(57)【要約】      （修正有）【課題】偏光度の面内分布のない、透過率２０％以下の濃色の偏光素子、及び該偏光素子を簡略な工程で効率的に製造することができる偏光素子の製造方法を提供すること。【解決手段】視感透過率が７５％以下に染色された基材１を用い、該基材上に、アルコキシシラン及び／又はヘキサアルコキシジシロキサンを少なくとも含有する配列膜コート液を前記基材上に付着させて配列膜４を製膜する工程I、該配列膜に一軸方向に研磨処理を行い、一軸方向の研磨痕を有する配列層５を形成する工程II、該配列層上に、二色性色素を配列堆積させて偏光層６を形成する工程III、該偏光層上に色素を固定するための保護層７を形成する工程IVを有する、偏光素子の製造方法、及び該製造方法により得られてなる偏光素子である。【選択図】図１
2010256895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程I〜工程IVを有する偏光素子の製造方法。
工程I：視感透過率が７５％以下に染色された基材を用い、該基材上に、下記一般式（１）で表わされるアルコキシシラン及び／又は下記一般式（２）で表わされるヘキサアルコキシジシロキサン（Ａ）を少なくとも含有する配列膜コート液を付着させて配列膜を製膜する工程
Ｓｉ（ＯＲ1）a（Ｒ2）4-a              （１）
（Ｒ3Ｏ）3Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＯＲ4）3    （２）
（式中、Ｒ1、Ｒ3及びＲ4は、それぞれ独立に炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｒ2は、炭素数１〜１０のアルキル基であり。ａは３又は４である。）
工程II：工程Iで製膜した配列膜に一軸方向に研磨処理を行い、一軸方向の研磨痕を有する配列層を形成する工程
工程III：工程IIで形成した配列層上に、二色性色素を配列堆積させて偏光層を形成する工程
工程IV：工程IIIで形成した偏光層上に色素を固定するための保護層を形成する工程
【請求項２】
工程Iで製膜される配列膜がゾル−ゲル膜である、請求項１に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項３】
前記配列膜コート液が、前記アルコキシシラン及び／又はヘキサアルコキシジシロキサン（Ａ）、水（Ｂ）及びアルコール類（Ｃ）を含有する混合物を４０〜１２０℃で０．５〜２４時間の条件で加熱処理を行い調製されてなるものである、請求項１又は２に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項４】
工程Iの加熱処理において、（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する混合物を加熱還流する、請求項３に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項５】
（Ａ）成分が、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、ヘキサエトキシジシロキサン、及びヘキサメトキシジシロキサンからなる群から選ばれる１種以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の偏光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により得られてなる偏光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光素子の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、偏光度の面内分布のない、濃色の偏光素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
偏光フィルム（ヨウ素化合物や二色性色素で染色したポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を１軸方向に延伸処理したフィルム）をレンズ基材中に導入固定化し、偏光レンズを作製する技術が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
しかし、偏光フィルムには、熱膨張・収縮挙動に１軸延伸加工に起因して面内異方性が存在するために、偏光レンズ作製のための加熱工程を経ると、作製されたレンズ基材に異方性を有した内部歪みが発生する。この内部歪みは、いわゆる光弾性効果によって、本来等方的な屈折率を有するレンズ基材に屈折率異方性を発生させる。
この結果、偏光光がレンズに入射したときにこの異方的な内部歪みに応じて偏光光がわずかに回転してしまうため、面内で偏光度の低い部分が生じてしまう。
【０００３】
このような偏光度に不均一を有した状態で入射された偏光光を観察すると、レンズ面内に明暗が生じてしまい、偏光レンズとしての機能に障害が生じる。この明暗はしばしば偏光レンズの吸収軸方向に対して平行・直行する十字の形態で観察され、このような内部歪みおよびそれに起因する偏光度の面内分布の明暗の抑制は、レンズ基材製造条件の調整等で改良が進められてきたが、いまだ充分には解決されていない。
特に濃度の高いすなわち透過率の低いレンズの場合、この効果の影響は顕著に観察される。これは、濃度が高い（透過率が低い）方がわずかな透過光量変化を人間が検知しやすいと考えられるからである。
【０００４】
また、二色性を有し、かつ水溶液状態で液晶相を呈する色素を用いた偏光素子の作製手法が知られている。例えば、透明基材の表面上に偏光層及び保護層を有し、透明基材と偏光層との間に、配列膜として無機中間層を有する偏光素子が提案されている（例えば、特許文献３参照）。無機中間層は酸化シリコン、金属酸化物、あるいはその混合物の組み合わせからなり、真空蒸着によりこれら金属酸化物の蒸着膜が基材表面の配列膜として形成され、二色性色素を配列堆積させて偏光層が形成される。
このような偏光素子は、偏光フィルムを用いた偏光素子と異なり、内部歪みおよびそれに起因する偏光度の面内分布の発生は抑制される。
しかしながら、偏光素子の透過色を調整する手法はいまだ開発されていない。例えば、透過色を調整する手法として、二色性色素の使用量により透過率を調整する手法が考えられるが、使用する色素を一定量以上厚く基材上に堆積固定化することが困難であり、透過率２０％程度の濃色を実現するには至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９９６８７号公報
【特許文献２】特開２００７−５２２１０号公報
【特許文献３】特表２００８−５２７４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような状況下でなされたものであり、偏光度の面内分布のない、透過率２０％以下の濃色の偏光素子、及び該偏光素子を簡略な工程で効率的に製造することができる偏光素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、視感透過率が７５％以下に染色された基材を用い、該基材上にアルコキシシラン及び／又はヘキサアルコキシジシロキサンを含有する配列膜コート液を用いて配列層を形成することにより上記課題を解決しうることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記工程I〜工程IVを有する偏光素子の製造方法及び該製造方法により得られてなる偏光素子に関する。
工程I：視感透過率が７５％以下に染色された基材を用い、該基材上に、下記一般式（１）で表わされるアルコキシシラン及び／又は下記一般式（２）で表わされるヘキサアルコキシジシロキサン（Ａ）を少なくとも含有する配列膜コート液を付着させて配列膜を製膜する工程
Ｓｉ（ＯＲ1）a（Ｒ2）4-a              （１）
（Ｒ3Ｏ）3Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＯＲ4）3    （２）
（式中、Ｒ1、Ｒ3及びＲ4は、それぞれ独立に炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｒ2は、炭素数１〜１０のアルキル基であり。ａは３又は４である。）
工程II：工程Iで製膜した配列膜に一軸方向に研磨処理を行い、一軸方向の研磨痕を有する配列層を形成する工程
工程III：工程IIで形成した配列層上に、二色性色素を配列堆積させて偏光層を形成する工程
工程IV：工程IIIで形成した偏光層上に色素を固定するための保護層を形成する工程
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば偏光度の面内分布のない、透過率２０％以下の濃色の偏光素子、及び該偏光素子を簡略な工程で効率的に製造することができる偏光素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の偏光素子の作製工程の一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において得られる偏光素子の構成について、図１（Ｅ）を参照しつつ説明する。本発明における偏光素子は、基材１上に配列層５及び偏光層６を有する。偏光層６は、二色性色素を堆積配列して形成され、通常、その上に色素を固定するための保護層７を有する。さらに、本発明における偏光素子は、必要に応じて、図１（Ｅ）の例のように基材１上にハードコート層２や密着層３、あるいは保護層７上に撥水膜等の機能性膜８を有していてもよい。偏光素子の好適例としては、例えば、基材１としてレンズ基材を用いる偏光レンズが挙げられる。
【００１２】
本発明における偏光素子の製造方法は、下記工程I〜工程IVを有する。
工程I：視感透過率が７５％以下に染色された基材を用い、該基材上に、下記一般式（１）で表わされるアルコキシシラン及び／又は下記一般式（２）で表わされるヘキサアルコキシジシロキサン（Ａ）を少なくとも含有する配列膜コート液を付着させて配列膜を製膜する工程
Ｓｉ（ＯＲ1）a（Ｒ2）4-a              （１）
（Ｒ3Ｏ）3Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＯＲ4）3    （２）
（式中、Ｒ1、Ｒ3及びＲ4は、それぞれ独立に炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｒ2は、炭素数１〜１０のアルキル基であり。ａは３又は４である。）
工程II：工程Iで製膜した配列膜に一軸方向に研磨処理を行い、一軸方向の研磨痕を有する配列層を形成する工程
工程III：工程IIで形成した配列層上に、二色性色素を配列堆積させて偏光層を形成する工程
工程IV：工程IIIで形成した偏光層上に色素を固定するための保護層を形成する工程
【００１３】
工程Iにおいて、視感透過率が７５％以下に染色された基材１を用い、該基材上に、配列膜４を製膜する（図１（Ａ）参照）。
【００１４】
（基材）
本発明で使用する基材としては、視感透過率が７５％以下に染色された基材であり、視感透過率が７５％を超える基材を使用する場合には、該基材をあらかじめ所定の色調に染色しておく。前記視感透過率は、本発明の効果を充分に発揮させる観点から、６０％以下が好ましく、５５％以下がより好ましく、５０％以下がさらに好ましい。
基材の染色方法としては、染色するレンズ基材に適用可能な従来公知の方法を採用することができ、例えば、昇華染色法、色素溶液に加温浸漬する方法、レンズ基材に色素等の着色剤を混合しておく方法、着色フィルムをレンズに貼り付け加熱などによって着色をレンズ表面に転写する方法等が挙げられる。この基材にさらに二色性色素からなる偏光層を設けることにより、所望の色調および透過率を得ることができる。
偏光素子の最終的な色調および透過率は、この基材染色濃度、及び偏光層に使用する二色性色素の量で決定される。このため、あらかじめ基材染色時の色調および染色濃度は、偏光層の色調および透過率を勘案して決定することができる。
【００１５】
基材の材質としては、特に限定されないが、プラスチック基材、無機ガラス基材等が挙げられる。プラスチック基材の材質は、例えば、メチルメタクリレート単独重合体、メチルメタクリレートと１種以上の他のモノマーとの共重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート単独重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートと１種以上の他のモノマーとの共重合体、イオウ含有共重合体、ハロゲン共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリチオウレタン、エピチオ基を有する化合物を材料とする重合体などが挙げられる。
基材の表面形状は、特に限定されないが、平面状、凹面状、又は凸面状等の任意の形状とすることができる。
【００１６】
本発明において、基材上に製膜される配列膜としては、大掛かりな設備を必要とせず、工程を簡略化できる観点から、ゾル−ゲル法により形成される配列膜が好ましい。
【００１７】
ゾル−ゲル法では、配列膜コート液を基材上に付着させて配列膜（ゾル−ゲル膜）が形成される。
配列膜コート液としては、下記一般式（１）で表わされるアルコキシシラン及び／又は下記一般式（２）で表わされるヘキサアルコキシジシロキサン（Ａ）を少なくとも含むことが好ましい。前記（Ａ）成分は、水の存在下、加水分解反応が進行し、膜中の連続する骨格構造を形成するとともに、膜硬化性を付与し、さらに偏光層の剥離を抑制するために使用される。
配列膜コート液としては、その他に無機酸化物ゾル、溶媒、硬化触媒等の成分を必要に応じて混合することにより調製することができる。
【００１８】
Ｓｉ(ＯＲ1)a(Ｒ2)4-a              （１）
(Ｒ3Ｏ)3Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ(ＯＲ4)3    （２）
【００１９】
ここで、上記一般式（１）におけるＲ1、及び上記一般式（２）におけるＲ3〜Ｒ4は、それぞれ独立に炭素数１〜５のアルキル基であり、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基等が挙げられる。この中で、メチル基、及びエチル基が好ましい。
上記一般式（１）におけるＲ2は、炭素数１〜１０のアルキル基であり、上記で例示した炭素数１〜５のアルキル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、及び２−エチルヘキシル基等が挙げられる。この中では、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましい。上記一般式（１）におけるａは、３又は４である。
【００２０】
一般式（１）で表わされるテトラアルコキシシラン（式中、ａ＝４）としては、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラメトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシランテトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン等が挙げられる。
【００２１】
一般式（１）で表わされるトリアルコキシシラン（式中、ａ＝３）としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン等が挙げられる。
【００２２】
一般式（２）で表わされるヘキサアルコキシジシロキサンとしては、特に限定されないが、例えば、ヘキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキサン等が挙げられる。
【００２３】
これらの中で、好ましくはテトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、ヘキサエトキシジシロキサン、及びヘキサメトキシジシロキサンであり、より好ましくは、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、さらに好ましくはテトラエトキシシランである。これらは、１種単独でも２種以上を組み合わせても使用することができる。
【００２４】
なお、本発明において、（Ａ）成分以外のアルコキシシラン化合物として、例えば、官能基含有アルコキシシランを本発明の効果を阻害しない範囲で（Ａ）成分と併用して使用することもできるが、製造工程における偏光層の剥離を低減する観点から、含有しないことが好ましい。官能基含有アルコキシシランとしては、具体的に、後で保護層に用いられる材料として例示されるグリシドキシ基含有トリアルコキシシラン、エポキシアルキルアルコキシシラン及びアミノ基含有アルコキシシラン等が同様に挙げられる。
本発明において、シラン化合物の中で、一般式（１）で表わされるテトラアルコキシシラン（式中、ａ＝４）を単独あるいは他のシラン化合物より多く用いることが好ましい。
【００２５】
本発明に用いる配列膜コート液としては、例えば、上記（Ａ）成分と、無機酸化物ゾルとを含有する混合物等が挙げられるが、中でも、偏光層の剥離を抑える観点から、上記（Ａ）成分と、水（Ｂ）及びアルコール類（Ｃ）を含有する混合物等が好ましく挙げられる。
配列膜コート液の調製方法は、特に制限されず、所定量の各成分を秤取り充分に攪拌混合することにより行うことができる。なお、各成分の添加順序は特に限定されない。
【００２６】
無機酸化物ゾルを用いる場合には、無機酸化物としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｉ及びＴｉ等から選ばれる１種以上の元素からなる酸化物が挙げられる。これらの中で、配列層の硬度を高め、更に偏光層の剥離を抑制し、かつ製造の容易さという観点から、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）が好ましい。この中でも特に化学的安定性及び膜硬度増加効果の両立という観点から、シリカ（ＳｉＯ2）を用いることが好ましい。無機酸化物は、１種単独でも２種以上を組み合わせても使用することができる。
【００２７】
無機酸化物ゾルは、アルコール等の溶媒に固形分量が好ましくは０．５〜７０質量％となるように無機酸化物粒子を分散させたものである。また、膜硬度増加効果及び膜自身のヘイズ（曇り）を発生させないという観点から、無機酸化物粒子の粒径としては１〜１００ｎｍであることが好ましい。
（Ａ）成分と無機酸化物ゾル中の固形分とのモル比〔（Ａ）／無機酸化物ゾル（固形分）〕としては、配列層が過度に硬くなることがなく、配列層上に積層される偏光層との密着性が向上させる観点から、好ましくは９９．９／０．１〜４０／６０であり、より好ましくは９０／１０〜４５／５５、さらに好ましくは８０／２０〜５０／５０、特に好ましくは７５／２５〜６０／４０である。
【００２８】
配列膜コート液を前記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する混合物として調製する場合、系に添加される水（Ｂ）の使用量は、（Ａ）成分に対して、０．５〜３モル当量の範囲が好ましく、１〜２モル当量の範囲がより好ましい。水の添加量が（Ａ）成分に対して０．５モル当量以上であれば、加水分解反応中にアルコキシ基が残留することなく、プラスチックレンズの使用に耐えうる硬度の膜を形成することができ、３モル当量以下であれば、必要以上に（Ａ）成分同士の重合による膜硬化が起こり、硬化してできるポリシロキサンの一分子が大きくなってしまうことから、膜の構造が粗となり、結果的にプラスチックレンズ用途の膜としての硬さが充分に得られないといった心配がない。
水（Ｂ）の添加方法としては、特に制限はなく、加水分解反応を促進させるために、通常添加される酸またはアルカリ触媒の水溶液として添加してもよい。
【００２９】
アルコール類（Ｃ）は、アルコキシシラン及び／又はヘキサアルコキシジシロキサン（Ａ）及び、水（Ｂ）に可溶な溶媒として使用される。
アルコール類（Ｃ）としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、２−メトキシエタノール、ジアセトンアルコール及び１−メトキシ−２−プロパノール等が挙げられる。この中で、アルコール類に対するシラン類、シロキサン類の溶解度の観点から、メタノール、エタノール、イソプロパノールが好ましい。
アルコール類（Ｃ）の使用量は、（Ａ）成分に対して、好ましくは２０〜５００質量％の範囲、より好ましくは５０〜４００質量％の範囲である。アルコール類（Ｃ）の使用量が、（Ａ）成分に対して２０質量％以上であれば、（Ａ）成分を充分に溶解させる力が確保でき、５００質量％以下であれば、（Ａ）成分の反応性を保つことが可能である。
なお、本発明の効果が損なわれない範囲で、所望により、溶媒としてジメチルホルムアミドなどのアミド類、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類等を使用することもできる。
【００３０】
次に、上記で調製した混合物、好ましくは（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する混合物を加熱処理し、ゾル−ゲル法によるアルコキシシラン材料中のアルコキシ基の加水分解、縮重合を経て、配列膜コート液を調製することができる。
加熱処理の温度としては、（Ａ）成分の析出やゲル化が起こらない範囲で加水分解反応を十分に進行させるという観点から、４０〜１２０℃の範囲が好ましく５０〜１１０℃の範囲がより好ましく、７０〜１００℃の範囲がさらに好ましい。
また、十分な反応速度を得る観点から、できるだけ高い温度を保持して撹拌下加熱処理することが好ましく、このために、加熱処理において、（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する混合物を加熱還流することが好ましい。
加熱処理の時間は、好ましくは０．５〜２４時間の範囲である。また、上記の加熱温度の範囲内に連続して一定時間保持されるように制御されることが好ましい。長時間高温状態に保つと、（Ａ）成分の析出やゲル化といった問題が起こる。これらの観点から、１〜１５時間の範囲がより好ましい。
上記のように調製した配列膜コート液を用いることにより、後の工程において形成される配列層と偏光層との密着性を向上させることが可能となり、偏光層の剥離を効果的に低減することができる。
【００３１】
さらに、偏光層の剥離や曇りを低減するために、上記で得られた混合物に、必要に応じて、アルミニウムキレート（Ｄ）を添加して、さらに加熱処理することが好ましい。アルミニウムキレート（Ｄ）としては、例えば、アルミニウムアセチルアセトナート、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトナート）、及びアルミニウムモノイソプロポキシモノオレオキシエチルアセトアセテート等が挙げられる。これらは、１種単独でも２種以上を組み合わせても使用することができる。
アルミニウムキレート（Ｄ）の使用量は、（Ａ）成分に対して、好ましくは０．０５〜５質量％の範囲、より好ましくは０．１〜３質量％の範囲である。アルミニウムキレート（Ｄ）の使用量が、（Ａ）成分に対して０．０５質量％以上であれば、剥離や曇りを低減する効果を付与することができ、５質量％以下であれば、アルミニウム含量が高くなりすぎることによる密着性や透明性の低下といった問題がない。
（Ｄ）成分添加後の加熱処理の温度としては、好ましくは４０〜１２０℃の範囲であり、より好ましくは５０〜１００℃の範囲である。（Ｄ）成分添加後の加熱処理の時間としては、好ましくは０．５〜２４時間の範囲である。加熱処理は撹拌しながら行うことが好ましい。
配列膜コート液の固形成分量は、好ましくは０．２〜２０質量％、より好ましくは１〜１０質量％である。コート液の固形成分量は、所望の範囲となるように上記で例示したアルコール類等の溶媒を用いて調整することができる。なお、コート液の固形成分は、後述する実施例に記載の方法によって算出することができる。
【００３２】
工程Iにおいて、基材上に前記で調製した配列膜コート液を付着させて配列膜を製膜する（図１（Ａ）参照）。このような製膜方法によれば、ＳｉＯ2のような無機酸化物による層を形成するのに必要となる大掛かりな真空蒸着設備を利用する方法と比べて、煩雑さを解消し、製造工程を簡略化することができる。
【００３３】
本発明の偏光素子は、基材上に配列層が形成される。配列層は、基材上に直接積層されていてもよく、前記基材と配列層との間に、ハードコート層やプライマー層を有していてもよい。
【００３４】
基材と配列層との間に必要に応じて形成されるハードコート層には、特に限定されず、公知の有機ケイ素化合物及び無機酸化物コロイド粒子よりなるコーティング組成物を使用することができる。有機ケイ素化合物及び無機酸化物コロイド粒子としては、例えば、特開２００７−７７３２７号公報明細書段落〔００７１〕〜〔００７４〕に記載のものが同様に挙げられる。ハードコート層用コ−ティング組成物は、従来知られている方法で調製することができる。
ハードコート層を基材上に形成する方法としては、上記コ−ティング組成物を基材に塗布する方法が挙げられる。塗布手段としてはディッピング法、スピンコーティング法、スプレー法等の通常行われる方法が適用できるが、面精度の観点からディッピング法、スピンコーティング法が特に好ましい。
また、プライマー層には、密着性を向上させる観点から、ポリウレタン等の公知の各種樹脂を用いることができる。
【００３５】
上記コート液を基材上に付着させる前に、基材に、酸、アルカリ、各種有機溶剤による化学的処理、プラズマ、紫外線などによる物理的処理、各種洗剤を用いる洗剤処理、サンドブラスト処理、さらには各種樹脂を用いたプライマー処理を施すことによって、基材と配列層との密着性等を向上させることができる。
【００３６】
上記コート液を基材上に塗工し、続いて熱処理することにより、基材上に付着させ、好ましくはゾル−ゲル膜を製膜することができる。上記コート液の塗工方法としては、特に限定はないが、スピンコート、ディップコート、フローコート、スプレーコート等の公知の方法が適用でき、中でも面精度の観点から、スピンコートが好ましい。
ゾル−ゲル膜の厚みは、好ましくは０．０２〜５μｍ、より好ましくは０．０５〜０．５μｍである。この厚みが０．０２μｍ以上であると、研磨加工の際に膜全体の剥離が生じるがことなく、配列層として機能させることができ、５μｍ以下であるとクラックの発生を減らすことができる。
塗工及び熱処理の条件には、特に制限はないが、例えば、塗工条件としては、塗工時間０．５〜３分の範囲が好ましい。スピンコートの場合のスピンコーターの回転数は、２００〜２０００ｒｐｍの範囲が好ましい。また、熱処理は、５０〜１２０℃、０．５〜３時間で行うことが好ましい。
【００３７】
工程Iの後、かつ次の工程IIの前に、工程Iで製膜した配列膜を弱酸または弱アルカリの水溶液に浸漬処理することが好ましい。配列膜を弱酸または弱アルカリ溶液に浸漬処理することにより、配列膜と色素層との密着性が上がり剥がれ難くなり、更に耐擦傷性が向上し、磨き傷によるヘイズの発生を抑えることができる。なお、ここでいう弱酸とは解離指数ｐＫaが３．５以上の酸を指し、弱アルカリとは解離指数ｐＫbが３．５以上のアルカリを指す。
浸漬処理に使用する弱酸または弱アルカリとしては、酢酸、シュウ酸、ギ酸、安息香酸等の弱酸、アンモニア水、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の弱アルカリが挙げられる。浸漬条件は、特に制限はないが、好ましくは、処理時間１〜３０分、更に好ましくは３〜２０分である。
【００３８】
工程IIでは、二色性色素を配列層上に配列堆積させるために、工程Iで製膜した配列膜４に一軸方向に研磨処理を行い、一軸方向の研磨痕を有する配列層５を形成する（図１（Ｂ）参照）。研磨処理は研磨剤を用いて行うことが好ましい。
工程IIにおいて、基材上に形成される配列層は、二色性色素を配列堆積させるために設けられる。配列層は、配列膜コート液を付着させて製膜され、好ましくはゾル−ゲル膜からなる。
ここで、液晶の場合には、基板にある一方向の摩擦加工や研磨加工により、この方向と一定の方向関係で配列することが知られている。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）製造において、液晶をセル内で配列するために、基板上に取り付けた配列膜（ポリイミドなど）を一方向に擦る、いわゆるラビング工程が行われることはよく知られている。二色性色素からなる溶液を一方向研磨した基材上にコートし、この色素を配列させその二色性を利用する技術は、例えば、米国特許２４００８７７号明細書や米国特許４８６５６６８号明細書等に開示されている。
本発明においても、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）製造における液晶の場合と同様に、基材上に形成したゾル−ゲル膜を研磨処理することにより、二色性色素を一軸方向に配列させることができる。
【００３９】
研磨処理に使用される研磨剤としては、特に制限ないが、例えば、研磨剤粒子を含むスラリーをウレタンフォーム等の発泡材料に浸漬させたものを用いることができる。研磨剤粒子としては、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＣｅＯ2等が挙げられる。この中で、形成したゾル−ゲル膜に対する硬度（研磨の容易さ、仕上がり）、および化学的安定性の観点から、Ａｌ2Ｏ3が好ましい。これらは１種単独でも、又は２種以上組み合わせて用いてもよい。また、研磨剤粒子を含むスラリーには、粘度改質剤、ｐＨ調整剤等が含有していてもよい。
【００４０】
研磨剤粒子の平均粒径としては、３μｍ以下であることが好ましい。さらに、ゾル−ゲル膜の場合、無機物質で出来た薄膜のような硬さが無いので、平均粒径が２μｍ未満の研磨剤を使用した研磨加工が可能であり、この観点から、０．５〜１．５μｍがより好ましく、０．７〜１．４μｍがさらに好ましい。また、従来よりも更に微細な粒子の研磨剤を使用できることで、よりきめ細かな研磨加工ができ、研磨圧が高くなったり、一箇所を集中的に研磨した場合でも、磨き傷によるヘイズの発生を抑えることができ、不良品の発生を減らすことができ、偏光素子を容易に製造することができる。
研磨条件は、特に限定されず、回転速度、研磨圧、及び研磨時間等を適宜調整することができる。
【００４１】
工程IIIでは、工程IIで形成した一軸方向の研磨痕を有する配列層５上に、二色性色素を配列堆積させて偏光層６を形成する（図１（Ｃ）参照）。
本発明における偏光層は、１種以上の二色性色素を含んでなるものである。ここで、「二色性」とは、媒質が光に対して選択吸収の異方性を有するために、透過光の色が伝播方向によって異なる性質を意味し、二色性色素は、偏光光に対して色素分子のある特定の方向で光吸収が強くなり、これと直行する方向では光吸収が小さくなる性質を有する。また、二色性色素の中には、水を溶媒とした時、ある濃度・温度範囲で液晶状態を発現するものが知られている。このような液晶状態のことをリオトロピック液晶という。この二色性色素の液晶状態を利用して特定の一方向に色素分子を配列させることができれば、素子として光吸収の異方性が得られ偏光素子として機能させることができる。
本発明に使用される二色性色素としては、特に限定されず、偏光素子に通常使用されるものとして知られているものを用いることができる。例えば、アゾ系、アントラキノン系、メロシアニン系、スチリル系、アゾメチン系、キノン系、キノフタロン系、ペリレン系、インジゴ系、テトラジン系、スチルベン系、ベンジジン系等が挙げられる。また、米国特許２４００８７７号明細書、特表２００２−５２７７８６号公報明細書に記載されているもの等も挙げられる。
【００４２】
通常、偏光層形成の前に、研磨加工した配列層の表面を完全に洗浄、及び乾燥させる。次に、二色性色素を含有する水溶液あるいは懸濁液（好ましくは水溶液）を、研磨痕を有する配列層上に塗布、さらに二色性色素の非水溶化処理を行うことで偏光層を形成することができる。
二色性色素を含有する水溶液あるいは懸濁液に、さらに上記以外の色素などを、本発明の効果を損なわない限り配合することで、所望の色相を有する偏光素子を製造することができる。さらに塗布性等を向上させる観点から、必要に応じてレオロジー改質剤、接着性促進剤、可塑剤、レベリング剤等の添加剤を配合してもよい。
塗布方法としては、特に限定はないが、スピンコート、ディップコート、フローコート、スプレーコート等の公知の方法が挙げられる。
上記非水溶化処理としては、配列層上に塗布した二色性色素を金属塩水溶液に浸漬する方法が好ましい。使用できる金属塩としては、特に限定されてないが、ＡｌＣｌ3、ＢａＣｌ2、ＣｄＣｌ2、ＺｎＣｌ2、ＦｅＣｌ2及びＳｎＣｌ2等が挙げられる。この中で、安全性の観点から、ＡｌＣｌ3及びＺｎＣｌ2が好ましい。非水溶化処理後、二色性色素の表面をさらに乾燥させてもよい。
偏光層の厚さは、特に限定されないが０．０５〜０．５μｍの範囲であると好ましい。
【００４３】
工程IVは、工程IIIで形成した偏光層６上に色素を固定するための保護層７を形成する工程（図１（Ｄ）参照）である。
上記保護層に用いられる材料としては、有機ケイ素化合物を用いることができ、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（γ−ＧＰＳ）、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のグリシドキシ基含有トリアルコキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリプロポキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリブトキシシラン、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメトキシシラン、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピルトリエトキシシラン、δ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）ブチルトリメトキシシラン、δ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）ブチルトリエトキシシラン等のエポキシアルキルアルコキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等のアミノ基含有アルコキシシラン等が好ましく挙げられるが、特にこれらに限定されない。これら化合物は１種単独でも、又は２種以上組み合わせて用いてもよい。
色素保護層は、偏光層上に上記有機ケイ素化合物を含む液をディッピング法、スピンコーティング法、スプレー法等の公知の手段によって塗布、次いで熱硬化により製膜し形成することができる。この際に、上記有機ケイ素化合物は、偏光層に浸透し、実質的に色素保護層と偏光層とが一体化した層が形成される。色素保護層と偏光層が一体化した層の膜厚は、特に限定されないが０．０５〜１μｍの範囲であると好ましい。
【００４４】
得られた偏光素子に対しては、耐擦傷性を向上させるハードコート膜、反射防止膜、撥水膜、ＵＶ吸収膜、赤外線吸収膜、フォトクロミック膜、静電防止膜等の機能性膜８を公知の方法で形成することもできる（図１（Ｅ）参照）。
【００４５】
上記の方法によれば、簡略な工程によって透過率２０％以下という高い濃度を有する高品質な偏光素子を製造することができる。本発明の偏光素子は、偏光度の面内分布のない、透過率２０％以下の濃色の偏光素子であり、眼鏡レンズ、サングラス、ディスプレイ機器、光伝送機器、自動車や建物の窓ガラス等の光学用途に広く用いられ、特に眼鏡用プラスチックレンズとして好ましく用いられる。眼鏡用プラスチックレンズの場合には、屈折率は、通常１．５０〜１．８０であり、また、アッベ数は、通常３０以上である。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、得られた偏光素子の物性評価は以下のようにして行った。
（１）視感透過率および色調
視感透過率および色調はＪＩＳ  Ｚ８７０１，ＪＩＳ  Ｚ８７２９に記載の方法で評価した（２°視野，Ｄ65光源）。色調は、彩度・色相（ＣＩＥ１９７６（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）表色系表示による色度座標を求めることで評価した。可視分光光度計により透過率の波長依存性を測定し，ＪＩＳ８７０１付表に与えられた光源光分光分布および等色関数を用いて算出した。
【００４７】
（２）偏光度
偏光度（Ｐeff）は、ＩＳＯ８９８０−３にしたがって、直線偏光光に対して偏光素子の透過軸が平行方向のときの視感透過率（Ｔ//）及び偏光素子の透過軸が直行方向のときの視感透過率（Ｔ⊥）を求め、次式により算出することで評価した。平行透過率及び垂直透過率は、可視分光光度計と偏光子（グラントムソンプリズム）を用いて測定した。
Ｐeff（％）＝〔（Ｔ//−Ｔ⊥）／（Ｔ//＋Ｔ⊥）〕×１００
【００４８】
（３）偏光度の面内分布
偏光度の面内分布は、ライトボックス（ハクバ社製、ＫＬＶ−５７００）上に、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）シートでＰＶＡ製偏光フィルムを挟み固着して作製した偏光シート（偏光度９９．８％以上）を置き、この偏光シート上に、実施例及び比較例で作製した偏光レンズを設置し、その透過光を肉眼で観察することで評価した。
【００４９】
実施例１
（配列膜コート液の製造）
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）（分子量２０８.３、商品名「ＫＢＥ−０４」、信越化学工業株式会社製)８５ｇに、エタノール４０ｇを添加して撹拌した。次いで、０．０１ｍｏｌ／Ｌ塩酸１４．７５ｇ(ＴＥＯＳの２倍モル量の水を含む)を撹拌しながら添加した。この混合液が透明になるまで５分間撹拌した。
次に、冷却管を取り付けた丸底フラスコに上記混合液を充填し、マントルヒータでフラスコを加熱し、冷却管に室温の水を通水することで１時間加熱還流処理した。この間、液は攪拌され、液温が７５〜８０℃に保持されていた。その後自然放冷により１時間かけてこの液体を室温まで冷却して、配列膜コート原液を得た。得られた配列膜コート原液５ｇに、エタノール３０ｇを加え希釈、攪拌して、配列膜コート液１（固形成分：コート液全量の２．５質量％）を得た。
ここで、固形成分とは、アルコキシシラン材料中のアルコキシ基（ＯＲ基、Ｒ：アルキル基）がすべて加水分解されシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）が形成されたときの化学量論量を「固形成分」量とする。
【００５０】
（配列膜の製膜）
レンズ基材として、昇華染色法によって染色されたポリウレタン樹脂からなるレンズ（屈折率１．５３，度数０．００，ハードコート付き，視感透過率４６％）を用いて、レンズ凹面に配列膜コート液をスピンコート（８００ｒｐｍで約２ｍｌを供給、６０秒保持）、続いて８５℃、１時間の熱処理を施し硬化させ、厚さ約１００ｎｍの配列膜（ゾル−ゲル膜）を製膜した。
【００５１】
（研磨処理）
得られた配列膜に、研磨剤含有ウレタンフォーム（研磨剤：「ＰＯＬＩＰＬＡ１０３Ｈ」、フジミインコーポレーテッド社製、平均粒径０．８５μｍＡｌ2Ｏ3粒子、ウレタンフォーム：球面レンズの凹面の曲率とほぼ同形状）を用いて、一軸研磨加工処理を回転数３５０ｒｐｍ、研磨圧５０ｇ/ｃｍ2の条件で１０秒間施した。研磨処理を施したレンズは純水により洗浄、乾燥させた。
【００５２】
（偏光層の形成）
レンズを乾燥後、研磨処理面上に、二色性色素〔商品名「Varilight solution 2S」、スターリング オプティクス インク（Sterling Optics Inc）社製〕の約５質量％水溶液２〜３ｇを用いてスピンコートを施し、偏光層を形成した。スピンコートは、色素水溶液を回転数３００ｒｐｍで供給し、８秒間保持、次に回転数４００ｒｐｍで供給し４５秒間保持、さらに１０００ｒｐｍで供給し１２秒間保持することで行った。
次いで、塩化鉄濃度が０.１５Ｍ、水酸化カルシウム濃度が０.２ＭであるｐＨ３.５の水溶液を調製し、この水溶液に上記で得られたレンズをおよそ３０秒間浸漬し、その後引き上げ、純水にて充分に洗浄を施した。この工程により、水溶性であった色素は難溶性に変換される。形成された偏光層の厚さは、０．５μｍであった。
【００５３】
（色素保護膜の形成）
その後、レンズをγ−アミノプロピルトリエトキシシラン１０質量％水溶液に１５分間浸漬し、その後純水で３回洗浄し、８５℃で３０分間熱硬化した。さらに、冷却後、レンズを空気中にてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２質量％水溶液に３０分浸漬した後、１００℃の炉で３０分間熱硬化、硬化後冷却して色素保護膜を形成した。
【００５４】
（機能性膜の形成）
色素保護膜を形成したレンズに、研磨剤（商品名「ＰＯＬＩＰＬＡ１０３Ｈ」、株式会社フジミインコーポレーテッド製、粒径０.８μｍ）で研磨処理を施し充分洗浄した。
次に紫外線硬化性樹脂（商品名「３０７５」、株式会社スリーボンド製）をスピンコート（５００ｒｐｍで供給、４５秒保持）により塗布した。塗布後、紫外線照射装置によりＵＶ照射光量６００ｍＪ／ｃｍ2で硬化し、ハードコートをレンズに施した。
レンズ基材と偏光レンズにおける視感透過率、彩度・色相（ＣＩＥ１９７６(Ｌ*ａ*ｂ*)表色系表示）、及び偏光効率を測定した結果を表１に示す。その結果、視感透過率の透過率の低い、やや緑がかった偏光レンズが得られた。
【００５５】
実施例２
レンズ基材として、昇華染色法により染色されたポリチオウレタン樹脂レンズ（屈折率１．６７，度数０．００，ハードコート付き，視感透過率４３％）を用いた以外は、実施例1と同様に偏光レンズを作製した。透過率の低いやや赤みのあるグレー色の偏光レンズが得られた。レンズ面内の偏光度の不均一は観察されなかった。結果を表１に示す。
【００５６】
実施例３
レンズ基材として、昇華染色法により染色されたポリスルフィド樹脂レンズ（屈折率１．７０，度数０．００，ハードコート付き，視感透過率４７％）を用いた以外は、実施例1と同様に偏光レンズを作製した。透過率の低いやや紫がかったグレー色の偏光レンズが得られた。レンズ面内の偏光度の不均一は観察されなかった。結果を表１に示す。
【００５７】
実施例４
レンズ基材として、浸漬法により染色されたポリカーボネート製レンズ基材（屈折率１．５９，度数０．００，ハードコート付き，視感透過率４５％）を用い、レンズ凸面側に配列膜を以下の方法で取り付けた以外は実施例１と同様に偏光レンズを作製した。
レンズ凸面のハードコート表面に研磨剤（「ＰＯＬＩＰＬＡ１０３Ｈ」、フジミインコーポレーテッド社製、平均粒径０．８μｍＡｌ2Ｏ3粒子、ウレタンフォーム：球面レンズの凸面の曲率とほぼ同形状）を用いて研磨処理を施し表面改質を行なった。表面を充分に洗浄した後、実施例１と同様に配列膜を形成した。
その結果、実施例１と同様、透過率の低いわずかに緑がかった偏光レンズが得られた。レンズ面内の偏光度の不均一は観察されなかった。結果を表１に示す。
【００５８】
比較例１及び２
ＰＶＡ偏光フィルム（ポラテクノ社製、ＧＲＥＹ−１５Ｂ、視感透過率１５％）にカーブ加工を施したものを内部に挿入固定したキャビティーにモノマーを注入し、加熱硬化処理を施して、表１に記載のアリル樹脂基材（屈折率１．５０，視感透過率９２％（フィルムを挿入しない場合））又はポリチオウレタン樹脂基材（屈折率１．６７，視感透過率８８％（フィルムを挿入しない場合））に偏光フィルムを挿入固定化した偏光レンズを作製した。得られた偏光レンズの視感透過率はいずれも１５％であった。レンズ面内の偏光度の不均一を観察したところ、いずれのレンズにも、明瞭な明暗が偏光レンズの吸収軸方向に対して平行・直行する十字の形態で観察され、面内の偏光度が不均一であることがわかった。
【００５９】
比較例３
レンズ基材として、染色されていないポリウレタン樹脂からなるレンズ（視感透過率９１％）を用いた以外は実施例１と同様にして偏光レンズを作製した。偏光レンズの視感透過率は２９％であった。
形成された偏光層の厚さは、０．５μｍであった。
【００６０】
比較例４
レンズ表面上にスピンコートされる色素量をさらに多くするべく、以下のスピンコート条件で偏光層を形成した以外は比較例３と同様に偏光レンズを作製した。
スピンコートは、色素水溶液５ｇを回転数２００ｒｐｍで供給し、８秒間保持、次に回転数３００ｒｐｍで４５秒間保持、さらに８００ｒｐｍで１２秒間保持することで行った。形成された偏光層の厚みは、０．６５μｍであった。
得られた偏光レンズの視感透過率は２５％であった。また、その色相は比較例３とほとんど変わらず、目視では区別しにくいものであった。
【００６１】
比較例５
レンズ表面上にスピンコートされる色素量をさらに多くするべく、以下のスピンコート条件で偏光層を形成した以外は比較例３と同様に偏光レンズを作製した。
スピンコートは、色素水溶液８ｇを回転数１５０ｒｐｍで供給し、８秒間保持、次に回転数２００ｒｐｍで４５秒間保持、さらに６５０ｒｐｍで１２秒間保持することで行った。形成された偏光層の厚みは、０．７μｍであった。
得られた偏光レンズには濃度のムラが見られた。この平均値として視感透過率は２３％であった。また、その偏光度は９０％と低いものであった。視認できる曇りも発生しており、偏光レンズとしての性能はまったく不充分であった。
【００６２】
【表１】
2010256895.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、簡略な工程で製造可能であり、透過率２０％以下という高い濃度を有する偏光素子の製造方法を提供することができる。また、該製造方法により偏光素子を効率的に作製でき、偏光度の面内分布のない、透過率２０％以下の濃色の偏光素子を提供することができる。該偏光素子は、偏光特性を保持したまま自在に透過色を調整することが可能であり、眼鏡レンズ、サングラス、ディスプレイ機器、光伝送機器、自動車や建物の窓ガラス等の光学用途に広く適用することができ、特に眼鏡用プラスチックレンズとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１；基材
２；ハードコート層
３；密着層
４；配列膜
５；配列層
６；偏光層（配列した色素層）
７；色素保護膜（保護層）
８；機能性膜（撥水膜等）
【図１】
2010256895.tif 000004