KR20140130431A

KR20140130431A - 편광 광학물품을 제조하기 위한 방법과 편광 광학물품

Info

Publication number: KR20140130431A
Application number: KR20147021424A
Authority: KR
Inventors: 페이키 장; 브루스 키간
Original assignee: 에실러에떼르나쇼날(꽁빠니제네랄돕띠끄)
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2013-02-11
Publication date: 2014-11-10
Also published as: US20130208239A1; WO2013122856A1; KR102104089B1; CN109130260A; EP2814662A1; CN104114351A

Abstract

편광 광학장치(82)를 제조하기 위한 방법과 그 결과로 얻어진 광학장치. 이러한 방법에서, 광학장치(82a)는 접착제(82c)로 코팅된다. PVA 편광필름(82b)은 자신을 성형가능하게 하기 위하여 습윤된다. PVA 편광필름이 광학장치의 형상으로 성형되도록 접착제 코팅 상에 PVA 편광필름이 적층된다. 그 다음 필름, 접착제, 장치 집합체가 가열 소둔된다. 그런 다음 PVA 편광필름이 사용 및 추가 처리에 견딜 수 있도록 PVA를 가교 결합시키기 위하여 PVA 편광필름이 붕산 용액과 접촉된다. 편광 광학장치는 광학적 베이스 부재와 PVA 편광필름 사이에 배치된 접착제를 포함한다.

Description

편광 광학물품을 제조하기 위한 방법과 편광 광학물품{PROCESS FOR MANUFACTURING A POLARIZED OPTICAL ARTICLE AND POLARIZED OPTICAL ARTICLE}

발명은 편광 광학물품(polarized optical article)을 제조하기 위한 방법과 편광 광학 물품에 관한 것이다.

선글라스를 포함하는 특정한 광학적 적용예에서, 편광학은 높은 수준의 투과성을 제공하는 한편 눈부심을 감소하기 때문에 바람직하다. 편광학은 일반적으로 편광필름을 포함하는 웨이퍼를 통합한다. 웨이퍼는 예컨대, TAC(셀룰로오스 트리아세테이트), CAB(셀룰로오스 아세테이트 부티레이트), 또는 PC(폴리카보네이트)로부터 선택된 2개의 동일한 또는 다른 재료 층 사이에 샌드위치된 PVA(폴리비닐알코올)층에 기초한 편광필름을 포함한다. 편광필름은 정교하고, 샌드위치 층들은 편광필름이 다른 광학 장치와 조합되는 경우의 제조작업 동안 및 사후 처리 단계들 동안에 필름을 보호하는 것을 돕다.

편광(polar) PVA 필름을 사전 성형하는 것은 편광렌즈를 만들기 위한 필름 주조공정에 대하여 공지된 기술이다. PVA필름은 원하는 곡선을 만들기 위하여 유리 몰드(glass mold) 상에 사전 성형된다. 그 다음, 편광 물품을 형성하기 위하여 필름에 대하여 열경화성 재료가 주조된다. 그러나 이러한 사전 성형 기술은 이미 제조된 렌즈에, 즉 기존의 선명한 반제품(SF) 또는 완제품 렌즈로부터 적층된 편광렌즈를 만드는 데에는 적용되고 있지 않다.

편광 렌즈제품을 만들기 위하여 접착제를 이용하는 편광 웨이퍼 적층작업이 개시되고 또 공개되어 있다. 이러한 접근방식은 폴리비닐(PVA) 필름이 보호성 셀룰로오스 트리아세테이트 층들 사이에 샌드위치된 TAC-PVA-TAC 웨이퍼를 사용한다. 웨이퍼는 적층작업 이전에 사전 성형되고 열적 안정화될 필요가 있을 것이다. 그 다음, 후속 적층작업을 위하여 TAC-PVA-TAC 표면상에 접착제가 도포된다. 사전 성형 및 적층작업은 2단계 공정을 필요로 한다. 그러한 2단계 공정의 예가 미국 특허 제7,128,415호에 개시된다.

미국 특허 제7,776,239호에 기재된 또 다른 접근방식은 PVA 필름 성형 및 PVA 필름의 양쪽에서의 코팅작업을 포함한다. 그 다음 코팅된 PVA 필름을 렌즈 상에 접착하거나, 렌즈를 주조하거나 파일 상에 사출성형하여 안과적 적용을 위한 편광렌즈를 얻는다.

특정한 다른 접근방식이 제안되어 있다. WIPO 공보 WO 2009/054835는 TAC, CAB 또는 PC 외부 보호층이 없는 편광필름을 사용한다. 그러나 정교한 필름을 보호하기 위한 대안으로서, 내부 및 외부 표면을 에폭시로 코팅한다. 스크래치 저항을 제공하기 위하여 외부표면에 단단한 에폭시가 도포된다. 필름과 베이스(base) 재료 사이에서 완충 겔(gel)로서 작용하도록 내부표면에 부드러운 에폭시가 도포된다. 결과적으로 필름 형성 및 복수의 에폭시 형성단계로 인해 공정단계가 추가된.

따라서 더 얇은 편광 광학물품과 함께 편광 광학물품을 제조하기 위한 더 효율적인 공정이 필요하다.

따라서 편광 광학물품을 제조하기 위한 공정을 제공하는 것이 본 발명의 실시형태의 목적이다.

PVA 필름 성형 및 적층작업이 단일의 효율적인 단계로 조합된 공정을 제공하는 것이 또 다른 목적이다.

적층된 PVA 필름이 추가로 처리될 수 있도록 적층된 PVA 필름을 안정화하는 것이 추가적인 목적이다.

안과용 렌즈에 사용하기 위하여 최적화된 공정을 제공하는 것이 또 다른 목적이다.

발명의 제1 실시형태에 따르면, 편광 광학장치를 제조하기 위한 공정이 제공된다. 공정의 제1 단계는 광학장치의 표면을 접착제로 코팅하는 것을 포함한다. 편평한 폴리비닐 알코올(PVA) 편광필름은 수분을 갖게 하여 성형 가능한 상태로 만든다. 습윤성 편평한 PVA 필름이 광학장치의 표면의 형상으로 성형되도록 접착제 코팅 상에 PVA 편광필름이 적층된다. 적층된 PVA 편광필름은 PVA를 가교 결합하기 위하여 화학용액과 접촉된다.

접착제 코팅은 서로 반대측의 2개의 측면을 갖고, 적층단계 이후에 접착제 코팅의 한쪽 측면은 광학장치와 직접 접촉하고 반대쪽 측면은 PVA 편광필름과 직접 접촉한다. 코팅단계는 광학장치의 표면에 액상 접착제를 도포하는 것과 약 2미크론과 약 8미크론 사이의 두께를 갖는 고형(solid) 접착제 코팅층을 형성하도록 액상 코팅이 건조되게 하는 것을 포함한다.

코팅단계는 광학장치의 표면에 고온 용융 접착제(HMA)를 스핀 코팅하는 것을 포함한다. 접착제는 고온 용융 접착제(HMA); 2중 층 접착제 시스템; 제1 라텍스 접착제 층 및 제2 HMA 층; 제1 감마-아미노프로필트리에톡시실란 접착제 및 제2 HMA 층; 3중 층 접착제 시스템; 및 제1 라텍스 접착제 층, 제2 HMA 층 및 제3 라텍스 접착제 층 중의 하나일 수 있다.

광학장치는 열가소성 재료와 열경화성 재료로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 만들어진다. 상기 코팅단계 이전에, 광학장치는 가성(caustic)세척, UV 처리, 플라즈마 처리 또는 코로나(corona) 처리 중의 하나에 의해 사전 처리된다.

적층단계는 (i) PVA 편광필름, 접착제 및 광학장치 집합체(ensemble)를 형성하기 위하여 접착제 코팅에 PVA 편광필름을 가압하도록 압력 또는 진공을 적용하는 것, (ii) 집합체를 가열하는 것, 및 (iii) 집합체를 건조하는 것을 포함한다. 적층단계에 이어서, 공정은 집합체를 가열 소둔(heat annealing)하는 추가 단계를 포함한다. 가열 소둔은 집합체를 약 80℃ 내지 약120℃ 범위의 온도로 약 1시간 내지 약 6시간 사이 동안 유지하는 것을 포함한다.

접촉단계는 집합체를 약 1중량% 내지 약 5중량% 사이의 농도를 갖는 붕산용액에, 그리고 약 20℃와 약 80℃ 사이의 온도로 약 1분 내지 약 60분 사이 동안 유지하는 것을 포함한다. PVA 편광필름은 2개의 대향된 측면을 포함하고, 상기 접촉단계는 PVA 편광필름의 한쪽 측면에서 PVA를 붕산용액과 접촉하는 것을 포함하는 한편, 다른 측면은 접착제 코팅과 직접 접촉된다.

광학장치는 안과용 장치, 안과용 렌즈, 완제품 렌즈, 반제품(SF)렌즈 및 광학적 디스플레이로부터 선택된다. 광학장치는 PVA 편광필름으로 적층되는 구면 또는 비구면 또는 PAL 곡면과 같은 다양한 표면 곡선 또는 베이스로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 광학장치는 반제품(SF)렌즈를 포함하고 소둔 단계에 이어서, 공정은 SF렌즈를 표면 처리(surfacing)하는 단계를 더 포함한다. 광학장치는 안과용 렌즈를 포함하고 소둔 단계에 이어서, 공정은 적어도 PVA 편광필름에 하드 코팅층을 적용하는 단계 및/또는 안과용 렌즈를 모서리 가공하는(edging) 단계를 더 포함한다.

청구항 제1항의 공정에 따라 제조된 광학장치 또는 안과용 렌즈가 또한 제공된다.

발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 다음의 순서로 겹쳐진 적어도 3개의 층을 갖는 편광 광학장치가 제공된다. 첫째, 열가소성 또는 열경화성 재료로 만들어진 표면을 갖는 광학적 베이스 부재. 둘째, (a) 상기 광학적 베이스 부재의 표면의 형상에 부합된 내부측면과 (b) 코팅되지 않은, 노출된 외부표면을 형성하는 붕산처리된 가교 결합된 외부측면을 갖는 폴리비닐 알코올(PVA) 편광필름. 셋째, (i) 상기 광학적 베이스 부재의 표면에 배치되고 (ii) 상기 PVA 편광필름의 상기 내부측면과 직접 접촉하는 접착제 층.

발명의 이점, 속성 및 다양한 추가적인 특징은 첨부 도면과 관련하여 이제 상세히 기재될 예시적인 실시형태를 고려하면 더욱 완전히 명백해질 것이다. 도면에서 같은 참조번호는 도면 전체에 걸쳐서 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 방법의 실시형태에 따라 사용되는 다양한 구성부품의 개략도이다.
도 1b는 적층된 구성부품의 추가적인 개략도이다.
도 2는 본 발명의 방법의 실시형태에 따른 다양한 단계를 표시하는 플로우차트이다.
도 3은 광학물품 장치의 개략도이다.

편광필터는 선글라스를 포함하는 많은 적용예에서 유용하다. 편광필름은 정교하고 부서지기 쉽다. 편광필름은 또한 필름의 기계적 성질에 악영향을 줄 수 있는 수분 및 온도와 같은 환경조건에 매우 민감하다.

오늘날, 편광렌즈 제품을 만드는 데에 2개의 주된 방법 또는 공정이 있다: 하나는 사전 성형된 편광웨이퍼(PVA 웨이퍼 또는 PC-PVA-PC 웨이퍼)를 이용한 편광웨이퍼 주조 또는 사출작업이고; 다른 하나는 사전 성형된 편광 TAC-PVA-TAC 웨이퍼를 이용한 편광 웨이퍼 적층작업이다. 양쪽의 경우에, 웨이퍼는 미리 적절한 곡선을 갖도록 성형되어야 하고 그런 다음 최종 편광렌즈를 얻기 위하여 주조/사출작업 또는 필름 적층작업을 위하여 사용되어야 한다. 일반적으로, 이는 2단계 편광공정으로 간주되고, 이는 제조에 많은 노동력과 단계가 소요될 수 있다.

본 발명은 현행 편광필름 적층 또는 편광필름 주조 또는 사출공정과 비교하여 많은 이점을 갖는 PVA 필름 적층작업에 의해 편광렌즈 또는 광학부품을 만드는 새로운 방법 및 공정을 개시한다.

따라서 편광렌즈 제품을 만들기 위하여 하나의 단계에서 성형 및 적층작업을 조합하는 방법을 갖는 것은 아주 유리할 것이다. 그 다음, 이러한 조합된 적층단계는 광학적 적용예, 특히 안과용 렌즈를 위한 PVA 필름을 안정화하기 위하여 붕산 처리단계와 같은 화학적 처리와 조합하여 사용된다.

발명의 방법 및 장치의 또 다른 이점은 얻어진 편광렌즈가 TAC 또는 PC 편광 적층 공정을 사용한 주조 또는 사출렌즈보다 훨씬 더 얇을 것이라는 점이다. TAC 또는 PC 보호층을 제거함으로써, 얇은 접착제 층으로 렌즈 표면에 부착된 20㎛ PVA 필름만이 존재할 것이다. 공정에서 사용된 다양한 구성부품의 도면이 도 1a에 도시된다. 도면의 하부 부위에 플라스틱 렌즈(20)가 도시된다. 열가소성 재료 또는 열경화성 재료로 만들어진 광학장치가 렌즈(20) 대신에 광학적 베이스 재료 역할을 할 수 있음이 주목되어야 한다. 환언하면, 편광필터와 긴밀한 접합을 필요로 하는 플라스틱 광학장치가 본 발명의 방법에 따라 제조될 수 있다.

렌즈(20)의 표면상에 접착제(40)가 코팅된다. 샌드위치의 접착제 부위는 접착제 재료의 하나 또는 복수의 층을 포함할 수 있다. 하나의 접착제 층의 경우에, 렌즈 (20)의 표면에 액상 접착제가 코팅된다. 예컨대, 렌즈(20)의 볼록한 표면에 고온 용융 접착제(HMA)가 스핀 코팅된다.

발명의 명칭이 '렌즈 적층을 위한 2중 층 접착제'인 미국 특허출원 제13/ 126,367호에 따른 2중 층 접착 시스템이 채용될 수 있고, 그 내용은 이에 대한 참조로 여기에 통합된다.

WIPO 공보 WO 2011/053329에 따른 3중 층 접착제 시스템이 채용될 수 있고, 그 내용은 이에 대한 참조로 여기에 통합된다. 3중 층 시스템에서, 라텍스는 PVA 필름과 접촉하도록 코팅된다.

접착제 코팅(40)에 폴리비닐알코올(PVA) 편광필름(60)이 적층된다. 본 적용예에서, PVA필름에 대한 언급은 외부 보호코팅이 없는 단일 층을 의미한다. 하나 이상의 TAC, CAB 또는 PC 보호층으로 코팅된 PVA 편광필름은 PVA 편광웨이퍼로 불린다.

적층된 집합체(80)가 도 1b에 도시되고 플라스틱 베이스, 접착제 층 및 노출된표면을 갖는 PVA 필름을 포함한다.

그러나 PVA 필름은 매우 얇고 부서지기 쉬우며 그리고 기계적 성질이 수분 또는 온도에 매우 민감하기 때문에, 필름이 렌즈 표면에 적층된 이후라 하더라도, PVA 필름의 변형 또는 물의 흡수 때문에 얻어진 렌즈는 하드 코팅될 수 없고 고온에서 가열될 수 없다. 따라서 적층된 PVA 편광렌즈가 안경류 적용을 위해 코팅되고 가열될 수 있도록, PVA 필름은 렌즈표면에 적층된 하나의 단계 후에 안정화되어야 한다.

화살표 90은 안정화 단계 예컨대, PVA를 가교 결합시키기 위한 공정을 나타낸다. 실제적인 실시형태에서, 안정화 단계는 PVA를 붕산을 함유하는 용액과 같은 화학적 용액과 접촉시킴으로써 수행되었다.

본 발명에서, 앞면이 고온 용융 접착제에 의해 미리 코팅된 렌즈 상에 PVA 필름을 직접 형성하는 새로운 공정이 제안된다. 이러한 공정은 성형 + 적층의 하나의 단계에서 이루어진다.

그 다음, 적층된 SF 편광렌즈는 HC 또는 Rx 표면처리의 다음 단계 이전에 PVA 필름을 추가로 안정화하기 위하여 붕산으로 화학적으로 처리된다. 붕산 처리가 없다면, 적층된 렌즈 상의 PVA 필름은 안정적이지 않고, 수분 또는 환경 또는 코팅에 의해 손상될 수 있다.

렌즈 상에 적층된 PVA 필름에 붕산처리를 한 후, 적층된 렌즈의 표면은 더욱 안정되고 최종 하드 코팅된 Rx 렌즈를 얻기 위하여 추가 처리될 수 있다.

도 2의 플로우차트를 참조하여 방법의 상세한 기술적인 설명이 이제 제공될 것이다. 단계 100은 플라스틱 광학장치의 사전 처리를 나타낸다. 사전 처리는 표면을 깨끗이 하고 접착력을 향상시키는 것이다. 물론, 사전 처리의 선택은 광학장치 및 재료의 조건에 달려 있다. 사전 처리의 2가지 형태는 가성(caustic) 세척 및 UV 노광을 포함하고, 가성 세척은 사전 처리의 바람직한 형태이다.

단계 200에서, 광학장치의 표면이 접착제로 코팅된다. 안과용 렌즈가 편광된다면, 렌즈의 외부표면에, 즉 착용자로부터 멀어지는 쪽으로 향하게 될 표면에 편광필름을 적층하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 경우, 접착제는 볼록한 표면에 도포될 것이다. 다른 적용예에서, 내부 또는 오목한 표면에 접착제 및 필름을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 발명에 따른 방법 및 장치의 이점은 적층하는 표면의 선택에 좌우되지 않는다.

상술한 바와 같이, 단일의, 2중의 또는 3중의 접착제 층이 사용될 수 있다. 실제 시험에서, 고온 용융 접착제(HMA), 예컨대 본드 폴리머 인터내셔널(Bond Polymer International)로부터 입수가능한 품명 'UD 108'로 판매되는 HMA가 잘 작용하였다. HMA는 임의의 적절한 수단에 의해 광학장치에 코팅될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, HMA는 스핀 코팅되는데, 예컨대 안과용 렌즈의 볼록 면에 2미크론 ~ 8미크론의 두께로 스핀 코팅된다. HMA는 수성 분산체(water based dispersion)이고 스핀 코팅되며, 그런 다음 건조되어 균일한 두께의 고형층을 형성하였다.

다음 단계 300에서, PVA 편광필름에 수분이 가해져 성형가능한 상태가 된다. PVA 필름은 제조업체로부터의 표준 두께인 20미크론이 된다. 아래에 주어진 예에서, 온비트 코퍼레이션(Onbitt Corporation)으로부터 2400등급의 PVA 필름이 이용된다. 다른 1300등급 재료는 발명에 따른 방법 및 장치에서 사용하기에 적절할 것이다. 두께 10미크론 이하의 PVA 필름은 피해야 한다. 두께 약 100미크론까지의 PVA 필름이 적절할 것이다.

단계 400에서, 접착제 코팅된 플라스틱 렌즈 상에 습윤성 PVA 필름이 형성되어 성형 + 적층작업의 하나의 단계에서 적층된 편광렌즈가 얻어진다. 사전에, 필름을 웨이퍼에 통합하는 공정 동안에 PVA 필름을 사전 성형하기 위하여 PVA 습윤작업이 사용되었다. 그 다음, 웨이퍼가 광학장치 또는 렌즈 표면에 적층된다. 발명의 중요한 관점은 성형 및 적층 공정이 단일 단계로 효율적으로 조합된다는 것이다. 성형을 또한 포함하는 적층작업은 임의의 적절한 방법에 의해 수행될 수 있다. 안과용 렌즈의 경우, 적층작업은 가열 및 건조작업과 함께 진공압력의 풍선압력(balloon pressure)을 포함할 수 있다. 가열작업은 렌즈 표면의 형상으로 PVA 필름을 열 성형하는 것을 용이하게 할 것이다. 건조작업은 단계 300에서 도입된 수분을 제거할 것이고, 따라서 필름은 자신의 새롭게 성형된 형상을 유지할 것이다. 고형 접착제 층에 의해 광학장치에 적층된 건조 PVA 필름을 포함하는 구조물은 집합체(ensemble)로 부르기로 한다.

단계 500에서, 집합체는 가열 소둔 단계에서 추가로 가열된다. 가열 소둔작업은 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도범위에서 약 1시간과 약 6시간 사이 동안 일어난다. 실제 시험에서, PVA 필름과 플라스틱 물품 또는 렌즈 사이의 양호한 접합을 얻기 위하여, 가열 소둔작업은 100℃에서 3시간 동안 이루어진다.

단계 600에서, 적층된 집합체가 코팅되거나 추가로 처리될 수 있도록 PVA 필름 표면을 가교 결합하기 위하여, 적층된 집합체는 붕산에 의해 화학적으로 처리된다. 안과용 렌즈의 경우에, 안경용의 선명한(clear) 편광렌즈를 만들기 위하여 하드 코팅 또는 Rx 처리 코팅이 채용될 수 있다. 붕산은 약 1중량% 내지 약 5중량% 사이의 붕산 농도를 갖는 용액으로 존재해야 한다. 이 단계에서, 집합체는 약 1분 내지 약 60분 사이 동안 예컨대, 침지욕(dip bath)을 통해 붕산 용액에 노출되어야 한다. 용액은 약 20℃ 내지 약 60℃의 온도범위에서 유지되어야 한다. 주어진 범위 밖의 노출은, 처리 단계 후속의 취급에 의해 손상되거나 아니면 악영향을 받을 수 있는 PVA 재료를 적절히 안정화하지 못할 수 있다.

단계 700은 다양한 선택적인 사후 처리 작업을 나타낸다. 물론, 사후 처리의 형태는 광학물품의 속성과 광학물품의 의도된 적용예에 의존할 것이다. 반제품 안과용 렌즈의 경우, 집합체는 표면처리 작업을 거칠 수 있는데, 렌즈의 표면에 고객 처방(Rx)이 연마된다. 연마작업은 PVA 필름이 적층되지 않는 표면에서 이루어질 것이다. 예컨대, PVA 필름이 외부의 볼록한 표면에 적층된다면, 그러면 연마작업은 내부의 오목한 표면, 즉 착용자의 눈을 향하는 표면에서 수행될 것이다. 안과용 렌즈로 이루어진 집합체는 프레임 내에 끼워지도록 모서리 가공되거나 무테 안경용으로 사용될 수 있다. 안과용 렌즈로 구성된 집합체는 또한 다양한 광학적 코팅, 예컨대 보호코팅, 하드 코팅, AR 코팅, 광발색성(photochromic) 코팅, 착색코팅, 김서림 방지 코팅, 오염방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 상기 단계들은 실시예 및 비교예와 함께 추가로 기재될 것이다.

실시예 1

곡률(1.25 베이스)을 갖는 폴리카보네이트(PC) 반제품(SF) 렌즈가 가성 세척되었고 고온 용융 접착제(HMA)용액으로 코팅하였다. 접착제 용액은 물로 10% 희석된 본드 폴리머 인터내셔널의 UD108 이었다. HMA는 균일한 두께의 층을 얻기 위하여 스핀 코팅으로 도포하고, 약 6미크론의 최종 두께로 건조하였다.

그 다음, 20미크론의 두께를 갖는 온비트 코퍼레이션에 의해 제조된 PVA 편광필름 2400등급이 렌즈의 접착제로 코팅된 표면에 적층되었다. 적층작업은 15 psi의 압력으로 150℃에서 2분 동안 전면 적층(FSL)공정을 통해 이루어졌고, 이러한 공정은 US 2009/0165932에 기재되어 있다.

신속한 적층작업 후에, 렌즈는 오븐에서 100℃에서 3시간 동안 다시 가열되어 PVA 필름과 PC 렌즈 사이에 매우 양호한 접합이 얻어졌다. 끝으로, 적층된 PVA 편광렌즈는 물에 4.75중량%의 붕산을 함유하는 붕산 용액으로 화학적으로 처리되었다. SF 렌즈를 파지하는 브래킷은 붕산 용액을 함유하는 염욕에서 실온에서 30분 동안 침지하는 동안에 렌즈를 고정하였다. 그런 다음, 얻어진 SF 렌즈는 -6.00으로 표면처리되었고, EP 0 614 957에 기재된 바와 같이 채용될 수 있는 공지된 졸-겔 공정을 사용하여 내마모(HC)코팅으로 코팅되며, 100℃에서 3시간 동안 사후 경화되었다. 최종 렌즈는 표면에 양호한 편광성질 및 선명한 코팅을 갖는다. 또한, 최종 렌즈는 PVA 필름과 PC 렌즈 표면 사이에 매우 양호한 접착을 갖는다. 트라이엄프(Triumph)로 모서리 가공한 후 필름 박리는 없다.

양호한 편광성능을 보증하기 위하여 편광필터로써 편광화가 점검되었다. 렌즈를 통과하는 빛은, 편광필터에 대하여 회전되었을 때 완전히 제거되었다. 접착은 테이프를 이용한 크로스해치(Crosshatch)에 의해 점검되었다. 양호한 접착이 관찰되었고, 시험 후 아무런 필름도 제거되지 않았다. 선명한 코팅은 Essilor R17 광검사 및 미니 스폿 라이트(spot light)로 검사되었고, 육안으로 탁도(haze)가 거의 또는 전혀 검출되지 않았다. 모서리 가공 시험은 트라이엄프에 의해 5개 렌즈에 대하여 수행되었고 모서리 가공 후 렌즈로부터 아무런 필름 박리 또는 분리가 없었다.

비교예 1

적층이 생략된 후 PVA 표면의 붕산처리를 제외하고 실시예 1이 되풀이되었다. 하드 코팅(HC) 후 얻어진 렌즈는 높은 탁도를 나타내었는데, 이는 육안으로 쉽게 검출가능한 탁도이다. PVA 필름 표면은 HC처리 동안에 손상되었다. 이는 PVA 필름이 붕산의 화학적 처리 없이 수성 HC코팅에 노출될 때 안정적이지 않기 때문이다. 따라서 적층된 렌즈는 상업적인 적용예에 사용될 수 없다.

실시예 2

붕산처리된 PVA SF 편광 적층렌즈가 내마모성(HC) 코팅 용액으로 직접 코팅된 것을 제외하고 실시예 1이 되풀이되었다. 얻어진 코팅된 PVA 편광 SF는 매우 선명하였고 추가적인 Rx 적용예에 대하여 안정적이었다. 크로스해치 테이프로 접착이 시험되었고 스코어는 0이다.

비교예 2

PVA SF 편광 적층렌즈에 붕산처리가 되지 않은 것을 제외하고 실시예 2가 되풀이되었다. HC 후, 얻어진 렌즈는 매우 탁하였다. PVA 필름의 표면은 HC 동안에 약간의 손상을 나타냈는데 왜냐하면 PVA 필름은 수성 HC 용액에 노출될 때 안정적이지 않기 때문이다.

실시예 3

리나이스(Lineis®)(Essilor에 의해 판매되는 에피설파이드 중합체) SF 렌즈 (0.75 베이스)는 가성 세척되었고, UD 108 접착제에 의해 코팅되었으며, 그리고 스핀 코팅을 통해 약 6미크론의 균일한 두께로 건조되었다. 20미크론 두께의 PVA가 렌즈 상에 적층되었고 실시예 1과 동일한 공정으로 사후 소둔되었다. 그런 다음, PVA 적층렌즈는 가열된 붕산용액에서 75℃에서 1분 동안 화학적으로 처리되었다. 그 다음, 얻어진 SF는 헹구어졌고 100℃에서 3시간 동안 건조되었다. 끝으로, 얻어진 렌즈는 -12.0으로 표면처리되었고 그 다음 실시예 1과 같이 하드 코팅되었다. 얻어진 렌즈는 매우 선명하였고 곡면은 안정적이었다. 렌즈는 동일허게 양호한 수준의 편광화를 나타내었다.

비교예 3

적층작업이 생략된 후 PVA 필름에 붕산처리를 제외하고 실시예 3이 되풀이되었다. 적층 리나이스(Lineis®) 렌즈의 고온의 사후 경화로 인하여 렌즈는 표면에서 많이 변형되었고 PVA 필름은 고온 경화 동안에 HC를 통해서 안정되게 유지되지 않았다.

상술한 바와 같이, 공정은 매우 다양한 광학장치 예컨대, LCD 모니 터, 3D필름 적용예, 렌즈 등에 PVA 편광필름을 적층하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명은 임의의 편광렌즈 제품을 만들기 위하여 안과용 렌즈 적용예에 사용될 수 있다. 도 3은 본 발명의 장치 관점에 따른 편광 광학장치(82)를 나타낸다. 편광 광학장치(82)는 또한 "집합체(ensemble)"로 지칭되었다. 편광 광학장치(82)는 중간층이 없이 다음의 순서로 3개 층을 포함한다. 편의상, 정상부 및 바닥부는 겹치는 (stack) 구성으로 불리도록 사용될 것이다. 바닥부에 광학 베이스 부재(82a), 정상부에 PVA 필름(82b), 중간부에 접착제 층(82c)이 존재한다.

광학 베이스 부재(82a)는 접착제 층(82c)을 향하는 상부 표면을 포함한다. 광학 베이스 부재는 플라스틱, 예컨대 열가소성 또는 열경화성 재료로 만들어진다. 광학 베이스 부재는 편광필터로부터 이득을 얻는 어떠한 유형의 광학장치라도 포함할 수 있지만, 안과용 렌즈가 설명을 위해 선택되었다. 광학렌즈를 나타낼 때 이러한 광학 베이스 부재는 예컨대, 폴리아미드; 폴리이미드; 폴리술폰; 폴리카보네이트 및 폴리카보네이트와 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 공중합체; 폴리노보넨과 같은 폴리올레핀; 선형 또는 분지형 지방족 또는 방향족 폴리올의 알릴 카보네이트의 단일중합체 및 공중합체, 예컨대 디 에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)(CR 39®)의 단일중합체; 비스페놀 A로부터 유도될 수 있는 (메트)아크릴산의 단일중합체 및 공중합체 및 그 에스테르; 티오메트) 아크릴산 및 에스테르의 단일중합체 및 공중합체; 폴리(티오)우레탄의 단일중합체 및 공중합체; 에폭시 단일중합체 및 공중합체; 및 에피설파이드 단일중합체 및 공중합체 중에서 선택될 수 있다.

광학 베이스 부재는 비교정용 또는 교정용 또는 안과용 렌즈일 수 있고, 이는 예컨대 반제품 렌즈 또는 완제품 렌즈로부터 선택될 수 있다.

PVA 필름(82b)은 도면에서 하부측면으로 도시된 내부측면을 갖는다. 내부(하부) 측면은 광학 베이스 부재(82a)의 상부표면의 형상에 부합된다. 외부(상부)측면은 안정화된 PVA 재료를 포함한다. 상부측면은 코팅되지 않고 노출되며, 이는 일반적으로 PVA 필름을 동반하는 TAC 또는 PC 보호코팅이 없다는 것을 의미한다. 집합체(82)는 중간 제품을 나타낼 수 있음을 이해하여야 한다. 그러한 중간 제품은 추가적인 처리 또는 코팅작업을 받을 수 있다. 노출된 표면은 가교 결합된 PVA 재료를 포함하고, 더 상세하게는 붕산처리된 가교 결합된 PVA재료와 같은 화학적 처리된 가교 결합된 PVA 재료를 포함한다. PVA 필름은 두께가 약 20미크론 ~ 100미크론이다.

접착제 층(82)은 단일층 또는 복수층의 접착제 시스템을 포함한다. 예컨대, 2개 또는 3개의 접착제 층이 개별적으로 스핀 코팅되고 건조된다. 집합체(82)에서, 접착제 층(82c)은 약 2미크론 ~ 8미크론 두께의 고형층이다. 단일의 접착제 또는 접착제의 바닥부 층은 광학 베이스 부재의 상부표면 바로 위에 배치된다. 단일의 접착제, 또는 접착제의 정상부 층은 PVA 필름의 내부(하부)측면과 직접 접촉한다. 하나의 접착제 층의 경우, 전체 적층체의 두께(접착제 + 필름)는 단지 22미크론 ~ 28미크론의 두께이다. 종래 기술의 편광 PVA 필름은 TAC 또는 PC 보호층을 필요로 하지만, 집합체의 PVA 필름은 필름의 노출된 상부표면에 붕산처리되고, 가교 결합되며 안정화된 폴리비닐 알코올의 미세층에 의해 보호된다.

붕산이 가교 결합제로서 앞서 사용되었지만, 붕산은 특히 광학적 또는 안과용 적용예에서 적층 공정과 조합하여 사용하기 위하여 개시되지는 않았다. 실시예와 비교예는, 적층된 렌즈가 가열 소둔되고 수성용액으로 하드 코팅될 때 붕산처리의 유용성을 보여준다. 가열 소둔되고 하드 코팅된 렌즈는 붕산처리 없이는 제조될 수 없다.

요약하면, 여기에 기재된 공정은 편광 광학장치의 제조를 단순하게 함으로써 개선을 제공한다. 공정은 다양한 접착 시스템이 채용될 수 있다는 점에서 유연성이 있다. 필름이 광학장치의 표면의 형상에 부합하도록 성형공정을 동시에 수행하는 적층 공정을 사용함으로써 공정은 더욱 효율적이다. 붕산을 사용한 화학적 처리는 PVA 필름을 안정화한다. 그러한 안정화는 적층된 집합체가 용이하게 취급되게 하고, 렌즈가 표면처리되게 하며, 하드 코팅되게 하고 모서리가공되게 한다. 발명의 다른 관점은 상기 공정 및 이의 다양한 선택사항에 따라 제조된 광학장치 및 렌즈를 포함한다. 발명의 추가적인 관점은, 붕산 안정화되고 가교 결합된 PVA 필름과 직접 접촉하는 접착제 코팅을 갖는 편광 광학장치 기구를 포함한다.

결과로 얻어진 기구(예시적이고 한정적이지 않은 것으로 의도됨)와 함께 편광 광학장치와 렌즈를 제조하기 위한 바람직한 실시예를 기재하였으나, 상기한 교시에 비추어 당업자에 의해 수정 및 변경이 만들어질 수 있음이 주목된다. 예컨대, 의도한 적용예에 따라 다른 사전- 또는 사후-처리 단계가 채용될 수 있다. 따라서 개시된 발명의 특별한 실시예에서 변경이 이루어질 수 있고 이는 첨부된 특허청구범위에 의해 표시된 발명의 범위 및 정신 내에 있음이 이해되어야 한다. 그래서 특허법에 의해 요구되는 상세 및 특이성으로 발명을 기재하였는데, 특허로 청구되고 특허증에 의해 보호되기를 원하는 내용은 첨부된 특허청구범위에 제시된다.

Claims

광학장치의 표면을 접착제로 코팅하는 단계;
편평한 폴리비닐 알코올(PVA) 편광필름을 수분에 유지하여 성형 가능한 상태로 만드는 단계;
습윤성 편평한 PVA 필름이 광학장치의 표면의 형상으로 성형되도록 접착제 코팅 상에 PVA 편광필름을 적층하는 단계; 및
PVA을 가교 결합시키기 위하여 적층된 PVA 편광필름을 화학용액과 접촉시키는 단계
를 포함하는 편광 광학장치를 제조하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
접착제 코팅은 서로 반대측의 2개의 측면을 갖고, 적층단계 이후에 접착제 코팅의 한쪽 측면은 광학장치와 직접 접촉하고 대향 측면은 PVA 편광필름과 직접 접촉하는, 방법.
제2항에 있어서,
상기 코팅단계는 광학장치의 표면에 액상 접착제를 도포하는 것과 약 2미크론과 약 8미크론 사이의 두께를 갖는 고형 접착제 코팅층을 형성하도록 액상 코팅이 건조되게 하는 것을 포함하는, 방법.
제3항에 있어서,
상기 코팅단계는 광학장치의 표면에 고온 용융 접착제(HMA)를 스핀 코팅하는 것을 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 접착제는:
고온 용융 접착제(HMA),
2중 층 접착제 시스템,
제1 라텍스 접착제 층 및 제2 HMA 층,
제1 감마-아미노프로필트리에톡시실란 접착제 및 제2 HMA 층,
3중 층 접착제 시스템, 및
제1 라텍스 접착제 층, 제2 HMA 층 및 제3 라텍스 접착제 층으로 구성된 그룹으로부터 선택된, 방법.
제1항에 있어서,
상기 광학장치는 열가소성 재료 및 열경화성 재료로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로부터 만들어진, 방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅단계 이전에, 광학장치는 가성 세척, UV 처리, 플라즈마 처리 또는 코로나 처리 중의 하나에 의해 사전 처리되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 적층단계는 (i) PVA 편광필름, 접착제 및 광학장치 집합체를 형성하기 위하여 접착제 코팅에 PVA 편광필름을 가압하도록 압력 또는 진공을 적용하고 (ii) 집합체를 가열하며, 및 (iii) 집합체를 건조하는 것을 포함하는, 방법.
제8항에 있어서,
상기 적층단계에 이어서, 방법은 집합체를 가열 소둔하는 추가 단계를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 가열 소둔단계는 집합체를 약 80℃ 내지 약 120℃ 범위의 온도로 약 1시간 내지 약 6시간 사이 동안 유지하는 것을 포함하는, 방법.
제8항에 있어서,
상기 접촉단계는 집합체를 약 1중량% 내지 약 5중량% 사이의 농도를 갖는 붕산 용액에 약 20℃와 약 80℃ 사이의 온도로 약 1분 내지 약 60분 사이 동안 유지하는 것을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 PVA 편광필름은 2개의 대향된 측면을 포함하고, 상기 접촉단계는 PVA 편광필름의 한쪽 측면에서 PVA를 붕산용액과 접촉시키는 것을 포함하는 한편, 다른 측면은 접착제 코팅과 직접 접촉되는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 광학장치는 안과용 장치, 안과용 렌즈, 완제품 렌즈, 반제품(SF) 렌즈 및 광학적 디스플레이로 구성된 그룹으로부터 선택된, 방법.
제9항에 있어서,
상기 광학장치는 PVA 편광필름이 적층되는 구면 또는 비구면 또는 PAL 곡면과 같은 다양한 표면 곡면 또는 베이스로 구성된 그룹으로부터 선택된, 방법.
제9항에 있어서,
상기 광학장치는 반제품(SF) 렌즈를 포함하고, 상기 방법은 소둔 단계에 이어서 SF 렌즈를 표면 처리하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 광학장치는 안과용 렌즈를 포함하고, 상기 방법은 소둔 단계에 이어서 적어도 PVA 편광필름에 하드 코팅층을 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 광학장치는 안과용 렌즈를 포함하고, 상기 방법은 소둔 단계에 이어서 안과용 렌즈를 모서리 가공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항의 방법에 따라 제조된 광학장치.
제1항의 방법에 따라 제조된 안과용 렌즈.
다음의 순서로 겹쳐진 적어도 3개의 층을 갖는 편광 광학장치로서,
표면을 갖고 열가소성 재료와 열경화성 재료로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료 중에서 선택된 광학적 베이스 부재;
(a) 상기 광학적 베이스 부재의 표면의 형상에 부합된 내부측면과 (b) 코팅되지 않은 노출된 외부표면을 형성하는 붕산처리된 가교 결합된 외부측면을 갖는 폴리비닐 알코올(PVA) 편광필름; 및
(i) 상기 광학적 베이스 부재의 표면상에 배치되고 (ii) 상기 PVA 편광필름의 상기 내부측면과 직접 접촉하는 접착제 층을 포함하는 편광 광학장치.