JP2007212771A - フレネルレンズ、その製造方法及びその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性、耐久性と、光学性能に優れるフレネルレンズ、生産性の高いその製造方法及びそれを用いた集光式太陽電池装置などを提供する。
【解決手段】フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とを有するフレネルレンズであって、フレネルレンズ成型層（Ａ）は、透明な軟質シリコーンゴムシートをマスター金型によりヒートプレスすることによって、フレネルレンズのノコギリ状の微細パターン条を転写形成してなることを特徴とするフレネルレンズ、その製造方法及びそれを用いた集光式太陽電池装置などを提供した。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレネルレンズ、その製造方法及びその用途に関し、詳しくは、フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とを有するフレネルレンズ、その製造方法及びそれを用いた集光式太陽電池装置などに関する。

従来、フレネルレンズは、熱可塑性樹脂等を、金型を用いての加熱加圧による型取成形方法により製造されていたが、この方法では、熱可塑性樹脂を加熱し型押しした後、熱変形温度以下に冷却する必要があるため、成形に時間を要する欠点があった。
さらに金型も高温にさらされるため、金型の表面が酸化しフレネルレンズのプリズム形状が変化し、フレネルレンズの再現性を悪化させる問題もあった。
このため、近年になり、比較的おだやかな条件で製造可能な、レンズ成形型に紫外線又は電子線硬化性樹脂を充填し、その樹脂を硬化させると共に賦型する方法が取られるようになってきた。この方法は、温度変化を利用しないため、生産効率が良いという利点がある。

しかしながら、この硬化性樹脂を用いる方法は、フレネルレンズの強度を上げるため、硬化性樹脂の一方の面に、支持基板として透明なプラスチックフィルムを積層することを必要とし、製造にあたっては、成形型に充填された硬化性樹脂の表面に透明なプラスチックフィルムを被覆した後、樹脂を硬化させる方法であるため、得られるフレネルレンズは、硬化性樹脂の重合収縮により、カールが発生し易く、レンズの質的面で問題があると共に、製造面では歩留りが悪く、カール補正のための後工程を必要とする問題があった。また、フレネルレンズを金型から離型する際、剛性を有する基板がラミネートされているために、スムースな離型が難しく、そのためフレネルレンズ面の一部に不透明箇所ができる等の不具合を生じる場合がしばしばあった。さらに、製造に際して支持基板と硬化性樹脂とが直接接触するため、支持基板を構成する樹脂の種類によっては紫外線硬化型或いは電子線硬化型樹脂の影響で膨潤やクレージングの発生を生じるため、支持基板樹脂の選定が極端に限定されるという不都合もあった。

上記の問題点や不具合に対応するため、種々のフレネルレンズが提案され、例えば、フレネルレンズのプリズム形状の逆型形状である型面を有する成形型に、紫外線等で硬化する第１の硬化性樹脂液を充填し、充填された前記樹脂液の表面に透明フィルムを被覆した後、前記透明フィルム上に紫外線等で硬化する、第１の硬化性樹脂と同一または略同一の重合収縮率を有する第２の硬化性樹脂液を塗布し、次いで紫外線等を照射することにより前記第１および第２の樹脂液を同時に硬化せしめると共に前記第１の樹脂にフレネルレンズのプリズム形状を賦型し、しかる後成形型を脱離することにより、フレネルレンズを製造する方法が開示されている（特許文献１参照。）。また、フレネルレンズ面形状を有する金型に紫外線又は電子線硬化型樹脂の樹脂組成物を塗布して樹脂層を形成し、該樹脂層表面に光透過性プラスチックフィルムをラミネートした後、該プラスチックフィルム面より紫外線又は電子線を照射して樹脂層を硬化させ、しかる後硬化樹脂層及びプラスチックフィルムを金型より離型し、その後プラスチックフィルム面に透明基板をラミネートしてフレネルレンズ板を製造するというフレネルレンズ板の製造方法が開示されている（特許文献２参照。）。
しかし、これら従来から提案されているフレネルレンズやその製造方法では、フレネルレンズの特性、特に光学性能と耐熱性や耐久性の点で、また、生産効率の点で、未だ十分でないという問題を有している。

また、近年、フレネルレンズは、種々の用途に適用され始め、例えば、太陽光を集光するフレネルレンズと、フレネルレンズにより集光された光を入射させて内部反射を繰り返させつつ導光する二次集光器と、二次集光器より出力された光が入射する太陽電池とを備える集光式太陽光発電装置など（例えば、特許文献３〜５参照。）や、フレネルレンズをＬＥＤ素子の発光面のほぼ直上に配置したことを特徴とする照明装置（例えば、特許文献６参照。）や、配光を形成するための拡散用レンズカットを備えたアウターレンズと、該アウターレンズに略平行光線として光を入射させるためのフレネルレンズ状とされた収束用レンズカットを備えたインナーレンズと、光源基板上に所定の面積をもって配置される複数のＬＥＤランプとから成るＬＥＤ交通信号灯具（例えば、特許文献７参照。）などが提案されている。こうした用途の拡大、装置の小型化等の動向に伴い、一層過酷な使用環境に耐えうる高性能なフレネルレンズが求められている。
特公平７−９５１２１号公報 特公平６−９２１３０号公報 特開２００４−２１４４７０号公報 特開２００３−２５８２９１号公報 特開２００１−１４８５０１号公報 特開２００５−２５７９５３号公報 特開２００３−０３０７８６号公報

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、光学性能と、耐熱性や耐久性に優れるフレネルレンズ、それを得るための高生産性に優れる製造方法、及びそれを用いた集光式太陽電池装置などを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、フレネルレンズ成型層として、特定のシリコーンゴムを半硬化でシート状とした半硬化シリコーンゴムシート等の軟質シリコーンゴムシートを出発材料とし、このものをフレネルレンズの逆型形状である型面を有するマスター金型によりヒートプレスすることによって、フレネルレンズのノコギリ状の微細パターン条を転写形成してなるものを用い、これを透明な支持基板に積層すると、耐熱性、耐久性に優れ、かつ光学性能の良好なフレネルレンズが得られることを見出し、また、このような方法、すなわち特にマスター金型によりヒートプレスする方法を用いると、幾つでも簡単に複製的に得られるようになり、量産性を確保しながら、上記特性に優れたフレネルレンズを高い生産性で製造できることを見出した。そして、本発明は、これらの知見に基づき、完成するに至った。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とを有するフレネルレンズであって、
フレネルレンズ成型層（Ａ）は、透明な軟質シリコーンゴムシートをマスター金型によりヒートプレスすることによって、フレネルレンズのノコギリ状の微細パターン条を転写形成してなることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記軟質シリコーンゴムシートは、熱硬化性シリコーン樹脂に、湿式法による疎水性シリカを含有する半硬化状のシリコーンゴムシートであることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
さらに、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、前記軟質シリコーンゴムシートは、熱可塑性シリコーン樹脂からなるシリコーンゴムシートであることを特徴とするフレネルレンズが提供される。

本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、支持基板（Ｂ）は、ガラス板であることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
また、本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明において、フレネルレンズ成型層（Ａ）は、微細パターン条が転写形成された面に、さらに、ガラス質コーティングを施してなることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
さらに、本発明の第６の発明によれば、第５の発明において、前記ガラス質コーティング材料は、メチル基及び／又はフェニル基を有するオルガノポリシロキサンからなる主剤に、アルコキシ基、アシロキシ基又はオキシム基の少なくとも１種の官能性側鎖を有するオルガノシロキサンからなる架橋剤と、硬化触媒とを加えたものからなることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
またさらに、本発明の第７の発明によれば、第５の発明において、前記ガラス質コーティング材料は、ペルヒドロポリシラザンであることを特徴とするフレネルレンズが提供される。

一方、本発明の第８の発明によれば、透明な軟質シリコーンゴムシートの表面に、加熱下、ノコギリ状の微細パターンを有するマスター金型を適用しヒートプレスすることにより、該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、ヒートプレスすることにより、フレネルレンズ成型層（Ａ）に、透明な支持基板（Ｂ）を接合させることを特徴とする、第１の発明に係るフレネルレンズの製造方法が提供される。
また、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、前記フレネルレンズ成型層（Ａ）の微細パターン条が転写形成された面に、さらに、ガラス質コーティングを施すことを特徴とするフレネルレンズの製造方法が提供される。

また、本発明の第１０の発明によれば、第１〜７のいずれかの発明に係るフレネルレンズを用いてなることを特徴とする集光式太陽電池装置が提供される。
さらに、本発明の第１１の発明によれば、第１〜７のいずれかの発明に係るフレネルレンズを用いてなることを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置が提供される。

本発明のフレネルレンズは、フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とを有し、そのフレネルレンズ成型層（Ａ）は、透明な軟質シリコーンゴムシートをマスター金型によりヒートプレスすることによって、フレネルレンズのノコギリ状の微細パターン条を転写形成してなることを特徴とするので、耐熱性、耐久性と、光学性能に優れるという作用効果を発揮する。
また、本発明のフレネルレンズの製造方法は、マスター金型によりヒートプレスする方法であるので、幾つでも簡単に複製的に得られるようになり、量産性を確保した、生産性の高いフレネルレンズの製造方法を提供できる。
さらに、本発明のフレネルレンズを用いることにより、耐久性を具え、性能のよい、集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置を提供できる。

本発明のフレネルレンズは、フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とを有するフレネルレンズであって、フレネルレンズ成型層（Ａ）は、透明な軟質シリコーンゴムシートをマスター金型によりヒートプレスすることによって、フレネルレンズのノコギリ状の微細パターン条を転写形成してなることを特徴とするものである。
以下に、フレネルレンズの構成成分、その製造方法、及び用途などについて詳細に説明する。

１．フレネルレンズの構成成分
（ｉ）フレネルレンズ成型層（Ａ）
本発明で用いるフレネルレンズ成型層（Ａ）は、透明な軟質シリコーンゴムシートを出発材料とし、その軟質シリコーンゴムシートとしては、例えば、シリコーンゴムを半硬化でシート状とした半硬化シリコーンゴムシートであり、この半硬化シリコーンゴムシートの段階では可塑状態であるが、その後の加熱により完全硬化してゴム状弾性体となる。出発材料となる透明な軟質シリコーンゴムシートの硬化前の硬度範囲は、ＪＩＳ Ａ硬度で１〜８０のものが好適である。
また、この半硬化シリコーンゴムシートは、これに何らかの微細凹凸面を押し当てて加熱硬化させると、その微細凹凸を精密、精緻に反転複製できるものであり、そのような性質を利用して、マスター金型に予め形成した微細パターンを微細パターン条として転写形成させるのである。

上記の微細パターンとしては、所望の光路や焦点距離に合わせるように、フレネルレンズの特徴である、非常に細かなピッチと計算された角度を持つのこぎり状の断面が挙げられる。言い換えると、フレネルレンズのプリズム形状の逆型形状である型面を、マスター金型に予め形成し、微細パターンとするものである。
また、シリコーンゴムシートの高さは、表面積を除したのこぎり状の容積分よりも高くなっており、０．１〜５ｍｍが好適であり、高さが０．１ｍｍ未満であると、強度低下により成形難となり、一方、５ｍｍを超えると、プレス時の両面への逃げにより成形性が悪くなる。さらに、微細パターンの高さ、すなわちのこぎり状の（容積分の）高さは、１００〜３００μｍ程度が好適である。

上記半硬化シリコーンゴムシートの好適なものに、東レ・ダウコーニング株式会社販売のＳＯＴＥＦＡ（ソテファ−商品名−）がある。このものは、０．６〜２ｍｍ程度の半硬化シート状であるとともに、接着性があって、フィルム状高透明シリコーンゴム接着剤として販売されており、ＳＯＴＥＦＡ−７０なるものは、１３０℃、２０〜３０分で、ＪＩＳ Ａ硬度で７０程度に硬化するものとされている。また、このものは、特公昭６１−５６２５５号公報や特公昭６２−２４０１３号公報に開示されるごとく、湿式法による疎水性シリカを含有して、高透明で、物性強化されたシリコーンゴムとなっている。この湿式法による疎水性シリカを含有するシリコーンゴムとすることにより、ガラスペーストでなくとも耐久性のあるフレネルレンズ成型層とすることができて、量産性を確保できる。
また、半硬化状であるので、予め金型に架橋剤を塗布すれば、微細パターン条転写形成面の表面硬度を内部硬度より高くすることができる。

また、上記の軟質シリコーンゴムシートとして、旭化成ワッカーシリコーン株式会社販売の熱可塑性エラストマー「ＧＥＮＩＯＭＥＲ」も、用いることができる。この「ＧＥＮＩＯＭＥＲ」は、有機ハードセグメントとシリコーンソフトセグメントからなるブロック共重合体であり、硬度などが異なる「ＧＥＮＩＯＭＥＲ ６０」、「ＧＥＮＩＯＭＥＲ ８０」、「ＧＥＮＩＯＭＥＲ １４０」、「ＧＥＮＩＯＭＥＲ ２００」が市販され、適宜選ばれる。

さらに、本発明の実施の態様として、フレネルレンズ成型層（Ａ）の微細パターン条転写形成面に保護層として、ガラス質コーティング層を施すこともできる。ガラス質コーティング層を形成することにより、擦過傷等の心配がなく、従来のフレネルレンズと同等の耐久性等あるフレネルレンズ成型層とすることができる。
コーティングとしては、のこぎり形状が微細であるため、通常の塗装では高さが埋まってしまう恐れがあるので、例えば、予め金型にコート材を塗布すれば、ゴムシート表面に浸透して、パターン浸透硬化コートができ、浸透により、のこぎり状高さは、ほぼ変わらないものとなる。さらに、パターン浸透硬化コートに、トップコートを施すことにより、より緻密なコートができる。

このガラス質コーティング層として、好適なものにホーマーテクノロジー株式会社販売の「ヒートレスガラス」（ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ−商品名−）がある。この「ヒートレスガラス」は、言わば一液タイプのシリカ溶液で、低温加熱や常温乾燥でも各種基材に硬質で密着性に優れた非晶質なセラミックス層を形成するものである。そして、このものは、主剤、架橋剤、硬化触媒の三者で構成されており、含有珪素成分（ＳｉＯ_２）が換算で４０％以上含有し、また、溶剤、水もしくは水酸基を含有しないものである。なお、主剤は、メチル基又はフェニル基を有するオルガノポリシロキサンであり、架橋剤は、アルコキシ基、アシロキシ基、オキシム基等の官能性側鎖を有するオルガノシロキサンであり、硬化触媒は、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｓｎ等の含金属有機化合物およびハロゲンである。
また、その硬化機構は、主剤オルガノポリシロキサンの官能基が、まず空気中の水分により加水分解を受けて水酸基に変化し、次に該オルガノポリシロキサンの水酸基を架橋剤オルガノシロキサンの官能基がアタックし、硬化触媒の作用も受けて脱アルコール反応を起こし、三次元構造の高分子化合物たるポリシロキサン硬化体を形成すると考えられている。所謂ゾル−ゲル法による金属アルコキシド縮合物となる。

このヒートレスガラスを用いてガラス質コーティング層を形成するにあたっては、常法のスピンコート等の均一塗布手段をとることができる。
また、このヒートレスガラスを用いることにより、良好な作業性と比較的低温でガラス化した表面を得ることができる。

なお、以上の説明では、ガラス質コーティング層を形成する材料として、ヒートレスガラスを使用するものとして説明したが、例えば、ペルヒドロポリシラザン（ＰＨＰＳ、パーヒロドポリシラザン）等の無機ポリマーも使用することもできる。ペルヒドロポリシラザンは、構造式が［ＳｉＨ_ａＮＨ_ｂ］_ｎ（但し、ａは１〜３、ｂは０または１）で表される熱硬化性の無機シラザン（セラミックス前駆体ポリマー）であり、所定の雰囲気と温度で焼成してアモルファスの窒化珪素セラミックスの硬質層となるか、又は水分との反応を促進させるアミン系触媒を少量添加することによって、室温で大気中の水分と反応してシリカガラスに転化する。なお、このようなペルヒドロポリシラザンとしては、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社が製造の「アクアミカ」（登録商標）がある。勿論、これらに限られるものでなく、その他のセラミック前駆体ポリマー等も使用することができる。
また、このペルヒドロポリシラザンを用いることにより、ヒートレスガラスと同様に、良好な作業性と比較的低温でガラス化した表面を得ることができる。

（ｉｉ）透明な支持基板（Ｂ）
本発明で用いる透明な支持基板（Ｂ）としては、実質的に透明であれば良く、通常、フレネルレンズの材質としてよく用いられる光学ガラスやプラスチックが挙げられ、半硬化シリコーンシートに密着積層してその剛性等を付与するととも、フレネルレンズ裏側表面への傷付き等を防止する。耐傷付き性の点から、光学ガラスが好ましい。光学ガラスを用いることにより、従来のレンズと全く同等の、擦過傷等を心配することのない裏側表面が得られる。
また、プラスチックの材質としては、光学レンズに用いられるポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタアクレート、ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、高密度ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニル、ポリアクリロニトリル−スチレン共重合体、スチレン−アクリル共重合体などを挙げることができる。

透明な支持基板（Ｂ）の厚さは、適宜選択することができるが、機械的強度を得るためには、１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍ程度の厚さであることが好ましい。

この透明な支持基板（Ｂ）と前記フレネルレンズ成型層（Ａ）との接合については、フレネルレンズ成型層（Ａ）として、東レ・ダウコーニング株式会社販売の「ＳＯＴＥＦＡ」を用いた場合には、「ＳＯＴＥＦＡ」自身に接着性があるので、接着剤無しに容易に接合することができる。しかし、旭化成ワッカーシリコーン株式会社販売の熱可塑性エラストマー「ＧＥＮＩＯＭＥＲ」などの熱可塑性シリコーン樹脂のシリコーンゴムシートを用いた場合には、透明な支持基板（Ｂ）とシリコーンゴムシートのフレネルレンズ成型層（Ａ）との接合にはプライマーを用いる。

２．フレネルレンズの製造
一般に、フレネルレンズは、図２に示すように、レンズ面を連続面ではなく階段状にしたレンズであり、同心円状のプリズムと考えることもでき、通常の凹レンズや凸レンズに比べて、レンズ自体の厚みを薄くできるという利点がある。また、フレネルレンズは、結像光学系に用いられることは稀で、主に照明光学系で光を集めるコンデンサレンズとして利用される。
本発明のフレネルレンズは、軟質シリコーンゴムシートの表面に、加熱下、ノコギリ状の微細パターンを有するマスター金型を適用しヒートプレスすることにより、該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）に、透明な支持基板（Ｂ）を接合させることを特徴とすることにより、製造することができる。
また、前記したように、ガラス質コーティング層を形成する方法については、前記フレネルレンズ成型層（Ａ）の微細パターン条が転写形成された面に、さらに、ガラス質コーティングを施すことを特徴とする。

本発明のフレネルレンズを、図示の実施の形態を例にとり、その製造方法の一例と合わせて説明する。
本発明のフレネルレンズは、図１に示すフレネルレンズ１おいて、２が透明な支持基板（Ｂ）であり、３がフレネルレンズ成型層（Ａ）であり、３ａがフレネルレンズのノコギリ状の微細パターンであり、２ａが接合面である。このフレネルレンズ成型層（Ａ）３は、シリコーンゴムを半硬化でシート状とした半硬化シリコーンシート等の軟質シリコーンゴムシートを出発材料とし、このものをマスター金型によりヒートプレスすることによって、ノコギリ状の微細パターン条３ａを転写形成してなり、微細パターン条３ａがフレネルレンズ面として機能する。

本発明のフレネルレンズの製造方法としては、例えば、図３において、ヒートプレス機荷台（固定盤）（６）に、マスター金型（４）を置き、次に、軟質シリコーンゴムシート（３）をマスター金型（４）の上に置き、その上に、透明な支持基板（２）を置き、そして、ヒートプレスすることにより、該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、ヒートプレスすることにより、フレネルレンズ成型層（Ａ）に、透明な支持基板（Ｂ）を接合させることを特徴とすることにより、製造することができる。
このマスター金型（４）には、ノコギリ状の微細パターンの反転像としての微細パターンが刻設されてなる。なお、このマスター金型（４）には、耐錆性、加工性、仕上がり性、寸法精度等に優れる金属が使用され、精密な切削加工や放電加工等により加工される。
また、このマスター金型（４）の表面には、その離型性を良くするために、サブミクロンのフッ素系樹脂の粒子を分散したメッキ層、例えば、株式会社ヒキフネや大阪ガスケミカル株式会社による無電解ニッケル−ＰＴＦＥ分散メッキを施すのが望ましい。
なお、透明な支持基板（２）には、軟質シリコーンゴムシート（３）との接合を強化するため、プライマー処理等をしてもよい。

図３において、これらをヒートプレス機（５）の固定盤（６）と可動盤（７）との間に、下からマスター金型（４）、軟質シリコーンゴムシート（３）、透明な支持基板（例えば、ガラス板）（２）の順で配した後、可動盤（７）を降下させ、例えば、圧力５０ｇｆ／ｃｍ^２、温度１３０℃下に、２５分間程放置して軟質シリコーンゴムシート（３）に該ノコギリ状の微細パターン条を転写形成する。転写形成形状は、半硬化シリコーンゴムシートの場合はヒートプレス時の間に完全硬化することで、熱可塑製シリコーンゴムシートの場合はヒートプレス後に冷却することで維持される。なお、図示しないが、これらを均一に押圧できるように、熱伝導性の良いクッション材を、固定盤（６）や可動盤（７）の間に挟むようにしてもよい。
また、マスター金型（４）と軟質シリコーンゴムシート（３）の間、及び軟質シリコーンゴムシート（３）と支持基板（２）の間の空気を完全に排除できないと、気泡痕を形成してしまうので、これらを重ね合わせるに際して、一端から他端に向けて徐々に空気を排除しながら重ね合わせるようにしたり、その後に乾燥除去できる水のような影響の無い液体等を介在させて、空気を排除するのがよい。その後、可動盤（７）を上昇させて接合状態となったそれらを取り出し、マスター金型（４）と軟質シリコーンゴムシート（３）とが密着した間を剥がす。

また、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）は、例えばガラス板である透明な支持基板（２）とも接着された状態となっており、図１に示すとおり、本発明のフレネルレンズ（１）が得られることとなる。
フレネルレンズ成型層（Ａ）の転写形成面のガラス質コーティングは、ガラス質前駆体物質を、例えばスピーンコート法で転写成形面に塗布し形成される。
このようにして、本発明のフレネルレンズは、製造される。このシンプルな生産工程は、大量生産を可能とし、コストパフォーマンスに優れている。

３．フレネルレンズ及びその用途
本発明のフレネルレンズは、耐熱性、耐久性を有し、光学性能に優れるという作用効果を発揮するので、特に使用環境が厳しく耐久性が要求される集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置に適用できる。
また、集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置に適用することにより、集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置は、長期間にわたり発電効率や照明効率を維持させるという作用効果を発揮する。

本発明のフレネルレンズは、上記の作用効果を奏するために、集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置ばかりでなく、白熱灯などを光源とする照明装置、光学素子又は光学素子を用いた画像表示装置、透過型スクリ−ン用レンズ、背面投射型スクリーン、背面投写型画像ディスプレイ装置などに利用できる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に特に限定されるものではない。
［実施例１］（熱硬化性シリコーン樹脂の半硬化状シリコーンゴムシートの使用例）
マスター金型として、縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×厚み１０ｍｍの金型で、幅２ｍｍピッチ、中心から外周にかけて高さ１０〜３００μｍのノコギリ状の同心円状フレネルレンズ形状を加工したものを用いた。金型の材質は、真ちゅうで表面にＮｉメッキを施したものである。
フレネルレンズ成型層（Ａ）形成用の透明な軟質シリコーンゴムシートとして、東レダウコーニング社製の「ＳＯＴＥＦＡ ７０」を用い、また、透明な支持基板（Ｂ）として、強化ガラス（無色透明）：２００×２００×３ｍｍｔのものを用いた。

先ず、図３において、ヒートプレス機荷台（固定盤）（６）に、マスター金型（４）を置き、次に、厚さ１ｍｍの「ＳＯＴＥＦＡ ７０」のシート（３）をマスター金型の上に置き、その上に、強化ガラス（２）を置き、その上に熱伝導性シリコーンゲルシート（図に示さない）を置き、ヒートプレスの下準備を行った。
次に、ヒートプレスとして、ヒートプレス機（５）の温度を１３０℃にし、圧力５０ｋｇｆで３０分プレスを行い、その後、脱型を行った。
このようにして、フレネルレンズＡを得た。

［実施例２］（熱可塑性シリコーン樹脂のシリコーンゴムシートの使用例）
マスター金型として、縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚み１０ｍｍの金型で、中心から外周にかけて幅０．１〜０．２ｍｍピッチ、高さ１００μｍの鋸状の同心円状フレネルレンズ形状を加工したものを用いた。金型の材質は、真ちゅうで表面にＮｉメッキを施したものである。
フレネルレンズ成型層（Ａ）形成用の透明な軟質シリコーンゴムシートとして、旭化成ワッカーシリコーン社製の厚さ１ｍｍの「ＧＥＮＩＯＭＥＲ ２００」を用い、また、透明な支持基板（Ｂ）として、強化ガラス（無色透明）：５×５×１ｍｍｔのものを用いた。さらに、プライマーとして、旭化成ワッカーシリコーン社製の「ＧＥＮＩＯＳＩＬ ＧＦ ８０」を用いた。

先ず、ヒートプレス機荷台に、マスター金型を置き、次に、「ＧＥＮＩＯＭＥＲ ２００」のシートをマスター金型に置き、その上に、プライマー処理を行った強化ガラスを置き、その上に熱伝導性シリコーンゲルシートを置き、ヒートプレスの下準備を行った。
次に、ヒートプレスとして、ヒートプレス機の温度を１８０℃にし、圧力５ｋｇｆで１５分プレスを行い、その後、マスター金型を冷却した後、脱型を行った。
このようにして、フレネルレンズＢを得た。

［実施例３］
実施例１で得られたフレネルレンズＡの鋸状の同心円状フレネルレンズ形状が転写形成された面に、さらに、「ポリシラザン」を用いてガラス質コーティングを施して、厚み約１μｍのガラスコーティング層を形成させた。
このようにして、フレネルレンズＣを得た。

［実施例４］
実施例２で得られたフレネルレンズＢの鋸状の同心円状フレネルレンズ形状が転写形成された面に、さらに、「ポリシラザン」を用いてガラス質コーティングを施して、厚み約１μｍのガラスコーティング層を形成させた。
このようにして、フレネルレンズＤを得た。

上記のフレネルレンズＣを用いて、太陽電池装置に適用したところ、集光し良好な発電効率が得られた。また、フレネルレンズＤを用いて、ＬＥＤ光源照明装置に適用したところ、平行光線を発し良好な照明効率が得られた。これらの結果から、本発明のフレネルレンズは、太陽電池装置やＬＥＤ光源照明装置に好適に用いることができることが判った。

本発明のフレネルレンズは、耐熱性、耐久性を有しかつ優れた光学性能を有するという作用効果を奏するので、各種フレネルレンズの用途、例えば、使用環境が厳しく耐久性が要求される集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置ばかりでなく、白熱灯などを光源とする照明装置、光学素子又は光学素子を用いた画像表示装置、透過型スクリ−ン用レンズ、背面投射型スクリーン、背面投写型画像ディスプレイ装置などに利用できる。

本発明のフレネルレンズの一例を示す断面図である。 従来のフレネルレンズを説明する図である。 本発明のフレネルレンズの製造方法の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ フレネルレンズ
２ 透明な支持基板
２ａ 接合面（接着剤、プライマー）
３ 軟質シリコーンゴムシート
３ａ フレネルレンズのノコギリ状の微細パターン
４ マスター金型
５ ヒートプレス機
６ 固定盤
７ 可動盤

Claims (11)

1. フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とを有するフレネルレンズであって、
   フレネルレンズ成型層（Ａ）は、透明な軟質シリコーンゴムシートをマスター金型によりヒートプレスすることによって、フレネルレンズのノコギリ状の微細パターン条を転写形成してなることを特徴とするフレネルレンズ。
2. 前記軟質シリコーンゴムシートは、熱硬化性シリコーン樹脂に、湿式法による疎水性シリカを含有する半硬化状のシリコーンゴムシートであることを特徴とする請求項１に記載のフレネルレンズ。
3. 前記軟質シリコーンゴムシートは、熱可塑性シリコーン樹脂からなるシリコーンゴムシートであることを特徴とする請求項１に記載のフレネルレンズ。
4. 支持基板（Ｂ）は、ガラス板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレネルレンズ。
5. フレネルレンズ成型層（Ａ）は、微細パターン条が転写形成された面に、さらに、ガラス質コーティングを施してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフレネルレンズ。
6. 前記ガラス質コーティング材料は、メチル基及び／又はフェニル基を有するオルガノポリシロキサンからなる主剤に、アルコキシ基、アシロキシ基又はオキシム基の少なくとも１種の官能性側鎖を有するオルガノシロキサンからなる架橋剤と、硬化触媒とを加えたものからなることを特徴とする請求項５に記載のフレネルレンズ。
7. 前記ガラス質コーティング材料は、ペルヒドロポリシラザンであることを特徴とする請求項５に記載のフレネルレンズ。
8. 透明な軟質シリコーンゴムシートの表面に、加熱下、ノコギリ状の微細パターンを有するマスター金型を適用しヒートプレスすることにより、該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、ヒートプレスすることにより、フレネルレンズ成型層（Ａ）に、透明な支持基板（Ｂ）を接合させることを特徴とする、請求項１に記載のフレネルレンズの製造方法。
9. 前記フレネルレンズ成型層（Ａ）の微細パターン条が転写形成された面に、さらに、ガラス質コーティングを施すことを特徴とする請求項８に記載のフレネルレンズの製造方法。
10. 請求項１〜７のいずれかに記載のフレネルレンズを用いてなることを特徴とする集光式太陽電池装置。
11. 請求項１〜７のいずれかに記載のフレネルレンズを用いてなることを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置。

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