鏡片製造方法
2023-07-23 02:12:06 2
專利名稱：鏡片製造方法
技術領域：
本發明涉及一種在一個面上具有多個凹凸的鏡片的製造方法。
背景技術：
菲涅耳透鏡和複眼透鏡等的鏡片，當薄片整體剛性不足時，由於彎曲導致和其他的部件產生局部的接觸，從而會在鏡的表面上產生劃傷或破損。因此，為了提高薄片整體的剛性，研究了在薄片的基底上使用玻璃基板的技術方案(例如，參照日本特開平4-242703號公報)。
但是，存在這樣的問題利用現有技術直接在玻璃基板上成形透鏡時，脫模時玻璃基板幾乎不發生撓變，脫模時的透鏡和模具的粘附能力遠遠大於使用樹脂基板的情況，產生脫模時玻璃基板發生破損等的不好情況。
發明內容
為了解決上述問題，根據本發明的第一方面的鏡片的製造方法，所述鏡片包括玻璃基板和樹脂制的透鏡層，透鏡層直接成形在該玻璃基板上，具有多個凹凸，鏡片的製造方法包括以下工序母模製作工序，製作可撓性的母模，母模用於成形所述透鏡層；填充工序，在母模和玻璃基板之間填充透鏡層用樹脂；固化工序，使透鏡層用樹脂固化；以及剝離工序，在使母模和玻璃基板分離(離間)的方向上使母模的一端彎曲，並通過繼續使母模彎曲直到母模的另一端，從而剝離母模和透鏡。基於此，能夠大幅度減少母模和透鏡層剝離所需要的力。因此容易生產具有玻璃基板的塊大的鏡片。
在上述的生產方法中，母模由以雙(2-)惡唑啉或苯氧基樹脂為主要成分的材料形成。基於此，能夠確保母模的耐久性，反覆使用母模。
上述的生產方法還包括基板處理工序，基板處理工序在填充工序之前，在玻璃基板的形成透鏡層的面上塗敷(塗層)矽烷偶聯劑。基於此，能夠提高玻璃基板和透鏡層的粘附強度。
在上述的生產方法中，填充工序在對環境進行減壓的狀態下進行。基於此，能夠將透鏡層用樹脂填充到母模的各處。
在上述的生產方法中，作為可撓性的母模使用具有形狀復原性的母模，在接受了剝離工序中的撓變之後，恢復成填充工序中的形狀。基於此，因為能夠反覆利用母模成型透鏡層，所以能夠降低生產成本。
此外，上述的發明的概要並沒有列舉盡本發明所需要的全部技術特徵，對這些技術特徵進行置換組合後得到的技術方案也屬於本發明的保護範圍。
圖1是根據本實施例的背投顯示器800的結構示意圖。
圖2是圖1所示的屏幕500的A部分的放大圖。
圖3是菲涅耳透鏡200的平面圖。
圖4是菲涅耳透鏡200的截面圖。
圖5是表示菲涅耳透鏡200的結構的示例的局部截面圖。
圖6是菲涅耳透鏡200的生產工序的一個例子的示意圖。
圖7是菲涅耳透鏡200的生產工序的一個例子的示意圖。
圖8是菲涅耳透鏡200的生產工序的一個例子的示意圖。
圖9是菲涅耳透鏡200的生產工序的一個例子的示意圖。
圖10是菲涅耳透鏡200的生產工序的一個例子的示意圖。
圖11是菲涅耳透鏡200的生產工序的一個例子的示意圖。
圖12是母模30的形狀復原性的試驗方法的概念圖。
圖13是母模30的形狀復原性的試驗方法的概念圖。
具體實施例方式
下面，通過發明的實施例來說明本發明，但以下實施例並不用於限定本發明權利要求保護的範圍，而且，實施例中說明的全部特徵的組合併不一定是發明的技術方案所必需的。
圖1表示作為鏡片的一個實施例的背投顯示器(rear projectiondisplay)800的結構。背投顯示器800包括光學引擎(optical engine)700、鏡子(反射鏡)600及屏幕(screen)500。從光學引擎700輸出的光學圖像經鏡子600反射後入射到屏幕500。屏幕500通過將入射的光學圖像漫射，並向觀察者側射出，從而實現適當的觀察區域。
圖2表示圖1的屏幕500的A部分的具體結構。屏幕500包括相互平行地靠近或貼緊的菲涅耳透鏡200、雙凸透鏡(Lenticularlens)100、以及前面板300。菲涅耳透鏡200包括多個稜鏡20，利用稜鏡20使從光學引擎700射出的光的前進方向與基本上和屏幕500垂直的方向一致。雙凸透鏡100包括多個半圓柱狀單透鏡10，並通過單透鏡10將入射的光漫射射出。前面板300在保護雙凸透鏡100的同時，通過施加在表面上的防炫光(Anti-Glare)(AG)處理或防反射(AR)處理，減少外界光的反射。稜鏡20和單透鏡10是透鏡層的多個凹凸的一個例子。雙凸透鏡100也可以是複眼透鏡(又稱蠅眼透鏡)。
雙凸透鏡100和菲涅耳透鏡200是本發明的鏡片的一例。稜鏡20和單透鏡10是透鏡層中的多個凹凸的一例。鏡片可以是具備多個拱頂狀的單透鏡的複眼鏡片。這種情況下，多個拱頂狀的單透鏡是本發明的透鏡層中的多個凹凸的一例。下面，以菲涅耳透鏡200作為本發明的鏡片的一例來說明發明的實施例。
保持部件400以使稜鏡20和單透鏡10對置的狀態保持菲涅耳透鏡200、雙凸透鏡100、以及前面板300的邊緣端部。保持部件400設置在例如屏幕500的邊緣部的上下左右四個位置。保持部件400由例如具有彈性的金屬或者樹脂形成。
圖3表示菲涅耳透鏡200的平面圖。圖4表示菲涅耳透鏡200的截面圖。菲涅耳透鏡200的稜鏡20無間隙地排列成同心圓狀。另外，菲涅耳透鏡200的外形以對應於屏幕500的用途的縱橫比形成。例如，當作為背投顯示器800使用時，圖3的橫向和縱向的比率大約是16∶9。橫向和縱向比率的其他例子大約是4∶3。另外，如圖4所示，構成菲涅耳透鏡200的稜鏡20的高度越向外側越高。
圖5是表示菲涅耳透鏡200結構的示例的截面圖。菲涅耳透鏡200包括玻璃基板24、以及透鏡層26。本實施例中的透鏡層26是紫外線固化性的透明的聚氨酯丙烯酸酯樹脂(2P樹脂)。玻璃基板24是透明玻璃板。玻璃基板24以確保菲涅耳透鏡200所要求的強度的厚度形成。例如，菲涅耳透鏡200的面積越大，玻璃基板24的厚度越厚。透鏡層26位於玻璃基板24的單面上，與玻璃基板24一體成型。
圖6至圖11是菲涅耳透鏡200的生產方法的實施例。本實施例中的的生產方法包括製作可撓性的母模30的母模製作工序，在母模30和玻璃基板24之間填充透鏡用樹脂21的填充工序；使透鏡用樹脂21固化的固化工序；以及剝離母模30的剝離工序。
圖6和圖7是本實施例的母模製作工序，首先，準備具有與菲涅爾透鏡200的透鏡面相同的凹凸形狀的公模70，在該公模70上使用分配器40注入未固化的模具用樹脂23。公模70諸如由矽橡膠形成。而且，公模70能夠通過向使用公知的方法諸如切削加工和雷射加工等的方法製造的母模(例如模具等)分配矽橡膠製成。公模70在菲涅爾透鏡200的凹凸形狀的周圍具有擋住部74。公模70還具有比菲涅爾透鏡200的凹凸形狀高、但比擋住部74低的阻流形成凸起72。在該工序中，未固化的模用樹脂23被填充在擋住部74的內側中的菲涅爾透鏡200的透鏡面的凹凸的各處。
模用樹脂23由以雙(2-)惡唑啉(oxazoline)或苯氧基樹脂為主要成分的材料形成。當將未固化的模用樹脂23填充在公模70中時，為了防止裹入空氣，最好在減壓的真空槽中進行。而且，可以用與公模70的基準平面不平行的板加壓填充到公模70的未固化狀態的模用樹脂23的上表面，以使填充到公模70的模用樹脂23的上表面與公模70的基準平面諸如圖6所示的公模70的下表面平行。
接著，在填充到公模70的狀態下使模用樹脂23固化。模用樹脂23通過在公模70內固化從而成為母模30。母模30即使在固化狀態下也具有可撓性。因此，如圖7所示，在使母模30從公模70上剝離的方向上使母模30的一端彎曲，繼續使母模30彎曲直到另一端，從而將母模30從公模70上剝離。
下面，就模用樹脂23分別以雙(2-)惡唑啉為主要成分的材料製成、以及以苯氧基樹脂為主要成分製成時的母模製作工序的一個實施例進行說明。首先，模用樹脂23以雙(2-)惡唑啉為主要成分時的材料組合如下所述。
a)2，2』-(1，3-亞苯基)雙(2-)惡唑啉291.6重量份b)雙胺(diamine)(2-3聚物(量體))198重量份c)二羧酸56.4重量份d)雙F型環氧樹脂(環氧當量170-180)340重量份e)催化劑(1，4-二溴丁烷)1重量份首先，混合a)、b)和c)，在120℃下預反應一個小時。其後，再混合d)和e)，並填充到公模70中，進行正式反應。正式反應的條件首先在80℃下反應8個小時，接著在120℃下反應3個小時(分段固化)，最後在140℃下反應3個小時(後固化)。
接著，模用樹脂23以苯氧基樹脂為主要成分時的材料組合如下所述。
p)雙苯酚F55重量份q)雙苯酚F型環氧樹脂100重量份r)亞磷酸三苯酯2.0重量份混合方法如下所述。首先，使p)、q)和r)混合溶解，成為樹脂組成物。而且，在下面的固化條件下使該樹脂組合物固化。
1)90℃×6個小時2)120℃×4個小時而且，上述的配料例、反應條件和固化條件只是一個實施例。
圖8和圖9示出了在母模30和玻璃基板24之間填充透鏡用樹脂21的填充工序。將通過母模製作工序成形的母模30放置於平坦的定盤60的上面，將透鏡層26的形成有反轉形狀的腔體側朝上。母模30因為具有可撓性，所以通過放置於平坦的定盤60上來確保母模30的平坦度。接著，如圖8所示，使用分配器40將未固化的透鏡用樹脂21填充到母模30的整個腔體中。透鏡用樹脂21是例如聚氨酯丙烯酸酯樹脂等透明的紫外線固化樹脂。本實施例中的未固化狀態的透鏡用樹脂21呈粘度高的粘性流體狀態。
接著，準備玻璃基板24。為了提高與透鏡層26的粘附性，在玻璃基板24的單面上塗敷(coating)矽烷偶聯劑(silane coupling)。例如在玻璃基板24上塗布矽烷偶聯劑，在塗布有矽烷偶聯劑的玻璃基板24上進行預定的加熱處理。在加熱處理後，用水等的溶劑衝洗多餘的矽烷偶聯劑。基於此，能夠改善矽烷偶聯劑的塗層濃度(塗りムラ)。通過將矽烷偶聯劑塗敷在玻璃基板24上，使作為無機物的玻璃基板24和作為有機物的透鏡層26的粘附強度提高。
接著，使玻璃基板24的塗敷有矽烷偶聯劑的面與未固化狀態的透鏡用樹脂21粘附(圖9)。而且，相對於母模30加壓玻璃基板24。例如，加壓玻璃基板24的上表面，以使從母模30的上表面到玻璃基板24的上表面的距離成為菲涅爾透鏡的稜鏡20的谷部(波谷)到玻璃基板24的背面的距離。此外，圖9所示的加壓玻璃基板24的上表面的工序在對母模30的周圍環境進行減壓的真空槽的內部進行。基於此，透鏡用樹脂21不會含有氣泡，確確實實地被填充到母模30中的透鏡層26的整個腔體。此外，母模30中的透鏡層26的腔體的外側形成有通過公模70的阻流形成凸起72成形的阻流部32。阻流部32阻擋從玻璃基板24的範圍中溢出的多餘的透鏡用樹脂21。
圖10示出了本實施例的固化工序。固化工序在大氣壓下進行。在固化工序中，通過從玻璃基板24側照射紫外線，使透鏡用樹脂21固化。使用紫外線燈44進行紫外線照射。為使透鏡用未固化樹脂21固化，從玻璃基板24的上方使紫外線燈44發光足夠時間。在紫外線照射後，真空槽的內部恢復為大氣壓。透鏡用樹脂21固化後成為透鏡層26。
圖11示出了本實施例的剝離工序。在剝離工序中，將母模30從玻璃基板24和透鏡層26中剝離。首先，使經過固化工序的母模30、透鏡層26和玻璃基板24基於圖10所示的狀態上下翻轉。也就是說，將玻璃基板24放置在下面，將母模30放置在上面。接著，在使母模30和玻璃基板24分離的方向上、即上方，使母模30的一端彎曲，一邊繼續使母模30彎曲一邊提到高處，直到母模30的另一端，。這樣一來，從透鏡層26上剝離母模30。剝離後，通過切出使用於屏幕500的區域，從而製成菲涅耳透鏡200。而且，可撓性的母模30優選在剝離工序後的預定時間以內，具有形狀復原性，復原成填充工序中的母模30的形狀。基於此，通過母模能夠反覆成形透鏡層，所以能夠降低生產成本。
圖12和圖13是樹脂制的母模30的形狀復原性的試驗方法的概念圖。下面，將本實施例的母模30的形狀復原性與作為現有的金屬制母模的一例的電鑄模31進行比較。電鑄模31諸如是鎳電鑄模。關於母模30和電鑄模31準備下面尺寸的試驗片。
母模30寬度20mm、長度200mm、厚度2.3mm和3.7mm(兩種)；電鑄模31寬度20mm、長度200mm、厚度0.5mm和2.0mm(兩種)將彎曲預定次數後的試驗片的彎曲量表示成下面的表1。而且，表中「-」表示試驗不能繼續進行的狀態。
表1
從表1可知，電鑄模31在試驗片厚度為2mm，R160mm、R240mm中的任一情況下，經一次彎曲都產生大於等於6.0mm的彎曲量。而且，在試驗片厚度為0.5mm，R160mm的情況下，經大於等於10次彎曲產生3.0mm的彎曲量；在試驗片厚度為0.5mm，R240mm的情況下，經大於等於5次彎曲產生1.0mm的彎曲量。
另一方面，本實施例的母模30在試驗片厚度為3.7mm，R160mm的情況下，經50次彎曲產生0.3mm的彎曲量，經100次彎曲產生0.8mm的彎曲量。而且，在試驗片厚度為2.3mm，R160mm和R240mm的情況下，經100次彎曲都產生0.3mm的彎曲量。而且，母模30的彎曲量通過放置5分鐘就都沒有了。從以上的試驗結果可以知道，本實施例的母模30與現有的電鑄模31相比較，大幅提高了形狀復原性。而且，因為即使反覆彎曲，形狀也能復原，所以在製造具有玻璃基板的鏡片的時候能夠反覆使用母模30。
從以上說明中可明確，根據本實施例，在剝離工序中，能夠在使母模30彎曲的同時逐漸地剝離母模30和透鏡層26。因此，與在平行狀態下剝離玻璃基板24和母模30處於行的現有的製造方法相比，能夠大幅度降低母模30和透鏡層26剝離所需要的負載。因此，即使是具有玻璃基板的形狀大的鏡片，也能夠不損壞玻璃基板24容易地進行製造。而且，因為母模30能夠反覆使用，所以能夠以低成本製造鏡片。
以上，利用實施例對本發明進行了說明，但本發明的技術範圍並不僅限於上述實施例中所記載的範圍。對於本領域的技術人員來說，上述實施例可以有各種變更和改進。任何變更或改進的實施例也均應包含在本發明的保護範圍之內，這可從權利要求顯而易見地推導出。
權利要求
1.一種鏡片的製造方法，所述鏡片包括玻璃基板和樹脂制的透鏡層，所述透鏡層直接成形在該玻璃基板上，具有多個凹凸，所述鏡片的製造方法包括以下工序母模製作工序，製作可撓性的母模，所述母模用於成形所述透鏡層；填充工序，在所述母模和所述玻璃基板之間填充所述透鏡層用樹脂；固化工序，使所述透鏡層用樹脂固化；以及剝離工序，在使所述母模和所述玻璃基板分離的方向上使所述母模的一端彎曲，並通過繼續使所述母模彎曲直到所述母模的另一端，從而剝離所述母模和所述透鏡。
2.根據權利要求1所述的鏡片製造方法，其中，所述母模由以雙惡唑啉或苯氧基樹脂為主要成分的材料形成。
3.根據權利要求1所述的鏡片製造方法，其中，還包括基板處理工序，所述基板處理工序位於所述填充工序之前，在所述玻璃基板的形成所述透鏡層的面上塗敷矽烷偶聯劑。
4.根據權利要求1所述的鏡片製造方法，其中，所述填充工序在對環境進行減壓的狀態下進行。
5.根據權利要求1所述的鏡片製造方法，其中，作為所述可撓性的母模使用具有形狀復原性的母模，在接受了所述剝離工序中的撓變之後，恢復成所述填充工序中的形狀。
全文摘要
本發明公開了一種鏡片製造方法，包括以下工序母模製作工序，製作可撓性的母模，所述母模用於成形透鏡層；填充工序，在母模和玻璃基板之間填充透鏡層用樹脂；固化工序，使透鏡層用樹脂固化；以及剝離工序，在使母模和玻璃基板分離的方向上使母模的一端彎曲，並通過繼續使母模彎曲直到母模的另一端，從而剝離母模和透鏡。
文檔編號B29D11/00GK1815269SQ20061000279
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月28日 優先權日2005年1月31日
發明者下間裕之, 楚山誠, 淺野幸雄, 今井一成 申請人:株式會社有澤製作所