において、ラテックス層は回転塗布法によって堆積させてもよく、この方法は特に、眼科用レンズの生産ラインにおいて広く知られている。浸漬被膜、吹き付けまたはインクジェットプリンティングヘッドのノズルを通り抜けた物質の噴出を利用するような、他の堆積手法を利用して堆積されてもよい。光学製品の表面上に堆積させるラテックス層の厚さは、一般的に0.2μmから50μmの範囲、有利には1μmから10μmの範囲である。この層は光学的に透明でなければならない。特に薄い色のついた層において、その透過率は可変であってよいが、層は拡散、回折または接着剤の層のようなものを備えた光学製品を透過することよって観察される製品の見え方を変更するものであってはならない。
この方法は以下の段階を含んでよく、段階a)及び/又は段階e)の後に実行される。
f)1つまたはそれ以上の機能付与されたコーティングによって光学製品の表面を覆う段階
これらの機能付与されたコーティングは、浸漬被膜、回転塗布、吹き付け、インクジェットプリンティングヘッドのノズルを通り抜けた物質の噴出を利用したプリンティングのようないずれの堆積手法を利用し、フィルムまたは単層または複層ラッカーの形状で堆積されてよい。耐衝撃、耐磨耗、反射防止、汚染防止、曇り防止、帯電防止、偏光、着色、及び光発色性の機能を備えるコーティングから有利に選択される。
本発明の好ましい実施形態によると、次にこの方法には、段階e)の後に実行され、転写されたパターン及びラテックス層上にある少なくとも1つの機能付与されたコーティングによって光学製品の表面を覆う処理を構成する付加的な段階が含まれる。このコーティングは、それ自身の機能付与に加えて、転写されたパターンに対する保護用のコーティングを有利に構成する。
転写可能な材料は、金、アルミニウム、クロム、銀、銅、ニッケル、白金、パラジウム、または、例えば前記金属の少なくとも1つを含む合金のような金属材料でよい。次に、転写可能な材料の層は、段階a)において真空蒸発または真空陰極スパッタリングによってスタンプの表面に有利に堆積されてもよい。一般的に、スタンプ上に金属層を堆積してから段階c)を実行する期間を短くすればするほど、前記金属層はラテックス上により良好に転写されることが示されている。これは、金属層が汚染されないという事実、つまり汚染は接着の質を低下させる、によって説明することが出来る。
また、転写可能な材料層は複数のそれぞれの材料の層のスタックを備えてよい。次に、少なくとも1つのスタックの層の材料は屈折性であってよい。次に、転写されたパターンは、パターンを照射するために利用する光線の干渉の結果、部分的に見えてもよい。前記スタックの厚さによって、複数の材料の層のスタックの転写は、生成されるホログラムが法線入射電磁場の位相に実質的な影響を及ぼしうる原因となる。故に、このような転写によって、位相ホログラムを生成するための条件に近づけることが出来る。用語“位相ホログラム”は法線入射電磁場の位相に選択的に影響を及ぼすホログラフィックの微細構造を意味する。
本発明の第1実施形態では、スタンプの表面の突起部上に配置される転写可能な材料の層の部分を光学製品の表面上に選択的に転写させるために、段階c)における適当な条件下にて、スタンプの表面をラテックス層を保持する光学製品の表面に接触させる。この第1実施形態によると、スタンプの凹部に配置される転写可能な材料の層の部分は、マイクロ―レリーフの凹部はラテックス層に接触しないため、スタンプが接触している間に光学製品の表面上に転写されない。これを達成するために、段階c)においてスタンプには適度な圧力が加えられるが、これはスタンプの突起部がラテックス層に浸入しないためである。従って、少なくとも転写されたパターンによって占められる表面の一部において、ラテックス層の厚さは光学製品の表面上で実質的に一定のままである。従って、パターンの異なる位置において、製品の表面上に転写可能な材料が存在する又はしないことにより、転写されたパターンのコントラストが生じる。次に、転写されたパターンにより、不透明及び透明な領域の並置が形成され、もしこのパターンにより回折を生じるホログラフィックの構造が形成されたならば、結果として振幅ホログラムとなる。本発明のこの実施形態では、光学製品上の突起部上に存在する転写可能な材料の選択的な転写、及びパターンの凹部へのラテックスの浸入が存在しないことの組合せによって、振幅ホログラムが形成される。
本発明の第2の実施形態によると、スタンプの表面の突起部上及びスタンプの凹部に配置される転写可能な材料の層の部分が光学製品の表面上に一緒に転写されるために、段階c)のスタンプの表面の突起部がラテックス層に完全に浸入するのに適した条件下において、スタンプの表面をラテックス層を保持する光学製品の表面に接触させる。好ましくは、スタンプの表面は、適当な期間の間、すなわち、スタンプを取り除いた後において、スタンプの突起部によるラテックス層への浸入によって生成される永続的なくぼみをラテックス層が保持するために適した乾燥時間の間、接触される。従って、ラテックス層はその表面にマイクロ―レリーフを保持し、このマイクロ―レリーフはスタンプの表面に設けられるマイクロ―レリーフの補完物にほかならない。言い換えると、このパターンはラテックス層に形作られる。ラテックス層に保持されるマイクロ―レリーフは凹部及び突起部によって構成される。この凹部及び突起部は転写された金属層の部分によって覆われる。次に、少なくとも一部分において、ラテックス層の厚さの変動の結果により転写されたパターンのコントラストが生じる。転写されたパターンがホログラフィックパターンである時、得られるマイクロ―レリーフは位相ホログラムを構成してもよい。用語“位相ホログラム”は法線入射電磁場の位相に選択的に影響を及ぼすホログラフィックの微細構造を意味する。
本発明はまた、上述したような方法を利用した、その表面に転写されたパターンを備える光学製品を提案する。この光学製品は光学計装レンズ、光学的観察レンズ、バイザー、または眼科用レンズ、及び特にメガネのフレームに組み込まれることが出来るレンズを備える。従って、このようなレンズはそれ自身に、
・少なくとも1つの有機物または無機物の基板を備える基板レンズと;
・乾燥したラテックス層と;及び
・ラテックス層を通して基板レンズに接着することにより転写された、転写されたパターンを形成する転写可能な材料の部分と;を備える。
特に、基板レンズは有機基板を備える。用語“基板”は、光学レンズの基部及び特に眼科用レンズを構成する透明な材料を意味する。この材料は、1つ又はそれ以上のコーティングのスタックを支持する機能を果たし、及びレンズが矯正眼科用レンズである時、レンズの矯正機能の生成に関与する。光学製品が眼科用レンズである時、適当な基板の例としては、ポリカーボネート;ポリアミド;ポリイミド;ポリサルフォン;ポリエチレンテレフタラート/ポリカーボネート コポリマー;ポリオレフィン、特にポリノルボルネン;ジエチレン グリコール ビス(アリルカーボネート) ポリマー及びコポリマー;(メタ)アクリル ポリマー及びコポリマー、特にビスフェノール―Aから生じる(メタ)アクリル ポリマー及びコポリマー;チオ(メタ)アクリル ポリマー及びコポリマー;ウレタン及びチオウレタン ポリマー及びコポリマー;エポキシ ポリマー及びコポリマー;及びエピサルファイド ポリマー及びコポリマーがある。いくつかの例においては、基板は直接的に大部分に薄い色がついてもよい。
1つまたはそれ以上のコーティングは、有機基板とラテックス層の間に任意に存在してよい。特に、上述したように、これらのコーティングは機能付与されたコーティングでよい。
もしレンズが基本的に透明であるならば、パターンが活字を示すホログラフィックである時、光線がパターンの位置におけるレンズを通して送られる時の読取画像を形成するために利用されてもよい。
ラテックス層はその後に受ける衝撃からレンズを保護してもよい。有利に、放射線耐性の材料の層がレンズ上、ラテックス層及び転写されたパターンの上に形成されてもよい。
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図を参照する2つの制限しない実施形態の記述により明らかになる。
明確にするために、図に示す様々な要素の寸法は、実際の寸法または寸法の比率に応じたものではない。さらに、図では、同一の要素を示すために同一の参照数字を利用する。
本発明は、眼科用レンズへのホログラフィックパターンの転写に関連し、以下に記載する。記載において、個々には従来の方法から知られている本発明の方法による個々の段階については詳細に記載されない。本記載は、本発明による転写を可能にする一連の個々の段階についての記載に専念する。
図1aでは、スタンプは基板10及び膜11を備える。膜11は表面Sを持ち、表面Sと反対の面によって基板10に固定される。パターンを支持する表面Sは、膜11の2つの異なる厚さに対応した凹部12及び突起部13を備える。凹部12及び突起部13は、Pに示すパターンを画定するミクロン―スケールの寸法のマイクロ―レリーフを形成する。Pは光学製品の表面への接触を目的とする表面上の突起した部分の幾何学的配列を指定する。少なくともスタンプの表面Sの突起部13の部位において、膜11はポリジメチルシロキサン(PDMS)を基にしている。このような材料は低い表面エネルギーを持ち、転写の品質を良好にするように促す。ラテックス層とスタンプの表面Sによって保持される転写可能な材料の部分の間における完全な接触を保証し、転写可能な層、特に金属層は接着層に接着するためのスタンプからそれ自身を容易に引き離すことが出来ることも保証するので、弾性率により特徴づけられる柔らかな特性と共に、膜の構成材料の低い表面エネルギーは重要な条件である。目安として、Sylgard 184(Dow Corning)として知られている商用のPDMSは、2.5MPa[メガパスカル]の弾性率を持つ。他の材料、特にエラストマー型の材料は膜11にも適しうる。凹部12及び突起部13は様々な方法によって形成してよい。例えば、エラストマーの前駆モノマーを含む液体がパターンPを生成する膜の鋳型に流し込まれ、その後加熱又は紫外線(UV)を含む照射によって鋳型の内側で重合されてよい。型から外された後得られる膜11は、基板10上に固定される。このような膜11と共に、凹部12及び突起部13は、例えば、膜11に平行に測定し、10μmから50nmの範囲の寸法を持ってよい。凹部12の深さは0.1μmから30μm、有利には0.1μmから10μmでよい。
有利には、転写可能な材料14が堆積される前に、膜11からの金属層14の分離を促進する層が表面S上に堆積されてもよい。
表面Sは、受用の層に接触している間、受用の層の曲率に応じて変形してもよい。前記変形は、表面Sの長さに沿った様々な方法における膜の押し合い、及び/又は適切な方法において基板10上に固定された時の様々な方法における膜の押し返しから生じてもよい。
図1bは膜11の拡大図である。例えば、金またはアルミニウムから形成される層14は膜11上に堆積され、及び材料が堆積される主方向に直角の面を構成するマイクロ―レリーフ(12b及び13)の領域に分配される。層14は、例えば30nmの厚さ“e”を持ってよい。様々な方法、特に、るつぼの中に含まれるある量の金またはアルミニウムの真空蒸発よって表面S上に堆積されてよい。
図2aでは、例として、初めに基板レンズ1によって構成される眼科用レンズは凸型の前面及び凹型の後面を持つ。次に、パターンPがレンズの前面上に転写されるが、同様な転写が後面上に形成されることも出来ると理解すべきである。従って、特に、本発明は疑似―球面上にパターンを転写するために利用される。本発明に関し、用語“疑似―球”面は連続する凹型または凸型表面、すなわちホール又ステップがないことを意味する。一般的に、結果として生じるレンズの厚さの変化はそれ自身に屈折力を与えるため、光学レンズの2つの面のうち少なくとも1は疑似―球である。無限焦点、単焦点、二焦点、三焦点及び累進屈折力眼科用レンズの全ては、少なくともひとつの疑似―球面を持つ。球面は、2つの垂線方向における表面の曲率半径が等しい疑似―球面の特別なケースに対応する。以下に利用する時の語句“疑似―球面”は球面の特別なケースを含むことを意味する。
眼科用レンズ1は上述したようないずれのタイプでもよい。用語“眼科用レンズ”は、特にメガネのフレームに組み込むのに適したレンズであり、及び目を保護し及び/又は視力を矯正するために機能することを意味する。
好ましくは、パターンPを受け取ることを目的としたレンズ1の表面は、まず洗浄される。この目的のため、レンズにコロナ処理またはプラズマ処理を実施してもよいが、1つまたはそれ以上の洗剤及び/またはすすぎ溶液を利用する洗浄方法を用いてもよい。
液状のラテックス層がレンズ1の前面上に形成される。好ましくは、符号20を参照して、ラテックス層は、ラテックス溶液を用いた回転塗布によって堆積される。レンズ1は支持材30上に水平に配置され、垂直軸の周りを回転する。次に、液体20がレンズ1上に施される。それ自体が周知である方法では、ラテックスが塗布される時のレンズの回転速度は、レンズ上に形成されるラテックス層の厚さを決定する。塗布時間はラテックス層の乾燥に影響を及ぼす。以下においてラテックス層は符号2と定める。
ラテックス型材料を利用することにより、レンズ1の前面は、完全に乾燥していない限りは一時的な接着力を持つ層2によって覆われる。この接着力は、液体のラテックスに存在する多くのペンダント化学結合により生じる。多くのラテックスは層2を形成するために利用してよい。;例としては、ポリウレタン ラテックス、ポリ(メタ)アクリレート ラテックス、ポリエステル ラテックス、及びポリブタジエンまたはポリ(スチレン―ブタジエン) ラテックスのようなブタジエン単位を含むラテックスを含めた言及をしてよい。特に、これらの型のラテックスは、米国特許第5316791号明細書、米国特許第6503631号明細書、及び米国特許第6489028号明細書に記載されており、参照としてその全文が本願に組み込まれる。また、欧州特許第1161512号明細書及び仏国特許発明第2811322号明細書に記載されているような光発色性のラテックスを利用することも可能である。有利には、Zeneca社から販売されているA−639(登録商標)のようなアクリル ラテックス、またはBaxenden社から販売されているW−240(登録商標)及びW−234(登録商標)のポリウレタン ラテックスが利用される。
次に、スタンプの表面S、すなわち金属層14を保持する突起部13及び凹部12b、は層2に覆われているレンズ1の前面に接触される。この目的のため、スタンプはレンズの表面に実質的に垂直な方向に近づけられる(図2b)。表面Sの突起部13において、金属層14が良好にラテックス層2と接着するために十分な圧力が加えられる。
本発明の第1実施形態を図3に示す。接触している間、レンズ1に対して加えるスタンプの圧力は、ラテックス層2が突起部13の間を浸入することがないようにするため、さほど高くない。言い換えると、表面Sの突起部13は層2に浸入しない。この方法において、最初に突起部13上に配置される金属層14の部分のみは、ラテックス層2に接触する。スタンプが取り除かれた時、図3の符号3を参照すると、未だ乾燥していないラテックスの接着力によって、これら層14の部分はレンズ1に選択的に接着したままである。パターンPはレンズ1上に転写されるため、これらはスタンプの表面Sの突起部13のそれらを再生した、レンズの表面に対し平行な形状を持つ。従って、層14の材料は、レンズ1上にパターンPを転写するための材料として機能する。スタンプがレンズ1から遠ざけられる時に、表面Sの凹部12に配置される層14の部分はスタンプと共に取り除かれるが、これはこれらがラテックス層2に接触しないためである。従って、図3の符号4aを参照すると、金属材料がなく及び表面Sの凹部12に対応する隙間はレンズ1の前面上にある部分3を分離する。スタンプがレンズ1に接触する位置の圧力であり、パターンP上の突起部の表面にて0.1グラム パー 平方ミリメートル(g/mm)から60g/mmの範囲である圧力は、振幅ホログラムの生成を可能にする選択的な転写の質を生成することを発明者は示している。このような実施形態にて、十分な結合力を維持するために、ラテックス層2の密度が高くなり始め及び部分的に乾燥し始めるが完全には乾燥していない時に、スタンプはレンズ1に接触する。例として、回転塗布法によりラテックス層が堆積された10秒間後に、2秒間の間スタンプはレンズに接触させてもよい。次に、転写されたパターンPを形成する材料の部分3は、層に対し垂直方向におけるラテックス層2と同じレベルに配置され、これらは転写可能な材料のない隙間によって分離される。
図4に示す第2実施形態において、レンズに加えるスタンプの圧力は、突起部13の間の凹部12へのラテックス層の浸入を引起こすのに十分なものとなる。従って、表面Sの突起部13は層2に浸入する。この方法において、金属層14の転写可能な材料の全部分はラテックス層2に接触するため、スタンプが取り除かれた時、層14の全部分、すなわち、突起部上に存在する転写可能な材料の層と凹部の部分12bに存在する転写可能な材料の層の両方は、完全に層2に結合したまま残る。層2への突起部13の侵入は、モールディングまたはエンボシングによりその中にマイクロ―レリーフを形成する。従って、レンズ1上に転写されるパターンは、ラテックス層2内において異なる深さのマイクロ―レリーフ成形体に配置された層14の転写可能な材料のいくつかの部分によって構成される。図4において、符号3及び4bである部分はそれぞれ、スタンプの表面Sの突起部13及び凹部12に対応する。回転塗布法による層2の堆積の10秒間後にスタンプをレンズ1に接触させ、2秒間の間接触させる時は、レンズ1上に加えられるスタンプの圧力は60g/mmよりも大きくてよいことを発明者は示している。圧力の計算に利用する表面積は、パターンPを構成する突起部13のものである。
一旦、ラテックス層2が完全に乾燥してしまうと、接着特性を失い、レンズ1の前面の全部分は接着することなく接触されることが出来る。同時に、層2は転写可能な材料の部分3(領域13から得られる)、または突起部13及び凹部12bから得られる、それによって転写されたパターンPを構成する転写可能な層14の全部分を確実に固定する。
特に有利に、ラテックス層2もまた衝撃からレンズ1を保護する。実際には、ラテックス層は表面に与えられる衝撃を緩衝することが出来る。従って、本発明に関連し、層2は2つの機能を持ってよい。:転写可能な材料の部分をレンズに固定することに加え、起こりうる衝撃からレンズを保護する。
上部層5がレンズ1の前面に堆積されてもよい。特に、この層5は転写された層Pを覆う。ラテックス層2上であり、及びパターンPを形成する転写された材料の部分3(図3)上またはラテックス内にモールドされたマイクロ―レリーフを覆う転写された層14の全部分の上(図4)に堆積される前駆体溶液状でよい。このような上部層5は、例えば偏光、吸収、着色、またはレンズ1を通る光をフィルターする機能のような、光学的な機能を持ってもよい。
転写されたパターンが回折ホログラフィック構造を構成する時、ホログラム及びそれが含む情報を再構成することにより回折する読取画像は、転写可能なパターンPの位置における、レンズ1上のコヒーレント光線の透過または反射によって見えうる。この目的のため、図5によると、ホログラフィックパターンPは、低出力レーザーペンによって照射される。例えば、波長645nmの赤である。既知の方法にて、レーザー100とパターンPの距離は画像の再構成には重要ではない。レンズ1を通り抜けた後、少なくとも2つの二次ビーム102及び103に分離するために、レーザー100から生じる光線101はパターンPによって回折される。これら2つのビーム102及び103のそれぞれは、レンズ1から離れて画像を再構成する。例えば、この距離は20センチメートル(cm)から50cmの範囲であってよい。この画像は、2つのビーム102または103の内の1つの光路にあるスクリーンの機能を果たすオブジェクト104を配置することによって明らかになる。使用する光はレーザーから生じるため、スクリーンの機能を果たす何れのオブジェクトを利用してもよい。任意に、迅速及び正確な認識を備えるため、この画像は、例えばCCD(charge coupled device)またはCMOS(complementary metal oxide semiconductor)型のような画像センサに投影されてもよい。図5において、2つのビーム102及び103のそれぞれに対応する画像は、それぞれ符号105及び106である。これら2つの画像105及び106は互いに反対の関係にあるため、これらは、例えば+1と−1のような、2つの反対の回折次数に対応する。反転しておらず、または“直接画像”である画像は、回折次数+1に対応し、ホログラフィックパターンPの読取画像である。
眼科用レンズ1は、メガネのフレームに組み込むことを対象としてよい。メガネの着用者の視力に干渉しないために、パターンPの寸法は小さく及びレンズ1の端の近くにプリントされてもよい(図5)。例として、転写されたパターンPは、レンズ1の表面の25mm未満の部分を占めてよい。このパターンは、切除する予定であるレンズの一部上に導入されてもよい。このような状況下において、このパターンは、主に最終的な生成品の生産履歴管理を目的として導入される。このような構造は、転写されたパターンがCGH型コンピューターによって生成され及びピクセルによって構成されるホログラムに対応する場合において、特に有利である。従って、このようなホログラムは、極めて小さな領域、有利には15mmから0.5mmの範囲内に膨大な情報量を含み、例えば、生成及び物流ラインにおける光学製品の完全な生産履歴管理を保証することが出来る。
あるいは、例えば、転写されたパターンPがレンズに特別な光学的機能を授ける時は、レンズ1の前面の全体を占めてよい。特に、転写されたパターンPが、既定の方向に平行である導電性ワイヤーの一式によって構成される時、光の偏光に応じてレンズを通り抜ける光をフィルターするために、これが利用される。一般的に、導電性ワイヤーはわずか数10ナノメートルの幅であり、及びそれらは数10ナノメートルの間隔とされる。
上記にて詳細に述べたように、転写方法に関し多くの変更が導入されてもよいが、それでもなお、本発明の少なくともいくつかの利点は保持したままである。例として、層14とスタンプの膜11の間の表面エネルギーを調整するために、転写可能な材料14の層より前に、中間層をスタンプの膜11上に堆積させてもよい。このような調整は、転写可能な材料の部分3のレンズ1上への転写をさらに改善しうる。さらに、レンズ上に転写されたパターンは回折パターン、すなわち、部分3及び/またはそれらの間に存在する隙間4による光の回折の結果生じる可視性を備えてよい。最後に、転写されたパターンは、周囲の照明条件下またはレーザービームによって照射される時でも可視的であってよい。
〈実施例〉
[1.ラテックス層(2)]
本方法の重要なパラメーターは、段階c)が実行される時:すなわち、転写可能な材料の層を含むスタンプの表面をラテックス層に接触させる時のラテックス層の状態である。
この段階の間、ラテックス層は乾燥させてはならない。これは、
・接着性であり、接着層の転写を可能にし;
・変形可能であり、凹部及び突起部によって構成されるマイクロ―レリーフを再構成するためにラテックスの変形を確実に可能にするためである。;このマイクロ―レリーフは、スタンプの表面上においてパターンPを構成するマイクロ―レリーフと補完的である。
用語ラテックスAは、Baxenden社から提供されるW234ポリウレタン ラテックスの水溶液に利用されている。これは、21.6℃及び44%の相対湿度にて測定された以下の特性を備える。:
・粘度:7センチポアズ(cP);
・乾燥抽出物:22.25%
120ミリメートル(mm)の曲率半径を持つOrma(登録商標)(Essilor)に基づく眼科用レンズの凸面上に、回転塗布法により、1μmの厚さを備えるラテックスA層が以下の条件下において堆積された。:
・乾燥していない層が堆積するための条件(21.6℃及び相対湿度44%):
・レンズ上に2.5ミリリットル(ml)のラテックスを分配;
・レンズを1分間当たり回転数2000(rpm)にて15秒間(s)回転;
・2500rpmにて2s回転。
堆積されたラテックス層は、約10秒間の間その特性を保持する。この時間は、本方法において転写が実行されなければならない時間帯を定義する。
[2.転写されるパターン(3)]
例としてあげられる方法は、それぞれが1μmの側面を備えた正方形の個々のピクセルによって構成されるデジタルホログラフィックパターンのために最適化されている。
この目的のため、スタンプの膜11はその表面に、図1aにて図式的に示すような長方形の外形を備えた凹部12及び突起部13で構成されるマイクロ―レリーフを保持している。マイクロ―レリーフの深さ(凹部12bと突起部13の間の高さの違い)は1μmとした。
ホログラフィックパターンの特徴には、膜11によって保持されるマイクロ―レリーフの突起部の幅があり、これは正方形のピクセルの端と平行な軸に沿って測定され、検討しているスタンプの領域によって決定される1μmから85μmの範囲内とした。
[3.パターンを保持するスタンプ(図1a)]
転写されるパターンはモールド成形されたSylgard184(登録商標)(11)(Dow Corning)である。100℃にて1時間重合された後のこの材料の特性は以下であった。
・表面エネルギー:22ミリニュートン パー メートル(mN/m);
・ヤング係数:2.5MPa。
[4.金属層(14)]
金属層は真空蒸発によって得た。適当な金属材料がるつぼの中に配置され、及びジュール効果を用いて加熱した。事前の表面処理のいずれも実施していないSylgard184スタンプ上にて蒸発が実行された。
金:純度99.9%である金の蒸発によって厚さ30nmの層が得られた。
アルミニウム:純度99.5%である顆粒アルミニウムの蒸発によって厚さ30nmの層が得られた。
金属層は、眼科用レンズ上に転写されるのと同じ日に蒸着された。
[5.転写(図2b)]
本発明の第1実施形態:層14の転写は選択的に実行された;初めにスタンプの突起部(13)上に配置された材料の部分のみ転写された。転写されたホログラフィックパターンは振幅ホログラム型であった。
本発明の第2実施形態:スタンプの表面の突起部はラテックス層内に完全に浸入することが出来た。層14の全体が転写された。:突起部13及び凹部12b上に存在する転写可能な層14の全部分が転写された。層14の全部分の転写はラテックス層の永続的なくぼみに付随して生じ、スタンプのパターンPを構成するマイクロ―レリーフに対し補完的なマイクロ―レリーフが再構成された。転写されたホログラフィックパターンは位相ホログラム型であり、金属層で覆われた。
スタンプは表面に対し直角に接触させた。
転写の結果は、スタンプを接触させる場所における圧力によって決まり、従って、本発明の実施形態では:
圧力が圧力Plimitを下回る場合:転写は選択的である;これは本発明の第1実施形態による:振幅ホログラム。
圧力が圧力Plimitを上回る場合:ラテックス層の永続的なくぼみに付随して全体の転写が生じ、スタンプ上のパターンPを構成するマイクロ―レリーフに対し補完的なマイクロ―レリーフが再構成される。
このPlimitは、上記の条件下にて堆積されたラテックス上の30nmの金またはアルミニウムの層に対し決定された。
limitは、パターンPを構成するスタンプの突起物13の表面において45g/mmから60g/mmであった。
以下の表1は様々なテスト条件での結果を示す。
Figure 2009518674
金の選択的な転写に対して加えた圧力の例:
上記の条件下にて堆積されたラテックス層によって覆われる眼科用レンズ(120mmの曲率半径を持つ)の凸表面に対し加えられたスタンプの圧力は、1.5g/mmであった。30nmの金層の転写は選択的であった:得られるホログラムは振幅ホログラムであった。
アルミニウム全体の転写に対して加えた圧力の例であり、ラテックスA層の永続的なくぼみを伴い、パターンPを構成するスタンプの凹部12及び突起部13の反対の形状を生成する例:
上記の条件下にて堆積されたラテックス層によって覆われる眼科用レンズ(120mmの曲率半径を持つ)の凸表面に対し加えられたスタンプの圧力は、1.5g/mmであった。30nmのアルミニウム層の全体が転写され、及び、ラテックス層は、ラテックス層のマイクロ―レリーフがスタンプの表面上のパターンPを構成するマイクロ―レリーフの補完的なマイクロ―レリーフであるような、明確に凹凸のある形状であった。得られたホログラムは位相ホログラムであった。
本発明による転写方法を用いたスタンプの断面図である 本発明による転写方法を用いたスタンプの断面図である 本発明の方法における後続の段階を示す 本発明の方法における後続の段階を示す 本発明の2つの実施形態による転写されたパターンの断面図である 本発明の2つの実施形態による転写されたパターンの断面図である 本発明による転写されたホログラフィックパターンの表示段階を示す
符号の説明
S 表面
P パターン
1 基板レンズ
2 ラテックス層
3 転写可能な材料の1つまたはそれ以上の部分
4a 隙間
4b 転写可能な材料の1つまたはそれ以上の部分
5 上部層
10 基板
11 膜
12 凹部
13 突起部
14 転写可能な材料
20 液体
30 支持材
100 レーザー
101 光線
102、103 二次ビーム
104 オブジェクト
105、106 画像


Claims (39)

  1. ミクロン―スケールのパターン(P)を光学製品(1)の表面上に転写する方法であって、
    a)転写されるパターンに対応したミクロン―スケールまたはサブミクロン―スケールに画定されたマイクロ―レリーフを構成する凹部(12)及び突起部(13)を持つスタンプの表面上に、少なくとも1つの転写可能な材料の層を堆積する段階と;
    b)光学製品の基板表面上に液状のラテックス層を堆積する段階と;
    c)前記ラテックス層が乾燥する前に、転写可能な材料の層を含む前記スタンプの表面をラテックス層に接触させる段階と;
    d)前記スタンプに圧力を加える段階と;及び、
    e)前記ラテックス層を備える前記光学製品の表面から前記スタンプを取り除く段階;
    を備える方法。
  2. ミクロン―スケールのパターンは1つまたはそれ以上の個々のパターンを備え、それぞれのパターンは10μmから50nmの範囲の寸法を持ち、有利には5μmから100nmの範囲、及びさらに有利には3μmから150nmの範囲の寸法を持つ、請求項1に記載の方法。
  3. 前記凹部(12)及び前記突起部(13)の寸法は、膜(11)に平行に測定し、10マイクロメートルから50マイクロメートルの範囲である、請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. 前記凹部12の深さは0.1μmから30μmの範囲、有利には0.1μmから10μmの範囲である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記パターンが光線によって照射された時、転写されたパターン(P)は回折パターンである、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記転写されたパターン(P)はホログラフィックパターンである、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記転写されたパターン(P)は振幅ホログラム型のホログラフィックパターンである、請求項6に記載の方法。
  8. 前記転写されたパターン(P)は位相ホログラム型のホログラフィックパターンである、請求項6に記載の方法。
  9. 前記転写されたパターンは、一式の隣接するピクセルによって構成されるデジタルホログラム型のホログラフィックパターンであり、それぞれのピクセルは0.2μmから25μmの範囲の表面積、有利には0.2μmから4μmの範囲の表面積を持つ、請求項6に記載の方法。
  10. 前記転写されたパターン(P)は、前記光学製品(1)の表面のごく一部を占める、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記転写されたパターン(P)は、前記製品(1)の表面の25mm未満の部分を占める、請求項10に記載の方法。
  12. 前記転写されたパターン(P)は、前記光学製品(1)の表面の全体を占める、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記転写されたパターン(P)は、平行な導電性ワイヤーの配列を備える、請求項12に記載の方法。
  14. 前記パターンの部位において、光線(101)が前記レンズ(1)を通り抜ける時、ホログラフィックパターン(P)は、読取画像を形成するように構成される、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記ラテックス層(2)は、回転塗布法を利用し前記光学製品(1)の表面上に堆積される、請求項1に記載の方法。
  16. 前記ラテックス層の厚さは、0.2μmから50μmの範囲、望ましくは1μmから10μmの範囲である、請求項15に記載の方法。
  17. 前記スタンプの表面の突起部(13)上に配置された転写可能な材料の層(14)が前記製品の表面上に選択的に転写される条件下にて、段階c)において、前記スタンプの表面(S)を、前記ラテックス層(2)を保持する前記光学製品(1)の表面に接触させる、請求項7に記載の方法。
  18. 段階c)において、前記パターンPの突起部の表面にて0.1g/mmから60g/mmの範囲の圧力とした状態で、前記スタンプの表面(S)を、前記ラテックス層(2)を保持する前記光学製品(1)の表面に接触させる、請求項17に記載の方法。
  19. 前記スタンプの表面上の突起部(13)は前記ラテックス層に完全に浸入し、及び前記スタンプの表面上の突起部(13)上に配置される前記転写可能な材料の層の部分及び前記スタンプの凹部(12b)内に配置される前記転写可能な材料の層の部分が前記光学製品の表面上に一緒に転写される条件下にて、段階c)において、前記スタンプの表面(S)を、前記ラテックス層(2)を保持する前記光学製品(1)の表面に接触させる、請求項8に記載の方法。
  20. 段階c)において、前記パターンPの突起部の表面にて60g/mmよりも大きな圧力で、前記スタンプの表面(S)を、前記ラテックス層(2)を保持する前記光学製品(1)の表面に接触させる、請求項19に記載の方法。
  21. 段階a)及び/又は段階e)の後に実行される、
    f)1つまたはそれ以上の機能付与されたコーティングによって前記光学製品の表面を覆う段階;
    をさらに備える、請求項1に記載の方法。
  22. 前記機能付与されたコーティングは、耐衝撃、耐磨耗、反射防止、汚染防止、曇り防止、帯電防止、偏光、着色、又は光発色性の機能を持つ、請求項21に記載の方法。
  23. 段階e)の後に、付加的な段階f)が実行される、請求項21または請求項22に記載の方法。
  24. 前記転写可能な材料は金属材料である、請求項1に記載の方法。
  25. 前記転写可能な材料は、金、アルミニウム、クロム、銀、銅、ニッケル、白金、パラジウム、及び前記金属の少なくとも1つを含む合金から選択される、請求項24に記載の方法。
  26. 前記転写可能な材料の層は、段階a)において、真空蒸発または真空陰極スパッタリングによって前記スタンプの表面(S)上に堆積される、請求項24または請求項25に記載の方法。
  27. 前記転写可能な材料の層(14)は、それぞれの材料の層の複数を含むスタックを備える、請求項24から請求項26のいずれか1項に記載の方法。
  28. 前記スタックの少なくとも1つの層の材料は屈折性である、請求項27に記載の方法。
  29. 前記スタンプの表面(S)の少なくとも突起部(13)の部位において、前記スタンプはポリジメチルシロキサンを基礎としている、請求項1に記載の方法。
  30. 前記スタンプは、前記光学製品の基板上の接触する地点の法線と平行に近づけられる、請求項1に記載の方法。
  31. 段階c)において、生成品表面の曲率に応じ、前記生成品(1)の表面に前記スタンプが接触されている間、前記スタンプの表面(S)は、変形するように構成される、請求項1から請求項30のいずれか1項に記載の方法。
  32. 段階b)の前に実行される、前記光学製品(1)の表面を処理する段階をさらに備える、請求項1から請求項31のいずれか1項に記載の方法。
  33. 前記光学製品(1)は、光学計装レンズ、観察レンズ、バイザー、及び眼科用レンズから選択される、請求項1に記載の方法。
  34. 前記光学製品(1)は、無限焦点、単焦点、二焦点、三焦点及び累進屈折力レンズから選択される眼科用レンズである、請求項33に記載の方法。
  35. 光学製品(1)であって、前記製品の表面上に少なくとも1つの転写されたパターン(P)を備え、請求項1から請求項34のいずれか1項に記載の方法によって前記パターンの転写が行われる光学製品。
  36. 眼科用レンズであって、前記レンズは
    ・少なくとも1つの有機物または無機物の基板を備える基板レンズと;
    ・乾燥したラテックス層(2)と;及び
    ・接着剤の層によって前記基板レンズに接着することにより、転写されたパターンを形成する転写可能な材料の部分と;
    を備える、請求項35に記載の光学製品。
  37. 前記パターン(P)は、ラテックス層(2)上であって前記層に対し垂直方向において同じレベルに配置されているプリントされた材料のいくつかの部分によって形成され、転写された材料のない隙間(4a)によって分離される、請求項36に記載の光学製品。
  38. 前記パターン(P)は、ラテックス層(2)内にエンボス成形され、及び転写された材料(3、4b)のいくつかの部分は、前記ラテックス層内において異なるエッチング深さで配置される、請求項36に記載の光学製品。
  39. さらに、前記ラテックス層(2)は、その後に前記レンズが受けうる衝撃からの前記レンズ(1)の保護を形成する、請求項36から請求項38のいずれか1項に記載の光学製品。
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