TWI616672B - 用於製作用於嵌入一次級物件中之一標籤的方法 - Google Patents

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Abstract

一種結合清晰可辨、高度可見嵌入式標籤之眼用鏡片，當置於眼睛上時該標籤對配戴者或他人為不可見，這種標籤可使個人輕易辨識該鏡片的一般狀態與該鏡片的倒置狀態，且具有許多功能包括作為品牌標籤、作為處方標籤或強化妝飾作用。該嵌入式標籤包含只在透射光中顯露的全像記錄。

Description

用於製作用於嵌入一次級物件中之一標籤的方法
本發明關於眼用鏡片，更具體為結合一或多個嵌入式結構之隱形眼鏡，該一或多個嵌入式結構對入射光方向敏感且可被運用於多種目的，包括作為倒置記號、作為處方標籤、作為品牌標籤及/或強化裝飾作用。該等結構將光漫射跨越一定的角度範圍，使得該等結構在跨越相同的角度範圍內為可見，有效地提供與視角無關的優越能見度。
近視或近視眼是一種眼睛的光學或屈光缺陷，其中來自一影像之光在其抵達視網膜前即聚焦至一點。通常近視發生的原因為眼球過長或角膜太陡峭。可使用一負焦度(minus or negative powered)球面鏡片來矯正近視。遠視或遠視眼是一種眼睛的光學或屈光缺陷，其中來自一影像之光在其抵達或超過視網膜後才聚焦至一點。通常遠視發生的原因為眼球過短或角膜太扁平。可使用一正焦度(plus or positive powered)球面鏡片來矯正遠視。散光是一種光學或屈光缺陷，在散光的情形下，由於眼睛無法將點物體聚焦為視網膜上的一個清晰影像，導致個人的視力模糊。散光是由角膜的異常曲率所造成。完美的角膜是球形的，然而患有散光之人的角膜則非球形。換言之，角膜實際上在一個方向較另一個方向更彎曲或更陡峭，從而造成影像被拉長而非聚焦至一點。可利用柱面透鏡而非球面透鏡解決散光。
隱形眼鏡可用於矯正近視、遠視、散光以及其他視覺敏銳度缺限。隱形眼鏡亦可用於強化配戴者眼睛的自然外觀。隱形眼鏡簡言之就是置於眼睛上的鏡片。隱形眼鏡被認定為醫療裝置，可配戴作為矯正視力及/或裝飾或其他治療用。從1950年代起，隱形眼鏡已商品化應用，用來改善視力。早期的隱形眼鏡係以硬質材料構成或製成，相對昂貴而脆弱。此外，彼等早期隱形眼鏡製作上使用的材料，不能讓足夠的氧氣穿透隱形眼鏡而抵達結膜和角膜，可能會導致一些不良的臨床效果。雖然這些隱形眼鏡仍在使用，但是其剛開始的舒適性較差，因此並不適合所有患者。晚近此領域的研究發展出以水凝膠為基底的軟式隱形眼鏡，其至今日極受歡迎且廣為使用。具體而言，現今可用的矽水凝膠隱形眼鏡，結合具有非常高透氧性的矽氧烷優點和經證實的水凝膠舒適性及臨床表現。就本質言之，彼等以矽水凝膠為基底的隱形眼鏡與早期硬質材料製成的隱形眼鏡相較，具有較高的透氧性且一般而言配戴較為舒適。
隱形眼鏡必須為薄型且具撓性以提供配戴舒適性。此撓性可導致在拿取隱形眼鏡時倒置。基本上，隱形眼鏡發生倒置係因為以某些方式拿取時，隱形眼鏡的角膜或後曲面倒置，變成鏡片的前曲面所致。因此，若將倒置狀態的隱形眼鏡置於眼睛上，則無法達到所要求的視力矯正與舒適性。因此，需要將隱形眼鏡作記號，以輕易區別其正常狀態與倒置狀態。為了不影響隱形眼鏡的美觀與光學性質，現行使用的倒置記號之較佳形式為位於隱形眼鏡周緣的一小串數字。這使得記號難以被看見，而需要特別注意及適當照明以找出與辨別這些記號。因此，存在有倒置記號之需求，倒置記號可包含多重符號及/或字體，當隱形眼鏡位於眼睛之外時倒置記號為高度可見且易於辨識，但當隱形眼鏡置於眼睛之上時倒置記號則消失或為光學不可見。
隱形眼鏡也可能難以識別。例如，無包裝時難以識別特定鏡片的製造廠商。再者，無包裝時難以判定處方強度，此對兩眼處方不相同之人士尤其困擾。換句話說，左眼之隱形眼鏡應被置放於左眼中，而右眼之隱形眼鏡應被置放於右眼中。因此，具有嵌入式標記之隱形眼鏡可為特別有助益的。嵌入式標記可作為如前所述的倒置記號、作為處方標籤、作為品牌標籤、強化裝飾作用及/或任何其他適合的功用。品牌標籤不只可用於辨認品牌，還可防止與阻止仿冒。較佳的是，嵌入式標記在眼睛外時為高度可見，但當位於配戴者眼睛上時，配戴者與他人皆看不見且不影響鏡片的光學特性或其美觀。
本發明之具有嵌入式標籤的隱形眼鏡克服如上簡述之與先前技術有關之缺點。
依據一態樣，本發明係關於一種具有嵌入式標籤的眼用鏡片。該眼用鏡片包含隱形眼鏡，以及對進入至該隱形眼鏡的入射光之方向敏感的一或多個嵌入式結構。
依據另一態樣，本發明係關於一種具有嵌入式標籤的眼用鏡片。該眼用鏡片包含隱形眼鏡，以及會影響入射光在隱形眼鏡上之傳播的一或多個嵌入式結構。
依據又一態樣，本發明係關於一種製作用於嵌入次級物件中之標籤的方法。該方法包含如下步驟：將一光配向釋放材料沉積至一基材上；利用一線性偏光配向該光配向釋放材料，以在該基材上建立一均勻背景；將一光罩配置於基材前方的預定位置上；經由該光罩將基材上的均勻背景曝露至正交偏光狀態的干擾光束；以反應性液晶薄膜塗布該基材；聚合該反應性液晶薄膜；從該基材釋放該經聚合之液晶聚合物薄膜；以及轉移該經釋放薄膜之至少一部分至該次級物件。
又依據另一態樣，本發明係關於一種用於製作用於嵌入次級物件中之標籤的方法。該方法包含如下步驟：將一光配向釋放材料沉積至一基材上；利用一線性偏光配向該光配向釋放材料，以在該基材上建立一均勻背景；將一經遮罩之繞射波片配置於該基材上之均勻背景的前方；經由該經遮罩之繞射波片，將基材上的均勻背景曝露至一單一光束；以反應性液晶薄膜塗布該基材上的均勻背景；聚合該反應性液晶薄膜；從該基材釋放該經聚合之液晶薄膜；以及轉移該經釋放薄膜之至少一部分至該次級物件。
依據又一態樣，本發明係關於一種用於製作用於嵌入至次級物件中之標籤的方法。該方法包含以下步驟：將一光配向釋放材料沉積至一基材上；藉由使該光配向釋放材料經一預定的擺線偏光圖案處理，在該光配向釋放材料上建立繞射波片光配向狀態；根據該預定的擺線偏光圖案，沉積一反應性液晶薄膜於該光配向層上；聚合該反應性液晶薄膜；從基材釋放該經聚合之液晶薄膜；以及轉移該經釋放薄膜之至少一部分至該次級物件。
依據又一態樣，本發明係關於一種用於從擺線繞射波片薄片製作用於嵌入次級物件中之標籤的方法。該方法包含以下步驟：將一光配向釋放材料沉積至一基材上；藉由使該光配向釋放材料經一預定的擺線偏光圖案處理，在該光配向釋放材料上建立繞射波片光配向狀態；根據該預定的擺線偏光圖案，沉積一反應性液晶薄膜於該光配向層上；聚合該反應性液晶薄膜；從基材釋放該經聚合之液晶薄膜；從該經聚合之液晶薄膜建立薄片；以及轉移該薄片之至少一部分至該次級物件。
本發明係關於具有嵌入式標籤的隱形眼鏡，以及用於以一方式標記該隱形眼鏡以使該標籤只有當鏡片不戴於眼睛上時才可被看見的方法。本發明之隱形眼鏡包含嵌入光學區以外之光學薄膜。該光學薄膜可 包含繞射光柵，該繞射光柵使得經由彼傳播之光繞射，但看不見從光柵反射之光中的繞射，因此當鏡片在配戴者的眼睛上時，配戴者與他人都看不見該繞射光柵。使用由繞射波片構成的嵌入式標籤提供具有連續性結構薄膜的高效率寬頻繞射之優點。
依據本發明，可藉由使用繞射波片及其他全像透射式薄膜來達成以上所述之功能。繞射波片標籤提供許多優點，包括使用極薄的材料層以獲得高對比、繞射在光譜及角度上皆為寬頻、可使用各式繞射結構、以及允許相對便宜的組件製造。
值得注意的是本發明的嵌入標籤可以任何適當的方式來實現。然而無論如何實現該嵌入式標籤，該嵌入式標籤包含對光方向敏感的結構(如本文所詳述)。更廣泛來說，該嵌入式標籤包含影響入射光傳播的結構。該嵌入式標籤提供可用於清楚識別隱形眼鏡的一個低成本、易於生產的選項。
100‧‧‧隱形眼鏡
102‧‧‧嵌入式標籤
104‧‧‧繞射區域
106‧‧‧眼睛
200‧‧‧隱形眼鏡
202‧‧‧嵌入式標籤
300‧‧‧鏡片
302‧‧‧入射光線
304‧‧‧透射光線
306‧‧‧反射光
400‧‧‧透射全像圖
402‧‧‧物件光束
404‧‧‧參考光束
406‧‧‧物件
408‧‧‧介質
410‧‧‧參考光束
412‧‧‧全像影像
500‧‧‧各向異性材料薄膜
600‧‧‧玻璃基材
602‧‧‧覆文字物件
604‧‧‧正第一順序
606‧‧‧負第一順序
608‧‧‧中心部分
700‧‧‧擺線繞射波片
702‧‧‧天光或吸頂燈光
704‧‧‧光束
706‧‧‧擺線繞射波片
708‧‧‧來自窗戶的光
710‧‧‧光束
800‧‧‧樣品標籤
802‧‧‧CDW圖案
804‧‧‧圖案之背景
806‧‧‧擺線繞射波片圖案
808‧‧‧擺線繞射波片
810‧‧‧標籤或字母
812‧‧‧背景
900‧‧‧光罩
902‧‧‧光束
904‧‧‧光束
906‧‧‧基材
908‧‧‧光配向層
1000‧‧‧單一光束
1002‧‧‧光罩
1004‧‧‧偏光調節器
1006‧‧‧光配向層
1008‧‧‧基材
1100‧‧‧標籤
1200‧‧‧光配向層
1202‧‧‧基材
1204‧‧‧液晶單體
1206‧‧‧標籤
1300‧‧‧液晶單體
1302‧‧‧擺線光配向膜
1304‧‧‧基材
1306‧‧‧光
1308‧‧‧光罩
1402‧‧‧聚合物薄膜
1404‧‧‧基材
從以下的本發明較佳實施例之詳細說明中，並配合附圖繪示，將更清楚明白前述的本發明及其他特徵與優點。
圖1A係與本發明之隱形眼鏡有關之可見標籤的示意代表圖。
圖1B係將圖1A之本發明之隱形眼鏡置放於眼睛上的示意代表圖。
圖2係從本發明之隱形眼鏡外側可讀之標籤的示意代表圖。
圖3係透射式光學元件的示意代表圖，該元件可見地改變傳播通過其中之光但不改變自其反射的光。
圖4A係全像圖記錄的示意代表圖，該全像圖攜帶具有兩干擾光束之資訊。
圖4B係讀取出資訊的示意代表圖，該資訊係記錄於具有入射光透射貫穿其中之圖4A的全像圖。
圖5係擺線繞射波片之結構示意圖。
圖6A係置於文字上方的擺線繞射波片之示意代表圖。
圖6B係置於圖6A之文字上方的擺線繞射波片之示意代表圖。
圖7A係以垂直方向繞射於擺線繞射波片的光束之示意圖。
圖7B係以水平方向繞射於擺線繞射波片的光束之示意圖。
圖8A係在均勻地定向之材料背景上，垂直調變的擺線繞射圖案之示意代表圖。
圖8B係在均勻地定向之材料背景上，水平調變的擺線繞射圖案之示意代表圖。
圖8C係二維調變擺線繞射圖案之示意代表圖。
圖8D係具有均勻地定向圖案的水平調變擺線繞射背景之示意代表圖。
圖9係本發明之經由具有干擾光束之光罩的擺線繞射波片記錄之示意代表圖。
圖10係本發明之經由光罩與做為偏光轉換器之主要擺線繞射波片所印刷之擺線繞射波片標籤之示意代表圖。
圖11A係介於交叉偏光片間之基材上的擺線繞射波片標籤之示意代表圖。
圖11B係帶有從交叉偏光片間的玻璃所分離出之標籤的聚合物薄膜之示意代表圖。
圖11C係無偏光片之聚合物薄膜之示意代表圖。
圖12係本發明之隱形眼鏡標籤製程之示意代表圖，該製程係藉由在經擺線光配向之基材上圖案化反應性液晶，接著進行聚合與釋放。
圖13係本發明的隱形眼鏡標籤之替代製程的示意代表圖。
圖14A與14B係本發明之將包含一系列已列印標籤的聚合物薄膜從基材上移除的過程之示意代表圖。
隱形眼鏡(或是接觸鏡)簡言之就是置於眼睛上的鏡片。隱形眼鏡被認定為醫療裝置，可配戴作為矯正視力及/或裝飾用或其他治療用途。從1950年代起，隱形眼鏡已商品化應用，用來改善視力。早期的隱形眼鏡係以硬質材料構成或製成，相對昂貴而脆弱。此外，彼等早期隱形眼鏡製作上使用的材料，不能讓足夠的氧氣穿透隱形眼鏡而抵達結膜和角膜，可能會導致一些不良的臨床效果。雖然這些隱形眼鏡仍在使用，但是其剛開始的舒適性較差，因此並不適合所有患者。晚近此領域的研究發展出以水凝膠為基底的軟式隱形眼鏡，其至今日極受歡迎且廣為使用。具體而言，現今可用的矽水凝膠隱形眼鏡，結合具有非常高透氧性的矽氧烷優點和經證實的水凝膠舒適性及臨床表現。就本質言之，彼等以矽水凝膠為基底的隱形眼鏡與早期硬質材料製成的隱形眼鏡相較，具有較高的透氧性且一般而言配戴較為舒適。
目前可取得的隱形眼鏡仍是具成本效益的視力矯正方式。此薄型塑膠鏡片貼合於眼睛角膜上方以矯正視力缺陷，包括近視或近視眼、遠視或遠視眼、散光(即角膜的非球面性)與老花(即水晶體失去調變能力)。隱形眼鏡可有各種形式，並且以各式材料製成以提供不同的功能性。日常配戴的軟式隱形眼鏡典型地係由軟質聚合物材料與水相結合而製成，以獲得透氧性。日戴型軟式隱形眼鏡可為日拋式或長戴拋棄式。日拋型隱形眼鏡通常配戴一天就丟棄，而長戴拋棄式隱形眼鏡通常可配戴最高三十天的期間。有色軟式隱形眼鏡使用不同材料以提供不同的功能性。例如，具可見度的染色隱形眼鏡使用淺色染色來協助配戴者找出掉落的隱形眼鏡；強化型染色隱形眼鏡具有半透明的染色來強化配戴者的天然眼睛顏色；變色型染色隱形眼鏡包含較深、不透明的染色來改變配戴者的眼睛顏色；而濾光型染色隱形眼鏡的功能為強化某些顏色而弱化其他顏色。硬式的通氣 式隱形眼鏡係由含有矽氧烷的聚合物所製成，但較軟式隱形眼鏡更為堅硬，故因而能保持其形狀並更為耐用。雙焦距隱形眼鏡專為老花患者設計並且有軟式與硬式兩種。環面隱形眼鏡專為散光患者設計並也有軟式與硬式兩種。也有結合以上不同態樣之組合式鏡片，例如混合型隱形眼鏡。
隱形眼鏡必須為薄型且具可撓性以提供舒適性。此可撓性可導致在拿取隱形眼鏡時倒置。因此，需要將隱形眼鏡以某種形式之標記作記號，以輕易區別其正常或非倒置狀態與倒置狀態。為了不影響隱形眼鏡的美觀與光學特性，該倒置記號目前係製成在每片隱形眼鏡周緣之一小串數字的形式。這使得記號難以被看見，因而需要特別注意及/或適當照明以找出與辨別這些記號。本發明之嵌入式標籤或標記當隱形眼鏡位於眼睛之外時為高度可見且易於辨識，但當隱形眼鏡置於眼睛之上時則看不見，此特性非常理想。該嵌入式標記可作為倒置記號、作為處方標籤、作為品牌標籤、強化妝飾作用及/或用於任何其他適合的手段或功能。
本發明係關於隱形眼鏡結合一或多個對光之方向敏感的嵌入式結構。該一或多個嵌入式結構影響入射光在隱形眼鏡上之傳播。更具體地說，該一或多個嵌入式結構對光之方向敏感，因此可被用來操控光以達到想要的傳播效果。這些結構不需形成影像，而是跨越一角度範圍擴散光，使得該些結構可跨越一角度範圍顯現，有效地提供與視角無關的優越能見度。
現請參照圖1A與1B，其中繪示包含由繞射區域104形成的嵌入式標籤102的隱形眼鏡100。在此例示性實施例之中，繞射區域104以數字序列123的形式圖案化，並位於隱形眼鏡100的光學區域以外。經由繞射區域104傳播之環境光的繞射，使得該圖案為高度可辨識，反之當隱形眼鏡100位於眼睛106上時，由於缺少經由繞射區域傳播的光，嵌入式標籤102為不可見(如圖1B所示)。如圖所示，當隱形眼鏡100在 眼睛106上時，嵌入式標籤102為不可見的。嵌入式標籤102可包含任何適合的標記，例如說明性數字、字母、標誌、圖案、符號及/或任何彼等之組合。此外，嵌入式標籤102可以相對隱形眼鏡100的不同定向插入。例如，在圖2中當注視隱形眼鏡200之外部表面時，嵌入式標籤202為可讀，相對於圖1A的隱形眼鏡100，當注視隱形眼鏡100之內部表面時，嵌入式標籤102為可讀。
本發明背後的一般概念涉及光透射穿過標籤時的可見度以及無光透射穿過標籤時的不可見度，此可使用一個簡單的鏡片作為實例來解釋。圖3繪示這樣的鏡片300。當光線傳播通過鏡片300時，由於鏡片300的聚焦能力，入射光線302從最初的傳播方向受到強力偏移，如透射光線304所證。另一方面，在鏡片300表面的反射光306沒有強到足以顯示透鏡化行為。此外，若介於物件與具有焦距f之鏡片之間的距離a被減少，以使a<<f(例如，若鏡片直接座落於文字之上)，則所形成之影像的距離b根據鏡片方程式變成幾乎等於-a，代表該影像與物件重疊。因此該情況會與透過普通玻璃窗看文字相似。普通玻璃窗基本上是具有無限大焦距的鏡片。
因此，可利用微透鏡以及像素元件來建立根據本發明概念的嵌入式標籤。然而，一般不希望建立額外的表面形狀，尤其是對隱形眼鏡而言。此外，由於與隱形眼鏡一起使用之儲存方案的折射率匹配，這類的形狀可能甚至看不見。因而，在一較佳的例示性實施例中，記錄於適當介質上的全像圖可被用來作為嵌入式標籤。全像技術是一種處理程序，藉以建立三維影像。基本上，全像技術是一種能使從物件散射出的光被記錄，且稍後當原始光場不再存在時重建的技術。全像技術有若干不同種類，例如，透射全像圖與偏光全像圖。再者，如以下所討論的，全像圖的建立有若干不同方法。
在一較佳的例示性實施例中，如圖4A中所繪示，而非如上之圖3所繪示之鏡片，透射全像圖400係藉由干擾物件光束402與參考光束404來記錄。在此例示性實施例中的物件406為字母序列ABC。透射全像圖是一種其中物件光束與參考光束從同一側入射在記錄介質上的全像圖，如圖4A所繪示。圖4B繪示在介質408上的例示性透射全像圖400。所記錄的透射全像圖400一般是在介質408的本體內具有恆定厚度與調變折射率的薄膜。該全像式記錄圖案重建於建立全像影像412的參考光束410存在的情況下。
全像記錄介質須將原始干擾圖案轉換成光學元件，該光學元件與原始光場之強度成比例地調整入射光的振幅或相位。全像記錄介質最好能完全消除所有因物件光束與參考光束之間的干擾所建立的暈紋。由暈紋間距判定，若介質對空間頻率的反應為低，則全像圖的繞射效率為低且閱讀全像圖時所獲得的影像黯淡。若介質的反應為高，則全像圖的繞射效率為高且獲得明亮影像。例示性記錄材料包含感光乳劑、重鉻明膠、光阻劑、光熱塑物、光聚合物、光致折射液晶以及液晶聚合物。
液晶是一種具有介於常規液體與固態結晶之間的特性之材料。液晶相有許多不同的類型，其可由不同的光學性質來區分。液晶(LC)與液晶聚合物(LCP)因為以下數種原因是特別重要的一類全像記錄材料。首先，液晶有效折射率的調變可高達0.1而且比大部分其它材料大至少100倍。第二，低及高分子量的液晶材料允許全像光柵發展上的多樣性，以符合不同組的功能性要求。第三，液晶價格不貴且易於客製化。全像聚合物分散液晶(H-PDLC)為全像介質的實例，其中折射率調變是分散於聚合物基質中的液晶分佈結果。這些分散體可使用各式液晶與聚合物的成分對製備，從折射率匹配需求開始。例如，向列液晶4-氰基-4'-戊基聯苯 (5CB)可以約1：1的比例與Norland黏著劑NOA 65配對，且在室溫下以干擾紫外線(UV)光束聚合。
通常，透射全像圖的特徵為低繞射效率與選擇性光譜。液晶材料的一項關鍵優點為透過正交偏光狀態下的干擾光束來記錄偏光全像圖之可能性。強度在這樣的圖案下維持恆定，且重疊的結果為位於光束重疊區域的光線偏光調變。在特別重要的往右與往左圓偏光光束的情況下，重疊區域內的有效偏光為線性，其在空間中以如圖5所繪示之圖案以及以下更詳細討論的旋轉。此偏光圖案可在所謂的光致各向異性(photoanisotropic)材料中產生相應的調變光軸。此類光致各向異性介質之實例包括，例如，重鉻明膠(bichromic gelatine)中的孔雀石染料，和對較佳的實施例更重要的偶氮苯染料摻雜聚合物，例如摻雜甲基紅的PVA。目前已知有各式各樣的光致各向異性材料，基於偶氮苯聚合物、聚酯、具有液晶原4-(4-甲氧基桂皮醯基氧基)聯苯側鏈的光交聯聚合物液晶以及類似物。一種特殊的此類材料稱為光配向材料，因為它們用在薄膜塗層上以建立用於液晶與液晶聚合物配向之各向異性邊界條件。這類材料的實例包括磺酸基偶氮染料(disazo dye)SD1及其他偶氮苯染料，特別是來自BEAM Engineering for Advanced Measurements Co.(BEAMCO)的PAAD系列材料、聚(乙烯基桂皮酸酯)與其它。
一種特殊類型的偏光全像圖(即擺線繞射波片(CDW))提供基本上100%的繞射效率且可為光譜寬頻。擺線繞射波片的結構(如圖5所繪示)包含各向異性材料薄膜500，其中光軸定向在薄膜500的平面上連續旋轉。在實現半波相位遲滯條件下幾乎可達可見光波長百分之百的效率，約1微米(0.001mm)厚的液晶聚合物(LCP)薄膜通常符合半波相位遲滯條件。
這種其中薄光柵展現高效率的不尋常光學情況，可藉由考慮具有波長λ之線性偏光光束通常沿著z軸入射於在x、y平面上的雙折射薄膜來加以理解。如果薄膜厚度L及其光學各向異性(optical anisotropy)△n係經選擇以使得L△n=λ/2，且其光軸相對於輸入光束之偏光方向係經定向於四十五(45)度(角度α)，則輸出光束的偏光以90度(角度β)旋轉。這就是半波波片運作的原理。該波片輸出的偏光旋轉角度(β=2α)取決於光軸之定向d=(d x ,d y )=(cosα,sinα)。液晶材料(低分子量及聚合物二種)允許d以高空間頻率α=qx在波片之平面中連續旋轉，其中空間調變期△=2π/q可比擬可見光的波長。該波片輸出的光線偏光因此在空間中被調變(β=2qx)，且在此波片輸出下之旋轉偏光圖案中的電場被平均(<E>=0)，且在入射光束的方向沒有光穿透。因此獲得對應二個以角度±λ/△傳播之圓偏光光束重疊的偏光圖案。其中只有一個繞射順序(正第一個或負第一個)存在於圓偏光輸入光束之情形中，取決於光束是偏右或偏左。
液晶與液晶聚合物繞射波片的製作為多步驟的程序。從主要波片印製擺線繞射波片的技術，最適合用於高品質與大範圍的大規模生產，避免所有全像設定上的複雜性、成本與穩定度的問題。該印刷技術利用在主要擺線繞射波片自線性或圓偏光輸入光束所獲得的旋轉偏光圖案。當使用線性偏光輸入光束時，可加倍印刷波片的週期。相較於光致各向異性性材料的直接記錄，以光配向為基礎的液晶聚合物技術具有LCP之商業可得性之優點，例如可購自Merck公司。典型的Merck公司命名的LCP反應型液晶原(如RMS-001C)係旋塗(通常以3000轉/分旋塗60秒)在光配向層並經紫外線聚合約10分鐘。超過單一層被塗布以供寬頻繞射或調整峰值繞射波長。
塗布於玻璃基材600上的液晶聚合擺線繞射波片薄膜係如圖6A所繪示，位於覆文字物件(text covered item)602之上。圖6A顯示液 晶聚合物擺線繞射波片薄膜座落或位於文字之上，其並不影響該文字的影像。然而，在此情況下，當透過高繞射效率的液晶聚合物擺線繞射波片薄膜觀看全像記錄或標籤時，該繞射將文字影像側分成具有低強度穿透中心部分608之正負第一順序604與606，如圖6B所繪示。
不同的擺線繞射波片定向，例如，垂直、水平或任何其他介於之間的定向可被利用以最大化標籤或標記在普通照明條件下的可見度。參照圖7A，繪示了垂直定向的擺線繞射波片700。垂直對準的擺線繞射波片700藉由繞射該入射光成為朝向眼睛之光束704，最大化天光或吸頂燈光702的可見度。圖7B繪示水平定向的擺線繞射波片706。水平對準擺線繞射波片706藉由繞射該入射光成為朝向眼睛之光束710，最大化來自窗戶的光708、來自電腦螢幕與類似物的光之可見度。
圖8A與8B繪示擺線繞射波片垂直與水平對準樣品標籤800。圖8A繪示CDW圖案802垂直對準樣品標籤800。該擺線繞射波片圖案之背景804最好包含具有均勻定向之光軸或同向性區域的非繞射透明區域。製作高品質防霧標籤需要這類型的背景。圖8B繪示擺線繞射波片圖案806水平對準樣品標籤800。該擺線繞射波片圖案之背景804與以上所述相同。如圖8C所繪示的在擺線繞射波片808中之光軸定向的二維調變，可被用來提供二維繞射圖案，使其對位於多位置之光源或來自不同方向的光有反應。圖8D與圖8A至8C之不同之處在於，在此繪示的例示性實施例中，當該標籤或字母810具有均勻定向光軸或為光學同向性時，背景812為繞射。換句話說，圖8D的例示性實施例與圖8A及8B的例示性實施例相反。因此當透過隱形眼鏡望像光源時，標籤本身會顯示出明亮的字母。
圖8A與8B所繪示的標籤800可以多種方式建立或獲得。在一例示性實施例中，如圖8A與8B所繪示的標籤可透過使用偏光全像技 術結合光罩來產生或建立。整體方法包含數個步驟。在第一步驟中，將一光配向釋放材料沉積至一基材上。在接下來的步驟中，利用一線性偏光預先配向該光配向釋放材料。在接下來的步驟中，將在其中形成特定圖案之光罩配置於光源之間，以在基材建立全像影像。該光罩界定影像記錄物件。在接下來的步驟中，經由該光罩將基材上的光配向釋放材料曝露至正交偏光狀態的干擾光束。在接下來的步驟中，基材上的光配向釋放層係經反應性液晶薄膜塗布。在接下來的步驟中，聚合該液晶薄膜。在接下來的步驟中，該經聚合之液晶薄膜係自基材釋放，且可用於任何適當的應用。
圖9提供了更詳細的說明。如圖所繪示，光罩900位於產生光束902及904之光源(未繪示)與基材906之間。該記錄光束902與904可以是正交的，特別是圓偏光的。藉由使用該光罩900，承載光配向層908之基材906因此只有對應該標籤的區域曝露至偏光調變圖案。然而在此步驟以前，須先用線性偏光預先配向光配向層全區。在一較佳的例示性實施例中，使用PAAD系列材料以進行光配向。PAAD系列材料可購自BEAM CO.,Winter Park,Florida，且以偶氮苯為基礎。因為其可逆的性質，PAAD系列材料可在曝露至偏光調變圖案前先均勻對準。因為對可見波長的高度光敏感，PAAD系列材料的光配向可利用可見光源例如420奈米波長及低曝光時間進行。此外，PAAD系列材料也可作為最終產品的釋放層，即標籤薄膜。標籤薄膜可藉由以可聚合液晶塗布光配向基材並在非偏光下使其聚合來獲得。購自Merck & Co.之反應性液晶原可被用於獲得液晶聚合物層。BEAM公司的可聚合液晶材料為替代性選擇，其優點在於以單一塗層提供可見繞射，因為提供高繞射效率的高品質無紋理薄膜。為產生全透明防霧標籤，光配向層首先必須藉由曝露至線性偏光以均勻地光配向於一給定方向。接著於該層上印刷擺線圖案，因為以偶氮苯為基礎的光配向材料的可逆性。均勻及擺線配向的曝露條件可能不同。例如，均勻光配向 可以線性偏光紫外光執行，而擺線圖案可由可見光束印刷。曝光劑量取決於處理程序中所使用的特定材料。典型上，以PAAD系列材料為例，使用可見光束的光配向可在甚至短至1至10分鐘曝露於10mW/cm2的功率密度下達到。使用更高功率密度光束會進一步縮短時間。
在替代例示性實施例中，可使用單一光束與偏光調變器建立或獲得標籤。同樣地，整體方法包含數個步驟。在第一步驟中，將一光配向釋放材料沉積至一基材上。在接下來的步驟中，利用一線性偏光預先配向該光配向釋放材料。在接下來的步驟中，將一經遮罩之繞射波片配置於光源與基材之間。在接下來的步驟中，經由該經遮罩之繞射波片令基材上的光配向釋放材料曝露至來自單一光源的光。在接下來的步驟中，其上有光配向釋放材料的基材係經反應性液晶薄膜塗布。在接下來的步驟中，聚合該反應性液晶薄膜。在接下來的步驟中，該經聚合之液晶聚合物薄膜係自基材釋放，且可用於任何適當的應用。
圖10提供更詳細的說明。圖10繪示根據此替代例示性實施例的配置。如圖10所繪示，單一光束1000入射在位於偏光調變器1004上方的光罩1002上。偏光調變器1004(例如，擺線繞射波片)提供在由基材1008所支撐的光配向層1006獲得之圖案的繞射特徵。基材1008可包含任何適當的材料，例如，聚合物薄膜。值得注意的是繞射波片可被成形為光罩。光罩1002、偏光調變器1004與基材1008在製作過程中最好彼此靠近如同使用接觸式蝕刻或投射系統之方式。圖10係為誇大尺寸的配置，提供說明上的方便。
圖11A、11B與11C繪示擺線繞射波片標籤陣列的不同樣貌，彼等首先在玻璃上獲得接著被轉移至支撐聚合物薄膜。圖11A與11B繪示該等標籤在交叉偏光器之間看起來的樣貌，因此背景為黑色。由於該等擺線繞射波片調變經由其中傳播的光之偏光狀態，因此標籤1100在光 交叉偏光器之間顯得明亮。然而，若沒有偏光器，標籤1100由於光被繞射出視場外而顯得較背景暗，如圖11C所繪示。基本上，以此技術可輕易地製作白底白字標籤及/或白底黑字標籤。這提供選項給設計者，在給定背景上製作更易讀及/或美觀的標籤。圖14A與14B係依據本發明從一基材上，移除含有一系列印刷標籤之聚合物薄膜的程序示意代表圖。圖14A顯示包含一系列印刷標籤的聚合物薄膜1402被置於一基材1404上。在製作程序中基材1404支撐聚合物薄膜1402。圖14B繪示從基材1404上將聚合物薄膜1402分開，以轉移至其它物件上，例如，支撐薄膜或隱形眼鏡。
依據又另外一種製作嵌入式標籤之方法的替代例示性實施例，在光配向層上直接建立繞射波片光配向的狀態。同樣地，整體方法包含數個步驟。在第一步驟中，將一光配向釋放材料沉積至一基材上。在下個步驟中，藉由使該光配向層經擺線偏光圖案處理，在其上建立繞射波片光配向狀態。在下個步驟中，根據所需求的圖案，沉積反應性液晶於該光配向層上。在下個步驟中，聚合該反應性液晶。在下個步驟中，使用溶劑(如水)來溶解該光配向釋放膜以釋放該標籤。所得到的標籤可用於任何數量之適合的應用上。圖12更仔細地繪示此程序。如圖12所繪示，光配向層1200塗布於基材1202上的全部區域係經擺線圖案化，接著根據包含標籤之圖案印刷液晶單體1204。聚合單體使該圖案釋放以供轉移到如圖2所繪示之隱形眼鏡上。將標籤1206以分開的字母、數字、標誌及/或符號的形式轉移到隱形眼鏡上，提供降低隱形眼鏡結構上之應力與減少標籤影響鏡片機械特性的優點，否則，特別是大尺寸標籤有可能導致形狀改變與鼓起。
值得注意的是，在以上任何例示性製程中，即便使用單一基材，可輕易分離單獨的標籤並應用在任何合適的結構上，如隱形眼鏡。一旦在支撐基材上形成包含圖案化全像圖的一組標籤，可在模製程序中將 標籤轉移到隱形眼鏡內側表面的非光學區域上。接著鏡片被單純水合及包裝。
依據又另外一種製作嵌入式標籤的例示性實施例，如圖13所繪示，一液晶單體1300係經塗布於位於基材1304上的擺線光配向膜1302之全區上，且藉由穿過光罩1308的光1306根據標籤圖案進行聚合。接著用溶劑洗掉圖案未聚合的部分，藉以釋放標籤。此方法的優點為不需印刷該單體，藉以簡化沉積程序。
除了轉移全部或部分標籤以外，可使用小型擺線繞射波片薄片及/或色素直接將標籤印刷在隱形眼鏡上。該薄片及/或色素可從，例如，與如圖12所繪示及說明的印刷程序相似之程序獲得。擺線繞射波片薄片及/或色素的尺寸及形狀，皆可藉由改變印刷狀態或聚合狀態以符合例如已用於生產中的標誌來加以控制。藉由建立該等薄片及/或色素，可減少不類似材料間的應力差異至最小。當使用較大的薄膜且其被結合至另一結構之中時，舉例來說，自不同材質形成的隱形眼鏡，應力由此產生。然而，當薄膜的尺寸縮小時，例如，藉由建立薄片及/或色素，應力可被減少。
嵌入式標籤可包含一如本說明書所闡述之薄膜，並且亦包括一或多個保護層。該一或多個保護層本身可為薄膜。該嵌入式標籤亦可包含功能性材料，包括光致變色材料與治療劑。
一旦標籤藉由在支撐基材上產生圖案化全像圖來製作後，其可能被結合至隱形眼鏡中。一般來說，在標準的鏡片製作技術中，該標籤只是被轉移並置放於鏡片模具之所欲位置上。理想上，該標籤係位於鏡片的周緣部分或區域，而非在光學區域內。
值得注意的是在本文中闡述之標籤製作程序可與任何數量的結構一起使用。例如，該標籤可被嵌入於高級手錶或紅酒或烈酒瓶上。此外，擺線繞射波片薄片及/或色素可以類似方式應用。
儘管所顯示與所說明者為據信最實際且最佳的實施例，但對熟悉此項技術者來說，仍可輕易思及偏離所說明且所顯示的特定設計與方法，且以不脫離本發明的精神與範疇之方式加以運用。本發明並非限制於所說明與繪示的特定構造，而是應建構為符合所有可落入隨附申請專利範圍之範疇內的所有修改。
100‧‧‧隱形眼鏡
102‧‧‧嵌入式標籤
104‧‧‧繞射區域
106‧‧‧眼睛

Claims (4)

  1. 一種用於製作用於嵌入一次級物件中之一標籤的方法，該方法包含下列步驟：沉積一光配向釋放材料至一基材上；配向該光配向釋放材料，該配向利用一線性偏光進行，以在該基材上建立一均勻背景；配置一光罩於該基材前方的一預定位置上；經由該光罩，曝露該基材上的該均勻背景至正交偏光狀態的干擾光束；塗布一反應性液晶薄膜至該基材；聚合該反應性液晶薄膜；釋放來自該基材的該經聚合之液晶聚合物薄膜；以及轉移該經釋放薄膜之至少一部分至該次級物件。
  2. 一種用於製作用於嵌入一次級物件中之一標籤的方法，該方法包含下列步驟：沉積一光配向釋放材料至一基材上；配向該光配向釋放材料，該配向利用一線性偏光進行，以在該基材上建立一均勻背景；配置一經遮罩之繞射波片於該基材上之該均勻背景的前方；經由該經遮罩之繞射波片，曝露該基材上的該均勻背景至一單一光束；塗布一反應性液晶薄膜至該基材上的該均勻背景；聚合該反應性液晶薄膜；釋放來自該基材的該經聚合之液晶薄膜；以及轉移該經釋放薄膜之至少一部分至該次級物件。
  3. 一種用於製作用於嵌入一次級物件中之一標籤的方法，該方法包含以下步驟：沉積一光配向釋放材料至一基材上；建立在該光配向釋放材料上之繞射波片光配向狀態，該建立藉由使該光配向釋放材料經一預定的擺線偏光圖案處理；沉積一反應性液晶薄膜於該光配向層上，該沉積根據該預定的擺線偏光圖案進行；聚合該反應性液晶薄膜；釋放來自該基材的該經聚合之液晶薄膜；以及轉移該經釋放薄膜之至少一部分至該次級物件。
  4. 一種用於從擺線繞射波片薄片製作用於嵌入一次級物件中之一標籤的方法，該方法包含以下步驟：沉積一光配向釋放材料至一基材上；建立在該光配向釋放材料上之繞射波片光配向狀態，該建立藉由使該光配向釋放材料經一預定的擺線偏光圖案處理；沉積一反應性液晶薄膜於該光配向層上，該沉積根據該預定的擺線偏光圖案進行；聚合該反應性液晶薄膜；釋放來自該基材的該經聚合之液晶薄膜；建立來自該經聚合之液晶薄膜之薄片(flakes)；以及轉移該薄片之至少一部分至該次級物件。
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