專利名稱：使用光吸收性物質(zhì)形成選擇性顏色的眼鏡片及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光吸收性物質(zhì)，形成選擇性顏色的低反射多層薄膜眼鏡片及控制低反射和透射顏色的方法。
玻璃片如圖1所示，平均反射率一般為4％左右。按照順序反復(fù)粘貼22次低折射率物質(zhì)SiO2和高折射率物質(zhì)ZrO2，使其在460-580nm的波長范圍能夠100％反射。這種粘貼方式叫做高反射涂層。與此相反最大限度減少反射率，根據(jù)以減少的反射率增加透射率為目的。這種粘貼方式叫做低反射涂層。
低反射涂層的結(jié)果，如圖2所示。低反射涂層也是交叉粘貼SiO2和ZrO2兩種物質(zhì)，根據(jù)使用目的調(diào)整電介質(zhì)的粘貼厚度以及適當(dāng)?shù)卣{(diào)整順序。其結(jié)果是在反射率4％以上的玻璃上粘貼電介質(zhì)時，可以把反射率降低2％以下，因此平均反射降低，達(dá)到透射良好的效果。一般的眼鏡片以上述低反射多層粘貼的方法降低反射率，比粘貼前的鏡片更加確保透射率。
但是為了使眼鏡片最大限度的提高光透射度，設(shè)計成低反射，會導(dǎo)致選色很局限，不能滿足追求個性的現(xiàn)代人的需求。還有提高透射度時，雖然鮮明度很好，但是在外部環(huán)境中使用不自由，保護(hù)眼睛的技能尚且不足。
圖3是表示利用上色方式形成顏色的過程圖。通過眼鏡的光透射度會降低，透射的不是自然光，而是添加到眼鏡的色素。上述根據(jù)上色形成顏色的方法為，把染料直接滲透在眼鏡片表面的方法。這個方法是通過滴染(Dipping)的手工工作，現(xiàn)已很普及。
這種產(chǎn)品具有反射性或透射顏色不均勻，工作效率大大下降的缺點(diǎn)。尤其是上色染料的特點(diǎn)上，投入在鏡片的吸收劑，由于長期間在有光的外部環(huán)境下，產(chǎn)生物性變化，吸收波長的變化，因此導(dǎo)致變色及透射反射的變化，降低涂層膜界面之間的粘貼力，阻礙各涂層薄膜之間的耐久性。
本發(fā)明申請人雖然在能夠解決利用現(xiàn)有的吸收劑形成顏色的方法上，改善了基本不包括吸收劑，只利用電介質(zhì)波長特性的“形成選擇性顏色的多層薄膜眼鏡片及控制顏色的方法”的韓國專利2001-0073886。但是上述發(fā)明只利用電介質(zhì)波長特點(diǎn)，形成選擇性顏色，因此具有眼鏡使用者側(cè)面的無反射控制不太容易的缺點(diǎn)。
另外，形成金屬膜，在其上使用低折射率電介質(zhì)為保護(hù)層的金屬膜粘貼方式，透射顏色的特性雖然優(yōu)秀，但是使用者使用面(鏡片的前面，后面)的反射增高，造成使用者側(cè)面反射及虛像，因此具有對于視野有很多障礙的缺點(diǎn)。
于是本發(fā)明者開發(fā)了本發(fā)明的方法。為了同時提高使用者側(cè)面的顏色形成及無反射控制，在眼鏡片凹面使用適當(dāng)?shù)墓馕招晕镔|(zhì)。只是使用光吸收性物質(zhì)時，為了彌補(bǔ)鏡片前面及后面的反射度增高的缺點(diǎn)，把電介質(zhì)輔助粘貼，控制降低前、后面的反射。
本發(fā)明為了得到可視光線范圍的任何顏色，在具有硬膜涂層的眼鏡片凸面上，形成以5層電介質(zhì)薄膜層構(gòu)成的低反射強(qiáng)度。尤其是在凹面上粘貼由3層構(gòu)成的電介質(zhì)薄膜層-光吸收性物質(zhì)薄膜層-電介質(zhì)薄膜層。因此給使用者增加側(cè)面范圍的低反射及吸收物質(zhì)的吸收效果。調(diào)整電介質(zhì)的種類及排列順序、薄膜層的厚度，同時控制所要的反射顏色和透射顏色及控制低反射的方法。
圖2為普通玻璃和傳統(tǒng)的具有低反射涂層的玻璃的反射率比較圖。
圖3為通過傳統(tǒng)上色方法形成顏色的彩色鏡片。
圖4為使用傳統(tǒng)金屬粘貼時的透射反射特性。
圖5為使用傳統(tǒng)金屬粘貼時的透射率和反射率特性。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的透射反射特性。
圖7為根據(jù)本發(fā)明粘貼后，鏡片的前面、后面的反射率特性。
圖8及圖9為根據(jù)本發(fā)明的眼鏡片多層薄膜結(jié)構(gòu)。其中1.塑膠鏡片2a，2b硬薄膜3a，3b，4a，5a，5b，6a，7a電介質(zhì)薄膜層 8透明導(dǎo)電性薄膜層9光吸收性物質(zhì)上述選擇性顏色的多層薄膜眼鏡片的特征在于在具有硬膜涂層2a，2b的塑膠眼鏡片1上。
通過高真空的離子束輔助粘貼方法，在凸面交叉粘貼了低折射率電介質(zhì)薄膜層3a，5a，7a和高折射率電介質(zhì)薄膜層4a，6a，形成可視光線范圍的低反射率波長。在凹面交叉粘貼了低折射率電介質(zhì)薄膜層3b，5b和光吸收性物質(zhì)9，取得想要得到的透射顏色。同時，在最大限度上降低了凹面的反射率。
本發(fā)明由以下構(gòu)造形成反射顏色。在上述眼鏡片的凸面上，為了能夠可視光線范圍的波長中，被選的任意波長上，起高反射作用，由在硬膜上具有光反射功能的電介質(zhì)薄膜層和增大反射強(qiáng)度的電介質(zhì)薄膜層和形成所需顏色的電介質(zhì)薄膜層構(gòu)成。
控制透射顏色以及低反射的方法，其包含如下的步驟在凹面上粘貼透射凸面的波長中，吸收任何范圍波長的光吸收性物質(zhì)，形成透射顏色。同時，為了最大限度降低反射率的增加，把光吸收性物質(zhì)夾在中間，交叉粘貼低折射率電介質(zhì)薄膜，在最大限度上降低眼鏡片的前、后面反射率。
根據(jù)本發(fā)明的多層薄膜眼鏡片的反射顏色和透射顏色表示的作用原理，參考


如下。
作為基板的玻璃或塑膠，在400-700nm的可視光線范圍內(nèi)的反射率幾乎一樣，不能夠觀測出特定顏色。與此不同的是，多層粘貼電介質(zhì)薄膜時，每波長帶的反射波長都不同，各波長帶的顏色，依據(jù)其波長的反射系數(shù)，以反射強(qiáng)度刺激到眼睛而觀測出顏色。例如，圖2中的低反射多層薄膜時，520nm的相對反射比別的波長高，所以觀測者看到的是綠色。
僅僅使用光吸收性物質(zhì)(例如，金屬)的情況，如圖4能夠看出鏡片的前、后面反射率大大增加。這種物質(zhì)大部分被利用于高反射鏡或半波鏡(half-mirror)等。這樣的粘貼透射率和反射率的特性，在圖5中示出。
但是，本發(fā)明中如圖6所示，眼睛片凹面根據(jù)光吸收物質(zhì)的高真空粘貼技術(shù)形成薄膜，取得特定波長對應(yīng)的光吸收效果。同時，交叉粘貼低折射率電介質(zhì)的低反射層，使其相互作用，在最大限度上控制鏡片前、后面的反射，降低使用者的視野負(fù)擔(dān)。圖7是表示根據(jù)本發(fā)明原理粘貼后，控制在鏡片的前面、后面的反射率特性。鏡片上粘貼吸收600nm程度范圍的物質(zhì)時，雖然入射光是可視光線全范圍的波長，但在透射側(cè)面看時，就維持600nm范圍的光度。如果把這種透射率適當(dāng)調(diào)整的話，能夠同時取得透射色和低反射效果。
如像本發(fā)明在電介質(zhì)薄膜之間粘貼光吸收性物質(zhì)的話，能夠最大限度降低現(xiàn)有的僅僅使用電介質(zhì)多層粘貼而產(chǎn)生的薄膜之間粘貼力等問題。加倍增加耐久性，形成高真空薄膜，最大限度降低隨著時間的物性變化，能夠改善現(xiàn)有的上色鏡片及只使用電介質(zhì)的鏡片的缺點(diǎn)。
下面表1是復(fù)合使用光吸收性物質(zhì)和電介質(zhì)，控制顏色及低反射的方法。與傳統(tǒng)的技術(shù)間的對比。表1根據(jù)顏色形成方法的特性比較

下面詳細(xì)說明，根據(jù)本發(fā)明的使用光吸收性物質(zhì)形成選擇性顏色的低反射多層薄膜眼鏡片的制造方法。硬膜涂層本發(fā)明中使用的基板為塑膠鏡片1，是具有1.5～1.7的折射率的中折射或是高折射鏡片。
為了增強(qiáng)硬膜，使用上述鏡片，以滴涂覆(Dip coating)方式在鏡片的凸面和凹面上進(jìn)行硬膜涂層。涂層物質(zhì)為具有1.55～1.62范圍折射率的二氧化硅系列的硬膜，根據(jù)使用的基板種類，以2～3μm厚度涂于鏡片上。電介質(zhì)薄膜多層粘貼把上述基板放入真空室內(nèi)后，使用真空泵真空減壓到3.0×10-5Torr之后，并利用氬氣體，以由鏡片蝕刻方式實(shí)施原子單位洗滌，從而得到最佳薄膜緊貼效果。之后，通過使用許可高壓的燈絲熱電子的電子束方式，沖突電介質(zhì)，將分子單位的均勻電介質(zhì)薄膜粘貼在基板上。
圖8及圖9為在基板的前面和后面上形成電介質(zhì)的表示圖，+為凸面(前面)部分，-為凹面(后面)部分。把電介質(zhì)SiO2薄膜層3a，在考慮了光反射的情況下，粘貼倒影薄膜2a上后，電介質(zhì)ZrO2薄膜層4a和電介質(zhì)SiO2的薄膜層5a，為了加大被選的波長反射強(qiáng)度，在粘有電介質(zhì)SiO2薄膜層3的表面上與調(diào)整了能量、把氧氣電離化的粒子束粘貼。使其構(gòu)造周密、堅固，同時提高薄膜均勻性和耐久性。
根據(jù)本發(fā)明的眼鏡片凸面中，為了增強(qiáng)鏡片的抗靜電效果及導(dǎo)電性，把透明導(dǎo)電性物質(zhì)8In2O3粘貼70左右，使其眼鏡片應(yīng)用于電腦。
對于反射顏色的形成，電介質(zhì)ZrO2薄膜層6a及SiO2薄膜層7a，在能夠取得所要的顏色的情況下，形成薄膜后，粘貼在靜電防止層In2O3的薄膜層8表面。
支持透射顏色形成的鏡片凹面上為了能夠切斷短波長范圍的透射，在硬膜涂層2b表面上粘貼電介質(zhì)SiO2薄膜層3b后，在其上面為了能夠形成適當(dāng)?shù)耐干漕伾?，反?fù)粘貼了光吸收性物質(zhì)9。為了得到低反射效果再在其上面粘貼SiO2薄膜層5b。同時，確保使用者的鮮明視野及適當(dāng)?shù)囊曇吧?，因此策劃出了視力保護(hù)的低反射構(gòu)造設(shè)計。
本發(fā)明中通過上述過程，在基板上面粘貼薄膜，這些薄膜形成反射及透射板，能夠控制反射及透射板的主要要素為電介質(zhì)的選擇、電介質(zhì)薄膜厚度、電介質(zhì)排列順序、真空粘貼室內(nèi)部的溫度、電介質(zhì)粘貼方式、真空室內(nèi)的真空度、光吸收性物質(zhì)的厚度、氧氣分壓、光吸收性物質(zhì)和電介質(zhì)排列等。
在這些要素當(dāng)中控制本發(fā)明中顏色和低反射的重要要素為電介質(zhì)的選擇、電介質(zhì)薄膜厚度及電介質(zhì)排列的順序、包括吸收的物質(zhì)選擇、光吸收性物質(zhì)厚度及排列等。
作為本發(fā)明中的一個實(shí)施例，選擇的電介質(zhì)使用了SiO2及ZrO2，但也可以使用折射率相似的電介質(zhì)?？墒褂玫碾娊橘|(zhì)為代替折射率1.46的SiO2，也可使用折射率相似的MgF2(n折射率n＝1.35)，LiF(n＝1.36)，NaF(n＝1.34)，CeF3(n＝1.59)，CeF2(n＝1.23)，Al2O3(n＝1.56)。代替折射率2.06的ZrO2，也可使用折射率相似的TiO2(n＝2.2)，ITO(n＝2.2)，Y2O3(n＝1.82)，ZnS(n＝2.35)，La2O3(n＝1.95)。
尤其是粘貼于鏡片凹面而形成的光吸收性物質(zhì)，可以使用純粹的金屬(鎳(Ni)，絡(luò)(Cr)，銀(Ag)，鐵(Fe)等)也可以使用金屬和電介質(zhì)混合物(例如，鉻和低折射率電介質(zhì)的混合物)。
電介質(zhì)的排列順序根據(jù)被選擇電介質(zhì)的折射率而決定粘貼順序，電介質(zhì)薄膜厚度是根據(jù)薄膜的設(shè)計，以適當(dāng)?shù)暮穸刃纬呻娊橘|(zhì)薄膜。
這樣的電介質(zhì)排列順序及厚度可以用各波長范圍的光學(xué)性導(dǎo)納來計算，也可以根據(jù)制造薄膜的目的而制作。通常，以基準(zhǔn)波長的1/4長度為準(zhǔn)，對此長度進(jìn)行微量改變而設(shè)計。
電介質(zhì)排列順序和厚度隨著選擇的波長而變更，也可以隨著真空室的真空度、真空室的溫度或薄膜粘貼狀態(tài)變更。
通過上述過程選擇的電介質(zhì)、排列順序及厚度，對于入射光強(qiáng)度來說，在各層反射強(qiáng)度、透射強(qiáng)度及光的狀態(tài)產(chǎn)生變化，最終根據(jù)各層的作用決定反射強(qiáng)度及透射強(qiáng)度，考慮光吸收性物質(zhì)、吸收系數(shù)及折射率等，因與電介質(zhì)交叉粘貼，可以適當(dāng)調(diào)整吸收的大小和反射強(qiáng)度及透射強(qiáng)度等。
下面通過實(shí)施例及比較例更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍并不限定于下面實(shí)施例。
尤其是，鏡片后面，為了增強(qiáng)透射顏色及低反射特性，把具有光學(xué)性質(zhì)的鉻(Cr)和SiO2按1∶4混合。把這種混合物構(gòu)成的光吸收性物質(zhì)放在中間，上下粘貼低折射率物質(zhì)SiO2，如圖4。其順序和厚度如表3。表2鏡片凸面(+)的薄膜構(gòu)成

表3鏡片凹面(-)的薄膜構(gòu)成

表4光吸收性物質(zhì)(鉻(Cr)和SiO2的1∶4混合物(w/w)的光學(xué)性特點(diǎn)。

以上述方法粘貼電介質(zhì)多層薄膜后，測定的反射波譜變化如圖7所示。起低反射的鏡片后面的透射顏色，因低反射范圍的影響，使用者感覺到的是褐色Brown，鏡片前面及后面的反射率能夠平均降低為2.0％，3.5％。比較例1上色眼鏡片和根據(jù)本發(fā)明的多層薄膜眼鏡片的透射率比較。
上述實(shí)施例1中制造的褐色多層薄膜眼鏡片和傳統(tǒng)的上色眼鏡片的透射率及只粘貼普通金屬時的透射率的比較結(jié)果是根據(jù)本發(fā)明的眼鏡片，呈現(xiàn)出80％左右的透射率，上色鏡片及只粘貼金屬的鏡片，呈現(xiàn)出60～65％的透射率。本發(fā)明中的多層薄膜眼鏡片表示了更加良好的透射率。
根據(jù)本發(fā)明的眼鏡片不管是在室內(nèi)還是在室外都可以方便地使用，使用電腦或在陽光強(qiáng)烈的野外使用時，能夠減少疲憊感。發(fā)明效果通過上述實(shí)施例及比較例的結(jié)果得知，上色鏡片在可視光線范圍的透射顯著下降，很難控制波長選擇。與此相反的是本發(fā)明的多層薄膜眼鏡片，適當(dāng)?shù)嘏帕姓迟N光吸收性物質(zhì)和電介質(zhì)，因此能夠調(diào)和彩色鏡片的透射率，保護(hù)使用者的視野，在最大限度上降低反射率，確保鮮明的視野。
在本發(fā)明中比現(xiàn)有的上色鏡片有以下優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立的薄膜層構(gòu)成吸收層，體現(xiàn)出透射顏色，因此能夠彌補(bǔ)因吸收導(dǎo)致的透射率損失。在自然光中根據(jù)顏色的變化及透射度，隨著時間的經(jīng)過幾乎不產(chǎn)生反射率。
本發(fā)明中利用上述特性，自由調(diào)整可視光線范圍的透射板，可以多方面使用，如夜間司機(jī)、休閑及電腦操作者等用。適當(dāng)?shù)卦O(shè)定紫外線等短波長范圍的反射和透射率，比僅僅使用上色染料的太陽鏡或上色鏡片，使用金屬的金屬鏡片，具有良好的低反射特點(diǎn)和能夠確保高透射特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種形成選擇性顏色的低反射多層薄膜眼鏡片，其特征在于包含在具有硬膜涂層的塑膠眼鏡片上，通過高真空的離子束輔助粘貼方法，在凸面交叉粘貼了低折射率電介質(zhì)薄膜層和高折射率電介質(zhì)薄膜層，形成可視光線范圍的低反射率波長特性，在凹面交叉粘貼低折射率電介質(zhì)薄膜層和光吸收性物質(zhì)，取得想要得到的透射顏色，同時，在最大限度上降低凹面的反射率，形成選擇性顏色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層薄膜眼鏡片，其特征在于還包含在低折射率電介質(zhì)薄膜層上形成透明導(dǎo)電性薄膜層，增強(qiáng)防靜電功能。
3.一種控制多層薄膜眼鏡片的選擇性顏色的方法，其特征在于眼鏡片的凸面上粘貼具有導(dǎo)電性的物質(zhì)，使其具有低反射效果；眼鏡片的凹面上，粘貼透射凸面的波長中吸收任何范圍波長的光吸收性物質(zhì)，形成透射顏色，同時，為了最大限度降低反射率的增加，把光吸收性物質(zhì)夾在中間，以交叉粘貼低折射率電介質(zhì)薄膜的方式，最大限度降低眼鏡片的前、后面反射率。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用光吸收性物質(zhì)，形成選擇性顏色的低反射多層薄膜眼鏡片及控制低反射和透射顏色的方法。在具有硬膜涂層的塑膠眼鏡片上，交叉粘貼了具有低折射率和高折射率的電介質(zhì)，插入光吸收性薄膜形成選擇性顏色的低反射多層薄膜眼鏡片，根據(jù)本發(fā)明的眼鏡片，使用眼鏡者側(cè)面透射顏色的形成和低反射性良好、可以調(diào)整色彩以及確保鮮明的視野、減輕眼睛疲憊感，是適用于多種用途的眼鏡片。
文檔編號G02C7/00GK1439910SQ0310724
公開日2003年9月3日 申請日期2003年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月19日
發(fā)明者裴在九, 玄盛煥 申請人:韓獨(dú)Optec(株)