JP2022526152A - 広範なｎｉｒ保護のためのｎｉｒ染料の混合物を含む偏光レンズ - Google Patents
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Abstract
光学素子及びその製造方法が開示される。光学素子は、光学基材中で混合される２種以上の近赤外線吸収剤と、光学基材上に配置された１つ又はそれ以上の機能性フィルムとを含有する。光学素子を製造する方法は、異なる近赤外線波長吸収範囲及び残留色を有する２種の近赤外線吸収剤を、光学基材の前駆体と混合することを含む。混合物をその後処理し、広範な近赤外線波長吸収範囲、高い近赤外線吸収レベル、及び／又は均質な色分布を有する光学素子が製造される。
Description
本発明は、光学素子及びその製造方法に関する。より特に本発明は、光学基材中に混合された複数の近赤外線吸収剤と、光学基材上に配置された機能性フィルムとを含有する光学素子に関する。
赤外線（ＩＲ）放射線は、可視光より長い波長を有する電磁放射線である。赤外線放射線は、一般に、以下：７８０～３０００ｎｍの波長を有する近赤外線（ＮＩＲ）範囲；３μｍ～５０μｍの波長を有する中赤外線（ＭＩＲ）範囲；及び５０～１０００μｍの波長を有する遠赤外線（ＦＩＲ）範囲を含む、３つの小区域に分割することができる７８０ｎｍ～１ｍｍの範囲の波長を有する。
眼に対するＮＩＲ放射線の影響を評価するために、広範囲の研究が実施されてきた。研究の結果によると、ＮＩＲが網膜色素上皮に吸収されることが示された。ＮＩＲのフルエンス率、全線量及びスペクトル特性次第で、フォトメカニカル（光音響）プロセス、フォトサーマル（加熱）プロセス及びフォトケミカルプロセスの少なくとも１つによって、構造的な網膜損傷が生じる可能性がある。さらにまた、多くの研究結果によって、常習的なＮＩＲ曝露と眼の白内障発生との間の強い相関性が示された。したがって、ＮＩＲ放射線に対する眼の曝露を制限することが望ましい。
網膜へのＮＩＲ光の到達を減少させるため、又は防ぐために、一般に光学物品（例えばサングラスレンズ材料）中に光学フィルタリング手段が組み込まれる。さらに特に、ＮＩＲ放射線に対する眼の保護を提供するために、光学レンズ上でＮＩＲ吸収フィルター及び干渉フィルター（例えば反射フィルター）を含む、２種類のＮＩＲフィルターを使用することができる。しかしながら、高いＮＩＲ吸収が光学フィルターの反射防止性能に悪影響を及ぼすことが証明されているように、反射防止機能を含む他の機能と一緒に、最適化されたＮＩＲ吸収性能を有する多機能性フィルターを設計することは困難である。光学物品上に堆積される光学コーティング中にＮＩＲ吸収剤を組み込むことができる。しかしながら、光学コーティング中でのＮＩＲ吸収剤の直接的な組み込みは、レンズの製造費用を有意に増加させる可能性があり、同時に光学コーティングの機械特性を低下させる可能性がある。
ＮＩＲ保護を改善するための別の選択肢としては、ＮＩＲ吸収剤による基材の含浸又はＮＩＲ吸収剤との基材前駆体の混合によって、光学物品のバルク基材中にＮＩＲ吸収剤を組み込むことが挙げられる。しかしながら、ほとんどの市販のＮＩＲ吸収剤は、レンズ製造プロセスの条件に関して熱的に不安定である。例えば、偏光レンズは、一般に、射出成形によって、レンズの前面上に配置された偏光ウエハを有する状態で製造される。射出成形間の温度は３００℃より高い温度に達する可能性があり、この温度では多くの市販のＮＩＲ吸収剤は分解し、その結果、製造されたレンズのＮＩＲ保護の損失がもたらされる。さらにまた、レンズ基材中に混合された商業的に入手可能なＮＩＲ吸収剤は、製造されたレンズの光透過率を有意に減少させる可能性があり、その結果、透過分類に関する規格を満たさない製造レンズがもたらされる。追加的に、市販のＮＩＲ吸収剤は一般に残留色を有し、そのため、レンズの色外観が変化する可能性がある。
全体として、ＮＩＲ保護の機能を有する光学レンズ又は他の光学素子は既存であるが、これらの光学レンズ又は光学素子に関する少なくとも前記の欠点を考慮して、この分野の改善に関する要求は持続している。
近赤外線（ＮＩＲ）保護を有する光学素子と関連する上記課題に対する解決案が発見された。この解決案は、前面上に１つ又はそれ以上の機能性フィルムが配置された光学基材と、光学基材中に混合された２種以上の近赤外線吸収剤とを含む光学素子に基づく。近赤外線吸収剤は、光学基材中で実質的に均質に混合されることが可能である。光学物品が従来のＮＩＲ保護光学物品と比較して、より広範の波長範囲で近赤外線放射線を吸収することができるように、光学素子中の２種以上の近赤外線吸収剤は異なる近い赤外線範囲を有し得る。さらに、相乗効果的な残留色強度が最小化されて、そしてＮＩＲ吸収剤によって引き起こされる光学素子の色外観の変化を避けるように、光学素子中の２種以上の近赤外線吸収剤は異なる残留色を有し得る。さらに、光学素子中のＮＩＲ吸収剤は、ＮＩＲ吸収剤によって引き起こされる光透過率の相乗効果的な減少を最小化し、そして分解することなく光学素子の製造条件に耐えるように適応される。したがって、本発明の光学素子は、従来のＮＩＲ保護光学素子と関連する少なくともいくつかの課題に対する技術的な解決案を提供する。
本発明のいくつかの実施形態は、光学素子に関する。いくつかの態様において、光学素子は、前面及び背面を含む光学基材を含み得る。光学素子は、光学基材中に実質的に均質に混合された２種以上の近赤外線吸収剤を含み得る。いくつかの態様において、光学素子は、光学素子の前面及び／又は背面上に配置された１つ又はそれ以上の機能性フィルムを含み得る。いくつかの態様において、２種以上の近赤外線吸収剤は、異なる近赤外線カット範囲及び／又は異なる残留色を有する。
本発明のいくつかの実施形態は、光学素子の調製方法に関する。いくつかの態様において、本方法は、光学基材用の前駆体材料と、２種以上の近赤外線吸収剤を提供することを含み得る。いくつかの態様において、本方法は、２種以上の近赤外線吸収剤が、２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれの個々の赤外線カット範囲よりも広範な赤外線カット範囲及び／又は２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれの個々赤外線吸収範囲よりも高い赤外線吸収レベルを相乗効果的に生じる、２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれに対する濃度を決定することを含み得る。いくつかの態様において、本方法は、実質的に均質な混合物を形成するために決定された濃度で、前駆体材料及び２種以上の近赤外線吸収剤を混合することを含み得る。いくつかの態様において、本方法は、混合物を使用することによって、光学基材と、その前面及び／又は背面上に配置された機能性フィルムとを含む光学素子を製造することを含み得る。
「約」又は「およそ」という用語は、当業者によって理解される通り、近いこととして定義される。１つの非限定的な実施形態において、この用語は、１０％以内、好ましくは５％以内、より好ましくは１％以内、そして最も好ましくは０．５％以内であるために定義される。
「重量％」、「体積％」又は「モル％」という用語は、それぞれ、その構成要素を含む材料の全重量、全体積又は全モルに基づく、構成要素の重量、体積又はモルパーセントを意味する。
「実質的に」という用語及びその変形は、１０％以内、５％以内、１％以内、又は０．５％以内の範囲を含むために定義される。
「抑制」、「減少」、「防ぐ」、又は「避ける」という用語及びその変形は、請求項及び／又は明細書中に使用される場合、所望の結果を達成するためのいずれの測定可能な減少又は完全な抑制を含む。
「有効」という用語は、明細書及び／又は請求項中に使用される場合、所望された、期待された、又は意図された結果を達成するために適切であることを意味する。
「ａ」又は「ａｎ」という用語の使用は、請求項又は明細書中で「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、又は「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語とともに使用される場合、「１つ」を意味し得るが、「１つ又はそれ以上」、「少なくとも１つ」及び「１つ又は２以上」の意味にも一致する。
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」（並びに「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」などの「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のいずれかの形態）、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」（並びに「有する（ｈａｖｅ）」及び「有する（ｈａｓ）」などの「有する（ｈａｖｉｎｇ）」のいずれかの形態）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」（並びに「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」などの「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」のいずれかの形態）、又は「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」（並びに「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」などの「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」のいずれかの形態）という用語は、包括的であるか、又は無制限であり、且つ追加的な列挙されていない要素又は方法ステップを除外しない。
本発明のプロセスは、本明細書を通して開示される特定の成分、構成要素、組成などを「含む」ことが可能であるか、又はそれから「本質的になる」ことが可能であるか、又はそれから「なる」ことが可能である。
本発明の他の対象、特徴及び利点は、以下の図面、詳細説明及び実施例から明らかになる。しかしながら、図面、詳細説明及び実施例は、本発明の特定の実施形態を示しているが、実例としてのみ記載されており、限定するように意図されないことは理解されるべきである。追加的に、本発明の精神及び範囲内での変更及び修正は、この詳細説明から当業者に明らかになると考えられる。さらなる実施形態において、特定の実施形態からの特徴が、他の実施形態からの特徴と組み合わせられてもよい。例えば、１つの実施形態からの特徴が、他のいずれかの実施形態からの特徴と組み合わせられてもよい。さらなる実施形態において、追加的な特徴が、本明細書に記載される特定の実施形態に追加されてもよい。
より完全な理解のために、ここで、以下の説明は添付の図面とともに参照される。
ＮＩＲ保護機能を有する現在利用可能な光学物品には、製造プロセスの間の近赤外線吸収剤の分解、近赤外線吸収剤によって引き起こされる色外観の変化、及び不十分なＮＩＲ吸収波長範囲を含む不備がある。本発明は、これらの課題の少なくとも一部に関する解決案を提供する。この解決案は、光学基材中で混合される２種以上のＮＩＲ吸収剤を含む光学素子を前提とする。光学素子が、それぞれの近赤外線吸収剤よりも広範なＮＩＲ吸収範囲を有するように、２種以上の近赤外線吸収剤は異なるＮＩＲ吸収範囲を有し得る。追加的に、近赤外線吸収剤が相乗効果的に中間残留色を有し、ＮＩＲ吸収剤によって引き起こされる光学物品の色変化の最小化がもたらされるように、２種以上の近赤外線吸収剤は異なる残留色を有する。さらに、光学基材中に混合されたＮＩＲ吸収剤は、光学物品の製造条件下で熱的に安定であり、射出成形などの高温プロセスの間のＮＩＲ吸収剤の分解が避けられる。
本発明のこれら及び他の非限定的な態様は、以下の項目でより詳細に議論される。
Ａ．近赤外線保護を有する光学素子
近赤外線は、眼の損傷を引き起こすことが証明されている。眼用レンズなどの光学素子は、使用者の眼を保護するために、近赤外線保護機能を組み込むことができる。しかしながら、従来は、近赤外線吸収剤は、一般に、光学素子上でさらなるプロセスが適用されることを要求する光学フィルター中に、又は近赤外線吸収剤によって機械強度が悪影響を受ける可能性がある光学コーティングの中に組み込まれる。近赤外線吸収剤は、光学基材中に組み込まれることが可能である。しかしながら、多くの市販の近赤外線吸収剤は光学物品の製造条件下で熱的に不安定であり、光学物品製造のために使用可能な製造プロセスを制限することとなる。光学物品中の近赤外線吸収剤は光学物品の色の変化を引き起こす可能性があり、それによって、光学物品の美的外観に悪影響を与える可能性がある。
近赤外線は、眼の損傷を引き起こすことが証明されている。眼用レンズなどの光学素子は、使用者の眼を保護するために、近赤外線保護機能を組み込むことができる。しかしながら、従来は、近赤外線吸収剤は、一般に、光学素子上でさらなるプロセスが適用されることを要求する光学フィルター中に、又は近赤外線吸収剤によって機械強度が悪影響を受ける可能性がある光学コーティングの中に組み込まれる。近赤外線吸収剤は、光学基材中に組み込まれることが可能である。しかしながら、多くの市販の近赤外線吸収剤は光学物品の製造条件下で熱的に不安定であり、光学物品製造のために使用可能な製造プロセスを制限することとなる。光学物品中の近赤外線吸収剤は光学物品の色の変化を引き起こす可能性があり、それによって、光学物品の美的外観に悪影響を与える可能性がある。
本明細書に開示される光学素子は、射出成形を含むレンズ製造プロセスのための高いプロセス温度において熱的に安定である。光学素子は、光学素子の近赤外線波長カット範囲を拡張することが可能であり、そして異なる吸収範囲及び／又は異なる残留色を有する２種以上の近赤外線吸収剤を光学素子の光学基材中に組み込むことによって近赤外線吸収剤の残留色を最小化することが可能である。いくつかの実施形態は、光学素子を含む。いくつかの例において、光学素子は眼用レンズであることが可能である。眼用レンズは、サングラスレンズ又は実質的に無色の透明レンズを含むことができる。
本発明の実施形態において、光学素子は、前面及び背面を含む光学基材を含むことができる。いくつかの態様において、光学基材の前面は、眼用レンズの凸面を含み得る。いくつかの態様において、光学素子の背面は、眼用レンズの凹面を含み得る。光学基材の非限定的な例としては、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル、ポリアミド、ポリ（メチルメタクリレート）、コポリエステル、セルローストリアセテート、アリルジグリコールカーボネート、ポリエピスルフィド、トライベックス（ｔｒｉｖｅｘ）、ポリアクリル、ポリオール、ポリアミン、ポリアンヒドリド、ポリカルボン酸（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｉｌｉｃ ａｃｉｄ）、ポリエポキシド、ポリイソシアネート、ポリノルボルネン、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリアリリック、ポリスルフィド、ポリビニルエステル、ポリビニルエーテル、ポリアリーレン、ポリオキシド、ポリスルホン、ポリシクロオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリペンテン又はそのいずれかの組合せが挙げられる。
本発明の実施形態において、光学素子は、光学基材中で混合される２種以上の近赤外線吸収剤を含むことができる。いくつかの態様において、２種以上の近赤外線吸収剤としては、ポリメチン、フタロシアニン、ポルフィリン、トリフェニルメタン、イミニウム、スクアリリウム、クロコニウム、ジチオレン、キノン、ポリペリレン、ピリリウム（ｐｙｒｉｌｉｕｍ）、チオピリリウム（ｔｈｉｏｐｙｒｉｌｉｕｍ）、シアニン又はそのいずれかの組合せを挙げることができる。いくつかの態様において、光学素子は、約１０～２０００ｐｐｍ、並びに１０～２０ｐｐｍ、２０～３０ｐｐｍ、３０～４０ｐｐｍ、４０～５０ｐｐｍ、５０～６０ｐｐｍ、６０～７０ｐｐｍ、７０～８０ｐｐｍ、８０～９０ｐｐｍ、９０～１００ｐｐｍ、１００～２００ｐｐｍ、２００～３００ｐｐｍ、３００～４００ｐｐｍ、４００～５００ｐｐｍ、５００～６００ｐｐｍ、６００～７００ｐｐｍ、７００～８００ｐｐｍ、８００～９００ｐｐｍ、９００～１０００ｐｐｍ、１０００～１１００ｐｐｍ、１１００～１２００ｐｐｍ、１２００～１３００ｐｐｍ、１３００～１４００ｐｐｍ、１４００～１５００ｐｐｍ、１５００～１６００ｐｐｍ、１６００～１７００ｐｐｍ、１７００～１８００ｐｐｍ、１８００～１９００ｐｐｍ及び１９００～２０００ｐｐｍの範囲を含むその間の全ての範囲及び値の２種以上の近赤外線吸収剤を含む。
いくつかの例において、２種以上の近赤外線吸収剤は、光学基材中で実質的に均質に混合され得る。いくつかの例において、２種以上の近赤外線吸収剤は、光学基材の中央部分よりも光学基材の前面部分及び／又は背面部分において高い濃度で混合され得る。いくつかの態様において、前面部分は、光学基材の前面に最も近い光学基材の厚さの約３分の１を含み得る。いくつかの態様において、背面部分は、光学基材の背面に最も近い光学基材の厚さの約３分の１を含み得る。
いくつかの例において、光学素子中の２種以上の近赤外線吸収剤は、２００～４００℃の温度範囲、並びに２００～２１０℃、２１０～２２０℃、２２０～２３０℃、２３０～２４０℃、２４０～２５０℃、２５０～２６０℃、２６０～２７０℃、２７０～２８０℃、２８０～２９０℃、２９０～３００℃、３００～３１０℃、３１０～３２０℃、３２０～３３０℃、３３０～３４０℃、３４０～３５０℃、３５０～３６０℃、３６０～３７０℃、３７０～３８０℃、３８０～３９０℃及び３９０～４００℃を含むその間の全ての範囲及び値における分解を実質的に避けるために熱的に安定である。いくつかの態様において、２種以上の近赤外線吸収剤は、異なる近赤外線カット範囲及び／又は異なる残留色を有する。いくつかの態様において、光学素子中の２種以上の近赤外線吸収剤は、２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれ個々の色強度よりも低い、相乗効果的な色強度を生じるように適応される。いくつかの例において、２種以上の近赤外線吸収剤の相乗効果的な色強度は、０～５のクロマ範囲、並びに０～０．５、０．５～１、１～１．５、１．５～２、２～２．５、２．５～３、３～３．５、３．５～４、４～４．５及び４．５～５の範囲を含むその間の全ての範囲及び値であり得る。いくつかの例において、２種以上の近赤外線吸収剤は、相乗効果的に中間色であるか、又は好ましくは無色である。
いくつかの態様において、光学素子は、７８０～２０００ｎｍの波長範囲、並びに７８０～８２０ｎｍ、８２０～８６０ｎｍ、８６０～９００ｎｍ、９００～９４０ｎｍ、９４０～９８０ｎｍ、９８０～１０２０ｎｍ、１０２０～１０６０ｎｍ、１０６０～１１００ｎｍ、１１００～１１４０ｎｍ、１１４０～１１８０ｎｍ、１１８０～１２００ｎｍ、１２００～１２４０ｎｍ、１２４０～１２８０ｎｍ、１２８０～１３２０ｎｍ、１３２０～１３６０ｎｍ、１３６０～１４００ｎｍ、１４００～１４４０ｎｍ、１４４０～１４８０ｎｍ、１４８０～１５２０ｎｍ、１５２０～１５６０ｎｍ、１５６０～１６００ｎｍ、１６００～１６４０ｎｍ、１６４０～１６８０ｎｍ、１６８０～１７２０ｎｍ、１７２０～１７６０ｎｍ、１７６０～１８００ｎｍ、１８００～１８４０ｎｍ、１８４０～１８８０ｎｍ、１８８０～１９２０ｎｍ、１９２０～１９６０ｎｍ、１９６０～２０００ｎｍの範囲を含むその間の全ての範囲及び値の近赤外線放射を吸収することが可能であり得る。いくつかの態様において、光学素子中の２種以上の近赤外線吸収剤は、２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれの個々の赤外線カット範囲よりも広い、相乗効果的な赤外線カット範囲を生じるように適応される。
いくつかの態様において、光学素子中の２種以上の近赤外線吸収剤は、２種以上の近赤外線吸収剤のいずれの個々の近赤外線吸収レベルよりも高い相乗効果的な赤外線吸収レベルを発生するように適応される。いくつかの態様において、２種以上の近赤外線吸収剤の相乗効果的な近赤外線透過率レベルは、（ＴｓＩＲ７８０－２０００（％）として決定される）５～８０％の範囲、並びに５～１０％、１０～１５％、１５～２０％、２０～２５％、２５～３０％、３０～３５％、３５～４０％、４０～４５％、４５～５０％、５０～５５％、５５～６０％、６０～６５％、６５～７０％、７０～７５％及び７５～８０％の範囲を含むその間の全ての範囲及び値であることが可能である。いくつかの態様において、光学素子中の２種以上の近赤外線吸収剤は、０～１％、１～２％、２～３％、３～４％、４～５％、５～６％～６～７％、７～８％、８～９％及び９～１０％の範囲を含む、光学基材に関する（Ｔｖ％（Ｄ６５）として決定される）３８０～７８０ｎｍの波長範囲における平均光学透過率における１０未満の減少を相乗効果的に引き起こすように適応される。
いくつかの態様において、光学素子は、光学基材の前面及び／又は背面上に配置された１つ又はそれ以上の機能性フィルムを含むことができる。機能性フィルムの非限定的な例としては、偏光フィルム、フォトクロミックフィルム、カラーフィルム、染色可能フィルム、ブルーカットフィルム、クロノカットフィルムを含む光フィルターフィルム、及びそのいずれかの組合せが含まれる。いくつかの例において、機能性フィルムとしては、約５０％未満の平均光透過率レベルを有する偏光フィルムが含まれる。いくつかの態様において、偏光フィルムは、ポリビニルアルコール偏光層、ポリアセチレン偏光層、ポリエン偏光層、ポリビニレン偏光層、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）偏光層又はワイヤーグリッド偏光層の少なくとも１つを含む偏光フィルターを曲線形ウエハに形成することによって調製され得る。偏光フィルムは、単層構造又は多層構造を有し得る。いくつかの例において、偏光フィルムは、１つ又はそれ以上の保護又は機能性層を含み得る。保護層の非限定的な例としては、ポリカーボネート（ＰＣ）保護層、酢酸セルロース（ＣＡ）、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ＰＥＴ、環式オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、環式オレフィンポリマー（ＣＯＰ）及びその組合せが含まれ得る。機能性層の非限定的な例としては、フォトクロミック層、ブルーカット層、ＵＶカット層、カラー強化層、染色可能層、ミラー層又はそのいずれかの組合せが含まれ得る。いくつかの態様において、偏光フィルムとしては、高透過フィルターが含まれ得る。
いくつかの態様において、光学素子は実質的に均質な色を有する。いくつかの態様に、光学素子は、８％より高い、好ましくは８～５０％並びに８～１１％、１１～１４％、１４～１７％、１７～２０％、２０～２３％、２３～２６％、２６～２９％、２９～３２％、３２～３５％、３５～３８％、３８～４１％、４１～４４％、４４～４７％及び４７～５０％の範囲を含むその間の全ての範囲及び値の平均光線透過率レベルを有する。いくつかの態様において、光学素子は、約２未満の中心とその端部との間のデルタＥ値を有する。デルタＥは、光学素子の中心と端部との間の色の差を表す。デルタＥ値は、
のＣＩＥ７６式を使用して算出することができる。Ｌ、ａ、ｂは、ＣＩＥ刊行物１５．２（１９８６）、４．２セクションにおいて定義されるカラースケールであり、Ｌ１，ａ１ ｂ１は中心のカラースケールを表し、Ｌ２ａ２ｂ２は端部のカラースケールを表す。より詳しくは、Ｌ＊は明度値であり、Ｌ＊＝０で最も暗い黒、そしてＬ＊＝１００で最も明るい白を表し；ａ＊及びｂ＊はカラーチャネルであり、ａ＊＝０及びｂ＊＝０で真の中性グレー値を表す。ａ＊軸は緑－赤成分を表し、マイナス方向が緑、そしてプラス方向が赤である。ｂ＊軸は青－黄成分を表し、マイナス方向が青、そしてプラス方向が黄である。
Ｂ．ＮＩＲ吸収剤を含有する光学素子の製造方法
従来は、ＮＩＲ吸収光学素子を製造する方法は、光学基材前駆体中で近赤外線吸収剤を混合することを含み、そして混合物を使用して光学素子を製造する。それにもかかわらず、光学素子を製造するためのプロセス条件は、しばしば近赤外線吸収剤が熱的に不安定である高温を含み、その結果、製造された光学素子の近赤外線吸収能力の損失がもたらされる。さらに、従来法で使用される近赤外線吸収剤は光学素子の色外観を変える可能性があり、このことは、光学素子の美的外観に悪影響を与え得る。
従来は、ＮＩＲ吸収光学素子を製造する方法は、光学基材前駆体中で近赤外線吸収剤を混合することを含み、そして混合物を使用して光学素子を製造する。それにもかかわらず、光学素子を製造するためのプロセス条件は、しばしば近赤外線吸収剤が熱的に不安定である高温を含み、その結果、製造された光学素子の近赤外線吸収能力の損失がもたらされる。さらに、従来法で使用される近赤外線吸収剤は光学素子の色外観を変える可能性があり、このことは、光学素子の美的外観に悪影響を与え得る。
本明細書に開示される方法は、従来法のこれらの欠点を避けることができる。図１に示すように、実施形態は、近赤外線放射を吸収することが可能である、上記の光学素子を調製する方法１００を含む。いくつかの態様において、光学素子は眼用レンズを含み得る。いくつかの例において、光学素子は、サングラスレンズ又は無色眼用レンズであることが可能である。
いくつかの実施形態において、ブロック１０１に示されるように、方法１００は、光学基材用の前駆体材料と、２種以上の近赤外線吸収剤を提供することを含み得る。いくつかの態様において、前駆体材料としては、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル、ポリアミド、ポリ（メチルメタクリレート）、コポリエステル、セルローストリアセテート、アリルジグリコールカーボネート、ポリエピスルフィド、トライベックス（ｔｒｉｖｅｘ）、ポリアクリル、ポリオール、ポリアミン、ポリアンヒドリド、ポリカルボン酸（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｉｌｉｃ ａｃｉｄ）、ポリエポキシド、ポリイソシアネート、ポリノルボルネン、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリアリリック、ポリスルフィド、ポリビニルエステル、ポリビニルエーテル、ポリアリーレン、ポリオキシド、ポリスルホン、ポリシクロオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリペンテンの光学基材用の前駆体又はそのいずれかの組合せが挙げられる。いくつかの態様において、２種以上の近赤外線吸収剤は、異なる近赤外線カット範囲及び／又は異なる残留色を有する。いくつかの態様において、２種以上の近赤外線吸収剤としては、ポリメチン、フタロシアニン、ポルフィリン、トリフェニルメタン、イミニウム、スクアリリウム、クロコニウム、ジチオレン、キノン、ポリペリレン、ピリリウム（ｐｙｒｉｌｉｕｍ）、チオピリリウム（ｔｈｉｏｐｙｒｉｌｉｕｍ）、シアニン及びその組合せを含む群から選択される。
いくつかの実施形態において、ブロック１０２に示されるように、方法１００は、２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれに対する濃度を決定することを含む。いくつかの態様において、２種以上の近赤外線吸収剤は、ブロック１０２において決定された濃度において、２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれの個々の赤外線カット範囲よりも広範な赤外線カット範囲及び／又は２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれの個々赤外線吸収範囲よりも高い赤外線吸収レベルを相乗効果的に生じる。いくつかの例において、２種以上の近赤外線吸収剤は、１０～２０００ｐｐｍの第１のＮＩＲ吸収剤及び１０～２０００ｐｐｍの第２のＮＩＲ吸収剤を含む。いくつかの態様において、ブロック１０２において提供された２種以上の近赤外線吸収剤は、２００～４００℃の温度、並びに２００～２１０℃、２１０～２２０℃、２２０～２３０℃、２３０～２４０℃、２４０～２５０℃、２５０～２６０℃、２６０～２７０℃、２７０～２８０℃、２８０～２９０℃、２９０～３００℃、３００～３１０℃、３１０～３２０℃、３２０～３３０℃、３３０～３４０℃、３４０～３５０℃、３５０～３６０℃、３６０～３７０℃、３７０～３８０℃、３８０～３９０℃及び３９０～４００℃を含むその間の全ての範囲及び値において熱的に安定である。
いくつかの態様において、ブロック１０２において決定することは、種々の濃度の２種以上の近赤外線吸収剤を用いて複数の光学素子を製造すること、及び１つ又はそれ以上の基準に基づき、２種以上の近赤外線吸収剤の濃度の１つ又はそれ以上の組合せを選択することを含む試行錯誤方法によって実行される。いくつかの例において、この基準には、２種以上の近赤外線吸収剤の相乗効果的な色が中性又は無色であること、それぞれの赤外線吸収剤の個々の近赤外線吸収レベルより高い相乗効果的な近赤外線吸収レベル、それぞれの赤外線吸収剤の個々の近赤外線カット範囲よりも広範な相乗効果的な近赤外線カット範囲、１０％未満の近赤外線吸収剤によって引き起こされる３８０～７８０ｎｍの波長範囲における平均光学透過率の相乗効果的な減少、及び近赤外線吸収剤を含有する製造された光学素子の実質的な色均一性の１つ又はそれ以上が含まれ得る。
いくつかの実施形態において、ブロック１０３に示されるように、方法１００は、ブロック１０２において得られた決定された濃度で前駆体材料及び２種以上の近赤外線吸収剤を混合して、混合物を形成することを含む。いくつかの態様において、混合物は実質的に均質であることが可能である。いくつかの実施形態において、混合は、０～４００℃の範囲、並びに０～２０℃、２０～４０℃、４０～６０℃、６０～８０℃、８０～１００℃、１００～１２０℃、１２０～１４０℃、１４０～１６０℃、１６０～１８０℃、１８０～２００℃、２００～２２０℃、２２０～２４０℃、２４０～２６０℃、２６０～２８０℃、２８０～３００℃、３００～３２０℃、３２０～３４０℃、３４０～３６０℃、３６０～３８０℃及び３８０～４００℃を含むその間の全ての範囲及び値の温度で実行可能である。いくつかの態様において、ブロック１０３における混合は、前駆体材料の第２の量を、紫外線染料、モノマー、触媒、放出剤の１種又はそれ以上又はそのいずれかの組合せと任意選択的に混合して、第１の混合物を製造することを含み得る。
いくつかの実施形態において、ブロック１０４に示されるように、方法１００は、ブロック１０３で得られる混合物を使用して、その前面及び／又は背面上に配置された光学機能性フィルムを含む光学素子を製造することを含む。いくつかの態様において、製造ステップは、２種以上の近赤外線吸収剤の近赤外線吸収レベルへの影響を実質的に有さないプロセス条件下で射出成形又はキャスティングによって光学素子を形成することを含むことが可能である。
いくつかの例において、ブロック１０４における製造は、射出成形によって偏光ポリカーボネート眼用レンズを製造することを含む。いくつかの態様において、射出成形プロセスは、偏光フィルムを射出成形用の型の内面に配置すること、溶融ポリカーボネート及び近赤外線吸収剤を含む混合物を型の中に射出すること、型の中で混合物を冷却することによって固化し、偏光ポリカーボネートレンズを製造することを含む。いくつかの態様に、混合物は、２５～１７０℃、並びに２５～４０℃、４０～５５℃、５５～７０℃、７０～８５℃、８５～１００℃、１００～１１５℃、１１５～１３０℃、１３０～１４５℃、１４５～１６０℃及び１６０～１７０℃を含むその間の全ての範囲及び値の温度で型の中に射出される。いくつかの態様において、方法１００は、ブロック１０４において製造された光学素子をクリーニングすることを含み得る。
本発明の実施形態が図１のブロックに関して説明されたが、本発明の操作が、図１中に示される特定のブロック及び／又は特定のブロックの順序に限定されないことは認識されるべきである。したがって、いくつかの実施形態は、図１のものとは異なる順序で、種々のブロックを使用して、本明細書に記載される機能性を提供し得る。
本発明の開示の一部として、特定の実施例が以下に含まれる。本実施例は、例証目的のためだけであり、本発明を制限するように意図されない。当業者は、本質的に同一の結果を得るために、変更可能又は修正可能であるパラメーターを容易に認識するであろう。
実施例１
（近赤外線吸収剤の評価）
ポリカーボネート眼用レンズ中の２種の近赤外線吸収剤のＮＩＲカット範囲、色特性及び熱安定性を含む特性を評価した。試験された近赤外線吸収剤を表１に列挙する。
（近赤外線吸収剤の評価）
ポリカーボネート眼用レンズ中の２種の近赤外線吸収剤のＮＩＲカット範囲、色特性及び熱安定性を含む特性を評価した。試験された近赤外線吸収剤を表１に列挙する。
Ｅｐｏｌｉｇｈｔ（商標）９８３７（Ｅｐｏｌｉｎ，ＵＳＡ）及びＥｐｏｌｉｇｈｔ（商標）３１５７（Ｅｐｏｌｉｎ，ＵＳＡ）近赤外線吸収剤のそれぞれを５０ｐｐｍの濃度でＰＣペレットと混合した。５１５°Ｆ（２６８．３℃）、５５５°Ｆ（２９０．５℃）及び５９０°Ｆ（３１０．０℃）を含む３つの異なる射出成形温度で、混合物を２ｍｍ（厚さ）の平面レンズへと射出成形した。それぞれのレンズ試料に関して、近赤外線カット範囲及びレベル、射出成形プロセス間の熱安定性、並びにレンズ光透過スペクトルを試験した。
図２Ａは、Ｅｐｏｌｉｇｈｔ（商標）９８３７近赤外線吸収剤を含有するレンズのスペクトル透過率を示し、そして図２Ｂは、Ｅｐｏｌｉｇｈｔ（商標）３１５７近赤外線吸収剤を含有するレンズのスペクトル透過率を示す。近赤外線吸収レベル（ＮＩＲカット（％））及び残留色特性を表２にまとめる。
近赤外線吸収剤の熱安定性の結果を図３Ａ～３Ｃ及び図４Ａ～４Ｃに示す。図３Ａ～３Ｃは、それぞれ５１５°Ｆ（２６８．３℃）、５５５°Ｆ（２９０．５℃）及び５９０°Ｆ（３１０．０℃）で射出成形されたＥｐｏｌｉｇｈｔ（商標）９８３７を有する製造されたポリカーボネートレンズの光スペクトル透過率を示す。図４Ａ～４Ｃは、それぞれ５１５°Ｆ（２６８．３℃）、５５５°Ｆ（２９０．５℃）及び５９０°Ｆ（３１０．０℃）で射出成形されたＥｐｏｌｉｇｈｔ（商標）３１５７を有する製造されたポリカーボネートレンズの光スペクトル透過率を示す。この結果は、Ｅｐｏｌｉｇｈｔ（商標）９８３７吸収剤に関して、射出成形温度が５１５°Ｆから５９０°Ｆまで増加すると、近赤外線吸収レベルが減少し、そして近赤外線吸収範囲が広がったことを示す。Ｅｐｏｌｉｇｈｔ（商標）吸収剤に関しては、射出成形温度が５１５°Ｆから５９０°Ｆまで増加した場合、近赤外線吸収レベルは、近赤外線吸収レベル及び範囲に関して実質的に変化しなかった。したがって、Ｅｐｏｌｉｇｈｔ（商標）９８３７は、５５５°Ｆ及び５９０°Ｆにおいて熱的に不安定であるが、５１５°Ｆにおいては安定である。Ｅｐｏｌｉｇｈｔ（商標）３１５７は、３つの全ての試験された温度において安定である。
実施例２
（複数の近赤外線吸収剤を有する偏光レンズ）
Ｅｐｏｌｉｇｈｔ（商標）９８３７及びＥｐｏｌｉｇｈｔ（商標）３１５７近赤外線吸収剤を使用して、射出成形によってポリカーボネートベースの偏光レンズを製造した。それぞれのレンズ試料中、それぞれの近赤外線吸収剤の濃度は１００ｐｐｍであった。標準（Ｓｔｄ．）透過偏光ウエハ及び高透過（Ｈｉ－Ｔ）偏光ウエハの両方を使用した。それぞれの試料のためのポリカーボネートペレット及び２種の近赤外線吸収剤の混合物を５１５°Ｆ（２６８．３℃）で射出成形した。射出成形プロセスの間に、偏光ウエハを型の内部前面（凹）表面上に配置した。レンズ試料のそれぞれのセットのための成分を表３に列挙する。
（複数の近赤外線吸収剤を有する偏光レンズ）
Ｅｐｏｌｉｇｈｔ（商標）９８３７及びＥｐｏｌｉｇｈｔ（商標）３１５７近赤外線吸収剤を使用して、射出成形によってポリカーボネートベースの偏光レンズを製造した。それぞれのレンズ試料中、それぞれの近赤外線吸収剤の濃度は１００ｐｐｍであった。標準（Ｓｔｄ．）透過偏光ウエハ及び高透過（Ｈｉ－Ｔ）偏光ウエハの両方を使用した。それぞれの試料のためのポリカーボネートペレット及び２種の近赤外線吸収剤の混合物を５１５°Ｆ（２６８．３℃）で射出成形した。射出成形プロセスの間に、偏光ウエハを型の内部前面（凹）表面上に配置した。レンズ試料のそれぞれのセットのための成分を表３に列挙する。
それぞれの試料の光スペクトル透過率を測定した。１．５０Ｂ、４．２５Ｂ及び８．５０Ｂ試料に対してそれぞれ結果を図５Ａ～５Ｃに示す。この結果は、両方の近赤外線吸収剤を有する全ての試料が、近赤外線吸収剤を含まない試料と比較して、改善された近赤外線吸収範囲及び高い近赤外線吸収レベルを有することを示す。
それぞれのレンズ試料の７８０～２０００ｎｍの範囲の赤外線透過率ＴｓＩＲ７８０－２０００は、以下の方程式を使用して算出された。
式中、Ｅｓ（λ）は、ＩＳＯ １２３１２で定義される太陽スペクトル放射線であり；ＮＩＲカット（％）は、１００－ＴｓＩＲ７８０－２０００によって定義される値である。レンズ試料のそれぞれのセットのためのＤ６５源値による算出された可視透過率（Ｔｖ Ｄ６５）、及び近赤外線吸収剤の有無によるレンズ試料間のこれらの値の差（表５中の「Ｄｉｆｆ」）を表５に示す。
表５の結果は、偏光レンズ試料中の近赤外線吸収剤が全光透過Ｔｖ（％）のわずかな減少を引き起こすことを示し、このことは、近赤外線吸収剤が着用者の視覚による認識に最小限の相乗効果的な影響を及ぼすことを示す。表５は、両方の近赤外線吸収剤を有するレンズが、偏光レンズ試料の近赤外線吸収レベルにおける有意な増加を有することをさらに示す。さらにまた、図６Ａ及び６Ｂに示されるように、選択された近赤外線吸収剤（ＮＩＲ染料）は、低い色強度で相乗効果的に中性着色された。２種の近赤外線吸収剤は、１．３ｍｍの中心厚さ（ＣＴ）を有する－７．００パワーの偏光レンズ（図６Ａ）及び６．５ｍｍの中心厚さ（ＣＴ）を有する＋４．００パワーのレンズ（図６Ｂ）の色を有意に変えない。
本出願の実施形態及びそれらの利点が詳細に説明されたが、添付の請求の範囲によって定義されるように、実施形態の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の変化、置換及び変更が実行可能であることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲は、本明細書に記載されるプロセス、処理、機械、製造、組成物、手段、方法及び／又はステップの特定の実施形態に限定されるように意図されない。当業者が上記の開示から容易に認識するように、本明細書に記載される相当する実施形態と実質的に同じ機能を実行するか、又は実質的に同じ結果を達成する既存の、又は今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法又はステップも利用されてよい。したがって、添付の請求の範囲は、それらの範囲中にそのようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法又はステップを含むように意図される。
Claims (15)
- 前面及び背面を含む光学基材と、
前記光学基材中で実質的に均質に混合される２種以上の近赤外線吸収剤と、
前記光学基材の前記前面及び／又は前記背面上に配置された１つ又はそれ以上の機能性フィルムと
を含む光学素子であって、
前記２種以上の近赤外線吸収剤が、異なる近赤外線カット範囲及び／又は異なる残留色を有する光学素子。 - 前記光学素子が眼用レンズを含む、請求項１に記載の光学素子。
- 前記光学素子中の前記２種以上の近赤外線吸収剤が、前記２種以上の近赤外線吸収剤のいずれの個々の近赤外線吸収レベルよりも高い相乗効果的な近赤外線吸収レベルを発生するように適応される、請求項１に記載の光学素子。
- 前記光学素子中の前記２種以上の近赤外線吸収剤が、前記２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれの個々の赤外線カット範囲よりも広い、相乗効果的な赤外線カット範囲を生じるように適応される、請求項１に記載の光学素子。
- 前記光学素子中の前記２種以上の近赤外線吸収剤が、前記光学基材に関する３８０～７８０ｎｍの波長範囲における平均光学透過率における１０％未満の減少を相乗効果的に引き起こすように適応される、請求項１に記載の光学素子。
- 前記光学基材が、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル、ポリアミド、ポリ（メチルメタクリレート）、コポリエステル、セルローストリアセテート、アリルジグリコールカーボネート、ポリエピスルフィド、トライベックス、ポリアクリル、ポリオール、ポリアミン、ポリアンヒドリド、ポリカルボン酸、ポリエポキシド、ポリイソシアネート、ポリノルボルネン、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリアリリック、ポリスルフィド、ポリビニルエステル、ポリビニルエーテル、ポリアリーレン、ポリオキシド、ポリスルホン、ポリシクロオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリペンテン又はそのいずれかの組合せを含む、請求項１に記載の光学素子。
- 前記２種以上の近赤外線吸収剤が、ポリメチン、フタロシアニン、ポルフィリン、トリフェニルメタン、イミニウム、スクアリリウム、クロコニウム、ジチオレン、キノン、ポリペリレン、ピリリウム、チオピリリウム、シアニン又はそのいずれかの組合せを含む、請求項１に記載の光学素子。
- 前記１つ又はそれ以上の機能性フィルムが、偏光フィルム、フォトクロミックフィルム、カラーフィルム、染色可能フィルム、ブルーカットフィルム、クロノカットフィルム、近赤外線フィルターフィルムを含む光フィルターフィルム又はそのいずれかの組合せを含む、請求項１に記載の光学素子。
- 前記光学素子が１０～２０００ｐｐｍの前記２種以上の近赤外線吸収剤を含む、請求項１に記載の光学素子。
- 前記光学素子が実質的に均質な色を有する、請求項１に記載の光学素子。
- 前記機能性フィルムが、約５０％未満の平均光透過率レベルを有する偏光フィルムを含む、請求項１０に記載の光学素子。
- 前記光学素子が、約８％より高い平均光透過率レベルを有する、請求項１０に記載の光学素子。
- 前記光学素子が、約２未満の中心とその端部との間の色の差を表すデルタＥ値を有する、請求項１に記載の光学素子。
- 請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学素子の調製方法であって、
前記光学基材用の前駆体材料と、２種以上の前記近赤外線吸収剤を提供することと、
前記２種以上の近赤外線吸収剤が、前記２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれの個々の赤外線カット範囲よりも広範な赤外線カット範囲及び／又は前記２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれの個々赤外線吸収範囲よりも高い赤外線吸収レベルを相乗効果的に生じる、前記２種以上の近赤外線吸収剤のそれぞれに対する濃度を決定することと、
実質的に均質な混合物を形成するために決定された濃度で、前記前駆体材料及び前記２種以上の近赤外線吸収剤を混合することと、
前記混合物を使用して、前記光学基材と、その前面及び／又は背面上に配置された前記機能性フィルムとを含む前記光学素子を製造することと
を含む方法。 - 前記製造ステップが、前記２種以上の近赤外線吸収剤の前記近赤外線吸収レベルへの影響を実質的に有さないプロセス条件下で射出成形又はキャスティングによって前記光学素子を形成することを含む、請求項１４に記載の方法。
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