"Lente que comprende un substrato polimérico, una capa endurecedora y una capa metálica".

Lente que comprende un substrato polimérico, una capa endurecedora y una capa metálica.

Lente que comprende un substrato de un material polimérico (P), y está recubierta de una capa endurecedora (E) y una capa metálica (M) que tiene un espesor comprendido entre los 1 y los 20 nm. El recubrimiento tiene también una capa antihumedad (AH) de un material del grupo formado por ZrO2, Nb2O3, Ta2O5,CeO2, HfO2, La2O3, TiO2, Pr2O3, Sc2O3, WO3, Y2O3,, ZnS y combinaciones de los anteriores, con un espesor comprendido entre 35 nm y 55 nm, donde entre la capa antihumedad (AH) y la capa endurecedora (E) no hay ninguna otra capa intercalada que tenga un espesor mayor o igual que la capa antihumedad (AH). Sobre la capa metálica (M) hay una primera capa de alto índice de refracción (A1), y una primera capa de bajo índice de refracción (B1).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201230484.

Solicitante: INDO INTERNACIONAL S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: DURSTELER LOPEZ,JUAN CARLOS, VILAJOANA MAS,ANTONI, ARTÚS COLOMER,Pau, RIGATO,Franco.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G02B1/10 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › G02B 1/00 Elementos ópticos caracterizados por la sustancia de la que están hechos (composiciones de vidrios ópticos C03C 3/00 ); Revestimientos ópticos para elementos ópticos. › Revestimientos ópticos obtenidos por aplicación a elementos ópticos o por tratamiento de la superficie de éstos (G02B 1/08 tiene prioridad).
  • G02C7/02 G02 […] › G02C ESPECTACULOS; GAFAS; GAFAS DE SOL O GAFAS PROTECTORAS EN LA MEDIDA EN QUE SUS CARACTERISTICAS SON LAS MISMAS QUE LAS DE LAS GAFAS; LENTES DE CONTACTO.G02C 7/00 Piezas ópticas (caracterizadas por el material de que están hechas G02B 1/00). › Cristales; Sistemas de cristales.
'Lente que comprende un substrato polimérico, una capa endurecedora y una capa metálica'.

Fragmento de la descripción:

LENTE QUE COMPRENDE UN SUBSTRATO POLIMERICO, UNA CAPA ENDURECEDORA Y UNA CAPA METALICA

DESCRIPCIÓN

Campo de la invención La invención se refiere a una lente que comprende un substrato de un material polimérico, y está recubierta de una capa endurecedora, la cual está recubierta de una capa metálica en por lo menos una de sus superficies, donde la capa metálica es de un metal del grupo formado por Cu, Ag, Al, Au, Ni, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Zr y mezclas de los anteriores, y tiene un espesor comprendido entre los 1 y los 20 nm.

Estado de la técnica

Es bien conocido el recubrimiento de lentes, y en particular de lentes oftálmicas, de naturaleza polimérica u orgánica, con capas endurecedoras para mejorar la 20 resistencia a la abrasión de las mismas. Este procedimiento de recubrimiento se realiza debido a que la resistencia al rayado de este tipo de lentes poliméricas es mucho menor que el de las lentes minerales. Este recubrimiento endurecedor (laca) se aplica usualmente por inmersión en un baño (poli) siloxánico, acrílico, metacrílico o poliuretánico y su posterior curado en un horno a temperaturas entre 100ºC y

130ºC. Mediante este procedimiento se obtienen capas endurecedoras de espesores entre 1 micra a 3 micras. Otra técnica posible para realizar el recubrimiento endurecedor es mediante la aplicación de lacas por la técnica de spinning con características mecánicas similares a las anteriores pero con un proceso productivo que realiza únicamente una cara de la lente por etapa.

Por otra parte, es conocida la aplicación de tratamientos antirreflejantes AR para reducir la reflexión. Para conseguir este efecto antirreflejante de la luz visible, habitualmente se realiza un apilamiento de varias capas (típicamente entre 1 y 6) , de espesores entre 10 nm a 150 nm cada una. Ello se hace habitualmente mediante técnicas de PVD (Physical Vapor Deposition) mediante cañón de electrones o evaporación térmica aunque existen otras técnicas como el Plasma enhanced Chemical Vapor Deposition (PeCVD) o el Sputtering.

Por otro lado son conocidas las lentes de base polimérica que incorporan un filtro infrarrojo. En unos casos el filtro infrarrojo se consigue a base de incluir pigmentos absorbentes en la base polimérica, típicamente policarbonato. Sin embargo esto limita los materiales disponibles y no permite escoger aquellos materiales que son óptimos para lentes oftálmicas.

En el documento ES P201130066 se describe una lente oftálmica y/o solar que comprende un substrato de un material polimérico y está recubierta de una capa endurecedora. En por lo menos una de sus superficies está recubierta de una capa 15 metálica, que preferentemente es Ag. El espesor de la capa metálica está comprendido entre los 1 y los 20 nm y la reflexión visible de la lente es inferior al 10%. El procedimiento de fabricación comprende una etapa de deposición, por deposición física de vapor con evaporación mediante cañón de electrones, de la capa metálica. Entre la capa metálica y la capa endurecedora puede haber una 20 capa de SiO2. También puede haber una capa de SiO2 por encima de la capa metálica. Asimismo se describe la posibilidad de incluir capas de alto índice de refracción entre las capas de SiO2 y la capa metálica. Sin embargo, las lentes fabricadas de acuerdo con lo descrito en ES P201130066 pueden aparecer defectos superficiales (pequeñas arrugas superficiales) , apreciables por el usuario y

con un efecto óptico y/o estético negativo.

En la presente descripción y reivindicaciones se debe entender por lente todo sistema óptico compuesto de al menos una superficie y que presenta propiedades dióptricas y/o catóptricas. Es decir, todo sistema óptico basado en fenómenos de 30 refracción (sistemas dióptricos) , como por ejemplo las lentes oftálmicas, como en fenómenos de reflexión (sistemas catóptricos) , como por ejemplo espejos ópticos. Asimismo se deben considerar lentes aquellos sistemas ópticos que combinen ambos efectos, como por ejemplo sistemas ópticos con una primera superficie refractante y una segunda superficie reflectante, sistemas ópticos con superficies semitransparentes, etc.

Sumario de la invención La invención tiene por objeto superar estos inconvenientes. Esta finalidad se consigue mediante una lente del tipo indicado al principio caracterizado porque tiene una capa antihumedad de un material del grupo formado por ZrO2, Nb2O3,

Ta2O5, CeO2, HfO2, La2O3, TiO2, Pr2O3, Sc2O3, WO3, Y2O3, ZnS y combinaciones de los anteriores, preferentemente del grupo formado por Nb2O5, ZrO2 y Ta2O5, que tiene un espesor comprendido entre 35 nm y 55 nm,

donde entre la capa antihumedad y la capa endurecedora no hay ninguna otra capa 15 intercalada que tenga un espesor mayor o igual que la capa antihumedad,

y caracterizado porque sobre la capa metálica hay una primera capa de alto índice de refracción, que tiene un espesor inferior a 100 nm, preferentemente comprendido entre 30 y 65 nm, y sobre la primera capa de alto índice de refracción hay una primera capa de bajo índice de refracción, que tiene un espesor inferior a 120 nm, preferentemente comprendido entre 75 y 105 nm.

Efectivamente, probablemente la causa de la formación de los defectos superficiales (o una de las causas) sea la absorción de humedad ambiental. El 25 efecto observado son unas deformaciones en la estructura de capas que probablemente se deriven de la absorción de humedad. Se ha observado que, mediante la inclusión de una capa antihumedad de un material del grupo formado por ZrO2, Nb2O3, Ta2O5, CeO2, HfO2, La2O3, TiO2, Pr2O3, Sc2O3, WO3, Y2O3, ZnS y combinaciones de los anteriores y con el espesor comprendido entre 35 nm y 55 30 nm es suficiente para evitar la aparición de los citados defectos superficiales. Esta capa debe estar “próxima” a la capa endurecedora ya que es la capa endurecedora la que parece sufrir principalmente el efecto de la absorción de la humedad o, al menos, las consecuencias que se derivan de ella. Por ello, entre la capa antihumedad y la capa endurecedora no debe haber ninguna otra capa o conjunto de capas con un espesor superior a la propia capa antihumedad, ya que eso la hace perder efectividad. En particular es conveniente que no haya ninguna capa de óxido de silicio ni, en general, de materiales de bajo índice de refracción. 5 Probablemente fuese precisamente la presencia de capas de bajo índice de refracción intercaladas entre la capa endurecedora y la capa de alto índice de refracción lo que provocase la presencia de defectos superficiales en las lentes realizadas de acuerdo con el documento ES P201130066. Sin embargo, la lente de acuerdo con la invención podría incluir capas de bajo índice de refracción (por 10 ejemplo, de SiO2) por encima de la capa antihumedad, es decir, entre la capa antihumedad y la capa metálica. Por otro lado, es posible que sea conveniente incluir una capa intercalada entre la capa antihumedad y la capa endurecedora por otros motivos, como por ejemplo una capa para promover la adherencia. De acuerdo con la invención, es posible incluir una capa entre la capa antihumedad y la capa endurecedora siempre y cuando esta capa intercalada tenga un espesor menor que la capa antihumedad.

Sin embargo, al modificar la estructura de capas presente entre la capa metálica y la capa endurecedora, es necesario incluir por encima de la capa metálica una 20 primera capa de alto índice de refracción y una primera capa de bajo índice de refracción con los espesores indicados.

En la presente descripción y reivindicaciones se ha empleado la expresión “capa antihumedad” para designar a la capa de materiales del grupo formado por ZrO2, 25 Nb2O3, Ta2O5, CeO2, HfO2, La2O3, TiO2, Pr2O3, Sc2O3, WO3, Y2O3, ZnS y combinaciones de los anteriores dispuesta entre la capa metálica y la capa endurecedora. Sin embargo debe entenderse que el hecho de denominarla “antihumedad” es simplemente porque se supone que el efecto provocado es el de frenar los efectos de la absorción de la humedad ambiente. Debe entenderse que la presente invención cubre tanto el caso en que el fenómeno físico sea efectivamente el freno a la absorción de humedad, como que sea cualquier otro efecto imputable a la inclusión de esta capa en las condiciones reivindicadas.

Las lentes de acuerdo con la invención pueden ser tanto transparentes en el espectro visible (lentes para interior) como lentes solares, y tiene las siguientes propiedades:

- Transmitancia en el IRA (de 750 nm a 1400 nm) ≤ 50%

-Transmitancia en el IRA+B (de 750 nm a 3000 nm) ≤ 50%

-Antirreflejante en el visible (380 – 780 nm) . Reflexión lt; 2.5%

-Transmitancia en el visible entre...

 


Reivindicaciones:

- Lente que comprende un substrato de un material polimérico (P) , y está 5 recubierta de una capa endurecedora (E) , la cual está recubierta de una capa metálica (M) en por lo menos una de sus superficies, donde dicha capa metálica (M) es de un metal del grupo formado por Cu, Ag, Al, Au, Ni, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Zr y mezclas de los anteriores, y tiene un espesor comprendido entre los 1 y los 20 nm,

caracterizada porque tiene una capa antihumedad (AH) de un material del grupo formado por ZrO2, Nb2O3, Ta2O5, CeO2, HfO2, La2O3, TiO2, Pr2O3, Sc2O3, WO3, Y2O3, ZnS y combinaciones de los anteriores, que tiene un espesor comprendido entre 35 nm y

55 nm,

donde entre dicha capa antihumedad (AH) y dicha capa endurecedora (E) no hay ninguna otra capa intercalada que tenga un espesor mayor o igual que dicha capa antihumedad (AH)

y caracterizado porque sobre dicha capa metálica (M) hay una primera capa de alto índice de refracción (A1) , que tiene un espesor inferior a 100 nm, preferentemente comprendido entre 30 y 65 nm, y sobre dicha primera capa de alto índice de refracción (A1) hay una primera capa de bajo índice de refracción (B1) , que tiene un espesor inferior a 120 nm, preferentemente comprendido entre 75 y 105 nm.

– Lente según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha capa antihumedad (AH) es de un material del grupo formado por Nb2O5, ZrO2 y Ta2O5.

3 – Lente según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque entre dicha capa antihumedad (AH) y dicha capa endurecedora (E) hay una capa intercalada con un espesor menor que dicha capa antihumedad (AH) .

– Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque dicha capa metálica (M) es de un metal del grupo formado por Cu, Ag, Cr, Al, Au y Ni, y preferentemente es de Ag.

5 – Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque dicha capa metálica (M) tiene un espesor comprendido entre 5 y 15 nm.

– Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque sobre dicha primera capa de bajo índice de refracción (B1) hay una segunda capa de alto índice de refracción (A1) , que tiene un espesor inferior a 120 nm, preferentemente comprendido entre 75 y 105 nm, y sobre dicha segunda capa de alto índice de refracción (A2) hay una segunda capa de de bajo índice de refracción (B2) , que tiene un espesor inferior a 100 nm, preferentemente comprendido entre 55 y 80 nm.

– Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque por lo menos una de dichas primera y segunda capa de alto índice de refracción (A1, A2) es de un material del grupo formado por óxidos, nitruros u oxinitruros de Zr, Ti, Sb, In, Sn, Ce, Zn, Ta, Nb, Hf y mezclas de los anteriores, preferentemente es de ZrO2.

– Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque por lo menos una de dichas primera y segunda capa de bajo índice de refracción (B1, B2) es de SiO2.

– Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque entre dicha capa antihumedad (AH) y dicha capa metálica (M) y/o entre dicha primera capa de alto índice de refracción (A1) y dicha capa metálica (M) hay una capa de interfase (IN1) de un material del grupo formado por Si, Cr, Ti, Ni, Ni/Cr,

SnO2, Al2O3, AlN, ZnO, SiOx, SiO/Cr, SiO2/Al2O3, ITO, y MoO3.

– Lente según la reivindicación 9, caracterizada porque dicha capa de interfase (IN1) tiene un espesor menor de 10 nm, preferentemente comprendido entre 1 y 4 nm.

11 – Lente según una de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizada porque entre dicha capa de interfase (IN1) y dicha capa antihumedad (AH) hay una capa de interfase inicial (IN0) , donde dicha capa de interfase inicial (IN0) es de un material del grupo formado por Si, Cr, Ti, Ni, Ni/Cr, SnO2, Al2O3, AlN, ZnO, SiOx, SiO/Cr, SiO2/Al2O3, ITO, y MoO3, donde dicha capa de interfase inicial tiene un espesor

menor de 20 nm, preferentemente comprendido entre 4 y 15 nm.

– Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque tiene una capa de imprimación (IM) entre dicho substrato (P) y dicha capa endurecedora (E) .

– Lente según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende, sobre dicha capa endurecedora (E) , la siguiente estructura de capas:

[a] una capa antihumedad (AH) de ZrO2 de entre 35 y 55 nm de espesor,

[b] una capa de interfase inicial (IN0) de ITO de entre 4 y 10 nm de espesor,

[c] una capa de interfase (IN1) de Cr de entre 2 y 5 nm de espesor,

[d] dicha capa metálica (M) , de Ag, de entre 3 y 9 nm de espesor,

[e] una capa de interfase (IN1) de Cr de entre 2 y 5 nm de espesor,

[f] una primera capa de alto índice de refracción (A1) , de ZrO2, de entre 40 y 60 nm 30 de espesor,

[g] una primera capa de bajo índice de refracción (B1) , de SiO2, de entre 80 y 100 nm de espesor,

[h] una segunda capa de alto índice de refracción (A2) , de ZrO2, de entre 85 y 110 nm de espesor,

[i] una segunda capa de bajo índice de refracción (B2) , de SiO2, de entre 55 y 75 nm de espesor.

– Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque es una lente oftálmica y/o solar.

FIG. 1

H R E IM

P

B2 A2 B1 A1 IN1 M IN1

FIG. 2

B2 A2 B1 A1 IN1 M IN1 IN0 AH

FIG. 3


 

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