JP2011503646A - 光学接着剤層および偏光子を有する光学素子 - Google Patents

Abstract

配向ビニレンセグメントを含む偏光子と、基材と、該偏光子と該基材との間に配設され、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーと、（メタ）アクリルモノマーと、シランと、エチレングリコールジアクリレートおよび／またはペンタエリスリトールトリアクリレートを含む架橋剤とを含む接着剤層とを含む光学素子。この光学素子は、ハードコート層などの追加の層、追加の接着剤層、および／または追加の基材を有することができる。光学素子を製造する方法も開示し、該光学素子を含む光学装置を製造する方法も開示する。

Description

本願は２００７年１１月２日に米国において出願された米国出願第１１／９３４，５４９号の優先権を主張するものであり、この出願の全体を参照として本願に援用する。

本開示は、２枚の光学層を結合するのに用いられる光学接着剤層を有する光学素子に関し、特に、該光学接着剤層は偏光子を基材に結合するために使用される。

直線偏光子は一般に、偏光子の異方性特性に基づいて、所定の電磁放射ベクトルに沿って振動する放射線を選択的に通過させ、第２の電磁放射ベクトルに沿って振動する電磁放射性を吸収するという性質を有する。二色性偏光子は、入射光の吸収においてベクトル異方性を有する吸収型直線偏光子である。本書で用いられる用語「二色性」は、成分光波の振動方向に依存して、入射光の成分の吸収および透過が異なる性質を意味する。一般に、二色性偏光子は電磁ベクトルに沿った方向で放射エネルギーを透過し、電磁ベクトルに垂直な方向でエネルギーを吸収する。入射光束は、二色性偏光子の中に入ると、一方は低く他方は高い２種類の異なった吸収係数に遭遇するので、出射光は実質的には吸収が低い（透過が高い）方向に振動する。

合成二色性偏光子の例としては、固有偏光子（例えば、Ｋ型偏光子のようなポリビニレン系偏光子）が挙げられる。固有偏光子では、その二色性は、染料添加物、着色剤または分散結晶性物質による吸光性からではなく、そのマトリックスの光吸収性に由来するものである。典型的には、固有偏光子は、ポリビニルアルコールの脱水生成物（すなわち、ポリビニレン）の配向された分散相を含む配向ポリ（ビニルアルコール）のシートまたはフィルムを含む。この種の固有偏光子は、ポリマーフィルムを塩酸水溶液の蒸気などの酸性蒸気の脱水触媒の存在下で加熱して共役ポリビニレンブロックを生成し、脱水工程の前、後または脱水工程中にポリマーフィルムを一方向に延伸させてポリ（ビニルアルコール）母材を配向させることによって形成される。ポリ（ビニルアルコール）マトリックスを一方向に配向させることによって、共役ポリビニレンブロックまたは発色団の遷移モーメントも配向させられ、その材料が視覚的に二色性となる。第２の配向工程または延伸工程およびホウ素化処理が、脱水工程の後に使用されてもよい。改善されたＫ型偏光子はＫＥ型偏光子として知られており、高温などの種々の条件下で改善された安定性を有する。

一態様では、配向ビニレンセグメント（ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｖｉｎｙｌｅｎｅ ｓｅｇｍｅｎｔ）を含む偏光子と、基材と、偏光子と基材との間に配設される接着剤層とを含んでなる光学素子が本明細書において開示され、接着剤層は、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーと、（メタ）アクリルモノマーと、シランと、エチレングリコールジアクリレートおよび／またはペンタエリスリトールトリアクリレートを含む架橋剤とを含む。一実施形態では、偏光子はＫＥ型偏光子を含む。基材は三酢酸セルロースなどのセルロースを含むことができる。

一実施形態では、接着剤層に用いられる脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリエステルポリオール、多官能イソシアネートおよび（メタ）アクリレートモノマーから誘導され得る。シランは（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシランまたは［３−［２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシランを含むことができる。一実施形態では、接着剤層は約２０〜約４０重量％の脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー、約４０〜約６０重量％の（メタ）アクリルモノマー、約２〜約１０重量％のシラン、および約３〜約２５重量％の架橋剤を含む。この光学素子はハードコート層などの追加の層、追加の接着剤層、および／または追加の基材を含むことができる。

別の態様においては、光学素子の製造方法が本明細書において開示され、配向ビニレンセグメントを含む偏光子を提供するステップと、基材を提供するステップと、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーと、（メタ）アクリルモノマーと、シランと、エチレングリコールジアクリレートおよび／またはペンタエリスリトールトリアクリレートを含む架橋剤とを含むＵＶ硬化性接着剤を、偏光子と基材との間に分与して偏光子と基材との間にＵＶ硬化性層を形成するステップと、化学線を適用してＵＶ硬化性層を硬化させるステップとを含む。

別の態様においては、光源と上記光学素子とを含む光学装置を開示する。一実施形態では、光学装置は投影システムを含む。

本発明のこれら態様および他の態様を以下の詳細な説明に記載する。上記発明の概要は、主張された主題を限定するものとして決して解釈されるべきではなく、その主題は本明細書に記載される特許請求の範囲によってのみ規定される。

添付の図面と関連した以下の詳細な説明を考慮することによって、より完全に本発明を理解できよう。

例示の光学素子を示す図である。 例示の光学素子を示す図である。 例示の光学素子を製造するのに用いられる例示の装置を示す略図である。 例示の光学素子および比較用光学素子の機械的特性を温度の関数として示すグラフである。 例示の光学素子および比較用光学素子の機械的特性を温度の関数として示すグラフである。 例示の光学素子および比較用光学素子の機械的特性を温度の関数として示すグラフである。

本明細書に開示の光学素子は１つ以上の利点をもたらし得る。ビニレンセグメントを有する偏光子を基材、特にセルロース基材に結合するために、接着剤組成物が用いられる。いくつかの実施形態においては、当該接着剤組成物を用いて形成される接着剤層は、光学素子が高温条件および湿潤条件に暴露されたときであっても、偏光子がひび割れするのを最小に抑えながら（いくつかの実施形態では、偏光子がひび割れするのを防止しながら）、偏光子と基材との間に良好な結合性を維持する。いくつかの実施形態においては、光学接着剤層は、偏光子の機械的異方性にもかかわらず、十分な結合性をもたらすことができる。上記のように、配向ビニレンセグメントを含む偏光子は、ポリマー鎖を配向させるのに必要な機械方向に一軸延伸させることによって製造される。この延伸によってフィルムには機械的な異方性が付与されるので、高い引張強度値ではフィルムは脆性破壊を呈する。光学接着剤層は、各層について生じることがある寸法変化にもかかわらず、また十分な結合性をもたらすことができる。

この光学素子は、ＵＶ硬化性接着剤組成物を用いて形成されるという点でも有利であり得る。ＵＶ硬化性接着剤組成物を用いることによって、スループットを上げ（接着剤コーティングの後に硬化させるために別個の通過（ｐａｓｓ）が必要ない）、硬化を迅速にし、且つコーティングを薄くすることが可能となる。いくつかの実施形態においては、製造中に溶剤または他の揮発性物質が全く放出されない。

いくつかの実施形態においては、この光学素子はまた、投影システムに用いられるときに環境にロバストであることによって有利をもたらすことができ、８５℃および１００℃および９０％相対湿度下６０℃で最長約１０００時間の耐久性がある。いくつかの実施形態においては、該光学素子を製造するのに用いられるこの方法は、例えば三酢酸セルロースを加水分解してＫＥ型偏光子に接着させることができるようにしなければならない従来の方法に比して有利であり得る。

図１は例示の光学素子１０を示し、光学装置の一部として使用され得る。光学素子１０は偏光子１４と基材１６とを結合する接着剤層１２を含む。図２は別の例示の光学素子２０を示し、接着剤層１２、偏光子１４、基材１６および任意の追加層を含む。偏光子１４が感圧接着剤層２２を用いて第２の基材２４に接着されている。図示のように、基材１６上にはハードコート層２６および反射防止層２８が配設されている。

この偏光子は用途に応じて広く変わってもよく、好ましい偏光子は配向ポリビニレンセグメントを含む。一実施形態においては、偏光子は固有偏光子（例えば、３Ｍ社（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能なＫ型偏光子またはＫＥ型偏光子）であり得る。ＫＥ型偏光子には長時間に亘って高温に対して優れた耐性があり、このことがＫＥ型偏光子をディスプレイおよび投影システムに使用する選択を好ましいものとしている。吸収性二色性平面偏光フィルム、例えばＨ型偏光子および染料（ｄｙｅｓｔｕｆｆ）偏光子が用いられてもよい。固有偏光子は、例えば、米国特許第５，６６６，２２３号明細書（ベネット（Ｂｅｎｎｅｔｔ）ら）および米国特許出願第２００５／０７３０６５Ａ１号明細書（マック（Ｍａｃｋ）ら）ならびにＪＪ・カエル（Ｃａｅｌ，ＪＪ．）およびトラパニ・Ｇ（Ｔｒａｐａｎｉ，Ｇ）のＭａｃｒｏｍｏｌ Ｓｙｍｐ．１５４、４５−５７（２０００）に記載されている。この偏光子はあらゆる好ましい厚さ（例えば、約５〜約１００μｍ、約１０〜約５０μｍ、または約１５〜約４０μｍ）を有することができる。

基材は、光学装置、特に投影システムに使用するのに十分適した１以上の物理的特性および光学的特性を有し得る。基材は好ましくは、例えば、光学素子の応力全体を最小化するように選択される熱膨張率などの物理的特性を有するべきである。例えば、硬化性組成物は好ましくは、製造工程中に約１０％未満、より好ましくは約５％未満の体積収縮を有する。物理的特性を適切に選択すれば、光学素子の寿命を延ばし、より高い光学性能を得ることができる。好ましい材料の例には、セルロースエステルなどのセルロース材料が挙げられる。具体的な例には、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）、酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート、ニトロセルロース、ポリカーボネート類、ノルボルネン系環状オレフィンコポリマーフィルム、およびポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルが挙げられる。一実施形態では、基材はＴＡＣを含む。基材はあらゆる好ましい厚さ（例えば、約４０〜約１２５μｍ）を有することができる。いくつかの実施形態においては、基材は、接着剤層を硬化させるのに用いられるＵＶ放射線に対して少なくとも部分的に透明であり得る。

この接着剤層は、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーを含むいくつかの成分の反応生成物を含む。本明細書中で用いる場合、（メタ）アクリレートとはアクリレートおよびメタアクリレート両方の官能性を指す。通常、これらのオリゴマーは、ポリオールを多官能イソシアネートと反応させた後、ヒドロキシ官能化（メタ）アクリレートで終端させた反応生成物を含む。例えば、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーは、脂肪族ジカルボン酸（例えば、アジピン酸またはマレイン酸）および脂肪族ジオール（例えば、ジエチレングリコールまたは１，６−ヘキサンジオール）を縮合させることにより調製される脂肪族ポリエステルまたはポリエーテルポリオールから形成することができる。一実施形態においては、ポリエステルポリオールはアジピン酸およびジエチレングリコールを含む。多官能イソシアネートは、メチレンジシクロヘキシルイソシアネートまたは１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族であってもよい。ヒドロキシ官能化（メタ）アクリレートは、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、またはポリエチレングリコール（メタ）アクリレート）を含み得る。一実施形態においては、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリエステルポリオールとメチレンジシクロヘキシルイソシアネートとヒドロキシエチルアクリレートとの反応性生物を含む。接着剤層は約２０〜約４０重量％の脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーを含む。

接着剤層を調製するのに用いられる別の成分は（メタ）アクリルモノマーである。有用な（メタ）アクリルモノマー類には、（メタ）アクリレート類および（メタ）アクリルアミド類、例えばイソボルニルアクリレートとＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドとの混合物が挙げられる。その他のモノマーには、エトキシエトキシエチルアクリレートのような親水性（メタ）アクリレート、もしくはフェニルエチルアクリレートのようなより高い屈折率の（メタ）アクリレート、またはテトラヒドロフルフリルアクリレートのような接着促進性（メタ）アクリレートを含み得る。接着剤層は約４０〜約６０重量％の（メタ）アクリルモノマーを含む。

接着剤層組成物にはシランも用いられ、通常、接着剤層の接着性を改善するためにシランが用いられる。有用なシランは反応性末端基を有するトリアルコキシシランである。例としては、（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシランおよび［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシランが挙げられる。その他のシランには、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｂ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシランおよび３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランを含み得る。この接着剤層は約２〜約１０重量％のシランを含む。

この接着剤層は架橋剤、具体的にはエチレングリコールジアクリレートおよび／またはペンタエリスリトールトリアクリレートも含む。使用される架橋剤の量は、接着剤層の約３〜約２５重量％とすることができる。使用される特定量は、その接着剤層の組成物中に存在する特定の成分のほか、その個々の量にも左右され、どちらの架橋剤が用いられるかまたは両方が用いられるかにも左右される。特定の架橋剤および使用される量は、接着剤層の剛性が、偏光子のひび割れを防止するか少なくとも最小化するのに十分大きなものになるように選択され得る。他方では、架橋剤の量が増えるに伴って、偏光子に対する接着性が低下する可能性がある。このため、特定の架橋剤および量は偏光子への接着性の喪失をすべて最小化するように選択され得る。接着性が大きく低下すると、端部剥離が観察されることがある。また、架橋剤は、偏光子または基材に対する接着剤層の接着に干渉（架橋剤が不所望にシランと反応するときに起こることがある）しないように選択されるのが好ましい。

接着剤層に用いられる成分の特定の選択およびその個々の量は、種々の要因によって影響され得る。１つには、接着剤層が偏光子と基材との間に十分な結合をもたらすように成分が選択されるべきである。例えば、これは以下の実施例に記載の手順に従って測定したときに８５℃にて０．５インチ当たり少なくとも約４００ｇの剥離強度を特徴とすることができる。接着剤層の成分およびそれに関連する量が、ひび割れおよび端部剥離が以下に記載の端部切り込み試験（ｅｄｇｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ）に従って観察されないようにも選択されるべきである。一実施形態では、接着剤層は約２０〜約４０重量％の脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー、約４０〜約６０重量％の（メタ）アクリルモノマー、約２〜約１０重量％のシラン、および約３〜約２５重量％の架橋剤を含む。

接着剤層の厚さは特に限定されるものではない。通常、接着剤層は光学素子の所望の性能が得られる限り、できるだけ薄くなるように作製される。接着剤層の厚さは約３〜約１０μｍであり得る。

接着剤層組成物は、組成物の硬化速度ならびに転換率を改善するために光開始剤をさらに含み得る。ベンゾフェノン類、アセトフェノン誘導体（例えば、α−ヒドロキシアルキルフェニルケトン類、ベンゾインアルキルエーテル類およびベンジルケタール類）、モノアシルホスフィンオキシド類、ならびにビスアシルホスフィンオキシド類などの従来の光開始剤を用いることができる。光開始剤は典型的には１．０重量％未満の量で用いられる。

接着剤組成物は、あらゆる形態の化学線（例えば、可視光またはＵＶ放射線）に曝露させることによって硬化され得るが、ＵＶＡ（３２０〜３９０ｎｍ）またはＵＶＢ（３９５〜４４５ｎｍ）放射線に曝露されるのが好ましい。通常、化学線の量は、寸法安定性のある個体を構成するのに十分なものであるべきであり、該組成物を硬化させるのに必要なエネルギー量は約０．２〜２０．０Ｊ／ｃｍ²の範囲であり得る。光重合は、炭素アーク灯、低圧、中圧または高圧水銀蒸気ランプ、渦流プラズマアーク灯、キセノンフラッシュランプ、紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）、紫外線発光レーザーおよびＬＥＤ光源を含むあらゆる好ましい光源により行われてもよい。

あらゆる好ましいコーティング手段によって硬化性組成物を塗布することができる。一例を図３に示す。ＫＥ偏光子３２はローラ４０によって前方に移動され、基材３４はローラ４２によって前方に移動される。ローラは圧痕（ｎｉｐ ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）（図示せず）が生じるように相互に対して位置決めされている。すなわち、２台のローラは相互に接触し、ローラが接触する度合いは、ある長さまたは圧痕によって特徴付けられる。例えば、適した圧痕は数ｍｍ、または約８ｍｍ、あるいはそれをさらに超えるものであり得る。２層の間に接着剤組成物３６を付与してＵＶ硬化ステーション４４を通過する３層構造体４６を生成するために、シリンジ３８が用いられる。

光学素子は図２に関して前述したような追加の層を含み得る。一実施形態では、光学素子は接着剤層の反対側の基材上に配設されたハードコート層をさらに含む。このハードコート層を用いて偏光子の表面を保護することができる。ハードコート層の例示的調合は、例えば、米国特許出願シリアル番号第１１／７５６，０５６号（ポコーニー（Ｐｏｋｏｒｎｙ）ら）に記載されている。典型的なハードコート層は、（メタ）アクリレート−官能化ナノ粒子と多官能（メタ）アクリレートモノマーとの混合物を含む。反射防止層がハードコート層上に設けられてもよい。

一実施形態においては、光学素子は接着剤層の反対側の偏光子上に配設された感圧接着剤層をさらに含む。この感圧接着剤層を用いて光学素子を第２の基材に接着することができる。例えばイソシアネートと架橋された高分子量（メタ）アクリレートのような光学感圧接着剤が使用されてもよい。有用な光学感圧接着剤は綜研化学（Ｓｏｋｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｔｄ．）から入手可能である。

第２の基材を用いて、機械的応力、熱劣化および環境汚染を防止することができる。第２の基材は通常、光学的に透明な材料（例えば、石英、サファイアガラス、水晶ガラス、ホウケイ酸ガラス、またはセラミックガラス）である。例えばポリメチルメタアクリレート、ポリカーボネート、ノルボルネン系環状オレフィンコポリマーフィルムのようなポリマー材料も適している。

光学素子は、第１および第２の基材と、第１の基材と第２の基材との間に配設され、配向ビニレンセグメントを含む偏光子と、偏光子と第１および第２の基材との間にそれぞれ配設され、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーと、（メタ）アクリルモノマーと、シランと、エチレングリコールジアクリレートおよび／またはペンタエリスリトールトリアクリレートを含む架橋剤とを各々含む第１および第２の接着剤層とを含んでなる構造体を含んでもよい。接着剤層は同じであっても異なっていてもよい。基材は同じであっても異なっていてもよい。

本明細書に開示された光学素子は、種々の光学装置、典型的には、光源を含むディスプレイ装置に使用することができる。一実施形態では、光学装置は、例えば米国公開特許第２００６／０１３９５７４Ａ１号（ラリー（Ｒａｌｌｉ）ら）に記載されているような投影システムを含む。この光学素子は、輝度、コントラストおよび色の均一性が重要である透過型（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ）高温投影システムに用いるのに特に適している。典型的な用途には、ビジネス用途に適したフロント・スクリーン・プロジェクタ、テレビおよび映画用ディスプレイ（ｍｏｖｉｅ ｄｉｓｐｌａｙ）に適したリア・スクリーン・プロジェクタ、および車両に使用されるカラー・シングル・パネル・ディスプレイが挙げられる。その他の光学装置には、コンピュータディスプレイおよびテレビのようなＬＣＤデバイスのほか、種々の携帯型デバイスが挙げられる。

以下の実施例を考慮することにより本発明を十分に理解できよう。

材料
ＫＥ偏光子は長さ方向に約７．５倍延伸した高分子量ポリビニルアルコール（重合度２４００、分子量９０Ｋ超）の脱水化した配向シートを含むものとした。このポリビニルアルコールシートは可塑剤として１２重量％グリセリンを含み、延伸前の厚さは約７５μｍであった。脱水を行って、ヒドロキシル基をビニレンセグメントに約２〜３％転換した。次いで、この脱水したフィルムを熱いホウ酸に曝露した。ホウ酸は未転換のヒドロキシル基と相互に作用してホウ酸を含有するポリビニルアルコールの緩いネットワークを形成する。ＫＥ偏光子の最終厚は約２５μｍであった。ＰＥＴ（リンテック（Ｌｉｎｔｅｃ）から）上に感圧接着剤を有する保護ライナを、ＫＥ偏光子の一方の側に積層した。

三酢酸セルロースフィルム（ＴＡＣ）は、アイランドパイロケミカルインダストリーズ社（Ｉｓｌａｎｄ Ｐｙｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）から入手した１２７μｍのＰＦ−Ｓ等級のフィルムとした。このフィルムを使用前にコロナ放電処理に供した。このハードコートは、米国特許第５，６７７，０５０号に記載されているように調製し且つＰＥＴＡおよびアクリル化コロイドシリカ（ａｃｒｙｌａｔｅｄ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｓｉｌｉｃａ）を含有するＵＶ硬化セラマー層からなる。巻き取り前に保護マスキング（ノバセル社（Ｎｏｖａｃｅｌ Ｉｎｃ．）からのノバセル（ＮＯＶＡＣＥＬ）９０２６）をハードコートに積層した。ノバセル（ＮＯＶＡＣＥＬ）９０２６は押出ポリエチレンで裏打ち（ｂａｃｋｅｄ）された２．０ミルのマスキング用フィルムである。

対照の接着剤組成物は、以下の表４に記載のように、市販の接着剤１０．０ｇ（ヘンケルテクノロジーズ社（Ｈｅｎｋｅｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）からのロクタイト（ＬＯＣＴＩＴＥ）３１０５）と［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン０．３２ｇ（ゼネラル・エレクトリックシリコーンズ社（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）からのシルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ１１２０）とを組み合わせることによって調製した。

機械的特性
ＡＳＴＭ Ｄ−４０６５（プラスチックに関する動的機械的特性の同定および報告（Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＡＳＴＭ Ｄ−４０９２（プラスチックに関する動的機械的測定の標準用語（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ ｔｏ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｎ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＡＳＴＭ Ｅ−４７３（熱分析に関する用語（Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）、およびＡＳＴＭ Ｅ−１１３５９−１（熱機械的分析 パート１ 総則（Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＴＭＡ） Ｐａｒｔ １ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ）に記載の手順に準拠してサンプルを試験した。

フィルム引張形状（ｆｉｌｍ ｔｅｎｓｉｏｎ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を有するＴＡ計測装置（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）Ｑ８００シリーズダイナミック・メカニカル・アナライザ（ＤＭＡ）を用いて機械的特性を測定した。−４０℃〜２００℃の範囲に亘って２℃／分の動的歪みモードで温度掃引試験を行った。貯蔵（弾性）係数およびタンデルタ（損失係数）を温度の関数として報告した。フィルム引張形状（ｆｉｌｍ ｔｅｎｓｉｏｎ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を有するパーキン・エルマー・サーモメカニカル・アナライザー（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）ＴＭＡ−７を使用して、熱膨張を測定した。２０℃〜１５０℃の範囲に亘って１０℃／分の膨張モードで温度掃引試験を行った。第２の熱サイクルに関し熱膨張率（ＣＴＥ）を７０℃乃至１２０℃の温度の関数として報告した。

動的弾性率試験の詳細：
装置：ＴＡインスツルメンツ Ｑ８００ダイナミックメカニカルアナライザ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）
モード：ＤＭＡ多重周波数（Ｍｕｌｔｉ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）
形状：フィルム張力
サンプル長：１５ｍｍ以下
歪み振幅：１５μｍ
サンプル温度範囲：−４０℃〜２００℃
加熱速度：２℃／分

膨張率試験の詳細：
装置：パーキンエルマーＴＭＡ７（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ ＴＭＡ−７）
形状：フィルム張力
サンプル長：１２ｍｍ以下
基準力（Ｂａｓｅ Ｆｏｒｃｅ）：２５ｍＮ
サンプル温度範囲：０℃〜１５０℃
加熱速度：１０℃／分

０．５インチ×３．０インチのＫＥ偏光子サンプルに関して、引張強度、破断伸びおよび弾性率を測定した。成績を表１に示す。引張試験の前にサンプルにノッチング加工したところ、機械方向により大きな感度があることがわかった。横断方向では、１００℃においてサンプルのデータを取得することは脆性破壊が大きくなることに起因して困難であり、サンプルのノッチ加工によって横断方向の機械的特性に及ぼす影響は最小になった。

該光学素子の種々の構成素子に関し、動的機械的分析および熱機械的分析を行った。成績を表２および３に示す。以下に記載するように対照接着剤組成物をＫＥ偏光子とＴＡＣとの間にコーティングすることによって、対照接着剤（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）と呼ぶ多層構造体を調製した。対照実施例に関し、熱機械的分析および動的機械的分析を行った。この成績を図４および５にそれぞれ示す。

接着剤組成物の調製
接着剤組成物１〜４、比較用接着剤組成物１〜８および対照接着剤を表４に記載されているように調製した。オリゴマーはジエチレングリコールおよびアジピン酸のポリエステルポリオールを主成分とする脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーを含むものとし、このオリゴマーをメチレンジシクロヘキシルイソシアネートで鎖延長し、ヒドロキシエチルアクリレートでキャップした。オリゴマーを作製するのに用いた成分の重量比は、ジエチレングリコール：アジピン酸：メチレンジシクロヘキシルイソシアネート：ヒドロキシエチルアクリレートそれぞれについて約３３：４９：１４：４とした。（メタ）アクリルモノマーはイソボルニルアクリレートとＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドとの混合物を重量比がそれぞれ約３：２で含むものとした。シランは（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシ−シランと［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシランとの混合物を重量比がそれぞれ約６：１で含むものとした。光開始剤はイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）６５１およびトリフェニルホスフィンヒドロブロマイドを重量費がそれぞれ約４：１で含むものとした。

市販の接着剤１０．０ｇ（ヘンケルテクノロジーズ社（Ｈｅｎｋｅｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）からのロクタイト（ＬＯＣＴＩＴＥ）３１０５）と［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン０．３２ｇ（ゼネラル・エレクトリックシリコーンズ社（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）からのシルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ１１２０）と、架橋剤０、１．０または２．０ｇを組み合わせることによって接着剤組成物を各々調製した。

ＰＥＴＡ＝ペンタエリスリトールトリアクリレート、ＥＧＤＡ＝エチレングリコールジアクリレート、ＤＥＧＤＡ＝ジエチレングリコールジアクリレート、ＴＥＧＤＡ＝トリエチレングリコールジアクリレート、Ｐ５７５ ＥＧＤＡ＝分子量約５７５のポリエチレングリコールジアクリレート、Ｐ７００ ＥＧＤＡ＝分子量約７００のポリエチレングリコールジアクリレート

光学素子の調製
接着剤組成物１〜４、比較用接着剤組成物１〜８および対照接着剤を次のように評価した。図３に示すような装置を用い、約１６０ｍＬ／時で接着剤組成物（約２．５時間の老化）をＫＥ偏光子とＴＡＣ層とによって形成された積層ニップ（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｎｉｐ）に送り込むことによって光学素子を調製した。ウェブ速度は約５．４フィート／分、圧痕は約８．３ｍｍとした。各接着剤組成物の全塗被量（ｔｏｔａｌ ｌａｙｄｏｗｎ）は約７μｍとした。次いで、この３層構造体を、ＵＶランプ（Ｈバルブ）を装備したＵＶ硬化ステーションに６０％設定ポイントおよび冷却プレート温度５０℃で通過させた。光学ＰＳＡを用いて、この構造体をガラスに接着した。硬化した光学素子を次のように環境試験に供した。

接着剤組成物の評価
各光学素子に関し、２１個の小片（ｃｈｉｐ）を切断し、ライナを注意深く取り除いた。良く切れる鋏を用いて偏光子に切り込みを入れて、小片の長端部に２つの切り込み（機械方向の切り込み）を作製した。切り込みは約１〜１．５ｍｍ長で、小片の角からほぼ等しく離間させた。一端上の切り込みは反対端上の切り込みと正確に整列していなくてもよい。次いで、小片を金属容器に入れてオーブンの空気流に曝露しないようにした。次いで、金属容器を１００℃のオーブンに６４時間入れた。直交する（ｃｒｏｓｓ）偏光子を用いたライトボックス上で小片にひび割れがないかを時間の関数として検査した。１個の小片に単一の部分的なひび割れまたは完全なひび割れがある場合には、その小片は不合格（割れ）とした。端部剥離も評価し、不合格に指定する（応力線（ｓｔｒｅｓｓｌｉｎｅ））。

以下の手順を用いて、光学素子について剥離力（結合強度）も測定した。ＫＥ偏光子とＴＡＣ基材との間の結合強度を決定するために、インストロン試験装置（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｔｅｓｔｅｒ）を用いて１８０°剥離試験を行った。各々延伸方向に１３ｍｍ×１５２ｍｍ（１／２インチ×６インチ）のＫＥ／接着剤／ＴＡＣストリップサンプルを調製して試験に供した。ＴＡＣフィルムの自由端を一端にクランプし、ＫＥの自由端を固定（ｃａｍｐ）して１８０℃にて０．５インチ／分の速度で剥離した。サンプルを８５℃で１分間保持してから、負荷５０ｐｓｉで剥離した。成績を表５に示す。

光学素子（１２．５重量％のＥＤＧＡ架橋剤を有する接着剤を含む光学素子および１７．５重量％のＥＤＧＡ架橋剤を有する接着剤を含む光学素子）に関して動的機械的分析を行った。この動的機械的分析の成績を図６に示し、対照サンプルの成績と比較する。

１０、２０ 光学素子
１２ 接着剤層
１４ 偏光子
１６ 基材
２２ 感圧接着剤層
２６ ハードコート層
２８ 反射防止層
３２ ＫＥ偏光子
３４ 基材
３６ 接着剤組成物
３８ シリンジ
４０、４２ ローラ
４４ ＵＶ硬化ステーション
４６ ３層構造体

Claims (25)

1. 配向ビニレンセグメントを含む偏光子と、
   基材と、
   該偏光子と該基材との間に配設され、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーと、（メタ）アクリルモノマーと、シランと、エチレングリコールジアクリレートおよびペンタエリスリトールトリアクリレートのうちの少なくとも１つを含む架橋剤とを含む接着剤層と
   を含んでなる光学素子。
2. 前記偏光子がＫＥ型偏光子を含む、請求項１に記載の光学素子。
3. 前記基材がセルロースを含む、請求項１に記載の光学素子。
4. 前記基材が三酢酸セルロースを含む、請求項１に記載の光学素子。
5. 前記脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーがポリエステルポリオールを含む、請求項１に記載の光学素子。
6. 前記ポリエステルポリオールがジエチレングリコールおよびアジピン酸を含む、請求項５に記載の光学素子。
7. 前記脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーが、ポリエステルポリオール、メチレンジシクロヘキシルイソシアネートおよびヒドロキシエチルアクリレートを含む、請求項１に記載の光学素子。
8. 前記（メタ）アクリルモノマーが、イソボルニルアクリレートおよびＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドを含む、請求項１に記載の光学素子。
9. 前記シランが、（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシランおよび［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシランを含む、請求項１に記載の光学素子。
10. 前記接着剤層が、約２０〜約４０重量％の脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーと、約４０〜約６０重量％の（メタ）アクリルモノマーと、約２〜約１０重量％のシランと、約３〜約２５重量％の架橋剤とを含む、請求項１に記載の光学素子。
11. 前記接着剤層の反対側の基材上に配設されたハードコート層をさらに含む、請求項１に記載の光学素子。
12. 前記接着剤層の反対側の偏光子上に配設された感圧接着剤層をさらに含む、請求項１に記載の光学素子。
13. 前記感圧接着剤層上に配設された第２の基材をさらに含む、請求項１２に記載の光学素子。
14. 前記偏光子と前記基材との間の剥離強度が、８５℃において０．５インチ当たり少なくとも約４００ｇである、請求項１に記載の光学素子。
15. 第１および第２の基材と、
    該第１の基材と該第２の基材との間に配設され、配向ビニレンセグメントを含む偏光子と、
    該偏光子と該第１および該第２の基材との間にそれぞれ配設され、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーと、（メタ）アクリルモノマーと、シランと、エチレングリコールジアクリレートおよびペンタエリスリトールトリアクリレートのうちの少なくとも１つを含む架橋剤とを各々含む第１および第２の接着剤層と
    を含んでなる光学素子。
16. 前記偏光子がＫＥ型偏光子を含む、請求項１５に記載の光学素子。
17. 前記第１および第２の基材が、三酢酸セルロースを含む、請求項１５に記載の光学素子。
18. 前記脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーが、ポリエステルポリオール、メチレンジシクロヘキシルイソシアネートおよびヒドロキシエチルアクリレートを含み；前記（メタ）アクリルモノマーが、イソボルニルアクリレートおよびＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドを含み；前記シランが（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシ−シランおよび［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］−トリメトキシシランを含む、請求項１５に記載の光学素子。
19. 前記第１および第２の接着剤層の各々が、約２０〜約４０重量％の脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー、約４０〜約６０重量％の（メタ）アクリルモノマー、約２〜約１０重量％のシランおよび約３〜約２５重量％の架橋剤を含む、請求項１５に記載の光学素子。
20. 前記偏光子と前記第１および第２の基材の各々との間の剥離強度が、８５℃において０．５インチ当たり少なくとも約４００ｇである、請求項１５に記載の光学素子。
21. 配向ビニレンセグメントを含む偏光子を提供するステップと、
    基材を提供するステップと、
    脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーと、（メタ）アクリルモノマーと、シランと、エチレングリコールジアクリレートおよびペンタエリスリトールトリアクリレートのうちの少なくとも１つを含む架橋剤とを含むＵＶ硬化性接着剤を、該偏光子と該基材との間に分与して該偏光子と該基材との間にＵＶ硬化性層を形成するステップと、
    化学線を適用して該ＵＶ硬化性層を硬化させるステップと
    を含む、光学素子の製造方法。
22. 光源と請求項１に記載の光学素子とを含む、光学装置。
23. 投影システムを含む、請求項２２に記載の光学装置。
24. 光源と請求項１５に記載の光学素子とを含む、光学装置。
25. 投影システムを含む、請求項２４に記載の光学装置。

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