JP2017083761A - 光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃性や耐久性に優れた偏光特性を有する光学素子を提供する。【解決手段】入射した光を偏光させる偏光子を備える偏光フィルム１０２と、偏光フィルム１０２に積層されたレンズ基材１０４とを備え、偏光フィルム１０２とレンズ基材１０４との間に樹脂からなるアンカー層１６を備える光学素子１００とする。【選択図】図１

Description

本発明は、偏光特性を有する光学素子に関する。

近年アウトドアスポーツ等において偏光特性をもたせたサングラスが広く使用されている。このようなサングラスに使用されている偏光レンズは、軽く割れにくいという利点からプラスチック製のものが多くなっている。（特許文献１）

特許文献１には、色むらや歪みを抑制した偏光レンズが開示されている。当該文献には、偏光膜の両面に一対の保護フィルムが積層された偏光シートと、偏光シートの裏側に一体に固着される樹脂製のレンズ基材層とを備えた偏光レンズが開示されている。

また、特許文献２には、液晶表示装置等の表面を保護するための保護板（前面板等）として、偏光シートと保護基材とを備えた保護板が開示されている。前記保護基材の形状としては、表面が平坦なものや湾曲しているものなど特に限定されず、また、材料としては、透明性を持つ硬化性樹脂が開示されている。

さらに、特許文献３には偏光シートと保護基材との間に光学異方層を備えた保護板が開示されている。

上記の偏光レンズや保護板など、表面が湾曲している樹脂基材を使用する場合には、偏光フィルムに樹脂を射出成型して形成する方法が一般的に知られている。

特開２０１０−３９２２０号公報 特開２０１１−２５２９３４号公報 特開２０１１−１３８１５２号公報

以下、本発明の形態としてレンズ基材を例に説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。偏光フィルムにレンズ基材層を射出成形して偏光レンズを形成した場合、偏光レンズに対して衝撃が加えられた場合等においてレンズ基材層から偏光フィルムの一部が剥がれる等の損傷が生ずるおそれがある。すなわち、偏光レンズの耐衝撃性や耐久性が低い。

そこで、本発明は、耐衝撃性や耐久性に優れ、偏光特性を有する光学素子を提供することを目的とする。

本発明の１つの態様は、入射した光を偏光させる偏光子を備える偏光フィルムと、前記偏光フィルムに積層された樹脂基材と、を備える光学素子であって、前記偏光フィルムと前記樹脂基材との間に樹脂からなるアンカー層を備えることを特徴とする光学素子である。

ここで、前記アンカー層は、非晶系ポリエステル樹脂であることが好適である。

また、前記偏光フィルムは、前記偏光子であるポリビニルアルコールと、前記ポリビニルアルコールの裏面に接着されたトリアセチルセルロースと、を含み、前記アンカー層は、前記トリアセチルセルロースと前記樹脂基材との間に設けられていることが好適である。

また、前記偏光フィルムは、前記偏光子と、光学異方層と、を含み、前記アンカー層は、前記光学異方層と前記樹脂基材との間に設けられていることが好適である。

本発明によれば、耐衝撃性や耐久性に優れ、偏光特性を有する光学素子を提供することができる。

本発明の実施の形態における光学素子の構成を示す断面図である。

本発明の実施の形態における光学素子１００は、図１に示すように、偏光フィルム１０２及びレンズ基材１０４を含んで構成される。

偏光フィルム１０２は、第１基材１０、偏光子１２、第２基材１４及びアンカー層１６を接着層１８ａ，１８ｂを介して積層して構成される。光学素子１００は、このような積層体である偏光フィルム１０２にレンズ基材１０４を固着させた構成とされる。

第１基材１０及び第２基材１４は、偏光フィルム１０２の保護層となる部材である。第１基材１０及び第２基材１４は、任意に選択することができるが、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、アクリルフィルム、環状オレフィン系フィルム等を用いることが好適である。一例として、ＴａｃＢｒｉｇｈｔ社製Ｐ９６０ＧＬ等を適用することができる。第１基材１０及び第２基材１４の厚さは、これに限定されるものではないが、２０μｍ以上１００μｍ以下とすることが好適である。

なお、第１基材１０の偏光子１２とは反対側の面には保護フィルムを設けてもよい。保護フィルムは、例えば、ポリカーボネイト、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン等の光学的に透明であり、耐熱性、耐水性及び耐衝撃性に優れたフィルムとすることが好適である。

偏光子１２は、特定の方向に偏光した光のみを透過する層である。偏光子１２の形成方法は、任意に選択することができる。例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを二色性材料により染色し、延伸処理を行うことにより形成することができる。二色性材料は、例えば、ヨウ素化合物やアゾ化合物及び／又はその塩を含有する材料とすることができる。

アゾ化合物及び／又はその塩を含む染料系材料は以下のように得ることができる。

（１）式中Ｒ１、Ｒ２は各々独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシル基を示し、ｎは１又は２で示されるアゾ化合物及びその塩。
（２）Ｒ１、Ｒ２が各々独立に水素原子、メチル基、メトキシ基のいずれかである（１）記載のアゾ化合物及びその塩。
（３）Ｒ１、Ｒ２が水素原子である（１）記載のアゾ化合物及びその塩。

例えば、以下に示す工程で得られる材料を用いることが好適である。４−アミノ安息香酸１３．７部を水５００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解する。得られた物質を冷却して１０℃以下で３５％塩酸３２部を加え、次に亜硝酸ナトリウム６．９部を加え、５〜１０℃で１時間攪拌する。そこへアニリン−ω−メタンスルホン酸ソーダ２０．９部を加え、２０〜３０℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてｐＨ３．５とする。さらに、攪拌してカップリング反応を完結させ、濾過して、モノアゾ化合物を得る。得られたモノアゾ化合物を水酸化ナトリウム存在下、９０℃で攪拌し、化学式（２）のモノアゾ化合物１７部を得る。

化学式（２）のモノアゾ化合物１２部、４，４'−ジニトロスチルベン−２，２'−スルホン酸２１部を水３００部に溶解させた後、水酸化ナトリウム１２部を加え、９０℃で縮合反応させる。続いて、グルコース９部で還元し、塩化ナトリウムで塩析した後、濾過して化学式（３）で示されるアゾ化合物１６部を得る。

さらに、化合物（３）の染料を０．０１％、シー・アイ・ダイレクト・レッド８１を０．０１％、特許２６２２７４８号公報の実施例１において示されている下記構造式（４）で示される染料を０．０３％、特開昭６０−１５６７５９号公報の実施例２３において公開されている下記構造式（５）で示される染料０．０３％及び芒硝０．１％の濃度とした４５℃の水溶液に厚さ７５μｍのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を４分間浸漬する。このフィルムを３％ホウ酸水溶液中で５０℃で５倍に延伸し、緊張状態を保ったまま水洗、乾燥する。これによって、中性色（平行位ではグレーで、直交位では黒色）となる染料系材料を得ることができる。

ＰＶＡフィルムは、一例として、クラレ製ＶＦ−ＰＳ＃７５００等を適用することができる。ＰＶＡフィルムは、例えば、延伸前において厚さ７５μｍのフィルムを延伸後において３０μｍ程度となるまで延伸する。

なお、偏光子１２には、光学異方層（位相差板）を併せて設けてもよい。光学異方層は、例えば、１／４波長板等などである。

接着層１８ａ，１８ｂは、第１基材１０と偏光子１２及び第２基材１４と偏光子１２をそれぞれ接着する層である。接着層１８ａ，１８ｂは、水系接着剤とすることが好適である。すなわち接着剤成分を水に溶解又は分散させた接着剤を用いることが好適である。例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、ウレタン樹脂等にイソシアネート系化合物、エポキシ化合物等を配合した接着剤成分を用いることが好適である。

アンカー層１６は、偏光フィルム１０２とレンズ基材１０４との密着性を高めるために設けられる層である。アンカー層１６は、非晶系ポリエステル樹脂とすることが好適である。

アンカー層１６は、以下の工程により形成することができる。まず、主剤を非晶系ポリエステル樹脂として、希釈剤としてシクロヘキサノン及び硬化剤としてイソシアネートを添加する。例えば、非晶質ポリエステル樹脂を１としてシクロヘキサノンを０．３３及びイソシアネートを０．０４の割合で混合した接着剤を生成する。次に、当該配合された接着剤を離型フィルムに塗布し、乾燥工程において溶剤を揮発させる。乾燥工程は、それぞれ４０℃から１００℃の温度範囲に設定された複数の乾燥炉を用いて、接着剤を塗布した離型フィルムから溶剤を揮発させることが好適である。このとき、乾燥後の接着剤の厚みが２５μｍ以上３０μｍ以下となるように塗布量を調整する。その後、接着剤側を第２基材１４に向けて第２基材１４に貼り合わせる。

レンズ基材１０４は、光を透過させる際に屈折や反射等の光学的な効果を与えるために設けられる。レンズ基材１０４は、ポリカーボネイト、ポリウレタン、ポリアクリル等の樹脂によって構成される。より具体的には、加水分解し難く、対黄変性に優れた脂肪族系樹脂を用いることが好適である。

レンズ基材１０４の厚さは、２ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好適である。レンズ基材１０４の厚さが２ｍｍ未満の場合には機械的強度が不十分となる可能性があり、１５ｍｍより大きい場合には重くなり過ぎる可能性がある。レンズ基材１０４の形状は、光学素子１００の使用目的に応じた表面の曲面をもつように加工すればよい。

レンズ基材１０４は、偏光フィルム１０２のアンカー層１６の表面上に原料を射出して形成される。真空成形、プレス成形等によって光学素子１００として求められる曲率に合わせて偏光フィルム１０２を曲げ加工したうえで金型にセットする。金型は偏光フィルム１０２の表面形状に合わせた凹面状のキャビティを備える。偏光フィルム１０２は、金型のキャビティ内に密着させてセットされる。そして、レンズ基材１０４の原料を加熱して、金型のキャビティ内に射出して充填させる。これにより、偏光フィルム１０２のアンカー層１６とレンズ基材１０４とが融着して固着される。

射出形成の条件は、樹脂温度１５０℃以上３８０℃以下とすることが好適である。また、射出時における金型の温度は、８０℃以上１２０℃以下とすることが好適である。このような温度条件下において７００ｋｇｆ／ｃｍ²以上２５００ｋｇｆ／ｃｍ²の射出圧力で樹脂材料を射出することによってレンズ基材１０４を形成することができる。

なお、偏光子１２に光学異方層（位相差板）を併せて設けた場合、アンカー層１６は、光学異方層とレンズ基材１０４との間に設けることが好適である。

本実施の形態における光学素子１００によれば、偏光フィルム１０２の第２基材１４と
レンズ基材１０４との間にアンカー層１６を設けることによって偏光フィルム１０２とレンズ基材１０４との固着性を高めることができる。これにより、光学素子１００に対して機械的な衝撃を与えた場合や加熱と冷却の熱サイクルを繰り返した場合等において偏光フィルム１０２とレンズ基材１０４との間に剥がれが生ずることを抑制することができる。

なお、本実施の形態では、光学素子１００としてレンズを例に説明したが、樹脂をレンズ基材１０４として偏光フィルム１０２をレンズ基材１０４に固着させる態様の素子であれば本発明の適用範囲となる。ただし、レンズのように曲面を有する素子では機械的な衝撃や熱サイクルを与えたときに偏光フィルム１０２とレンズ基材１０４との間に生ずる応力の影響が大きくなると推察されるが、アンカー層１６を設けることにより偏光フィルム１０２とレンズ基材１０４との剥がれを効果的に抑制することができる。

また、偏光フィルム１０２の偏光子１２をアゾ化合物及び／又はその塩を含有する染料とすることによって、レンズ基材１０４の原料となる樹脂を１２０℃以上の高温で射出したときにおいて偏光子１２の特性の劣化を防ぐことができる。これにより、光学素子１００の光学的特性を向上させることができる。また、製造工程を簡素化することが可能となり、光学素子１００の製造コストを抑制することができる。

なお、本実施の形態ではレンズ基材１０４を例に説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、偏光機能をもたせた液晶表示装置用の保護板（前面板等）に適用することもできる。この場合、レンズ基材１０４の代わりに樹脂基材を適用し、偏光フィルム１０２の第２基材１４と樹脂基材との間にアンカー層１６を設ければよい。

１０ 第１基材、１２ 偏光子、１４ 第２基材、１６ アンカー層、１８ａ，１８ｂ 接着層、１００ 光学素子、１０２ 偏光フィルム、１０４ レンズ基材。

Claims (4)

1. 入射した光を偏光させる偏光子を備える偏光フィルムと、前記偏光フィルムに積層された樹脂基材と、を備える光学素子であって、
   前記偏光フィルムと前記樹脂基材との間に樹脂からなるアンカー層を備えることを特徴とする光学素子。
2. 請求項１に記載の光学素子であって、
   前記アンカー層は、非晶系ポリエステル樹脂であることを特徴とする光学素子。
3. 請求項１又は２に記載の光学素子であって、
   前記偏光フィルムは、前記偏光子であるポリビニルアルコールと、前記ポリビニルアルコールの裏面に接着されたトリアセチルセルロースと、を含み、
   前記アンカー層は、前記トリアセチルセルロースと前記樹脂基材との間に設けられていることを特徴とする光学素子。
4. 請求項１又は２に記載の光学素子であって、
   前記偏光フィルムは、前記偏光子と光学異方層と、を含み、
   前記アンカー層は、前記光学異方層と前記樹脂基材との間に設けられていることを特徴とする光学素子。

Images