(57)【要約】  基板、基板の表面上に配置された偏光層、偏光層上に配置された厚ポリマー層及び厚ポリマー層上に配置された少なくとも１つの抗スクラッチ層を有する偏光物品が開示される。厚ポリマー層は、薄耐摩耗性コーティングと組み合わされると、スクラッチ抵抗及び押込抵抗のかなりの改善を可能にする緩衝層としてはたらく。鋭利な物体で押し込まれた場合でさえ、改善された押込抵抗が示される。偏光物品は、例えば、眼用製品として、及びディスプレイデバイスに用いられ得る。偏光物品を作製及び使用する方法も開示される。
2015535093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光物品において、
光透過性基板、
前記光透過性基板の表面上に配置された偏光層であって、二色性色素を含む偏光層、
及び
前記偏光層上に配置された保護多重層であって、
前記偏光層上に配置された、少なくとも約２０μｍの厚さを有する厚ポリマー第１層と、
前記厚ポリマー第１層上に配置された、約１０μｍ以下の厚さを有する薄耐摩耗性第２層と、
を有する保護多重層、
を備えたことを特徴とする偏光物品。
【請求項２】
前記偏光層と前記保護多重層の前記厚ポリマー第１層との間に配置された密着促進プライマー層をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の偏光物品。
【請求項３】
前記偏光層が、該偏光層内に含浸されたシロキサンをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の偏光物品。
【請求項４】
前記厚ポリマー第１層が放射線硬化性(メタ)アクリレートを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の偏光物品。
【請求項５】
偏光物品を作製する方法において、前記方法が、
光透過性基板を提供する工程、
前記光透過性基板の表面の少なくとも一部の上に二色性色素を含む偏光層を形成する工程、
前記偏光層上に、少なくとも約２０μｍの厚さを有する厚ポリマー第１層を形成する工程、
及び
前記厚ポリマー第１層上に、約１０μｍ以下の厚さを有する薄耐摩耗性第２層を形成する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記偏光層を形成する工程の前に、前記光透過性基板の表面を一軸方向に研削することによって前記表面上に複数本の微細溝を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記偏光層の前記二色性色素を不溶化及び安定化する工程、
をさらに含み、
前記二色性色素を不溶化及び安定化する工程が、
前記偏光層をγ−アミノプロピルトリメトキシシラン及び／またはγ−アミノプロピルトリエトキシシランから作製された水溶液と接触させる工程、及び
前記接触した偏光層を約６０℃と約１４０℃の間で加熱して、前記偏光層に前記γ−アミノプロピルトリメトキシシラン及び／または前記γ−アミノプロピルトリエトキシシランを含浸させる工程、
を含む、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記二色性色素を不溶化及び安定化する工程が、
前記熱処理された偏光層をエポキシアルキルトリアルコキシシランの水性溶液と接触させる工程、
前記エポキシアルキルトリアルコキシシランを反応させて、前記エポキシアルキルトリアルコキシシランを凝縮及び／または重合させる工程、及び
前記反応したエポキシアルキルトリアルコキシシランを約６０℃と約２２０℃の間で加熱して、前記偏光層に前記反応したエポキシアルキルトリアルコキシシランを含浸させる工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記厚ポリマー第１層を形成する工程の前に、前記偏光層上に密着促進プライマー層を配置する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記偏光層上に前記厚ポリマー第１層を形成する工程が、約４０重量％から約９０重量％のビニルモノマー反応性希釈剤を含む放射線硬化性(メタ)アクリレートを照射する工程を含むことを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２０１２年１０月１９日に出願された米国仮特許出願第６１/７１６４７８号の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記仮特許出願の明細書の内容に依存し、上記仮特許出願の明細書の内容は、以下に完全に記載されているかのように、その全体が本明細書に参照として含められる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は全般には偏光物品に関する。さらに詳しくは本明細書に説明される様々な実施形態は、改善されたスクラッチ抵抗及び押込抵抗を有する偏光物品に、またその物品を作製及び使用する方法にも、関する。
【背景技術】
【０００３】
偏光物品には、ある程度は、平滑な水平面（例えば、水、氷、等）から反射される眩光を選択的に排除できる特有の能力のため、かなりの関心がもたれている。
【０００４】
二色性色素材料は、適切に配位されると、特定の方向に偏光された光を優先的に通すことができるため、眼用製品及びディスプレイのような、偏光物品での使用によく適している。しかし、二色性色素がその場で基板上に配置される場合、二色性色素には耐久性が劣るという問題があり得る。例えば、不溶化及び安定化された後でさえ、偏光二色性色素層はスクラッチまたは押込みによって損傷を受け得る。これがおこると、色素層はスクラッチまたは押込みを受けた領域において少なくともある程度取り除かれて、美観上受け入れられない、目に見える／無色のスポットが基板上に生じる。これらの欠点はガラス基板が用いられる場合に悪化する。
【０００５】
高められたスクラッチ抵抗または押込抵抗を提供するために多くの技術が開発されているが、それぞれの手法には別の欠点があり、及び／または十分なレベルのスクラッチ抵抗及び／または押込抵抗を提供しない。一例として、改善された押込保護を提供するためにウレタンベース積層フィルムが用いられているが、これらのフィルムは水分または汗にさらされると偏光物品の残余部から容易に離層し得る。
【０００６】
積層フィルムの代替として、残る手法は、安定化二色性色素層（または、二色性色素層に施された密着促進プライマー層）の上に単層または多重層として配置された、薄い（すなわち、５μｍ未満の）耐スクラッチ層またはハードコート層を含む。これらの手法はプラスチック基板で形成された偏光物品に改善されたスクラッチ抵抗または押込抵抗を与えることができるが、一般に、より硬質のガラス基板が用いられるとうまくいかない。いかなる特定の理論にも束縛されるつもりはなしに、プラスチック基板は、スクラッチまたは押込みを受けたときに変形しやすく、よって、スクラッチまたは押込みによって二色性色素層に誘起される圧縮応力の少なくとも一部を消散させることができると考えられる。対照的に、非常に硬質の基板が用いられた場合には「アンヴィル効果」が観察される。すなわち、圧子が硬質基板に近づくにつれて、応力場が二色性色素層のクラック、離層、または完全な破壊を生じさせる。いくつかの場合、二色性色素層は基板からある程度または完全に除去されて、暗色の背景上に透明な無色のスポットが生じ、これは審美上受け入れられない。
【０００７】
したがって、スクラッチ及び押込みに対する抵抗が改善されている偏光物品を提供する技術が未だに必要とされている。そのような技術が物品の他の特性に悪影響を与えないかまたは物品に新しい欠陥をもちこまなければ、特に有利であろう。本開示が向けられるのはそのような技術の提供である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、偏光物品において、二色性色素層のスクラッチ及び押込みに対する抵抗を改善し、物品の他の特性に悪影響を与えないかまたは物品に新しい欠陥をもちこまない、技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書には、改善されたスクラッチ抵抗及び／または押込抵抗を提供する偏光物品が、またそのような物品を作製及び使用する方法も、開示される。
【００１０】
偏光物品の一タイプは、光透過性基板、光透過性基板の表面上に配置された偏光層及び偏光層上に配置された保護多重層を含む（すなわち、有する）。偏光層は二色性色素を含むことができる。保護多重層は偏光層上に配置された厚ポリマー第１層及び厚ポリマー第１層上に配置された耐摩耗性薄ポリマー第２層を有することができる。
【００１１】
偏光物品を作製するための方法の一タイプは、光透過性基板を提供する工程、光透過性基板の表面の少なくとも一部の上に偏光層を形成する工程、偏光層上に厚ポリマー第１層を形成する工程及び厚ポリマー第１層上に耐摩耗性薄ポリマー第２層を形成する工程を含む。
【００１２】
上述の簡潔な要約及び以下の詳細な説明のいずれもが、様々な実施形態を説明し、特許請求される主題の本質及び特質を理解するための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。添付図面は様々な実施形態のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は本明細書に説明される様々な実施形態を示し、記述とともに、特許請求される主題の原理及び動作の説明に役立つ。
【００１３】
上記及びその他の態様、利点及び顕著な特徴は以下の詳細な説明、添付図面及び添付される特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は偏光物品の一例の略図である。
【図２】図２は偏光物品の別の例の略図である。
【図３】図３は実施例１にしたがって作製された偏光レンズの断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【図４】図４は対照実施例４にしたがって作製された偏光レンズの断面のＳＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
いくつかの図面を通して同様の参照数字が同様の要素を表す、図面をここで参照して実施形態例が詳細に説明される。本説明を通して、様々なコンポーネントが特定の値またはパラメータを有するとして識別される。しかし、これらの項目は本開示の例であるとして与えられる。実際、実施形態例は、多くの同等なパラメータ、寸法、範囲及び／または値が実施され得るから、様々な態様及び概念を限定しない。同様に、述語「第１」、「第２」、「一次」「二次」、「上」、「底」、「遠位」、「近位」、等はいかなる順序、量または重要性も意味せず、１つの要素を別の要素と弁別するために用いられる。さらに、単数形の名詞は量の限定を意味せず、言及される指示対象の「少なくとも１つ」の存在を意味する。
【００１６】
本明細書に説明される偏光物品は一般に、光透過性基板、基板の少なくとも一部の上に配置された、偏光性色素を含む、偏光層、及び偏光層の上に配置された保護多重層を有する。保護多重層は一般に、少なくとも、偏光層の上に配置されたポリマー材料の厚い第１層及び厚い第１層の上に配置された耐摩耗性材料の薄い第２層を有する。この汎構造を有する（すなわち、含む）偏光物品が図１に示される。いくつかの実施において、偏光層と保護多重層の厚ポリマー第１層の間に密着促進プライマー層を配置することができる。このタイプの偏光物品が図２に全体的に示される。
【００１７】
光透過性基板は、ガラス（例えば、必要に応じて、１つ以上のアルカリ及び／またはアルカリ土類修飾子を含むことができる、石英ガラス、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスまたはアルミノホウケイ酸ガラス）、透明ガラス−セラミック（例えば、ガラス相及びセラミック相のいずれも有する材料）、結晶性無機材料（例えば、ＣａＦ２，ＭｇＦ２，等）、ポリマー材料（例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリウレタン−ユリア、ポリオレフィン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、上述の内の少なくとも１つを含むコポリマー、等）、等を含む、様々な材料で形成することができる。
【００１８】
例として、基板を形成するために用いることができる無機ガラス材料には米国特許第４８３９３１４号、第４４０４２９０号及び第４５４０６７２号の各明細書に説明されている無機ガラス材料がある。上記の特許明細書の内容は、以下に完全に記載されているかのように、それぞれの全体が本明細書に参照として含められる。ガラス材料の類の別の例には、米国特許第４７４２０２８号及び第６１２１１７６号の各明細書に開示されている高屈折率ガラス材料がある。上記の特許明細書の内容は、以下に完全に記載されているかのように、それぞれの全体が本明細書に参照として含められる。
【００１９】
透明ガラス−セラミックに関し、基板を形成するために用いることができるガラス−セラミック材料の例には、ガラス相がケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩またはアルミノホウケイ酸塩で形成され、セラミック相がβ−スポジュメン、β−石英、ネフェリン、カルシライトまたはカーネギアイトで形成される、ガラス−セラミック材料がある。
【００２０】
同様に、基板を形成するために用いることができるポリマーの例には、ポリオール（アリルカーボネート）モノマーのホモポリマーまたはコポリマーがあり、その例はPPG Optical Products社からＣＲ−３９という商標で販売されている、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)材料である。ポリマー類の別の例には単官能性または多官能性の(メタ)アクリレートのホモポリマーまたはコポリマーがあり、その例には、Sola International Incorporated社からＳＰＥＣＴＲＡＬＩＴＥという商標で販売されている材料がある。ポリマー類の別の例にはポリウレタン−ユリアのホモポリマーまたはコポリマーがあり、その例はPPG Optical Products社及びIntercast Europe SpA社からそれぞれＴＲＩＶＥＸおよびＮＸＴという商標で販売されている材料である。ポリマー類の別の例にはチオレンのホモポリマーまたはコポリマーがあり、その例には、Sola International Incorporated社からＦＩＮＡＬＩＴＥという商標で販売されている材料がある。ポリマー類の別の例にはチオウレタンのホモポリマーまたはコポリマーがあり、その例には三井化学(株)からＭＲシリーズとして販売されている材料がある。ポリマー類のまた別の例にはチオエポキシのホモポリマーまたはコポリマーがある。ポリマー類のまた別の例にはビスフェノール−Ａおよびホスゲンから誘導されるカーボネートのホモポリマーまたはコポリマーがあり、その例はSABIC Innovative Plastics社からＬＥＸＡＮという商標で販売されている材料である。
【００２１】
光透過性基板は様々な形状をとることができる。さらに、上述した様々なコンポーネントがその上に配置される基板の表面は平面であるかまたは形付きとすることができる。すなわち、例えば、基板は、平板、円筒形ブランク、少なくとも１つの形付き面を有するブランク、等とすることができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、光透過性基板は、光発色性とする、着色する、または機能性コーティング（例えば、反射防止コーティング、ハードコート、光変色性コーティング、着色コーティング、ＵＶフィルタコーティング、赤外吸収コーティング、密着促進層、色素相溶化層、色素配向層、等）で被覆する、等ができる。本開示に関係する当業者であれば、そのような特徴をどのようにして基板に付与するかを認めるであろう。
【００２３】
光透過性基板の表面の少なくとも一部の上に配置される偏光層は、本明細書に説明される偏光物品に偏光効果を与える。偏光層は一般に活性成分として二色性色素を有するが、非活性成分（とりわけ、密着促進剤、可塑剤、最終品に所望の色彩及び色相を与えるための、非偏光性色素及び界面活性剤、等）を、それらの成分が、（ｉ）物品の構造内の他の層への偏光層の密着に悪影響を与えない限り、及び（ｉｉ）二色性色素の偏光効果に悪影響を与えない限り、含むことができる。
【００２４】
例として、偏光層を形成するために用いることができる二色性色素には米国特許第２４００８７７号及び第６２４５３９９号の各明細書に説明されている二色性色素がある。上記の特許明細書の内容は、以下に完全に記載されているかのように、それぞれの全体が本明細書に参照として含められる。
【００２５】
偏光層内の二色性色素は一般に、所望の偏光効果を与えるため、基板表面上で一方向に添って配向されるであろう。図１〜２に示されるような、いくつかの実施形態においては、二色性色素の有向性を達成するため、基板（または、必要に応じる、基板上の最外機能層）の表面が複数本の微細溝を有し、偏光層が微細溝内及び微細溝上に配置される（例えば、米国特許第２４００８７７号明細書に説明されるように偏光性色素の溶液から、その場で、形成または配置される）。微細溝は二色性色素分子の最も効率的な配向を促進するため、相互に実質的に平行とすることができる。さらに、微細溝の視認性を最小限に抑えるため、溝の幅及び深さは約１μｍ以下とするべきである。そのような実施形態において、偏光層は、基板の表面上に配置された後に微細溝の方向に配位され得る、少なくとも１つの二色性色素を有するであろう。
【００２６】
上述したように、保護多重層が偏光層上に配置される。保護多重層は、少なくとも、厚く、ポリマーで形成された第１層（すなわち、基板に最も近い層）及び、薄く、耐摩耗性材料で形成された第２層（すなわち、第１層より基板から遠い層）を有するであろう。
【００２７】
第１層は一般に少なくとも約２０μｍの厚さを有するであろう。多くの実施形態において、厚さは約２０μｍと約１００μｍの間であろう。最終品の総厚が保護多重層で与えられる保護レベルと釣り合いがとられている特定の実施形態において、第１層の厚さは約４０μｍ〜約６０μｍであろう。
【００２８】
第１層を形成するために用いられるポリマーのタイプに特定の制限はない。しかし、多くの実施形態において、ポリマー化層は、名称を「鉛筆試験によるフィルム硬度に対する標準試験方法(Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test)」とする、ＡＳＴＭ試験手順Ｄ３３６３-０５を用いて測定すると、少なくとも１Ｈの鉛筆硬度を有するであろう。上記試験手順は、以下に完全に記載されているかのように、その全体が本明細書に参照として含められる。本開示が関係する当業者であればそのようなポリマーを選択することができる。
【００２９】
例として、製造の容易性及び簡便性が重要である状況において、ポリマーは、溶剤の使用を含まない、熱硬化性または放射線硬化性の組成物とすることができる。そのようなポリマー系には、例えば、(メタ)アクリレート、エポキシまたはビニルエーテル、エポキシ／(メタ)アクリレートハイブリッド、チオレン、等が形成されることになる、電子ビーム（ＥＢ）または紫外線（ＵＶ）硬化性の組成物を含めることができる。簡便のため、術語「(メタ)アクリレート」は本明細書において、アクリレート、メタクリレート及びこれらの組合せまたは混合物を含めるために用いられる。(メタ)アクリレート材料の例には、約４０重量％から約９０重量％の反応性希釈剤を含む組成物から形成された放射線硬化性(メタ)アクリレートがある。反応性希釈剤には、ビニルモノマー（例えば、ヒドロキシルエチルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、アクリル酸、テトラヒドロフルフリルアクリレート、これらの混合物または配合物、等）またはジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシル化ビスフェノール-Ａジ(メタ)アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(２−ヒドロキシエチル)イソシアネートトリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化グリコールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート、またはこれらの混合物または配合物を含めることができる。
【００３０】
次に保護多重層の第２層に移れば、薄い第２層は一般に約１０μｍ以下の厚さを有する。多くの実施形態において、厚さは約１μｍと約１０μｍの間である。最終品の総厚が保護多重層で与えられる保護レベルと釣り合いがとられている特定の実施形態において、第２層の厚さは約１μｍ〜約５μｍであろう。
【００３１】
一般に、第２層を形成するため、いずれの耐摩耗性材料も用いることができる。例として、耐摩耗性材料は、シリカ、チタニア、ジルコニア、等のような、酸化物材料とすることができる。耐摩耗性材料の類の別の例には、(メタ)アクリレートベース材料のような、放射線硬化性有機ハードコート材料がある。
【００３２】
図２に示される実施形態のような、いくつかの実施形態において、偏光物品は偏光層と保護多重層の厚ポリマー第１層の間にプライマー層を有することができる。プライマーは偏光層と厚ポリマー第１層の間の密着を容易にするかまたは強めるためにはたらくことができる。
【００３３】
ほとんどの実施形態において、密着促進プライマー層はシラン材料で形成される。そのような場合、シランは偏光層と厚ポリマー第１層の間の界面への水分の侵入及び界面での剥離を防止する、高耐水性を提供する。シラン類の一例には、トリメトキシシリルプロピルメタクリレート、トリメトキシシリルプロピルアクリレート、等のような、ラジカル光重合性官能基を有するシランがある。
【００３４】
必要に応じる密着促進プライマー層を物品が有しているか否かにかかわらず、本明細書に説明される偏光物品における保護多重層の使用により、かなり改善されたスクラッチ抵抗及び押込抵抗が得られる。保護多重層の厚ポリマー第１層は本質的なスクラッチ抵抗特性を全く示さない材料で形成することができるが、得られる物品は強められたスクラッチ抵抗及び押込抵抗を示すことに注意すべきである。例えば、物品は、偏光性色素層の目に見えるスクラッチまたは破壊を全く示さずに、約１５〜約２０ニュートンの力の下で炭化タングステンチップによるスクラッチ及び／または押込みに耐えることができる。
【００３５】
本明細書に説明される偏光物品は様々な用途に用いることができる。そのような用途の例には、眼用製品（例えば、度付きレンズ、サングラス、ゴーグル、サンバイザー、等）、ディスプレイ製品（例えば、モニタ及びプロジェクタを含む、液晶ディスプレイ）、（例えば、乗物及び建物用の）偏光窓、等がある。
【００３６】
本明細書に説明される偏光物品の作製方法は一般に、光透過性基板を提供する工程、基板の表面上に偏光層を配置する工程及び偏光層上に保護多重層を配置する工程を含む。しかし、必要に応じる密着促進プライマー層が実施される状況においては、方法は保護多重層を配置する工程に先立ち、偏光層上に密着促進プライマー層を配置する追加工程を含む。
【００３７】
基板、偏光層、保護多重層及び必要に応じる密着促進プライマー層に用いられる材料の選択は、最終偏光物品に望まれる特定の用途に基づいて行うことができる。しかし、一般には、偏光物品について上述した材料から特定の材料が選ばれるであろう。
【００３８】
光透過性基板の提供は、適切な、製造されたままの、ガラス、透明ガラス−セラミック、結晶性無機材料、ポリマー材料または同様の物体の選択を含むことができ、または、製造されたままの物体を、その上に偏光層を配置するための前処理にかける工程をともなうことができる。そのような処理の例には、物理的または化学的な洗滌、物理的または化学的な強化、物理的または化学的なエッチング、物理的または化学的な研磨、アニール、（上述したようにその上に微細溝を形成する工程を含む）整形、等がある。そのようなプロセスは本開示が関係する当業者には既知である。
【００３９】
光透過性基板が選択される、及び／または処理されると、その上に偏光層を配置することができる。選ばれる材料に依存して、様々な手法を用いて偏光層を形成することができる。ほとんどの実施形態において、偏光層は液体として基板上に配置されるであろう。そのような場合、偏光層を配置する工程は、スプレー塗布工程、スピン塗布工程、浸漬塗布工程、インクジェット塗布工程、ゾル−ゲル処理工程、等を含むことができる。そのようなプロセスは本開示が関係する当業者には既知である。
【００４０】
いくつかの状況において、偏光層の二色性色素は不溶化及び／または安定化することができる。これを達成するための一方法は、金属塩の水溶液に色素被覆基板をさらす工程を含む。米国特許第２４００８７７号明細書は不溶化に用いられる方法及び薬剤を開示している。用いることができる金属塩類の一例には、塩化物（例えば、ＡｌＣｌ３，ＢａＣｌ２，ＣｄＣｌ２，ＺｎＣｌ２，ＳｎＣｌ２，等）がある。塩化物以外の塩も用いることができる。一般に、色素を非水溶性にするために織物工業で用いられる金属塩を用いることもできる。色素分子を不溶化するために用いられる溶液は様々な金属の複数の酸、塩及び／または塩基を含む、緩衝溶液または分散液とすることができることに注意すべきである。例えば、いくつかのスルホン基含有偏光性色素分子を不溶化するために用いられる組合せの１つは、ｐＨが約４の、（ｉ）ＡｌＣｌ３，（ii）Ｍｇ(ＯＨ)２，及び（iii）Ｃａ(ＯＨ)２を含む水性分散液である。金属塩によるそのような不溶化の結果は、室温程度において水への溶解度が小さい塩の形態の偏光性色素分子の沈着である。
【００４１】
そのような沈着塩は比較的高い温度において許容できない水への溶解度を有し得るか、または汗及び／またはその他の水分源への長時間曝露後に可動化し得る。したがって、いくつかの状況においては、さらに二色性色素分子を不動化することが有益であり得る。これは偏光層内に分散されたポリマー分子を用いて達成することができる。この目的に用いることができるポリマーの一類はシロキサンである。いくつかの実施形態にしたがえば、偏光性色素分子の初期不溶化の後、偏光性色素分子層にシロキサンまたは少なくとも１つのシロキサンのプレポリマーの分散液をしみこませる。一般に、シロキサンまたはシロキサンプレポリマーは、偏光層内に侵入して、偏光層全体にわたって分散できるようにされることが望ましい。このしみ込みには一般に１分から２０分かかり得る。しみ込みに際しては、いくつかの実施形態において、偏光層の表面上のシロキサン及び／またはシロキサンのプレポリマーの個層の形成を避けるため、偏光層がリンスされることが望ましい。いずれか特定の理論に束縛されるつもりはなく、これにより、シロキサンのいずれかの個層のさらなる重合によって生じる偏光性色素分子の配向乱雑化を避けることができるであろうと考えられる。しみ込み及びリンスに際しては、いくつかの実施形態において、偏光層内に分散されたシロキサン及び／またはシロキサンのプレポリマーを重合及び／または架橋させて、二色性色素分子を閉じ込めるポリマーマトリクスの形成を可能にする、穏やかな熱処理に偏光層をかけることが望ましい。
【００４２】
この不動化工程に用いるためのシロキサンの例には、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−アミノプロピルトリエトキシシラン、及びこれらの混合物または組合せがある。
【００４３】
いくつかの場合、上述したシロキサンを用いる不動化工程は異なるシロキサンを用いて反復することができる。追加の不動化は、二色性色素分子が基板の表面上に配向されて所定の場所に固定されることを保証するだけでなく、偏光層と保護多重層の第１層の間のより親和性がある界面も提供するために役立ち得る。
【００４４】
この追加の不動化工程に用いるためのシロキサンの例には、ポリエポキシシロキサン、ポリ(メタ)アクリロキシシロキサン、等がある。
【００４５】
必要に応じる密着促進プライマー層が用いられる状況において、次の工程は（上述した必要に応じるしみ込みシロキサンを含んでいることがあり得る）偏光層上にプライマー層を配置する工程をともなう。必要に応じる密着促進プライマー層は一般に、液体として偏光層上に配置されるであろう。上述した基板上に偏光層を配置するための手法と同じ手法を、偏光層上に密着促進プライマー層を配置するために用いることができる。
【００４６】
同様に、上述した基板上に偏光層を配置するための手法と同じ手法を用いて、偏光層上（または必要に応じる密着促進プライマー層上）に保護多重層の厚ポリマー第１層を配置することができる。
【００４７】
偏光層上（または必要に応じる密着促進プライマー層上）に配置されるポリマー形成組成物はフリーラジカル重合またはカチオン（または酸）重合によって重合化することができる。例えば、ＵＶ開始フリーラジカル重合を(メタ)アクリレート組成物に実施することができ、（エポキシ基またはビニルエーテル基の酸重合を含む）カチオン重合を、エポキシまたはビニルエーテル組成物、エポキシ／(メタ)アクリレートハイブリッド組成物、またはチオレン組成物に実施することができる。
【００４８】
(メタ)アクリレートコーティングの作製を含む実施形態において、ポリマー形成組成物は一般に、少なくとも１つのラジカル架橋可能エチレン不飽和二重結合を含むモノマー及び／またはプレポリマー（例えば、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、カーボネート(メタ)アクリレート、等）、及び光重合開始剤（例えば、モノ-またはビス-アシルホスフィンオキシド、ベンゾフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、フェニルグリオキシル酸及びその誘導体、これらの光重合開始剤の混合物、等）を含む。
【００４９】
ポリマー形成組成物は、多官能(メタ)アクリレートのような、反応性希釈剤を含むことができる。そのような反応性希釈剤の例には、ビニルモノマー、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシル化ビスフェノール−Ａジ(メタ)アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(２−ヒドロキシエチル)イソシアネートトリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化グリコールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート、またはこれらの混合物または配合物がある。
【００５０】
ポリマー形成組成物はシラン密着促進剤を含むこともできる、用いられる場合、この密着促進剤は個別に（すなわち、必要に応じる密着促進プライマー層の形成において）ではなく、ポリマー形成組成物内で用いることができる。したがって、必要に応じる成分の選択は、必要に応じる密着促進プライマー層について上述した成分と同じとすることができる。
【００５１】
ポリマー形成組成物の有効期限を改善するため、安定剤及び／または酸化防止剤のような、いくつかの添加剤を含めることが有益である。流れ調整剤を組成物に添加することもできる。そのような材料は本開示が関係する当業者には既知である。
【００５２】
ポリマー形成組成物は、約２０℃で測定して、約５００〜約１００００ｍＰａ・秒の粘度を有するように作製することができる。
【００５３】
ポリマー形成組成物が、上述したように、偏光層上（または必要に応じる密着促進プライマー層上）に配置されると、薄耐摩耗性第２層を厚ポリマー第１層上に配置することができる。基板上に偏光層を配置するための上述した手法に加えて、様々な化学的気相成長法（ＣＶＤ）（例えば、プラズマアシストＣＶＤ，エーロゾルアシストＣＶＤ，有機金属ＣＶＤ、等）のいずれか、または、様々な物理蒸着（ＰＶＤ）（例えば、イオンアシストＰＶＤ，パルスレーザ蒸着、カソードアーク蒸着、スパッタリング、等）のいずれかを用いて、薄耐摩耗性第２層を配置することができる。これらのプロセスも、本開示が関係する当業者には既知である。
【００５４】
本明細書に説明される偏光物品を作製するための一実施形態は以下の、
（Ａ）光透過性基板を提供する工程、
（Ｂ）基板の表面を一軸方向に研削することで、表面に複数本の微細溝を形成する工程、
（Ｃ）基板の表面の少なくとも一部の上に二色性色素を含む偏光層を形成する工程、
（Ｄ）工程（Ｃ）で得られた製品をγ-アミノプロピルトリメトキシシラン及び／またはγ−アミノプロピルトリエトキシシランから作製された水性溶液で処理する工程：この処理に続いて、リンス工程及び約６０℃と約１４０℃の間の熱処理工程、
（Ｅ）工程（Ｄ）で得られた製品をエポキシアルキルトリアルコキシシランの水溶液と接触させる工程：次いで水でリンスする工程：続いて、エポキシアルキルトリアルコキシシランを凝縮及び／またはある程度重合させた後、リンス工程及び約６０℃と約２２０℃の間の熱処理工程、
（Ｆ）偏光層上にポリマー形成組成物を配置することによって偏光層上に厚ポリマー第１層を形成する工程：続いて、ポリマーを形成するためにポリマー形成組成物を反応させる工程、ここで、ポリマー形成組成物はあらかじめ合成したポリマーまたはポリマーの前駆体（例えば、モノマーまたはオリゴマー）を含む、
（Ｇ）工程（Ｆ）で配置された厚ポリマー第１層に重ねて薄耐摩耗性第２層を配置する工程、
を含む。
【００５５】
この実施形態のいくつかの実施において、工程（Ｅ）と工程（Ｆ）の間に密着促進プライマー層が施される。
【００５６】
この実施形態のいくつかの重複するかまたは異なる実施において、光透過性基板はガラス基板である。
【００５７】
この実施形態のいくつかの重複するかまたは異なる実施において、微細溝は実質的に平行である。
【００５８】
この実施形態のいくつかの重複するかまたは異なる実施において、偏光層は、二色性色素が微細溝に接するように、その場で、形成される。
【００５９】
この実施形態のいくつかの重複するかまたは異なる実施において、ポリマーの前駆体は、粘り強さ及び耐摩耗性を与えることができる、ウレタン(メタ)アクリレートプレポリマーである。そのような実施において、ウレタン(メタ)アクリレートは、黄変及び褪色を防止するため、脂肪族（すなわち、芳香環を含んでいない）ウレタンアクリレートである。ウレタン(メタ)アクリレートプレポリマーは一般に、１モル当たり約５００〜約２００００グラム（ｇ／モル）の数平均分子量（Ｍｎ）を有するであろう。例示的実施において、ウレタン(メタ)アクリレートプレポリマーは約７５０〜約３０００ｇ／モルのＭｎを有するであろう。
【００６０】
この実施形態のいくつかの重複するかまたは異なる実施において、ポリマー形成組成物は反応性希釈剤として１，６−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート及び／またはトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートを含むであろう。
【００６１】
いくつかのこの実施形態の重複するかまたは異なる実施において、ポリマー形成組成物の粘度は約１０００〜約２０００ｍＰａ・秒である。
【００６２】
以下の限定ではない実施例によって本開示の様々な実施形態をさらに例示する。
【実施例】
【００６３】
実施例１：
パートＡ：厚ポリマー第１層の作成を可能にするＵＶ硬化性アクリルコーティングの作製
約９０重量部のＥｂｅｃｒｙｌ２６４（Ctrec Industries社でつくられたウレタンアクリレートオリゴマー）、約４０重量部のＥｂｅｃｒｙｌ２９４／２５（Ctrec Industries社でつくられたウレタンアクリレートオリゴマー）、約２０重量部の[３−(メタクリロイルオキシ)プロピル]トリメトキシシラン、（ダウコーニング(Dow Corning)社製品Ｚ−６０３０）、約４９.２重量部のヘキサンジオールジアクリレート、約６.４４重量部のＩｒｇａｃｕｒｅ１８４（チバ(Ciba)社）、及び約１.６４重量部のＩｒｇａｃｕｒｅ８１９（チバ社）を混合することで、コーティング液を得た。
【００６４】
パートＢ：偏光ガラスレンズの作製
洗滌した化学強化ガラスレンズ（ＧＳ１５，コーニング社）を、適切な形状を有し、ポリウレタンフォームでつくられたホイールでブラッシングした。コーティングされたレンズの表面上に平行な微細溝を得るため、ホイールに研磨スラリーを吸い込ませた。
【００６５】
用いた研磨スラリーは、穏やかな研磨ブラッシングを与えるため、ミクロンサイズアルミナ粒子の約１２重量％混合物とした。ブラシは約３３９回転毎分（ｒｐｍ）で回転させた。ブラシに接しているレンズに印加した力は約２ｋｇ重であった。レンズはホルダに支持し、ブラシに接触させて、ブラシに約１５秒間接触したままにした。次いで溝付きレンズを脱イオン水でリンスして、赤外線ランプの下に約５１℃で乾燥させ、続いて、偏光性色素を含む水性溶液約２ｇをスピンコーティングした。色素溶液は偏光性色素溶液（ＰＤＳ）と活性剤Ａ３０７０（仏国、コーニングＳＡＳ社）の混合液であり、混合液内の活性剤の量は約０.７５重量％とした。色素溶液を、約１６５ｒｐｍで約４秒間、次いでスピン速度を約３４０ｒｐｍに高めて約４５秒間、次いで約９９５ｒｐｍに高めて約５秒間、塗布した。
【００６６】
この工程において、染色されたレンズは約９９.５％の偏光効率及び約１５％の透過率を示した。
【００６７】
次いで、ｐＨが約３.５の、塩化アルミニウム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムを含む水溶液に約３０秒間レンズを浸漬することで、偏光コーティングを安定化した。この工程は水溶性色素を水に不溶の形態に転換した。
【００６８】
次に、レンズを、３−アミノプロピルトリエトキシシラン［９１９−３０−２］の約１０重量％水溶液に約１５分間浸漬し、脱イオン（ＤＩ）水で３回リンスして、約１２５℃で約３０分間硬化させた。
【００６９】
冷却後、レンズを、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン［２５３０−８３−８］の約２重量％水溶液に約３０分間浸漬し、約１２５℃で約３０分間、オーブン内で硬化させた。
【００７０】
冷却後、３３Ｘ３プライマーコーティング液（SDS Technologies, Inc.）を、約１０００ｒｐｍで約４５秒間のスピンコーティングによって、偏光レンズの凹面上にコーティングした。その後、コーティング膜を室温で約５分間、次いで約１００℃で約３０分間オーブン乾燥した。プライマー層（２）の厚さは約２.１μｍであった。
【００７１】
さらに、パートＡで上述したＵＶ硬化性アクリル樹脂組成物をプライマー層の表面に、約５００ｒｐｍのスピン速度で約７秒間、続いて約４７００ｒｐｍのスピン速度で約０.８秒間、スピンコートすることで塗布し、約０.８ｍ／分のベルト速度において、フュージョンバルブＤランプからのＵＶ光に露光させる（２パス）ことで硬化させて、厚ポリマー層を作製した。Ｐｏｗｅｒ Ｐｕｃｋ（登録商標）放射計を用いて測定した、ＵＶＡ（３２０〜３９０ｎｍ）及びＵＶＶ（３９５〜４４５ｎｍ）の照射線量はそれぞれ、約１０.８０８ｍＪ／ｃｍ２及び約１３.１９６ｍＪ／ｃｍ２であった。
【００７２】
ＵＶ硬化に続いて、約１２０℃のオーブン内で約１８０分間処理することでレンズをポストキュアーし、よって偏光フィルム上に厚ポリマー第１層を形成した。形成された厚ポリマー第１層の厚さは約６０μｍであった。
【００７３】
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって決定した厚ポリマー第１層のガラス転移温度は約２５℃（開始時）であった。
【００７４】
最後に、硬化した厚ポリマー第１層の上面上に、厚さが約２.７μｍの、薄耐摩耗性第２層を施した。用いた薄耐摩耗性コーティング樹脂はSDC Technologies, Inc.からリファレンス５６Ｘ１の下に販売されている。樹脂を約８００ｒｐｍのスピン速度で約４５秒間スピンコートすることで塗布し、約０.９ｍ／分のベルト速度において、フュージョンバルブＨランプからのＵＶ光に露光させる（２パス）ことで硬化させた。ＵＶＡ（３２０〜３９０ｎｍ）及びＵＶＶ（３９５〜４４５ｎｍ）の照射線量はそれぞれ、約４.６３０ｍＪ／ｃｍ２及び約６.２４４ｍＪ／ｃｍ２であった。
【００７５】
この工程において、総保護多重層厚は約６５μｍであり、染色レンズは約９９％の偏光効率及び約１４.５〜１５％の透過率を示した。
【００７６】
図３は、この実施例にしたがって作製した代表的な偏光レンズの断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像（倍率：１０００Ｘ）である。ＳＥＭ像は構成の要素である様々な層：反射防止コーティング１，耐摩耗性コーティング２，厚層３，密着プライマー層４，二色性色素層５及びガラス基板６を示す。
【００７７】
対照実施例２：
厚ポリマー第１層を省いたことを除いて、実施例１に説明したプロセスと同じプロセスを再現した。
【００７８】
対照実施例３：
薄耐摩耗性第２層を省いたことを除いて、実施例１に説明したプロセスと同じプロセスを再現した。
【００７９】
対照実施例４：
厚ポリマー第１層及び薄耐摩耗性第２層を、多重層（１０層まで）の、市販の耐摩耗性コーティングで置き換えたことを除いて、実施例１に説明したプロセスと同じプロセスを再現した。十分な保護効果は達成されたが、レンズは許容できない美観上の欠陥を示した。
【００８０】
図４はこの実施例にしたがって作製した代表的な偏光レンズの断面のＳＥＭ像（倍率：１０００Ｘ）である。
【００８１】
実施例５：レンズ特性評価
偏光効率：
可視分光計及び偏光子を用いて平行透過率（Ｔ//）及び直交透過率（Ｔ⊥）を測定することで偏光効率（Ｐ効率）を決定した。偏光効率は式：
Ｐ効率(％)＝[(Ｔ//−Ｔ⊥)/(Ｔ//＋Ｔ⊥)]×１００
を用いて計算した。
【００８２】
スクラッチ抵抗及び押込抵抗：
引掻式硬度試験器（Erichsen社の硬度試験鉛筆モデル３１８／３１８Ｓ）を用いてスクラッチ抵抗及び押込抵抗の試験を行った。簡単に言えば、試験は、表面にかけて（半径が約０.７５ｍｍの）半球形炭化タングステンチップを定められた一定の力で引くことからなる。
【００８３】
約５Ｎの荷重で炭化タングステンチップを引いた後に表面上に現れる、目に見える傷跡は、表面硬度の試験不合格を示し、そのようなレンズは「×」に格付けした。一方、掻き傷を全く示さないレンズは「○」に格付けした。
【００８４】
第２段階において、チップにかける圧力を約５Ｎから約２０Ｎまでインクリメンタルに変えた。検査結果を目視で評価して、色素層に深い掻き傷を生じさせるか、またはレンズから少なくともいくらかの偏光性色素を除去して、暗色の背景に透明な傷跡を生じさせるに必要な荷重（破壊荷重）を決定した。
【００８５】
約１５Ｎより高いスクラッチ抵抗を示したレンズは「○」に格付けし、一方約１５Ｎより低い荷重において色素層に掻き傷を示すレンズは「×」に格付けした。
【００８６】
密着度：
ＡＳＴＭ Ｄ３３５９方法Ｄにしたがってクロスカットを入れた後に標準接着テープを用いてコーティングを剥がそうとすることで密着レベルを評価した。作成した偏光レンズの密着性能は作製直後に評価した。ＡＳＴＭ Ｄ３３５９にしたがって格付けした。４Ｂと５Ｂの間の密着度を示すレンズは「○」に格付けし、一方密着度が４Ｂより低いレンズは「×」に格付けした。
【００８７】
光学品質：
光学品質が劣る（美観上の欠陥または歪を示す）レンズを「×」に格付けし、一方良好な光学品質を示すレンズを「○」に格付けした。
【００８８】
結果：
全てのサンプルについて偏光効率は約９９％であった。
【００８９】
上の結果を表１に与える。表１は実施例１〜４にしたがって作製したレンズの特性を含み、実施例２〜３の３つのサンプルは表１に「対照例」１〜３と表示してある。「×」または「○」の格付けはサンプルが合格したかまたは落ちたことを示すために用いた。破壊スクラッチ荷重及びＡＳＴＭ Ｄ３３５９にしたがう密着度格付けも与えてある。
【００９０】
表１に示されるように、厚保護層が施されていない、対照実施例２（対照例１）の偏光レンズは、低い表面スクラッチ抵抗、色素層の対押込保護無し、及び低い密着度を示した。耐摩耗性層が施されていない、対照実施例３（対照例２）のレンズは、予想通りの低いスクラッチ抵抗、６０μｍ厚保護層にも関わらず許容できない色素層保護、及び低い密着度を示した。保護層が１０層の市販の摩耗性コーティング積層でつくられている、対照実施例４（対照例３）のレンズは、良好な表面スクラッチ抵抗及び効率的な色素層の対押込保護を示したが、密着度が低く、光学品質が劣っていた。
【００９１】
対照的に、実施例１の偏光レンズは、良好なスクラッチ抵抗、高い偏光性色素層の対押込保護、高い密着度、及び良好な光学品質を有すると評価された。
【００９２】
【表１】
2015535093.tif 000003
【００９３】
本明細書に開示される実施形態を説明の目的のために述べたが、上述の説明は本開示または添付される特許請求の範囲の限定であると見なされるべきではない。したがって、当業者には、本開示または添付される特許請求の範囲の精神及び範囲を逸脱しない、様々な改変、翻案及び代替が思い浮かび得る。
【符号の説明】
【００９４】
１    反射防止コーティング
２    耐摩耗性コーティング
３    厚層
４    密着プライマー層
５    二色性色素層
６    ガラス基板
【図１】
2015535093.tif 000004
【図２】
2015535093.tif 000005
【図３】
2015535093.tif 000006
【図４】
2015535093.tif 000007
【国際調査報告】
2015535093.tif 000008
2015535093.tif 000009
2015535093.tif 000010
2015535093.tif 000011