JP4329356B2

JP4329356B2 - 光学部品の製造方法

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Publication number: JP4329356B2
Application number: JP2003045535A
Authority: JP
Inventors: 禎之小野
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-24
Also published as: JP2004255583A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学要素を有する光学物品の製造方法に関するものであり、詳しくは、プロジェクションＴＶ用スクリーンやオーバーヘッドプロジェクター用フレネルレンズ等の光学部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面にレンズ形状を有するフレネルレンズやレンチキュラーレンズ等の光学部品を製造する方法としては、プレス法やキャスティング法等が挙げられる。しかしながら、これらの製法は、共に成形サイクルに長時間を要するため、生産性が低いことや製造コストが高い等の問題を有している。このような問題点を解決するものとして、紫外線硬化型樹脂溶液を成形型内に注入した後、紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させることにより、樹脂成形物を得るフォトポリマープロセス法（２Ｐ法）が提案されている。しかしながら、２Ｐ法においては、成形型内へ紫外線硬化型樹脂溶液を注入する際の気泡混入を防止することが生産性を向上させるうえで重要であり、種々の提案がなされている。
【０００３】
提案されている▲１▼の製造方法の一例を図３（ａ）〜（ｂ）に示す。微細凹凸パターンが形成された成形型１２と紫外線を透過する透光性基板２２間に紫外線硬化型樹脂溶液３３を注入した後、前記透光性基板２２側より紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、両者を重合接着し（図３（ａ）参照）、成形型１２を離型することによって、透光性基板２２上に微細凹凸パターン３３ａ（フレネルレンズ）を有する光学部品３０（図３（ｂ）参照）を製造する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、別の▲２▼の製造方法の一例を図４（ａ）〜（ｅ）に示す。微細凹凸パターンが形成された成形型１２に低粘度の紫外線硬化型樹脂溶液３４（第１の樹脂溶液）を塗布して微細凹凸パターン状の紫外線硬化型樹脂塗膜層３４ａを形成した後（図４（ａ）参照）、比較的高粘度の紫外線硬化型樹脂溶液（第２の樹脂溶液）にて樹脂液溜まり３５を形成し（図４（ｂ）参照）、ベースフィルム２３を介して樹脂液溜まり３５側から加圧ロール４３で均しながら、微細凹凸パターン状の紫外線硬化型樹脂塗膜層３４ａ上に所定厚の紫外線硬化型樹脂塗膜層３５ａを形成し（図４（ｃ）参照）、ベースフィルム２３側より紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、両者を重合接着し（図４（ｄ）参照）、成形型１２を離型することによって、ベースフィルム２３上に紫外線硬化型樹脂層３５ｂ及び微細凹凸パターン３４ａからなる微細凹凸パターン３６（フレネルレンズ）を有する光学部品４０（図４（ｅ）参照）を製造する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、別の▲３▼の製造方法の一例を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。微細凹凸パターンが形成された成形型１２の端部に紫外線硬化型樹脂溶液３７を用いて樹脂液溜まり３７ａを形成し（図５（ａ）参照）、ベースフィルム２３を介して樹脂溜まり３７側から加圧ロール４３で均しながら樹脂液溜まり３７ａを展延し（図５（ｂ）参照）、ベースフィルム２３側より紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、両者を重合接着し（図５（ｃ）参照）、成形型１２を離型することによって、ベースフィルム２３上に微細凹凸パターン３７ｂ（フレネルレンズ）を有する光学部品５０（図５（ｄ）参照）を製造する方法がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
さらにまた、別の▲４▼製造方法として、微細凹凸パターン形状を有する成形型の紫外線硬化型樹脂溶液の樹脂溜まりを形成する箇所を加圧ロール側端部とロールの軸と直交する方向の両端部とし、ベース部材を介して端部側から加圧ロールで均しながら樹脂液溜まりを展延し、ベース部材側より紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂溶液を硬化させ、両者を重合接着し、成形型を離型することによって、ベース部材上に微細凹凸パターン（フレネルレンズ等）を製造する方法がある（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
上記▲１▼の製造方法によれば、紫外線硬化型樹脂溶液を成形型上に展延させる際、あるいは、透光性基板を重ねる際に、気泡が入りやすく、しかもいったん入った気泡を抜くことは事実上困難である。
【０００８】
上記▲２▼の製造方法では、第１の樹脂溶液として、第２の樹脂溶液を溶剤で希釈したもの、加温して粘度を低下させたもの、あるいはモノマー過剰にした低粘度の別の樹脂溶液を使用したものなどを使用する必要がある。しかしながら、第２の樹脂溶液を希釈するために溶剤を用いると、安全性や乾燥工程の追加等の問題が生じる。また、第２の樹脂溶液を加温して使用する場合には、ヒーター等を設置しなければならない。さらに、樹脂溶液中のモノマー成分が揮発することによる樹脂溶液中の成分比が安定しないことや硬化時の収縮が大きくなる場合もある。また、モノマー過剰にした低粘度の別の樹脂溶液を使用する場合には、硬化時の収縮が大きく寸法精度を維持することが困難な場合があり、さらに樹脂層間に屈折率差が生じないように成分調整しなければならない。
【０００９】
上記▲３▼の方法では、端部のみに樹脂液溜まりを形成し、ロールで均すため、比較的容易に実施できるが、端部のみに樹脂液溜まりを形成しただけでは、ロールで均す方向に対して両端部及び後半部分まで充分に樹脂を展延するために過剰の樹脂液溜まりを形成しなければならず、製品部分に必要な樹脂よりも過剰となりやすく、不経済である。
【００１０】
上記▲４▼の方法は、▲３▼の方法を改善したもので両端部まで充分に樹脂液を展延することで両端部での樹脂液不足を解消できる。しかしながら、やはりこの方法においても、製品部分に必要な樹脂よりも過剰になりやすい点は同様である。
【００１１】
上記▲２▼〜▲４▼の方法によれば、基板を積層した際に入る比較的大きな気泡は除去できるが、樹脂液の溜まりを形成する際に、フローコート法やＸ−Ｙディスペンサーなどによる方法を用いて、フレネルレンズのような鋭利な微細パターンを有する成形型上に塗布した場合には、樹脂溶液の粘度が高い場合には微細な気泡が入りやすく抜けにくい。また、このような微細な気泡はロールで均しても、押しつぶすことが困難で、取り除くことが難しい場合もあり、製品に混入した場合には光学的に悪影響を及ぼすとともに外観上の欠陥となる。
【００１２】
【特許文献１】
特許１８９１６５１号公報
【特許文献２】
特許２６０８４４０号公報
【特許文献３】
特許２７９０１８１号公報
【特許文献４】
特許２６２３２７９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、塗工時に発生する高価な紫外線硬化型樹脂溶液の無駄を省き、成形型上の紫外線硬化型樹脂塗膜層への気泡混入を防止できる光学部品の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、少なくなくとも以下の工程を備えていることを特徴とする光学物品の製造方法としたものである。
（ａ）微細凹凸パターンが形成された成形型１１上に、塗工ヘッド５１により所定厚の第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａを形成し、前記第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａをスムージングロール４１で均し、第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ｂを形成する工程。
（ｂ）前記第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層上３１ｂに透光性基板２１を積層する工程。
（ｃ）前記透光性基板２１側より、紫外線にて全面露光し、紫外線硬化型樹脂を硬化させる工程。
（ｄ）前記成形型１１を離型し、前記透光性基板２１上の一方の面に微細凹凸パターン３１ｃを形成する工程。
【００１５】
また、請求項２においては、少なくなくとも以下の工程を備えていることを特徴とする光学物品の製造方法としたものである。
（ａ）微細凹凸パターンを反転した形状が設けられた成形型１１上の端部に、紫外線硬化型樹脂溶液３２を用いて帯状の樹脂液溜まり３２ａを形成する工程。
（ｂ）前記帯状の樹脂液溜まり３２ａをスムージングロール４２にて平坦化して第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｂを形成した後、さらに、前記第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｂをスムージングロール４１にて均し、第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｃを形成する工程。
（ｃ）前記第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｃ上に透光性基板２１を積層する工程。
（ｄ）前記透光性基板２１側より、紫外線にて全面露光し、紫外線硬化型樹脂を硬化させる工程。
（ｅ）前記成形型１１を離型し、前記透光性基材２１上の一方の面に微細凹凸パターン３２ｄを形成する工程。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
本発明の光学部品の製造方法の一実施例を図１（ａ）〜（ｆ）、図２（ａ）〜（ｇ）に示す。
請求項１に係わる本発明の光学部品の製造方法は図１（ａ）〜（ｆ）に示すように、塗工ヘッド５１により、微細凹凸パターンが形成された成形型１１上に紫外線硬化型樹脂溶液３１を塗布し、第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａを形成した後、スムージングロール４１により平坦化処理して第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ｂを形成し、透光性基板２１を積層し、紫外線露光して紫外線硬化型樹脂を硬化し、成形型１１を離型して、透光性基板２１上に微細凹凸パターン３１ｃを形成するものである。
ここで、第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａをスムージングロール４１にて平坦化処理する際に予め第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａ中に存在する気泡等が除去される。
【００１７】
以下、請求項１に係わる本発明の光学部品の製造方法について詳細に説明する。
まず、微細凹凸パターンが形成された成形型１１上に、塗工ヘッド５１により紫外線硬化型樹脂溶液３１を塗布し（図１（ａ）参照）、成形型１１上に第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａを形成する（図１（ｂ）参照）。
塗工ヘッド５１は塗布方向に対して略垂直な方向に配置され、成形型１１サイズに合わせて塗布幅を調整する。塗工ヘッド５１としてはスリット状開口部を有するスリットノズルや間隔を置いてノズル部を配置した多連ノズルが用いられる。第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａの膜厚は最終設定膜厚の１．５〜２倍程度の厚さになるように、スリットノズルもしくは多連ノズルの開口部の大きさや移動速度によって調整する。
【００１８】
上記紫外線硬化型樹脂溶液３１に使用される樹脂としては、ウレタン（メタ）アクリレートおよび／またはエポキン（メタ）アクリレートオリゴマー、反応希釈剤、光重合開始剤、光増感剤の成分を含む組成物が挙げられる。ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、例えば、エチレングリコール、１、４ブタンジオール、ネオペンチルグルコール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール、ポリテトラメチレングリコール等のポリオール類とヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシレンイソシアネート等のポリイソシアネート類とを反応させて得ることができる。しかし、特に限定されるものではない。
【００１９】
エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型プロピレンオキサイド付加物の末端グリシジルエーテル、フルオレンエポキシ樹脂等のエポキシ樹脂類と（メタ）アクリル酸とを反応させて得ることができる。しかし、特にこれらに限定されるものではない。
【００２０】
次に、第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａの端部からスムージングロール４１を用いて紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａのスムージング処理を行い（図１（ｃ）参照）、第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ｂを形成する（図１（ｄ）参照）。
上記、スムージング処理は、第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａの端部からスムージングロール４１を順次移動させながら、成形型１１上に形成された紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ａ表面を平坦化処理し、所定の膜厚に調整する。
【００２１】
次に、成形型１１上の第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ｂに透光性基板２１を積層した後、ラミネートすることでさらに第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３１ｂを均し、平均化した後、紫外線露光することで紫外線硬化型樹脂を硬化させる（図１（ｅ）参照）。
【００２２】
透光性基板２１としては、例えばアクリル樹脂、ＭＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、または上記樹脂のブレンドからなるシート及びフィルムやガラス板などが使用できる。成形型からの離型性の点から、可とう性のあるアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＭＳ樹脂などが光透過性や柔軟性の点から好ましい。
【００２３】
さらに、成形型１１を離型することで透光性基板２１上に微細凹凸パターン３１ｃが転写された光学物品１０を得ることができる（図１（ｆ）参照）。
【００２４】
さらに、請求項２に係わる本発明の光学部品の製造方法について詳細に説明する。
まず、微細凹凸パターンが形成された成形型１１上に、塗工ヘッド等により紫外線硬化型樹脂溶液３２を塗布し、成形型１１上の端部に帯状の樹脂液溜まり３２ａを形成する（図２（ａ）参照）。
【００２５】
次に、スムージングロール４２により樹脂液溜まり３２ａを均し（図２（ｂ）参照）、成形型１１上に第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｂを形成する（図２（ｃ）参照）。第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｂの膜厚は最終設定膜厚の１．５〜２倍程度の厚さになるように調整する。
【００２６】
次に、第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｂの端部からスムージングロール４１にてスムージング処理を行い（図２（ｄ）参照）、第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｃを形成する（図２（ｅ）参照）。
上記、スムージング処理は、第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｂの端部からスムージングロール４１を順次移動させながら、表面を平坦化処理し、所定の膜厚になるように調整する。
【００２７】
次に、成形型１１上の第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｃに透光性基板２１を積層した後、ラミネートすることでさらに第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層３２ｃを均し、平均化した後、紫外線露光することで紫外線硬化型樹脂を硬化させる（図２（ｆ）参照）。
さらに、成形型１１を離型することで透光性基板２１上に微細凹凸パターン３２ｄが転写された光学物品２０を得ることができる（図２（ｇ）参照）。
【００２８】
従来のように、樹脂液溜まりを形成した後ベースフィルムを介して樹脂溜まり側から加圧ロールで均しながら樹脂液溜まりを展延する方法では、紫外線硬化型樹脂塗膜層内への気泡混入を避けることが難しかったが、本発明の光学部品の製造方法では、紫外線硬化型樹脂塗膜層をスムージングするという工程を追加しているので、成形型１１上の微細な溝を予め紫外線硬化型樹脂によって埋めることで、気泡の混入を防止することができる。また、透光性基板２１のラミネート速度を従来よりも速くできる。
【００２９】
【発明の効果】
上記したように、本発明の光学部品の製造方法によれば、以下のような効果を有する。
第１に、成形型上に形成した紫外線硬化型樹脂塗膜層をスムージングロールで平滑化処理することにより、平滑化された紫外線硬化型樹脂塗膜層への気泡混入を防止することができるため、気泡混入のない高品質な光学物品を生産性良く、安価に供給できる。
また、成形型上への紫外線硬化型樹脂塗膜層の形成を有効面内にのみ形成できるため、高価な紫外線硬化型樹脂を余分に使用することなく、製造コストを抑えた光学物品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の光学物品の製造方法の一実施例を工程順に示す模式構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の光学物品の製造方法の一実施例を工程順に示す模式構成図である。
【図３】（ａ）〜（ｂ）は、従来の光学物品の製造方法の一実施例を示す模式構成図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、従来の光学物品の製造方法の一実施例を示す模式構成図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、従来の光学物品の製造方法の一実施例を示す模式構成図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０、５０……光学部品
１１、１２……成形型
２１、２２……透光性基板
２３……ベースフィルム
３１、３２、３３、３４、３５、３７……紫外線硬化型樹脂溶液
３１ａ、３２ｂ……第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層
３１ｂ、３２ｃ……第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層
３２ａ……帯状の樹脂液溜まり
３４ａ、３５ａ……紫外線硬化型樹脂塗膜層
３５ｂ……紫外線硬化型樹脂層
３１ｃ、３２ｄ、３３ａ、３６、３７ｂ……微細凹凸パターン
３５、３７ａ……樹脂液溜まり
４１、４２……スムージングロール
４３……加圧ロール
５１……塗工ヘッド

Claims

少なくなくとも以下の工程を備えていることを特徴とする光学物品の製造方法。
（ａ）微細凹凸パターンを反転した形状が設けられた成形型（１１）上の端部に、紫外線硬化型樹脂溶液（３２）を用いて帯状の樹脂液溜まり（３２ａ）を形成する工程。
（ｂ）前記帯状の液溜まり（３２ａ）をスムージングロール（４２）にて平坦化して最終設定膜厚の１．５〜２．０倍の厚さに第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層（３２ｂ）を形成した後、さらに、前記第１の紫外線硬化型樹脂塗膜層（３２ｂ）をスムージングロール（４１）にて均し、第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層（３２ｃ）を形成する工程。
（ｃ）前記第２の紫外線硬化型樹脂塗膜層（３２ｃ）上に透光性基板（２１）を積層する工程。
（ｄ）前記透光性基板（２１）側より、紫外線にて全面露光し、紫外線硬化型樹脂を硬化させる工程。
（ｅ）前記成形型（１１）を離型し、前記透光性基板（２１）上の一方の面に微細凹凸パターン（３２ｄ）を形成する工程。