KR20150070369A - 내스크래치성 편광 제품 및 이의 사용 및 제조 방법 - Google Patents

내스크래치성 편광 제품 및 이의 사용 및 제조 방법 Download PDF

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KR20150070369A
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프랭크 마누엘 두라에스
데이비드 헨리
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

기판, 상기 기판의 표면상에 배치된 편광층, 상기 편광층 상에 배치된 두꺼운 고분자층; 및 상기 두꺼운 고분자층 상에 배치된 적어도 하나의 내-스크래치층을 포함하는 편광 제품은 여기에서 개시된다. 상기 두꺼운 고분자층은, 얇은 내-마모 코팅과 조합된 경우, 실질적으로 개선된 내스크래칭 및 내압입성 허용하는 버퍼층으로 제공된다. 상기 개선된 압입 내성은 날카로운 물체로 압입된 경우 조차도 나타난다. 상기 편광 제품은, 예를 들어, 안과용 제품으로 및 디스플레이 장치에 사용될 수 있다. 상기 편광 제품을 사용하고 제조하는 방법은 또한 개시된다.

Description

내스크래치성 편광 제품 및 이의 사용 및 제조 방법 {SCRATCH RESISTANT POLARIZING ARTICLES AND METHODS FOR MAKING AND USING SAME}
본 출원은 2012년 10월 19일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/716,478호의 우선권을 주장하고, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 혼입된다.
본 개시는 일반적으로 편광 제품 (light polarizing articles)에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 여기서 기재된 다양한 구현 예는 개선된 내스크래치성 및 내압입성 (indentation resistance)을 갖는 편광 제품 뿐만 아니라 상기 제품의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
매끄러운 수평면 (예를 들어, 물, 얼음 및 이와 같은 것)으로부터 반사되는 눈부심 (glare)을 선택적으로 제거하는 이들의 독특한 능력때문에 부분적으로 편광 제품에 상당한 관심이 있다.
이색성 염료 물질 (Dichroic dye materials)은 안과용 제품 (ophthalmic products) 및 디스플레이와 같은, 편광 제품에 사용하기에 매우-적합한데, 이는 이러한 물질이, 적절하게 배향된 경우, 특정 방향에서 편광되는 광을 바람직하게 투과시키 때문이다. 그러나, 이색성 염료가 기판 그 자체에 배치된 경우, 상기 이색성 염료층은 열악한 내구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 불용화 및 안정화된 후일지라도, 상기 편광 이색성 염료층은 스크래치 또는 압입에 의해 손상받을 수 있다. 이러한 손상이 일어난 경우, 상기 염료층은 스크래치 또는 압입된 영역에서 적어도 부분적으로 제거될 수 있어서, 기판상에 미관상 허용가능하지 않은, 가시적/무색 반점 (spot)을 유도한다. 이러한 결점은 유리 기판이 사용된 경우 특히 악화된다.
다수의 기술은 증가된 내스크래치성 또는 내압입성을 제공하기 위해 개발되어왔지만, 각각의 접근법은 다른 결점이 있고, 및/또는 적절한 수준의 내스크래치성 및/또는 내압입성을 제공하지 못한다. 하나의 예로서, 우레탄-계 적층 필름은 개선된 압입 보호를 제공하기 위해 사용되었지만, 이들 필름은 습기 또는 땀에 노출된 경우 편광 제품의 잔여부가 쉽게 박리될 수 있다.
적층에 대한 대안으로서, 나머지 접근법은 안정화된 이색성 염료층 (또는 상기 이색성 염료층에 적용된 접착 촉진 프라이머층)상에 단일층 또는 다-층으로 증착된 박형 (즉, 5 마이크로미터 미만)의 내-스크래치층 또는 하드 코팅층을 포함한다. 이들 접근법이 가소성 기판으로부터 형성된 편광 제품에 대해 개선된 내스크래치성 또는 내압입성을 제공할 수 있는 반면, 이들은 좀더 단단한 유리 기판이 사용된 경우 일반적으로 파손된다. 어떤 특정 이론에 의해 제한되는 것을 의도하지 않고, 가소성 기판은 스크래치 또는 압입된 경우 변형되는 경향이 있고, 따라서 스크래치 또는 압입에 의해 이색성 염료층에 유도된 압축 응력의 적어도 일부를 소멸할 수 있는 것으로 믿어진다. 대조적으로, "앤빌 효과 (anvil effect)"는 매우 단단한 기판이 사용된 경우 관찰된다. 즉, 압입자가 단단한 기판에 접근함에 따라, 응력 장 (stress field)은 이색성 염료층의 균열, 박리, 또는 완전한 파괴를 생산한다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 이색성 염료층은 기판으로부터 부분적으로 또는 완전하게 제거되어, 미관상 허용가능하지 않은, 어두운 색상의 배경상에 투명 무색한 반점을 유도한다.
따라서, 스크래치 및 압입에 대해 개선된 내성을 갖는 편광 제품을 제공하는 기술에 대한 필요는 있다. 만약 이러한 기술이 제품에 대한 새로운 결함을 유도하거나 다른 특성에 악영향이 없다면 특히 유리할 것이다. 본 개시가 지향하는 것은 이러한 기술의 제공에 있다.
개선된 내스크래치성 및/또는 내압입성을 제공하는 편광 제품 뿐만 아니라 상기 제품의 제조 및 사용 방법은 여기에서 제공된다.
하나의 타입의 편광 제품은 투광성 (light transmitting) 기판, 상기 투광성 기판의 표면상에 배치된 편광층 (light polarizing layer), 및 상기 편광층 상에 배치된 보호성 다층을 포함한다. 상기 편광층은 이색성 염료를 포함할 수 있다. 상기 보호성 다층은 상기 편광층 상에 배치된 두꺼운 고분자 제1 층 및 상기 두꺼운 고분자 제1 층 상에 배치된 얇은 내마모성 제2 층을 포함할 수 있다.
하나의 타입의 편광 제품을 제조하기 위한 방법은 투과성 기판을 제공하는 단계, 상기 투과성 기판의 표면의 적어도 일부에 편광층을 형성시키는 단계, 상기 편광층 상에 두꺼운 고분자 제1 층을 형성시키는 단계, 및 상기 두꺼운 고분자 제1 층 상에 얇은 내마모성 제2 층을 형성시키는 단계를 포함한다.
전술된 발명 내용 및 하기 상세한 설명 모두는 다양한 구현 예를 설명하고, 청구된 주제의 특성 및 본질을 이해하기 위한 개관 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 수반되는 도면은 다양한 구현 예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부를 구성하고 혼입된다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구현 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 대표적인 편광 제품의 개략적인 예시이다.
도 2는 또 다른 대표적인 편광 제품의 개략적인 예시이다.
도 3은 실시 예 1에 따라 제조된 편광 렌즈의 단면도의 주사 전자 현미경 (scanning electron microscope) (SEM) 이미지이다.
도 4는 비교 예 3에 따라 제조된 편광 렌즈의 단면도의 SEM 이미지이다.
이들 및 다른 관점들, 장점들, 및 우수한 특색들은 하기 상세한 설명, 수반되는 도면, 및 첨부된 청구항으로부터 명확해질 것이다.
동일한 참조 번호가 몇몇 도들에서 유사한 부분을 나타내는, 도면들을 참조하여, 대표적인 구현 예들은 상세하게 기재될 것이다. 본 상세한 설명 내내, 다양한 구성분은 특정 값 또는 파라미터를 갖는 것으로 확인될 것이다. 그러나, 이러한 항목은 본 개시의 대표적인 것으로 제공된다. 실제로, 대표적인 구현 예들은, 많은 비교가능한 파라미터, 크기, 범위, 및/또는 값들이 실행될 수 있음에 따라, 다양한 관점 및 개념들을 제한하지 않는다. 유사하게, 용어 "제1", "제2", "1차", "2차", "상부", "하부", "말단", "근위 (proximal)", 및 이와 유사한 것은 어떤 순서, 양, 또는 중요성을 의미하지 않고, 오히려 또 다른 것으로부터 하나의 요소를 구별하는데 사용된다. 더욱이, 용어들의 "단수" 또는 "복수"는 특별히 구분없이 사용하며, 비록 "단수"일지라도, 특별한 언급이 없는 한, 적어도 하나 또는 하나 이상을 의미한다.
여기서 기재된 편광 제품은 일번적으로 투광성 기판, 상기 기판의 표면의 적어도 일부상에 배치된, 편광 염료를 포함하는, 편광층, 및 상기 편광층 상에 배치된 보호성 다층을 포함한다. 상기 보호성 다층은 일반적으로 상기 편광층 상에 배치된 고분자 물질의 두꺼운 제1 층 및 상기 두꺼운 제1 층 상에 배치된 내마모성 물질의 얇은 제2 층을 포함한다. 이러한 일반 구조를 갖는 (즉, 포함하는) 편광 제품은 도 1에 나타낸다. 어떤 실행에 있어서, 접착 촉진 프라이머층은 편광층 및 보호성 다층의 두꺼운 고분자 제1 층 사이에 개재될 수 있다. 이러한 타입의 편광 제품은 도 2에서 일반적으로 나타낸다.
상기 투광성 기판은 유리 (예를 들어, 하나 이상의 알칼리 및/또는 알칼리 토 개질제를 선택적으로 포함할 수 있는, 용융 실리카, 실리케이트, 보로실리케이트, 알루미노실리케이트, 또는 보로알루미노실리케이트), 투명 유리-세라믹 (예를 들어, 유리질 상 (glassy phase) 및 세라믹 상 모두를 갖는 물질), 결정질 무기 물질 (예를 들어, CaF2, MgF2, 및 이와 유사한 것), 고분자 물질 (예를 들어, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리우레탄-유리아, 폴리올레핀, 페놀 수지, 에폭시 수지, 전술된 것 중 적어도 하나를 포함하는 공중합체, 및 이와 유사한 것), 및 이와 유사한 것을 포함하는, 다양한 물질로부터 형성될 수 있다.
하나의 예시로서, 상기 기판을 형성하기 위해 사용될 수 있는 무기 유리 물질은 미국특허 제4,839,314호; 제4,404,290호 및 제4,540,672호에 기재된 것을 포함하며, 이의 전체적인 내용들은 여기서 참조로서 혼입된다. 유리 물질의 또 다른 예시의 부류는 미국특허 제4,742,028호 및 제6,121,176 호에 개시된 고굴절률 유리 물질을 포함하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
투명 유리-세라믹에 관하여, 상기 기판을 형성하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 유리-세라믹 물질은 유리 상이 실리케이트, 보로실리케이트, 알루미노실리케이트, 또는 보로알루미노실리케이트로부터 형성되고, 및 세라믹 상이 β-스포듀멘 (spodumene), β-석영, 네펠린 (nepheline), 칼실라이트 (kalsilite), 또는 카네기아이트 (carnegieite)로부터 형성된 것들을 포함한다.
유사하게, 상기 기판을 형성하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 고분자는 폴리올 (알릴 카보네이트) 단량체의 호모폴리머 또는 공중합체를 포함하고, 이의 예로는 PPG Optical Products에 의해 상표 CR-39로 판매되는 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트) 물질이다. 고분자의 또 다른 예시적인 부류는 단일- 또는 다-관능성 (메타)아크릴레이트의 호모폴리머 및 공중합체를 포함하고, 이의 예로는 Sola International Incorporated에 의해 상표명 SPECTRALITE으로 시판되는 물질을 포함한다. 고분자의 또 다른 예시적인 부류는 폴리우레탄-유리아의 호모폴리머 또는 공중합체를 포함하고, 이의 예로는 PPG Optical Products 및 Intercast Europe SpA, 각각에 의해 판매된 상표명 TRIVEX 및 NXT으로 시판되는 물질이다. 고분자의 또 다른 예시적인 부류는 티올렌 (thiolene)의 호모폴리머 또는 공중합체를 포함하고, 이의 예로는 Sola International Incorporated에 의해 상표명 FINALITE로 시판되는 물질을 포함한다. 고분자의 또 다른 예시적인 부류는 티오우레탄의 호모폴리머 또는 공중합체를 포함하고, 이의 예로는 Mitsui Chemicals에 의해 MR 시리즈로서 시판된 물질을 포함한다. 고분자의 또 다른 예시적인 부류는 티오에폭시의 호모폴리머 또는 공중합체를 포함한다. 고분자의 또 다른 예시적인 부류는 비스페놀-A 및 포스진 (phosgene)으로부터 유래된 카보네이트의 호모폴리머 또는 공중합체를 포함하고, 이의 예로는 SABIC Innovative Plastics에 의해 상표명 LEXAN로 시판되는 물질이다.
상기 투광성 기판은 다양한 형상을 적용할 수 있다. 부가적으로, 전술된 다양한 성분이 배치될 수 있는 상기 기판의 표면은 평면 또는 곡면일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 기판은 평면 시트, 원통형 블랭크 (cylindrical blank), 적어도 하나의 곡면을 갖는 블랭크, 및 이와 유사한 것일 수 있다.
어떤 실행에 있어서, 상기 투광성 기판은 기능성 코팅 (예를 들어, 반사-방지 코팅, 하드코트, 광색성 코팅, 옅은 색상 코팅, UV 필터링 코팅, 적외선 흡수 코팅, 접착 촉진층, 염료-상용화층 (compatibilizing layer), 염료-기원층, 및 이와 유사한 것), 또는 이와 유사한 것으로 광색성 (photochromic)일 수 있고, 착색될 수 있으며, 코팅될 수 있다. 본 개시가 속하는 기술분야의 당업자는 기판에 이러한 특색을 부여하는 방법을 인지할 것이다.
상기 투광성 기판의 표면의 적어도 일부상에 배치된, 편광층은 여기에서 기재된 편광 제품에 편광 효과를 제공한다. 상기 편광층은 활성 성분으로서 이색성 염료를 일반적으로 포함하지만, 이들 성분이 (i) 상기 제품의 구조에서 다른 층에 편광층의 접착력에 부정적인 영향을 주지 않고, 및 (ii) 상기 이색성 염료의 편광 효과에 부정적인 영향을 주지 않는 한, (최종 제품에 원하는 색상 또는 색조를 부여하기 위한 접착 촉진제, 가소화제, 비-편광 염료, 및 계면활성제, 및 이와 유사한 것들을 포함하는) 비-활성 성분을 포함할 수 있다.
하나의 예시로서, 상기 편광층을 형성하기 위해 사용될 수 있는 이색성 염료는 미국특허 제2,400,877호 및 제6,245,399호에 기재된 것을 포함하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
상기 편광층에서 이색성 염료는 일반적으로 원하는 편광 효과를 제공하기 위해 기판의 표면상에 한 방향을 따라 배향될 수 있다. 도 1-2에서 나타낸 것과 같은, 어떤 실행에 있어서, 상기 이색성 염료의 방향성을 달성하기 위하여, 상기 기판의 표면 (또는 그 위에 최외각의 선택적 기능성 층)은 복수의 미세홈 (microgrooves)을 포함할 것이고, 상기 편광층은 (예를 들어, 미국특허 제2,400,877호에 기재된 바와 같은 편광 염료의 용액으로부터 인시튜 형성되거나 또는 증착된) 미세홈에 및 미세홈상에 배치될 것이다. 상기 미세홈은 이색성 염료 분자의 가장 효율적인 배방을 촉진시키기 위해 서로 실질적으로 평행일 수 있다, 더욱이, 상기 미세홈의 가시성을 최소화하기 위해, 상기 미세홈의 폭 및 깊이는 약 1 마이크로미터 (㎛) 이하이어야 한다. 이러한 실행에 있어서, 상기 편광층은 상기 기판의 표면상에 배치된 후에 상기 미세홈의 방향으로 배향될 수 있는 적어도 하나의 이색성 염료를 포함할 것이다.
전술된 바와 같이, 상기 보호성 다층은 편광층 상에 배치된다. 상기 보호성 다층은 두껍고, 고분자로부터 형성된 적어도 제1 층 (즉, 기판과 가장 가까운 층) 및 얇고, 내마모성 물질로부터 형성된 제2 층 (즉, 상기 제1 층보다 기판으로부터 더 먼 층)을 포함할 것이다.
상기 제1 층은 일반적으로 적어도 약 20㎛의 두께를 가질 것이다. 다수의 실행에 있어서, 상기 두께는 약 20 ㎛ 및 약 100 ㎛ 사이일 수 있다. 최종 제품의 전체 두께가 보호성 다층에 의해 제공된 보호의 수준과 균형을 이루는 특별한 실행에 있어서, 상기 제1 층의 두께는 약 40 ㎛ 내지 약 60 ㎛일 것이다.
상기 제1 층을 형성하기 위해 사용된 고분자의 타입에 특별한 제한은 없다. 대부분 실행에 있어서, 그러나, 중합화된 층은 ASTM 시험 절차 D3363-05, 명칭 "Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test."를 사용하여 측정된 바와 같은, 적어도 1H의 연필 경도를 가질 것이고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 기재된다. 본 개시가 속하는 기술분야의 당업자는 이러한 고분자를 선택할 수 있다.
하나의 예로서, 제조의 용이성 및 편리성이 중요한 상황에 있어서, 상기 고분자는 용매의 사용을 포함하지 않는 열-경화 또는 광=경화성 (radiation-curable) 조성물일 수 있다. 이러한 고분자 시스템은, (메타)아크릴레이트, 에폭시 또는 비닐 에테르, 에폭시/(메타)아크릴레이트 하이브리드, 티올렌 또는 이와 유사한 것의 형성을 결과하는, 예를 들어, 전자 빔 (EB) 또는 자외선 (UV) 경화성 조성물을 포함할 수 있다. 편리성을 위하여, 용어 "(메타)아크릴레이트"는 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 이의 조합 또는 혼합물을 포함하는 것으로 여기에서 사용된다. 대표적인 (메타)아크릴레이트 물질은 약 40 중량 퍼센트 (wt%) 내지 약 90 wt%의 반응성 희석제를 포함하는 조성물로부터 형성된 광=경화성 (메타)아크릴레이트를 포함한다. 상기 반응성 희석제는 비닐 단량체 (vinylic monomer) (예를 들어, 하이드록시 에틸 메타아크릴레이트 (hydroxyl ethyl methacrylate), 이소보닐 아크릴레이트 (isobornyl acrylate), 아크릴산 (acrylic acid), 테트라하이드로푸퓨릴 아크릴레이트 (tetrahydrofurfuryl acrylate), 이의 혼합물 또는 블랜드, 또는 이와 유사한 것) 또는 디에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트 (diethylene glycol di(meth)acrylate), 에톡시화된 비페놀 A 디(메타)아크릴레이트 (ethoxylated bisphenol A di(meth)acrylate), 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로프록시화된 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트 (propoxylated neopentyl glycol di(meth)acrylate), 테트라에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸레 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 (trimethylolpropane) 트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트 (isocyanurate) 트리(메타)아크릴레이트, 프로프록시화 글리세롤 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 (pentaerythritol) 트리(메타)아크릴레이트, 프로프록시화 펜타에리쓰리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타- 또는 헥사-(메타)아크릴레이트, 또는 이의 혼합물 또는 블렌드를 포함할 수 있다.
상기 보호성 다층의 제2 층을 살펴보면, 얇은 제2 층은 일반적으로 약 10 ㎛ 이하의 두께를 가질 것이다. 다수의 실행에 있어서, 상기 두께는 약 1 ㎛ 및 약 10 ㎛ 사이일 것이다. 상기 최종 제품의 전체 두께가 보호성 다층에 의해 제공된 보호의 수준과 균형을 이루는 특별한 실행에 있어서, 상기 제2 층의 두께는 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛일 것이다.
일반적으로, 어떤 내마모성 물질은 상기 제2 층을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 예시에 있어서, 상기 내마모성 물질은 실리카, 티타니아, 지르코티아, 또는 이와 유사한 것과 같은 산화 물질일 수 있다. 내마모성 물질의 또 다른 예시적인 부류는, (메타)아크릴레이트-계 물질과 같은, 방사 경화성 유기 하드코트 물질을 포함한다.
도 2에서 나타낸 하나와 같은, 어떤 실행에 있어서, 상기 편광 제품은 편광층 및 상기 보호성 다층의 두꺼운 고분자 사이에 프라이머층 (primer layer)을 포함할 수 있다. 상기 프라이머는 상기 편광층 및 두꺼운 고분자 제1 층 사이의 접착을 가능하게 하거나 또는 증가시키기 위해 제공될 수 있다.
대부분 실행에 있어서, 상기 접착 촉진 프라이머층은 실란 물질로부터 형성된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 실란은 상기 편광층 및 두꺼운 고분자 제1 층 사이의 계면을 침입 및 박리로부터 습기를 방지하는 고내습성를 제공한다. 실란의 하나의 예시적인 부류는 트리메톡시실일프로필 메타아크릴레이트, 트리메톡시실일프로필 아크릴레이트, 및 이와 유사한 것과 같은, 라디칼 광중합성 작용기를 갖는 것을 포함한다.
상기 제품이 선택적인 접착 촉진 프라이머층을 포함하는지의 여부과 무관하게, 여기서 기재된 편광 제품에서 보호성 다층의 사용은 실질적으로 개선된 내스크래치성 및 내압입성을 결과한다. 비록 상기 보호성 다층의 두꺼운 고분자 제1 층이 어떤 고유의 내스크래치 특성을 나타내지 않는 물질로부터 형성될 수 있을지라도, 상기 최종 제품은 증가된 내스크래치성 및 내압입성을 나타내는 것에 주의하어야 한다. 예를 들어, 이러한 제품은, 편광 염료층의 어떤 가시성 스트래치 또는 파괴를 나타내지 않고, 약 15 내지 약 20 Newton의 힘으로 탄화 텅스텐 팁에 의한 스크래칭 및/또는 압입을 견딜 수 있다.
여기서 기재된 편광 제품은 다양한 적용에서 사용될 수 있다. 이러한 적용의 예로는 안과용 제품 (예를 들어, 주문형 렌즈, 선글라스, 고글, 선 바이저, 및 이와 유사한 것), 디스플레이 제품 (예를 들어, 모니터 및 프로젝터를 포함하는, 액정 디스플레이); 편광 창 (예를 들어, 자동차 및 건물용), 및 이와 유사한 것을 포함한다.
여기서 기재된 편광 제품의 제조방법은 일반적으로 투광성 기판을 제공하는 단계, 상기 기판의 표면상에 편광층을 배치하는 단계, 및 상기 편광층 상에 보호성 다층을 배치하는 단계를 포함한다. 그러나, 선택적인 접착 촉진 프라이머층이 실행되는 상황에 있어서, 상기 방법은 일반적으로 상기 보호성 다층의 배치의 단계 전에 상기 편광층 상에 접착 촉진 프라이머층을 배치시키는 부가적인 단계를 포함한다.
상기 기판, 편광층, 보호성 다층, 및 선택적인 접착 촉진 프라이머층에 사용된 물질의 선택은 최종 편광 제품을 위해 원하는 특정 적용에 기초하여 만들어질 수 있다. 그러나, 일반적으로, 특정 물질은 편광 제품에 대해 전술된 것으로부터 선택될 것이다.
상기 투광성 기판의 제공은 적절한 유리, 투명 유리-세라믹, 결정 무기 물질, 고분자 물질, 또는 제조된-대로의 다른 유사한 물체의 선택을 포함할 수 있거나, 또는 그 위에 편광층을 배치하기 위한 제조에서 처리에 제조된-대로의 물체를 적용시키는 단계를 수반할 수 있다. 이러한 처치의 예는 물리적 또는 화학적 세정, 물리적 또는 화학적 강화, 물리적 또는 화학적 에칭, 물리적 또는 화학적 연마, 어닐링, (전술된 바와 같이 그 위에 미세홈을 형성시키는 단계를 포함하는) 형상화, 및/또는 이와 유사한 것을 포함한다. 이러한 공정은 본 개시가 속하는기술분야에서 당업자에게 알려져 이다.
상기 투광성 기판이 선택 및/또는 제조시, 상기 편광층은 이의 표면상에 배치될 수 있다. 선택된 물질에 의존하여, 상기 편광층은 다양한 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 대부분 실행에 있어서, 상기 편광층은 액체로서 기판상에 배치될 것이다. 이러한 경우에 있어서, 그 다음 상기 편광층을 배치하는 단계는 분무 코팅, 스핀-코팅, 딥-코팅, 잉크젯팅, 졸-겔 공정, 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 이러한 공정은 본 개시가 속하는 기술분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.
어떤 상황에 있어서, 상기 편광층의 이색성 염료는 불용화 및/또는 안정화될 수 있다. 이를 달성하기 위한 하나의 방식은 수성 용액의 금속 염에 염료-코팅된 기판을 적용시키는 단계를 포함한다. 미국특허 제2,400,877호는 불용화를 위해 사용된 방법 및 제제를 개시한다. 사용될 수 있는 금속 염의 하나의 예시적인 부류는 염화물 (예를 들어, AlCl3, BaCl2, CdCl2, ZnCl2, SnCl2, 및 이와 유사한 것)를 포함한다. 염화물 외에 다른 염은 또한 사용될 수 있다. 일반적으로, 물에 염료를 불용화시키기 위한 직물 산업에 사용된 금속 염은 또한 사용될 수 있다. 상기 염료 분자를 불용화하기 위해 사용된 용액은 다양산 금속의 다중 산, 염 및/또는 염기를 함유하는 버퍼 용액 또는 분산액일 수 있다는 것에 주의하어야 한다. 예를 들어, 어떤 설폰기-함유 편광 분자를 불용화시키기 위해 사용된 하나의 조합은 약 4의 pH의, (i) AlCl3; (ii) Mg(OH)2; 및 (iii) Ca(OH)2를 포함하는 수성 분산액이다. 금속 염에 의한 이러한 불용화의 결과는 대략 실온에서 물에 낮은 용해도를 갖는 염의 형태로 편광 염료 분자의 침전이다.
이러한 침전된 염은 상대적인 고온에서 물에 허용가능하지 않은 용해도를 가질 수 있거나, 또는 땀 및/또는 또 다른 습기 공급원에 연장된 노출 후에 이동될 수 있다. 따라서, 어떤 상황에 있어서, 이는 이색성 염료 분자를 더욱 고정하는데 이점일 수 있다. 이것은 편광층에 분포된 고분자 분자를 사용하여 달성될 수 있다. 이러한 목적을 위해 사용될 수 있는 하나의 카테고리의 고분자는 실록산이다. 어떤 구현 예에 따르면, 상기 편광 염료 분자의 초기 불용화 후에, 상기 편광 염료 분자의 층은 실록산 또는 적어도 하나의 실록산의 프리폴리머 (prepolymer)의 분산액에 함침된다. 상기 실록산 또는 실록산 프리폴리머는 편관층에 두루두루 침투 및 분포시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 이러한 함침은 일반적으로 1 내지 20분동안 수행될 수 있다. 함침에 후, 상기 편광층은 상기 편광층의 표면상에 실록산 및/또는 이의 프리폴리머의 분리 층의 형성를 피하기 위해 헹구는 것이 어떤 구현 예에서 바람직하다. 이론에 의한 제한됨이 없이, 이는 실록산의 어떤 분리 층의 또 다른 중합화에 의해 유발된 편광 염료 분자의 배향변화 (disorientation)를 피할 수 있는 것으로 믿어진다. 함침 및 헹굼시, 상기 편광층은 상기 편광층 내에 분포된 실록산 및/또는 이의 프리폴리머가 중합 및/또는 가교되는 온화한 열처리에 적용되어, 이색성 염료 분자를 포획하는 고분자 매트릭스를 형성시키는 것이 어떤 구현 예에서 바람직하다.
이러한 고정화 단계에서 사용하기 위한 대표적인 실란은 γ-아미노트리메톡시실란; γ-아미노트리에톡시실란; N-β-(아미노에틸)-γ-아미노트리메톡시실란; N-β-(아미노에틸)-γ-아미노트리에톡시실란; 및 이의 혼합물 또는 조합을 포함한다.
어떤 경우에 있어서, 실란을 사용한 전술된 고정화 단계는 다른 실록산을 사용하여 반복될 수 있다. 부가적인 고정화는 상기 이색성 염료 분자가 기판의 표면상에 제자리에 배향되고 고정되는 것을 더욱 보장할 뿐만 아니라, 상기 편광층 및 상기 보호성 다층의 제1 층 사이에서 좀더 양립가능한 계면을 제공하는 효과를 줄 수 있다.
이러한 부가적인 고정화 단계에서 사용하기 위한 대표적인 실록산은 폴리에폭시실란, 폴리(메타)아크릴옥시실록산, 및 이와 유사한 것을 포함한다.
선택적인 접착 촉진 프라이머층이 사용된 상황에 있어서, 다음 단계는 (선택적으로 전술한 함침된 실록산 (impregnated siloxanes)을 포함할 수 있는) 편광층 상에 이를 배치시키는 단계를 수반한다. 선택적인 접착 촉진 프라이머층은 일반적으로 액체로서 편광층 상에 배치될 것이다. 상기 기판상에 편광층을 배치시키기 위한 전술된 동일한 기술은 또한 편광층 상에 접착 촉진 프라이머층을 배치하기 위해 사용될 수 있다.
유사하게, 상기 보호성 다층의 제1 두꺼운 고분자층은 기판상에 편광층을 배치하기 위해 전술한 동일한 기술을 사용하여 편광층 (또는 선택적인 접착 촉진 프라이머층) 상에 배치될 수 있다.
상기 편광층 (또는 선택적인 접착 촉진 프라이머층) 상에 배치된 고분자-형성 조성물은 자유-라디칼 중합 또는 양이온성 (또는 산) 중합을 통해 중합될 수 있다. 예를 들어, UV-개시 자유 라디칼 중합화는 (메타)아크릴레이트 조성물에 대해 실행될 수 있는 반면, (에폭시 또는 비닐 에테르기의 산 중합을 포함하는) 양이온성 중합은 에폭시 또는 비닐 에테르 조성물, 에폭시/(메타)아크릴레이트 하이브리드 조성물, 또는 티올렌 (thiolene) 조성물에 대해 실행될 수 있다.
(메타)아크릴레이트 코팅의 제조를 포함하는 실행에 있어서, 상기 고분자-형성 조성물은 일반적으로 적어도 하나의 라디칼적으로 가교가능한 에틸렌성 불포화 이중 결합 (예를 들어, 에폭시(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트, 우레탄 (메타)아크릴레이트, 멜라민 (메타)아크릴레이트, 카보네이트(메타)아크릴레이트, 및 이와 유사한 것) 및 광중합화 개시제 (예를 들어, 모노- 또는 비스아크릴포스핀 산화물 (bisacylphosphine oxides), 벤조페논 (benzophenones), 하이드록시아세토페논 (hydroxyacetophenones), 페닐글리옥실산 (phenylglyoxylic acid) 및 이의 유도체, 이들 광개시제의 혼합물, 및 이와 유사한 것)를 함유하는 단량체 및/또는 프리폴리머를 포함한다.
상기 고분자-형성 조성물은 다-관능성 (메타)아크릴레이트와 같은, 반응성 희석제를 또한 포함할 수 있다. 이러한 반응성 희석제의 예로는 비닐 단량체, 디에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀 A 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥사디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로프록시화 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트 트리(메타)아크릴레이트, 프로프록시화 글리세롤 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로프록시화 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타- 또는 헥사-(메타)아크릴레이트, 또는 이의 혼합물 또는 블렌드를 포함한다.
상기 고분자-형성 조성물은 또한 실란 접착 촉진제 (adhesion promoter)를 포함할 수 있다. 사용된 경우, 이러한 접착 촉진제는 개별적이기보다 고분자-형성 조성물에서 (즉, 선택적인 접착 촉진 프라이머층의 형성에) 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 선택적인 성분을 위한 물질의 선택은 선택적인 접착 촉진 프라이머층에 대해 전술된 것과 동일할 수 있다.
상기 고분자-형성 조성물의 품질 수명을 개선하기 위하여, 안정화제 및/또는 항산화제와 같은, 어떤 첨가제를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 유동 조절제 (Flow control agents)는 또한 조성물에 첨가될 수 있다. 이러한 물질은 본 개시가 속하는 기술분야의 당업자에게 알려져 있다.
상기 고분자-형성 조성물은, 약 20도 (℃)에서 측정된 바와 같은, 약 500 내지 약 10.000 mPa.s의 점도를 가도록 제조될 수 있다.
전술된 바와 같은, 상기 고분자-형성 조성물이 편광층 (또는 선택적인 접착 촉진 프라이머층)상에 배치시, 얇은 내마모성 제2 층은 상기 두꺼운 고분자 제1 층에 배치될 수 있다. 상기 기판에 편광층을 배치하기 위해 전술된 기술에 부가하여, 상기 얇은 내마모성 제2 층은 화학 기상 증착 (CVD)의 어떤 변형 (예를 들어, 플라즈마-강화 CVD, 에어로졸-보조 CVD, 금속 유기 CVD, 및 이와 유사한 것), 물리 기상 증착 (PVD)의 어떤 변형 (예를 들어, 이온-보조 PVD, 펄스 레이저 증착, 음극 아크 증착 (cathodic arc deposition), 스퍼터링, 및 이와 유사한 것)을 사용하여 배치될 수 있다. 이들 공정은 역시 본 개시가 속하는 기술분야의 당업자에게 알려져 있다.
여기서 기재된 편광 제품을 생산하기 위한 공정의 하나의 실행은 하기 단계들을 포함한다:
(A) 투광성 기판을 제공하는 단계;
(B) 상기 기판의 표면상에 단축의 방향에서 상기 표면을 연마시켜 복수의 미세홈을 형성시키는 단계;
(C) 상기 기판의 표면의 적어도 일부 상에 이색성 염료를 포함하는 편광층을 형성시키는 단계;
(D) γ-아미노트리메톡시실란 및/또는 γ-아미노트리에톡시실란으로부터 제조된 수성 용액으로 단계 (C)로부터 결과하는 생산물을 처리하고, 상기 처리는 헹구고 약 60 ℃ 및 약 140 ℃ 사이에서 열 처리를 수반하는 처리 단계;
(E) 단계 (D)로부터 결과하는 생산물을 수성 용액의 에폭시알킬트리알콕시실란과 접촉하게 배치시키고, 그 다음 물로 헹구고 상기 에폭시알킬트리알콕시실란의 응축 및/또는 부분 중합화가 수반된 후, 헹굼고 약 60 ℃ 및 약 220 ℃사이에서 열 처리가 수반되는 배치 단계;
(F) 상기 편광층 상에 고분자-형성 조성물을 증착시켜 상기 편광층 상에 두꺼운 고분자 제1 층을 형성하고, 상기 고분자-형성 조성물을 반응시켜 고분자를 형성하며, 여기서 상기 고분자-형성 조성물은 예비-합성된 고분자 또는 상기 고분자의 전구체 (예를 들어, 단량체 또는 올리고머)를 포함하는 형성 단계; 및
(G) 단계 (F)에서 증착된 두꺼운 고분자 제1 층에 걸쳐 얇은 내마모성 제2층을 증착시키는 단계.
이러한 실행의 어떤 구현 예에 있어서, 접착 촉진 프라이머층은 단계 (E) 및 단계 (F) 사이에서 적용된다.
본 실행의 어떤 중첩 또는 다른 구현 예에 있어서, 상기 투광성 기판은 유리 기판이다.
본 샐행의 어떤 중첩 또는 다른 구현 예에 있어서, 상기 미세홈은 적어도 실질적으로 평행이다.
본 실행의 어떤 중첩 또는 다른 구현 예에 있어서, 상기 편광층은 이색성 염료가 미세홈에 인접하도록 인시튜 형성된다.
본 실행의 어떤 중첩 또는 다른 구현 예에 있어서, 상기 고분자의 전구체는, 내인성 및 내마모성을 제공할 수 있는, 우레탄 (메타)아크릴레이트 프리폴리머이다. 이러한 구현 예에 있어서, 상기 우레탄 (메타)아크릴레이트는, 황변 및 탈색을 방지하기 위하여, 지방족 우레탄 아크릴레이트 (즉, 이들은 방향족 고리를 함유하지 않는다)이다. 상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 프리폴리머는 일반적으로 몰 당 약 500 내지 약 20,000 grams (g/mol)의 수-평균 분자량 (Mn)을 가질 것이다. 대표적인 구현 예에 있어서, 상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 프리폴리머는 약 750 내지 약 3000 g/mol의 Mn을 가질 것이다.
본 실행의 어떤 중첩 또는 다른 구현 예에 있어서, 상기 고분자-형성 조성물은 반응성 희석제으로서 1,6-헥산 디올 디(메타)아크릴레이트 및/또는 프리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트를 포함할 것이다.
본 실행의 어떤 중첩 또는 다른 구현 예에 있어서, 고분자-형성 조성물의 점도는 약 1000 내지 약 2000 mPa.s이다.
본 개시의 다양한 구현 예는 하기 비-제한 실시 예에 의해 더욱 예시된다.
실시 예:
실시 예 1
파트 A: 두꺼운 고분자 제1 층의 제조를 가능하게 하는 UV-경화성 아크릴 코팅 조성물의 제조:
코팅 액체는 약 90 질량부의 Ebecryl 264 (Cytec Industries에 의해 제조된 우레탄 아크릴레이트 올리고머), 약 40 질량부의 Ebecryl 294/25 (Cytec Industries Inc.에 의해 제조된 우레탄 아크릴레이트 올리고머), 약 20 질량부의 [3-(메타아크릴올옥시)프로필]트리메톡시실란 (Dow Corning product Z-6030), 약 49.2 질량부의 헥사디올디아크릴레이트, 약 6.44 질량부의 Irgacure 184 (Ciba), 및 약 1.64 질량부의 Irgacure 819 (Ciba)를 혼합시켜 얻는다.
파트 B: 편광 유리 렌즈의 제조:
세정된 화학적으로 강화된 유리 렌즈 (GS15, Corning)는 적절한 형상을 갖고 폴리우레탄 폼을 제조된 휠 (wheel)로 브러쉬된다. 상기 휠은 코팅된 렌즈의 표면상에 평행 미세홈을 얻기 위해 마모성 슬러리로 흡수된다.
사용된 마모성 슬러리는 온화한 연마 브러쉬를 제공하기 위하여 물 및 마이크로미터-크기의 알루미나 입자의 약 12 중량 퍼센트 (wt%) 혼합물이다. 상기 브러쉬는 분당 약 339 회전 (rpm)으로 회전된다. 상기 브러쉬를 접촉하는 렌즈 상에 적용된 힘은 약 2킬로그램 (kg)이다. 상기 렌즈는 홀더에 지지되고, 브러쉬와 접촉을 일으키며, 약 15초 동안 브러수와 접촉을 유지한다. 그 다음 홈이 있는 렌즈는 탈이온수로 헹구고, 약 51 ℃에서 적외선 램프 하에 건조되며, 약 2 그램 (g)의 편광 염료를 함유하는 수성 용액으로 스핀 코팅이 수반된다. 상기 염료 용액은 편광 염료 용액 (PDS) 및 활성화제 A3070 (Corning SAS, France)의 혼합물이고, 상기 혼합물에서 활성화제의 양이 약 0.75 wt%이다. 상기 염료 용액은 약 4초 동안 약 165 rpm으로 분배되고, 그 다음 스피닝 속도는 약 45초 동안 약 340 rpm 및 그 다음 약 5초 동안 약 995 rpm으로 증가된다.
이 단계에서, 상기 염료 렌즈는 약 99.5%의 편광 효율 및 약 15%의 투과율을 나타낸다.
그 다음 상기 편광 코팅은 약 pH 3.5의 염화알루미늄, 수산화칼슘, 및 수산화마그네슘을 함유하는 수성 용액에서 약 30초 동안 렌즈를 침지시켜 안정화된다. 이 단계는 상기 수용성 염료를 이의 수불용성 형태로 전환시킨다.
다음, 상기 렌즈는 약 15분 동안 약 10 wt% 수성 용액의 3-아미노트리에톡시실란 [919-30-2]에 담그고, 탈이온수로 3번 행구며, 약 30분 동안 약 125 ℃에서 경화된다.
냉각 후, 상기 렌즈는 약 30분 동안 약 2 wt% 수성 용액의 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 [2530-83-8]에 침지되고, 약 30분 동안 약 125 ℃ 오븐에서 경화된다.
냉각 후, 33X3 프라이머 코팅 액체 (SDC Technologies, Inc.)는 약 45초 동안 약 1000 rpm으로 스핀 코팅에 의해 편광 렌즈의 오목 표면상에 코팅된다. 그 이후, 상기 코팅된 필름은 실온에서 약 5분 동안 및 그 다음 약 100 ℃에서 약 30분 동안 오븐 건조된다. 상기 프라이머층 (2)의 두께는 약 2.1 ㎛이다.
더욱이, 파트 A에 기재된 UV-경화성 아크릴 수지로부터 제조된 두꺼운 고분자층은 약 7초 동안 약 500 rpm의 스핀 속도를 사용하여 프라이머층의 표면에 스핀 코팅하여 적용되고, 약 0.8초 동안 약 4700 rpm으로 스피닝이 수반되며, 분당 약 0.8 미터의 벨트 속도로 융합 벌브 D 램프로부터 UV 광에 노출시켜 경화된다 (2회 통과). Power Puck® 라디오미터의 수단에 의해 측정된, UVA (320-390 nm) 및 UVV (395-445 nm) 투여량은, 각각 약 10.808 제곱센티미터당 밀리줄 (mJ/㎠) 및 약 13.196 mJ/㎠이다.
상기 UV 경화 후에, 상기 렌즈는 약 120℃의 오븐에서 약 180분 동안 열처리시켜 후경화되고, 이에 의해 편광 필름 상에 두꺼운 고분자층을 형성한다. 형성된 두꺼운 고분자층의 두께는 약 60 ㎛이다.
시차주사 열량측정법 (differential scanning calorimetry) (DSC)에 의해 결정된 두꺼운 고분자층의 유리 전이 온도는 약 25 ℃ (시작)이다.
최종적으로, 약 2.7 ㎛의 두께를 갖는, 얇은 내마모성 제2 층은 경화된 두꺼운 고분자 제1 층의 상부상에 적용된다. 사용된 얇은 내마모성 코팅 수지는 SDC Technologies, Inc.로부터 참조 번호 56X1 하에 시판된다. 상기 수지는 약 45초 동안 약 800 rpm의 스핀 속도로 스핀 코팅하여 적용되고, 약 0.9분 당 미터의 벨트 속도에서 융합 벌브 H 램프로부터 UV 광에 노출시켜 경화된다 (2회 통과). UVA (320-390 nm) 및 UVV (395-445 nm) 투여량은 각각 약 4.630 mJ/㎠ 및 약 6.244 mJ/㎠이다.
이 단계에서, 총 보호성 다층 두께는 약 65 ㎛이고, 염료 렌즈는 약 99%의 편광 효율 및 약 14.5-15%의 투과율을 나타낸다.
도 3은 이 실시 예에 따라 제조된 개별적 편광 렌즈의 단면의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지 (배율: 1,000X)이다. 상기 SEM 이미지는 반사-방지 코팅 (1), 내마모성 코팅 (2), 두꺼운 층 (3), 접착 프라이머 (4), 이색성 염료층 (5), 및 유리 기판 (6)으로 구성되는 다른 층을 나타낸다.
비교 예 1:
실시 예 1에서 두꺼운 고분자 제1 층이 생략된 것을 제외하고는, 실시 예 1에서 기재된 바와 같은 동일한 공정은 재현된다.
비교 예 2:
실시 예 1에서 얇은 내마모성 제2 층이 생략된 것을 제외하고는, 실시 예 1에서 기재된 바와 같은 동일한 공정은 재현된다.
비교 예 3:
실시 예 1에서 두꺼운 고분자 제1 층 및 두꺼운 내마모성 제2 층이 상업적으로 이용가능한 내마모성 코팅의 다층 (10층 까지)에 의해 재배치되는 것을 제외하고는, 실시 예 1에서 기재된 바와 같은 동일한 공정은 재현된다. 비록 적절한 보호성 효과가 달성될지라도, 상기 렌즈는 허용가능하지 않은 미관상 결점을 나타낸다.
도 4는 본 실시 예를 따라 제조된 대표적인 편광 렌즈의 단면의 SEM 이미지 (배율: 1,000X)이다.
실시 예 4: 렌즈 특징
편광 효율:
편광 효율 (P.eff)은 가시 분광광도계 (visible spectrophotometer) 및 편광기 (polarizer)를 사용하여 평행 투과율 (T//) 및 수직 투과율 ((T┴)을 측정하여 결정된다. 편광 효율은 하기 식: Peff (%)=[(T//-T┴)/(T//+T┴)]×100을 사용하여 계산된다.
내스크래치성 및 내압입성:
내스크래치성 및 내압입성은 경도계 경도 시험기 (sclerometer hardness tester) (Hardness Test Pencil Models 318/318 S from Erichsen)을 사용하여 수행된다. 간단히, 시험은 한정된 일정 힘으로 표면에 걸쳐 (약 0.75 mm 반경을 갖는) 반구형의 탄화 텅스텐 팁 (tip)의 드로잉으로 이루어진다.
약 5 Newton 하중으로 탄화 텅스텐 팁으로 드로잉한 후 표면상에 나타내는 가시적 마크는 표면 경도의 파손을 나타내고, "X"으로 등급화되는 반면, 스크래치없는 렌즈는 "O"으로 등급화된다.
제2 단계에 있어서, 상기 팁 상에 압력은 약 5 내지 약 20 Newtons으로 증가시켜 변화된다. 시험 결과는 염료층에 깊은 스크래치를 생성하거나 또는 렌즈로부터 적어도 약간의 편광 염료를 제거시키기 위해 요구된 하중을 결정하기 위해 시각적으로 평가되어, 검정 착색된 배경 상에 투명한 마크를 유도한다 (파손시 하중).
약 15 뉴턴 이상의 내스크래치성을 나타낸 렌즈는 "0"으로 등급화되는 반면, 약 15 뉴턴 미만의 하중에서 염료층에 스크래치를 나타내는 렌즈는 "X"로 등급화된다.
접착력:
접착력 수준은 크로스컷 (crosscuts)이 ASTM D3359 방법 D에 따라 만들어진 후에 표준 접착 테이프의 수단에 의해 코팅을 벗겨내도록 시도하여 평가된다. 제조된 편광 렌즈의 접착 성능은 제작 후에 즉시 평가된다. 등급화는 ASTM D3359에 따라 수행된다. 4 B 및 5 B 사이의 접착력을 나타낸 렌즈는 "0"로 등급화되고, 반면 4 B 미만의 낮은 접착력을 제공하는 렌즈는 "X"로 등급화된다.
광학 품질:
열악한 광학 품질을 나타내는 렌즈 (미관상 결함 또는 뒤틀림의 존재)는 "X"로 등급화되고, 반면 우수한 광학 품질을 나타내는 품질은 "O"로 등급화된다.
결과
편광 효율은 모든 샘플에 대해 약 99%이다.
상기의 결과는 표 1에 제공된다. 표 1은 실시 예 1-4에 따라 제조된 렌즈의 특성들을 비교하고, 나중의 세 개의 샘플은 표 1에서 "Comp Ex" 1-3으로 표지된다. "X" 또는 "O"의 등급은 샘플이 통과되었거나 또는 파손되었는지를 나타내기 위해 사용된다. 또한 ASTM D3359에 따른 파손 및 접착력 등급에서 스크래칭 하중은 제공된다.
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 두꺼운 보호층이 적용되지 않은, 비교 예 2의 편광 렌즈 (Comp ex 1)는 낮은 표면 내스크래치성, 압입에 대한 염료층 보호가 없고, 및 저 접찹력을 나타낸다. 내마모성층이 적용되지 않은, 비교 예 3의 렌즈 (Comp ex 2)는, 예상대로 낮은 표면 내스크래치성, 60 ㎛ 두꺼운 보호층에도 불구하고 허용가능하지 않은 염료층 보호, 및 저 접착력을 나타낸다. 보호층이 상업적인 내마모성 코팅의 층을 쌓아 (10) 만들어진, 비교 예 4의 렌즈 (Comp ex 3)는, 우수한 표면 내스크래치성, 압입에 대한 효율적인 염료층 보호를 나타내지만, 낮은 접착력 및 열악한 광학 품질을 나타낸다.
대조적으로, 실시 예 1의 편광 렌즈는 우수한 표면 내스크래치성, 압입에 대해 편광 염료층의 높은 보호, 고 접착력, 및 우수한 광학 품질을 갖는 것으로 평가된다.
표면 내스크래치
(5N 최대 하중)		 염료층 보호 건조 접착력 광학 품질
실시 예 1 O (> 5N) O (18N) O (4-5B) O
Comp ex 1 X (< 1N) X (3N) X (0B) O
Comp ex 2 X (< 1N) X (8N) X (2B) O
Comp ex 3 O (> 5N) O (20N) X (0B) X
여기에 개시된 구현 예가 예시의 목적을 위해 서술되는 반면, 상기 상세한 설명은 첨부된 청구항 또는 본 개시의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 따라서, 다양한 변형, 적용, 및 변경은 본 개시 또는 첨부된 청구항의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 기술분야의 당업자에게 일어날 수 있다.

Claims (20)

  1. 투광성 기판;
    상기 투광성 기판의 표면상에 배치되고, 이색성 염료를 포함하는 편광층; 및
    상기 편광층 상에 배치된 보호성 다층을 포함하고, 여기서 상기 보호성 다층은:
    상기 편광층 상에 배치되며, 적어도 약 20 마이크로미터의 두께를 갖는 두꺼운 고분자 제1 층; 및
    상기 두꺼운 고분자 제1 층 상에 배치되며, 약 10 마이크로미터 이하의 두께를 갖는 얇은 내마모성 제2 층을 포함하는 편광 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제품은 상기 편광층 및 상기 보호성 다층의 두꺼운 고분자 제1 층 사이에 개재된 접착 촉진 프라이머층을 더욱 포함하는 편광 제품.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 접착 촉진 프라이머층은 실란을 포함하는 편광 제품.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 편광층은 그 내부에 함침된 실록산을 더욱 포함하는 편광 제품.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 두꺼운 고분자 제1 층은 약 40 내지 약 60 마이크로미터의 두께를 갖는 편광 제품.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 얇은 내마모성층은 약 1 내지 약 5 마이크로미터의 두께를 갖는 편광 제품.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 두꺼운 고분자 제1 층은 약 40 내지 약 60 마이크로미터의 두께를 갖고, 상기 얇은 내마모성층은 약 1 내지 약 5 마이크로미터의 두께를 갖는 편광 제품.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 두꺼운 고분자 제1 층은 광=경화성 (메타)아크릴레이트를 포함하는 편광 제품.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 광=경화성 (메타)아크릴레이트는 약 40 내지 약 90 중량 퍼센트의 반응성 희석제 비닐 단량체를 포함하는 조성물로부터 형성되는 편광 제품.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 반응성 희석제 비닐 단량체는 하이드록시 에틸 메타아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 아크릴산, 테트라하이드로푸퓨릴 아크릴레이트, 또는 이의 혼합물 또는 블랜드를 포함하는 편광 제품.
  11. 유리 기판;
    상기 유리 기판의 표면상에 배치되며, 이색성 염료 및 함침된 실록산을 포함하는 편광층; 및
    상기 편광층 상에 배치된 보호성 다층을 포함하고, 여기서 상기 보호성 다층은:
    상기 편광층 상에 배치된 약 40 내지 약 60 마이크로미터의 두께를 갖는 두꺼운 고분자 제1 층; 및
    상기 두꺼운 고분자 제1 층 상에 배치된 약 1 내지 약 5 마이크로미터의 두께를 갖는 얇은 내마모성 제2 층을 포함하는 편광 제품.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제품은 상기 편광층 및 상기 보호성 다층의 두꺼운 고분자 제1 층 사이에 개재된 접착 촉진 프라이머층을 더욱 포함하는 편광 제품.
  13. 투광성 기판을 제공하는 단계;
    상기 투광성 기판의 표면의 적어도 일부 상에 이색성 염료를 포함하는 편광층을 형성시키는 단계;
    상기 편광층 상에 적어도 약 20 마이크로미터의 두께를 갖는 두꺼운 고분자 제1 층을 형성시키는 단계; 및
    상기 두꺼운 고분자 제1 층 상에 약 10 마이크로미터 이하의 두께를 갖는 얇은 내마모성 제2 층을 형성시키는 단계를 포함하는 편광 제품의 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 방법은 상기 편광층을 형성하기 전에 단축의 방향에서 상기 표면을 연마시켜 상기 투광성 기판의 표면상에 복수의 미세홈을 형성시키는 단계를 더욱 포함하는 편광 제품의 제조방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 방법은 상기 편광층의 이색성 염료를 불용화 및 안정화시키는 단계를 더욱 포함하는 편광 제품의 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 이색성 염료를 불용화 및 안정화시키는 단계는:
    상기 편광층과 γ-아미노트리메톡시실란 및/또는 γ-아미노트리에톡시실란으로부터 제조된 수성 용액을 접촉시키는 단계; 및
    상기 γ-아미노트리메톡시실란 및/또는 γ-아미노트리에톡시실란을 상기 편광층에 함침시키기 위해 상기 접촉된 편광층을 약 60 ℃ 및 약 140 ℃ 사이에서 가열시키는 단계를 포함하는 편광 제품의 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 이색성 염료를 불용화 및 안정화시키는 단계는:
    상기 열 처리된 편광층과 수성 용액의 에폭시알킬트리알콕시실란을 접촉시키는 단계;
    상기 에폭시알킬트리알콕시실란을 축합 및/또는 중합시키기 위해 상기 에폭시알킬트리알콕시실란을 반응시키는 단계; 및
    상기 편광층에 반응된 에폭시알킬트리알콕시실란을 함침시키기 위해 상기 반응된 에폭시알킬트리알콕시실란을 약 60 ℃ 및 약 220 ℃ 사이에서 가열시키는 단계를 더욱 포함하는 편광 제품의 제조방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 방법은 상기 두꺼운 고분자 제1 층을 형성시키기 전에 상기 편광층 상에 접착 촉진 프라이머층을 증착시키는 단계를 더욱 포함하는 편광 제품의 제조방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 편광층 상에 두꺼운 고분자 제1 층을 형성시키는 단계는 약 40 내지 약 90 중량 퍼센트의 반응성 희석제 비닐 단량체를 포함하는 광=경화성 (메타)아크릴레이트 조성물을 조사시키는 단계를 포함하는 편광 제품의 제조방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 반응성 희석제 비닐 단량체는 하이드록시 에틸 메타아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 아크릴산, 테트라하이드로푸퓨릴 아크릴레이트, 또는 이의 혼합물 또는 블랜드를 포함하는 편광 제품의 제조방법.
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