(57)【要約】【課題】レンズの形態安定性と傷つきにくさをいずれも高いレベルで満足させる。【解決手段】一面に複数の凹凸を有するフレネルレンズシート１００は、フレネルレンズ層１０の断面形状より小さく、かつフレネルレンズ層１０の断面形状とほぼ相似な断面形状を有するコア層１４と、コア層１４の表面を覆い、コア層１４よりも貯蔵弾性率が小さいスキン層１２とを備える。更に、光を透過する平板状の部材であって一面にコア層１４を直接固定する基材５０を備えてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に複数の凹凸を有するレンズであって、
当該レンズの断面形状より小さく、かつ当該レンズの断面形状とほぼ相似な断面形状を有するコア層と、
前記コア層の表面を覆い、前記コア層よりも貯蔵弾性率が小さいスキン層と
を備えるレンズ。
【請求項２】
光を透過する平板状の部材であって、一面に前記コア層を直接固定する基材
をさらに備える、請求項１に記載のレンズ。
【請求項３】
前記スキン層は、前記レンズの底面に垂直な方向における厚みが、ほぼ均一である、請求項１に記載のレンズ。
【請求項４】
前記スキン層は、前記レンズの底面に垂直な方向における厚みが、前記レンズの頂点ほど厚い、請求項１に記載のレンズ。
【請求項５】
前記コア層及び前記スキン層の断面形状はくさび状であり、前記コア層における前記くさび状の断面形状の頂角は、前記スキン層における前記くさび状の断面形状の頂角よりも大きい、請求項１に記載のレンズ。
【請求項６】
前記レンズは、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイである、請求項１に記載のレンズ。
【請求項７】
前記レンズは、複数のマイクロレンズを２次元的に配列して有するフライアイレンズである、請求項６に記載のレンズ。
【請求項８】
前記コア層の高さは、前記レンズの全高の２分の１以上を占める、請求項１に記載のレンズ。
【請求項９】
光を透過させる透過型スクリーンであって、
複数の凹凸を有するレンズと、前記レンズの前記複数の凹凸に対向して設けられた他の光学部材と
を備え、
前記レンズは、
前記レンズの断面形状より小さく、かつ前記レンズの断面形状とほぼ相似な断面形状を有するコア層と、
前記コア層の表面を覆い、前記コア層よりも貯蔵弾性率が小さいスキン層と
を有し、
前記他の光学部材の貯蔵弾性率は、前記スキン層の貯蔵弾性率以上である、透過型スクリーン。
【請求項１０】
複数の凹凸を有するレンズの製造方法であって、
平板状の光を透過する基材上に、未硬化状態の透明樹脂をあらかじめ定められた厚みで均一に形成する樹脂層形成工程と、
前記未硬化状態の透明樹脂を前記レンズの型に押し付けることによって、前記透明樹脂を前記型に充填する充填工程と、
前記型に充填された前記透明樹脂を硬化させる硬化工程と、
硬化した前記透明樹脂を前記型から分離する離型工程と
を備えるレンズの製造方法。
【請求項１１】
前記充填工程の前に、
前記型の周囲を減圧する減圧工程
を更に備える、請求項１０に記載のレンズの製造方法。
【請求項１２】
前記樹脂層形成工程は、前記基材上に、未硬化状態の紫外線硬化性樹脂をあらかじめ定められた厚みで均一に形成し、
前記硬化工程は、前記未硬化状態の紫外線硬化性樹脂に対して紫外線を照射することによって、前記型に充填された前記紫外線硬化性樹脂を硬化させる、請求項１０に記載のレンズの製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂層形成工程と前記充填工程の間に、
前記未硬化状態の前記透明樹脂の上面に、硬化状態における貯蔵弾性率が硬化状態における前記透明樹脂の貯蔵弾性率よりも小さい軟質透明樹脂を、未硬化状態で、かつあらかじめ定められた厚みで均一に形成する軟質樹脂層形成工程
を更に備える、請求項１０に記載のレンズの製造方法。
【請求項１４】
前記軟質樹脂層形成工程において、前記軟質透明樹脂を前記透明樹脂よりも薄く形成する、請求項１３に記載のレンズの製造方法。
【請求項１５】
前記軟質樹脂層形成工程の前に、未硬化状態の前記軟質透明樹脂の損失剛性率が、未硬化状態の前記透明樹脂の損失剛性率よりも大きくなるように、前記未硬化状態の前記透明樹脂と前記未硬化状態の前記軟質透明樹脂とをあらかじめ準備する工程
を更に備える、請求項１３に記載のレンズの製造方法。
【請求項１６】
前記軟質樹脂層形成工程の前に、未硬化状態の前記軟質透明樹脂の損失剛性率が、未硬化状態の前記透明樹脂の損失剛性率よりも小さくなるように、前記未硬化状態の前記透明樹脂と前記未硬化状態の前記軟質透明樹脂とをあらかじめ準備する工程
を更に備える、請求項１３に記載のレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ、透過型スクリーン、及びレンズの製造方法に関する。特に本発明は、複数の凹凸を有するレンズ、当該レンズを備えた透過型スクリーン、及び当該レンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレネルレンズ及びフライレンズ等の複数の凹凸を有するレンズは、他の部材と接触した場合に凸部分の先端が潰れやすいという課題がある。この課題を解決する為に、レンズを構成する樹脂の硬度を上げると、レンズの形態安定性が向上する反面、凸部分の先端が傷つきやすいという課題を生じる。このため、レンズの形態安定性と傷つきにくさを両立するように、樹脂の特性を規定する試みがなされていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−８４１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術では、レンズの形態安定性と傷つきにくさをいずれも高いレベルで満足させることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態において、一面に複数の凹凸を有するレンズは、当該レンズの断面形状より小さく、かつ当該レンズの断面形状とほぼ相似な断面形状を有するコア層と、コア層の表面を覆い、コア層よりも貯蔵弾性率が小さいスキン層とを備える。これにより、傷つきにくく、かつ形態安定性に優れたレンズが提供される。
【０００５】
上記レンズは、光を透過する平板状の部材であって、一面にコア層を直接固定する基材を更に備えてもよい。これにより、成形時及び組立て時に、複数の凹凸を一度に取り扱うことができる。
【０００６】
上記レンズにおいて、スキン層は、レンズの底面に垂直な方向における厚みが、ほぼ均一であってもよい。この場合、レンズの全面を均等に保護することができる。
【０００７】
上記レンズにおいて、スキン層は、レンズの底面に垂直な方向における厚みが、レンズの頂点ほど厚くてもよい。この場合、レンズにおける他の部材と接触しやすい頂点部分を、優先的に保護することができる。
【０００８】
上記レンズにおいて、コア層及びスキン層の断面形状はくさび状であり、コア層におけるくさび状の断面形状の頂角は、スキン層におけるくさび状の断面形状の頂角よりも大きくてもよい。これにより、レンズに占めるコア層の割合がレンズ底面に近づくほど大きくなるので、レンズの形態安定性が向上する。
【０００９】
上記レンズは、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイであってもよい。マイクロレンズアレイは、単レンズの大きさが微細なので、傷によってレンズの機能が大きく損なわれやすい。したがって、上記レンズの構成はマイクロレンズの場合に特に大きな効果を奏する。
【００１０】
上記レンズは、複数のマイクロレンズを２次元的に配列して有するフライアイレンズであってもよい。フライアイレンズにおいては、マイクロレンズのそれぞれが、フライアイレンズに入射する画素光をそれぞれ屈折させる。したがって、マイクロレンズに傷が付くと当該マイクロレンズに入射する画素光を適切に出射できない。すなわち、上記レンズの構成はフライアイレンズの場合に特に大きな効果を奏する。
【００１１】
上記レンズにおいて、コア層の高さは、レンズの全高の２分の１以上を占めてもよい。これにより、レンズの損傷を防止しつつ、レンズの形態安定性を高めることができる。
【００１２】
本発明の第２の形態によれば、光を透過させる透過型スクリーンは、複数の凹凸を有するレンズと、レンズの複数の凹凸に対向して設けられた他の光学部材とを備え、レンズは、レンズの断面形状より小さく、かつレンズの断面形状とほぼ相似な断面形状を有するコア層と、コア層の表面を覆い、コア層よりも貯蔵弾性率が小さいスキン層とを有し、他の光学部材の貯蔵弾性率は、スキン層の貯蔵弾性率以上である。これにより、スキン層の緩衝作用で他の光学部材に傷がつきにくいという効果を奏する。
【００１３】
本発明の第３の形態によれば、複数の凹凸を有するレンズの製造方法は、平板状の光を透過する基材上に、未硬化状態の透明樹脂をあらかじめ定められた厚みで均一に形成する樹脂層形成工程と、未硬化状態の透明樹脂をレンズの型に押し付けることによって、透明樹脂を型に充填する充填工程と、型に充填された透明樹脂を硬化させる硬化工程と、硬化した透明樹脂を型から分離する離型工程とを備える。このような製造方法によれば、基材上に形成する樹脂の厚みを管理することによって、レンズの成形に必要十分な量の透明樹脂を型に押し付けることができる。したがって、余分な透明樹脂が型からはみ出すことがなく、余分な樹脂を型から除去する工程が不要であるという効果を奏する。
【００１４】
上記製造方法において、充填工程の前に、型の周囲を減圧する減圧工程を更に備えてもよい。これにより、型押し時に気泡が入ることがないので、型のすみずみに透明樹脂を充填できる。
【００１５】
上記製造方法において、樹脂層形成工程は、基材上に、未硬化状態の紫外線硬化性樹脂をあらかじめ定められた厚みで均一に形成し、硬化工程は、未硬化状態の紫外線硬化性樹脂に対して紫外線を照射することによって、型に充填された紫外線硬化性樹脂を硬化させてもよい。これにより、レンズを成形する為に必要十分な量の紫外線硬化性樹脂を型に充填することができると共に、金型構造及び温度管理が簡単である。したがってレンズの生産性が向上する。
【００１６】
上記製造方法において、樹脂層形成工程と充填工程の間に、未硬化状態の透明樹脂の上面に、硬化状態における貯蔵弾性率が硬化状態における透明樹脂の貯蔵弾性率よりも小さい軟質透明樹脂を、未硬化状態で、かつあらかじめ定められた厚みで均一に形成する軟質樹脂層形成工程を更に備えてもよい。これにより、透明樹脂の表面が軟質樹脂で覆われたレンズを簡単に製造できる。
【００１７】
上記製造方法の軟質樹脂層形成工程において、軟質透明樹脂を透明樹脂よりも薄く形成してもよい。これにより、レンズの大部分が軟質透明樹脂よりも硬質な透明樹脂で形成されるので、形態安定性が高いレンズを製造できる。
【００１８】
上記製造方法において、軟質樹脂層形成工程の前に、未硬化状態の軟質透明樹脂の損失剛性率が、未硬化状態の透明樹脂の損失剛性率よりも大きくなるように、未硬化状態の透明樹脂と未硬化状態の軟質透明樹脂とをあらかじめ準備する工程を更に備えてもよい。これにより、型押し時に、硬質な透明樹脂が型のキャビティの形状に追従して成形される過程において、軟質透明樹脂の層は、型から受ける剪断力によって厚みが変化しにくい。したがって、軟質透明樹脂層の厚みが均一なレンズを製造できる。
【００１９】
上記製造方法において、軟質樹脂層形成工程の前に、未硬化状態の軟質透明樹脂の損失剛性率が、未硬化状態の透明樹脂の損失剛性率よりも小さくなるように、未硬化状態の透明樹脂と未硬化状態の軟質透明樹脂とをあらかじめ準備する工程を更に備えてもよい。これにより、型押し時に、硬質な透明樹脂が、型のキャビティの形状に追従して成形される過程において、軟質透明樹脂の層は、型から受ける剪断力によって厚みが変化しやすい。この結果、軟質透明樹脂がレンズの先端ほど厚く成形され、レンズの先端が特に傷つきにくいレンズを製造することができる。
【００２０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２２】
図１は、透過型スクリーン５００の構成の一例を示す。透過型スクリーン５００は、光を透過させる複数の光学部材をほぼ平行に近接あるいは密接して備える。複数の光学部材とは、例えば光を屈折させるフレネルレンズシート１００と、他の光学部材４００である。光学部材４００は、透過型スクリーン５００の用途に応じて、レンチキュラレンズ、フライアイレンズ、拡散板、偏光板、位相差板などが用いられる。
【００２３】
フレネルレンズシート１００は、本発明のレンズの一例であって、光を屈折させる複数の凹凸を含むフレネルレンズ層１０と、光を透過する平板状の部材である基材５０とを有する。基材５０は、複数の凹凸を含むフレネルレンズ層１０を直接固定することによって、フレネルレンズ層１０の取扱い性を向上している。フレネルレンズシート１００は、フレネルレンズ層１０を光学部材４００に対向させた状態で組み立てられる。なお、本明細書中、平板状とは単に基材５０の形状を指す。基材５０は、可撓性を有するフィルム又はシートであってもよい。基材５０は、光を拡散するために、表面にマット状又は梨地状の微細な凹凸が形成されていてもよい。あるいは、光を拡散するために、光拡散剤を含有していてもよい。
【００２４】
図２は、フレネルレンズシート１００の層構成の一例を示す断面図である。当該断面は、フレネルレンズシート１００の光軸を通る平面でフレネルレンズシート１００を切断した場合の断面である。フレネルレンズ層１０は、コア層１４及びスキン層１２を含む。コア層１４は、レンズの断面形状より小さく、かつ当該レンズの断面形状とほぼ相似な断面形状を有する。スキン層１２は、コア層１４の表面を覆っている。基材５０は、表面にコア層１４を直接固定している。
【００２５】
コア層１４は、透明樹脂で形成されている。一方、スキン層１２は、コア層１４と同等の屈折率を有し、コア層１４よりも貯蔵弾性率及び硬度が低い透明樹脂で形成されている。したがって、コア層１４の断面形状がレンズの断面形状とほぼ相似であることと合わせると、フレネルレンズ層１０は、傷が付きにくく、かつ形態安定性が高い。これにより、透過型スクリーン５００は、表示すべき各画素の光を高精度に屈折させ、品質の高い画像を表示することができる。以下、コア層１４を形成する樹脂を硬質透明樹脂といい、スキン層１２を形成する樹脂を軟質透明樹脂という。
【００２６】
ここで、スキン層１２及びコア層１４の貯蔵弾性率は以下の測定方法による。
【００２７】
・測定機器：動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）
・測定方法：引張り測定
・昇温速度：３℃／分
・引張り速度：１Ｈｚ
・測定温度範囲：−２０〜８０℃
・読み取り方法：各温度における貯蔵弾性率（Ｅ’）を読む。
【００２８】
スキン層１２は、レンズの底面に垂直な方向における厚みが、レンズの頂点ほど厚い。
【００２９】
これにより、フレネルレンズ層１０における他の部材と接触しやすい部分を、優先的に保護することができる。
【００３０】
あるいは、スキン層１２は、レンズの底面に垂直な方向における厚みが、ほぼ均一であってもよい。この場合、基材５０に垂直な方向からフレネルレンズ層１０に加わる衝撃をフレネルレンズ層１０の全面に渡って均等に吸収することができる。これにより、コア層１４が全面に渡って均等に保護される。
【００３１】
コア層１４及びスキン層１２は、断面形状がくさび状であり、当該断面形状に於けるコア層１４の基材５０から遠い側の頂角は、スキン層１２の基材５０から遠い側の頂角よりも大きい。これにより、レンズに占めるコア層１４の割合がレンズ底面に近づくほど大きくなるので、レンズの形態安定性が高い。
【００３２】
なお、コア層１４の高さは、レンズの全高の２分の１以上を占めることが望ましい。これにより、レンズの形態安定性をさらに確保することができる。
【００３３】
ここで、図１で説明した光学部材４００の貯蔵弾性率は、少なくともスキン層１２の貯蔵弾性率以上である。あるいは、スキン層１２のガラス転移点は、光学部材４００のガラス転移点以下である。これにより、透過型スクリーン５００の組立て時又は搬送時に、光学部材４００がフレネルレンズ層１０に接触しても、スキン層１２の緩衝作用により保護され、傷つくことがない。
【００３４】
なお、コア層１４及びスキン層１２は、例えば紫外線硬化性のウレタンアクリレート樹脂である。この場合、フレネルレンズ層１０が上記のような形態安定性と傷つきにくさを両立するには、フレネルレンズシート１００を一定の温度範囲で使用することが望ましい。特に、フレネルレンズシート１００の搬送時及び組立て時など、他の部材に接触する可能性が高い使用形態の場合には、１５℃から４０℃の範囲で使用することが望ましい。１５℃より低い温度では、スキン層１２が硬くなり傷つきやすくなる。また、４０℃より高い温度では、コア層１４及びスキン層１２の貯蔵弾性率が低下し、他の部材と接触した場合に潰れやすくなる。
【００３５】
図３は、本発明のレンズの他の例であるフライアイレンズシート２００の層構成の一例を示す。なお、以下の実施例において、前述の実施例と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。フライアイレンズシート２００は、多数のマイクロレンズを縦横に、すなわち２次元的に配列させて備える。フライアイレンズシート２００は、フライアイレンズ層２０及び基材５０を有する。フライアイレンズ層２０は、コア層２４及びスキン層２２を含む。コア層２４は、フレネルレンズシート１００のコア層１４に相当する。コア層２４及びスキン層２２の特徴は、それぞれコア層１４及びスキン層１２の特徴と同様なので説明を省略する。図１で説明した透過型スクリーン５００は、フレネルレンズシート１００に代えてフライアイレンズシート２００を有しても良い。あるいは、透過型スクリーン５００は、光学部材４００に代えてフライアイレンズシート２００を有してもよい。
【００３６】
マイクロレンズはレンズの大きさが微細なので、他の部材と衝突して傷が生じた場合に、レンズの機能が大きく損なわれやすい。特に、多数のマイクロレンズを縦横に、すなわち２次元的に配列して備えるフライアイレンズの場合、マイクロレンズのそれぞれが、フライアイレンズに入射する画素光をそれぞれ屈折させる。したがって、マイクロレンズに傷が付くと当該マイクロレンズに入射する画素光を適切に出射できない。ここで本実施形態のフライアイレンズシート２００は、コア層２４及びスキン層２２を備えることより、傷が付きにくく、かつ形態安定性が高い。したがって、透過型スクリーン５００は、表示すべき各画素の光を高精度に屈折させ、品質の高い画像を表示することができる。
【００３７】
図４は、フレネルレンズシート１００の層構成の他の例を示す。本実施例のフレネルレンズシート１００は、スキン層１２の表面に更に他の樹脂層を有していてもよい。この場合、当該他の樹脂層に、コア層１４及びスキン層１２とは異なる機能を持たせることができる。例えば、スキン層１２の表面に反射防止層（ＡＲ層）１６を有していてもよい。反射防止層１６は、図の下方、すなわち基材５０側からフレネルレンズ層１０に入射する光をほとんど減衰させることなく透過させる一方で、図の上方、すなわちフレネルレンズ層１０側から入射する光の反射を防止する。これにより、基材５０側から入射してフレネルレンズ層１０側から出射する画像光の視認性を高める役割を有する。
【００３８】
ここで、本実施形態の反射防止層１６は、レンズの底面に垂直な方向における厚みが、ほぼ均一である。あるいは、レンズの表面に垂直な方向における厚みがほぼ均一であってもよい。従来、反射防止層が形成されたフレネルレンズシートは、レンズの窪み部分において反射防止層が特に厚く形成されていた。この結果、反射防止層が特に厚く形成されていた部分に入射した光が適切な方向に屈折されないという弊害を生じていた。一方、本実施例のフレネルレンズシート１００は、反射防止層１６が均一に形成されている。これにより、フレネルレンズシート１００の全域に渡って、入射した光を適切に屈折させることができる。このような反射防止層１６の形成方法は後述する通りである。
【００３９】
以下、フレネルレンズシート１００の製造方法を説明する。図５は、フレネルレンズシート１００を製造する第１工程を示す。まず、透明で平板状の基材５０を準備する。基材５０は、ＭＳ等のスチレン系透明樹脂、ポリカーボネート、及びＰＥＴ等である。そして、基材５０の上に、未硬化状態の硬質透明樹脂３０を均一に形成する。硬質透明樹脂３０の厚みは、１５０μｍ程度である。フライアイレンズシート２００を製造する場合は、硬質透明樹脂３０の厚みは３０μｍ程度である。
【００４０】
硬質透明樹脂３０は、例えばウレタンアクリレート樹脂等の透明な紫外線硬化性樹脂（２Ｐ樹脂）である。一般に未硬化状態の紫外線硬化樹脂は、流動性が高い液状の状態と、粘性が高く一定の形態安定性を有する状態とに分かれるが、本実施形態における未硬化状態の硬質透明樹脂３０は、後者の状態である。例えば、粘着シートの状態で準備された透明な紫外線硬化性樹脂である。未硬化状態における硬質透明樹脂３０の形態安定性は、例えば、硬質透明樹脂３０に含まれる有機溶媒の割合で調整することができる。つまり有機溶媒の割合を増やすと、硬質透明樹脂３０の形態安定性が低下する。有機溶媒は、例えば酢酸エチル、メチルエチルケトン、及びトルエンなどである。硬質透明樹脂３０に含まれる有機溶媒の割合が多すぎる場合、硬質透明樹脂３０の形態安定性が不足したり、基材５０が溶解又は膨潤して形状がゆがんだり、硬質透明樹脂３０の硬化後に白濁が残り光の透過率が低下するという不具合を起こす。従って硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０に含まれる有機溶媒の割合は、後述する第３工程において硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０が型に適切に充填されるために必要な割合にとどめる必要がある。硬質透明樹脂３０がウレタンアクリレート樹脂である場合、硬化後に以下の物性を満足するグレードを準備する。
【００４１】
Ｅ’（貯蔵弾性率）＝５００〜１５００ＭＰａ（１５℃〜４０℃）
Ｔａｎδ（損失正接）＝０．０３〜０．１５（１５℃〜４０℃、１Ｈｚ、各温度毎に測定）
Ｔｇ（ガラス転移温度）＝４０〜６０℃
なお、Ｔａｎδ＝Ｅ”／Ｅ’（Ｅ’：貯蔵弾性率、Ｅ”：損失弾性率）であり、樹脂の復元しやすさ、及び傷つきやすさを示す。例えばＴａｎδの値が大きいほど、その樹脂は復元しやすく、傷つきにくい。Ｔｇは、Ｔａｎδがピークを形成する温度であり、樹脂の硬さを示す。
【００４２】
図６は、フレネルレンズシート１００を製造する場合の第２工程を示す。この工程では、未硬化状態の硬質透明樹脂３０の上面に、硬化時の貯蔵弾性率が硬化時の硬質透明樹脂３０よりも低い軟質透明樹脂４０を、未硬化状態で均一に形成する。このとき、軟質透明樹脂４０は、硬質透明樹脂３０よりも薄く形成する。軟質透明樹脂４０の厚みは、例えば１〜３μｍである。
【００４３】
軟質透明樹脂４０は、例えば粘着シートの状態で準備されたウレタンアクリレート樹脂等の透明な紫外線硬化性樹脂である。軟質透明樹脂４０がウレタンアクリレート樹脂である場合、硬化後に以下の物性を満足するグレードを準備する。なお、測定条件は上述の硬質透明樹脂３０と同一である。
【００４４】
Ｅ’（貯蔵弾性率）＝５〜５００ＭＰａ（１５℃〜４０℃）
Ｔａｎδ（損失正接）＝０．２〜１．２（１５℃〜４０℃、１Ｈｚ、各温度毎に測定）
Ｔｇ（ガラス転移温度）＝１５〜３０℃
【００４５】
図７は、フレネルレンズシート１００を製造する場合の第３工程を示す。この工程では、未硬化状態の硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を、コンプレッション成形により金型６００に充填する。真空漕７００には、フレネルレンズ層１０を成形する金型６００が、キャビティを上方に向けてあらかじめ設置されている。まず、真空漕７００に、未硬化状態の硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０が形成された基材５０を入れる。このとき、真空漕７００の内部に設けられているチャック７０４が、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を金型６００のキャビティに対向させた状態で基材５０を支持する。このとき、チャック７０４を加熱することによって、基材５０を介して硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を加熱することが望ましい。硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の温度は、２０℃から４０℃程度が望ましい。２０℃よりも低い温度では硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の貯蔵弾性率が高くなり、型に充填されにくくなる。一方、４０℃よりも高い温度では、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０に含まれる有機溶媒が揮発して硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０が硬くなるので、型に充填されにくくなる。次に、減圧バルブ７０２で、真空漕７００の内部を減圧する。真空漕７００の内部が十分に減圧されると、チャック７０４は、軟質透明樹脂４０を金型６００上に降ろす。
【００４６】
次に、基材５０の全面を一度に均等に加圧する。例えば、基材５０の上面をエアバッグで加圧することによって基材５０の全面を一度に均等に加圧してもよい。加圧及び加熱の条件は、例えば０．５ＭＰａ、４０℃、１２０秒である。加圧手段は、他にもロールラミネーション方式や、油圧等によるプレス方式であってもよい。ロールラミネーション方式では、ロールを加熱することによって、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を上記の温度まで加熱してもよい。この工程において、未硬化状態の硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を金型６００に対して、押し付ける。このとき周囲が減圧されているので、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０は、気泡を抱き込むことがなく、金型６００キャビティの全体に確実に充填される。
【００４７】
図８は、フレネルレンズシート１００を製造する場合の第４工程を示す。この工程において、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を硬化する。基材５０の上面から、真空漕７００は、紫外線ランプ７０６を備えている。紫外線ランプ７０６は、基材５０の上方から硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０に対して紫外線を照射する。これにより、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を硬化させる。硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を硬化させる為に十分な時間だけ紫外線ランプ７０６を照射した後、減圧バルブ７０２を開放することによって真空漕７００の内部を大気圧に戻す。硬質透明樹脂３０は硬化後にコア層１４となり、軟質透明樹脂４０は硬化後にスキン層１２になる。
【００４８】
図９は、フレネルレンズシート１００を製造する場合の第５工程を示す。この工程では、チャック７０４で基材５０を引き上げる。これにより、硬化した硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を金型６００から分離する。以上の工程により、フレネルレンズシート１００が製造される。
【００４９】
上記の成型方法は、いわゆるコンプレッション成型と呼ばれ、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いた射出成形等やトランスファー成形よりも、金型構造が簡単でかつ成形時の温度管理や圧力管理が容易である。本実施形態のフレネルレンズシート１００は、基材５０上に未硬化状態の硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の層を形成することによって、コア層１４及びスキン層１２をコンプレッション成型によって容易に成形できる。したがってフレネルレンズシート１００の生産性が向上する。
【００５０】
また、あらかじめ均一な層状に形成された硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を真空下でコンプレッション成型することにより、均一なスキン層１２を容易に成形できる。
【００５１】
また、軟質透明樹脂４０を硬質透明樹脂３０よりも薄く形成することによって、硬化後のレンズの大部分をコア層１４で形成することができる。したがって傷がつきにくく形態安定性に優れたレンズを製造できる。
【００５２】
なお、図６で説明した製造工程において、未硬化状態での軟質透明樹脂４０の損失剛性率が、未硬化状態の硬質透明樹脂３０の損失剛性率よりも大きくなるように、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の未硬化時の損失剛性率を調整することが望ましい。これにより、型押し時に、硬質透明樹脂３０が、金型６００のキャビティの形状に追従して成形される過程において、軟質透明樹脂４０の層は、金型６００から受ける剪断力によって厚みが変化しにくい。したがって、軟質透明樹脂４０の厚みが均一に成形される。未硬化状態の硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の損失剛性率は、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０に含まれる有機溶媒の割合で調整する。例えば、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の損失剛性率を下げるには、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０に含まれる有機溶媒の割合を増やせばよい。本実施例の製造工程では、未硬化状態の硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の損失剛性率を以下の範囲に調整する。
硬質透明樹脂３０・・損失剛性率（Ｇ”）＝０．００７ＭＰａ〜０．０１ＭＰａ
【００５３】
軟質透明樹脂４０・・損失剛性率（Ｇ”）＝０．０１ＭＰａ〜０．０２ＭＰａ
【００５４】
ここで、未硬化状態の硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の損失剛性率は以下のように測定する。
【００５５】
・測定機器：動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）
・測定方法：ずり（剪断）測定
・昇温速度：３℃／分
・ずり（剪断）速度：１Ｈｚ
・測定温度範囲：３０〜８０℃
・読み取り方法：各温度における損失剛性率（Ｇ”）を読む。
【００５６】
あるいは、未硬化状態での軟質透明樹脂４０の損失剛性率が、未硬化状態の硬質透明樹脂３０の損失剛性率よりも低くなるように、硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の未硬化時の損失剛性率を調整してもよい。例えば、未硬化状態の硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の損失剛性率を以下の範囲に調整する。
硬質透明樹脂３０・・損失剛性率（Ｇ”）：０．０１ＭＰａ〜０．０２ＭＰａ
【００５７】
軟質透明樹脂４０・・損失剛性率（Ｇ”）：０．００７ＭＰａ〜０．０１ＭＰａ
【００５８】
この場合、型押し時に、硬質透明樹脂３０が、金型６００のキャビティの形状に追従して成形される過程において、軟質透明樹脂４０の層は、金型６００から受ける剪断力によって厚みが変化しやすい。例えば、金型の剪断力を最も大きく受けるレンズの根元部分において軟質透明樹脂４０の厚みが最も薄くなり、金型の剪断力を受けないレンズの先端部分に行くほど軟質透明樹脂４０の厚みが厚くなる。この結果、軟質透明樹脂４０がレンズの先端ほど厚く成形される。
【００５９】
また、本実施形態によれば、基材５０上に形成する硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０の厚みを管理することによって、レンズの成形に必要十分な量の硬質透明樹脂３０及び軟質透明樹脂４０を金型６００に押し込むことができる。したがって、型押し時に硬質透明樹脂３０又は軟質透明樹脂４０が金型６００からはみ出すことが無く、従来のように余分な樹脂を金型から除去する工程が不要である。
【００６０】
なお、図６で説明した第２工程を省略することによって、硬質透明樹脂３０のみを金型６００に充填してもよい。これにより、硬質のコア層のみからなる単層のレンズを従来よりも効率的に製造することができる。
【００６１】
あるいは、図６で説明した第２工程の後に、更に他の樹脂層を未硬化の軟質透明樹脂４０の上面に均一に形成してもよい。これにより、スキン層１２の表面にさらに他の樹脂層を均一な厚みで形成することができる。例えば、未硬化の軟質透明樹脂４０の上面にＡＲ膜を形成することにより、図４に示した反射防止層１６をフレネルレンズ層１０の表面に均一に形成することができる。この場合、従来のディッピングによるＡＲ膜の形成のように、レンズの窪み部分に液だまりを生じることがない。すなわち、本実施形態によれば、反射防止層１６を均一に形成することができる。これにより、レンズの全域に渡って、均一な光学特性を得ることができる。
【００６２】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、レンズの形態安定性と傷つきにくさをいずれも高いレベルで満足させることができる。
【００６３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】透過型スクリーン５００の構成の一例を示す図である。
【図２】フレネルレンズシート１００の層構成の一例を示す拡大断面図である。
【図３】フライアイレンズシート２００の層構成の一例を示す拡大断面図である。
【図４】フレネルレンズシート１００の層構成の他の例を示す拡大断面図である。
【図５】フレネルレンズシート１００を製造する場合の第１工程を示す図である。
【図６】フレネルレンズシート１００を製造する場合の第２工程を示す図である。
【図７】フレネルレンズシート１００を製造する場合の第３工程を示す図である。
【図８】フレネルレンズシート１００を製造する場合の第４工程を示す図である。
【図９】フレネルレンズシート１００を製造する場合の第５工程を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  フレネルレンズ層
１２  スキン層
１４  コア層
１６  反射防止層
２０  フライアイレンズ層
２２  スキン層
２４  コア層
３０  硬質透明樹脂
４０  軟質透明樹脂
５０  基材
１００  フレネルレンズシート
２００  フライアイレンズシート
４００  光学部材
５００  透過型スクリーン
６００  金型
７００  真空漕
７０２  減圧バルブ
７０４  チャック
７０６  紫外線ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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