用于制造微结构化光学制品的方法与流程

本发明涉及一种用于制造微结构化光学制品（如镜片）的方法。特别地，本发明涉及一种用于制造用于近视控制的具有封装微结构的光学制品的方法。

背景技术：

1、‌具有微结构（通常为微透镜）的眼科镜片已被证实有效地减缓了儿童和青少年近视的发展，该微结构置于前表面上以提供入射到个体眼睛的视网膜上的光线的周边离焦。然而，镜片表面上微结构的存在给镜片的整体制造带来了重大挑战。

2、在说明书的下文中，将提及“镜片”，但也可以考虑在表面上具有微结构的其他已知光学制品（微结构化光学制品），如晶片或薄膜。

3、用于制造具有微结构的镜片的注射模制方法是已知的。注射模制方法典型地包括将第一光学热塑性材料注入模具中，以获得厚度均匀并且在表面上具有微结构的光学热塑性晶片层tp晶片（也称为支撑层）。

4、具有微结构的晶片层tp晶片可以通过注射模制、卷对卷热压凸或其他手段来生产。

5、然后通过在晶片层tp晶片的微结构化表面之上注入不同的第二光学热塑性材料来进行微结构的封装，以获得形成镜片主体的镜片层tp镜片（也称为主体层）。

6、所得的最终镜片是双层复合镜片，其具有封装在晶片层tp晶片与镜片层tp镜片之间的界面处的微结构。

7、如图1（其描绘了具有微结构4的镜片2的截面视图）所示，当在镜片2上沉积硬涂层6以保护镜片免受划伤和其他损伤时，镜片2的几何形状被改变。形状变化导致镜片2的光学设计的偏移。典型地需要考虑涂覆工艺的若干另外的设计步骤来弥补这种问题，并且这是耗时且昂贵的工艺。此外，必须针对施加到镜片2上的每个不同涂层重复这些设计弥补步骤。

8、已知包括层压、覆铸和注射包覆成型的方法将微结构4封装在镜片的主体内部，以消除对涂层的依赖性同时为微结构4提供保护。

9、图2示出了用于在上文披露的晶片层tp晶片的表面上封装微结构4的注射包覆成型工艺的步骤。

10、在图2中示出了开放模具8的俯视图，其中插入了晶片层tp晶片（在图2中标记为10），如在其凹表面上具有微结构4的pc（聚碳酸酯）晶片。然后，闭合模具8，在晶片层tp晶片10与模具8之间留下开放空间12。将第二光学热塑性材料的热熔体如pmma（聚甲基丙烯酸甲酯）通过填充器14注入开放空间12中，从而产生镜片层tp镜片（在图2中标记为16）。最后，打开模具8，从而允许获得最终镜片18（由晶片层tp晶片10和镜片层tp镜片16构成的双层）。

11、如上所详述的，注射包覆成型工艺涉及将热熔第二光学热塑性材料注入晶片层tp晶片的相对冷的微结构化表面之上。

12、晶片层tp晶片的微结构4在包覆成型步骤的高热和高压力下软化并变形。这导致微结构4的形状完整性丧失以及这种微结构4的光学设计恶化，从而导致对近视发展的控制较差。

13、此外，需要仔细选择第一光学热塑性材料和第二光学热塑性材料，以便形成用于良好光学保真度和镜片清晰度的明确的清晰界面，并且以便实现牢固的结合。所得的最终镜片18实际上应通过随后的已知rx加工步骤而没有问题，因此，材料的选择是特别具有挑战性的。两种不同的热塑性材料之间需要有非常特定的特性关系。

14、图3示出了两种不同类型的最终镜片18的截面视图，即具有凸形微结构4的第一最终镜片18a和具有凹形微结构4的第二最终镜片18b。封装微结构4必须具有预定的光焦度以促进周边离焦。为了具有适当的光焦度，要求晶片层tp晶片的晶片层折射率ri晶片不同于镜片层tp镜片的镜片层折射率ri镜片，即，两个折射率ri晶片和ri镜片的差值δri必须不同于零。

15、对于近视控制，最终镜片18的微透镜焦度必须为正，以提供减缓近视发展的周边离焦。当δri大于零（即，ri晶片大于ri镜片）时，晶片层tp晶片上的微结构4必须是凸的以具有正焦度（第一最终镜片18a）。当δri小于0（即，ri晶片小于ri镜片）时，晶片层tp晶片上的微结构4必须是凹的以具有正焦度（第二最终镜片18b）。

16、为了保持微结构4的形状完整性，晶片层tp晶片的耐热性必须大于镜片层tp镜片的耐热性，以承受注射包覆成型工艺的高热和高压力。对于热塑性材料来说，其耐热性可以通过玻璃化转变温度tg来表征：较高的玻璃化转变温度tg对应于较好的耐热性。因此，晶片层tp晶片的玻璃化转变温度tg晶片必须高于镜片层tp镜片的玻璃化转变温度tg镜片，以便防止微结构4变形。

17、通常，高折射率无定形热塑性材料固有地由于化学结构而具有好的耐热性。因此，高玻璃化转变温度tg对应于高折射率ri。

18、由于最终镜片18的主体由镜片层tp镜片形成，因此减小最终镜片18的总厚度以使其在美学上令人满意并且对消费者有吸引力，优选的是，镜片层tp镜片的第二光学热塑性材料是镜片层折射率ri镜片高于晶片层tp晶片的晶片层折射率ri晶片的高折射率材料。在这种情况下，晶片层tp晶片的第一光学热塑性材料将是低折射率材料。

19、然而，如上所解释的，这将暗示镜片层tp镜片的第二光学热塑性材料的玻璃化转变温度tg镜片也高于晶片层tp晶片的第一光学热塑性材料的玻璃化转变温度tg晶片。

20、另一方面，为了在第二光学热塑性材料的后续注射包覆成型期间保留晶片层tp晶片的微结构4的形状完整性，晶片层tp晶片的第一光学热塑性材料的耐热性必须大于被注入以封装微结构4的第二光学热塑性材料的耐热性。

21、因此，使用高折射率材料作为镜片层tp镜片的第二光学热塑性材料（这将优选地减小最终镜片18的总厚度）将不起作用，因为在晶片层tp晶片的低折射率材料上产生的微结构4将严重变形。

22、现有技术均未提供构建具有封装微结构的复合镜片的工作解决方案，其中镜片层tp镜片由镜片层折射率ri镜片高于晶片层tp晶片的晶片层折射率ri晶片的第二光学热塑性材料制成，并且其中同时微结构4不会变形。

23、事实上，不存在这样的热塑性材料对：其中晶片层tp晶片的第一光学热塑性材料的玻璃化转变温度高于镜片层tp镜片的第二光学热塑性材料的玻璃化转变温度，并且同时，折射率ri晶片低于第二光学热塑性材料的折射率ri镜片，此类材料进一步彼此兼容以构建双层复合镜片。

24、因此，需要提供一种用于制造微结构化光学制品的创新方法，该微结构化光学制品具有减小的总厚度以在美学上令人满意并对消费者有吸引力，并且同时保持其所包含的微结构的形状完整性和光学设计以更好地控制个体近视的发展，从而克服现有技术的问题。

技术实现思路

1、本文提供了一种用于制造微结构化光学制品的方法，该方法包括以下步骤：

2、- 在后凹表面上设置具有微结构的支撑层，该支撑层包含第一光学热塑性材料；

3、- 在所述微结构化表面上沉积第二光学热塑性材料，该第二光学热塑性材料的折射率和玻璃化转变温度低于第一光学热塑性材料的相应折射率和玻璃化转变温度，从而获得封装微结构的中间粘接层；

4、- 在所述粘接层上沉积第三光学热塑性材料，该第三光学热塑性材料的折射率和玻璃化转变温度高于粘接层的第二光学热塑性材料的相应折射率和玻璃化转变温度，从而获得主体层，支撑层、粘接层和主体层一起形成所述微结构化光学制品。

5、在实施例中，沉积第二光学热塑性材料包括进行注射包覆成型。

6、在实施例中，沉积第三光学热塑性材料包括进行注射包覆成型。

7、在实施例中，第一光学材料是聚碳酸酯、芳香族热塑性聚氨酯、芳香族聚酰胺、聚砜、聚苯砜、聚醚酰亚胺、其共聚物、或它们的衍生物或混合物。

8、在实施例中，第二光学材料是聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯共聚物、脂肪族热塑性聚氨酯、脂肪族聚酰胺、异山梨醇共聚碳酸酯、聚酯、其共聚物、或它们的衍生物或混合物。

9、在实施例中，第三光学材料是聚碳酸酯、芳香族热塑性聚氨酯、芳香族聚酰胺、聚砜、聚苯砜、聚醚酰亚胺、其共聚物、或它们的衍生物或混合物。

10、在实施例中，第三光学材料与第一光学材料相同。

11、在实施例中，第三光学材料与第一光学材料不同。

12、在实施例中，支撑层的厚度包括在0.25 mm与1.25 mm之间、并且优选地包括在0.40 mm与1.0 mm之间。

13、在实施例中，粘接层的厚度包括在0.25 mm与1.25 mm之间、并且优选地包括在0.40 mm与1.0 mm之间。

14、在实施例中，支撑层和粘接层形成双层晶片，该双层晶片的厚度包括在0.50 mm与2.0 mm之间、并且优选地在0.8 mm与1.50 mm之间。

15、在实施例中，微结构化光学制品的厚度包括在0.75 mm至15 mm之间及以上。

16、本文还提供了一种微结构化光学制品，其包括成品镜片、半成品镜片、晶片或薄膜。

17、前述微结构化光学制品可以被设计为控制个体的近视。