JP2004070341A - 圧力に誘起される欠陥に抵抗性のある光学素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】　圧力に誘起される欠陥に対する優れた抵抗性を有する光学素子の提供。
【解決手段】　ホログラム、光学拡散器、マイクロレンズアレイまたはレンズを包含するフォトポリマー層を含み、該フォトポリマー層の第１表面に隣接して配置される液晶ディスプレイと共に用いるための光学素子であって、該光学素子は、該フォトポリマー層の該第１表面とは反対側の面に隣接して配置される追加層を含み、該追加層は、少なくとも１６ヌープの硬さを有するセルロースエステルポリマーを含有することを特徴とする光学素子。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、ホログラム、光学拡散器、マイクロレンズアレイまたはレンズを包含し、圧力に誘起される欠陥に抵抗性のある光学素子に関する。
　フォトポリマー光学素子（たとえば、ホログラム、光学分散器、マイクロレンズアレイまたはレンズを包含するもの）は比較的軟らかく、必然的に、支持支柱の下部からまたは光学素子の周囲の封止ガスケットからのような、物理的圧力が印加される区域において色がシフトする望ましくない傾向を有する。ホログラフィー要素、分散要素、マイクロレンズアレイ要素またはレンズ要素が、空間が束縛され、かつ多くの場合に全ての要素がその位置に押し込まれる必要があるより携帯性の高い装置に取り付けられるにつれて、色がシフトする問題点の頻度が増大しつつある。
　Ohtaki et al.の非特許文献１は、ホログラムに隣接する硬化性接着剤によるフォトポリマーホログラム中の圧力に誘起される色の変化を検討している。接着剤の動的貯蔵弾性率と、隣接するホログラムの圧力に誘起される欠陥に対する感受性との間の関係が明らかにされている。接着剤の硬さは、接着剤の配合中の多官能性モノマーの濃度を増加させることによって増大する。このアプローチは、隣接するホログラムの色のシフトをもたらす。
米国特許第４，９５９，２８３号明細書 米国特許第４，９６３，４７１号明細書 米国特許第５，７２５，９７０号明細書 米国特許第３，５３２，４０６号明細書 米国特許第５，３６５，３５４号明細書 国際公開第９８／３９７５５号パンフレット 国際公開第００／４１００９号パンフレット 欧州特許第０２９４１２２号明細書 欧州特許公開第７２８５７２号公報 米国特許第５，１８２，１８０号明細書 Ohtaki et al., Practical Holography XIV and Holographic Materials VI, S. A. Benton, S. H. Stevenson, and T. J. Trout, eds., Proceedings of SPIE, Vol. 3956(2000) p. 245-262 Yu N. Denisyuk, "Photographic Reconstruction of the Optical Properties of an object in its Own Scattered Radiation Field", Soviet Physics-Doklady, Vol. 7, pages 543-5 Clark N. Kunyz, "Copying Reflection Holograms", Jounal of the Optical Society of America, 58, pages 856-7 (1968) Croutxe-Barghorn et al, Eur. Phys J.: Appl. Phys. (2001), 13(1), 31-37 G. Wyszacki and W. Stiles, Color Science, 2nd Ed., John Wiley and Sons, New York(1982), p. 175
多くの場合、本来のホログラムの色を忠実に維持することが望ましい。加えて、圧力で活性化されるＬＥＤバックライトに隣接するか、気密封止のために用いられるケーシングのガスケットに隣接するような、フォトポリマーのホログラムに集中した圧力が連続的に印加される部位では、多くの用途のためには、欠陥抵抗性の程度が不充分である。したがって、非特許文献１に取られたアプローチは、全ての場合において適切ではなく、フォトポリマーのホログラムの本来の色を維持すると同時に、圧力欠陥に対する抵抗性を強化する必要性が依然として存在する。
　光学素子は、フォトポリマー層を含み、該フォトポリマー層は、該フォトポリマー層の第１表面に隣接して配置される液晶ディスプレイと共に用いられるホログラム、光学分散器、マイクロレンズアレイまたはレンズを含む。該光学素子は、第１表面の反対側のフォトポリマーの面に隣接して配置される追加層を含み、該追加層は、少なくとも１６ヌープの硬さを有するセルロースエステルポリマーを含有する。追加層は、色調整層を含んでもよい。
　図１は、フォトポリマー層１００および追加層２００を含む光学素子３００を示し、フォトポリマー層１００はホログラム、光学分散器、マイクロレンズアレイまたはレンズを含む。光学素子３００は、フォトポリマー層の第１表面１１０に隣接して配置される液晶ディスプレイ（不図示）と共に用いるためのものである。追加層２００は、フォトポリマー層１００の、第１表面１１０と反対側の面１２０に隣接して配置される。フォトポリマー層１００および追加層２００に関して、詳細を以下に述べる。
　　（フォトポリマー層）
　フォトポリマー層１００は、画像形成放射線（たとえば、可視光、ＩＲ、ＵＶ）に感受性を有する光重合可能組成物または光架橋可能組成物（画像形成前）の任意のものを含む。画像形成後のフォトポリマー層は、ホログラフィー画像形成の場合にはホログラムを、または非ホログラフィー画像形成の場合には傾斜した屈折率を有する光学分散器、マイクロレンズアレイまたはレンズを包含する。画像形成の後、フォトポリマー層１００は、光重合または光架橋したフォトポリマーを含む。フォトポリマー層１００は、実質的に固体、すなわち乾燥したフィルム層である。
　光学素子３００がホログラムを包含する場合に、フォトポリマー層１００に好適な光重合可能組成物は、当該技術において良く知られている。例示的な組成物は、特許文献１〜３に記載されるものを含む。好ましい乾燥フィルムの光重合可能層は、OmniDex（登録商標）706HRFまたはOmniDex（登録商標）801HRFのようなOmniDex（登録商標）ホログラフィー記録フィルム類（ＨＲＦ類、E. I. du Pont de Nemours & Co., Inc., Wilmington, DE）を有する感光性層である。
　光学素子３００が光学分散器またはマイクロレンズアレイを包含する場合も同様に、フォトポリマー層１００に好適な光重合可能組成物は、当業者に知られている。好適な組成物は、HRF600の名称を有するOmniDex（登録商標）ホログラフィー記録フィルム類（ＨＲＦ類、E. I. du Pont de Nemours & Co., Inc., Wilmington, DE）を含む種々のフォトポリマーフィルムを含む。
　　（追加層）
　追加層２００は、実質的に固体、すなわち乾燥フィルム層であり、および少なくとも１６ヌープの硬さを有するセルロースエステルポリマーを含有する限りは、任意の組成物を含むことができる。もし追加層２００が少なくとも１６ヌープの硬さを有するセルロースエステルポリマーを含有しないならば、追加層２００は、光学素子３００に対して、圧力に誘起される欠陥に対する十分な保護を付与しない。ディスプレイにおける使用のためには、好ましくは、追加層２００は電磁スペクトルの可視領域において透明または実質的に透明である。
　セルロースエステルポリマーの例示的かつ非制限的な例は、セルロースホルメートエステル、セルロースアセテートエステル、セルロースプロピオネートエステルおよびセルロースブチレートエステルを含む。セルロースアセテートエステルポリマーであるセルロースエステルポリマーのいくつかの例示的な例は、セルロースアセテートブチレートおよびセルロースアセテートプロピオネートである（前者はセルロースブチレートエステルでもあり、後者はセルロースプロピオネートエステルでもある）。
　本発明の第１の態様において、セルロースエステルは、セルロースホルメートエステル、セルロースアセテートエステル、セルロースプロピオネートエステルおよびセルロースブチレートエステルからなる群から選択される。種々のセルロースエステルポリマーは、Eastman Chemical Company (Kingsport, TN)から商業的に入手可能である。本発明に対して、セルロースアセテートエステルは特に有益である。なぜなら、商業的に実用的な溶媒に対する溶解性、特化された特性を付与するために必要とされる他の材料との良好な混和性、および本発明の要件を満たすために適切な硬さを含む、フィルム結合剤に関する多くの要件を満たすからである。
　セルロースエステルポリマーがセルロースアセテートブチレートであるとき、ポリマーは、好ましくは少なくとも５質量％のアセテートおよび４８質量％未満のブチレートを含み、より好ましくは少なくとも１０質量％のアセテートおよび４５質量％未満のブチレートを含み、さらにより好ましくは少なくとも１２質量％のアセテートおよび４０質量％未満のブチレートを含む。セルロースアセテートブチレートポリマーが４８質量％より多いブチレートを含むとき、その硬さは、圧力に誘起される欠陥に対する著しく増大した抵抗性を付与するための追加層においてポリマーが有用であるためには低すぎる。
　一般的なポリマーにおいても該当するように、所与のセルロースエステルポリマーの硬さは、
１）　ポリマー主鎖に共有結合される化学基に加えて、ポリマー鎖を構成するモノマーの性質、該ポリマー鎖の長さによって決定される、その剛性または弾性率に関連するポリマーの固有の特性、
２）　ポリマー中の架橋の程度（ポリマー鎖のネットワークの密度が増加するにつれて、硬さが増大する）、および
３）　ポリマーマトリクス中の無機、金属酸化物または金属粒子充填剤の含有
を含む多くの要因に依存する。硬さを増大させるためのセルロースエステルポリマーの架橋は、ヒドロキシル基と反応性である官能基を有する種々の化合物と、セルロースエステルポリマー中に存在するヒドロキシル基の反応によって実施することができる。例示的な例は、種々の有機二酸（たとえば、アジピン酸）および有機二酸塩化物（たとえば、コハク酸の二酸塩化物）を含む。
　ポリマー材料の硬さは、定義された加重の下で形状の定義されたスタイラスのポリマー中への侵入深さを観察することによって、適宜決定できる。硬さを測定するためのこの方法は、ASTM D1474に記載されており、硬さの値はヌープ単位で与えられ、より大きな数はより硬いポリマーを示す。好ましくは、追加層２００のポリマー結合剤は、１７ヌープから３０ヌープまでの範囲内の硬さを有する。より好ましくは、追加層２００のポリマー結合剤は、１７ヌープから２１ヌープまでの範囲内の硬さを有する。
　光学素子３００の追加層２００は、フォトポリマー層１００がホログラムを包含する場合においては、以下により詳細に議論するように、該色調整層はホログラムの応答の波長を変化させる色調整層を含むことができる。光学素子３００の追加層２００は、フォトポリマー層１００がホログラムを包含する場合においては、特許文献３に開示されているようにホログラムを広帯域プログラムに変換するのに好適である層を含むことができる。
　　（色調整層）
　ホログラムを包含するフォトポリマー層１００と接触する色調整（拡散）層を用いて、特許文献１および関連する特許中に記載されるようにホログラムの波長応答（すなわち、再生波長）を調整するために用いることができる。
　本発明に関しては、フォトポリマー層１００を画像形成してホログラムを包含させた後に、フォトポリマー層１００を、特許文献１に記載されるように色調整層２００と接触して配置して、光学素子３００を製造する。これら２つの層の接触は、ホログラムの特徴的な光の波長の調節をもたらす。すなわち、反射ホログラムの場合、ホログラムによって反射される光の波長を変化させる。
　好ましい色調整層は、ホログラムを包含するフォトポリマー層中に拡散し、フォトポリマー層を膨潤させる拡散剤（たとえば、モノマーおよび／または可塑剤）を含有する。フォトポリマー層中への拡散剤のこの拡散はフォトポリマー層を膨潤させ、それによって膨潤したフォトポリマー層中のホログラムの応答の波長を増大させる。フォトポリマー層の表面全体にわたる均一な拡散を達成するためには、密接な接触が必要とされる。したがって、色調整層は、一般的には、拡散剤を含み、フォトポリマー層に対して容易に積層することができるフィルムであるか、あるいは乾燥されたときにフォトポリマー層に接着する被覆剤組成物である。多くの用途において、ホログラムを加工する目的に貢献した後に、色調整層がその場所に留まることが望ましい。したがって、一般的に、色調整層は、光が色調整層を通過しなければならない用途における光学素子（色調整層およびホログラムを包含するフォトポリマー層を含む）の使用を不当に妨げることのない十分な透明性を有する。
　色調整層の主要成分は、少なくとも１６ヌープの硬さを有するように具体的に選択されるセルロースエステルポリマーであり、および拡散剤は、慣用的には、フォトポリマー層中に用いられるモノマーまたは可塑剤、あるいは同等の屈折率を有する適合性材料である。これらの材料の選択は、光学素子の特性に不当に影響を与えることも、波長変化の目的を達成した後に色調整層を除去する後工程の必要もなしに、ホログラムの波長応答の変化を容易に達成する。
　色調整層中に含有される拡散剤の量は、波長応答の所望されるシフトを達成するのに充分でなければならない。拡散のレベルは、所望される波長の入射光に対して光学素子のフォトポリマー層をさらすことによって、容易に監視される。所望されるシフトが得られたとき、さらなる拡散は抑止される。拡散剤がモノマーである場合、モノマーを重合させることにより、さらなる拡散が停止され、応答波長のシフトは「固定」される。重合は、適切な波長を有する光、典型的には紫外光を用いてフォトポリマー層および色調整層をフラッド露光することにより、あるいは適切な温度に対して密接に接触させながらフォトポリマー層および色調整層を加熱することにより、容易に達成される。あるいはまた、所望のシフトが達成されたときに色調整層をフォトポリマー層から除去してもよいし、あるいは色調整層が、平衡時に所望されるシフトを生じさせる正確なレベルの拡散剤を含有してもよい。
　別の場合においては、色調整層は、光学素子のフォトポリマー層中に含有される可塑剤または他の拡散可能な材料を吸収し、それによって収縮およびホログラムの波長応答の減少、たとえば反射ホログラムの場合にホログラムによって反射される光の波長の減少を起こしてもよい。前述の第１の場合と同様に、この場合の色調整層は、フォトポリマー層中に用いられる結合剤または同様の材料から主として構成され、フォトポリマー層と色調整層との間の密接な接触（フォトポリマー層に対して色調整層を積層または塗布して拡散要素を形成することによって実施される）を高め、その中に拡散剤が拡散する材料を提供する。拡散の程度を監視し、そして所望されるシフトが達成されたときに色調整層を除去する。あるいはまた、平衡時に所望されるシフトを生じさせるのに必要な正確なレベルの可塑剤を吸収するように、色調整層を選択してもよい。
　拡散の速度は、色調整層およびフォトポリマー層の温度に影響される。したがって、極限の温度がこれらの層のいずれもの分解、モノマー拡散の場合には時期尚早な重合を起こすことを回避することを条件として、接触させながら色調整層およびフォトポリマー層を加熱する場合、色調整層を用いて波長応答のシフトを実施することを、より容易に達成することができる。
　　（ホログラフィー画像形成）
　ホログラムは、レーザのような可干渉性光源を用いて記録される。ホログラムを記録する場合、物体ビームおよび参照ビームとして知られる可干渉性放射線の２つのビームを、同時に記録媒体へと入射させる。これらのビームの干渉は、記録媒体により、変化する屈折率の空間的パターンとして記録される。
　反射ホログラム、すなわち反射により見られるホログラムは、物体ビームおよび参照ビームを反対面から入射させ、それらがほぼ反対方向に伝播させることにより形成される。反射ホログラムは、参照ビームを記録媒体を通してその後にある対象に投影するオンアクシズ（on-axis）法により製造してもよい。反射したビームが物体ビームとなり、参照ビームと干渉する。オンアクシズ法により製造される反射ホログラムは、非特許文献２に開示されている。非特許文献３も参照されたい。また、反射ホログラムを、参照ビームが記録媒体の一方の面から投影され、および物体ビームが記録媒体の反対側の面から投影されるオフアクシズ（off-axis）法によって製造されてもよい。オフアクシズ（off-axis）法によって製造される反射ホログラムは、特許文献４に開示されている。
　ホログラフィックミラーは、最も単純な可能性のある反射ホログラムである。それは、レーザビームを分割し、記録媒体においてそれらビームを再結合すること（オフアクシズ法）により作製することができる。あるいはまた、レーザビームを記録媒体を通して鏡に投影すること（オンアクシズ法）によって、ホログラフィックミラーを作製することができる。１つの方法において、カバーシートを除去し、そしてアルミナイズされたポリエチレンテレフタレートのような反射性フィルムを、該アルミナイズされた表面をホログラフィー記録材料に接触するように、ホログラフィー記録材料に対して積層する。アルミナイズされた表面に対してホログラフィー記録材料を接着できるので、好ましくは、該工程はホログラフィック露光の直前に実施される。次に、支持体を通してホログラフィック露光を実施する。ホログラフィック露光中に、反射性フィルムは鏡として機能する。
　透過ホログラム、すなわち透過により見られるホログラムは、物体ビームおよび参照ビームの両方を記録媒体の同一の側から記録媒体に入射させることによって形成される。本発明においては、ホログラフィー画像形成後の光学素子の感光性層は、透過ホログラムまたは反射ホログラムのいずれを包含することもできる。
　ホログラフィー画像形成は当業者に良く知られている。ホログラフィー画像形成に関するさらなる詳細は、特許文献１〜３を含む多くの特許中に記載されている。
　　（フォトポリマー拡散器、マイクロレンズアレイおよびレンズ）
　フォトポリマーは、光の回折に基づく種々の光学素子を製造するために好都合な材料であることが証明されてきている。塗膜内の変化する屈折率は、非ホログラフィー性のいわゆる「単一ビーム」露光によって製造されてきている。記録媒体中に拡散器を製造するための非ホログラフィー性露光を開示する代表的な特許および公開特許は、特許文献５〜７を含み；マイクロレンズアレイは、特許文献８および非特許文献４に開示されており；レンズは、特許文献９に開示されている。
　本発明の有利な特性は、以下の実施例を参照することによって観察することができる。以下の実施例は、本発明を例示するが本発明を制限するものではない。これらの実施例において、別に示されていない限り、部およびパーセントは質量による。実施例および本明細書の他の部分において用いられる術語および略語を、以下の用語集に定義する。
　　（用語集）
Figure 2004070341
　　（光学素子の試験手順）
　個々に概略を示す一般的試験手順を、ホログラフィー光学素子が圧力に誘起される欠陥をこうむる相対的傾向を評価するために、以下に示す実施例および比較例の両方において用いた。それぞれの場合において、以下に示すスタック構造：
　　フィルムベース／接着剤／ＣＴＦ／ＨＲＦ／接着剤／ガラス
　　（式中、「／」は、スタック構造の隣接する層が互いに接触する界面を示す）
にて、ホログラフィー反射器を組み立てた。
　図２は、この試験手順において用いられる典型的なホログラフィー反射器３０を示す。図２において、層７０はガラスであり；層４０は接着剤であり；層１０は、（圧力で誘起される欠陥のない状態では）均一な緑色に見える反射ホログラム（反射ホログラムを包含する画像形成済ＨＲＦ）であり；層２０は色調整フィルム（ＣＴＦ）であり；層５０は接着剤であり；および層６０はフィルムベースである。
　より詳細には、これらの実施例および比較例において用いられるホログラフィー反射器の個々の層の特性を以下にまとめる。
　ガラスは、フロートガラスまたはガラススライド（Corning Glass Works (Corning, NY)製）であった。
　接着剤層４０は、全ての実施例においてＡＤ２０（Polatachno Co. Ltd. (Niigata-ken, Japan)製）である。接着剤層５０は、実施例１〜６および比較例１においてＡＣＭ（Nippon Paper Industries (Tokyo, Japan)製）であり、実施例７において８１５４（Adhesive Research, Inc. (Glen Rock, PA)製）であり、実施例７において、８１４１，８１４２，９４４７，９４５７，９８９および３００ＬＳＥ（3M Adhesive Division (St. Paul, MN)製）であった。
　層１０中に用いられるホログラムは、４７６ｎｍにおいて作動する可干渉性光源としてＡｒ＋レーザを用いるOmniDex（登録商標）706HRF (E. I. du Pont de Nemours & Co., Inc., Wilmington, DE）のホログラフィー画像形成により得られる、（色調整前は）青色の反射ホログラムであった。ホログラフィー画像形成のさらなる詳細は、特許文献１０および特許文献３に記載されている。
　それぞれの実施例または比較例における色調整フィルムは、以下の組成を有した。
Figure 2004070341
　結合剤の選択は、以下に示すようにそれぞれの実施例または比較例において変化する。
　ＨＲＦ層１０およびＣＴＦ層２０を互いに積層し、そして５〜１０分間にわたって１３０〜１５５℃においてベークし、接着剤および他の層と共にスタック構造へと組み立てられる前に、色調整を実施した。色調整をもたらすこのベーキングの後に得られるホログラムは、均一な緑色であった。
　フィルムベース層６０は、部分的に反射性のフィルムSTR000またはSTR400（Nippon Paper Industries (Tokyo, Japan)製）であった。
　それぞれの場合において、所与の結合剤を含有する所与のホログラフィー反射器を、圧力欠陥の感受性と試験するための以下の手順にかけた。
　３つの鋼製ボールベアリングを三角形に配列し、ガラス面に糊付けして試験器具を形成した。それぞれの場合において、前述のようにホログラフィー反射器を組み立てた。用いられたホログラフィー反射器のスタック構造を図２に示す。ガラス面を下にして、反射器をオーブン内に配置した。ボールベアリングがフィルムベース上に載るように、試験器具を反射器上に置いた。次に、試験器具上に錘（最高６３０ｇ）を置き、得られる組立物を１時間にわたって７０℃に保持した。引き続いて、反射器をオーブンから取り出し、反射器から試験器具を取り除き、そして反射器を周囲温度まで冷却させた。引き続いて、圧力に誘起される欠陥に関して、反射器を検査した。
　圧力に誘起される欠陥に関する検査に関して、１から１０までの範囲の評価スケールを以下のように確立した。
Figure 2004070341
　この評価スケールにおけるそれぞれの場合において、より大きな数字が、より少ない数字より少ない欠陥を有するか、あるいは欠陥を有さないことを示す。
　　（実施例１）
　本実施例において、色調整フィルム（ＣＴＦ）の結合剤は、セルロースアセテートブチレートであり、それは、（トリエステル質量％において）３７質量％のブチレート分および１３．５質量％のアセチル分を含有した。この具体的なセルロースエステル結合剤は、Eastman Chemical Company (Kingsport, TN)から入手可能であり、EastmanのカタログにおいてCAB-381-20と呼ばれている。この結合剤は、２０ヌープの、ASTM D 1474によって定義されるチューコン硬度を有する。
　ホログラフィー反射器を調製し、このＣＴＦに対して前述のように３１．２ｇの重量を試験器具に印加して試験した。本実施例のホログラフィー反射器は、前述の試験において８の評価を有すると測定され、したがって、圧力に誘起される欠陥が形成されることに対して比較的高い抵抗性を有する。
　　（実施例２）
　本実施例では、色調整フィルム（ＣＴＦ）の結合剤は、セルロースアセテートプロピオネートであり、それは（トリエステル重量％において）５０質量％のプロピオネート分および０．６質量％のアセチル分を含有した。この具体的なセルロースエステル結合剤は、Eastman Chemical Company (Kingsport, TN)から入手可能であり、EastmanのカタログにおいてCAP-504-0.2と呼ばれている。この結合剤は、２０ヌープの、ASTM D 1474によって定義されるチューコン硬度を有する。
　ホログラフィー反射器を調製し、このＣＴＦに対して前述のように３１．２ｇの重量を試験器具に印加して試験した。本実施例のホログラフィー反射器は、前述の試験において７の評価を有すると測定され、したがって、圧力に誘起される欠陥が形成されることに対して中程度に高い抵抗性を有する。
　　（実施例３）
　本実施例では、色調整フィルム（ＣＴＦ）の結合剤は、セルロースアセテートブチレートであり、それは（トリエステル重量％において）３１．２質量％のブチレート分および１８．５質量％のアセチル分を含有した。この具体的なセルロースエステル結合剤は、Eastman Chemical Company (Kingsport, TN)から入手可能であり、EastmanのカタログにおいてCAB-321-0.1と呼ばれている。この結合剤は、２１ヌープの、ASTM D 1474によって定義されるチューコン硬度を有する。
　ホログラフィー反射器を調製し、このＣＴＦに対して前述のように３１．２ｇの重量を試験器具に印加して試験した。本実施例のホログラフィー反射器は、前述の試験において９の評価を有すると測定され、したがって、圧力に誘起される欠陥が形成されることに対して高い抵抗性を有する。
　　（実施例４）
　本実施例では、色調整フィルム（ＣＴＦ）の結合剤は、セルロースアセテートブチレートであり、それは（トリエステル重量％において）１７質量％のブチレート分および２９．５質量％のアセチル分を含有した。この具体的なセルロースエステル結合剤は、Eastman Chemical Company (Kingsport, TN)から入手可能であり、EastmanのカタログにおいてCAB-171-15Sと呼ばれている。この結合剤は、２７ヌープの、ASTM D 1474によって定義されるチューコン硬度を有する。
　ホログラフィー反射器を調製し、このＣＴＦに対して前述のように３１．２ｇの重量を試験器具に印加して試験した。本実施例のホログラフィー反射器は、前述の試験において９の評価を有すると測定され、したがって、圧力に誘起される欠陥が形成されることに対して高い抵抗性を有する。
　　（比較例１）
　本比較例では、色調整フィルム（ＣＴＦ）の結合剤は、セルロースアセテートブチレートであり、それは（トリエステル重量％において）５０質量％のブチレート分および３質量％のアセチル分を含有した。この具体的なセルロースエステル結合剤は、Eastman Chemical Company (Kingsport, TN)から入手可能であり、EastmanのカタログにおいてCAB-531-1と呼ばれている。この結合剤は、１５ヌープの、ASTM D 1474によって定義されるチューコン硬度を有する。
　ホログラフィー反射器を調製し、このＣＴＦに対して前述のように３１．２ｇの重量を試験器具に印加して試験した。本実施例のホログラフィー反射器は、前述の試験において１の評価を有すると測定され、したがって、圧力に誘起される欠陥が形成されることに対して非常に低い抵抗性を有する（すなわち、非常に著しい欠陥が存在し、かつ試験中の初期に現れた）。
　　（実施例５）
　本実施例は、比較的低いチューコン硬度を有する標準結合剤に代えて、色調整フィルム（ＣＴＦ）中で高いチューコン硬度を有する別個の結合剤を代わりに用いる際の、ホログラフィーの色の特性の維持を示す。
　上記の実施例のサンプルの色調整後の反射スペクトルをPhotoResearch PR650フォトダイオード分光計により記録し、ホログラフィー特性に対するＣＴＦの影響を測定した。サンプルに白色光を照射し、最大回折の角度において反射スペクトルを記録した。輝度は、Ｃｄ／ｓｑｍ（カンデラ毎平方メートル）単位で記録した。主ラムダは、（非特許文献５に記載されるように）観察されたスペクトルから計算された等価単色波長であり、およびBW50は、最大輝度の１／２におけるスペクトルの帯域幅である。得られた結果を以下の表にまとめる。
Figure 2004070341
　実施例１〜４の全ての色調整フィルム（ＣＴＦ）は、比較例１のＣＴＦに比較して改善された圧力欠陥に対する抵抗性を与える。比較例１の色および他のホログラフィー特性に対して最も接近した一致は、実施例１において用いられたＣＴＦによって与えられる。比較例１のＣＴＦは、色調整を行ってホログラムの応答の波長を変化させる（すなわち、ホログラムが入射光を効率よく反射するところの波長を変化させる）ために、当業者に現在用いられているものの代表である。
　　（実施例６）
　本実施例においては、比較例１のＣＴＦおよび実施例１のＣＴＦを用いて上述のようにホログラフィー反射器を調製した。より広い領域の圧力欠陥をシミュレートする部分修正した圧力試験を用いた。ホログラフィー反射器を、ガラス面を下にしてオーブン中に配置した。反射器上に３milのポリカーボネートシートを配置し、それぞれの反射器上方にボールベアリング器具を配置した。次に、試験器具の上に総計６３０ｇの錘を配置し、オーブンを７０℃して、１時間にわたってこの温度に保持した。次に、組立物をオーブンから取り出し、そして分解した。ホログラフィー反射器を室温に戻し、そして変色について検査した。比較例１のＣＴＦを用いて作製された全ての反射器は、深く着色した青色スポット（前述の評価「１」と等価である）を有することが観察された。一方、実施例１のＣＴＦを用いて作製された反射器は、圧力が印加された場所でわずかな変色（前述の評価「８」と等価である）を示すにすぎないことが観察された。
　前述の方法において、それぞれのＣＴＦから作製された４つのサンプルのホログラフィー特性を測定し、平均した。得られた結果を以下の表に示す。「Brt×White」は、拡散白色反射器（Labsphere, Inc. (North Sutton, NH)製のSpectralon SRS-99-10反射器）に対して規格化された反射輝度である。「AOV」はホログラムがその最大輝度の少なくとも５０％を維持する垂直角度範囲である。
Figure 2004070341
　実施例１のＣＴＦを用いた場合のホログラフィー特性は、比較例１のＣＴＦを用いたものと比較して良好に維持されており、同時に圧力欠陥に対するかなりの保護が付与された。
　　（実施例７）
　本実施例においては、実施例１において用いた色調整フィルムを「Ａ」とよび、比較例１において用いた色調整フィルムを「Ｂ」と呼ぶ。サンプルのホログラフィー反射器を、以下に示す構造で調製した。それらサンプルを実施例１において用いた手順に従って試験した。以下の表に示す結果は、「Ａ」色調製フィルムを含む本発明の反射器の圧力抵抗性を損なうことなしに、種々の接着剤および裏打ちを用いることができることを示す。
Figure 2004070341
　上記の構造は、上述のスタック構造
　　フィルムベース／接着剤／ＣＴＦ／ＨＲＦ／接着剤／ガラス
に関連するものである。
　本発明の光学素子は、その内部に生じる圧力に誘起される欠陥に対して著しく増大した抵抗性を有する。これらの素子は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）においても他のディスプレイにおいても、コントラストを増大させることなどのような総体的なディスプレイ特性を高めるために有用である。ディスプレイにおけるこれらの素子の使用は、より高い品質を有し、より欠陥の無いディスプレイをもたらす。
本発明の光学素子を示す概略断面図である。 圧力に誘起される欠陥に対する抵抗性を試験するために用いられる、典型的なホログラフィー反射器を示す概略断面図である。
符号の説明
　１０　ＨＲＦ
　２０　色調整フィルム
　４０　接着剤
　５０　接着剤
　６０　フィルムベース
　７０　ガラス
　１００　フォトポリマー層
　１１０　第１表面
　１２０　反対側の面
　２００　追加層
　３００　光学素子

Claims (9)

  1. 　ホログラム、光学拡散器、マイクロレンズアレイまたはレンズを包含するフォトポリマー層を含み、該フォトポリマー層の第１表面に隣接して配置される液晶ディスプレイと共に用いるための光学素子であって、該光学素子は、該フォトポリマー層の該第１表面とは反対側の面に隣接して配置される追加層を含み、該追加層は、少なくとも１６ヌープの硬さを有するセルロースエステルポリマーを含有することを特徴とする光学素子。
  2. 　前記追加層は、前記フォトポリマー層の前記第１表面と反対側の表面上に配置される色調整層を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
  3. 　前記セルロースエステルポリマーは、セルロースホルメートエステル、セルロースアセテートエステル、セルロースプロピオネートエステルおよびセルロースブチレートエステルからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
  4. 　前記セルロースエステルポリマーはセルロースアセテートエステルであり、かつセルロースアセテートブチレートおよびセルロースアセテートプロピオネートからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
  5. 　前記ポリマーは酢酪酸セルロールであり、該ポリマーは少なくとも５質量％のアセテートと４８質量％未満のブチレートとを含有することを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
  6. 　前記ポリマーは、少なくとも１０質量％のアセテートと４５質量％未満のブチレートとを含有することを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
  7. 　前記ポリマーは、少なくとも１２質量％のアセテートと４０質量％未満のブチレートとを含有することを特徴とする請求項６に記載の光学素子。
  8. 　前記セルロースエステルポリマーは、１７ヌープから３０ヌープまでの範囲内の硬さを有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
  9. 　前記セルロースエステルポリマーは、１７ヌープから２１ヌープまでの範囲内の硬さを有することを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
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