(57)【要約】本発明は、有機ポリマーネットワーク及び１つ又は複数のフォトクロミック化合物を含有する透明層を備える基体を有する光学素子であって、当該光学素子の可視波長域における透過率が入射光の変化に応じて変化し、フォトクロミック化合物を含有する透明層が基体側とは反対の側に保護コーティングを備える光学素子に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ポリマー及び１つ又は複数のフォトクロミック化合物を含有する透明層を備える基体を有する光学素子であって、当該光学素子の可視波長域における透過率が入射光の変化に応じて変化する光学素子において、前記フォトクロミック化合物を含有する透明層が、前記基体側とは反対の側に保護コーティングを備えることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記フォトクロミック化合物を含有する透明層と、前記保護コーティングとの間の屈折率の差が０．１より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記フォトクロミック化合物を含有する透明層と、前記基体との間の屈折率の差が０．１より小さいことを特徴とする、請求項１及び２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記フォトクロミック化合物が、３２０ｎｍと４００ｎｍとの間の波長域における入射光によって能動的にスイッチングすることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項５】
１つ又は複数のフォトクロミック化合物が、重合され得る１つ又は複数の化合物と混合され、得られた混合物が前記保護コーティングと前記基体とによって挟まれるスペースに供給され、その後に重合処理されて前記フォトクロミック化合物を含有する前記透明層を形成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学素子を製造する方法。
【請求項６】
前記１つ又は複数のフォトクロミック化合物が、重合され得る１つ又は複数の化合物と混合され、得られた混合物が前記保護コーティング上に供給され、その後に重合処理され、その後で前記保護コーティングと前記フォトクロミック化合物を含有する前記透明層との得られたアセンブリが、前記フォトクロミック化合物を含有する前記透明層が前記基体と合わさるような態様で前記基体に設けられることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学素子を製造する方法。
【請求項７】
前記重合処理を実行した後、前記保護コーティングと前記フォトクロミック化合物を含有する前記透明層との前記得られたアセンブリ上に中間層が設けられ、該中間層は前記フォトクロミック化合物を含有する前記透明層と合わさっており、前記保護コーティングと、前記フォトクロミック化合物を含有する前記層と、前記中間層との得られたアセンブリは、前記中間層が前記基体と合わさるような態様で前記基体に設けられることを特徴とする、請求項６に記載の光学素子を製造する方法。
【請求項８】
ポリマーフィルムが１つ又は複数の化合物が存在する溶液中にもたらされ、前記フォトクロミック化合物は前記ポリマーフィルム中に拡散し、前記ポリマーフィルムがその後に前記溶液から取り除かれ、このようにして形成された前記ポリマーフィルムが前記フォトクロミック化合物を含有する透明層として使用されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学素子を製造する方法。
【請求項９】
１つ又は複数のポリマー及び１つ又は複数のフォトクロミック化合物が混合手段で混合されて、前記フォトクロミック化合物を含有する前記透明層を形成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学素子を製造する方法。
【請求項１０】
表示装置の表示スクリーンであって、請求項１、２、３又は４に記載の光学素子を有する表示スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ポリマー及び１つ又は複数のフォトクロミック化合物を含有する層を備える基体を有する光学素子であって、当該光学素子の可視波長域における透過率が入射光の変化に応じて変化する光学素子に関する。
【０００２】
本発明は、前記光学素子を製造する方法にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
光の透過率を変化させることができる光学素子は、例えば、自動車のランプ、バックミラー及びサンルーフ、又はビルの窓（「高性能窓」）における（可視）光の透過率及び／又は反射率、又は眼鏡レンズの透過率及び／又は反射率に影響を与えるために使われている。このような光学素子は、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ、ＬＣ−ＴＶ及びプラズマアドレスＬＣＤ）及び電子発光ディスプレイ（ＬＥＤディスプレイ、有機又はポリマーＬＥＤディスプレイ）のような（フラットパネル）表示装置の表示スクリーンの見る人に対向する側（ｖｉｅｗｅｒ−ｆａｃｉｎｇ ｓｉｄｅ）にも用いられ、表示される画像のコントラストを改善する。
【０００４】
特に画質については、コントラストが周囲光の照射強度に依存して適合されるとともに最適化され得ることが好ましい。この最適化は表示スクリーンの透過率に関する固定値、例えば表示スクリーンのガラスの組成に依存する値によって実現されることはできない。上述された層は、反射される周囲光と、（内部）光源、例えばＣＲＴの蛍光体から来る光との両方の強度に影響を及ぼす。入射する周囲光は、上記層を透過し、基体上で反射され、その反射された層の後に再び上記層を透過する。上記層の透過率がＴとして示される場合、その後に反射された周囲光の強度はＴ２のファクタで低下する。内部光源から来る光は上記層を一度だけ透過するので、この光の強度は専らＴのファクタで低下する。これらの作用を組み合わせると、コントラストがＴに逆比例するようになり、すなわち言い換えると、より低い透過率が画像のより低い輝度でより良好なコントラストをもたらし、その逆もまた同様である。
【０００５】
光の透過率を変化させる光学素子の例には、とりわけ、エレクトロクロミック素子及びフォトクロミック素子が含まれる。
【０００６】
フォトクロミック化合物を含有する層を備えた光学素子の透過率は、上記層に直接的に又は間接的に入射する電磁放射、例えば太陽光のような光によって自動的に変化する。多種のフォトクロミック化合物が知られており、これらの化合物は種々の類（例えば、スピロピラン（ｓｐｉｒｏｐｙｒａｎｅ）化合物、スピロオキサジン（ｓｐｉｒｏ−ｏｘａｚｉｎｅ）又はフルギド（ｆｕｌｇｉｄｅ））に分類されてもよい。このような光学素子により、例えば、フォトクロミック化合物を含有する層を表示装置の表示スクリーンに用いることによって、画像のコントラストを増大させることができる。
【０００７】
このような光学素子は、それ自体が、本出願人の名義における国際特許出願公開公報ＷＯ９８／３０９２３から知られている。この出願公報から既知の「透明」層は、該層がケイ素−炭素（Ｓｉ−Ｃ）結合を介して無機ネットワークに化学的に結合される有機ポリマーも含有する酸化ケイ素の無機ネットワークを有している。このネットワークは、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、インジウム（Ｉｎ）及びスズ（Ｓｎ）のグループから選択される金属酸化物の巨視的な粒子も組み込んでいる。通常、上記光学素子は湿式−化学ゾル−ゲル法によって製造される。ゾル−ゲル法とは、水を制御して添加することにより、アルコール中のアルコキシシラン溶液が続いて加水分解及び縮合重合処理され、それにより（二）酸化ケイ素の無機ネットワークが形成される方法のことである。このように形成される無機ネットワークは、熱処理を実行することによって縮合され、これで酸化ケイ素の形成が完了する。三次元の無機ネットワークは、このようにしてゾル−ゲル法を通じて形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
国際特許出願公開公報ＷＯ９８／３０９２３に説明された光学素子は、当該光学素子が、良好な機械的特性（耐スクラッチ性）と光学特性（フォトクロミック化合物のスイッチング挙動）との間で妥協したものを構成するという欠点を持つ。
【０００９】
本発明の目的は、特に、周囲光の照射レベルが広い範囲内及び短い期間内に変化する場合に、コントラストが高品位である最適なディスプレイを有する光学素子を提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、超良好な機械的特性を有する光学素子を提供すること、特に該光学素子が耐スクラッチ性に優れるという事実を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的は、 フォトクロミック化合物を含有する透明層が、基体側とは反対の側に保護コーティングを備えることを特徴とする本発明による光学素子によって実現される。
【００１２】
原則として、光学素子上のフォトクロミック層は、以下の２つの矛盾する条件を満たさなければならない。
ａ） 当該ネットワークは、堅固且つ剛性なネットワークにつながる良好な付着性、耐摩耗性及び耐スクラッチ性のような良好な機械的特性を持たなければならない。
ｂ） 当該ネットワークは、使用されるフォトクロミック材料が良好なスイッチング挙動及び入射光に対する感度を持つことを可能にしなければならず、このことは柔軟でフレキシブルなマトリックスによって実現され得る。
【００１３】
フォトクロミック化合物を含有する透明層上に保護コーティングを施すことによって、国際特許出願公開公報ＷＯ９８／３０９２３に従う光学素子の固有の欠点が解消される。機械的機能は保護コーティングによって実行され、光学的機能がフォトクロミック化合物を含有する透明層によって実行される。機械的機能と光学的機能を分離することによって、上述された目的を満足させる光学素子が得られる。
【００１４】
この特許出願において使われる「保護コーティング」という用語は、フォトクロミック化合物を含有する透明層の物理的保護を構成する層のことであると理解されるべきである。フェースプレート、フォイル又は耐スクラッチ性層が、このような保護コーティングの例である。
【００１５】
保護コーティングを使用する種々の実現性がある。ある実現性は、例えばガラスから作られ、保護コーティングとして機能するフェースプレートの積層である。有機ポリマー及び１つ又は複数のフォトクロミック化合物を含有する層は、フェースプレートと光学素子との間に存在する。
【００１６】
別の実現性は、有機ポリマー及び１つ又は複数のフォトクロミック化合物を含有するフォイルを積層することであり、このフォイルは少なくとも一方の側に硬質コーティング、例えば、硬質の酸化ケイ素コーティングを有する。上記フォイルは、硬質コーティングの形態の保護コーティングが基体側とは反対の側に設けられるような態様で光学素子に積層される。
【００１７】
フォイル又はフェースプレートを積層する追加の利点は、光学素子に非常に良好な機械的特性を与えることである。基体、特にＣＲＴと組み合わされる積層されたフォイル又はフェースプレートは、基体の強度を増大させるとともに、ＣＲＴの爆縮に対してより良好な保護をもたらす。
【００１８】
特に、基体と保護コーティングとの両方に光学的に結合される光学素子を有することが好ましい。これに関して、鏡面反射は、特にフォトクロミック化合物を含有する層と、保護コーティング及び基体との間の屈折率の差が０．１より小さい場合に抑制される。
【００１９】
能動的にスイッチングするフォトクロミック化合物を使用すること、すなわち、３２０ｎｍ〜４００ｎｍの間の波長域の入射光によって、透明状態から吸収状態まで変色させることが特に好ましい。光学素子が表示スクリーンであるならば、表示スクリーン自身によって生成される光を用いてフォトクロミック化合物をスイッチングしないことが好ましい。通常、表示スクリーンは４００ｎｍ〜８００ｎｍの間に主にある可視光の波長域において光を生成する。フォトクロミック化合物が表示スクリーン自身によって生成される光を用いてスイッチングしないことを確実にするために、可視光の波長域以外の、好ましくは３２０ｎｍ〜４００ｎｍの間の波長域の波長を持つ光の影響の下でスイッチングするフォトクロミック化合物を使用することが好ましい。
【００２０】
本発明によれば、上記に説明された光学素子を製造する方法は、１つ又は複数のフォトクロミック化合物が、重合され得る１つ又は複数の化合物と混合され、得られた混合物が保護コーティングと基体とによって挟まれるスペースに供給され、その後に重合処理されてフォトクロミック化合物を含有する透明層を形成することを特徴とする。
【００２１】
上述実施例によれば、フォトクロミック化合物はポリマーマトリクスの離散的ドメインとして存在しており、特に短いスイッチング期間を可能にする１つ又は複数のフォトクロミック化合物を組み込むのに適している。
【００２２】
好ましくは、保護コーティングは、ガラスから好適に作られているフェースプレートである。
【００２３】
さらに、この光学素子を製造する方法は、１つ又は複数のフォトクロミック化合物が、重合され得る１つ又は複数の化合物と混合され、得られた混合物が保護コーティング上に供給され、その後に重合処理され、保護コーティングとフォトクロミック化合物を含有する透明層との得られたアセンブリが、フォトクロミック化合物を含有する透明層が基体と合わさる（ｅｎｇａｇｅ）ような態様で基体に設けられるように実行されることが可能である。
【００２４】
さらに、この光学素子を製造する方法は、重合処理を実行した後、保護コーティングとフォトクロミック化合物を含有する透明層との得られたアセンブリ上に中間層が設けられ、この中間層はフォトクロミック化合物を含有する透明層と合わさっており、保護コーティングと、フォトクロミック化合物を含有する層と、中間層との得られたアセンブリが、該中間層が基体と合わさるような態様で基体に設けられるように実行されることが可能である。
【００２５】
この方法の特定の実施例においては、さらに、ポリマーフィルムが１つ又は複数のフォトクロミック化合物が存在する溶液中にもたらされ、該フォトクロミック化合物は上記ポリマーフィルム中に拡散し、このポリマーフィルムがその後に上記溶液から取り除かれ、このようにして形成されたポリマーフィルムがフォトクロミック化合物を含有する透明層として使用されることが可能である。
【００２６】
本発明の特定の実施例において、光学素子を製造する方法は、１つ又は複数のポリマー及び１つ又は複数のフォトクロミック化合物が混合手段で混合されて、フォトクロミック化合物を含有する透明層を形成するような態様で実行される。
【００２７】
本発明は以下に幾つかの実施例を参照して説明されるだろう。ただし、具体的な実施例は単に説明の目的で与えられているに過ぎないことに留意されたい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施例１
重量で１００の割合のＰＥＧＤＭＡ５５０（約５００モノマーの分子量を有するｐｏｌｙｅｔｈｅｎｅｇｌｙｃｏｌｄｉｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）と、重量で０．５の割合のＬＴＰＯ（ＢＡＳＦ社により市販されている光重合開始剤の２，４，６−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｏｙｌｄｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅｏｘｉｄｅ）と、重量で０．１の割合のＭＸＰ７−１１４（ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社により市販されているフォトクロミックのｎａｐｈｔｏｐｙｒａｎｅ）との混合物が、保護コーティングと基体とによって挟まれるスペースに注入された。このようにして充填される「セル」とも称される挟まれたスペースがシールされた後、このセルは約１０分間紫外線（強度：３ｍＷ／ｃｍ２）にさらされた。光重合プロセスを実行した後、フォトクロミック化合物を含有するとともに、短いスイッチング期間（着色／変色期間＜２分）を有するシステムが得られた。この方法により、３ｍｍの厚さを有するサンプルが作られ得る。実験により、このように作られたサンプルが、１５℃及び４０．５℃それぞれにおける紫外線による照射の後に、５７０ｎｍの波長を有する光について約５％〜約４５％の間で変化する透過率の値を有することが証明された。暗い状況下では、サンプルは、温度に関係なく、５７０ｎｍにおいて約９６％の透過率値を有した。
【００２９】
実施例２
実施例１に使用されたものと同じ混合物が、ガラス保護コーティング上にスピンコーティングによってもたらされた。このガラス保護コーティングは、窒素雰囲気中において約１０分間紫外線（強度：３ ｍＷ／ｃｍ２）にさらされた。光重合プロセスが終了した後、フォトクロミック化合物を含有する透明層を備えた保護コーティングが得られた。このようにして得られたサンプルは、実施例１に記述された透過率値と同じ透過率値を有した。
【００３０】
実施例３
重量で０．５の割合のＬＴＰＯが、重量で０．５の割合のＡＩＢＮ（Ａｌｄｒｉｃｈ社により市販される熱触媒のａｚｏｂｉｓ−ｉｓｏｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｙｌ）と取り替えられたことを除けば、実施例１及び２に使用されたものと同じ混合物が使われた。このように用意された混合物は、ガラス保護コーティング上にスピンコーティングによってもたらされ、窒素雰囲気中のオーブン内に入れられた。オーブンが１０分間窒素ガスで洗浄処理された後、オーブンの温度は６５℃まで段階的に上げられ、オーブン内で費やされた時間は約１８時間であった。重合プロセスの後、フォトクロミック化合物を含有する透明層を備える保護コーティングが得られ、この保護コーティングは短いスイッチング期間（＜２分）を有した。このようにして得られたサンプルは、実施例１の透過率値と同じ透過率値を有した。
【００３１】
実施例４
この実施例は、ポリマーフィルム中においてフォトクロミック化合物を拡散する方法を提供する。ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｂｕｔｙｒａｌ）（ＰＶＢ）フィルムは、エタノール中のフォトクロミック色素Ｐｈｏｔｏｓｏｌ７−１４の飽和溶液を用いて膨張（ｓｗｅｌｌ）され、このフィルムはその後空気中で乾燥された。ドーピングしたＰＶＢフィルムを基体とガラスプレート（透明層）との間に置くことによって、また１時間１００，０００パスカル（Ｐａ）の圧力において６０℃でアセンブリを圧縮することによって、積層物がその後に製造された。
【００３２】
要約すると、本発明は、有機ポリマーネットワーク及び１つ又は複数のフォトクロミック化合物を含有する透明層を備える基体を有する光学素子であって、当該光学素子の可視波長域における透過率が入射光の変化に応じて変化し、フォトクロミック化合物を含有する透明層が基体側とは反対の側に保護コーティングを備える光学素子に関する。
【国際公開パンフレット】
2004519711.tif 000002
2004519711.tif 000003
2004519711.tif 000004
2004519711.tif 000005
2004519711.tif 000006
2004519711.tif 000007
2004519711.tif 000008
2004519711.tif 000009
2004519711.tif 000010
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004519711.tif 000011
【国際調査報告】
2004519711.tif 000012
2004519711.tif 000013
2004519711.tif 000014