專利名稱：透鏡、透射屏及用于制造該透鏡的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種透鏡、透射屏及用于制造該透鏡的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有多個凸起部和凹部的透鏡、具有該透鏡的透射屏、及用于制造該透鏡的方法。
背景技術：
伴隨具有多個凸起部和凹部的透鏡如菲涅耳透鏡和蠅眼透鏡存在一個問題，即，當透鏡與另外一個元件接觸時，凸起部的尖端部分容易破碎。為了解決這個問題，提高了形成透鏡的樹脂的硬度，而這又產(chǎn)生了另一個問題，就是當透鏡的形狀穩(wěn)定性提高后凸起部的尖端部分很容易受到損傷。因此，存在一種通過決定樹脂的特性而能夠同時獲得形狀穩(wěn)定性和抗劃傷性的方法(例如，參見日本專利申請公開第2003-84101號)。
然而，通過上述傳統(tǒng)技術的方法，很難滿足透鏡的形狀穩(wěn)定性和高標準的抗劃傷性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服伴隨傳統(tǒng)技術的上述缺點，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，具有多個凸起部和凹部的透鏡包括芯層，該芯層具有小于和類似于透鏡的橫截面形狀；以及表層，該表層覆蓋芯層，具有比該芯層更小的儲存彈性模量。這時，可以獲得具有高形狀穩(wěn)定性和高的抗劃傷性的透鏡。
透鏡還可以包括基片，該基片呈片狀并且是由透光材料構(gòu)成，用于將芯層固定在其表面上。這時，在組裝和運輸過程中可以控制(支撐)多個凸起部和凹部。
根據(jù)該透鏡，表層的厚度沿垂直于透鏡底面的方向可以是基本均勻的，這樣可以基本上均勻地保護透鏡的整個表面。
根據(jù)該透鏡，表層的厚度沿垂直于透鏡底面的方向在越接近透鏡的頂點處可以越厚。這樣，可以優(yōu)先地保護易于與另一元件接觸的透鏡的尖端部分。
根據(jù)該透鏡，芯層和表層的橫截面形狀可以是楔形的，并且芯層的楔形橫截面的頂角可以比表層的楔形橫截面的頂角大。這時，可以增強透鏡的形狀穩(wěn)定性，這是因為芯層占據(jù)的透鏡的面積在越接近透鏡的底面處變得越大。
透鏡可以包括多個微透鏡單元的微透鏡陣列。由于單個微透鏡單元的尺寸是非常小的，因此若微透鏡單元被破壞，則微透鏡單元的透鏡功能很容易被嚴重損壞。因此，透鏡的上述構(gòu)造在微透鏡陣列的情況下是尤為有效的。
透鏡可以是包括設置在平面上的多個微透鏡單元的蠅眼透鏡。就蠅眼透鏡而言，每個微透鏡單元折射入射到蠅眼透鏡上的像素光。因此，若微透鏡單元被破壞，則不可能適當?shù)卣凵淙肷涞较壯弁哥R上的光。這樣，透鏡的上述結(jié)構(gòu)在蠅眼透鏡的情況下是尤為有效的。
根據(jù)該透鏡，芯層的高度大于透鏡的總高度的一半。這時，可以提高透鏡的形狀穩(wěn)定性，同時防止透鏡被損壞。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，透光屏包括透鏡，該透鏡具有多個凸起部和凹部；以及光學部件，用來面對透鏡上的多個凸起部和凹部，其中，透鏡包括芯層，具有小于和類似于透鏡的橫截面形狀的橫截面形狀；以及表層，該表層覆蓋芯層，具有比芯層的儲存彈性模量小的儲存彈性模量，并且光學元件的儲存彈性模量比表層的儲存彈性模量大。這時，由于表層的緩沖作用而可以獲得抗其它光學部件劃傷的高抗劃傷性。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，一種用于制造其中形成有多個凸起部和凹部的透鏡的方法，包括以下步驟樹脂層形成步驟，基本上均勻地在片狀透光基片上形成預定厚度的未固化透明樹脂；填充步驟，通過壓下該透鏡的模具上的未固化透明樹脂層，將該透明樹脂填充到該模具中；固化步驟，固化填充到該模具中的該透明樹脂；以及脫膜步驟，將固化樹脂從該模具中脫膜。根據(jù)上述制造方法，通過控制在基片上形成的透明樹脂的厚度，可以將用于形成透鏡足夠的且需要的量的透明樹脂壓入模具。因此，在模壓過程中透明樹脂不會從模具中流出，并且不要求從模具中除去過量樹脂的傳統(tǒng)除去方法。
用于制造該透鏡的方法還包括減壓步驟，在該填充步驟之前減小模具的環(huán)境壓力。這時，可以將透明樹脂完全地填充在模具中，且在模壓過程中不產(chǎn)生氣泡。
根據(jù)用于制造透鏡的上述方法，在樹脂層形成步驟中，在基片上基本均勻地形成具有預定厚度的未固化的紫外線可固化樹脂；以及，在固化步驟中，填充到模具中的紫外線可固化樹脂通過向其中照射紫外線而被固化。這時，可以將用于形成透鏡的足夠而需要量的紫外線可固化樹脂壓入模具中，從而使模具結(jié)構(gòu)簡單，溫度可容易地控制。因此，提高了透鏡的生產(chǎn)率。
用于制造透鏡的方法還可以包括在樹脂層形成步驟和填充步驟之間的軟樹脂層形成步驟，在該步驟中，在未固化透明樹脂的上表面基本均勻地形成預定厚度的未固化透明軟樹脂層，該軟樹脂層具有在固化狀態(tài)下比透明樹脂更小的彈性存儲模量。這時，可以簡便地制造包括表面由軟樹脂覆蓋的透明樹脂的透鏡。
根據(jù)用于制造透鏡的方法，在軟樹脂層形成步驟中，可以形成比透明樹脂更薄的軟樹脂。這時，由于透鏡的主要部分是由比軟樹脂更硬的硬透明樹脂(在下文中將它稱為硬透明樹脂)構(gòu)成，因此可以制造高形狀穩(wěn)定性的透鏡。
用于制造透鏡的方法還包括在軟樹脂層形成步驟之前的提供未固化透明樹脂和未固化透明軟樹脂的步驟，使得未固化透明軟樹脂的損失剛性模量比未固化透明樹脂更大。這時，在模壓中根據(jù)模具凹部的形狀在形成硬透明樹脂30的過程中，通過來自模具的剪切力難以改變透明軟樹脂層40的厚度。因此，形成具有基本均勻的厚度的透明軟樹脂層。
用于制造透鏡的方法還可以包括在軟樹脂層形成步驟之前的預先提供未固化透明樹脂和未固化透明軟樹脂的步驟，使得未固化透明軟樹脂的損失剛性模量比未固化透明樹脂更小。這時，在模壓中根據(jù)模具凹部的形狀在硬透明樹脂的形成過程中，通過來自模具的剪切力可容易地改變透明軟樹脂層的厚度。結(jié)果，越靠近尖端部分透明軟樹脂厚度就變得越厚，并且可以制造尤其在尖端部分具有高抗劃傷性的透鏡。
發(fā)明內(nèi)容這部分無需描述本發(fā)明的全部必要特性。本發(fā)明還可以是上述特征的從屬組合。本發(fā)明的上述的其它特征和優(yōu)點通過結(jié)合附圖對具體實施例進行的以下描述而變得顯而易見。


圖1示出了透射屏500結(jié)構(gòu)的實施例。
圖2示出了菲涅耳透鏡片100的層結(jié)構(gòu)的放大橫截面典型示意圖。
圖3示出了蠅眼透鏡片200的層結(jié)構(gòu)的放大橫截面典型示意圖。
圖4示出了菲涅耳透鏡片100的層結(jié)構(gòu)的另一實施例的放大橫截面視圖。
圖5示出了制造菲涅耳透鏡片100的第一步驟。
圖6示出了制造菲涅耳透鏡片100的第二步驟。
圖7示出了制造菲涅耳透鏡片100的第三步驟。
圖8示出了制造菲涅耳透鏡片100的第四步驟。
圖9示出了制造菲涅耳透鏡片100的第五步驟。
具體實施例方式
下面將根據(jù)優(yōu)選實施來說明本發(fā)明，這些優(yōu)選實施例的目的并不是用來限定本發(fā)明的范圍，而只是舉例說明本發(fā)明。實施例中所描述的本發(fā)明的所有特征及其組合并不一定是本發(fā)明所必需的。
圖1示出了透射屏500結(jié)構(gòu)的實施例。透射屏500具有多個光透射元件，它們相互基本平行并且相互靠近或鄰接。多個光透射元件例如是用于折射光的菲涅耳透鏡片100和另一光學元件400。根據(jù)透射屏500的使用，光學元件400可以是柱面鏡、蠅眼透鏡片、漫射體、偏光器、延遲器等中的一種。
菲涅耳透鏡片100是本發(fā)明透鏡的一實施例，包括菲涅耳透鏡層10，具有多個用于折射光的凸起部和凹部；以及基片50，該基片呈片狀并由透光材料構(gòu)成。基片50通過固定直接具有多個凸起部和凹部的菲涅耳透鏡層10而使得菲涅耳透鏡層10更容易操作。菲涅耳透鏡片100進行了組裝，以便菲涅耳透鏡層10面向光學元件400。本文使用的單詞“片狀”僅僅指的是基片50的形狀?；?0可以是撓性膜或撓性片。為了漫射光，基片50可以具有略微粗糙或者磨光的表面?？晒┻x擇的是，為了漫射光，基片50可以含有散光劑。
圖2示出了菲涅耳透鏡片100的層結(jié)構(gòu)的橫截面典型示意圖。該橫截面圖通過用經(jīng)過菲涅耳透鏡片100光軸的平面剖切菲涅耳透鏡片100而提供。菲涅耳透鏡層10包括芯層14和表層12。芯層14具有與透鏡橫截面相似但比透鏡橫截面小的橫截面形狀。表層12覆蓋芯層?；苯訉⑿緦?4固定在其表面上。
芯層14是由硬而透明的樹脂構(gòu)成。表層12是由與具有與芯層14相同的折射率但儲存彈性模量比芯層14小的透明樹脂構(gòu)成。因此，由于芯層14的橫截面形狀是基本與透鏡的橫截面形狀相似的，所以菲涅耳透鏡層10是耐損壞的并具有高形狀穩(wěn)定性。這樣，透射屏500可以折射以高精確度顯示的像素光并且可以顯示優(yōu)質(zhì)的圖像。
在此，表層12和芯層的儲存彈性模量用如下方法進行測量
*測量工具動態(tài)粘彈性機械分析儀(DMA)*測量方法拉伸測量*溫升速度3℃/分鐘*拉伸率1赫茲*測量溫度范圍-20℃～80℃*讀取方法在每個溫度讀取儲存彈性模量(E′)表層12的厚度沿垂直于透鏡底面的方向與透鏡頂點處的厚度是基本相同的。
因此，優(yōu)選地可以保護菲涅耳透鏡層10的易于與另一元件接觸的部分。
可選擇的是，表層12的厚度沿垂直于透鏡底面的方向基本上均勻的。在這種情況下，沿垂直于基片50的方向施加于菲涅耳透鏡層10的沖擊力可以在菲涅耳透鏡層10的整個表面均勻地吸收。因此，芯層14的整個表面可以均勻地保護。
芯層14和表層12的橫截面形狀都是楔形的，并且遠離基片50的芯層14橫截面形狀的頂角比表層12的頂角更大。因此，因為芯層14占據(jù)的透鏡面積在芯層部分更接近透鏡底面時變得更大，所以可以提高透鏡的形狀穩(wěn)定性。
而且，優(yōu)選的是芯層14的高度大于透鏡總高度的一半。因此，可以保證透鏡的形狀穩(wěn)定性。
在此，參照圖1描述的光學元件400的儲存彈性模量至少等于或大于表層12的儲存彈性模量。可供選擇的是，表層12的玻璃化轉(zhuǎn)變點是等于或低于光學元件400的玻璃化轉(zhuǎn)變點。這樣，即使在組裝或運輸透射屏500的過程中光學元件400與菲涅耳透鏡層10接觸，菲涅耳透鏡層10也可以通過表層12的緩沖作用受到保護而不易損壞。
而且，芯層14和表層12例如由屬于紫外線可固化樹脂的聚氨酯丙烯酸酯構(gòu)成。在這種情況下，為了使菲涅耳透鏡層10具有高形狀穩(wěn)定性并且同時不易被損壞，優(yōu)選將菲涅耳透鏡層10放置在預定溫度范圍內(nèi)。特別地，例如，在組裝或運輸透射屏500過程中，若菲涅耳透鏡層10與另一元件接觸的可能性很高，則優(yōu)選在在15℃至40℃范圍內(nèi)使用菲涅耳透鏡層10。在溫度低于15℃下，表層12變得更硬和更易碎。在溫度高于40℃時，芯層14和表層12的儲存彈性模量在接觸另一元件時變得更低和更易于損壞。
圖3示出了本發(fā)明透鏡的另一實施例的蠅眼透鏡片200的層結(jié)構(gòu)的實施例。就以下實施例而言，與上述實施例相同元件的說明可以省略。蠅眼透鏡片200包括沿著縱向和橫向即在同一平面內(nèi)設置的多個微透鏡單元。蠅眼透鏡片200包括蠅眼透鏡層20和基片50。蠅眼透鏡片200包括芯層24和表層22。芯層24對應于菲涅耳透鏡100的芯層14。由于芯層24和表層22的特性分別與芯層14和表層12是相同的，因此省略對它們的描述。參照圖1所描述的透射屏500可以具有蠅眼透鏡片200而不是菲涅耳透鏡片100?？晒┻x擇的是，透射屏500可以具有蠅眼透鏡片200而不是光學元件400。
由于微透鏡單元的尺寸很小，因此若微透鏡陣列與另一元件碰撞，則微透鏡單元的透鏡功能是很容易被損壞。尤其是，若蠅眼透鏡包括沿橫向和縱向放置的多個微透鏡單元，即在一平面內(nèi)，每個微透鏡單元折射入射到微透鏡單元上的像素光。因此，如果微透鏡單元被損壞，那么不能適當?shù)卣凵淙肷涞轿⑼哥R單元上的像素光。在這里，本發(fā)明的蠅眼透鏡片200通過包括芯層24和表層22不容易被損壞并且具有高形狀穩(wěn)定性。因此，透射屏500可以折射以高精確度顯示的像素光并且可以顯示優(yōu)質(zhì)圖像。
圖4示出了菲涅耳透鏡片100的層結(jié)構(gòu)的另一實施例。本發(fā)明實施例的菲涅耳透鏡片100還可以包括位于表層12上的另一樹脂層。此時，該樹脂層可以具有不同于芯層14和表層12的功能。例如，表層12可以具有位于其表面上的抗反射層(AR層)16?？狗瓷鋵?6透射來自該圖的下側(cè)入射到菲涅耳透鏡層10上的光，即，基片50的側(cè)面幾乎不衰減該光線，并且阻止了從圖4的上側(cè)入射的光即阻止了從菲涅耳透鏡層10的一側(cè)入射的光被反射。因此，抗反射層16改善了成像光的可見度，該成像光從基片50的一側(cè)入射并且從菲涅耳透鏡層10的一側(cè)射出。
此處，本發(fā)明具體實施例的抗反射層16的厚度沿垂直于透鏡底面的方向是基本上均勻的?？晒┻x擇的是，抗反射層16的厚度也可選擇為沿垂直于透鏡表面的方向是基本均勻的。根據(jù)傳統(tǒng)的其上形成有抗反射層的菲涅耳透鏡片，該抗反射層尤其在透鏡的凹部較厚。由于這個原因，存在一個問題，即入射到抗反射層特別厚的部分上的光沒有被適當?shù)卣凵洹Ｍ瑫r，本實施例的菲涅耳透鏡片100具有均勻厚度的抗反射層16。這樣，整個菲涅耳透鏡片100可以適當?shù)卣凵淙肷涞椒颇哥R片100上的光。以下將對用于制造抗反射層16的方法進行描述。
下面，將說明用于制造菲涅耳透鏡片100的方法。圖5示出了制造菲涅耳透鏡片100的第一步驟。首先，制備呈片狀并且是透明材料的基片50?；?0是由諸如丙烯酸甲酯苯乙烯MS(methacrylate styrene)、聚碳酸酯、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)等這樣的苯乙烯基樹脂制成。而且，未固化硬透明樹脂30被均勻地形成在基片50上。硬透明樹脂30的厚度基本為150μm。在制造蠅眼透鏡片200時，硬透明樹脂30的厚度基本為30μm。
例如，硬透明樹脂30是透明紫外可固化樹脂(2P樹脂)如聚氨酯丙烯酸酯樹脂。一般而言，未固化的紫外線可固化樹脂具有兩種狀態(tài)，即，具有高流動性的流態(tài)以及具有高粘度和恒定形狀穩(wěn)定性的狀態(tài)。在本實施例中，未固化硬透明樹脂30屬于后者。例如，硬透明樹脂30是透明的紫外線可固化樹脂并且以可粘合片形式制備。未固化硬透明樹脂30的形狀穩(wěn)定性可以調(diào)整，例如，包含在硬透明樹脂30中的有機溶劑的比率。如果有機溶劑的比率增加，那么硬透明樹脂30的形狀穩(wěn)定性降低。例如，有機溶劑例如是乙酸乙酯、過氧化甲乙酮、和甲苯。若包含在硬透明樹脂30中的有機溶劑比率太大，則它會導致硬透明樹脂30缺乏形狀穩(wěn)定性，基片50被溶解或被膨脹使得其形狀變形，并且因為在固化后白色混濁殘留，所以使得光透射比下降。因此，在后面所描述的第三步驟中，包含在硬透明樹脂30或透明軟樹脂40中的有機溶劑的比率必須是用于將硬透明樹脂30或透明軟樹脂40適當?shù)靥畛涞侥＞咧兴璧牧?。在使用聚氨酯丙烯酸酯的情況下，在固化后制備的硬透明樹脂30的等級滿足如下特性*E′(儲存彈性模量)＝500～1500MPa(15℃～40℃)*Tanδ(損耗角正切值)＝0.03～0.15(15℃～40℃，1Hz，在每個溫度下測量)*Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)＝40℃～60℃而且，Tanδ＝E″/E′(E′儲存彈性模量，E″損耗彈性模量)示出了要進行恢復的難易程度。例如，Tanδ的值越大，樹脂變得更容易被恢復并且更耐損壞。Tg是當Tanδ為最大值并顯示出樹脂的硬度的溫度。
圖6示出了制造菲涅耳透鏡片100的第二步驟。在該步驟中，在固化狀態(tài)下比硬透明樹脂30的儲存彈性模量小的透明軟樹脂40在未固化狀態(tài)下基本均勻地形成在硬透明樹脂30的上表面。這時，透明軟樹脂40比硬透明樹脂30的厚度要薄。例如，透明軟樹脂40的厚度是1～3微米。
透明軟樹脂40由如聚氨酯丙烯酸酯樹脂的透明的紫外線可固化樹脂以粘合片形式制備而成。當使用聚氨酯丙烯酸酯樹脂時，制備成的固化后透明軟樹脂40具有滿足如下性質(zhì)的等級*E′(儲存彈性模量)＝5～500MPa(15℃～40℃)*Tanδ(損耗角正切值)＝0.2～1.2(15℃～40℃，1Hz，在每個溫度下測量)*Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)＝15℃～30℃而且，測試條件與硬透明樹脂30的測試條件相同。
圖7示出了制造菲涅耳透鏡片100的第三步驟。在該步驟中，未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40通過壓模法填充到模具600中。用于形成菲涅耳透鏡層10的模具600的凹部面朝上方，放置在真空室700中。首先，將其上形成有未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40的基片50放入真空室700中。此時，設置在真空室700中的卡盤704支撐基片50，從而使透明硬樹脂30和軟樹脂40與模具600的凹部相對。此外，優(yōu)選的是，通過加熱卡盤704通過基片50加熱透明硬樹脂30和軟樹脂40。優(yōu)選的是，透明硬樹脂30和軟樹脂40的溫度基本為20℃到40℃之間。在低于20℃下，透明硬樹脂30和軟樹脂40的存儲模量變得更高，更難將透明硬樹脂30和軟樹脂40填充到模具中。在高于40℃時，因為包含在透明硬樹脂30和軟樹脂40中的有機溶劑被揮發(fā)并且透明硬樹脂30和軟樹脂40變得更硬，所以變得更難以將透明硬樹脂30和軟樹脂40填充到模具中。然后，減壓閥702減小了真空室700中的壓力。當真空室700中的壓力充分地減小時，卡盤704將透明軟樹脂40放到模具600上。
因此，每次將壓力均勻地施加在基片50的整個表面上。例如，每次氣袋可以將壓力施加于基片50的整個表面上。例如，施加壓力和加熱的條件是0.5MPa、40℃、和120秒鐘。另外，用于施加壓力的方法可以是輥層壓方法和利用油壓等的壓制方法。在輥層壓方法中，透明硬樹脂30和軟樹脂40可以通過加熱輥而加熱到上述溫度。在該步驟中，未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40壓抵到模具600上。此時，因為環(huán)境壓力被減小，所以透明硬樹脂30和軟樹脂40被完全填充到模具600的整個凹部而不含有氣泡。
圖8示出了制造菲涅耳透鏡片100的第四步驟。在該步驟中，透明硬樹脂30和軟樹脂40被固化。真空室700在上表面具有紅外燈。紫外燈706從上述基片50上方用紫外線照射透明硬樹脂30和軟樹脂40。這時，透明硬樹脂30和軟樹脂40被固化。當透明硬樹脂30和軟樹脂40通過紫外燈706要照射了足夠進行固化的時間后，通過打開減壓閥702，真空室700的內(nèi)部壓力恢復到大氣壓。透明硬樹脂30在固化后變?yōu)樾緦?4，透明軟樹脂40在固化后變?yōu)楸韺?2。
圖9示出了制造菲涅耳透鏡片100的第五步驟。在該步驟中，基片50由卡盤704向上拉。這時，將固化透明硬樹脂30和軟樹脂40從模具600中脫膜。通過上述步驟可以制造出菲涅耳透鏡片100。
根據(jù)上述制造方法，所謂的壓模法，與利用熱塑性樹脂或熱固性樹脂得傳統(tǒng)噴射模塑法或傳遞模塑法相比，模具結(jié)構(gòu)更簡單并易于控制制造溫度和制造壓力。根據(jù)本具體實施例中的菲涅耳透鏡片100，通過分別在基片上形成未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40，利用壓模法可以容易地形成芯層14和表層12。因此，提高了菲涅耳透鏡片的生產(chǎn)率。
而且，通過在真空中預先在基本均勻地形成的透明硬樹脂30和軟樹脂40上進行壓模還可以很容易形成基本上均勻的表層12。
而且，通過形成要比硬透明樹脂30更薄的透明軟樹脂40，可以在固化之后形成透鏡的主要部分芯層14。因此，可以制造高抗劃傷性和形狀穩(wěn)定性的透鏡。
而且，優(yōu)選的是，在參照圖6所述的制造方法中，調(diào)節(jié)未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40的損耗剛性模量，使未固化透明軟樹脂40的損耗剛性模量比未固化透明硬樹脂30的損耗剛性模量更大。這時，根據(jù)模壓時模具600的凹部的形狀，在硬透明樹脂30的成形過程中，通過模具600的剪切力難以改變透明軟樹脂層40的厚度。因此，形成的透明軟樹脂層40具有基本均勻的厚度。未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40的損耗剛性模量通過包含在未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40中的有機溶劑的比率進行調(diào)節(jié)。例如，為了降低未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40的損耗剛性模量，增加未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40中的有機溶劑的比率是有益的。在根據(jù)本實施例的制造方法中，未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40的損耗剛性模量調(diào)節(jié)到以下范圍*未固化硬透明樹脂30；損耗剛性模量(G″)＝0.007MPa～0.01MPa，
*未固化透明軟樹脂40；*損耗剛性模量(G″)＝0.01MPa～0.02MPa在這里，未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40的損耗剛性模量按照以下方法進行測量*測量工具動態(tài)粘彈性機械分析儀(DMA)*測量方法剪切測量*溫升速率3℃/分鐘*剪切速率1Hz*測量溫度范圍30～80℃*讀取方法在每個溫度下讀取損耗剛性模量。
可供選擇地，還可以優(yōu)選地調(diào)節(jié)未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40的損耗剛性模量，使未固化軟樹脂40的損耗剛性模量比未固化透明硬樹脂30的損耗剛性模量小。例如，未固化透明硬樹脂30和軟樹脂40的損耗剛性模量可以調(diào)節(jié)到以下范圍*未固化硬透明樹脂30；損耗剛性模量(G″)＝0.01MPa～0.02MPa*未固化透明軟樹脂40；損耗剛性模量(G″)＝0.007MPa～0.01MPa
在這種情況下，透明軟樹脂層40的厚度可以根據(jù)模具600的凹部的形狀，利用在硬透明樹脂30的成形過程中來自模具600的剪切力容易地被改變。例如，透明軟樹脂40在受到該模具的最大剪切力的底部厚度變?yōu)樽畋?，并且越接近沒有受到模具剪切力的透明軟樹脂40的尖端部分，其厚度就變得越厚。結(jié)果，透明軟樹脂40的厚度在越接近該尖端部分處變得越厚。
此外，根據(jù)本實施例，通過控制形成在基片50上的透明硬樹脂30和軟樹脂40的厚度，可以將硬透明樹脂30和軟樹脂40壓下一用于在模具600中形成透鏡的足夠而必要的量。因此，透明硬樹脂30和軟樹脂40在模壓中不會從模具600中流出，并且不需要從模具中去除過量樹脂的傳統(tǒng)的去除步驟。
此外，通過省略參照圖6所描述的第二步驟，只有硬透明樹脂30可以被填充到模具600中。通過這種方式，可以使制造只包括硬芯層的單層透鏡的方法比傳統(tǒng)方法更加有效。
可供選擇地，在參照圖6所描述的第二步驟之后，可以在未固化透明軟樹脂40上基本均勻地形成另一附加樹脂層。通過這種方式，可以在表層12的表面上再形成另一層厚度基本均勻的樹脂層。例如，通過在未固化透明軟樹脂40上形成AR層，可以在菲涅耳透鏡的表面上基本均勻地形成如圖4所示的抗反射層16。在這種情況下，可以防止極性樹脂通過傳統(tǒng)的浸漬形成的AR層被集中到透鏡的凹部上。換而言之，根據(jù)本實施例，可以形成基本均勻的抗反射層16，通過這種方法，可以在透鏡的全部獲得基本均勻的光學特性。
如上所述，根據(jù)本實施例，可以同時獲得高形狀穩(wěn)定性和高抗劃痕性的透鏡。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種透鏡，具有多個凸起部和凹部，所述透鏡包括芯層，具有小于并類似于所述透鏡的橫截面形狀的橫截面形狀；以及表層，所述表層覆蓋所述芯層，具有小于所述芯層的儲存彈性模量的儲存彈性模量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述透鏡，還包括基片，用于將所述芯層固定在所述基片的表面上，所述基片呈片狀，由透光材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的所述透鏡，其中，所述表層的厚度在垂直于所述透鏡的底面的方向上基本上是均勻的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的所述透鏡，其中，所述表層的厚度在垂直于所述透鏡的底面的方向上在越接近于所述透鏡的頂點處基本上越厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的所述透鏡，其中，所述芯層和所述表層的橫截面形狀是楔形的，并且所述芯層的楔形橫截面的頂角大于所述表層的頂角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的所述透鏡，其中，所述透鏡是包括多個微透鏡單元的微透鏡陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的所述透鏡，其中，所述透鏡是包括多個設置在一平面上的微透鏡單元的蠅眼透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的所述透鏡，其中，所述芯層的高度等于或者高于所述透鏡的總高度的一半。
9.一種透光屏，包括透鏡，所述透鏡具有多個凸起部和凹部；以及光學元件，設置為面對所述透鏡上的多個凸起部和凹部，其中，所述透鏡包括芯層，具有小于并類似于所述透鏡的橫截面形狀的橫截面形狀；以及表層，覆蓋所述芯層，具有小于所述芯層的儲存彈性模量的儲存彈性模量，以及所述光學元件的儲存彈性模量大于所述表層的儲存彈性模量。
10.一種用于制造透鏡的方法，所述透鏡形成有多個凸起部和凹部，所述方法包括以下步驟樹脂層形成步驟，基本上均勻地在片狀透光基片上形成預定厚度的未固化透明樹脂；填充步驟，通過壓下所述透鏡模具上的所述未固化的透明樹脂層，將所述透明樹脂填充到所述模具中；固化步驟，固化填充到所述模具中的所述透明樹脂；以及脫膜步驟，將所述固化樹脂從所述模具中脫膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的用于制造透鏡的方法，還包括減壓步驟，在所述填充步驟之前減小所述模具的環(huán)境壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的用于制造透鏡的方法，其中，在所述樹脂層形成步驟中，在所述基片上基本上均勻地形成預定厚度的未固化的紫外線可固化樹脂；以及在所述固化步驟中，填充到所述模具中的所述紫外線可固化樹脂通過向其照射紫外線而固化。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于制造透鏡的方法，還包括在所述樹脂層形成步驟和所述填充步驟之間的軟樹脂層形成步驟，在所述軟樹脂層形成步驟中，在所述未固化透明樹脂的上表面基本上均勻地形成預定厚度的未固化透明軟樹脂層，所述軟樹脂層具有在固化狀態(tài)下比所述透明樹脂更小的彈性存儲模量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于制造透鏡的方法，其中，在所述軟樹脂層形成步驟中，形成的所述軟樹脂比所述透明樹脂更薄。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的用于制造透鏡的方法，還包括在所述軟樹脂層形成步驟之前的提供所述未固化透明樹脂和所述未固化透明軟樹脂的步驟，使所述未固化透明軟樹脂的損失剛性模量比所述未固化透明樹脂的損失剛性模量更大。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的用于制造透鏡的方法，還包括在所述軟樹脂層形成步驟之前的提供所述未固化透明樹脂和所述未固化透明軟樹脂的步驟，使所述未固化透明軟樹脂的損失剛性模量比所述未固化透明樹脂的損失剛性模量更小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透鏡，該透鏡具有多個凸起部和凹部，包括芯層，具有小于并類似于該透鏡的橫截面形狀的橫截面形狀；以及表層，該表層覆蓋芯層，具有小于所述芯層的儲存彈性模量的儲存彈性模量，該透鏡還可以包括用于將芯層固定在其表面上的基片，該基片呈片狀并由透光材料制成。
文檔編號G02B3/00GK1664624SQ20051005158
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
發(fā)明者渡部賢一, 下間裕之, 今井新一 申請人:株式會社有澤制作所