KR100510988B1 - Ophthalmic lens with multi-layer forming photo-selective color and low reflection by using optical absorption material and method for controlling the low reflection and the transmitted color - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광흡수성 물질을 사용하여 선택성 칼라를 형성하는 저반사의 다층박막 안경렌즈 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 광선택성 다층박막 안경렌즈에 있어서, 볼록면에는 저굴절률 유전체 박막(3a,5a,7a)과 고굴절률 유전체 박막(4a,6a)을 교대로 증착하여 가시광선 대역의 저반사율을 갖는 파장특성을 형성하고, 오목면에는 광흡수성 물질(9)과 저굴절률 유전체 박막(3b,5b)을 교대로 증착하여 투과칼라를 형성하면서도 오목면의 반사율을 낮추며, 이때 상기 광흡수성 물질은 니켈(Ni); 크롬(Cr); 은(Ag); 철(Fe) 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 금속 또는 상기 금속과 유전체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 선택성 칼라를 형성하는 저반사의 다층 박막 안경렌즈가 제공된다. 본 발명에 의한 안경렌즈는 착용자 측면의 투과칼라 형성과 저반사 특성이 우수하여 색감조절 및 선명한 시야의 확보가 가능하고 눈의 피로를 줄여 여러 용도의 안경렌즈로 활용할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a low reflection multilayer thin film spectacle lens for forming a selective color using a light absorbing material, and a method for manufacturing the same. In the present invention, in the photoselective multilayer thin-film spectacle lens, the convex surface alternately deposits the low refractive index dielectric thin films 3a, 5a, and 7a and the high refractive index dielectric thin films 4a and 6a to have a wavelength having low reflectance in the visible light band. The light absorbing material 9 and the low refractive index dielectric thin films 3b and 5b are alternately deposited on the concave surface to form a transmissive color while reducing the reflectivity of the concave surface, wherein the light absorbing material is nickel (Ni). ); Chromium (Cr); Silver (Ag); There is provided a low reflection multilayer thin film spectacle lens for forming a selective color, which is a metal selected from the group consisting of iron (Fe) and mixtures thereof, or a mixture of said metal and dielectric. The spectacle lens according to the present invention has excellent transmission color formation and low reflection characteristics on the side of the wearer, so that color control and clear field of view can be secured, and eye fatigue can be used as a spectacle lens for various uses.
Description
본 발명은 광흡수성 물질을 사용하여 선택성 칼라를 형성하는 저반사의 다층 박막 안경렌즈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 안경렌즈의 볼록면에는 유전체 박막의 증착 두께 및 순서를 조절하여 가시광선 대역의 무반사를 지향하는 저반사 효과를 부여하고, 오목면에는 광흡수성 물질과 유전체를 같이 사용하여 투과 색상 형성과, 저반사 효과를 동시에 부여하는 선택적인 투과 광 칼라 저반사 다층 박막 안경렌즈에 관한 것으로 이는 사용목적에 따라 야간 운전자용, 작업용 또는 레저용 등에 기능성 안경에 활용될 수 있는 것이다.The present invention relates to a low reflection multilayer thin film spectacle lens that uses a light absorbing material to form a selective color, and a method of manufacturing the same. Particularly, the convex surface of the spectacle lens controls the deposition thickness and order of the dielectric thin film to adjust the thickness of the visible light band. It is a selective transmission light color low reflection multilayer thin film spectacle lens which provides a low reflection effect directed to antireflection, and simultaneously forms a transmissive color and a low reflection effect by using a light absorbing material and a dielectric in a concave surface. Depending on the purpose of use it can be used for functional glasses for night driver, work or leisure.
종래의 안경렌즈의 다층 박막 기술들은 글래스 또는 플라스틱 재질의 기판(Substrate)위에 고유한 굴절률(Refractive Index)을 갖는 물질을 순차적으로 코팅하여 저반사, 고반사 또는 대역통과 필터(Band-Pass Filter)등의 기능을 부여하는 것이었다.Conventional multi-layered thin film technologies of spectacle lenses are sequentially coated with a material having a unique refractive index on a substrate made of glass or plastic, such as low reflection, high reflection, or band-pass filter. It was to give a function of.
글래스의 경우는 도 1에 나타낸 바와 같이, 평균 반사율이 일반적으로 4% 정도이다. 이를 저굴절률 물질인 SiO2와 고굴절률 물질인 ZrO2를 순차적으로 22번 반복 증착하여 460∼580nm의 파장대역에서 100% 반사되도록 증착하는데, 이와 같은 방식의 증착을 고반사 코팅이라고 한다. 반대의 개념으로 반사율을 최대로 줄이고, 반사율을 줄이는 만큼 투과율을 높이는 목적으로 증착을 하는 것이 저반사 코팅이다.In the case of glass, as shown in FIG. 1, the average reflectance is generally about 4%. The low refractive index material SiO 2 and the high refractive index material ZrO 2 are repeatedly deposited 22 times in order to deposit 100% of the light in the wavelength range of 460 to 580 nm. This type of deposition is called a high reflection coating. On the contrary, a low reflection coating is used to reduce the reflectance to the maximum and to increase the transmittance by reducing the reflectance.
저반사 코팅의 결과는 도 2에 나타낸 바와 같으며, 저반사 코팅 역시 SiO2와 ZrO2의 두 물질을 번갈아 증착함으로써 제작되며, 사용 목적에 맞게 유전체들의 증착 두께를 조절하고 순서를 적당히 조절한 것이다. 그 결과로 반사율이 4% 이상 되는 글래스에 유전체들을 증착하면 반사율을 2% 이하로 낮출수 있고, 그와 함께 평균 반사가 낮아져 투과가 좋아지는 효과를 얻을 수 있다. 일반적인 안경렌즈들은 상기의 저반사 다층 증착으로 반사율을 낮추어 증착 전의 렌즈에 비해 더욱 좋은 투과율을 확보하고 있다.The result of the low reflection coating is shown in FIG. 2, and the low reflection coating is also manufactured by alternately depositing two materials, SiO 2 and ZrO 2 , and adjusts the deposition thickness of the dielectrics and adjusts the order according to the purpose of use. . As a result, depositing dielectrics on glass having a reflectance of 4% or more can lower the reflectance to 2% or less, and at the same time, the average reflection is lowered, thereby improving the transmission. In general, the spectacle lenses have a lower reflectance due to the low reflection multilayer deposition, thereby securing a better transmittance than the lens before deposition.
그러나, 상술한 바와 같은 안경렌즈에 빛의 투과만을 최대화하기 위한 저반사 디자인을 함에 따라 색상의 선택이 극히 제한되어 있어 개성을 추구하는 현대인의 개인별 성향을 만족시킬 수 없다. 또한 투과도를 높일 경우 선명도는 좋으나 외부의 노출에 자유롭지 못하고 눈의 보호기능이 미흡하다.However, as the low-reflection design for maximizing the light transmission to the spectacle lens as described above, the selection of colors is extremely limited, so that the individual's personality tendency can not be satisfied. In addition, if the transmittance is increased, the clarity is good, but it is not free from external exposure and the eye protection function is insufficient.
한편, 도 3은 착색을 이용한 칼라 형성의 과정을 나타낸 것으로서, 안경을 통과한 빛은 투과도가 떨어지고 자연빛이 아닌 안경에 첨가한 색소의 색상으로 투과된다. 상기 착색에 의한 칼라 형성방법은 착색 염료를 안경렌즈의 표면에 직접 침투시키는 방법으로 디핑(Dipping)을 통한 수작업이 일반화되어 있다.On the other hand, Figure 3 shows the process of color formation using coloring, the light passing through the glasses is less transmittance is transmitted to the color of the pigment added to the glasses, not natural light. The color forming method by the coloring is a method of penetrating the dye directly into the surface of the spectacle lens is a manual operation through dipping (General).
이로 인하여 제품들의 반사특성이나 투과 색상이 일정하지 못하고, 작업효율도 많이 저하되는 단점이 있으며, 특히 착색 염료의 특성상 렌즈에 투입된 흡수제는 빛에 장기간 노출됨에 따라 물성의 변화가 생겨 흡수파장의 변형이 발생하며 이로 인해 색상의 변색 및 투과반사의 변화를 가져오는 문제를 발생시키며, 코팅막 계면 사이의 부착력을 저하시켜 각 코팅 박막 사이의 내구성을 저해하는 단점이 있었다.Due to this, there is a disadvantage that the reflection characteristics or transmission color of the products are not constant, and the work efficiency is also reduced. In particular, the absorbents introduced into the lens due to the characteristics of the coloring dyes change their physical properties as they are exposed to light for a long time. This results in a problem of discoloration and change in transmission reflection, thereby degrading the adhesion between the coating film interface to inhibit the durability between each coating thin film.
이에 본 출원인은 기존의 흡수제를 이용하여 칼라를 형성하는 방법의 문제를 해결할 수 있는 방법으로 대한민국 특허공개 제 2001-0073886호에서 흡수제를 거의 포함하지 않고 유전체의 파장특성만을 이용한 "선택성 칼라를 형성하는 다층박막 안경렌즈 및 칼라를 제어하는 방법"을 개시하였으나, 상기 발명은 유전체의 파장특성만을 이용하여 선택성 칼라를 형성하기 때문에 착용자 측면의 무반사 제어가 용이하지 못한 단점이 있다.Accordingly, the present applicant is a method for solving the problem of a method of forming a color using an existing absorbent. In Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0073886, the applicant has almost no absorbent and forms a "selective color using only the wavelength characteristics of a dielectric. Method for controlling a multilayer thin-film spectacle lens and color ", but the invention has a disadvantage in that the anti-reflective control of the wearer side is not easy because the selective color is formed using only the wavelength characteristics of the dielectric.
이외에도 금속막을 형성하고 그 위에 저굴절률의 유전체를 보호층으로 사용하는 기존 금속막 증착방식의 경우 투과 칼라의 특성은 우수하나, 착용자의 착용면(렌즈의 앞면, 뒷면)의 반사가 높아져 착용자에게 측면반사 및 허상 등을 만들어 시야에 In addition, the conventional metal film deposition method that forms a metal film and uses a low refractive index dielectric as a protective layer thereon has excellent characteristics of the transmission color, but the reflection of the wearer's wear surface (front and rear surfaces of the lens) is increased and thus the wearer's side surface is increased. Create reflections and virtual images
많은 장애를 가져다 주는 단점이 있다.There are drawbacks to many obstacles.
이에, 본 발명자는 착용자 측면의 칼라형성 및 무반사 제어를 동시에 향상 시키고자, 안경렌즈의 오목면에 적절한 광흡수성 물질을 사용하게 되었으며, 광흡수성 물질만을 사용할 경우 렌즈의 전면 및 후면 반사가 높아지는 단점을 보완하기 위해 유전체를 보조적으로 증착하여 전, 후면의 반사를 낮게 제어할 수 있는 방법을 개발하게 되었다.Thus, the present inventors have used a light absorbing material suitable for the concave surface of the spectacle lens to improve the color formation and anti-reflection control of the wearer side at the same time, and the front and rear reflection of the lens is increased when only the light absorbing material is used. To compensate, the dielectric was deposited to assist in controlling the front and back reflections.
따라서, 본 발명에서는, 종래의 칼라렌즈에서 착색염료 또는 유전체의 파장특성만을 이용하여 칼라를 형성하는 안경렌즈와는 달리, 고진공하에서 볼록면에 고굴절률과 저굴절률의 유전체를 교대로 여러층으로 증착하는 다층박막을 형성하고, 오목면에는 광흡수성 물질과 유전체를 교대로 증착시켜 원하고자 하는 투과칼라와 저반사 효과를 동시에 만족시키도록 함으로써 다각도의 색감변화를 적절히 활용하여 소비자의 패션 감각에 부합하고 야간 운전자용, 작업용, 레저용 등의 사용목적에 적합한 선택성 칼라를 형성하는 저반사의 다층 박막 안경렌즈를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in the present invention, unlike the spectacle lens which forms a color using only the dye characteristics of the dye or the dielectric in the conventional color lens, the dielectric of high refractive index and low refractive index is alternately deposited on the convex surface under high vacuum. Multilayer thin film is formed, and concave surface is alternately deposited with light absorbing material and dielectric to satisfy desired transmission color and low reflection effect at the same time. It is an object of the present invention to provide a low-reflection multilayer thin-film spectacle lens that forms a selectable color suitable for a night driver, work, leisure, and the like.
또한, 본 발명에서는 가시광선 대역의 임의의 칼라를 얻기 위하여 하드막이 코팅된 안경렌즈의 볼록면에는 5층의 유전체 박막층으로 이루어진 저반사대역을 형성하고, 특히 오목면에는 유전체 박막층-광흡수성 물질 박막층-유전체 박막층으로 이루어지는 3층으로 증착시킴으로 착용자 측면의 저반사 대역 및 흡수 물질의 흡수효과를 부여함으로써 유전체의 종류 및 배열순서, 박막층의 두께를 조절하여 원하고자 하는 반사칼라와 투과칼라 및 저반사를 동시에 제어할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Further, in the present invention, in order to obtain an arbitrary color of the visible light band, a low reflection band composed of five dielectric thin film layers is formed on the convex surface of the spectacle lens coated with a hard film, and particularly, the dielectric thin film layer-light absorbing material thin film layer on the concave surface. -Deposition of three layers of dielectric thin film layer gives the low reflection band and absorbing effect of absorbing material on the side of the wearer to adjust the type and arrangement of dielectric and the thickness of thin film layer so that the desired reflection color, transmission color and low reflection The purpose is to provide a method that can be controlled at the same time.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, In order to achieve the above object, in the present invention,
하드막이 코팅된 플라스틱 안경렌즈에 저굴절률 유전체와 고굴절률 유전체의 다층박막을 형성하되, 안경렌즈의 볼록면에는 가시광선 대역의 파장에서 원하는 칼라를 얻을 수 있는 파장에 대하여 반사율을 증가시켜 반사칼라를 형성하고, 오목면에서는 나머지 대역의 파장들에 대하여 투과율을 증가시켜 상기 반사칼라와 보상관계에 있는 파장들의 투과칼라를 형성하는 다층박막 안경렌즈에 있어서,상기 볼록면에는 저굴절률 유전체 박막(3a,5a,7a)과 고굴절률 유전체 박막(4a,6a)을 교대로 증착하여 가시광선 대역의 저반사율을 갖는 파장특성을 형성하고, 오목면에는 광흡수성 물질(9)과 저굴절률 유전체 박막(3b,5b)을 교대로 증착하여 투과칼라를 형성하면서도 오목면의 반사율을 낮추며, 이때 상기 광흡수성 물질은 니켈(Ni); 크롬(Cr); 은(Ag); 철(Fe) 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 금속 또는 이 금속과 유전체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 선택성 칼라를 형성하는 저반사 다층 박막 안경렌즈가 제공된다.A multi-layered thin film of low refractive index and high refractive index dielectric is formed on the plastic spectacle lens coated with a hard film, and the reflective color is increased on the convex surface of the spectacle lens by increasing the reflectance with respect to a wavelength that can obtain a desired color in the visible wavelength band. In the concave surface, the multi-layer thin-film spectacle lens for increasing the transmittance of the wavelength of the remaining band to form a transmission color of the wavelengths compensating the reflection color, wherein the convex surface has a low refractive index dielectric film (3a, 5a and 7a and the high refractive index dielectric films 4a and 6a are alternately deposited to form wavelength characteristics having low reflectance in the visible light band, and the light absorbing material 9 and the low refractive index dielectric thin films 3b, 5b) are alternately deposited to form a transmissive color while lowering the reflectance of the concave surface, wherein the light absorbing material is nickel (Ni); Chromium (Cr); Silver (Ag); There is provided a low reflection multilayer thin film spectacle lens for forming a selective color, which is a metal selected from the group consisting of iron (Fe) and mixtures thereof or a mixture of this metal and a dielectric.
또한, 본 발명에서는, In the present invention,
하드막이 코팅된 플라스틱 안경렌즈에 저굴절률 유전체와 고굴절률 유전체의 다층박막을 형성하되, 안경렌즈의 볼록면에는 가시광선 대역의 파장에서 원하는 칼라를 얻을 수 있는 파장에 대하여 반사율을 증가시켜 상기 반사칼라를 형성하고, 오목면에서는 나머지 대역의 파장들에 대하여 투과율을 증가시켜 반사칼라와 보상관계에 있는 파장들의 투과칼라를 형성하는 다층박막 안경렌즈의 제조방법에 있어서,상기 볼록면에는 저굴절률 유전체 박막(3a,5a,7a)과 고굴절률 유전체 박막(4a,6a)을 교대로 증착하여 가시광선 대역의 저반사율을 갖는 파장특성을 형성하고, 오목면에는 광흡수성 물질(9)과 저굴절률 유전체 박막(3b,5b)을 교대로 증착하여 투과칼라를 형성하면서도 오목면의 반사율을 낮추며, 이때 상기 광흡수성 물질은 니켈(Ni); 크롬(Cr); 은(Ag); 철(Fe) 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 금속 또는 이 금속과 유전체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 선택성 칼라를 형성하는 저반사 다층 박막 안경렌즈의 제조방법이 제공된다.A multilayer thin film of a low refractive index dielectric material and a high refractive index dielectric material is formed on a plastic spectacle lens coated with a hard film, and the reflection color is increased on the convex surface of the spectacle lens by increasing the reflectance with respect to a wavelength at which a desired color can be obtained at a wavelength in the visible light band. The method of manufacturing a multilayer thin-film spectacle lens, wherein the concave surface increases the transmittance with respect to the wavelengths of the remaining bands to form a transmission color of wavelengths compensating for the reflection color. The convex surface has a low refractive index dielectric thin film. (3a, 5a, 7a) and the high refractive index dielectric thin films 4a, 6a are alternately deposited to form wavelength characteristics having low reflectance in the visible light band, and the light absorbing material 9 and the low refractive index dielectric thin film are formed in the concave surface. By alternately depositing (3b, 5b) to form a transmission color while reducing the reflectance of the concave surface, wherein the light absorbing material is nickel (Ni); Chromium (Cr); Silver (Ag); Provided is a method for producing a low reflection multilayer thin-film spectacle lens for forming a selective color, which is a metal selected from the group consisting of iron (Fe) and mixtures thereof, or a mixture of this metal and a dielectric.
이하, 본 발명에 의한 다층박막 안경렌즈의 반사칼라와 투과칼라가 나타나는 작용원리에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings with respect to the principle of the reflection color and transmission color of the multilayer thin-film spectacle lens according to the present invention will be described.
기판으로 사용되는 글래스나 플라스틱에서는 400∼700nm까지의 가시광선 대역의 반사율이 거의 같으므로 특정한 칼라가 관측되지 않는 것과는 달리, 유전체 박막을 다층 증착하였을 때, 반사 스펙트럼이 파장대 별로 다르게 관측되는데 각 고유 파장대의 칼라가 그 파장에서의 반사계수 만큼의 반사세기로 우리 눈에 자극이 되어 색상이 관측되게 된다. 예컨데, 도 2에서의 저반사 다층 박막의 경우 520nm에서의 상대적인 반사값이 나머지 다른 파장에서의 값보다 높으므로 관측자의 눈에는 녹색의 색상으로 관측된다.In the glass or plastic used as the substrate, the reflectance of the visible light band from 400 to 700 nm is almost the same, so that when a specific color is not observed, the reflection spectrum is observed differently depending on the wavelength band. The color of is stimulated by our eyes with the reflection intensity as the reflection coefficient at that wavelength, and the color is observed. For example, in the case of the low reflection multilayer thin film of FIG. 2, since the relative reflection value at 520 nm is higher than that at the other wavelengths, the viewer's eye is observed in green color.
한편, 광흡수성 물질(예컨데, 금속)만을 사용한 경우, 도 4와 같이 렌즈의 전, 후면의 반사율이 크게 증가함을 알 수 있다. 따라서, 이러한 물질의 경우 대부분이 고반사 미러(Mirror)나 하프 미러(Half Mirror) 등에 사용되어져 왔다. 이러한 증착의 투과율과 반사율의 특성을 도 5에 나타내었다.On the other hand, when only the light absorbing material (for example, metal) is used, it can be seen that the reflectance of the front and rear of the lens is greatly increased as shown in FIG. Therefore, most of these materials have been used for high reflection mirrors (Mirror), half mirror (Half Mirror) and the like. The transmittance and reflectance characteristics of this deposition are shown in FIG. 5.
그러나, 본 발명에서는 도 6에 나타낸 바와 같이 안경렌즈의 뒷면인 오목면에 광흡수성 물질을 고진공 증착기술에 의하여 박막을 형성시켜 특정 파장의 해당하는 빛의 흡수 효과를 얻음과 동시에 저반사층인 저굴절률 유전체를 교대로 증착시켜 상호 작용하게 함으로써 렌즈 전·후면의 반사를 최대한 억제하여 착용자의 시야 부담을 줄일 수 있다. 도 7은 본 발명의 원리에 따라 증착한 후 렌즈 전면 후면에서 제어된 반사율 특성을 나타낸 것으로서, 렌즈에 600nm 정도의 대역을 흡수하는 물질이 증착되었을 경우 입사광이 가시광선 전 대역의 파장이라도, 투과 측면에서 보면 600nm 대역의 색조(Tone)이 유지되며 이러한 투과율을 적절히 조절하면 투과색상의 구현과 동시에 저반사 효과를 얻게 되는 것이다.However, in the present invention, as shown in Figure 6 by forming a thin film of a light-absorbing material on the concave surface of the back of the spectacle lens by the high vacuum deposition technique to obtain the absorption effect of the corresponding light of a specific wavelength and at the same time low refractive index, which is a low reflection layer By alternately depositing dielectrics and interacting with each other, the reflection of the front and rear surfaces of the lens can be suppressed to the maximum, thereby reducing the wearer's field of view. FIG. 7 shows controlled reflectance characteristics at the front surface of the lens after deposition according to the principles of the present invention. When the material absorbing a band of about 600 nm is deposited on the lens, the incident light is transmitted even if the wavelength of the entire spectrum of visible light is transmitted. In the case of tones in the 600nm band are maintained, and if the transmittance is properly adjusted, the effect of realizing the transmission color and the low reflection effect is obtained.
또한, 본 발명에서와 같이 유전체 박막 사이에 광흡수성 물질을 증착하게 되면, 기존에 유전체만을 사용하여 여러층으로 증착하는 박막들 사이에 생기는 부착력 등의 문제를 최소화하여 내구성을 배가시키며 고진공하의 박막으로 성장시켜 시간에 따른 물성변화를 최소화 함으로써 기존의 착색렌즈 및 유전체만을 사용하는 렌즈의 단점을 보완할 수 있다.In addition, when the light-absorbing material is deposited between the dielectric thin film as in the present invention, it minimizes the problems such as adhesion between the thin films deposited in multiple layers using only the dielectric and doubles the durability and becomes a thin film under high vacuum. By minimizing the change in physical properties over time by growing, it is possible to compensate for the disadvantages of conventional colored lenses and lenses using only dielectrics.
다음 표 1은 광흡수성 물질과 유전체를 복합 사용하여 칼라 및 저반사를 제어하는 방법과 종래의 기술과 차이를 대비하여 정리한 것이다.Table 1 summarizes the method for controlling color and low reflection using a light absorbing material and a dielectric in combination with the conventional technology.
이하, 본 발명에 의해 광흡수성 물질을 사용하여 선택성 칼라를 형성하는 저반사 다층 박막 안경렌즈의 제조방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a low reflection multilayer thin film spectacle lens using a light absorbing material to form a selective color will be described in detail.
하드막 코팅Hard membrane coating
본 발명에서 사용한 기판(Substrate)은 플라스틱 렌즈(1)이며, 1.5∼1.7의 굴절률을 가지는 중굴절 또는 고굴절 렌즈이다.The substrate used in the present invention is a plastic lens 1 and is a medium or high refractive lens having a refractive index of 1.5 to 1.7.
상기의 렌즈를 사용하여 렌즈의 볼록면과 오목면 모두에 하드막 강화를 위해 침지 코팅(Dip coating)방식으로 하드 코팅을 수행한다. 코팅 물질로는 사용기판의 종류에 따라 1.55∼1.62의 범위의 굴절률을 갖는 실리카 계열의 하드막을 두께 2∼3㎛로 코팅한다.Using the lens, hard coating is performed on both the convex and concave surfaces of the lens by dip coating to harden the film. As a coating material, a silica-based hard film having a refractive index in the range of 1.55 to 1.62 is coated with a thickness of 2 to 3 μm depending on the type of substrate used.
유전체 박막 다층 증착Dielectric Thin Film Deposition
상기의 기판을 챔버내에 위치시킨 후, 진공펌프를 사용하여 3.0 ×10-5 Torr 까지 진공 감압 후, 아르곤 가스를 이용하여 렌즈식각으로 원자단위의 세척을 실시해 박막밀착을 극대화할 수 있게 한 다음, 고압을 인가한 필라멘트의 열전자들을 사용하는 전자빔 방식으로 유전체인 목표물에 충돌시켜 분자단위의 균일한 유전체 박막을 기판위에 증착한다.After placing the substrate in the chamber, vacuum decompression to 3.0 × 10 -5 Torr using a vacuum pump, and then cleaning with atomic units by lens etching using argon gas to maximize the adhesion of the thin film, A uniform dielectric thin film in molecular units is deposited on a substrate by colliding with a target, which is a dielectric, in an electron beam method using hot electrons of a filament applied with high pressure.
도 8 및 도 9는 기판의 앞면과 뒷면에 유전체들이 형성된 것을 나타낸 것으로서, +는 볼록부분인 앞면이고 -는 오목부분인 뒷면이다. 유전체 SiO2의 박막층(3a)을 하드박막(2a) 위에 빛의 반사를 고려하여 증착한 후, 유전체 ZrO2의 박막층(4a)와 유전체 SiO2의 박막층(5a)를 선택된 파장의 반사세기를 크게하기 위하여 유전체 SiO2의 박막층(3)이 증착된 표면에 가스량이 조절되고 산소를 이온화시킨 이온빔과 같이 증착하여 기둥구조를 조밀하게 형성함과 동시에 박막의 균일성과 내구성을 높인다.8 and 9 show that dielectrics are formed on the front and rear surfaces of the substrate, wherein + is the front surface of the convex portion and − is the back surface of the concave portion. After the thin film layer 3a of the dielectric SiO 2 is deposited on the hard thin film 2a in consideration of light reflection, the thin film layer 4a of the dielectric ZrO 2 and the thin film layer 5a of the dielectric SiO 2 have a large reflection intensity at a selected wavelength. To this end, the amount of gas is controlled on the surface on which the thin film layer 3 of the dielectric SiO 2 is deposited, and is deposited together with an ion beam ionized with oxygen to form a columnar structure and increase the uniformity and durability of the thin film.
특히, 본 발명에 의한 안경렌즈의 볼목면에는 렌즈의 대전방지 효과 및 전도성을 부여하기 위하여 투명 전도성 물질(8)인 In2O3을 70Å 정도 증착하여 컴퓨터 사용용 안경렌즈로 응용할 수 있게 할 수 있다.In particular, in order to impart the antistatic effect and conductivity of the lens to the ball neck of the spectacle lens according to the present invention by depositing about 70 In of In 2 O 3 transparent conductive material (8) can be applied as a spectacle lens for computer use have.
반사칼라의 형성에 있어서 중요시 되는 유전체 ZrO2의 박막층(6a) 및 SiO2의 박막층(7a)이 원하고자 하는 칼라를 갖도록 박막을 설계한 후, 대전방지층, 예를 들어, In2O3의 박막층(8) 표면에 증착될 수 있다.After the thin film is designed such that the thin film layer 6a of the dielectric ZrO 2 and the thin film layer 7a of SiO 2 which are important in forming the reflective color have a desired color, an antistatic layer, for example, a thin film layer of In 2 O 3 (8) can be deposited on the surface.
투과칼라의 형성을 위한 렌즈의 뒷면인 오목면에도 하드막(2b)이 코팅된 표면에 단파장 대역의 투과를 차단할 수 있도록 유전체 SiO2 박막층(3b)을 증착한 후, 다시 그 위에 반복하여 적당한 투과칼라를 형성하도록 광흡수성 물질(9)를 증착하고, 다시 그 위에 저반사 효과를 얻기 위해 SiO2 박막층(5b)를 증착하여 동시에 착용자의 맑은 시야 및 적절한 시야 색감으로 시력 보호를 꾀할 수 있는 저반사 구조로 설계한다.The dielectric SiO 2 thin film layer 3b is deposited on the concave surface, which is the back surface of the lens for forming the transmissive color, to block the transmission of the short wavelength band on the surface coated with the hard film 2b, and then it is repeatedly repeated thereon for proper transmission. The light-absorbing material 9 is deposited to form a collar, and then again the SiO 2 thin film layer 5b is deposited thereon to obtain a low reflection effect, and at the same time a low reflection that can protect eyesight with a clear field of view and proper field of view color of the wearer. Design by structure.
본 발명에서는 상기 과정을 통하여 기판위에 박막이 증착되고 이 박막들이 반사 및 투과패턴을 형성하는 바, 반사 및 투과 패턴을 제어할 수 있는 요소들로는 유전체의 선택, 유전체 박막의 두께, 유전체 배열의 순서, 진공 증착 챔버내의 온도, 유전체 증착방식, 챔버내의 진공도, 광흡수성 물질의 두께, 산소분압, 광흡성 물질과 유전체의 배열 등이 중요한 요소가 된다.In the present invention, a thin film is deposited on the substrate through the above process, and the thin films form a reflective and transmissive pattern. The elements that can control the reflective and transmissive pattern include the selection of a dielectric material, the thickness of the dielectric thin film, the sequence of the dielectric array, The temperature in the vacuum deposition chamber, the dielectric deposition method, the vacuum degree in the chamber, the thickness of the light absorbing material, the oxygen partial pressure, the arrangement of the light absorbing material and the dielectric are important factors.
이러한 요소들 가운데 유전체의 선택, 유전체 박막의 두께 및 유전체 배열의 순서, 흡수를 포함하는 물질의 선택, 광흡수성 물질의 두께 및 배열 등이 본 발명의 칼라들과 저반사를 제어하는 주요 요소이다.Among these elements, the choice of dielectric, the thickness of the dielectric thin film and the order of the dielectric arrangement, the selection of materials including absorption, the thickness and arrangement of the light absorbing material, and the like are the main factors controlling the colors and low reflection of the present invention.
본 발명에서는 일 실시예로 선택된 유전체로서 SiO2 및 ZrO2를 사용하였지만 굴절률이 비슷한 다른 유전체의 사용도 가능하다. 사용할 수 있는 유전체로는 1.46의 굴절률을 갖는 SiO2 대신에 비슷한 굴절률을 갖는 MgF2(n:굴절률 n=1.35), LiF(n=1.36), NaF(n=1.34), CeF3(n=1.59), CeF2(n=1.23), Al2O3(n=1.56) 등을 사용할 수 있다. 또한 2.06의 굴절률을 갖는 ZrO2 대신에 비슷한 굴절률을 갖는 TiO2(n=2.2), ITO(n=2.2), Y2O3(n=1.82), ZnS(n=2.35), La2O 3,(n=1.95) 등을 사용할 수 있다.In the present invention, SiO 2 and ZrO 2 are used as the dielectric material selected as an embodiment, but other dielectrics having similar refractive indices may be used. Dielectrics that can be used include MgF 2 (n: refractive index n = 1.35), LiF (n = 1.36), NaF (n = 1.34), CeF 3 (n = 1.59) with similar refractive index instead of SiO 2 with a refractive index of 1.46. ), CeF 2 (n = 1.23), Al 2 O 3 (n = 1.56) and the like can be used. Also, instead of ZrO 2 with a refractive index of 2.06, TiO 2 (n = 2.2), ITO (n = 2.2), Y 2 O 3 (n = 1.82), ZnS (n = 2.35), La 2 O 3 with similar refractive indices , (n = 1.95) and the like can be used.
특히, 렌즈의 오목면에 증착시켜 형성되는 광흡수성 물질로서는 순수한 금속(니켈(Ni), 크롬(Cr), 은(Ag) 철(Fe) 등)만을 사용할 수도 있지만, 금속과 유전체의 혼합물(예컨데, 크롬과 저굴절률의 유전체의 혼합물)을 사용하는 것이 바람직하다.In particular, a pure metal (nickel (Ni), chromium (Cr), silver (Ag) iron (Fe), etc.) may be used as the light absorbing material formed by depositing on the concave surface of the lens, but a mixture of a metal and a dielectric (for example, , A mixture of chromium and a low refractive index dielectric).
유전체의 배열순서는 선택된 유전체의 굴절률에 따라 증착순서를 결정하고, 유전체 박막의 두께는 박막설계에 따라 적당한 두께로 유전체 박막을 형성시킨다. 이러한 유전체 배열의 순서 및 두께는 각 파장 대역의 광학적 어드미턴스로 계산할 수 있으며 박막 제작의 목적에 맞게 조절할 수 있다. 보통은 기준 파장의 1/4배의 길이를 기준으로 설계하고 이를 약간씩 변형하여 설계를 한다.The order of dielectric arrangement determines the deposition order according to the refractive index of the selected dielectric, and the thickness of the dielectric thin film forms a dielectric thin film with an appropriate thickness according to the thin film design. The order and thickness of the dielectric array can be calculated by the optical admittance of each wavelength band and can be adjusted according to the purpose of thin film fabrication. Usually, the design is based on the length of 1/4 times the reference wavelength and slightly modified.
또한 유전체 배열의 순서와 두께는 선택 파장에 따라 변경할 수 있으며 진공챔버의 진공도, 진공챔버의 온도 또는 박막의 증착상태에 따라 변경될 수도 있다.In addition, the order and thickness of the dielectric array may be changed according to the selected wavelength and may be changed depending on the vacuum degree of the vacuum chamber, the temperature of the vacuum chamber, or the deposition state of the thin film.
상기의 과정을 통하여 선택된 유전체, 배열순서 및 두께의 결과로 입사되는 빛의 세기에 대해 각 층에서 반사세기, 투과세기 및 빛의 위상이 변화되며 각 층의 역할에 따라 최종 반사세기 및 투과세기가 결정되며, 광흡수성 물질 또한 흡수계수 및 굴절률 등을 고려하여 유전체와의 교대 증착으로 인해 흡수의 크기와 반사 및 투과 세기 등으로 적절하게 조절할 수 있다.Through the above process, the reflection intensity, transmission intensity, and phase of light change in each layer with respect to the incident light intensity as a result of the selected dielectric, arrangement order, and thickness. The light-absorbing material may also be appropriately controlled by the size of the absorption, reflection, and transmittance due to alternating deposition with the dielectric in consideration of absorption coefficient and refractive index.
이하, 본 발명을 다음 실시예 및 비교예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 다음 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, but the following examples do not limit the scope of the present invention.
실시예 1Example 1
굴절률이 1.61인 고굴절 플라스틱 렌즈 볼록면 위에 굴절률이 1.62인 실리카 계열의 하드막을 침지 코팅(Dip Coating)방식으로 2㎛의 두께로 코팅한 후, 상기 렌즈 기판을 진공 챔버내에 위치 시키고 진공펌프를 사용하여 3.0 ×10-5 Torr의 진공으로 감압한다. 그리고 나서, 전자빔을 가속시켜 증착을 실시하는데, 박막의 균일성과 물성을 높이기 위하여 산소를 이온화시켜 이온화 에너지를 기판에 조사시키며 증착한다. 이러한 방법으로 렌즈의 앞과 뒤에 1.46의 저굴절률 유전체 SiO2와 2.06의 고굴절률 유전체 ZrO2를 다음 표 2와 표 3에 나타낸 순서와 두께로 증착하였다.A silica-based hard film having a refractive index of 1.62 was coated on the convex surface of a high refractive index plastic lens having a refractive index of 1.61 to a thickness of 2 μm by a dip coating method, and then the lens substrate was placed in a vacuum chamber and a vacuum pump was used. Reduce the pressure to 3.0 x 10 -5 Torr. Then, the deposition is carried out by accelerating the electron beam. In order to increase the uniformity and the physical properties of the thin film, oxygen is ionized to irradiate the substrate with ionization energy. In this manner, a low refractive index dielectric SiO 2 of 1.46 and a high refractive index dielectric ZrO 2 of 2.06 were deposited in the order and thickness shown in the following Table 2 and Table 3 before and after the lens.
특히, 렌즈의 뒷면의 경우 투과색상 및 저반사 특성을 부여하기 위하여 다음 표 4에 나타낸 광학성 특성을 가지는 크롬(Cr)과 SiO2의 1:4 혼합물로 이루어지는 광흡수성 물질을 사이에 두고 상하에 저굴절률 유전체 물질인 SiO2를 표 3에 나타낸 순서와 두께로 증착하였다.Particularly, in the case of the back side of the lens, in order to give the transmission color and the low reflection property, the light absorbing material composed of a 1: 4 mixture of chromium (Cr) and SiO 2 having the optical properties shown in Table 4 below is interposed. SiO 2 , a low refractive index dielectric material, was deposited in the order and thickness shown in Table 3.
상기 방법으로 유전체 다층 박막의 증착 후, 측정한 반사 스펙트럼의 변화는 도 7에 나타낸 바와 같으며, 저반사가 일어나는 렌즈 뒷면 투과칼라는 저반사 대역의 영향으로 착용자는 갈색(Brown) 색감을 느끼게 되며 렌즈의 전면 및 후면의 반사율은 평균 2.0%, 3.5%로 반사율을 낮출 수 있었다.After the deposition of the dielectric multilayer thin film by the above method, the measured change in the reflection spectrum is shown in FIG. 7, and the wearer feels brown color due to the low reflection band due to the low reflection band of the lens on which the low reflection occurs. The front and rear reflectance of the lens averaged 2.0% and 3.5%.
비교예 1Comparative Example 1
착색 안경렌즈와 본 발명에 의한 다층박막 안경렌즈와의 투과율 비교 Comparison of Transmittance between Colored Spectacle Lens and Multi-layer Thin Film Spectacle Lens According to the Present Invention
상기 실시예 1에서 제조한 갈색(Brown) 색상의 다층 박막 안경렌즈와 종래의 착색 안경렌즈의 투과율 및 일반적인 금속만을 증착하였을 때의 투과율을 비교 측정한 결과, 본 발명에 의한 안경렌즈의 경우 80% 내외의 투과율을 보이는 반면, 착색렌즈 및 금속만을 증착한 렌즈의 경우는 60∼65%의 투과율을 나타내고 있어 본발명의 다층 박막 안경렌즈에서 더욱 향상된 투과율을 나타내었다.As a result of comparing and measuring the transmittances of the brown colored multilayer thin film spectacle lens manufactured in Example 1 and the conventional colored spectacle lens and only the general metals, 80% of the spectacle lenses according to the present invention were measured. On the other hand, the colored lens and the metal-deposited lens exhibited transmittances of 60 to 65%, which showed more improved transmittance in the multilayer thin film spectacle lens of the present invention.
따라서, 본 발명의 다층박막 안경렌즈는 실·내외에서 무리없이 사용할 수 있고, 컴퓨터 작업시에나 햇빛이 강한 야외에서 피로감을 줄일 수 있다.Therefore, the multilayer thin-film spectacle lens of the present invention can be used both indoors and outdoors, and can reduce fatigue during computer work or outdoors with strong sunlight.
상기의 실시예 및 비교예의 결과를 통하여 알수 있듯이, 착색렌즈는 가시광선 영역의 투과가 현저히 감소함으로써 파장을 선택적으로 제어하기 어려운 것과는 달리, 본 발명의 다층박막 안경렌즈는 광흡수성 물질과 유전체를 적절히 배열 증착함으로써 칼라 렌즈의 투과율을 적절히 조화시켜 착용자의 시야를 보호하고 반사율을 최대한 낮추어 선명한 시야를 확보하도록 할 수 있다.As can be seen from the results of the above examples and comparative examples, unlike the colored lens is difficult to selectively control the wavelength due to the significant decrease in the transmission of visible light region, the multilayer thin film spectacle lens of the present invention is suitable for light absorbing material and dielectric By array deposition, the transmittance of the color lens can be properly matched to protect the wearer's field of view and to reduce the reflectance as much as possible to ensure a clear field of view.
또한, 본 발명에서는 기존의 착색렌즈에 비하여 독립된 박막으로 구성된 흡수층에 의해 투과칼라를 구현하므로 흡수로 인한 투과율 손실을 보완할 수 있으며, 자연광에 노출되었을 때 색상의 변화 및 투과도, 반사율이 시간의 경과에 따라 거의 발생하지 않는다.In addition, the present invention implements a transmission color by an absorbing layer composed of a separate thin film as compared to a conventional colored lens to compensate for the loss of transmittance due to absorption, and changes in color, transmittance, and reflectance when exposed to natural light. Rarely occurs.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 특성을 이용하여 가시광선 영역의 투과패턴을 자유로이 조절하여 야간 운전자용, 레저용 및 컴퓨터 작업용 등의 여러용도에 사용할 수 있으며 자외선 등의 단파장 대역의 반사와 투과비를 적절히 설정하여 단순히 착색염료를 사용하는 선글라스나 착색렌즈 그리고 금속렌즈를 사용하는 렌즈에 비해 월등히 높은 저반사 특성과 고투과 특성을 확보할 수 있다.Therefore, in the present invention, by using the characteristics as described above, it is possible to freely adjust the transmission pattern of the visible light region can be used for various purposes such as night driver, leisure and computer work, and the reflection and transmission ratio of short wavelength band such as ultraviolet ray When set appropriately, it is possible to secure much higher low reflection and high permeability characteristics than sunglasses using colored dyes or lenses using metallic lenses.
도 1은 일반적인 글래스와 종래의 고반사 코팅 처리된 글래스의 반사율을 비교한 것이고,1 is a comparison of the reflectance of the conventional glass and the conventional high reflection coating glass,
도 2는 일반적인 글래스와 종래의 저반사 코팅 처리된 글래스의 반사율을 비교한 것이고,2 is a comparison of the reflectance between the conventional glass and the conventional low reflection coating glass,
도 3은 종래의 착색방법을 통해 칼라를 형성하는 칼라렌즈이고,3 is a color lens for forming a color through a conventional coloring method,
도 4는 종래의 금속을 사용하여 증착한 경우 투과 반사 특성이고,4 is a transmission reflection characteristic when deposited using a conventional metal,
도 5는 종래 금속을 사용한 증착의 경우 투과율과 반사율 특성이고,5 is a transmittance and reflectance characteristics of the deposition using a conventional metal,
도 6은 본 발명의 원리에 의한 투과 반사 특성이고,6 is a transmission reflection characteristic according to the principle of the present invention,
도 7은 본 발명의 원리에 따라 증착한 후 렌즈의 전면 후면의 반사율 특성이고,7 is a reflectance characteristic of the front back of the lens after deposition in accordance with the principles of the invention,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 안경렌즈의 다층 박막 구조이다.8 and 9 are a multi-layer thin film structure of the spectacle lens according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 플라스틱 렌즈 2a,2b: 하드박막1: plastic lens 2a, 2b: hard thin film
3a,3b,4a,5a,5b,6a,7a: 유전체 박막층 8: 투명 전도성 박막층3a, 3b, 4a, 5a, 5b, 6a, 7a: dielectric thin film layer 8: transparent conductive thin film layer
9: 광흡수성 물질9: light absorbing material
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