JP2018045015A - Transparent rib structure, composite optical prism, and method of forming optical prism - Google Patents
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Description
本発明は透明リブ構造、複合光学プリズム、及び光学プリズムを形成する方法に関する。特に、本発明は段階式重合ステップの方法により、光学プリズムにおける基材と複数のプリズム頂点を最終的に一括構築し、統合式光学プリズムに用いることができる透明リブ構造を得て、及びこの光学プリズムを形成する方法に関する。 The present invention relates to a transparent rib structure, a composite optical prism, and a method of forming an optical prism. In particular, the present invention finally obtains a transparent rib structure that can be used in an integrated optical prism by finally constructing a base material and a plurality of prism vertices in an optical prism by a method of a stepwise polymerization step. The present invention relates to a method of forming a prism.
プリズムは透明な光学素子であり、2つ又は2つ以上の屈折平面によって構成される透明素子であり、一般的には断面が特定の幾何形状を有する柱状光学レンズを指す。プリズムは平坦に研磨された表面で光線を屈折させ、光線がプリズムを透過する際に分散(dispersion)作用によってその色がスペクトル中の色に分解されるため、プリズムを用いて光を反射又は異なる偏光に分裂することができる。最も一般的なプリズムは三角プリズム、つまり断面が三角形の柱状レンズであり、長方形の三つの面によって構成される三つのプリズム頂点を有する。プリズムは2つの基本機能を有し、一つは光線を屈折させること、もう一つは分散効果である。 A prism is a transparent optical element, is a transparent element constituted by two or more refractive planes, and generally refers to a columnar optical lens whose cross section has a specific geometric shape. Prism refracts light on a flat polished surface, and when the light is transmitted through the prism, the color is separated into colors in the spectrum by the dispersion action, so the light is reflected or different using the prism. Can be split into polarized light. The most common prism is a triangular prism, that is, a columnar lens having a triangular cross section, and has three prism vertices constituted by three rectangular surfaces. The prism has two basic functions, one is to refract light and the other is a dispersion effect.
従来のプリズム制作プロセスにおいて、重合反応の後に気泡がプリズム先端付近に蓄積する不具合があった。図9は従来技術の光学プリズムにおいてプリズム先端に気泡がある不具合を示している。図9からわかるように、気泡がプリズムの先端に蓄積されることにより、光学プリズム全体の光学品質が悪化する。 In the conventional prism production process, there is a problem that bubbles accumulate near the prism tip after the polymerization reaction. FIG. 9 shows a defect that bubbles exist at the prism tip in the conventional optical prism. As can be seen from FIG. 9, since the bubbles are accumulated at the tip of the prism, the optical quality of the entire optical prism is deteriorated.
これに鑑み、本発明は透明リブ構造、複合光学プリズム及び光学プリズムを形成する方法を開示している。本発明の光学プリズムを形成する方法によると、得られたプリズム頂点においても山形リブにおいても、孔又は気泡が残留することなく、段階式の重合ステップによって基材とプリズム頂点又は山形リブとの間に光学界面が生じることもない。つまり、本発明が開示する透明リブ構造又は複合光学プリズムは、簡単な作製プロセスと優れた光学品質を両立させることが可能であり、従って本発明の透明リブ構造又は複合光学プリズムは、当然ながら光学プリズム製品として進歩した価値がある。 In view of this, the present invention discloses a transparent rib structure, a composite optical prism and a method of forming an optical prism. According to the method for forming an optical prism of the present invention, no gaps or bubbles remain in the obtained prism apex or chevron rib, and a stepwise polymerization step is performed between the substrate and the prism apex or chevron rib. There is no optical interface. That is, the transparent rib structure or the composite optical prism disclosed in the present invention can achieve both a simple manufacturing process and excellent optical quality. Therefore, the transparent rib structure or the composite optical prism of the present invention is naturally optical. It is worth making progress as a prism product.
本発明の第一の形態は透明リブ構造を提供する。本発明の透明リブ構造は、基材、第一山形リブ、第二山形リブと第一谷を含む。基材は所定の光源に対し高透過性を有する。第一山形リブは第一頂角と第一高さを有し、かつ基材から垂直に延伸する。第一山形リブは基材に対し異なる重合性質を有する。第二山形リブは第二頂角と第二高さを有し、かつ基材から垂直に延伸する。第二山形リブと第一山形リブの重合性質が同じである。基材上に位置し、かつ第一山形リブと第二山形リブの間に位置する第一谷により、透明リブ構造が統合式光学プリズムを構成する。 The first aspect of the present invention provides a transparent rib structure. The transparent rib structure of the present invention includes a base material, a first chevron rib, a second chevron rib, and a first valley. The base material has high transparency to a predetermined light source. The first chevron rib has a first apex angle and a first height and extends vertically from the substrate. The first chevron rib has different polymerization properties with respect to the substrate. The second chevron rib has a second apex angle and a second height and extends vertically from the substrate. The polymerization properties of the second chevron rib and the first chevron rib are the same. The transparent rib structure constitutes an integrated optical prism by the first valley located on the substrate and located between the first chevron rib and the second chevron rib.
本発明の一実施形態において、透明リブ構造はさらにガラス基板を含み、基材がガラス基板と第一谷の間に挟まれている。 In one embodiment of the present invention, the transparent rib structure further includes a glass substrate, and the base material is sandwiched between the glass substrate and the first valley.
本発明の別の実施形態において、基材、第一山形リブと第二山形リブの高分子材料が同族物である。 In another embodiment of the invention, the polymeric material of the substrate, the first chevron rib and the second chevron rib is a homolog.
本発明の別の実施形態において、基材、第一山形リブと第二山形リブはそれぞれ実質上同じ屈折率を有する。 In another embodiment of the invention, the substrate, the first chevron rib and the second chevron rib each have substantially the same refractive index.
本発明の別の実施形態において、重合性質は自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度と結晶熔解温度から選ばれた組である。 In another embodiment of the present invention, the polymerization property is a set selected from the degree of free polymerization, statistical average molecular weight, glass transition temperature and crystal melting temperature.
本発明の別の実施形態において、第一頂角と第二頂角が同じ角度を有する。 In another embodiment of the invention, the first apex angle and the second apex angle have the same angle.
本発明の別の実施形態において、第一高さと第二高さが異なる。 In another embodiment of the invention, the first height and the second height are different.
本発明の別の実施形態において、透明リブ構造はさらに、 In another embodiment of the present invention, the transparent rib structure further comprises
基材から垂直に延伸する第三山形リブを有し、第二谷が基材上に位置し、且つ第三山形リブと第二山形リブの間に位置する。 A third chevron rib extending perpendicularly from the substrate has a second valley located on the substrate and located between the third chevron rib and the second chevron rib.
本発明の第二の形態は複合光学プリズムを提供する。本発明の複合光学プリズムは、基材、第一プリズム頂点、第二プリズム頂点と第一谷を含む。基材は所定の光源に高透過性を有する。第一プリズム頂点は基材上に位置し、かつ第一頂角と第一高さを有する。第一プリズム頂点と基材の間に第一界面を有する。第二プリズム頂点は基材上に位置し、かつ第二頂角と第二高さを有する。第二プリズム頂点と基材の間に第二界面を有する。第一谷は基材上に位置し、かつ第一プリズム頂点と第二プリズム頂点の間に位置する。 The second aspect of the present invention provides a composite optical prism. The composite optical prism of the present invention includes a base material, a first prism vertex, a second prism vertex, and a first valley. The substrate has high transparency to a predetermined light source. The first prism apex is located on the substrate and has a first apex angle and a first height. A first interface is provided between the first prism apex and the substrate. The second prism apex is located on the substrate and has a second apex angle and a second height. A second interface is provided between the second prism apex and the substrate. The first valley is located on the substrate and located between the first prism vertex and the second prism vertex.
本発明の一実施形態において、複合光学プリズムはさらにガラス基板を含み、基材がガラス基板と第一谷の間に挟まれている。 In one embodiment of the present invention, the composite optical prism further includes a glass substrate, and the base material is sandwiched between the glass substrate and the first valley.
本発明の別の実施形態において、第一界面と第二界面はそれぞれ高分子材料界面であり、高分子材料界面の両側がそれぞれ異なる高分子性質を有する。 In another embodiment of the present invention, the first interface and the second interface are each a polymer material interface, and both sides of the polymer material interface have different polymer properties.
本発明の別の実施形態において、高分子性質は自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度と結晶熔解温度から選ばれる組である。 In another embodiment of the present invention, the polymer property is a set selected from the degree of free polymerization, statistical average molecular weight, glass transition temperature and crystal melting temperature.
本発明の別の実施形態において、基材、第一プリズム頂点と第二プリズム頂点はそれぞれ実質上同じ屈折率を有し、第一界面と第二界面はいずれも光学性質の差異がある界面ではない。 In another embodiment of the present invention, the substrate, the first prism vertex and the second prism vertex each have substantially the same refractive index, and the first interface and the second interface are both interfaces having different optical properties. Absent.
本発明の別の実施形態において、第一頂角と第二頂角が同じ角度を有する。 In another embodiment of the invention, the first apex angle and the second apex angle have the same angle.
本発明の別の実施形態において、第一高さと第二高さが異なる。 In another embodiment of the invention, the first height and the second height are different.
本発明の別の実施形態において、複合光学プリズムはさらに、 In another embodiment of the present invention, the composite optical prism further comprises:
基材上に位置する第三プリズム頂点を含み、第二谷が基材上に位置し、かつ第三プリズム頂点と第二プリズム頂点の間に位置する。 A third prism vertex is located on the substrate, the second valley is located on the substrate, and is located between the third prism vertex and the second prism vertex.
本発明の第三の形態は光学プリズムを形成する方法を提供する。まず、第一柱状溝と第二柱状溝を有する型板を提供する。次に、第一柱状溝と第二柱状溝中にそれぞれ第一重合可能な材料を充填し、かつ第一重合可能な材料によって第一柱状溝と第二柱状溝が連結しないようにする。そして、予備重合ステップを行って、第一柱状溝と第二柱状溝中の第一重合可能な材料を予備重合材料にする。続いて、再度第二重合可能な材料を塗布し、第二重合可能な材料が第一柱状溝中及び第二柱状溝中の予備重合材料に同時に接触するようにする。その後、ガラス基板で第二重合可能な材料上を覆う。そして、最終重合ステップを行って、予備重合材料と第二重合可能な材料を共に重合させ、それぞれ第一最終重合材料と第二最終重合材料とし、即ち、光学プリズムを得る。第一柱状溝中及び第二柱状溝中に位置する予備重合材料は、第二重合可能な材料と共に重合した後、それぞれ第一界面と第二界面を形成する。 The third aspect of the present invention provides a method of forming an optical prism. First, a template having a first columnar groove and a second columnar groove is provided. Next, the first columnar groove and the second columnar groove are filled with the first polymerizable material, respectively, and the first columnar groove and the second columnar groove are not connected by the first polymerizable material. Then, a prepolymerization step is performed to convert the first polymerizable material in the first columnar groove and the second columnar groove into a prepolymerized material. Subsequently, the second polymerizable material is applied again so that the second polymerizable material contacts the prepolymerized material in the first columnar groove and the second columnar groove simultaneously. Thereafter, the second polymerizable material is covered with a glass substrate. A final polymerization step is then performed to polymerize the prepolymerized material and the second polymerizable material together to form a first final polymerized material and a second final polymerized material, respectively, ie, an optical prism. The prepolymerized materials located in the first columnar groove and the second columnar groove form a first interface and a second interface, respectively, after being polymerized together with the second polymerizable material.
本発明の一実施形態において、第一最終重合材料と第二最終重合材料はそれぞれ異なる高分子性質を有し、この高分子性質は自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度と結晶熔解温度から選ばれる組である。 In one embodiment of the present invention, the first final polymerized material and the second final polymerized material have different polymer properties, which are determined from the degree of free polymerization, statistical average molecular weight, glass transition temperature and crystal melting temperature. It is a pair to be chosen.
本発明の別の実施形態において、予備重合材料と重合可能な材料が共に重合した後それぞれ実質上同じ屈折率を有し、第一界面と第二界面が高分子材料の界面であり、非光学性質の差異がある界面ではない。 In another embodiment of the invention, the prepolymerized material and the polymerizable material both have substantially the same refractive index after polymerization together, the first interface and the second interface are interfaces of the polymeric material, and non-optical It is not an interface with a difference in properties.
本発明の別の実施形態において、第一柱状溝は第一底角を有し、第二柱状溝は第二底角を有し、かつ第一底角と第二底角は同じ角度を有する。 In another embodiment of the present invention, the first columnar groove has a first base angle, the second columnar groove has a second base angle, and the first base angle and the second base angle have the same angle. .
本発明の別の実施形態において、第一柱状溝の深さと第二柱状溝の深さは異なる。 In another embodiment of the present invention, the depth of the first columnar groove and the depth of the second columnar groove are different.
本発明の別の実施形態において、光学プリズムを形成する方法はさらに、 In another embodiment of the invention, the method of forming an optical prism further comprises:
型板が第三柱状溝を有し、最終重合ステップを経た後、第三柱状溝中に位置する第三最終重合材料と前記第二最終重合材料が共に第三界面を形成する。 The template has a third columnar groove, and after the final polymerization step, the third final polymerization material located in the third columnar groove and the second final polymerization material together form a third interface.
まず、本発明は光学プリズムを形成する方法を提供する。この方法によって形成された光学プリズムを、統合式光学プリズム用の透明リブ構造とすることもできる。 First, the present invention provides a method of forming an optical prism. The optical prism formed by this method may be a transparent rib structure for an integrated optical prism.
図1aから図6bは本発明の方法の例示的プロセスを示す図である。図1aを参照すると、まず、型板105を用いて光学プリズムを作製する。用いる型板105は一体的な平面106及び平面に位置する複数の柱状溝、例えば第一柱状溝110と第二柱状溝120を有する。第一柱状溝110と第二柱状溝120は平面106上に互いに平行に延伸している。図1aは本発明の型板105を示す概略図である。型板105の形状は円形、楕円形又は矩形であり、型板105に用いられる材料はプラスチック類材料であってもよい。柱状溝の幅は同じ又は異なってもよく、例えば柱状溝の幅が0.03cm〜1.00cmの間にあってもよい。
1a to 6b are diagrams illustrating an exemplary process of the method of the present invention. Referring to FIG. 1 a, first, an optical prism is manufactured using a
図1bは図1aの側面図である。図1a及び図1bを参照すると、型板105の同一平面106にさらに多くの柱状溝、例えば第三柱状溝130、第四柱状溝140又はより多くの柱状溝を配置することが好ましい。本発明の各図に示されている第一柱状溝110、第二柱状溝120、第三柱状溝130と第四柱状溝140などの四つは非限定的な例示である。第三柱状溝130及び第四柱状溝140は、第一柱状溝110及び第二柱状溝120と同じく、互いに平行に延伸する。
FIG. 1b is a side view of FIG. 1a. Referring to FIGS. 1 a and 1 b, it is preferable to arrange more columnar grooves, for example, the third
各柱状溝はそれぞれの頂角と深さを有する。例えば、第一柱状溝110は第一頂角111と第一深さ112を有し、第二柱状溝120は第二頂角121と第二深さ122を有し、第三柱状溝130は第三頂角131と第三深さ132を有し、第四柱状溝140は第四頂角141と第四深さ142を有する。光学プリズムの規格要求によって決められるが、異なる柱状溝の頂角と深さが同じでも異なってもよい。例えば、柱状溝の頂角の角度範囲は20度〜70度の間にあり、深さが0.1cm〜1.0cmの間にあり、深さと幅の比率が1:1〜1:3の間にあってもよい。図1bにおいて、第一柱状溝110、第二柱状溝120、第三柱状溝130と第四柱状溝140は頂角が同じであり、第一柱状溝110と第二柱状溝120の深さが同じく200μmであり、第三柱状溝130と第四柱状溝140の深さが同じく400μmである。
Each columnar groove has a respective apex angle and depth. For example, the first
言い換えれば、第一柱状溝110と第二柱状溝120は第一光学領域に位置するため同じ光学パラメータを有し、第三柱状溝130と第四柱状溝140は第一光学領域に近接する第二光学領域に位置するため異なる光学パラメータを有すると見てもよい。型板105の平面106は、光学パラメータが異なる複数組の光学領域を同時に備えることができるため、異なる柱状溝間の距離Dが同じ又は異なってもよい。異なる柱状溝間の距離Dは2cm〜15cmの間にあってもよい。例えば、必要に応じて、第一柱状溝110と第二柱状溝120間の距離D1、第二柱状溝120と第三柱状溝130間の距離D2、第三柱状溝130と第四柱状溝140間の距離D3を同じ又は異なる距離になるように調整することが可能である。図1bにおいてD1<D2<D3である。
In other words, since the first
次に、図2aを参照すると、各柱状溝にそれぞれ独立して重合可能な材料150を満杯に充填し、例えば、樹脂注入器(図示せず)を用いて第一柱状溝110、第二柱状溝120、第三柱状溝130と第四柱状溝140にそれぞれ独立して重合可能な材料150注入する。各柱状溝にそれぞれ独立して重合可能な材料150を満杯に充填するため、重合可能な材料150は単純に各柱状溝中に充填されるのみであり、各柱状溝を繋げたり、又は連通させたりしないことが好ましい。図2bは図2aの側面図である。各柱状溝に少なくとも平らになるまで重合可能な材料150を充填し、好ましくは、各柱状溝に凸面を形成されるように重合可能な材料150を満杯に充填してもよい。図2bが示すように、第一柱状溝110と第二柱状溝120には重合可能な材料150が平らに充填され、第三柱状溝130と第四柱状溝140には重合可能な材料150が満杯に充填されている。なお、重合可能な材料150が各柱状溝から溢れ出て、重合可能な材料150によって柱状溝が連通しないよう注意すべきである。
Next, referring to FIG. 2a, each columnar groove is filled with each independently
重合可能な材料150は有機材料であり、重合反応を行うことができる液体である。可能な重合反応として、アニオン重合反応、カチオン重合反応、フリーラジカル重合反応又は縮合重合反応であってもよい。重合可能な材料150は液体であることが好ましく、これにより重合可能な材料150が簡単かつ完全に柱状溝に充填され、隙間が残らない。さらに、重合可能な材料150は、完全に重合した後の体積の縮小率が小さい程好ましい。重合可能な材料150は光学プラスチック材であって、かつ適切な重合開始剤を含むことが可能であり、例えばDarocurである。重合可能な材料150の粘度は10cp〜20000cpの間にあってもよい。
The
次に、図3aを参照すると、予備重合ステップを行って、第一柱状溝110、第二柱状溝120、第三柱状溝130と第四柱状溝140に充填された重合可能な材料150は不完全な重合反応を経て、予備重合材料となる。ここで行われる予備重合ステップは必ず不完全な重合反応であり、重合可能な材料150を不完全に重合させて予備重合材料159を得るため、予備重合材料159は、比較的に少ない反復ユニットによって構成される重合体、即ちオリゴマー(oligomer)であることが好ましい。不完全に重合した予備重合材料159は固体ではなく、粘度が元の重合可能な材料150の粘度よりも高い高粘度の液体であることが好ましい。図3bは図3aの側面図である。
Next, referring to FIG. 3a, a pre-polymerization step is performed so that the
重合可能な材料150の化学性質に基づいて、予備重合ステップの不完全な重合反応をどう進めるかを決めることが好ましい。例えば、熱又は光によって予備重合ステップの不完全な重合反応を行ってもよい。例えば、重合可能な材料150に熱を用いて予備重合ステップの不完全な重合反応を行う場合、約3分間〜30分間をかけて重合可能な材料150の温度を150℃まで上昇させてもよい。また、重合可能な材料150に光を用いて予備重合ステップの不完全な重合反応を行う場合、重合可能な材料150をエネルギー密度約1ジュール/平方センチメートル〜6ジュール/平方センチメートル、365ナノメートルの紫外線に約2分間〜10分間置いてもよい。その他、照度、エネルギー又は均熱時間を増やす方法を利用して、例えば時間法、吸光法によって予備重合ステップの反応終点を決めてもよい。例えば、製品状態が変化しなくなったことで反応終点を確認する。
Based on the chemistry of the
続いて、図4aを参照すると、樹脂注入器(図示せず)を用いて再度重合可能な材料160を注入し、かつ押し合わせて、型板105の平面106上に塗布し、第二重合可能な材料160が同時にすべての柱状溝中の予備重合材料159と接触するようにする。平坦に塗布された後の第二重合可能な材料160の厚さは60μm〜400μmの間であってもよい。図4bは図4aの側面図である。重合可能な材料160は重合可能な材料150と同じく、重合反応を行うことができる液体である。重合可能な材料150と重合可能な材料160は、重合反応を行うことができる同じ液体であってもよい。また、必要に応じて、重合可能な材料150と重合可能な材料160は、同じ重合条件で反応することが可能な、異なる液体であってもよい。重合可能な材料160について、上記重合可能な材料150の説明内容を参照することができる。
Subsequently, referring to FIG. 4a, a
続いて、図5aを参照すると、まだ重合されていない液体状の第二重合可能な材料160の上を、必要に応じて用いられるガラス基板170で覆ってもよい。ガラス基板170は光学ガラス又は工業ガラスであり、厚さが200μm〜1300μmの間にあってもよい。図5bは図5aの側面図である。ガラス基板170を使用しない場合、引き続き次のステップを行う。
Subsequently, referring to FIG. 5a, the liquid second
次に、図6aを参照すると、不完全な重合反応の後、さらにもう一度重合反応が行われ、これを最終重合ステップと称す。なお、予備重合ステップが示す不完全な重合反応と異なるのは、最終重合ステップにおいて必ず完全な重合反応過程が行われること。最終重合ステップを経た後、予備重合材料159と第二重合可能な材料160が共に重合し、予備重合材料159が第一最終重合材料151になり、第二重合可能な材料160が第二最終重合材料161になり、第三柱状溝130中に第三最終重合材料151がある。ここで、第一最終重合材料151、第二最終重合材料161、及び必要に応じて用いられるガラス基板170は共に光学プリズム用の透明リブ構造を構成し、本発明が提供する複合光学プリズム100が得られる。第一最終重合材料151、第二最終重合材料161、及び必要に応じて用いられるガラス基板170はいずれも所定の光源に対し高透過性を有する。
Next, referring to FIG. 6a, after the incomplete polymerization reaction, another polymerization reaction is performed, which is referred to as a final polymerization step. The difference from the incomplete polymerization reaction shown in the preliminary polymerization step is that the complete polymerization reaction process is always performed in the final polymerization step. After the final polymerization step, the
図6bは図6aの側面図である。本発明の一つの特徴において、各柱状溝中に位置する予備重合材料159と第二重合可能な材料160が共に重合した後、それぞれ第一界面113と第二界面123が形成される。本発明の一つの特徴において、第一界面113と第二界面123は材料性質の界面であり、光学性質の差異がある界面ではない。言い換えれば、第一最終重合材料151と第二最終重合材料161は実質上同じ屈折率を有し、つまり、第一最終重合材料151と第二最終重合材料161の屈折率の差異は無視してもよい程、又は観察されない程小さいものである。好ましくは、第一最終重合材料151と第二最終重合材料161が同じ屈折率を有し、第一界面113と第二界面123の間に、例えば屈折率又は反射面といった光学性質の差異が存在せず、材料性質の差異であると見なす。同じく、第三柱状溝130中に位置する第一最終重合材料151と前記第二最終重合材料161は、最終重合ステップを経た後、共に第三界面133を形成する。また、第四柱状溝140中に位置する第一最終重合材料151と前記第二最終重合材料161は、最終重合ステップを経た後、共に第四界面143を形成する。
6b is a side view of FIG. 6a. In one aspect of the present invention, the
つまり、各柱状溝中に位置する予備重合材料159と第二重合可能な材料160は、重合した後それぞれ第一界面113、第二界面123、第三界面133と第四界面143を形成し、それぞれ異なる高分子性質の高分子材料を分ける界面である。最終重合ステップの前に、予備重合材料159と第二重合可能な材料160の初期状態、例えば、粘度、重合度、化学性質又は主鎖の長さが異なる場合があるため、それぞれ完全に重合した後、第一最終重合材料151と第二最終重合材料161それぞれ異なる高分子性質を有する。本発明の一実施形態において、第一界面113、第二界面123、第三界面133と第四界面143に分けられている高分子性質は、重合度、統計平均分子量、分散度、ガラス転移温度及び結晶熔解温度のうちの少なくとも一つであってもよい。
That is, the
重合体(polymer)は高分子とも呼ばれ、一般的には分子量が異なる又は構造形態が異なる一群の同族物(a homologue in homologous series)の混合物であるため、ここで言う重合体の重合度(degree of polymerization)は、重合体中の同族物の平均重合度を意味し、統計平均値で表すことができる。同族物分子量の統計平均値を統計平均分子量という。現在、重合体の統計平均分子量を算出する多様な方法が知られている。例えば、末端基分析法、沸点上昇法、凝固点降下法、蒸気圧降下法、浸透圧法、光散乱法、粘度法、超速遠心沈殿法、拡散法、電子顕微鏡法及びゲル浸透クロマトグラフィーなどがある。得られた統計平均分子量は、数量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、粘度平均分子量(Mη)、又はZ平均分子量(z−average molecular weight、Mz)であってもよい。必要に応じて、非平均分子量のピーク値分子量(peak molecular weight、Mp)も適用する。異なる統計分子量にはそれぞれの利点と適用する分子量範囲があり、また各種異なる方法によって得られる分子量の統計平均値も異なる。前記高分子性質、重合体の統計平均分子量とその算出方法は、当業者が本発明の予備重合ステップと最終重合ステップを行う際に備えている背景知識であり、当業者が本発明を如何に適宜実施するかを決めるうえで助けになる。 A polymer is also called a polymer, and is generally a mixture of a group of homologues having different molecular weights or different structural forms (a homologue in homologous series). “degree of polymerization” means the average degree of polymerization of the homologue in the polymer, and can be expressed as a statistical average value. The statistical average molecular weight of homologues is called statistical average molecular weight. At present, various methods for calculating the statistical average molecular weight of a polymer are known. For example, there are an end group analysis method, a boiling point increase method, a freezing point depression method, a vapor pressure drop method, an osmotic pressure method, a light scattering method, a viscosity method, an ultrafast centrifugal precipitation method, a diffusion method, an electron microscope method and a gel permeation chromatography. The obtained statistical average molecular weight may be a number average molecular weight (Mn), a weight average molecular weight (Mw), a viscosity average molecular weight (Mη), or a Z-average molecular weight (Mz). If necessary, a peak molecular weight (Mp) of non-average molecular weight is also applied. Different statistical molecular weights have their advantages and molecular weight ranges to apply, and the statistical average values of molecular weights obtained by different methods differ. The polymer properties, the statistical average molecular weight of the polymer, and the calculation method thereof are background knowledge that those skilled in the art have in performing the preliminary polymerization step and the final polymerization step of the present invention. Helps determine when to do so.
図7が示すように、上記第一最終重合材料151、第二最終重合材料161と必要に応じて用いられるガラス基板170を型板から外すと、本発明が提供する複合光学プリズム100が得られ、つまり光学プリズム用の透明リブ構造であり、必要に応じて用いられる基板170(matrix)、基材160(substrate)、第一プリズム頂点(第一山形リブとも称す)115、第二プリズム頂点(第二山形リブとも称す)125と第一谷181を含む。必要に応じて用いられる基材171は所定の光源に対し高透過性を有する。必要に応じて用いられる基板170は一体構造であり、異なる光学領域を定義するガラス基板であることが可能で、基材160は基板170と第一谷181との間に挟まれる。
As shown in FIG. 7, when the first
第一プリズム頂点115、つまり第一山形リブは、第一頂角111と第一高さ112を有する。第一プリズム頂点115の第一頂角111と第一高さ112は、第一プリズム頂点115の光学性質を決めるものである。例えば、第一頂角111の角度範囲は20度〜50度の間にあり、第一高さ112は0.1μm〜1.0μmの間にあり、深さと幅の比率が1:1〜1:3の間にあってもよい。第一プリズム頂点115は基材160の上に位置し、かつ基材160から上へ延伸し、例えば、上へ垂直に延伸する。第一プリズム頂点115と基材160はそれぞれ一種の高分子重合体であり、それぞれ異なる重合性質を有するため、第一プリズム頂点115と基材16との間に第一界面113を有する。
The
第二プリズム頂点125、つまり第二山形リブは、第二頂角121と第二高さ122を有する。第二プリズム頂点125の第二頂角121と第二高さ122は第二プリズム頂点125の光学性質を決めるものであり、図7が示す第一プリズム頂点115と第二プリズム頂点125は共に第一光学領域101中に位置している。例えば、第二頂角121の角度範囲が20度〜50度の間にあり、第二高さ122が0.1μm〜1.0μmの間にあり、深さと幅の比率が1:1〜1:3の間にあってもよい。第二プリズム頂点125は基材160の上に位置し、かつ基材160から上へ延伸し、例えば、上へ垂直に延伸する。
The
第一プリズム頂点115と第二プリズム頂点125は同じ高分子重合体であるため、互いの重合性質が同じである。第二プリズム頂点125と基材160がそれぞれ一種の高分子重合体であり、それぞれ異なる重合性質を有するため、第二プリズム頂点125と基材160の間に第二界面123を有する。
Since the
必要に応じて、基材160の上にさらに第三プリズム頂点135と第四プリズム頂点145があってもよい。同じく、第三プリズム頂点135、つまり第三山形リブは第三頂角131と第三高さ132を有し、第四プリズム頂点145は第四頂角141と第四高さ142を有する。第三プリズム頂点135と基材160はそれぞれ一種の高分子重合体であり、それぞれ異なる重合性質を有するため、第三プリズム頂点135と基材160との間に第三界面133を有する。第四プリズム頂点145と基材160はそれぞれ一種の高分子重合体であり、それぞれ異なる重合性質を有すため、第四プリズム頂点145と基材160の間に第四界面143を有する。図7が示すように、第三プリズム頂点135と第四プリズム頂点145は共に、第一プリズム頂点115と第二プリズム頂点125の第一光学領域101と異なる第二光学領域102中に位置するため、角度が同じでも、高さが異なる。
If necessary, a
基材160と各プリズム頂点は実質上同じ屈折率を有し、つまり、各プリズム頂点の第一最終重合材料151と基材160の第二最終重合材料161の屈折率の差異が、無視してもよい程又は観察されない程小さいものである。好ましくは、第一最終重合材料151と第二最終重合材料161が同じ屈折率を有することにより、第一界面113、第二界面123、第三界面133と第四界面143の間に、例えば屈折率又は反射面などの光学性質の差異が存在せず、材料性質の差異であると見なし、各界面を光学性質の差異がある界面ではなく、材料性質の界面と見なす。
The
基材160、第一プリズム頂点115と第二プリズム頂点125の高分子材料が同族物であるが、第一界面113、第二界面123、第三界面133と第四界面143は異なる高分子性質を分離している。つまり、高分子材料の界面の両側はそれぞれ異なる高分子性質を有する。本発明の一実施形態において、第一界面113、第二界面123、第三界面133と第四界面143の間に分離されている高分子性質は、重合度、統計平均分子量、分散度、ガラス転移温度及び結晶熔解温度のうちの少なくも一つであってもよい。高分子性質の詳細について前文の内容を参照されたい。
The
基材の上に、第一プリズム頂点115と第二プリズム頂点125の間にさらに台形の第一谷181を有する。第一谷181の寸法はプリズム頂点の頂角と間隔D1によって決めるものであり、本発明の統合式光学プリズムの光学性質の一つである。同じく、第二プリズム頂点125と第三プリズム頂点135の間に台形の第二谷182を有する。第三プリズム頂点135と第四プリズム頂点145の間に台形の第三谷183を有する。なお、第二谷182は第一光学領域101と第二光学領域102の境界上に位置し、第一光学領域101と第二光学領域102のいずれにも属しない。複合光学プリズム100において、プリズム頂点の間隔、頂角と高さは、実験を繰り返すことによって光学プリズムに最適な寸法を見つける必要がある。
A trapezoidal
図8は本発明の複合光学プリズム100における、あるプリズム頂点の上面写真である。図8からわかるように、本発明の方法で作製した複合光学プリズムは、プリズム頂点の光学性質が優れているとともに、気泡を含まない。従って、本発明が提供する透明リブ構造又は複合光学プリズムは、当然ながら光学プリズム製品として進歩した価値を有する。
以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の請求の範囲で行った等価な変更と修正も本発明の範囲に属する。
FIG. 8 is a top view photograph of a vertex of a prism in the composite
The above are only preferred embodiments of the present invention, and equivalent changes and modifications made in the scope of the claims of the present invention also belong to the scope of the present invention.
100 複合光学プリズム/透明リブ構造
101 第一光学領域
102 第二光学領域
105 型板
106 平面
110 第一柱状溝
111 第一頂角
112 第一深さ/高さ
113 第一界面
115 第一プリズム頂点/第一山形リブ
120 第二柱状溝
121 第二頂角
122 第二深さ/高さ
123 第二界面
125 第二プリズム頂点/第二山形リブ
130 第三柱状溝
131 第三頂角
132 第三深さ/高さ
133 第三界面
135 第三プリズム頂点/第三山形リブ
140 第四柱状溝
141 第四頂角
142 第四深さ/高さ
143 第四界面
145 第四プリズム頂点
150 重合可能な材料
151 第一最終重合材料/第三最終重合材料
159 予備重合材料
160 重合可能な材料
161 第二最終重合材料
170 基板
181 第一谷
182 第二谷
183 第三谷
D1 距離
D2 距離
D3 距離
100 Compound Optical Prism /
Claims (22)
光源に対し高透過性を有する基材と、
第一頂角と第一高さを有し、前記基材から垂直に延伸し、かつ前記基材に対し異なる重合性質を有する第一山形リブと、
第二頂角と第二高さを有し、前記基材から垂直に延伸し、かつ前記第一山形リブと同じ重合性質を有する第二山形リブと、
前記基材上に位置し、かつ前記第一山形リブと前記第二山形リブとの間に位置して、前記透明リブ構造を統合式光学プリズムとする第一谷とを含む、透明リブ構造。 A transparent rib structure,
A substrate having high transparency to a light source;
A first chevron rib having a first apex angle and a first height, extending perpendicularly from the substrate and having different polymerization properties with respect to the substrate;
A second chevron rib having a second apex angle and a second height, extending perpendicularly from the substrate and having the same polymerization properties as the first chevron rib;
A transparent rib structure including a first trough located on the base material and located between the first chevron rib and the second chevron rib and having the transparent rib structure as an integrated optical prism.
前記基材から垂直に延伸する第三山形リブを有し、
第二谷が前記基材上に位置し、かつ前記第三山形リブと前記第二山形リブとの間に位置する、請求項1に記載の透明リブ構造。 The transparent rib structure further includes:
Having third chevron ribs extending vertically from the substrate;
The transparent rib structure according to claim 1, wherein a second valley is located on the substrate and located between the third chevron rib and the second chevron rib.
光源に対し高透過性を有する基材と、
前記基材上に位置し、かつ第一頂角と第一高さを有する第一プリズム頂点と、
前記基材上に位置し、かつ第二頂角と第二高さを有する第二プリズム頂点と、
前記基材上に位置し、かつ前記第一プリズム頂点と前記第二プリズム頂点との間に位置する第一谷とを含み、
前記第一プリズム頂点と前記基材との間に第一界面があり、前記第二プリズム頂点と前記基材との間に第二界面がある、複合光学プリズム。 A compound optical prism,
A substrate having high transparency to a light source;
A first prism apex located on the substrate and having a first apex angle and a first height;
A second prism apex located on the substrate and having a second apex angle and a second height;
A first valley located on the substrate and located between the first prism vertex and the second prism vertex;
A composite optical prism having a first interface between the first prism apex and the substrate and a second interface between the second prism apex and the substrate.
前記基材上に位置する第三プリズム頂点を有し、
第二谷が前記基材上に位置し、かつ前記第三プリズム頂点と前記第二プリズム頂点との間に位置する、請求項9に記載の複合光学プリズム。 The composite optical prism further includes:
Having a third prism apex located on the substrate;
The composite optical prism according to claim 9, wherein a second valley is located on the base material and located between the third prism vertex and the second prism vertex.
第一柱状溝と第二柱状溝を有する型板を提供するステップと、
前記第一柱状溝と前記第二柱状溝中にそれぞれ第一重合可能な材料を充填し、かつ前記第一重合可能な材料によって前記第一柱状溝と前記第二柱状溝が連結しないようにするステップと、
前記第一柱状溝と前記第二柱状溝中の前記第一重合可能な材料を予備重合材料にする予備重合ステップと、
第二重合可能な材料を塗布し、前記第二重合可能な材料が、前記第一柱状溝中及び前記第二柱状溝中に位置する前記予備重合材料に同時に接触するようにするステップと、
前記第二重合可能な材料を塗布した後、ガラス基板で前記第二重合可能な材料の上を覆うステップと、
前記予備重合材料と前記第二重合可能な材料を共に重合させて、それぞれ第一最終重合材料と第二最終重合材料とし、即ち、光学プリズムを得る最終重合ステップとを含み、
前記第一柱状溝中及び前記第二柱状溝中に位置する前記予備重合材料は、前記第二重合可能な材料と共に重合した後、それぞれ第一界面と第二界面を形成する、光学プリズムを形成する方法。 A method of forming an optical prism,
Providing a template having a first columnar groove and a second columnar groove;
Fill the first columnar groove and the second columnar groove with a first polymerizable material, respectively, and prevent the first columnar groove and the second columnar groove from being connected by the first polymerizable material. Steps,
A prepolymerization step in which the first polymerizable material in the first columnar groove and the second columnar groove is a prepolymerized material;
Applying a second polymerizable material so that the second polymerizable material is in simultaneous contact with the prepolymerized material located in the first columnar groove and in the second columnar groove;
Covering the second polymerizable material with a glass substrate after applying the second polymerizable material;
Including polymerizing the prepolymerized material and the second polymerizable material together to form a first final polymerized material and a second final polymerized material, respectively, i.e., a final polymerization step to obtain an optical prism;
The prepolymerized material located in the first columnar groove and the second columnar groove is polymerized together with the second polymerizable material to form an optical prism that forms a first interface and a second interface, respectively. how to.
前記高分子性質は自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度及び結晶熔解温度から選ばれる組である、請求項17に記載の光学プリズムを形成する方法。 The first final polymerized material and the second final polymerized material have different polymer properties,
The method for forming an optical prism according to claim 17, wherein the polymer property is a set selected from a degree of free polymerization, a statistical average molecular weight, a glass transition temperature, and a crystal melting temperature.
前記型板が第三柱状溝を有し、前記最終重合ステップを経た後、前記第三柱状溝中に位置する第三最終重合材料と前記第二最終重合材料が共に第三界面を形成する、請求項17に記載の光学プリズムを形成する方法。 The method of forming the optical prism further includes:
The template has a third columnar groove, and after the final polymerization step, the third final polymerization material and the second final polymerization material located in the third columnar groove together form a third interface, A method of forming the optical prism of claim 17.
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