JP5696264B1 - 平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

平行な土手１７によって形成される断面四角形の溝１８が一面に形成された透明な凹凸板材１６を用意する第１工程と、土手１７の表面１９と溝１８の底面２０を紫外線照射剥離樹脂２２、２３で覆う第２工程と、紫外線照射剥離樹脂２２、２３で土手１７の表面１９及び溝１８の底面２０が覆われた凹凸板材１６の表面を金属蒸着する第３工程と、凹凸板材１６の裏面から紫外線を照射して、表面が金属蒸着された紫外線照射剥離樹脂２２、２３を除去する第４工程とを有し、溝１８の対向する平行な側面２７、２８に光反射部を形成する。

Description

本発明は、それぞれ帯状の平面光反射部（鏡面）を一定ピッチで並べて形成した第１、第２の光制御パネルを用いた光学結像装置に関し、前記した第１、第２の光制御パネルを安価に製造する方法に関する。

物体表面から発する光（散乱光）を用いて立体像を形成する光学結像装置として、相互に直交する２つの光反射部要素を備えた単位光学素子を、複数（多数）平面上に規則正しく形成した反射型面対称結像素子からなる光線屈曲面と、この光線屈曲面に向けて配置された光反射部とを具備し、光線屈曲面を挟んで、光反射部とは反対側である観察側に配置した像を、被投影物から発せられる光が光線屈曲面を透過して光反射部に反射し、更に光線屈曲面を透過することによって、光反射部の光線屈曲面に対する面対称位置に移動させた実体のない仮想鏡に映した位置に結像させる光学システムが提案されている（特許文献１参照）。

ところが、特許文献１記載の光学システムにおいては、反射型面対称結像素子からなる光線屈曲面の製造が極めて難しく、実用化に障害があった。
そこで、本発明者は、特許文献２に記載のような光学結像方法（装置）を完成した。この光学結像装置６０を図５、図６に示すが、この光学結像装置６０は透明平板６１、６２の内部に、透明平板６１、６２の一方側の面に垂直に多数かつ帯状の平面光反射部６３、６４を並べて形成した第１及び第２の光制御パネル６５、６６を用い、第１及び第２の光制御パネル６５、６６のそれぞれの一面側を、それぞれの平面光反射部６３、６４を直交させた状態で向かい合わせて構成されている。

そして、第１の光制御パネル６５の平面光反射部６３に物体Ｎからの光ｈ１、ｈ２を入射させ、この平面光反射部６３で反射した反射光ｋ１、ｋ２を第２の光制御パネル６６の平面光反射部６４で再度反射させた反射光ｊ１、ｊ２によって、物体Ｎの像をこの光学結像装置６０の反対側に実像Ｎ’として結像させることができる。

特開２００８−１５８１１４号公報 特許第４８６５０８８号公報

この特許文献２に記載されている光学結像方法には、平面光反射部６３、６４を一定ピッチで備えた第１、第２の光制御パネル６５、６６を用意することが必要である。この第１、第２の光制御パネル６５、６６の製造方法においては、特許文献２に記載のように、両面又は片面に光反射部処理を行った透明物質板（例えば、ガラス板、透明プラスチック板）を積層し、この積層体を薄幅で切断したものが使用されている。

しかしながら、第１、第２の光制御パネル６５、６６の切り出し面の角度や接着層の厚みにバラツキが生じ易く、これによって、形成された実像Ｎ’が歪む場合があるという問題があった。
また、積層体をスライスして製造するので、切断面を再度研磨する必要があり、大量に製造することは困難であった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、一定間隔で平行配置された平面光反射部を形成するのに最適に用いられる平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法（以下、「光制御パネルの製造方法」と称する場合もある）は、平行な土手によって形成される断面四角形の溝が一面に形成された透明な凹凸板材を用意する第１工程と、
前記土手の表面と前記溝の底面を紫外線照射剥離樹脂で覆う第２工程と、
前記紫外線照射剥離樹脂で前記土手の表面及び前記溝の底面が覆われた凹凸板材の表面を金属蒸着する第３工程と、
前記凹凸板材の裏面から紫外線を照射して、表面が金属蒸着された前記紫外線照射剥離樹脂を除去する第４工程とを有し、
前記溝の対向する平行な側面に光反射部を形成する。

ここで、前記凹凸板材の前記溝は、１）板状光学材の一面に紫外線硬化樹脂を均一厚みにコーティングして紫外線硬化樹脂層を形成し、２）前記紫外線硬化樹脂層の上を平行なスリットを有するマスクで被覆し、該マスクの上方から紫外線（平行光とするのが好ましい）を照射し、露光部と非露光部を交互に形成し、３）前記マスクを除去し、更に現像して前記非露光部を除去して形成することができる。

また、前記凹凸板材は、透明のプラスチック又はガラスを型ローラと平面ローラを用いたプレスによって形成することもできる。
更に、例えば、熱可塑性の透明プラスチックを金型内にインジェクション成形することによっても形成できる。

本発明に係る平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法において、前記第４工程の後に前記溝に透明材を充填する（第５工程）こともできる。また、前記溝に前記透明材が充填された前記凹凸板材の表裏面を研磨する（第６工程）のが好ましい。これによって、凹凸板材の表裏面に均一平面を形成できる。ここで、前記板状光学材は、ガラス、石英、透明な硬質プラスチック等で形成できる。

更に、以上の方法によって製造された光制御パネルを２つ用意し、該２つの光制御パネルを前記溝の側面に形成された光反射部を直交又は交差させた状態で、向かい合わせて重ね、立体像を形成可能な光学結像装置とすることもできる（特許第４８６５０８８号参照）。

以上の発明において、一定の幅を有する断面四角形の溝は、断面長方形であることが最も好ましいが、対向する側面が平行であれば、断面平行四辺形であってもよい。また、土手も断面四角形（矩形、平行四辺形を含む）であるのが好ましい。
蒸着する金属は反射率の高い銀を使用するのがよいが、他の金属（例えば、アルミニウム、クロム、ニッケル、チタン等）であってもよい。

更に、第２工程で、紫外線照射剥離樹脂で溝の底面を覆うので、溝の下部には金属蒸着による金属面は形成されない。なお、断面四角形の溝は、金属蒸着面を形成していない溝の側面下部が断面四角形から外れて変形する場合も含む。

本発明に係る平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法は、土手の表面と溝の底面を紫外線照射剥離樹脂で覆い、土手の表面、側面及び溝の底面を金属蒸着し、凹凸板材の裏面から紫外線を照射して、表面が金属蒸着された紫外線照射剥離樹脂を除去するので、溝の側面に平行な鏡面が形成される。この方法によって、板状光学材の少なくとも片面に、帯状の光反射部が形成された光制御パネルを容易に製造できる。

特に、凹凸板材の製造を、１）板状光学材の一面に紫外線硬化樹脂を均一厚みにコーティングして紫外線硬化樹脂層を形成し、２）紫外線硬化樹脂層の上を平行なスリットを有するマスクで被覆し、マスクの上方から紫外線を照射し、露光部と非露光部を交互に形成し、３）マスクを除去し、更に現像して非露光部を除去して形成した場合は、比較的簡単な作業で精度の高い溝を形成することができる。
これによって、光学結像装置に使用する光制御パネルを安価に製造できる。

また、形成された溝に透明材を充填した場合は、光制御パネルの強度が向上する。そして、溝に透明材が充填された凹凸板材の表裏面を研磨するので、より精度の高い光制御パネルを得ることができる。

本発明に係る平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法において、板状光学材がガラス又は石英である場合、入手が容易であり、精度の高い光制御パネルを製造できる。以上の場合、板状光学材、土手、溝への充填材として、同一種類の透明プラスチックを使用することもできる。

そして、本発明に係る光制御パネルの製造方法によって製造された光制御パネルを２つ用意し、２つの光制御パネルを、溝の側面に形成された光反射部を直交又は交差させた状態で向かい合わせて、立体像を形成可能な光学結像装置とすることもでき、製造コストが安く、更により小型で鮮明な像を形成できる。

（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の第１の実施例に係る平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法の工程説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同光制御パネルの製造方法によって製造された土手及び溝の説明図である。 （Ａ）は同光制御パネルの製造方法によって製造された光制御パネルを用いた光学結像装置の断面図、（Ｂ）は変形例に係る光学結像装置の断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第２の実施例に係る平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法の概略工程図である。 従来例に係る光学結像装置の説明図である。 同光学結像装置の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明の第１の実施例に係る平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法について説明する。
図１（Ａ）に示すように、透明な板状光学材の一例であるガラス板１０の一面に紫外線硬化樹脂を均一厚み（例えば、１０〜５００μｍ）にコーティングして紫外線硬化樹脂層１１を形成する。なお、ガラス板１０の代わりに石英板、透明なプラスチックでもよい。なお、このガラス板１０を後工程で除去又は剥離する場合は、予め、ガラス板１０の表面に透明な剥離層（例えば、熱可塑性樹脂）を形成しておく。

次に、図１（Ｂ）に示すように、紫外線硬化樹脂層１１の上を平行なスリット１２を有するマスク１３で被覆し、マスク１３の上から紫外線を照射し、露光部１４と非露光部１５を交互に形成する。
なお、ここで、マスク１３の代わりに所定のスリットが形成された画像を紫外線照射して（所謂、写真法にて）、露光部と非露光部を形成してもよい。なお、スリット１２の幅及び隣り合うスリット１２の間隔（隙間）は、例えば１０〜２００μｍの範囲で選定できる。

図１（Ｃ）に示すように、紫外線硬化樹脂層１１の露光部１４が硬化した後、マスク１３を除去して、非露光部１５を溶剤で除去し（即ち、現像して）、平行な土手（「リブ」とも称される）１７と土手１７によって形成される溝１８が一面に形成された透明な凹凸板材１６を形成する。実際に製造した土手１７と溝１８を図２（Ａ）、（Ｂ）に示すが、土手１７及び溝１８は断面四角形、より好ましくは断面長方形（矩形）となっている（以上、第１工程）。なお、図２（Ｂ）に示すように、溝１８の側面下部が正規の矩形から外れる場合がある。

図１（Ｄ）に示すように、土手１７の表面１９と溝１８の底面２０を紫外線照射剥離樹脂２２、２３で覆う。ここで、紫外線照射剥離樹脂２２、２３はプリンター等（例えば、インクジェットプリンター）を用いて形成できる。紫外線照射剥離樹脂２２、２３の厚みは例えば、溝１８の深さの１／２０〜１／１０程度であるのがよい。この場合、溝１８の側面２７、２８は露出している（以上、第２工程）。

次に、図１（Ｅ）に示すように、この凹凸板材１６の表面（凹凸形成面）に、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ等の高反射率を有する金属の蒸着を行う。これによって、凹凸板材１６の片面は金属蒸着層２５で覆われている。なお、裏面は金属蒸着はしない（以上、第３工程）。

この後、凹凸板材１６の裏面から紫外線を照射する。これによって、土手１７の表面１９と溝１８の底面２０に形成された紫外線照射剥離樹脂２２、２３が、図１（Ｆ）に示すように、その表面に形成された金属蒸着層２５と共に剥離する。これによって、溝１８の対向して平行する側面２７、２８に光反射部（光反射層２７ａ、２８ａ）を形成することができ、光制御パネル２９が完成する（以上、第４工程）。なお、ここで側面２７、２８の下部では、紫外線照射剥離樹脂２３が剥離する場合に表面の金属蒸着層２５の一部も剥離する。従って、土手１７の高さの５〜１０％程度の範囲で非金属蒸着層が形成される、土手１７の下側側面には成形時の歪があるので、好都合である。

溝１８には、加熱、冷却又は爾後硬化型の透明材３０を充填することもでき、これによって光制御パネル２９の強度を高めることができる（第５工程）。そして、充填した透明材３０に凹凸がある場合には、凹凸部材１６の表面又は表裏面を研磨して、より光学性能のよい光制御パネル２９ができる（第６工程）。
また、図１（Ｇ）に示すように、溝１８に透明材３０を充填した状態で、ガラス板１０を除去し、光制御パネル３１とすることもできる。この場合、溝１８の底部近傍の側面２７、２８が歪んでいる場合は、歪んだ部分を裏面側から研削及び研磨によって除去できる。これによって、溝１８の光反射層２７ａ、２８ａが平行となって、シャープな画像（立体像）が形成可能な光制御パネル２９ａ（図３（Ｂ）参照）とすることもできる。

図３（Ａ）には、２つの光制御パネル２９のそれぞれの光反射層２７ａ、２８ａを交差（直交）させた状態で光制御パネル２９を向かい合わせて形成した光学結像装置３２を示す。
図３（Ｂ）は、ガラス板１０（板状光学材）を除去して形成した光制御パネル２９ａを２つ用いた光学結像装置３３を示すが、より明るい鮮明な画像（立体像）を形成できる。

続いて、図４を参照しながら、本発明の第２の実施例に係る平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法について、第１の実施例に係る光制御パネルの製造方法と異なる点について説明する。
図４（Ａ）に示すように、紫外線硬化樹層１１の上にスリット１２を有するマスク１３を当てて、紫外線照射を行った後、図４（Ｂ）に示すように一旦マスク１３を除去し、その上に更に紫外線硬化樹脂層３５を形成する。

そして、紫外線硬化樹脂層３５の上に再度スリット１２ａを有するマスク１３ａを被せる。この場合、紫外線硬化樹脂層１１の上に置いたマスク１３のスリット１２の位置と、紫外線硬化樹脂層３５の上に置いたマスク１３ａのスリット１２ａの位置は正確に合わせておく。
この後、図４（Ｃ）に示すように、紫外線露光処理を行う。この場合の紫外線は平行光を用いる。

この状態で、マスク１３ａを除去し、紫外線が未照射の紫外線硬化樹脂を溶剤で除去（現像）し、図４（Ｄ）に示す高さの高い土手３７を形成する。土手３７の間には溝３８が形成される。
この後、土手３７の表面と溝３８の底面に紫外線照射剥離樹脂を塗布し、この凹凸板材の表面に金属蒸着を行い、この後、裏面から紫外線を照射して、土手３７の表面と溝３８の底面の付着物（紫外線照射剥離樹脂とその上の金属蒸着層）を除去し、対向する側面が光反射部（金属反射面）となった光制御パネルを形成することは、第１の実施例に係る平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法と同一である。

この場合、溝３８内に透明材を充填することが好ましい。また、裏面の板材光学材を除去して、光制御パネルの両面を研磨し、より滑らかな面とするのが好ましい（例えば、表面粗さ４０ｎｍ以下）。

以上の実施例においては、所定ピッチで土手１７及び溝１８が形成された凹凸板材１６を、紫外線硬化樹脂層の部分的露光そして現像を行って形成したが、１）平ロールと型ロールで透明シート材を押圧して、２）透明シート材に型板を押し付けるプレス成形にて、３）熱可塑性透明樹脂を金型内に射出成形して形成することもでき、本発明はいずれの場合にも適用される。

本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。また、溝の側面の粗度は１０〜５０ｎｍとするのが好ましいが、これより粗い場合であっても鏡面処理してミラー面とすることができる。

本発明に係る光制御パネルの製造方法によって、断面長方形の溝側に光反射部（ミラー面）を容易に形成できる。これによって、この光制御パネルを、立体像表示装置やその他の光学装置（例えば、ミラーと組み合わせて再帰性反射体等）に応用でき、全体としてのコストが低減する。

１０：ガラス板、１１：紫外線硬化樹脂層、１２、１２ａ：スリット、１３、１３ａ：マスク、１４：露光部、１５：非露光部、１６：凹凸板材、１７：土手、１８：溝、１９：表面、２０：底面、２２、２３：紫外線照射剥離樹脂、２５：金属蒸着層、２７、２８：側面、２７ａ、２８ａ：光反射層、２９、２９ａ：光制御パネル、３０：透明材、３１：光制御パネル、３２、３３：光学結像装置、３５：紫外線硬化樹脂層、３７：土手、３８：溝

Claims (5)

1. 平行な土手によって形成される断面四角形の溝が一面に形成された透明な凹凸板材を用意する第１工程と、
   前記土手の表面と前記溝の底面を紫外線照射剥離樹脂で覆う第２工程と、
   前記紫外線照射剥離樹脂で前記土手の表面及び前記溝の底面が覆われた凹凸板材の表面を金属蒸着する第３工程と、
   前記凹凸板材の裏面から紫外線を照射して、表面が金属蒸着された前記紫外線照射剥離樹脂を除去する第４工程とを有し、
   前記溝の対向する平行な側面に光反射部を形成することを特徴とする平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法。
2. 請求項１記載の光制御パネルの製造方法において、前記凹凸板材の前記溝は、１）板状光学材の一面に紫外線硬化樹脂を均一厚みにコーティングして紫外線硬化樹脂層を形成し、２）前記紫外線硬化樹脂層の上を平行なスリットを有するマスクで被覆し、該マスクの上方から紫外線を照射し、露光部と非露光部を交互に形成し、３）前記マスクを除去し、更に現像して前記非露光部を除去して形成されることを特徴とする平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法。
3. 請求項１又は２記載の光制御パネルの製造方法において、前記第４工程の後に前記溝に透明材を充填する第５工程を有することを特徴とする平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法。
4. 請求項３記載の光制御パネルの製造方法において、前記溝に前記透明材が充填された前記凹凸板材の表裏面を研磨する第６工程を有することを特徴とする平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１記載の光制御パネルの製造方法において、該光制御パネルの製造方法によって製造された光制御パネルを２つ用意し、該２つの光制御パネルを前記溝の側面に形成された光反射部を直交又は交差させた状態で向かい合わせて、立体像を形成可能な光学結像装置としたことを特徴とする平行配置された光反射部を備えた光制御パネルの製造方法。

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