CN1815269A - 镜片制造方法 - Google Patents

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CN1815269A CNA2006100027955A CN200610002795A CN1815269A CN 1815269 A CN1815269 A CN 1815269A CN A2006100027955 A CNA2006100027955 A CN A2006100027955A CN 200610002795 A CN200610002795 A CN 200610002795A CN 1815269 A CN1815269 A CN 1815269A
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浅野幸雄
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Arisawa Mfg Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种镜片制造方法，包括以下工序：母模制作工序，制作可挠性的母模，所述母模用于成形透镜层；填充工序，在母模和玻璃基板之间填充透镜层用树脂；固化工序，使透镜层用树脂固化；以及剥离工序，在使母模和玻璃基板分离的方向上使母模的一端弯曲，并通过继续使母模弯曲直到母模的另一端，从而剥离母模和透镜。

Description

镜片制造方法
技术领域
本发明涉及一种在一个面上具有多个凹凸的镜片的制造方法。
背景技术
菲涅耳透镜和复眼透镜等的镜片，当薄片整体刚性不足时，由于弯曲导致和其他的部件产生局部的接触，从而会在镜的表面上产生划伤或破损。因此，为了提高薄片整体的刚性，研究了在薄片的基底上使用玻璃基板的技术方案(例如，参照日本特开平4-242703号公报)。
但是，存在这样的问题：利用现有技术直接在玻璃基板上成形透镜时，脱模时玻璃基板几乎不发生挠变，脱模时的透镜和模具的粘附能力远远大于使用树脂基板的情况，产生脱模时玻璃基板发生破损等的不好情况。
发明内容
为了解决上述问题，根据本发明的第一方面的镜片的制造方法，所述镜片包括玻璃基板和树脂制的透镜层，透镜层直接成形在该玻璃基板上，具有多个凹凸，镜片的制造方法包括以下工序：母模制作工序，制作可挠性的母模，母模用于成形所述透镜层；填充工序，在母模和玻璃基板之间填充透镜层用树脂；固化工序，使透镜层用树脂固化；以及剥离工序，在使母模和玻璃基板分离(离间)的方向上使母模的一端弯曲，并通过继续使母模弯曲直到母模的另一端，从而剥离母模和透镜。基于此，能够大幅度减少母模和透镜层剥离所需要的力。因此容易生产具有玻璃基板的块大的镜片。
在上述的生产方法中，母模由以双(2-)恶唑啉或苯氧基树脂为主要成分的材料形成。基于此，能够确保母模的耐久性，反复使用母模。
上述的生产方法还包括基板处理工序，基板处理工序在填充工序之前，在玻璃基板的形成透镜层的面上涂敷(涂层)硅烷偶联剂。基于此，能够提高玻璃基板和透镜层的粘附强度。
在上述的生产方法中，填充工序在对环境进行减压的状态下进行。基于此，能够将透镜层用树脂填充到母模的各处。
在上述的生产方法中，作为可挠性的母模使用具有形状复原性的母模，在接受了剥离工序中的挠变之后，恢复成填充工序中的形状。基于此，因为能够反复利用母模成型透镜层，所以能够降低生产成本。
此外，上述的发明的概要并没有列举尽本发明所需要的全部技术特征，对这些技术特征进行置换组合后得到的技术方案也属于本发明的保护范围。
附图说明
图1是根据本实施例的背投显示器800的结构示意图。
图2是图1所示的屏幕500的A部分的放大图。
图3是菲涅耳透镜200的平面图。
图4是菲涅耳透镜200的截面图。
图5是表示菲涅耳透镜200的结构的示例的局部截面图。
图6是菲涅耳透镜200的生产工序的一个例子的示意图。
图7是菲涅耳透镜200的生产工序的一个例子的示意图。
图8是菲涅耳透镜200的生产工序的一个例子的示意图。
图9是菲涅耳透镜200的生产工序的一个例子的示意图。
图10是菲涅耳透镜200的生产工序的一个例子的示意图。
图11是菲涅耳透镜200的生产工序的一个例子的示意图。
图12是母模30的形状复原性的试验方法的概念图。
图13是母模30的形状复原性的试验方法的概念图。
具体实施方式
下面，通过发明的实施例来说明本发明，但以下实施例并不用于限定本发明权利要求保护的范围，而且，实施例中说明的全部特征的组合并不一定是发明的技术方案所必需的。
图1表示作为镜片的一个实施例的背投显示器(rear projectiondisplay)800的结构。背投显示器800包括光学引擎(optical engine)700、镜子(反射镜)600及屏幕(screen)500。从光学引擎700输出的光学图像经镜子600反射后入射到屏幕500。屏幕500通过将入射的光学图像漫射，并向观察者侧射出，从而实现适当的观察区域。
图2表示图1的屏幕500的A部分的具体结构。屏幕500包括相互平行地靠近或贴紧的菲涅耳透镜200、双凸透镜(Lenticularlens)100、以及前面板300。菲涅耳透镜200包括多个棱镜20，利用棱镜20使从光学引擎700射出的光的前进方向与基本上和屏幕500垂直的方向一致。双凸透镜100包括多个半圆柱状单透镜10，并通过单透镜10将入射的光漫射射出。前面板300在保护双凸透镜100的同时，通过施加在表面上的防炫光(Anti-Glare)(AG)处理或防反射(AR)处理，减少外界光的反射。棱镜20和单透镜10是透镜层的多个凹凸的一个例子。双凸透镜100也可以是复眼透镜(又称蝇眼透镜)。
双凸透镜100和菲涅耳透镜200是本发明的镜片的一例。棱镜20和单透镜10是透镜层中的多个凹凸的一例。镜片可以是具备多个拱顶状的单透镜的复眼镜片。这种情况下，多个拱顶状的单透镜是本发明的透镜层中的多个凹凸的一例。下面，以菲涅耳透镜200作为本发明的镜片的一例来说明发明的实施例。
保持部件400以使棱镜20和单透镜10对置的状态保持菲涅耳透镜200、双凸透镜100、以及前面板300的边缘端部。保持部件400设置在例如屏幕500的边缘部的上下左右四个位置。保持部件400由例如具有弹性的金属或者树脂形成。
图3表示菲涅耳透镜200的平面图。图4表示菲涅耳透镜200的截面图。菲涅耳透镜200的棱镜20无间隙地排列成同心圆状。另外，菲涅耳透镜200的外形以对应于屏幕500的用途的纵横比形成。例如，当作为背投显示器800使用时，图3的横向和纵向的比率大约是16∶9。横向和纵向比率的其他例子大约是4∶3。另外，如图4所示，构成菲涅耳透镜200的棱镜20的高度越向外侧越高。
图5是表示菲涅耳透镜200结构的示例的截面图。菲涅耳透镜200包括玻璃基板24、以及透镜层26。本实施例中的透镜层26是紫外线固化性的透明的聚氨酯丙烯酸酯树脂(2P树脂)。玻璃基板24是透明玻璃板。玻璃基板24以确保菲涅耳透镜200所要求的强度的厚度形成。例如，菲涅耳透镜200的面积越大，玻璃基板24的厚度越厚。透镜层26位于玻璃基板24的单面上，与玻璃基板24一体成型。
图6至图11是菲涅耳透镜200的生产方法的实施例。本实施例中的的生产方法包括：制作可挠性的母模30的母模制作工序，在母模30和玻璃基板24之间填充透镜用树脂21的填充工序；使透镜用树脂21固化的固化工序；以及剥离母模30的剥离工序。
图6和图7是本实施例的母模制作工序，首先，准备具有与菲涅尔透镜200的透镜面相同的凹凸形状的公模70，在该公模70上使用分配器40注入未固化的模具用树脂23。公模70诸如由硅橡胶形成。而且，公模70能够通过向使用公知的方法诸如切削加工和激光加工等的方法制造的母模(例如模具等)分配硅橡胶制成。公模70在菲涅尔透镜200的凹凸形状的周围具有挡住部74。公模70还具有比菲涅尔透镜200的凹凸形状高、但比挡住部74低的阻流形成凸起72。在该工序中，未固化的模用树脂23被填充在挡住部74的内侧中的菲涅尔透镜200的透镜面的凹凸的各处。
模用树脂23由以双(2-)恶唑啉(oxazoline)或苯氧基树脂为主要成分的材料形成。当将未固化的模用树脂23填充在公模70中时，为了防止裹入空气，最好在减压的真空槽中进行。而且，可以用与公模70的基准平面不平行的板加压填充到公模70的未固化状态的模用树脂23的上表面，以使填充到公模70的模用树脂23的上表面与公模70的基准平面诸如图6所示的公模70的下表面平行。
接着，在填充到公模70的状态下使模用树脂23固化。模用树脂23通过在公模70内固化从而成为母模30。母模30即使在固化状态下也具有可挠性。因此，如图7所示，在使母模30从公模70上剥离的方向上使母模30的一端弯曲，继续使母模30弯曲直到另一端，从而将母模30从公模70上剥离。
下面，就模用树脂23分别以双(2-)恶唑啉为主要成分的材料制成、以及以苯氧基树脂为主要成分制成时的母模制作工序的一个实施例进行说明。首先，模用树脂23以双(2-)恶唑啉为主要成分时的材料组合如下所述。
a)2，2’-(1，3-亚苯基)双(2-)恶唑啉：291.6重量份
b)双胺(diamine)(2-3聚物(量体))：198重量份
c)二羧酸：56.4重量份
d)双F型环氧树脂(环氧当量170-180)：340重量份
e)催化剂(1，4-二溴丁烷)：1重量份
首先，混合a)、b)和c)，在120℃下预反应一个小时。其后，再混合d)和e)，并填充到公模70中，进行正式反应。正式反应的条件首先在80℃下反应8个小时，接着在120℃下反应3个小时(分段固化)，最后在140℃下反应3个小时(后固化)。
接着，模用树脂23以苯氧基树脂为主要成分时的材料组合如下所述。
p)双苯酚F：55重量份
q)双苯酚F型环氧树脂：100重量份
r)亚磷酸三苯酯：2.0重量份
混合方法如下所述。首先，使p)、q)和r)混合溶解，成为树脂组成物。而且，在下面的固化条件下使该树脂组合物固化。
1)90℃×6个小时
2)120℃×4个小时
而且，上述的配料例、反应条件和固化条件只是一个实施例。
图8和图9示出了在母模30和玻璃基板24之间填充透镜用树脂21的填充工序。将通过母模制作工序成形的母模30放置于平坦的定盘60的上面，将透镜层26的形成有反转形状的腔体侧朝上。母模30因为具有可挠性，所以通过放置于平坦的定盘60上来确保母模30的平坦度。接着，如图8所示，使用分配器40将未固化的透镜用树脂21填充到母模30的整个腔体中。透镜用树脂21是例如聚氨酯丙烯酸酯树脂等透明的紫外线固化树脂。本实施例中的未固化状态的透镜用树脂21呈粘度高的粘性流体状态。
接着，准备玻璃基板24。为了提高与透镜层26的粘附性，在玻璃基板24的单面上涂敷(coating)硅烷偶联剂(silane coupling)。例如在玻璃基板24上涂布硅烷偶联剂，在涂布有硅烷偶联剂的玻璃基板24上进行预定的加热处理。在加热处理后，用水等的溶剂冲洗多余的硅烷偶联剂。基于此，能够改善硅烷偶联剂的涂层浓度(塗りムラ)。通过将硅烷偶联剂涂敷在玻璃基板24上，使作为无机物的玻璃基板24和作为有机物的透镜层26的粘附强度提高。
接着，使玻璃基板24的涂敷有硅烷偶联剂的面与未固化状态的透镜用树脂21粘附(图9)。而且，相对于母模30加压玻璃基板24。例如，加压玻璃基板24的上表面，以使从母模30的上表面到玻璃基板24的上表面的距离成为菲涅尔透镜的棱镜20的谷部(波谷)到玻璃基板24的背面的距离。此外，图9所示的加压玻璃基板24的上表面的工序在对母模30的周围环境进行减压的真空槽的内部进行。基于此，透镜用树脂21不会含有气泡，确确实实地被填充到母模30中的透镜层26的整个腔体。此外，母模30中的透镜层26的腔体的外侧形成有通过公模70的阻流形成凸起72成形的阻流部32。阻流部32阻挡从玻璃基板24的范围中溢出的多余的透镜用树脂21。
图10示出了本实施例的固化工序。固化工序在大气压下进行。在固化工序中，通过从玻璃基板24侧照射紫外线，使透镜用树脂21固化。使用紫外线灯44进行紫外线照射。为使透镜用未固化树脂21固化，从玻璃基板24的上方使紫外线灯44发光足够时间。在紫外线照射后，真空槽的内部恢复为大气压。透镜用树脂21固化后成为透镜层26。
图11示出了本实施例的剥离工序。在剥离工序中，将母模30从玻璃基板24和透镜层26中剥离。首先，使经过固化工序的母模30、透镜层26和玻璃基板24基于图10所示的状态上下翻转。也就是说，将玻璃基板24放置在下面，将母模30放置在上面。接着，在使母模30和玻璃基板24分离的方向上、即上方，使母模30的一端弯曲，一边继续使母模30弯曲一边提到高处，直到母模30的另一端，。这样一来，从透镜层26上剥离母模30。剥离后，通过切出使用于屏幕500的区域，从而制成菲涅耳透镜200。而且，可挠性的母模30优选在剥离工序后的预定时间以内，具有形状复原性，复原成填充工序中的母模30的形状。基于此，通过母模能够反复成形透镜层，所以能够降低生产成本。
图12和图13是树脂制的母模30的形状复原性的试验方法的概念图。下面，将本实施例的母模30的形状复原性与作为现有的金属制母模的一例的电铸模31进行比较。电铸模31诸如是镍电铸模。关于母模30和电铸模31准备下面尺寸的试验片。
母模30：宽度20mm、长度200mm、厚度2.3mm和3.7mm(两种)；
电铸模31：宽度20mm、长度200mm、厚度0.5mm和2.0mm(两种)
将弯曲预定次数后的试验片的弯曲量表示成下面的表1。而且，表中“-”表示试验不能继续进行的状态。
表1：
  材料R(mm)   次数                     变形量(mm)
  电铸模31(厚度mm)   母模30(厚度mm)
  0.5t   2.0t   2.3t   3.7t
  160   0   0.0   0.0   0.0   0.0
  1   2.5   9.5   0.0   0.0
  5   2.5   12.0   0.0   0.3
  10   3.0   -   0.0   0.3
  20   3.0   -   0.0   0.3
  50   3.0   -   0.3   0.3
  100   3.0   -   0.3   0.8
  240   0   0.0   0.0   0.0   0.0
  1   0.5   6.0   0.0   0.0
  5   1.0   7.0   0.0   0.0
  10   1.0   7.0   0.0   0.0
  20   1.0   7.5   0.0   0.0
  50   1.0   7.5   0.0   0.3
  100   1.0   -   0.3   0.3
从表1可知，电铸模31在试验片厚度为2mm，R：160mm、R：240mm中的任一情况下，经一次弯曲都产生大于等于6.0mm的弯曲量。而且，在试验片厚度为0.5mm，R：160mm的情况下，经大于等于10次弯曲产生3.0mm的弯曲量；在试验片厚度为0.5mm，R：240mm的情况下，经大于等于5次弯曲产生1.0mm的弯曲量。
另一方面，本实施例的母模30在试验片厚度为3.7mm，R：160mm的情况下，经50次弯曲产生0.3mm的弯曲量，经100次弯曲产生0.8mm的弯曲量。而且，在试验片厚度为2.3mm，R：160mm和R：240mm的情况下，经100次弯曲都产生0.3mm的弯曲量。而且，母模30的弯曲量通过放置5分钟就都没有了。从以上的试验结果可以知道，本实施例的母模30与现有的电铸模31相比较，大幅提高了形状复原性。而且，因为即使反复弯曲，形状也能复原，所以在制造具有玻璃基板的镜片的时候能够反复使用母模30。
从以上说明中可明确，根据本实施例，在剥离工序中，能够在使母模30弯曲的同时逐渐地剥离母模30和透镜层26。因此，与在平行状态下剥离玻璃基板24和母模30处于行的现有的制造方法相比，能够大幅度降低母模30和透镜层26剥离所需要的负载。因此，即使是具有玻璃基板的形状大的镜片，也能够不损坏玻璃基板24容易地进行制造。而且，因为母模30能够反复使用，所以能够以低成本制造镜片。
以上，利用实施例对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不仅限于上述实施例中所记载的范围。对于本领域的技术人员来说，上述实施例可以有各种变更和改进。任何变更或改进的实施例也均应包含在本发明的保护范围之内，这可从权利要求显而易见地推导出。

Claims (5)

1.一种镜片的制造方法，所述镜片包括玻璃基板和树脂制的透镜层，所述透镜层直接成形在该玻璃基板上，具有多个凹凸，所述镜片的制造方法包括以下工序：
母模制作工序，制作可挠性的母模，所述母模用于成形所述透镜层；
填充工序，在所述母模和所述玻璃基板之间填充所述透镜层用树脂；
固化工序，使所述透镜层用树脂固化；以及
剥离工序，在使所述母模和所述玻璃基板分离的方向上使所述母模的一端弯曲，并通过继续使所述母模弯曲直到所述母模的另一端，从而剥离所述母模和所述透镜。
2.根据权利要求1所述的镜片制造方法，其中，
所述母模由以双恶唑啉或苯氧基树脂为主要成分的材料形成。
3.根据权利要求1所述的镜片制造方法，其中，还包括基板处理工序，所述基板处理工序位于所述填充工序之前，在所述玻璃基板的形成所述透镜层的面上涂敷硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述的镜片制造方法，其中，所述填充工序在对环境进行减压的状态下进行。
5.根据权利要求1所述的镜片制造方法，其中，作为所述可挠性的母模使用具有形状复原性的母模，在接受了所述剥离工序中的挠变之后，恢复成所述填充工序中的形状。
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