JPH06208010A - プラスチック製シリンドリカルレンズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 凸面マイクロシリンドリカルを得ること。 【構成】 重合体(A) と該重合体(A) を溶解し、光重合
しうる単量体(B) との混合物を平板状に賦形し、シリン
ドリカルレンズ形成用フォトマスクを当てて、散乱光を
照射して光照射部をシリンドリカルレンズ部に変換し、
次いでフォトマスクを除いた状態で平行光を照射して残
部を光拡散性硬化部に変換したことを特徴とするシリン
ドリカルレンズ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶ディスプレイや光通
信、光情報処理等に用いることができるプラスチック製
凸面シリンドリカルレンズおよびその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック製のシリンドリカルレンズ
は、従来樹脂の成形加工法や研磨加工法によって作製さ
れてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなシ
リンドリカルレンズの作製法では、多数本のシリンドリ
カルレンズのアレイ化を行うことが難しかった。またシ
リンドリカルレンズに結像機能をもたすためには、シリ
ンドリカルレンズを２つ対称性よく重ね合わせる必要が
あり、この重ね合わせ工程が極めて煩雑な作業となって
いた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等はシリンドリ
カルレンズのアレイ化を簡単に行え、凸面で光軸対称性
のよいシリンドリカルレンズを開発することに鋭意努力
した結果、重合体(A)と該重合体(A) を溶解させ、かつ
光重合可能な単量体(B) との均一な混合物からなる平板
状の樹脂組成物に、平面上から拡散光を照射すると透明
に硬化し、また、この拡散光に変えて平行光を照射する
と、光の照射方向に層構造を形成し、光を散乱させる半
透明体になることを利用することによりシリンドリカル
マイクロレンズが得られることを見出し、本発明を見出
すに至った。

【０００５】本発明の要旨とするところは、図３に示す
ごときシリンドリカルレンズ形成部を有するフォトマス
クをかけた上記平板状樹脂組成物に、まず、拡散光を照
射し、該光照射部を透明状態に重合硬化する。この際に
硬化部の硬化収縮等により透明硬化部の表面が凸状とな
る。この状態でフォトマスクを除去し、平行光を平板状
樹脂組成物全体に照射し、未硬化部を半透明状に硬化す
ることにより、本発明の図１に示すような断面に光の散
乱部１を有する平板中に光軸対称性を有し、平面の少な
くとも片面が凸状となった透明なレンズ部を有するプラ
スチックシリンドリカルレンズを開発することに成功し
た。

【０００６】図２は図１に示したシリンドリカルレンズ
の斜視図であり、凸レンズ部１は平板の光拡散部内にラ
イン状に形成されており、このラインは直線状、屈曲状
と種々のものを用いることができる。また、フォトマス
クとして図４に示すごとくシリンドリカルレンズ部形成
用マスク部をアレイ状に並べたフォトマスクを用いるこ
とにより、シリンドリカルレンズをアレイ化したものと
することもできる。

【０００７】本発明を実施するに際して用いる単量体
(B) は、光重合可能なものであることが必要であり、そ
の中でもラジカル重合性のものが最適である。このラジ
カル光重合性の単量体の具体例としては、メチルメタク
リレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル（メタ）ア
クリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロプロピル
（メタ）アクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロプ
ロピル（メタ）アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチ
ル（メタ）アクリレート等のフッ素化アルキル（メタ）
アクリレート（n=1.37〜1.44）、屈折率1.43〜1.62の
（メタ）アクリレート類、例えばエチル（メタ）アクリ
レート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メ
タ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリ
レート、アルキレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、トリメチロールプロパンジまたはトリ（メタ）アク
リレート、ペンタエリスリトールジ、トリまたはテトラ
（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）ア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）ア
クリレートなどのほか、ジエチレングリコールビスアリ
ルカーボネート、フッ素化アルキレングリコールポリ
（メタ）アクリレート、ウレタン系（メタ）アクリレー
トなどが挙げられ、これら単量体は目的に応じ単独であ
るいは適宜混合して用いることができ、さらにこれら単
量体にスチレン、クロルスチレン、酢酸ビニル等を混合
することもできる。

【０００８】これらの単量体を光重合するために用いる
光開始型重合触媒としては、ベンゾフェノン、ベンゾイ
ンアルキルエーテル、4'−イソプロピル−2-ヒドロキシ
−2-メチル−プロピオフェノン、1-ヒドロキシシクロヘ
キシルフェニルケトン、ベンジルメチルケタール、2,2-
ジエトキシアセトフェノン、クロロチオキサントン、チ
オキサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、4-ジ
メチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香
酸イソアミル、N-メチルジエタノールアミン、トリエチ
ルアミンなどが挙げられる。

【０００９】また、単量体の重合を完結させるために、
熱重合開始型触媒を混入することも可能である。この熱
重合開始型触媒としては、普通パーオキサイド系触媒が
用いられる。

【００１０】本発明を実施するに際して用いる重合体
(A) としては、前記単量体(B) に可溶なものであれば、
いずれの重合体をも用いることができる。例えば、ポリ
メチルメタクリレート（n=1.49）、ポリメチルメタクリ
レート系コポリマ（n=1.47〜1.50）、ポリ−4-メチルペ
ンテン-1（n=1.46）、エチレン／酢酸ビニルコポリマ
（n=1.46〜1.50）、ポリカーボネート（n=1.50〜1.5
7）、ポリフッ化ビニリデン（n=1.42）、フッ化ビニリ
デン／テトラフルオロエチレンコポリマ（n=1.42〜1.4
6）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘ
キサフルオロプロペンコポリマ（n=1.40〜1.46）、ポリ
フッ化アルキル（メタ）アクリレートポリマなどが挙げ
られる。

【００１１】本発明を実施するに際して用いる樹脂組成
物は平板状に賦型する必要があり、室温では10,000ポイ
ズ以上、好ましくは25,000ポイズ以上の粘度であること
が必要である。

【００１２】本発明を実施するに際して用いる光源とし
ては、炭素アーク灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、低圧
水銀灯、ケミカルランプ、キセノンランプ、メタルハラ
イドランプ、レーザ光等を用いることができるが、第２
の光照射工程においては、必ずこれら光源よりの光をコ
リメートレンズを通すなどして平行光にしてから本発明
で用いる樹脂組成物に照射させることが必要である。

【００１３】

【発明の効果】本発明は未だ開発されたことのない図１
の断面図に示すような光の散乱部２を有する樹脂製の平
板中に平面の少なくとも片面が凸状であり、光軸対称性
を有する透明なプラスチックシリンドリカルレンズ部１
を有するシリンドリカルレンズにある。本発明における
プラスチック製凸面シリンドリカルレンズは平行光線を
用いて樹脂組成物を硬化させる方法を用いているため、
非常に光軸対称性の良好なシリンドリカルレンズ部が形
成されている。また非常に簡便な方法で作製することが
でき、低コスト面、重量面にも非常に軽いというメリッ
トがある。

【００１４】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。

【００１５】

【実施例１】ポリメチルメタクリレート50重量部、ベン
ジルメタクリレート10重量部、メチルメタクリレート33
重量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタ
クリレート７重量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン0.25重量部からなる混合物を、70℃にて加熱
混練して溶解させた樹脂組成物を作製した。この組成物
の粘度は25℃で100,000 ポイズであった。この組成物を
ポリエステルフィルムに挟み、厚さ 0.5mm、長さ３cm、
幅５mmの平板状に賦形した。この平板状賦形物に、クロ
ム蒸着をした長さ５cmで幅１mmの透明スリット部を有す
るフォトマスクをかけ、40Ｗケミカルランプを用い、散
乱光を照射した。この時の照射強度は４mW/cm²であり、
照射時間は25分間であった。この際にマスクのスリット
部を透過して光照射を受けた樹脂組成物の部分は透明硬
化部となり凸状に隆起した。この後さらにフォトマスク
を取り除き、平行光束型光源装置（ウシオ電機製、UI-5
01C ）を用いて平行光を平板状樹脂組成物に照射し、未
硬化部を重合硬化した。この時の照射強度は５mW/cm²で
あり、照射時間は20分間であった。この際、平行光での
み重合したところは半透明状態となった。作製したシリ
ンドリカルレンズは図２に示したごときもので、その断
面は図１のごとき形状を有しており、両面凸状物は平面
部から両側で約50μｍであった。

【００１６】

【実施例２】実施例１で用いた樹脂組成物を長さ５cm、
幅５cm、厚さ0.5mm の平板状に賦形した。この平板状賦
形物に図４に示すごとき幅６cm、長さ６cmで透明部の幅
1.0mm、マスク部の幅0.4mm の縞模様のパターンを有す
るフォトマスクをこの平板状樹脂組成物面にかけ、実施
例１と同様の操作により散乱光の照射および平行光の照
射を行った。レンズ部の幅1.0mm 、光拡散部の幅0.4mm
の平板状プラスチック製両凸面シリンドリカルレンズア
レイが作製できた。このシリンドリカルレンズの凸面の
突起は両面で40μｍであった。また、それぞれのレンズ
は均一な性能を有していた。

【００１７】

【実施例３】ポリメチルメタクリレート50重量部、メチ
ルメタクリレート30重量部、2,2,3,3-テトラフルオロプ
ロピルメタクリレート20重量部、1-ヒドロキシシクロヘ
キシルフェニルケトン0.25重量部からなる混合物を65℃
にて加熱混練し、溶解させて樹脂組成物を作製した。こ
の樹脂組成物は25℃で粘度が 125,000ポイズであった。
この樹脂組成物をポリエステルフィルム間に挟み、長さ
3.5cm 、幅3.5cm 、厚さ１mmの平板状物に賦形した。こ
の平板状賦形物に図４に示すごとき幅５cm、長さ５cm、
透明部の幅0.5mm 、マスク部の幅0.2mm の縞状パターン
を有するフォトマスクをかけ、実施例１と同様の操作に
より、まず散乱光を照射し、フォトマスク除去後に平行
光の照射を行った。シリンドリカルレンズ部の幅0.5mm
、光拡散部の幅0.2mm の平板状プラスチック製両凸面
シリンドリカルレンズアレイが作製できた。このシリン
ドリカルレンズの凸面の突起は両面で25μｍであった。
また、それぞれのレンズは均一な性能を有していた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシリンドリカルレンズの断面図であ
る。

【図２】本発明のシリンドリカルレンズの斜視図であ
る。

【図３】本発明のシリンドリカルレンズを作るに際して
用いるフォトマスクの一例を示す平面図である。

【図４】本発明のシリンドリカルレンズを作るに際して
用いるフォトマスクの他の一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ………… シリンドリカルレンズ部 ２ ………… 光拡散部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を散乱させる平板断面内に平板の少な
   くとも片面が凸状部を構成し、この凸状部を結ぶ柱状部
   が光軸対称性を有するライン状の透明なプラスチック製
   シリンドリカルレンズ部を設けたことを特徴とするプラ
   スチック製シリンドリカルレンズ。
2. 【請求項２】 重合体(A) と該重合体(A) を溶解させ、
   かつ光重合可能な単量体(B) との均一な混合物からなる
   平板状の樹脂組成物に、シリンドリカルレンズ形成用の
   ライン状マスク部を有するフォトマスクをかけた状態で
   拡散光を照射して光照射部を透明に重合硬化し、その重
   合により硬化部にレンズ能を有するような微小なライン
   状の凸面シリンドリカルレンズ部を形成する第１の工程
   と、第１の工程後にマスクを除き、第１の工程で未硬化
   になった部分を平板状の樹脂組成物全体に平行光を照射
   して光重合硬化する第２の工程からなることを特徴とす
   るプラスチック製シリンドリカルレンズの製造方法。