DE102010064089A1

DE102010064089A1 - Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements

Info

Publication number: DE102010064089A1
Application number: DE102010064089A
Authority: DE
Inventors: Noriaki Tokyo Taguchi
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2011-07-28
Also published as: JP2011150323A; US20110274826A1

Abstract

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend Bilden eines Polarisationsfilms durch Auftragen einer einen dichroitischen Farbstoff enthaltenden Lösung auf eine Orientierungsschicht, Herstellen einer Lösung eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers durch Zugeben eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers zu einem wässrigen Lösungsmittel und Auftragen der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers, die so hergestellt wurde, auf den Polarisationsfilm und danach Durchführen eines Wärmeprozessierens. Die Zeit, die zwischen der Herstellung der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers und dem Auftragen derselben vergeht, wird auf der Basis einer Änderung beim durchschnittlichen Molekulargewicht des Silan-Haftvermittlers in der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers bestimmt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, bei dem eine Trübung (ein Schleier) unterdrückt wird.
DISKUSSION DES HINTERGRUNDES
Polarisationslinsen werden als blendfreie Gläser in spezifischen Industrien, zum Beispiel Schweiß- und medizinische Behandlungen, sowie bei verschiedenen Sportarten, zum Beispiel Skifahren, eingesetzt. Im Allgemeinen wird die polarisierende Eigenschaft eines dichroitischen Farbstoffs verwendet, um ein Blenden zu bekämpfen. Die polarisierenden Eigenschaften von dichroitischen Farbstoffen werden in großem Umfang bei optischen Anwendungen, zum Beispiel Displayvorrichtungen, lichtdurchlässigen Vorrichtungen und Automobil- und Fensterglas, genutzt.
Die polarisierenden Eigenschaften eines dichroitischen Farbstoffs werden im Allgemeinen durch uniaxiales Orientieren des dichroitischen Farbstoffs erreicht. Um einen dichroitischen Farbstoff uniaxial zu orientieren, werden im Allgemeinen das Verfahren des Imprägnierens eines Polyvinylalkohols (PVA) mit einem dichroitischen Farbstoff und des uniaxialen Streckens des Films sowie das Verfahren des Auftragens einer Beschichtungsflüssigkeit, die einen dichroitischen Farbstoff enthält, auf eine Orientierungsschicht verwendet. Orientierungsschichten wurden in Form einer anorganischen Zwischenschicht aus einem dampfabgeschiedenen Silica (SiO₂)-Film (siehe Referenz 1 ( WO2006/081006 )), eines Silicium enthaltenden Sol-Gel-Films (siehe Referenz 2 ( japanische ungeprüfte Patentpublikation (KOKAI) Nr. 2009-237361 )) und dergleichen vorgeschlagen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Bildung einer Schutzschicht mit Silan-Haftvermittlern nach Bereitstellen eines Polarisationsfilms auf der Orientierungsschicht, spezifisch die Bildung einer Schutzschicht durch sequentielles Auftragen und Wärmehärten von 3-Aminopropyltriethoxysilan (ein eine Aminogruppe enthaltender Haftvermittler) und 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (ein eine Epoxygruppe enthaltender Haftvermittler) ist in den Beispielen der obigen Referenz 1 offenbart. Es wird gelehrt, dass der Silan-Haftvermittler, der in der Schutzschicht enthalten ist, eine Rolle beim Penetrieren des Polarisationsfilms und Fixieren des dichroitischen Farbstoffs im orientierten Zustand spielt. Allerdings wird es als Resultat der Untersuchung des Erfinders der vorliegenden Erfindung klar, dass sich im Polarisationselement, auf dem die Schutzschicht gebildet ist, manchmal eine Trübung (ein Schleier) entwickelt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sorgt für ein Polarisationselement hoher Qualität, bei dem eine Trübung unterdrückt wird.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung führte ausgiebige Untersuchungen zur Lösung der oben gestellten Aufgabe durch, die in den folgenden Entdeckungen resultierten.
Referenz 2 stellt fest, dass sich manchmal Risse in der Orientierungsschicht infolge des Unterschieds bei der thermischen Ausdehnung der Orientierungsschicht und des Substrats entwickeln, was eine Trübung im Polarisationselement, das eine Orientierungsschicht, die aus einer anorganischen Substanz besteht, hat, verursacht. Als der Erfinder der vorliegenden Erfindung solche Polarisationselemente beobachtete, die eine Trübung entwickelten, wurde klar, dass die Entwicklung von Rissen im Polarisationsfilm manchmal eine Trübung verursachte. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass eine ausgeprägte Rissbildung des Polarisationsfilms auftrat, wenn eine Schutzschicht unter Verwendung eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers gebildet wurde, wie es in Beispielen von Patent-Referenz 1 beschrieben ist. Dementsprechend bestand ein vorstellbares Mittel zur Verringerung der Rissbildung darin, die Schutzschicht ohne Verwendung eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers auszubilden. Da allerdings ein eine Epoxygruppe enthaltender Silan-Haftvermittler zur Immobilisierung des dichroitischen Farbstoffs nützlich ist, führte der Erfinder der vorliegenden Erfindung weitere Untersuchungen zur Entdeckung eines Mittels zur Verringerung der Rissbildung im Polarisationsfilm, wenn ein eine Epoxygruppe enthaltender Silan-Haftvermittler als Komponente der Schutzschicht verwendet wurde, durch. Als Resultat entdeckten sie, dass:

(i) wenn ein eine Epoxygruppe enthaltender Silan-Haftvermittler zu einem wässrigen Lösungsmittel gegeben wurde, um eine Schutzschicht bildende Lösung herzustellen, änderte sich das durchschnittliche Molekulargewicht des Silan-Haftvermittlers mit der Zeit, und
(ii) aus Gründen, die unklar bleiben, es möglich war, die Bildung von Rissen im Polarisationsfilm zu unterdrücken, indem auf der Basis dieser Änderung beim Molekulargewicht über die Zeit bestimmt wurde, wann die Schutzschicht bildende Lösung zu verwenden ist. Die Tatsache, dass Risse durch die Komponenten, die die Schutzschicht bilden, die zur Immobilisierung des dichroitischen Farbstoffs verwendet wird, im Polarisationsfilm erzeugt werden, war vorher unbekannt. Die Identifizierung einer Korrelation zwischen der Erzeugung von Rissen im Polarisationsfilm und Änderungen des durchschnittlichen Molekulargewichts des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers wurde zum ersten Mal vom Erfinder der vorliegenden Erfindung entdeckt.

Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis der obigen Entdeckung gemacht.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf:
ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend:
Bilden eines Polarisationsfilms durch Auftragen einer einen dichroitischen Farbstoff enthaltenden Lösung auf eine Orientierungsschicht,
Herstellen einer Lösung eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers durch Zugeben eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers zu einem wässrigen Lösungsmittel und
Auftragen der so hergestellten Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers auf den Polarisationsfilm und danch Durchführen einer Wärmebehandlung, und daduch gekennzeichnet, dass
die Zeit, die zwischen der Herstellung der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers und der Auftragung davon vergeht, auf der Basis einer Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts des Silan-Haftvermittlers in der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers bestimmt wird.
Die obige Lösung eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers kann die Eigenschaft haben, dass das durchschnittliche Molekulargewicht ein temporäres Abfallen durchmacht, wonach es zu Steigen beginnt. In diesem Fall kann die Zeit, die zwischen der Herstellung und dem Auftragen vergeht, innerhalb eines Zeitraums festgelegt werden, ab dem Zeitpunkt, wenn die Lösung hergestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein gegebener Zeitraum nach Beginn der Erhöhung des durchschnittlichen Molekulargewichts vergangen ist.
Das obige Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements kann außerdem Bilden eines funktionellen Films auf dem Polarisationsfilm, der einer Wärmebehandlung unterzogen worden war, umfassen.
Das obige Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements kann vor dem Auftragen der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers Auftragen einer Lösung eines eine Aminogruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers auf den Polarisationsfilm und danach Durchführen einer Wärmebehandlung umfassen.
Der dichroitische Farbstoff kann wasserlöslich sein. In diesem Fall kann das obige Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements Unterwerfen des gebildeten Polarisationsfilms einer wasserunlöslich machenden Behandlung des dichroitischen Farbstoffs umfassen.
Die obige Orientierungsschicht kann ein Siliciumoxid umfassen.
Das obige Polarisationselement kann eine Polarisationslinse sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Polarisationselement hoher Qualität bereitgestellt werden, indem eine Trübung durch Rissbildung des Polarisationsfilms unterdrückt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Pattern-Graph, der die Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers über die Zeit zeigt.
2 ist ein Graph, der die Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts einer wässrigen Lösung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan über die Zeit zeigt.
3 ist eine Schnittphotographie mittels Rasterelektronenmikroskop (SEM) einer Polarisationslinse, die unter Verwendung einer wässrigen Lösung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan hergestellt wurde, zwei Wochen nach Herstellung.
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Trübungswert einer Polarisationslinse und der Zahl der Tage, die nach Herstellung der wässrigen Lösung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan vergangen war, zur Zeit der Verwendung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft:
ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend:
Bilden eines Polarisationsfilms durch Auftragen einer einen dichroitischen Farbstoff enthaltenden Lösung auf eine Orientierungsschicht (im Folgenden als „Schritt 1” bezeichnet),
Herstellung einer Lösung eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers durch Zugeben eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers zu einem wässrigen Lösungsmittel (im Folgenden als „Schritt 2” bezeichnet) und
Auftragen der so hergestellten Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers auf den Polarisationsfilm und danach Durchführen einer Wärmebehandlung (im Folgenden als „Schritt 3” bezeichnet). Im Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird die Zeit, die zwischen der Herstellung der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers und der Auftragung derselben vergeht, auf der Basis einer Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts des Silan-Haftvermittlers in der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers bestimmt. Wie oben ausgeführt wurde, erlaubt dies eine Verringerung oder Unterdrückung der Rissbildung im Polarisationsfilm, wodurch es möglich gemacht wird, ein Polarisationselement hoher Qualität bereitzustellen, bei dem Trübung unterdrückt ist.
Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend detaillierter beschrieben werden.
Schritt 1
In Schritt 1 wird ein Polarisationsfilm gebildet, indem eine einen dichroitischen Farbstoff enthaltende Lösung auf eine Orientierungsschicht aufgetragen wird. Uniaxiales Orientieren des dichroitischen Farbstoffs im vorliegenden Schritt kann die guten Polarisationseigenschaften entwickeln.
Die Orientierungsschicht ist normalerweise direkt auf dem Substrat oder indirekt über eine andere Schicht darauf angeordnet. Das Substrat ist nicht spezifisch limitiert; Beispiele sind Kunststoffe und anorganische Gläser. Beispiele für Kunststoffe sind Methylmethacrylat-Homopolymere; Copolymere von Methylmethacrylat und einem anderen Monomer oder mehreren anderen Monomeren; Diethylenglykolbisallylcarbonat-Homopolymere; Copolymere von Diethylenglykolbisallylcarbonat und einem anderen Monomer oder mehreren anderen Monomeren; Schwefelenthaltende Copolymere; Halogencopolymere; Polycarbonat; Polystyrol; Polyvinylchlorid; ungesättigter Polyester; Polyethylenterephthalat; Polyurethan; Polythiourethan; Polymere, hergestellt aus Materialien, einschließlich Epithio-Gruppe enthaltender Verbindungen; Homopolymere von Sulfidbindung-enthaltenden Monomeren; Copolymere eines Sulfids und eines anderen Monomers oder mehrerer anderer Monomere; Copolymere von einem Polysulfid und einem anderen Monomer oder mehreren anderen Monomeren; und Copolymere von einem Polydisulfid und einem anderen Monomer oder mehreren anderen Monomeren. Die Oberflächenkonfiguration des Substrats, auf dem die Orientierungsschicht gebildet wird, ist nicht spezifisch limitiert. Sie kann eine beliebige Form haben, einschließlich planarer, konvexer und konkaver Formen. Die Dicke des Substrats wird auf der Basis des Typs des Polarisationselements bestimmt und ist nicht spezifisch limitiert. Wenn zum Beispiel eine Polarisationslinse als Polarisationselement hergestellt wird, hat das Substrat normalerweise eine Dicke von etwa 0,5 bis 30 mm.
Eine Hard-Coat-Schicht ist ein Beispiel für eine Schicht, die zwischen dem Substrat und der Orientierungsschicht gebildet werden kann. Die Hard-Coat-Schicht ist nicht spezifisch beschränkt. Eine Beschichtung, bei der ein mikropartikuläres Metalloxid zu einer organischen Siliciumverbindung gegeben wird, ist geeignet. Anstelle einer organischen Siliciumverbindung kann eine Acrylverbindung verwendet werden. Darüber hinaus kann ein bekanntes UV-härtbares Harz oder ein EB-härtbares Harz, zum Beispiel ein Acrylatmonomer oder -oligomer, als Beschichtungszusammensetzung zur Bildung eines Hard-Coats verwendet werden. Für Details der Hard-Coat-Schicht kann auf die Absätze [0071] bis [0074] der japanischen ungeprüften Patentpublikation (KOKAI) Nr. 2007-77327 und Absatz [0027] der japanischen ungeprüften Patentpublikation (KOKAI) Nr. 2009-237361 verwiesen werden. Die Dicke der Hard-Coat-Schicht ist zum Beispiel etwa 0,5 bis 10 μm. Linsensubstrate mit Hard-Coats sind im Handel erhältlich; auf einem solchen Linsensubstrat kann in der vorliegenden Erfindung eine Orientierungsschicht gebildet werden.
Die Dicke der Orientierungsschicht ist normalerweise etwa 0,02 bis 5 μm, wünschenswerterweise etwa 0,05 bis 0,5 μm. Die Orientierungsschicht kann durch Abscheiden eines filmbildenden Materials durch ein bekanntes Filmbildungsverfahren, zum Beispiel Dampfabscheidung oder Sputtern, gebildet werden oder kann durch ein bekanntes Beschichtungsverfahren, zum Beispiel Tauch- oder Schleuderbeschichtung, gebildet werden. Beispiele für geeignete filmbildende Materialien sind Siliciumoxide, Metalloxide und Komplexe und Verbindungen davon. Die Verwendung des Oxids eines Materials, ausgewählt aus Si, Al, Zr, Ti, Ge, Sn, In, Zn, Sb, Ta Nb, V und Y, sowie von Komplexen oder Verbindungen dieser Materialien ist bevorzugt. Von diesen sind unter dem Gesichtspunkt der Einfachheit einer Verleihung von Funktionen an die Orientierungsschicht Oxide von Silicium, zum Beispiel SiO und SiO₂, wünschenswert. Unter dem Gesichtspunkt der Reaktivität mit dem Silan-Haftvermittler, was unten beschrieben wird, ist von diesen SiO₂ bevorzugt.
Andererseits ist ein Beispiel für die Orientierungsschicht, die durch das oben beschriebene Beschichtungsverfahren gebildet wird, ein Sol-Gel-Film, der ein anorganisches Oxid-Sol enthält. Beispiele für geeignete Bechichtungsflüssigkeiten zur Bildung des Sol-Gel-Films sind Beschichtungsflüssigkeiten, die ein anorganisches Oxid-Sol und wenigstens eines von Alkoxysilanen und Hexaalkoxydisiloxanen enthalten. Unter dem Gesichtspunkt der Einfachheit der Verleihung von Funktionen an den Orientierungsfilm ist das obige Alkoxysilan vorzugsweise das Alkoxysilan, das durch die allgemeine Formel (1) in der japanischen ungeprüften Patentpublikation (KOKAI) Nr.2009-237361 dargestellt wird, und das obige Hexaalkoxydisiloxan ist vorzugsweise das Hexaalkoxydisiloxan, das durch die allgemeine Formel (2) in der japanischen ungeprüften Patentpublikation (KOKAI) Nr.2009-237361 dargestellt wird. Die Beschichtungsflüssigkeit kann eines von einem Alkoxysilan und einem Hexaalkoxydisiloxan oder beide enthalten. Außerdem kann bei Bedarf das eine funktionelle Gruppe enthaltende Alkoxysilan, das durch die allgemeine Formel (3) in der japanischen ungeprüften Patentpublikation (KOKAI) Nr.2009-237361 dargestellt wird, eingearbeitet werden. Für Details bezüglich der Beschichtungsflüssigkeit und des Filmbildungsverfahrens (Beschichtungsverfahrens) kann auf die Absätze [0011] bis [0023] und [0029] bis [0031] der japanischen ungeprüften Patentpublikation (KOKAI) Nr.2009-237361 und die in derselben Publikation beschriebenen Beispiele verwiesen werden.
Als Nächstes werden, um den dichroitischen Farbstoff in der Beschichtungsflüssigkeit, die auf die Orientierungsschicht aufgetragen ist, uniaxial zu orientieren, normalerweise Rillen auf der Orientierungsschicht, die gebildet wurde, gebildet. Wenn die einen dichroitischen Farbstoff enthaltende Beschichtungsflüssigkeit auf die Oberfläche einer Orientierungsschicht aufgetragten wird, in welcher Rillen gebildet wurden, orientiert sich der dichroitische Farbstoff selbst entlang der Rillen und senkrecht zu diesen. Auf diese Weise wird der dichroitische Farbstoff uniaxial orientiert, was eine Entwicklung seiner guten Polarisationseigenschaften erlaubt. Die Rillen können zum Beispiel durch einen Schritt des Reibens gebildet werden, der durchgeführt wird, um Flüssigkristallmoleküle zu orientieren. Ein Reibungsschritt ist ein Schritt, bei dem eine Oberfläche, die poliert ist, in einer einzigen Richtung mit Gewebe oder dergleichen gerieben wird. Bezüglich der Details dafür wird auf die US-Patente 2,400,877 und 4,865,668 verwiesen. Rillen können auf der Orientierungsschicht durch die Polierbehandlung, die in den Absätzen [0033] und [0034] in der japanischen ungeprüften Patentpublikation (KOKAI) Nr.2009-237361 beschrieben ist, gebildet werden. Es genügt, die Tiefe und den Abstand der Rillen, die gebildet werden, in einer Art festzulegen, die eine uniaxiale Orientierung des dichroitischen Farbstoffs erlaubt.
Das Verfahren zur Bildung des Polarisationsfilms (dichroitischer Farbstoff-Film) auf der Orientierungsschicht wird als Nächstes beschrieben werden.
Der Ausdruck „dichroitisch” bezieht sich auf die Eigenschaft, durch welche die Farbe von durchgelassenem Licht mit der Ausbreitungsrichtung infolge der Anisotropie der selektiven Absorption von Licht durch ein Medium variiert. Ein dichroitischer Farbstoff hat die Eigenschaft der starken Absorption von polarisiertem Licht in einer spezifischen Orientierung der Farbstoffmoleküle und der schwachen Absorption in einer dazu orthogonalen Richtung. Von einigen dichroitischen Farbstoffen ist bekannt, dass sie bei bestimmten Konzentrationen und in bestimmten Temperaturbereichen, wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, Flüssigkristallzustände aufweisen. Solche Flüssigkristallzustände werden als lyotrope Flüssigkristalle bezeichnet. Ein stärkerer Dichroismus kann erreicht werden, indem die Flüssigkristallzustände von dichroitischen Farbstoffen verwendet werden, um die Farbstoffmoleküle in eine spezifische Richtung zu orientieren. Ein Auftragen einer Beschichtungsflüssigkeit, die einen dichroitischen Farbstoff enthält, auf eine Orientierungsschicht, in welcher Rillen ausgebildet wurden, macht es möglich, den dichroitischen Farbstoff uniaxial zu orientieren, was Bildung einer Polarisarionsschicht mit guten Polarisationseigenschaften ermöglicht.
Der dichroitische Farbstoff, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht spezifisch beschränkt. Beispiele sind verschiedene dichroitische Farbstoffe, die üblicherweise in Polarisationselementen eingesetzt werden. Spezifische Beispiele sind Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe, Merocyaninfarbstoffe, Styrylfarbstoffe, Azomethinfarbstoffe, Chinonfarbstoffe, Chinophthalonfarbstoffe, Perylenfarbstoffe, Indigofarbstoffe, Tetrazinfarbstoffe, Stilbenfarbstoffe und Benzidinfarbstoffe. Die im US-Patent 2,400,877 , der veröffentlichten japanischen Übersetzung (TOKUHYO) Nr. 2002-527786 einer internationalen PCT-Anmeldung beschriebenen Farbstoffe und dergleichen können verwendet werden.
Die einen dichroitischen Farbstoff enthaltende Beschichtungsflüssigkeit kann eine Lösung oder eine Suspension sein. Viele dichroitische Farbstoffe sind wasserlöslich. Somit ist die Beschichtungsflüssigkeit normalerweise eine wässrige Lösung oder eine wässrige Suspension mit Wasser als Lösungsmittel. Der Gehalt an dichroitischem Farbstoff in der Beschichtungsflüssigkeit kann zum Beispiel etwa 1 bis 50 Massenprozent sein, ist jedoch nicht auf diesen Bereich begrenzt, solange die gewünschte Polarisationseigenschaft erreicht wird.
Die Beschichtungsflüssigkeit kann zusätzlich zu dem dichroitischen Farbstoff andere Komponenten enthalten. Ein Beispiel für eine andere Komponente ist ein anderer Farbstoff als ein dichroitischer Farbstoff. Ein Vermischen solcher Farbstoffe macht es möglich, ein Polarisationselement gewünschter Farbe herzustellen. Unter dem Gesichtspunkt der weiteren Verbesserung der Beschichtungseigenschaften und dergleichen können Additive wie zum Beispiel die Rheologie modifizierende Mittel, die Adhäsion erhöhende Mittel, Weichmacher und Egalisiermittel, eingemischt werden.
Das Verfahren des Auftragens der Beschichtungsflüssigkeit ist nicht spezifisch limitiert; Beispiele sind die oben genannten Verfahren, zum Beispiel Tauch- und Schleuderbeschichtung. Die Dicke des Polarisationsfilms ist nicht spezifisch limitiert, ist aber normalerweise etwa 0,05 bis 5 μm. Der Silan-Haftvermittler, der weiter unten beschrieben wird, wird normalerweise verwendet, um den Polarisationsfilm zu imprägnieren und ist im Wesentlichen in dem Polarisationsfilm enthalten.
Wenn ein wasserlöslicher Farbstoff als der dichroitische Farbstoff verwendet wird, wird wünschenswerterweise eine wasserunlöslich machende Behandlung nach Auftragen und Trocknen der Beschichtungsflüssigkeit durchgeführt, um die Stabiltät des Films zu erhöhen. Die wasserunlöslich machende Behandlung kann zum Beispiel durch Ionenaustauschen der terminalen Hydroxylgruppe des Farbstoffmoleküls oder durch Erzeugung eines Chelatierungszustands zwischen dem Farbstoff und einem Metallsalz durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird wünschenswerterweise das Verfahren des Eintauchens des Polarisationsfilms, der gebildet wurde, in eine wässrige Metallsalzlösung verwendet. Das Metallsalz, das verwendet wird, ist nicht spezifisch limitiert; Beispiele sind AlCl₃, BaC1₂, CdCl₂, ZnCl₂, FeCl₂ und SnCl₃. Nach der wasserunlöslich machenden Behandlung kann die Oberfläche des Polarisationsfilms erneut getrocknet werden.
Im Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird der Polarisationsfilm, der in Schritt 1 gebildet wurde, mit einer Lösung eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers beschichtet und dann einer Wärmebehandlung unterworfen (Schritt 3). Auf diese Weise kann der Orientierungszustand des dichroitischen Farbstoffs im Polarisationsfilm immobilisiert werden und die Filmfestigkeit und -stabilität können erhöht werden. Allerdings haben Untersuchungen, wie sie oben angeführt sind, die vom Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, deutlich gezeigt, dass Trübung (Schleier) durch Rissbildung des Polarisationsfilms manchmal in Polarisationselementen erzeugt wird, die unter Verwendung von eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlern hergestellt werden. Dementsprechend wird in der vorliegenden Erfindung die Zeit, bei der die Haftvermittlerlösung in Schritt 3 verwendet wird, auf der Basis der Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts der Haftvermittlerlösung über die Zeit bestimmt. Im Folgenden wird Schritt 2 beschrieben und danach wird beschrieben, wie die Verwendungszeit bestimmt wird.
Schritt 2
In diesem Schritt wird der eine Epoxygruppe enthaltende Silan-Haftvermittler zu dem wässrigen Lösungsmittel gegeben, um eine Lösung eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers herzustellen. Der Silan-Haftvermittler hat im Allgemeinen eine Struktur, die durch R-Si(OR')₃ angegeben wird (worin die mehreren Fälle von R' gleich oder verschieden sein können). Der Ausdruck „eine Epoxygruppe enthaltender Silan-Haftvermittler” bezieht sich auf einen Silan-Haftvermittler, der eine Epoxygruppe als die mit R bezeichnete funktionelle Gruppe enthält. Die Epoxygruppe ist normalerweise durch eine divalente Verknüpfungsgruppe an das Si gebunden. Beispiele für divalente Verknüpfungsgruppen sind die Verknüpfungsgruppen, die in den spezifischen Beispielverbindungen enthalten sind, welche weiter unten genannt sind.
Zusätzlich ist die durch R' bezeichnete funktionelle Gruppe eine übliche Alkylgruppe, die in dem wässrigen Lösungsmittel unter Herstellung von Silanol (Si-OH) hydrolysiert wird. Die durch R' bezeichnete Alkylgruppe umfasst zum Beispiel 1 bis 10, wünschenswerterweise 1 bis 3, Kohlenstoffatome.
Spezifische Beispiele für den eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittler sind: γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (γ-GPS), γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan und andere eine Glycidoxygruppe enthaltende Trialkoxysilane und β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltripropoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltributoxysilan, γ-(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltrimethoxysilan, γ-(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltriethoxysilan, δ-(3,4-Epoxycyclohexyl)butyltrimethoxysilan, δ-(3,4-Epoxycyclohexyl)butyltriethoxysilan und andere Epoxyalkylalkoxysilane.
Eine Untersuchung durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung hat gezeigt, dass, wenn der obige eine Epoxygruppe enthaltende Silan-Haftvermittler zu einem wässrigen Lösungsmittel gegeben wird, um eine Lösung des Silan-Haftvermittlers zu erhalten, wird innerhalb eines kurzen Zeitraums nach Herstellung (zum Beispiel innerhalb von etwa zwei Wochen) eine Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts beobachtet. Dieses Phänomen wurde bei den eine Aminogruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlern, die weiter unten angegeben werden, nicht beobachtet. Der Grund ist, dass die eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittler unter Silan-Haftvermittlern hoch reaktiv sind. Als Resultat wird die Erzeugung von Silanolgruppen durch Hydrolyse über einen relativ kurzen Zeitraum während einer Lösungslagerung und die Bildung (Erzeugung von Silanoligomeren) von Siloxanbindungen (Si-O-Si) durch die Kondensation von Silanolgruppen als Grund für die Verursachung einer Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts angenommen. Lösungen, in denen großen Zahlen von Silanoligomeren produziert werden, können nicht adäquat penetrieren, wenn sie auf den Polarisationsfilm aufgetragen werden, so dass angenommen wird, dass das meiste des eine Epoxygruppe enthaltenden Mittels in der Form einer Beschichtung auf dem Polarisationsfilm bleibt. Vom Erfinder der vorliegenden Erfindung wird dann angenommen, dass eine Wärmekontraktion der Beschichtung infolge einer nachfolgenden Wärmebehandlung eine Rissbildung im Polarisationsfilm verursacht.
Die Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers wird durch Zugeben und Zumischen des eine eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers zu einem wässrigen Lösungsmittel, wünschenswerterweise Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Alkohol (Methanol, Ethanol oder dergleichen), hergestellt. Unter Berücksichtigung der Löslichkeit ist die Konzentration des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers in der Lösung wünschenswerterweise etwa 1 bis 15 Massenprozent, vorzugsweise etwa 1 bis 10 Massenprozent. Als weitere Komponenten können bekannte Additive in die Lösung eingearbeitet werden. Während der Herstellung der Lösung ist es wünschenswert, kein Erwärmen durchzuführen, um so plötzliche Änderungen beim durchschnittlichen Molekulargewicht zu hemmen. Aus demselben Grund wird die Lösung, die hergestellt wurde, wünschenswerterweise unter den Bedingungen bei oder unter Raumtemperatur gelagert.
Bestimmen, wann die Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers zu verwenden ist
In der vorliegenden Erfindung wird, auf der Basis der Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts des Silan-Haftvermittlers in der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers bestimmt, wann die in Schritt 2 hergestellte Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers zu verwenden ist, d. h. wie viel Zeit zwischen der Herstellung und der Auftragung der Lösung vergehen gelassen wird. In diesem Kontext kann der Ausdruck „durchschnittliches Molekulargewicht” entweder das gewichtsdurchschnittliche Molekulargewicht (auch als „Mw” im Folgenden bezeichnet) oder das zahlendurchschnittliche Molekulargewicht (im Folgenden auch als „Mn” bezeichnet) sein. In der vorliegenden Erfindung kann die Verwendungszeit auf der Basis einer Änderung entweder beim gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht, dem zahlendurchschnittliche Molekulargewicht oder beiden bestimmt werden. In der vorliegenden Erfindung wird das durchschnittliche Molekulargewicht als das in Polystyrol umgewandelte Molekulargewicht durch Gelpermeationschromatographie (GPC) gemessen.
Um die Verwendungszeit zu bestimmen, wird eine Lösung (Probenlösung), die denselben eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittler enthält wie die Lösung, die bei der tatsächlichen Herstellung verwendet wird, vorzugsweise zum Testen hergestellt und die Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts nach Herstellung dieser Lösung wird im Laufe der Zeit überwacht. Beispielsweise wird eine geeignete Probenmenge zur Messung des durchschnittlichen Molekulargewichts aus der Probenlösung in regelmäßigen Intervallen gesammelt und die Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts der Probe wird gemessen, um Informationen über die Änderung im Lauf der Zeit beim durchschnittlichen Molekulargewicht nach der Herstellung der Lösung, die bei tatsächlicher Produktion verwendet wird, zu erhalten. Wie in 1 gezeigt ist, unterliegt das durchschnittliche Molekulargewicht des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers normalerweise nach der Herstellung der Lösung einem temporären Abfall auf einen Mindestwert, wonach es beginnt, zuzunehmen, folglich dazu tendiert, anzusteigen. D. h., nach der Herstellung der Lösung gibt es einen Zeitraum, während dem das durchschnittliche Molekulargewicht abfällt, worauf ein Zeitraum folgt, während dem das durchschnittliche Molekulargewicht ansteigt. Während des Zeitraums, in dem das durchschnittliche Molekulargewicht abfällt, tritt in erster Linie die Erzeugung von Silanolgruppen durch Hydrolyse auf, und während des Zeitraums, in dem das Molekulargewicht ansteigt, tritt in erster Linie die Bildung von Siloxanbindungen (die Erzeugung von Silanoligomeren) durch Kondensation von Silanolgruppen auf. Wie oben ausgeführt wurde, wird angenommen, dass eine Rissbildung des polymerisierenden Films durch Erzeugung einer großen Anzahl von Silanoligomeren auftritt. Demnach wird die Lösung wünschenswerterweise auf den Polarisationsfilm aufgetragen, bevor eine große Zahl von Silanoligomeren gebildet wurde. Dementsprechend wird der Zeitpunkt, wann die Lösung zu verwenden ist (die Zeit, die zwischen der Lösungsherstellung und -auftragung vergeht) innerhalb eines Zeitraums festgelegt, ab dem Zeitpunkt, wenn die Lösung hergestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein gegebener Zeitraum nach Beginn der Erhöhung des durchschnittlichen Molekulargewichts vergangen ist, und der Zeitpunkt wird vorzugsweise innerhalb des Zeitraums gelegt, während dem das durchschnittliche Molekulargewicht abfällt. Wenn die Verwendungszeit in den Zeitraum gelegt wird, während dem das durchschnittliche Molekulargewicht im Steigen ist, wird sie vorzugsweise innerhalb des Zeitraums gelegt, in dem das durchschnittliche Molekulargewicht, das gemessen wird, nicht das durchschnittliche Molekulargewicht unmittelbar nach Herstellung übersteigt. Um den Trend bei der Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts mit der Zeit zu verstehen, wird betont, dass die Zusammensetzung der Probenlösung nicht notwendigerweise mit der Lösung, die bei der tatsächlichen Herstellung verwendet wird, identisch sein muss. Um allerdings in der Lage zu sein, die Effekte von anderen Komponenten auszuschließen, ist die Verwendung einer Zusammensetzung, die dieselben Additive enthält, wünschenswert, wenn Additive eingearbeitet werden, und die Verwendung desselben wässrigen Lösungsmittels ist ebenso wünschenswert. Die Umgebung, in welcher die Lösung im Verlauf der Messung der Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts über die Zeit platziert ist, ist wünschenswerterweise eine, die der Atmosphäre äquivalent oder annähernd entspricht, in der die Lösung während der tatsächlichen Herstellung gelagert wird. Wenn die Lösung zum Beispiel bei Raumtemperatur während der tatsächlichen Herstellung gelagert wird, wird die Lösung, die gemessen wird, vorteilhafterweise bei Raumtemperatur gehalten. Wenn in einer Temperatur-kontrollierten Umgebung gelagert wird, wird die Lösung, die gemessen wird, vorzugsweise in derselben Temperatur-kontrollierten Umgebung gehalten. Dies erfolgt, um genauer die Trends bei der Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers über die Zeit während der tatsächlichen Produktion zu bestimmen.
Schritt 3
In Schritt 3, der der Herstellung in Schritt 2 folgt, wird die Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers auf den Polarisationsfilm aufgetragen, und zwar innerhalb des Zeitraums, der durch das oben beschriebene Verfahren bestimmt wurde, und dann wird eine Wärmebehandlung durchgeführt. Die Lösung kann durch ein bekanntes Mittel, zum Beispiel Eintauchen, Schleuderbeschichtung oder Sprühbeschichtung, aufgetragen werden. Die Wärmebehandlung kann durchgeführt werden, indem das Polarisationselement, auf welches die Lösung aufgetragen wurde, für einen vorgeschriebenen Zeitraum in einen Heizofen gestellt wird. Die Temperatur der Atmosphäre in dem Ofen während des Erwärmens und der Erwärmungszeitraum können auf der Basis des verwendeten eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers bestimmt werden und sie sind üblicherweise 40 bis 200°C bzw. 30 Minuten bis 3 Stunden.
Der eine Epoxygruppe enthaltende Silan-Haftvermittler kann direkt auf den Polarisationsfilm aufgetragen werden, allerdings wird er vorzugsweise nach Auftragung und danach Wärmebehandlung einer Lösung eines eine Aminogruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers auf den Polarisationsfilm aufgetragen. Der Grund ist, dass angenommen wird, dass eine Aminogruppe enthaltende Silan-Haftvermittler (im Folgenden auch als „Aminosilane” bezeichnet) infolge ihrer Molekularstrukturen in der Lage sind, leichter zwischen die Moleküle des dichroitischen Farbstoffs, der durch die Orientierungsschicht uniaxial orientiert wurde, einzutreten als die eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittler (im Folgenden auch als „Epoxysilane” bezeichnet). Dieser Punkt wird näher beschrieben. Der Mechanismus, durch welchen dichroitische Farbstoffe in einem orientierten Zustand durch Silan-Haftvermittler immobilisiert werden, wird als wie folgt angenommen. Wenn ein Silan-Haftvermittler zwischen die Moleküle eines dichroitischen Farbstoffs, der durch eine Orientierungsschicht uniaxial orientiert wurde, eintritt, bindet der Silan-Haftvermittler mit Hilfe von Silanolgruppen, die durch Hydrolyse gebildet wurden, an die Orientierungsschicht. Als Resultat wird der Silan-Haftvermittler zwischen den Molekülen des dichroitischen Farbstoffs immobilisiert, was es den dichroitischen Farbstoffmolekülen schwierig macht, untereinander zu assoziieren und den orientierten Zustand des dichroitischen Farbstoffs aufrechtzuerhalten. Wenn ein Aminosilan als Haftvermittler zum Binden an die Orientierungsschicht verwendet wird, wird angenommen, dass nach Wärmebehandlung die Aminogruppe an der Orientierungsschicht immobilisiert ist, wobei die Aminogruppe nach oben gerichtet ist. Was den Grund angeht, so nimmt der Erfinder der vorliegenden Erfindung Folgendes an. Wenn ein Epoxysilan darüber aufgetragen wird und eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, spielt das Epoxysilan die Rolle eines Vernetzungsmittels, wobei die Beschichtungsfestigkeit erhöht wird. Da Epoxygruppen mit Aminogruppen in hohem Maße reaktiv sind, bilden die Epoxygruppen Bindungen mit den Aminogruppen und den Silanolgruppen, die durch Hydrolyse im Epoxysilan erzeugt wurden, und kondensiert unter Bildung von Siloxanbindungen.
Das obige Aminosilan besteht aus der obigen Struktur R-Si(OR')₃, in der die durch R bezeichnete funktionelle Gruppe eine Aminogruppe enthält. Die Details der Struktur, sie sich auf Aminosilane bezieht, sind oben für den eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittler angegeben, mit Ausnahme, dass in R eine Aminogruppe enthalten ist. Spezifische Beispiele für Aminosilane sind eine Aminogruppe enthaltende Alkoxysilane, zum Beispiel N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan, N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropylmethylmethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldiethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, N-(β-(Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilan und N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldiethoxysilan. Weitere Details des Verfahrens zur Herstellung der Aminosilan enthaltenden Lösung, des Beschichtungsverfahrens bzw. Auftragungsverfahrens und der Wärmebehandlung sind wie oben für Epoxysilan ausgeführt. Nach Auftragung des Silan-Haftvermittlers kann die Beschichtungsoberfläche mit reinem Wasser, entionisiertem Wasser oder dergleichen gespült werden, um den überschüssigen Silan-Haftvermittler, der an der äußersten Oberfläche anhaftet, zu entfernen.
Auf das Polarisationselement, das den oben beschriebenen Schritten 1 bis 3 unterworfen wurde, können verschiedene funktionelle Filme durch bekannte Filmbildungsverfahren nach Bedarf über den Polarisationsfilm, der mit einem Silan-Haftvermittler verarbeitet wurde, laminiert werden. Beispiele für funktionelle Filme sind ein Hard-Coat-Film und ein Antireflektionsfilm. Ein Silan-Haftvermittler, der unfähig ist, aufgrund der Bildung von Silanoligomeren in den Polarisationsfilm einzudringen, und der in Form einer Beschichtung auf dem äußersten Schichtteil zurückbleibt, wird vermutlich einer thermischen Kontraktion unterliegen, wenn er einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wodurch die oben beschriebenen Risse im Polarisationsfilm produziert werden, die Trübung verursachen. Wenn die Wärmebehandlung (Wärmehärtungsbehandlung) im Verlauf der Bildung des funktionellen Films auf dem Polarisationsfilm durchgeführt wird, gibt es dementsprechend das Problem, dass ein weiteres Fortschreiten der thermischen Kontraktion infolge der Wärmebehandlung eine schwere Rissbildung produzieren wird. Dagegen ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, indem bestimmt wird, wann die Epoxysilanlösung zu verwenden ist, wie es oben angegeben ist, die Epoxysilanlösung auf den Polarisationsfilm aufzutragen, bevor eine große Zahl von Silanoligomeren gebildet wurde. Somit ist es möglich, ein Polarisationselement zu erhalten, das hoch transparent und frei von Rissen ist, selbst wenn zur Bildung eines funktionellen Films eine Wärmebehandlung durchgeführt wird.
Der Hard-Coat-Film ist so, wie es oben beschrieben wurde. Der Antireflektionsfilm kann in der Form eines Einzelschicht- oder Mehrschichtenfilms sein, der aus einem bekannten anorganischen Oxid besteht. Beispiele für das anorganische Oxid sind Siliciumdioxid (SiO₂), Zirkoniumdioxid (ZrO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Nioboxid (Nb₂O₅) und Yttriumoxid (Y₂O₃). Das Bildungsverfahren ist nicht spezifisch limitiert. Die Dicke des Hard-Coats, der auf dem Polarisationsfilm gebildet wird, ist zum Beispiel 0,5 bis 10 um und die Dicke des Antireflektionsfilms ist zum Beispiel 0,1 bis 5 μm.
Außerdem können funktionelle Filme in der Form von Wasser abweisenden Filmen, UV-absorbierenden Filmen, Infrarot absorbierenden Filmen, photochromen Filmen, antistatischen Filmen und dergleichen laminiert werden. Weitere Beispiele sind Grundierungen bzw. Primer, die die Haftung zwischen verschiedenen Filmen erhöhen. Beispiele für Primer sind Beschichtungen, die durch Auftragung von Lösungen von Harz auf Olefinbasis, Acrylbasis, Epoxybasis oder Urethanbasis von Polyurethanharz, Vinylacetat und Ethylen-Vinyl-Copolymeren, gebildet werden.
Mit Hilfe der obigen Schritte ist es möglich, ein Polarisationselement hoher Qualität zu erhalten, bei dem Trübung, die durch Rissbildung des Polarisationsfilms erzeugt wird, unterdrückt oder reduziert wird. Da in dem Polarisationselement, das durch die vorliegende Erfindung erhalten wird, Trübung unterdrückt oder verringert wird, ist es für Polarisationslinsen geeignet, bei denen ausgezeichnete optische Charakteristika verlangt werden, insbesondere Brillenlinsen. Allerdings ist das durch die vorliegende Erfindung erhaltene Polarisationselement nicht auf eine Linsenkonfiguration beschränkt, solange es den Polarisationsfilm enthält. Die vorliegende Erfindung kann zum Beispiel auf die Herstellung von Flüssigkristalldisplays, lichtdurchlässigen Vorrichtungen, Kraftfahrzeug- und Gebäudefensterglas und dergleichen angewendet wird.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detaillierter durch Beispiele beschrieben. Allerdings wird die vorliegende Erfindung nicht auf die in den Beispielen gezeigten Ausführungsformen beschränkt.
1. Messung der Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts von Epoxysilan im Lauf der Zeit
Eine wässrige Lösung von γ-Glycidoxytrimethoxysilan mit 10 Massenprozent wurde hergestellt. Proben mit einer Menge von mehreren Millilitern zur Messung des durchschnittlichen Molekulargewichts wurden am Tag der Herstellung, zwei Tage danach, eine Woche danach und zwei Wochen danach gesammelt und Mw und Mn wurden gemessen. Die Resultate sind in 2 angegeben. Die Lösung wurde in Luft bei Raumtemperatur (etwa 19°C) für zwei Wochen gelagert.
Auf der Basis der in 2 angegebenen Resultate wurde Folgendes bestätigt. Das durchschnittliche Molekulargewicht des γ-Glycidoxytrimethoxysilans in der wässrigen Lösung nahm für zwei Tage nach der Herstellung ab, erreichte ein Minimum des durchschnittlichen Molekulargewichts zwei Tage nach der Herstellung. Anschließend trat das durchschnittliche Molekulargewicht in einen Zeitraum der Erhöhung ein. Basierend auf diesen Resultaten, wurde die wünschenswerte Zeit zur Verwendung als innerhalb von zwei Tagen nach Herstellung bestimmt.
2. Herstellung einer Polarisationslinse-1
(1) Bildung einer Orientierungsschicht
Eine Phoenix-Linse (hergestellt von HOYA Corporation, Brechungsindex 1,53, mit Hard-Coat, Durchmesser 70 mm, Basiskrümmung 4) wurde als Linsensubstrat verwendet. Ein SiO₂-Film wurde zu einer Dicke von 0,2 μm durch Vakuumdampfabscheidung auf der konkaven Oberfläche der Linse ausgebildet.
Ein Schleifmittel enthaltender Urethanschaumstoff (Schleifmittel: Al₂O₃-Partikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,8 μm, hergestellt von Fujimi Incorporated unter der Produktbezeichnung POLIPLA 203A; Urethanschaumstoff: in der Form nahezu identisch zu der Krümmung der konkaven Oberfläche einer sphärischen Linse) wurde verwendet, um den SiO₂-Film, der sich gebildet hatte, für 30 Sekunden bei einem Polierdruck von 50 g/cm³ bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 350 Upm uniaxial zu polieren. Die polierte Linse wurde mit reinem Wasser gespült und getrocknet.
(2) Bildung einer Polarisationsschicht
Nach Trocknung der Linse wurden 2 bis 3 g einer wässrigen Lösung von dichroitischem Farbstoff mit grob 5 Massenprozent (Produktname Varilight Solution 2S, hergestellt von Sterling Optics, Inc.) auf die polierte Oberfläche durch Schleuderbeschichtung aufgetragen, wodurch ein Polarisationsfilm gebildet wurde. Bei der Schleuderbeschichtung wurde die wässrige Lösung des Farbstoffs mit einer Rotationsgeschwindigkeit vom 300 Upm zugeführt, diese Geschwindigkeit wurde für 8 Sekunden gehalten, eine Rotationsgeschwindigkeit von 400 Upm, wurde für 45 Sekunden gehalten und außerdem wurden 1000 Upm für 12 Sekunden gehalten.
Als Nächstes wurde eine wässrige Lösung mit einer Eisenchloridkonzentration von 0,15 M und einer Calciumhydroxidkonzentration von 0,2 M mit einem pH von 3,5 hergestellt. Die oben erhaltene Linse wurde für etwa 30 Sekunden in diese wässrige Lösung eingetaucht, herausgezogen und in reinem Wasser gründlich gespült. Dieser Schritt machte den wasserlöslichen Farbstoff unlöslich (wasserunlöslich machende Behandlung).
(3) Behandlung mit Aminosilan
Nach (2) oben wurde die Linse in eine wässrige Lösung von γ-Aminopropyltriethoxysilan mit 20 Massenprozent für 15 Minuten eingetaucht, dreimal mit reinem Wasser gespült und für 60 Minuten in einem Heizofen (Innentemperatur des Heizofens 80°C) wärmebehandelt. Sie wurde dann aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur gekühlt. Frische γ-Aminopropyltriethoxysilan-Lösung wurde jedes Mal hergestellt und eine Verarbeitung wurde durchgeführt. Die Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts der hier verwendeten γ-Aminopropyltriethoxysilan-Lösung über die Zeit wurde in der gleichen Weise wie in 1. oben zwei Wochen nach der Herstellung gemessen, allerdings wurde keine scharfe Änderung des Molekulargewichts beobachtet wie diejenige, die bei dem Epoxysilan, das in 1. oben gemesssen worden war, gesehen wurde.
(4) Behandlung mit Epoxysilan
Nach dem oben beschriebenen Kühlen wurde die Linse für 10 Minuten in eine wässrige Lösung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan mit 10 Massenprozent in Luft eingetaucht, für 60 Minuten in einem Heizofen (Innentemperatur des Ofens 80°C) wärmebehandelt, aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur gekühlt. Die Lösung, die hergestellt worden war, wurde am Tag der Herstellung, zwei Tage danach, eine Woche danach und zwei Wochen danach als wässrige Lösung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan mit 10 Massenprozent verwendet. Die Lösung wurde für zwei Wochen in Luft bei Raumtemperatur (etwa 19°C) gelagert.
(5) Bildung eines funktionellen Films
Die in (4) oben verarbeitete Linse wurde mit einem Schleifmittel (Produktname POLIPLA 103H, hergestellt von Fujimi Incorporated, Partikeldurchmesser 0,8 μm) abriebbehandelt und gründlich mit Wasser gespült. Als Nächstes wurde ein UV-härtbares Harz (Produktname 3075, hergestellt durch ThreeBond Co., Ltd.) durch Schleuderbeschichtung aufgetragen (zugeführt bei 500 Upm, gehalten für 45 Sekunden). Nach Auftragung wurde das Harz bei einem UV-Bestrahlungslevel von 600 mJ/cm² mit einer UV-Bestrahlungsvorrichtung gehärtet, um ein Hard-Coat auf der Linse zu bilden, wodurch eine Polarisationslinse erhalten wurde.
3. Schnittbetrachtung der Polarisationslinse
Die Schnittzustände der verschiedenen Polarisationslinsen, die unter Verwendung einer wässrigen Lösung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan mit 2 Massenprozent am Tag der Herstellung, zwei Tage danach, eine Woche danach und zwei Wochen danach hergestellt worden waren, wurden unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) (angelegte Spannung: 10 kV; 5000-fache Vergrößerung) betrachtet. Es wurde festgestellt, dass die Linsen, die unter Verwendung der Lösung eine Woche und zwei Wochen nach der Herstellung hergestellt worden waren, Rissbildung der äußeren Schicht des Polarisationsfilms an der Hard-Coat-Seite aufwiesen. 3 zeigt eine Schnittphotographie durch SEM einer Polarisationslinse, die unter Verwendung einer Lösung zwei Wochen nach ihrer Herstellung produziert worden war. Die Linsen, die unter Verwendung der Lösung am Tag von und zwei Tage nach ihrer Herstellung produziert worden waren, wiesen dagegen keine derartige Rissbildung auf. Eine Messung der Polarisationsfilme in den SEM-Schnittphotographien zeigte eine Dicke von etwa 1,0 μm bei allen Polarisationslinsen.
4. Messung der Transparenz (der Trübungswert)
Die Trübungswerte der Polarisationslinsen, die hergestellt worden waren, wurden mit einem MH-150-Trübungsmessgerät, hergestellt von Murakami Color Research Laboratory, gemessen, und das Vorliegen oder das Fehlen von Trübung (Schleierbildung) wurde auf der Basis der folgenden Skala evaluiert. Die Resultate sind in Tabelle 1 angegeben.
(Evaluierungsskala)

O:: keine Trübung vorhanden (Trübungswert ≤ 0,4 Prozent)
X:: Trübung vorhanden (Trübungswert > 0,4 Prozent)

Verwendete Epoxysilan-Lösung	Vorliegen oder Abwesenheit von Trübung
Am Tag der Herstellung	O
Zwei Tage nach der Herstellung	O
Eine Woche nach der Herstellung	X
Zwei Wochen nach der Herstellung	X

Auf der Basis der in Tabelle 1 angegebenen Resultate wurde festgestellt, dass eine Verwendung von Epoxysilan-Lösung bis zu zwei Tage nach der Herstellung zu Polarisationslinsen hoher Qualität führt, die frei von Trübung sind. Basierend auf der Tatsache, dass Trübung in Polarisationslinsen beobachtet wurde, in welchen Risse im Polarisationsfilm bei Schnittbetrachtung durch das SEM, gezeigt in 3. oben, gesehen wurden, wurde die Rissbildung des Polarisationsfilms als Ursache für die Trübung bestimmt.
Die obigen Resultate geben an, dass die Verwendungszeit (innerhalb von zwei Tagen nach Herstellung), die in 1. oben bestimmt worden war, geeignet war. Dementsprechend gaben die obigen Resultate an, dass eine Bestimmung der Verwendungszeit der Epoxysilan-Lösung auf der Basis einer Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts über die Zeit es möglich machte, eine Polarisationslinse hoher Qualität, die frei von Trübung ist, zu erhalten.
5. Herstellung einer Polarisationslinse-2
(1) Bildung einer Orientierungsschicht durch Aminosilan-Behandlung
Die Schritte der Bildung einer Orientierungsschicht durch Aminosilan-Behandlung wurden in der gleichen Weise wie in 2. (1) bis (3) oben durchgeführt.
(2) Behandlung mit Epoxysilan
Nach Behandlung mit Aminosilan wurden die Linsen für 10 Minuten in eine wässrige Lösung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan mit 10 Massenprozent in Luft eingetaucht und für 60 Minuten in einem Heizofen (Temperatur im Ofeninneren 80°C) wärmebehandelt. Anschließend wurden die Linsen aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur gekühlt. Notwendige Mengen einer Lösung wurden aus derselben Lösung 1 Tag nach, 2 Tage nach, 3 Tage nach, 4 Tage nach und 8 Tage nach der Herstellung der Lösung zur Verwendung als wässrige Lösung von γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan mit 10 Massenprozent gesammelt. Die Lösung wurde in Luft bei Raumtemperatur (etwa 19°C) für 8 Tage gelagert.
(3) Bildung eines funktionellen Films
(3-1) Herstellung einer Hard-Coat-Zusammensetzung
In ein Glasgefäß, das mit einem Magnetrührer ausgestattet war, wurden 17 Massenteile γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 30 Massenteile Methanol und 28 Massenteile kolloidales Silciumdioxid, dispergiert in Wasser (Feststoffkomponente 40 Massenprozent, durchschnittlicher Partikeldurchmesser 15 nm) gefüllt. Das Gemisch wurde gründlich gemischt und dann für 24 Stunden bei 5°C gerührt. Als Nächstes wurden 15 Massenteile Propylenglykolmonomethylether, 0,05 Massenteile Surfactant auf Silikonbasis und 1,5 Massenteile eines Härtungsmittels in Form von Aluminiumacetylacetonat zugesetzt. Das Gemisch wurde gründlich gerührt und filtriert, wodurch eine Hard-Coat-Flüssigkeit (Hard-Coat-Zusammensetzung) hergestellt wurde.
(3-2) Bildung einer Hard-Coat-Schicht
Die in (2) oben produzierten Linsen wurden durch Reiben mit einem Schleifmittel (Produktname POLIPLA 103H, hergestellt von Fujimi Incorporated, Partikeldurchmesser 0,8 μm) bearbeitet und gründlich mit Wasser gespült. Als Nächstes wurde die in (3-1) oben hergestellte Hard-Coat-Zusammensetzung durch Schleuderbeschichtung aufgetragen und für 60 Minuten bei 100°C wärmegehärtet, um eine Hard-Coat-Schicht mit etwa 3 μm Dicke herzustellen.
6. Messung der Transparenz (Trübungswert)
Der Trübungswert jeder der in 5. oben hergestellten Polarisationslinsen wurde mit einem MH-150-Trübungsmessgerät, hergestellt von Murakami Color Research Laboratory, gemessen. Die Resultate sind in 4 angegeben.
Wie in 4 gezeigt ist, war der Trübungswert stark erhöht (Schleier wurde gebildet), wenn die Epoxysilan-Lösung verwendet wurde, welche die in 1. oben bestimmte Verwendungszeit (innerhalb von zwei Tagen nach Herstellung) überschritten hatte. Diese Resultate zeigen, dass eine Bestimmung der Verwendungszeit der Epoxysilan-Lösung auf der Basis der Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts mit der Zeit es möglich machte, eine Polarisationslinse hoher Qualität, die frei von Trübung ist, zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung ist auf dem Gebiet der Herstellung von Polarisationslinsen, zum Beispiel Brillenlinsen, verwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/081006 [0003]
JP 2009-237361 [0003, 0025]
JP 2007-77327 [0025]
US 2400877 [0028, 0031]
US 4865668 [0028]
JP 2002-527786 [0031]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements, umfassend: Bilden eines Polarisationsfilms durch Auftragen einer einen dichroitischen Farbstoff enthaltenden Lösung auf eine Orientierungsschicht, Herstellung einer Lösung eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers durch Zugeben eines eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers zu einem wässrigen Lösungsmittel und Auftragen der so hergestellten Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers auf den Polarisationsfilm und danach Durchführen einer Wärmebehandlung, und dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit, die zwischen der Herstellung der Lösung des eine Epoxygruppe-enthaltenden Silan-Haftvermittlers und der Auftragung davon vergeht, auf der Basis einer Änderung des durchschnittlichen Molekulargewichts des Silan-Haftvermittlers in der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers bestimmt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß Anspruch 1, wobei die Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers die Eigenschaft hat, dass das durchschnittliche Molekulargewicht ein temporäres Abfallen durchmacht, wonach es zu steigen beginnt, und die Zeit, die zwischen der Herstellung und dem Auftragen vergeht, innerhalb eines Zeitraums festgelegt wird, ab dem Zeitpunkt, wenn die Lösung hergestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein gegebener Zeitraum nach Beginn der Erhöhung des durchschnittlichen Molekulargewichts vergangen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß Anspruch 1 oder 2, das außerdem Bilden eines funktionellen Films auf dem Polarisationsfilm, der der Wärmebehandlung unterzogen worden war, umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das vor dem Auftragen der Lösung des eine Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers Auftragen einer Lösung eines eine Aminogruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers auf den Polarisationsfilm und danach Durchführen einer Wärmebehandlung umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der dichroitische Farbstoff wasserlöslich ist und das Verfahren Unterwerfen des gebildeten Polarisationsfilms einer wasserunlöslich machenden Behandlung des dichroitischen Farbstoffs umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Orientierungsschicht ein Siliciumoxid umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Polarisationselement eine Polarisationslinse ist.