(57)【要約】【課題】耐熱性、耐久性と、光学性能に優れるフレネルレンズ、生産性の高いその製造方法及びそれを用いた集光式太陽電池装置などを提供する。【解決手段】フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基盤（Ｂ）とを有するフレネルレンズであって、フレネルレンズ成型層（Ａ）は、ノコギリ状の微細パターンを有する可撓性の樹脂成形型に、透明な液状シリコーン樹脂を流し込み硬化して、フレネルレンズの微細パターン条を形成してなることを特徴とするフレネルレンズ、その製造方法及びそれを用いた集光式太陽電池装置などを提供した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基盤（Ｂ）とを有するフレネルレンズであって、
フレネルレンズ成型層（Ａ）は、ノコギリ状の微細パターンを有する可撓性の樹脂成形型に、透明な液状シリコーン樹脂を流し込み硬化して、フレネルレンズの微細パターン条を形成してなることを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項２】
前記液状シリコーン樹脂は、付加硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のフレネルレンズ。
【請求項３】
支持基盤（Ｂ）は、ガラス板であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレネルレンズ。
【請求項４】
フレネルレンズ成型層（Ａ）は、フレネルレンズの微細パターン条の形成された面に、さらにガラス質コーテイングを施してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレネルレンズ。
【請求項５】
前記ガラス質コーティング材料は、メチル基及び／又はフェニル基を有するオルガノポリシロキサンからなる主剤に、アルコキシ基、アシロキシ基又はオキシム基の少なくとも１種の官能性側鎖を有するオルガノシロキサンからなる架橋剤と、硬化触媒とを加えたものからなることを特徴とする請求項４に記載のフレネルレンズ。
【請求項６】
前記ガラス質コーティング材料は、ペルヒドロポリシラザンであることを特徴とする請求項４に記載のフレネルレンズ。
【請求項７】
可撓性を有する熱可塑性シートを、ノコギリ状の微細パターンを有するマスター金型を適用しヒートプレスすることによって、該ノコギリ状の微細パターンが転写形成された可撓性の樹脂成形型を得る第一工程と、該樹脂成形型に透明な液状シリコーン樹脂を流し込み、さらにその上に透明な支持基盤（Ｂ）をのせ押圧しながら熱硬化することにより、該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）に透明な支持基板（Ｂ）を接合させる第二工程と、該樹脂成形型を取り除く第三工程とを具備することを特徴とする、請求項１に記載のフレネルレンズの製造方法。
【請求項８】
前記フレネルレンズ成型層（Ａ）の微細パターン条が転写形成された面に、さらに、ガラス質コーティングを施すことを特徴とする請求項７に記載のフレネルレンズの製造方法。
【請求項９】
前記第一工程の熱可塑性シートは、第二工程の熱硬化温度より高いビカット軟化点を有する樹脂からなることを特徴とする請求項７又は８に記載のフレネルレンズの製造方法。
【請求項１０】
前記第三工程は、可撓性の樹脂成形型を撓ませて剥離することにより、脱型することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のフレネルレンズの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれかに記載のフレネルレンズを用いてなることを特徴とする集光式太陽電池装置。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれかに記載のフレネルレンズを用いてなることを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレネルレンズ、その製造方法及びその用途に関し、詳しくは、フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とを有するフレネルレンズ、その製造方法及びそれを用いた集光式太陽電池装置などに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フレネルレンズは、熱可塑性樹脂等を、金型を用いての加熱加圧による型取成形方法により製造されていたが、この方法では、熱可塑性樹脂を加熱し型押しした後、熱変形温度以下に冷却する必要があるため、成形に時間を要する欠点があった。
さらに金型も高温にさらされるため、金型の表面が酸化しフレネルレンズのプリズム形状が変化し、フレネルレンズの再現性を悪化させる問題もあった。
このため、近年になり、比較的おだやかな条件で製造可能な、レンズ成形型に紫外線又は電子線硬化性樹脂を充填し、その樹脂を硬化させると共に賦型する方法が取られるようになってきた。この方法は、温度変化を利用しないため、生産効率が良いという利点がある。
【０００３】
しかしながら、この硬化性樹脂を用いる方法は、フレネルレンズの強度を上げるため、硬化性樹脂の一方の面に、支持基板として透明なプラスチックフィルムを積層することを必要とし、製造にあたっては、成形型に充填された硬化性樹脂の表面に透明なプラスチックフィルムを被覆した後、樹脂を硬化させる方法であるため、得られるフレネルレンズは、硬化性樹脂の重合収縮により、カールが発生し易く、レンズの質的面で問題があると共に、製造面では歩留りが悪く、カール補正のための後工程を必要とする問題があった。また、フレネルレンズを金型から離型する際、剛性を有する基板がラミネートされているために、スムースな離型が難しく、そのためフレネルレンズ面の一部に不透明箇所ができる等の不具合を生じる場合がしばしばあった。さらに、製造に際して支持基板と硬化性樹脂とが直接接触するため、支持基板を構成する樹脂の種類によっては紫外線硬化型或いは電子線硬化型樹脂の影響で膨潤やクレージングの発生を生じるため、支持基板樹脂の選定が極端に限定されるという不都合もあった。
【０００４】
上記の問題点や不具合に対応するため、種々のフレネルレンズが提案され、例えば、フレネルレンズのプリズム形状の逆型形状である型面を有する成形型に、紫外線等で硬化する第１の硬化性樹脂液を充填し、充填された前記樹脂液の表面に透明フィルムを被覆した後、前記透明フィルム上に紫外線等で硬化する、第１の硬化性樹脂と同一または略同一の重合収縮率を有する第２の硬化性樹脂液を塗布し、次いで紫外線等を照射することにより前記第１および第２の樹脂液を同時に硬化せしめると共に前記第１の樹脂にフレネルレンズのプリズム形状を賦型し、しかる後成形型を脱離することにより、フレネルレンズを製造する方法が開示されている（特許文献１参照。）。また、フレネルレンズ面形状を有する金型に紫外線又は電子線硬化型樹脂の樹脂組成物を塗布して樹脂層を形成し、該樹脂層表面に光透過性プラスチックフィルムをラミネートした後、該プラスチックフィルム面より紫外線又は電子線を照射して樹脂層を硬化させ、しかる後硬化樹脂層及びプラスチックフィルムを金型より離型し、その後プラスチックフィルム面に透明基板をラミネートしてフレネルレンズ板を製造するというフレネルレンズ板の製造方法が開示されている（特許文献２参照。）。
しかし、これら従来から提案されているフレネルレンズやその製造方法では、フレネルレンズの特性、特に光学性能と耐熱性や耐久性の点で、また、生産効率の点で、未だ十分でないという問題を有している。
【０００５】
また、近年、フレネルレンズは、種々の用途に適用され始め、例えば、太陽光を集光するフレネルレンズと、フレネルレンズにより集光された光を入射させて内部反射を繰り返させつつ導光する二次集光器と、二次集光器より出力された光が入射する太陽電池とを備える集光式太陽光発電装置など（例えば、特許文献３〜５参照。）や、フレネルレンズをＬＥＤ素子の発光面のほぼ直上に配置したことを特徴とする照明装置（例えば、特許文献６参照。）や、配光を形成するための拡散用レンズカットを備えたアウターレンズと、該アウターレンズに略平行光線として光を入射させるためのフレネルレンズ状とされた収束用レンズカットを備えたインナーレンズと、光源基板上に所定の面積をもって配置される複数のＬＥＤランプとから成るＬＥＤ交通信号灯具（例えば、特許文献７参照。）などが提案されている。こうした用途の拡大、装置の小型化等の動向に伴い、一層過酷な使用環境に耐えうる高性能なフレネルレンズが求められている。
【特許文献１】特公平７−９５１２１号公報
【特許文献２】特公平６−９２１３０号公報
【特許文献３】特開２００４−２１４４７０号公報
【特許文献４】特開２００３−２５８２９１号公報
【特許文献５】特開２００１−１４８５０１号公報
【特許文献６】特開２００５−２５７９５３号公報
【特許文献７】特開２００３−０３０７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、光学性能と、耐熱性や耐久性に優れるフレネルレンズ、それを得るための高生産性に優れる製造方法、及びそれを用いた集光式太陽電池装置などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、先ず、可撓性を有する熱可塑性シートを適用することにより、マスター型となる金型から、フレネルレンズのノコギリ状の微細パターンが転写形成された樹脂型を得、次に、前記樹脂型に、透明な液状シリコーン樹脂を流し込み、フレネルレンズ成型層として、フレネルレンズのノコギリ状の微細パターン条を転写形成してなるものを得、これに透明な支持基板を積層すると、耐熱性、耐久性に優れ、かつ光学性能の良好なフレネルレンズが得られることを見出し、また、このような方法を用いると、幾つでも簡単に複製的に得られるようになり、量産性を確保しながら、上記特性に優れたフレネルレンズを高い生産性で製造できることを見出した。そして、本発明は、これらの知見に基づき、完成するに至ったものである。
【０００８】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基盤（Ｂ）とを有するフレネルレンズであって、フレネルレンズ成型層（Ａ）は、ノコギリ状の微細パターンを有する可撓性の樹脂成形型に、透明な液状シリコーン樹脂を流し込み硬化して、フレネルレンズの微細パターン条を形成してなることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記液状シリコーン樹脂は、付加硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
さらに、本発明の第３の発明によれば、第１又は２の発明において、支持基盤（Ｂ）は、ガラス板であることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
【０００９】
本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、フレネルレンズ成型層（Ａ）は、フレネルレンズの微細パターン条の形成された面に、さらにガラス質コーテイングを施してなることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
また、本発明の第５の発明によれば、第４の発明において、前記ガラス質コーティング材料は、メチル基及び／又はフェニル基を有するオルガノポリシロキサンからなる主剤に、アルコキシ基、アシロキシ基又はオキシム基の少なくとも１種の官能性側鎖を有するオルガノシロキサンからなる架橋剤と、硬化触媒とを加えたものからなることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
さらに、本発明の第６の発明によれば、第４の発明において、前記ガラス質コーティング材料は、ペルヒドロポリシラザンであることを特徴とするフレネルレンズが提供される。
【００１０】
一方、本発明の第７の発明によれば、可撓性を有する熱可塑性シートを、ノコギリ状の微細パターンを有するマスター金型を適用しヒートプレスすることによって、該ノコギリ状の微細パターンが転写形成された可撓性の樹脂成形型を得る第一工程と、該樹脂成形型に透明な液状シリコーン樹脂を流し込み、さらにその上に透明な支持基盤（Ｂ）をのせ押圧しながら熱硬化することにより、該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）に透明な支持基板（Ｂ）を接合させる第二工程と、該樹脂成形型を取り除く第三工程とを具備することを特徴とする、第１の発明に係るフレネルレンズの製造方法が提供される。
また、本発明の第８の発明によれば、第７の発明において、前記フレネルレンズ成型層（Ａ）の微細パターン条が転写形成された面に、さらに、ガラス質コーティングを施すことを特徴とするフレネルレンズの製造方法が提供される。
さらに、本発明の第９の発明によれば、第７又は８の発明において、前記第一工程の熱可塑性シートは、第二工程の熱硬化温度より高いビカット軟化点を有する樹脂からなることを特徴とするフレネルレンズの製造方法が提供される。
またさらに、本発明の第１０の発明によれば、第７〜９のいずれかの発明において、前記第三工程は、可撓性の樹脂成形型を撓ませて剥離することにより、脱型することを特徴とするフレネルレンズの製造方法が提供される。
【００１１】
また、本発明の第１１の発明によれば、第１〜６のいずれかの発明に係るフレネルレンズを用いてなることを特徴とする集光式太陽電池装置が提供される。
さらに、本発明の第１２の発明によれば、第１〜６のいずれかの発明に係るフレネルレンズを用いてなることを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフレネルレンズは、フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とを有し、そのフレネルレンズ成型層（Ａ）は、ノコギリ状の微細パターンを有する可撓性の樹脂成形型に、透明な液状シリコーン樹脂を流し込み硬化して、フレネルレンズの微細パターン条を形成してなることを特徴とするので、耐熱性、耐久性と、光学性能に優れるという作用効果を発揮する。
また、本発明のフレネルレンズの製造方法は、マスター金型のノコギリ状微細パターンを、可撓性を有する熱可塑性シートで樹脂型に反転・転写し、さらに樹脂型の微細パターンを液状シリコーン樹脂に反転・転写し、硬化する方法であるので、幾つでも簡単に複製的に得られるようになり、量産性を確保した、生産性の高いフレネルレンズの製造方法を提供できる。
さらに、本発明のフレネルレンズを用いることにより、耐久性を具え、性能のよい、集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のフレネルレンズは、フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基盤（Ｂ）とを有するフレネルレンズであって、
フレネルレンズ成型層（Ａ）は、ノコギリ状の微細パターンを有する可撓性の樹脂成形型に、透明な液状シリコーン樹脂を流し込み硬化して、フレネルレンズの微細パターン条を形成してなることを特徴とするものである。
また、本発明のフレネルレンズの製造方法は、可撓性を有する熱可塑性シートを、ノコギリ状の微細パターンを有するマスター金型を適用しヒートプレスすることによって、該ノコギリ状の微細パターンが転写形成された可撓性の樹脂成形型を得る第一工程と、該樹脂成形型に透明な液状シリコーン樹脂を流し込み、さらにその上に透明な支持基盤（Ｂ）をのせ押圧しながら熱硬化することにより、該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）に透明な支持基板（Ｂ）を接合させる第二工程と、該樹脂成形型を取り除く第三工程とを具備することを特徴とするものである。
以下に、フレネルレンズの構成成分、その製造方法、及び用途などについて詳細に説明する。
【００１４】
１．フレネルレンズの構成成分
（ｉ）フレネルレンズ成型層（Ａ）
本発明で用いるフレネルレンズ成型層（Ａ）は、前述したように、ノコギリ状の微細パターンを有する可撓性の樹脂成形型に、透明な液状シリコーン樹脂を流し込み硬化して、フレネルレンズの微細パターン条を形成してなることを特徴とするものである。
上記液状シリコーン樹脂における「液状」とは、シリコーン樹脂の硬化材料自体が液状であるもののほか、硬化材料を含む溶液状、分散液状、ゾル状、ペースト状のもの等であり、樹脂型に流し込めるだけの流動性を有するものの意味である。また、液状硬化材料における「硬化材料」とは、常温において又は加熱により硬化する性質を有するものを意味するものであり、「硬化」の程度は、フレネルレンズに対して通常要求される剛性及び耐久性を付与できる程度のものである。
【００１５】
上記液状シリコーン樹脂としては、可撓性の樹脂成形型に形成されたノコギリ状の微細パターンを正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、３００〜１５００００ｍＰａ・ｓの範囲程度を有することが好ましい。また、粘度調節のために溶剤を、溶剤の悪影響がない程度に加えることができる。（なお本発明において用いる液状シリコーン樹脂としては、硬化性シリコーンゴムオリゴマーのように、硬化後、弾性を有するゴム状体となるものも含まれる。）
また、液状シリコーン樹脂としては、硬化性の液状シリコーン樹脂が好ましく、特に硬化性シリコーンゴムオリゴマー（熱硬化型、室温硬化型）が、剥離性、機械強度・寸法安定性の観点から好ましく用いられる。また、前記樹脂であって低分子量の液体樹脂は、十分な浸透性が望め好ましく用いられる。前記樹脂の粘度は３００〜１５００００ｍＰａ・ｓの範囲、さらには、５００〜１０００００ｍＰａ・ｓの範囲程度のものが好ましい。
【００１６】
上記硬化性の液状シリコーン樹脂としては、具体的には、メチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましく、特に硬化性ジメチルシロキサン樹脂が好ましい。
また、硬化性の液状シリコーン樹脂としては、具体的に、次のＡ液とＢ液を架橋反応させてなる付加型シリコーンからなりビニル基含有シリコーンレジンを３０〜９０重量％含有する液状シリコーン樹脂を好適に使用できる。例えば、シリコーンレジンを含む信越化学（株）製の「ＫＥ１９３５」等を用いることができる。
【００１７】
【化１】
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【００１８】
【化２】
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【００１９】
また、上記液状シリコーン樹脂としては、例えば、部分加硫されたシリコーンゴムも挙げられ、それは、加硫反応を完結させずに途中で停止させ、得られるものが作業性に支障を来さない程度の保形性を有し、圧力を加えることにより容易に変形できるような性質を有するシリコーンゴムを意味するものである。よって、部分加硫されたシリコーンゴムを、ノコギリ状の微細パターンを有する可撓性の樹脂成形型に、圧力を加え流し込むことにより、前記微細パターンをそのまま精緻に反転した状態で転写できる。この転写は、次工程における硬化により完了する。
このように部分加硫されたシリコーンゴムは、例えば、次に示すような方法により得ることができる。未加硫のシリコーンゴム原料に必要に応じて他の成分を配合したのち、型に入れ、押圧しながら加熱して、部分的に加硫する。この部分加硫の条件はシリコーンゴムの種類等により異なるものであるが、その一例としては、付加型液状のシリコーンゴム（２液型）の場合、２０℃では約８時間で加硫反応が完了し、６０℃では約１時間で加硫反応が完了するため、前記性質を付与できるように、いずれも半分以下の時間で加硫反応を停止させる。このように反応停止させたとき、さらに加硫反応が進行することを防止するため、直ちに冷所で保存する。また、この部分加硫反応の進行は、時間のほかに、加熱温度の調節び反応抑制剤の添加によっても制御することができる。
【００２０】
ここで用いるシリコーンゴム原料としては、一般に市販されている加熱硬化型又は室温硬化型、１液又は２液型、付加型又は縮合型のものを用いることができる。また、他の成分としては、メチルビニルシクロテトラシロキサン、アセチレンアルコール類、シロキサン変性アセチレンアルコール、ハイドロパーオキサイドのような反応抑制剤；補強性シリカ、石英粉、酸化鉄、アルミナ、ビニル基含有シリコーンレジンのような補強剤；顔料、耐熱剤、難燃剤、接着性向上剤のような各種添加剤を挙げることができる。
【００２１】
このような部分加硫されたシリコーンゴムとして、具体的には、商品名「ＴＳＥ２６０−７Ｕ」（東芝シリコーン社）、商品名「ＫＥ５６５Ｋ−Ｕ」（ＪＩＳ  Ａ硬度６０；信越化学工業社）等を用いることができる。なお、ここで示したＪＩＳ  Ａ硬度は、加硫完了後の硬度である。
【００２２】
上記のノコギリ状の微細パターンとしては、所望の光路や焦点距離に合わせるように、フレネルレンズの特徴である、非常に細かなピッチと計算された角度を持つのこぎり状の断面が挙げられる。言い換えると、フレネルレンズのプリズム形状の逆型形状である型面を、可撓性の樹脂成形型に予め形成し、微細パターンとするものである。
また、液状シリコーン樹脂の流し込み量は、流し込み後に支持基盤（Ｂ）を樹脂成形型の上に載せた状態で樹脂成形型の全面に充分に亘る量であればよい。
【００２３】
さらに、本発明の実施の態様として、フレネルレンズ成型層（Ａ）の微細パターン条転写形成面に保護層として、ガラス質コーティング層を施すこともできる。ガラス質コーティング層を形成することにより、擦過傷等の心配がなく、従来のフレネルレンズと同等の耐久性等あるフレネルレンズ成型層とすることができる。
コーティングとしては、のこぎり形状が微細であるため、通常の塗装では高さが埋まってしまう恐れがあるので、例えば、予め樹脂成形型にコート材を塗布すれば、シリコーン樹脂表面に浸透して、パターン浸透硬化コートができ、浸透により、のこぎり状高さは、ほぼ変わらないものとなる。さらに、パターン浸透硬化コートに、トップコートを施すことにより、より緻密なコートができる。
【００２４】
このガラス質コーティング層として、好適なものにホーマーテクノロジー株式会社販売の「ヒートレスガラス」（ＨＥＡＴＬＥＳＳ  ＧＬＡＳＳ−商品名−）がある。この「ヒートレスガラス」は、言わば一液タイプのシリカ溶液で、低温加熱や常温乾燥でも各種基材に硬質で密着性に優れた非晶質なセラミックス層を形成するものである。そして、このものは、主剤、架橋剤、硬化触媒の三者で構成されており、含有珪素成分（ＳｉＯ２）が換算で４０％以上含有し、また、溶剤、水もしくは水酸基を含有しないものである。なお、主剤は、メチル基又はフェニル基を有するオルガノポリシロキサンであり、架橋剤は、アルコキシ基、アシロキシ基、オキシム基等の官能性側鎖を有するオルガノシロキサンであり、硬化触媒は、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｓｎ等の含金属有機化合物およびハロゲンである。
また、その硬化機構は、主剤オルガノポリシロキサンの官能基が、まず空気中の水分により加水分解を受けて水酸基に変化し、次に該オルガノポリシロキサンの水酸基を架橋剤オルガノシロキサンの官能基がアタックし、硬化触媒の作用も受けて脱アルコール反応を起こし、三次元構造の高分子化合物たるポリシロキサン硬化体を形成すると考えられている。所謂ゾル−ゲル法による金属アルコキシド縮合物となる。
【００２５】
このヒートレスガラスを用いてガラス質コーティング層を形成するにあたっては、常法のスピンコート等の均一塗布手段をとることができる。
また、このヒートレスガラスを用いることにより、良好な作業性と比較的低温でガラス化した表面を得ることができる。
【００２６】
なお、以上の説明では、ガラス質コーティング層を形成する材料として、ヒートレスガラスを使用するものとして説明したが、例えば、ペルヒドロポリシラザン（ＰＨＰＳ、パーヒロドポリシラザン）等の無機ポリマーも使用することもできる。ペルヒドロポリシラザンは、構造式が［ＳｉＨａＮＨｂ］ｎ（但し、ａは１〜３、ｂは０または１）で表される熱硬化性の無機シラザン（セラミックス前駆体ポリマー）であり、所定の雰囲気と温度で焼成してアモルファスの窒化珪素セラミックスの硬質層となるか、又は水分との反応を促進させるアミン系触媒を少量添加することによって、室温で大気中の水分と反応してシリカガラスに転化する。なお、このようなペルヒドロポリシラザンとしては、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社が製造の「アクアミカ」（登録商標）がある。勿論、これらに限られるものでなく、その他のセラミック前駆体ポリマー等も使用することができる。
また、このペルヒドロポリシラザンを用いることにより、ヒートレスガラスと同様に、良好な作業性と比較的低温でガラス化した表面を得ることができる。
【００２７】
（ｉｉ）透明な支持基板（Ｂ）
本発明で用いる透明な支持基板（Ｂ）としては、実質的に透明であれば良く、通常、フレネルレンズの材質としてよく用いられる光学ガラスやプラスチックが挙げられる。耐傷付き性の点から、光学ガラスが好ましい。光学ガラスを用いることにより、従来のレンズと全く同等の、擦過傷等を心配することのない裏側表面が得られる。
また、プラスチックの材質としては、光学レンズに用いられるポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタアクレート、ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、高密度ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニル、ポリアクリロニトリル−スチレン共重合体、スチレン−アクリル共重合体などを挙げることができる。
【００２８】
透明な支持基板（Ｂ）の厚さは、適宜選択することができるが、機械的強度を得るためには、１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍ程度の厚さであることが好ましい。
【００２９】
この透明な支持基板（Ｂ）と前記フレネルレンズ成型層（Ａ）との接合については、透明な支持基板（Ｂ）と液状シリコーン樹脂の硬化物であるフレネルレンズ成型層（Ａ）との接合にはプライマーを用いてもよい。
【００３０】
２．フレネルレンズの製造方法
一般に、フレネルレンズは、図２に示すように、レンズ面を連続面ではなく階段状にしたレンズであり、同心円状のプリズムと考えることもでき、通常の凹レンズや凸レンズに比べて、レンズ自体の厚みを薄くできるという利点がある。また、フレネルレンズは、結像光学系に用いられることは稀で、主に照明光学系で光を集めるコンデンサレンズとして利用される。
本発明のフレネルレンズは、図１に示すフレネルレンズ１おいて、２が透明な支持基板（Ｂ）であり、３がフレネルレンズ成型層（Ａ）であり、３ａがフレネルレンズのノコギリ状の微細パターンであり、２ａが接合面である。このフレネルレンズ成型層（Ａ）３は、透明な液状シリコーン樹脂を可撓性の樹脂成形型に流し込み、熱硬化、例えばヒートプレスすることによって、ノコギリ状の微細パターン条３ａを転写形成してなり、微細パターン条３ａがフレネルレンズ面として機能する。
【００３１】
本発明のフレネルレンズは、前記したように、可撓性を有する熱可塑性シートを、ノコギリ状の微細パターンを有するマスター金型を適用しヒートプレスすることによって、該ノコギリ状の微細パターンが転写形成された可撓性の樹脂成形型を得る第一工程と、該樹脂成形型に透明な液状シリコーン樹脂を流し込み、さらにその上に透明な支持基盤（Ｂ）をのせ押圧しながら熱硬化することにより、該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）に透明な支持基板（Ｂ）を接合させる第二工程と、該樹脂成形型を取り除く第三工程とを具備することを特徴とすることにより、製造することができる（図３参照。）。
また、前記したように、ガラス質コーティング層を形成する方法については、前記フレネルレンズ成型層（Ａ）の微細パターン条が転写形成された面に、さらに、ガラス質コーティングを施すことを特徴とする。
以下、各工程について、説明する。
【００３２】
（ｉ）第一工程：
本発明のフレネルレンズの製造方法において、第一工程は、可撓性を有する熱可塑性シートを、ノコギリ状の微細パターンを有するマスター金型を適用しヒートプレスすることによって、該ノコギリ状の微細パターンが転写形成された可撓性の樹脂成形型を得る工程である。
上記可撓性を有する熱可塑性シートとしては、可撓性の樹脂成形型を得るために、使用する熱可塑性樹脂も可撓性を有するものであって、第二工程の熱硬化温度より高いビカット軟化点を有する樹脂であれば、特に限定されず、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂等、熱可塑性樹脂のなかのいずれも使用することができる。
第二工程の熱硬化温度より高いビカット軟化点を有する樹脂からなる樹脂成形型は、第二工程の熱硬化処理で軟化しないために、必須の要件である。
尚、上記ビカット軟化点は、ＪＩＳ  Ｋ７２０６に準拠して測定した値である。
【００３３】
可撓性の樹脂成形型は、第三工程において、樹脂成形型とフレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）との第二工程で得られた成形体から、該樹脂成形型を容易に取り除き、フレネルレンズ成型層（Ａ）に透明な支持基板（Ｂ）を接合させたフレネルレンズを得るために、必須の要件である。すなわち、樹脂成形型の可撓性は、樹脂成形型をより撓ませて、該成形体から樹脂成形型を取り外すための必要要件である。
また、上記のマスター金型には、ノコギリ状の微細パターンの反転像としての微細パターンが刻設されてなる。なお、このマスター金型には、耐錆性、加工性、仕上がり性、寸法精度等に優れる金属が使用され、精密な切削加工や放電加工等により加工される。
さらに、このマスター金型の表面には、その離型性を良くするために、サブミクロンのフッ素系樹脂の粒子を分散したメッキ層、例えば、株式会社ヒキフネや大阪ガスケミカル株式会社による無電解ニッケル−ＰＴＦＥ分散メッキを施すのが望ましい。
また、マスター金型を適用しヒートプレスすることによって、該ノコギリ状の微細パターンが転写形成された可撓性の樹脂成形型を得る工程は、常法により行うことができる。
【００３４】
（ｉｉ）第二工程：
本発明のフレネルレンズの製造方法において、第二工程は、第一工程で得られた樹脂成形型に透明な液状シリコーン樹脂を流し込み、さらにその上に透明な支持基盤（Ｂ）をのせ押圧しながら熱硬化することにより、該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）に透明な支持基板（Ｂ）を接合させる工程である。
【００３５】
第二工程の具体的な方法としては、例えば、ヒートプレス機荷台（固定盤）に、樹脂成形型を置き、次に、その樹脂成形型に、透明な液状シリコーン樹脂を流し込み、その上に、透明な支持基板を置き、そして、ヒートプレスすることにより、液状シリコーン樹脂から該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、ヒートプレスすることにより、フレネルレンズ成型層（Ａ）に、透明な支持基板（Ｂ）を接合させる方法であり、すなわち、樹脂成形型とフレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とからなる成形体を得る工程である。
尚、上記では、樹脂成形型が下方の場合を説明したが、実際の工程では、押圧硬化の工程の部分が縦置きの場合もあり、上記に限定されない。
なお、透明な支持基板（Ｂ）には、フレネルレンズ成型層（Ａ）との接合を強化するため、プライマー処理等をしてもよい。
【００３６】
（ｉｉｉ）第三工程：
本発明において、第三工程は、樹脂成形型とフレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とからなる、第二工程で得られた成形体から、該樹脂成形型を取り除く工程である。
この第三工程は、第一工程で説明したように、可撓性の樹脂成形型を撓ませて剥離することにより、脱型することを特徴とし、この工程により、フレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基盤（Ｂ）とを有するフレネルレンズを得ることができる。
【００３７】
本発明のフレネルレンズの製造方法を、具体的な態様例（図３参照）で説明すると、先ず第一工程では、ヒートプレス機の固定盤である荷台に、ノコギリ状の微細パターンを有するマスター金型を置き、その上に、可撓性を有する熱可塑性シート、例えば塩化ビニル樹脂板を置き、ヒートプレスすることによって、例えば、ヒートプレス機の温度を１００℃にして、圧力２００ｋｇｆで３分間プレスを行うことにより、そして、冷却後、脱型を行って、該ノコギリ状の微細パターンが転写形成された可撓性の樹脂成形型を得る工程である。
【００３８】
次に、第二工程では、ヒートプレス機荷台（固定盤）に、第一工程で得られた可撓性の樹脂成形型を置き、次に、その樹脂成形型のノコギリ状の微細パターンが転写形成面に、透明な硬化性液状シリコーン樹脂、例えば信越化学（株）製の「ＫＥ１９３５」を流し込み、その上に、透明な支持基板、例えば強化ガラスを置き、そして、ヒートプレスすることにより、例えば、ヒートプレス機の温度を７０℃にして、圧力５０ｋｇｆで１０分間プレスを行うことにより、液状シリコーン樹脂から該ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）に、透明な支持基板（Ｂ）を接合させる方法であり、すなわち、樹脂成形型とフレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）とからなる成形体を得る工程である。
なお、これらの部材を均一に押圧できるように、熱伝導性の良いクッション材を、固定盤や可動盤の間に挟むようにしてもよい。
また、液状シリコーン樹脂と支持基板（Ｂ）の間の空気を完全に排除できないと、気泡痕を形成してしまうので、これらを重ね合わせるに際して、一端から他端に向けて徐々に空気を排除しながら重ね合わせるようにしたり、その後に乾燥除去できる水のような影響の無い液体等を介在させて、空気を排除するのがよい。その後、可動盤を上昇させて接合状態となったそれらを取り出す。
【００３９】
さらに、第三工程として、可撓性の樹脂成形型と、フレネルレンズ成型層（Ａ）となる液状シリコーン樹脂の硬化物とが密着した間を、可撓性の樹脂成形型を撓ませて剥離することにより、脱型する。
また、同時に、液状シリコーン樹脂の硬化物のフレネルレンズ成型層（Ａ）は、例えばガラス板である透明な支持基板とも接着された状態となっており、図１に示すとおり、本発明のフレネルレンズが得られることとなる。
フレネルレンズ成型層（Ａ）の転写形成面のガラス質コーティングは、ガラス質前駆体物質を、例えばスピーンコート法で転写成形面に塗布し形成される。
このようにして、本発明のフレネルレンズは、製造される。このシンプルな生産工程は、大量生産を可能とし、コストパフォーマンスに優れている。
【００４０】
３．フレネルレンズ及びその用途
本発明のフレネルレンズは、耐熱性、耐久性を有し、光学性能に優れるという作用効果を発揮するので、特に使用環境が厳しく耐久性が要求される集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置に適用できる。
また、集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置に適用することにより、集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置は、長期間にわたり発電効率や照明効率を維持させるという作用効果を発揮する。
【００４１】
本発明のフレネルレンズは、上記の作用効果を奏するために、集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置ばかりでなく、白熱灯などを光源とする照明装置、光学素子又は光学素子を用いた画像表示装置、透過型スクリ−ン用レンズ、背面投射型スクリーン、背面投写型画像ディスプレイ装置などに利用できる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に特に限定されるものではない。
［実施例１］（第一工程：可撓性の樹脂成形型の作製）
マスター金型として、縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×厚み１０ｍｍの金型で、幅０．５ｍｍピッチ、中心から外周にかけて高さ１０〜３００μｍのノコギリ状の同心円状フレネルレンズ形状（凸タイプ）を加工したものを用いた。金型の材質は、真ちゅうで表面にＮｉメッキを施したものである。
また、可撓性を有する熱可塑性シートとして、透明な塩化ビニル樹脂のタキロン（株）製の「プレスプレート  ＴＳ−６０８Ａ」（厚さ１ｍｍ品）を用い、これを上記のノコギリ状の同心円状フレネルレンズ形状（凸タイプ）を有するマスター金型を適用しヒートプレスすることによって、ノコギリ状の同心円状フレネルレンズ形状が転写形成された可撓性の樹脂成形型（凹タイプ）を得た。その具体的な作業工程及びプレス条件は、次のとおりである。
ヒートプレス機荷台に、マスター金型を置き、次に、１ｍｍ厚さの塩化ビニル樹脂板をそのマスター金型の上に置いた。ヒートプレス機の温度を１００℃にして、圧力２００ｋｇｆで３分間プレスを行った。そして、冷却後、脱型を行って可撓性の樹脂成形型を得た。
【００４３】
（第二工程：フレネルレンズ成型層（Ａ）の形成と透明な支持基板（Ｂ）との接合）
次に、上記で得られた樹脂成形型に、透明な液状シリコーン樹脂を流し込み、さらにその上に透明な支持基盤（Ｂ）をのせ押圧しながら熱硬化することにより、ノコギリ状の微細パターン条が転写形成されてなるフレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）に透明な支持基板（Ｂ）を接合させる第二工程を行った。その具体的な構成部材、作業工程及びプレス条件は、次のとおりである。
第一工程で作製した縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×厚み０．７ｍｍで幅０．５ｍｍピッチ、中心から外周にかけて高さ１０〜３００μｍのノコギリ状の同心円状フレネルレンズ形状（凹タイプ）を有する塩化ビニル樹脂成形型と、フレネルレンズ成型層（Ａ）形成用の液状シリコーン樹脂として、信越シリコーン（株）製「ＫＥ１９３５」（粘度：８００００ｍＰａ・ｓ  ＪＩＳ  Ａ硬度：５５）を、さらに、透明な支持基盤（Ｂ）として、強化ガラス（無色透明）：２００×２００×３ｍｍｔのものを用いた。
【００４４】
先ず、ヒートプレス機荷台（固定盤）に、上記の塩化ビニル樹脂成形型を置き、次に、その樹脂成形型に、液状シリコーン樹脂を流し込み、その上に、プライマー処理を施した強化ガラスを置き、さらに、その上に、熱伝導性シリコーンゲルシートを置き、ヒートプレスの下準備を行った。
次に、ヒートプレスとして、ヒートプレス機の温度を７０℃にし、圧力５０ｋｇｆで１０分プレスを行った。このようにして、熱硬化することにより、フレネルレンズ成型層（Ａ）を形成させ、同時に、フレネルレンズ成型層（Ａ）に透明な支持基板（Ｂ）を接合させる第二工程を行った。
【００４５】
（第三工程：樹脂成形型を取り除く工程）
上記の第二工程で得た樹脂成形型とフレネルレンズ成型層（Ａ）と透明な支持基板（Ｂ）からなる成形体を冷却し、その後、その成形体から樹脂成形型の脱型を行ったが、その際、塩化ビニル樹脂成形型の一片を持ち上げ、撓ませながら取り外した。
このようにして、フレネルレンズＡを得た。
【００４６】
［実施例２］
実施例１で得られたフレネルレンズＡのノコギリ状の同心円状フレネルレンズ形状が転写形成された面に、さらに、「ポリシラザン」を用いてガラス質コーティングを施して、厚み約１μｍのガラスコーティング層を形成させた。
このようにして、フレネルレンズＢを得た。
【００４７】
上記のフレネルレンズＢを用いて、太陽電池装置に適用したところ、集光し良好な発電効率が得られた。また、ＬＥＤ光源照明装置に適用したところ、平行光線を発し良好な照明効率が得られた。これらの結果から、本発明のフレネルレンズは、太陽電池装置やＬＥＤ光源照明装置に好適に用いることができることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のフレネルレンズは、耐熱性、耐久性を有しかつ優れた光学性能を有するという作用効果を奏するので、各種フレネルレンズの用途、例えば、使用環境が厳しく耐久性が要求される集光式太陽電池装置や発光ダイオード（ＬＥＤ）光源照明装置ばかりでなく、白熱灯などを光源とする照明装置、光学素子又は光学素子を用いた画像表示装置、透過型スクリ−ン用レンズ、背面投射型スクリーン、背面投写型画像ディスプレイ装置などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のフレネルレンズの一例を示す断面図である。
【図２】従来のフレネルレンズを説明する図である。
【図３】本発明のフレネルレンズの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    フレネルレンズ
２    透明な支持基板
２ａ  接合面（接着剤、プライマー）
３    液状シリコーン樹脂
３ａ  フレネルレンズのノコギリ状の微細パターン
【図１】
2007271857.tif 000005
【図２】
2007271857.tif 000006
【図３】
2007271857.tif 000007