CN102736164B - 光学元件、投射型影像装置和光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学元件、投射型影像装置、以及光学元件的制造方法。含有：分别具有透光性的第一基板(11)和第二基板(12)、配置在第一基板和第二基板之间的偏光层(13)、将第一基板与偏光层接合的第一接合膜(14)、将第二基板与偏光层接合的第二接合膜(15)，第一接合膜是粘合剂，第二接合膜含有：具有带硅氧烷(Si-O)键的原子结构的硅氧烷结构、和与其结合的离去基团。通过使第一接合膜由粘合剂层构成，可以确保必要强度，吸收由合成树脂构成的偏光层的凹凸，防止气泡混入，使光学特性良好。由于可以缩短偏光层暴露在起因于等离子体的热中的时间，所以偏光层不会劣化。由此，光学元件的耐光性极高、透射特性等光学特性优异。

Description

光学元件、投射型影像装置和光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及偏光片、其它光学元件、使用该光学元件的投射型影像装置、和光学元件的制造方法。

背景技术

液晶投影仪等投射型影像装置是将从光源射出的光按照要投影的图像信息用光调制装置进行调制，并将经该光调制装置调制后的光用投影光学装置投射出去的构造。在该光调制装置和光源之间设置了偏光片。

过去，作为偏光片有将偏光膜贴在玻璃上而成的(专利文献1)。在该专利文献1中，作为偏光膜列举出了例如，以碘或双色性色素作为偏光构件、以透明的PVA(聚乙烯醇)的膜作为基材的偏光膜，偏光膜的膜厚为10～50(μm)、优选为25～35(μm)程度。偏光膜使用以下的膜：将PVA的薄膜一边加热一边拉伸，将其浸渍在含有大量碘(碘化钾)的被称作“H墨”的溶液中以吸收碘，从而形成的所谓“H膜”；使聚乙烯醇缩丁醛的膜中吸收碘而形成的膜；以及，在单轴拉伸PVA膜中吸收双色性色素而形成的膜等。

此外，还有以下的偏光片：在隔离开、对向配置的透明基板与透明基板的彼此相对的内面上分别形成粘结剂层，在这些粘结剂层的一方上设置由PVA等形成的偏光构件，在另一方上设置相位差膜，将偏光构件和相位差膜介由粘结剂层彼此接合，将偏光构件和相位差膜的与粘结剂层不接触的露出部分用密封剂密封，从而得到的偏光片(专利文献2)。

而且，还提出了在偏光构件的两面上借助粘结剂直接贴合透明基板的偏光片的制造方法，其中，为了不产生褶皱等的外形异常，在由PVA等形成的偏光构件的一面上借助粘结剂贴合透明基板后，加压下进行加热，然后在偏光构件的另一面上借助粘结剂贴合透明基板(专利文献3)。

近年来，液晶投影仪向白色光源灯的高输出化、短弧长化方向发展，搭载在光学引擎上的各光学元件所受到的热负荷不断增大。现有的光学元件存在以下问题：已经不能适应高辉度灯光，产生劣化，透射率等光学特性降低，或者材料为树脂制的光学元件、粘结剂等因热而发生变形。

即，对于专利文献1、专利文献2和专利文献3中公开的以有机膜作为原材料的偏光构件而言，存在由于受到高输出化、短弧长化的光或其热而发生黄变等不良情况的课题。

因此，在过去提出了以下的接合体(专利文献4)：其具有第1基材、在该第1基材上通过等离子体聚合法形成的第1附着体、第2基材和在该第2基材上通过等离子体聚合法形成第2附着体，所述第1附着体具有含有带硅氧烷键(Si-O)且晶化度为45％以下的硅氧烷结构、以及与该硅氧烷结构结合的由有机基团构成的离去基团的第1接合膜，所述第2附着体具有与第1接合膜同样的第2接合膜，通过对第1接合膜的至少一部分区域和所述第2接合膜的至少一部分区域分别赋予能量，使所述第1接合膜和所述第2接合膜的至少表面附近存在的离去基团从硅氧烷结构离开，从而使第1接合膜的表面的区域和第2接合膜的表面的区域分别表现出粘结性，借助该粘结性将第1附着体和第2附着体接合而成所述接合体。

而且过去还提出了使用专利文献4中提出的接合膜，将玻璃基板与偏光膜接合在一起，从而构成的偏光片(专利文献5)。该专利文献5的偏光片构造如下：包含具有透光性的基板、偏光层、将基板与偏光层接合在一起的接合膜，接合膜含有具有带硅氧烷键(Si-O)的原子结构的硅氧烷结构、和与该硅氧烷结构结合的离去基团，通过对接合膜的至少一部分区域赋予能量，使接合膜表面附近存在的离去基团从硅氧烷结构离开，从而使接合膜表面的所述区域发挥出粘结性，利用该粘结性将基板与偏光层接合在一起。

还提出了同样使用专利文献4所述的接合膜，将2片水晶基板接合在一起而构成的叠层型的波片(wave plate)(专利文献6)。

专利文献1：日本特开平10-039138号公报

专利文献2：日本特开2010-117537号公报

专利文献3：日本特开2010-191203号公报

专利文献4：日本特许第4337935号公报

专利文献5：日本特开2009-098465号公报

专利文献6：日本特开2009-258404号公报

发明内容

于是，本申请的发明人尝试着使用专利文献4～6中提出的接合膜，来实现即使偏光元件的材料中采用有机膜、耐光性也极高的偏光片。

但在接合膜采用等离子体聚合膜的情形，由于接合膜的膜厚为几十个纳米，例如，专利文献4中为由1～10000(nm)、优选为2～800(nm)这样的极薄膜构成，所以在膜制偏光构件的两主面被无机类的透光性基板夹持的情形，可以判明：归因于接合膜较薄，而不能吸收膜制偏光构件表面的凹凸，因此会混入气泡等，发生外观不良，由此对透光特性等的光学特性会产生不良影响。例如，由于PVA具有吸湿性，所以会根据湿度变得膨胀或萎缩，这可能会造成膜制偏光构件和透光性基板剥离。

进而，由于在膜制偏光构件的两主面上通过等离子体聚合法成膜而形成接合膜，所以存在以下问题：由于膜制偏光构件暴露在起因于等离子体的热中的时间较长，所以膜制偏光构件本身会产生劣化、变形。

本发明提供了耐光性极高、透光特性等光学特性优异的光学元件、投射型影像装置和光学元件的制造方法。

[适用例1]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件，其特征在于，包含：具有透光性的第一基板、具有透光性的第二基板、偏光层、将所述第一基板与所述偏光层的一侧主面接合在一起的第一接合膜、以及、将所述第二基板与所述偏光层的另一侧主面接合在一起的第二接合膜，所述第一接合膜是粘合剂，所述第二接合膜含有硅氧烷结构以及与该硅氧烷结构结合的离去基团，所述硅氧烷结构具有带硅氧烷键(Si-O)的原子结构。

该构造的本适用例，通过使将第一基板与偏光层的一侧主面接合在一起的第一接合膜为粘合剂层、例如由丙烯酸系粘合剂的层构成，可以确保必要的强度，同时可以吸收偏光层的凹凸，防止气泡混入，使光学特性良好。进而，可以缩短偏光层暴露与起因于等离子体的热中的时间，所以可以避免偏光层本身劣化、变形。而且，粘合剂本身比粘结剂的耐光性、耐热性更好。

而且，通过使将第二基板与偏光层的另一侧主面接合在一起的第二接合膜含有硅氧烷结构和离去基团而构成，可以提高耐热性、避免由高输出化、短弧长化的光和/或其热造成光学元件产生黄变等不良情况。

因此，可以提供寿命长且光学特性优异的光学元件。

[适用例2]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件，其特征在于，所述第二接合膜的所述硅氧烷结构中的、所述离去基团离开后的硅氧烷结构的未键合点(悬空键)变为活性点，该活性点使所述第二基板与所述偏光层的另一侧主面接合在一起。

该构造的本适用例，可以使硅氧烷结构和离去基团之间的结合切实进行，所以可以将第二基板和偏光层牢固地接合在一起。

[适用例3]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件，其特征在于，所述第二接合膜是通过等离子体聚合法设置的。

该构造的本适用例，通过使用等离子体聚合法，可以形成致密且质地均匀的第二接合膜。

[适用例4]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件，其特征在于，所述偏光层由聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚烯烃中的任一合成树脂构成。

该构造的本适用例，偏光层由聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚烯烃之类的用于构成偏光构件的适当材料形成，所以可以容易地制造偏光片。

[适用例5]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板由无机类材料构成。

该构造的本适用例，通过使用无机类材料作为第一基板和第二基板，可以提高平坦性，进一步提高定形保持性。

[适用例6]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件，其特征在于，所述无机类材料是水晶或蓝宝石。

该构造的本适用例，通过使用水晶、蓝宝石作为第一基板、第二基板，可以提高散热性，进一步提高耐热性。

[适用例7]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件，其特征在于，将所述偏光层的与所述第一接合膜和所述第二接合膜不接触的露出部分用密封剂密封而设置了密封部。

该构造的本适用例，将偏光层的端部以不与外界接触的方式用密封部密封，所以偏光层不仅可以进一步提高耐热性，而且不会产生结露，因而不会产生外观不良，不会对透射特性造成不良影响。

[适用例8]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件，其特征在于，所述第二接合膜的膜厚为300nm以上700nm以下。

该构造的本适用例，在由等离子体聚合膜构成的第二接合膜的膜厚低于300nm时，不能吸收偏光层的凹凸，会残留条纹状的细小气泡，当大于700nm时，成膜时的热会使偏光层从外周部开始收缩变形，所以会发生外周部的接合不良。

[适用例9]

本适用例所涉及的发明是一种投射型影像装置，其特征在于，包含：光源、将从该光源射出的光按照图像信息进行调制的光调制装置、将经该光调制装置调制后的光投射出去的投影光学装置、以及、配置在所述光调制装置和所述光源之间的偏光片，所述偏光片是前面所述构造的光学元件。

该构造的本适用例，可以提供能够实现前述效果的投射型影像装置。

[适用例10]

本适用例所涉及的发明是一种投射型影像装置，其特征在于，所述光学元件配置成所述第二基板为光的入射侧、所述第一基板为光的出射侧。

该构造的本适用例，将第二接合膜配置在比由粘合剂形成的第一接合膜更靠近光源的位置，所以即使光源射出的光以高照度照射到光学元件上，也可以抑制热和/或光使粘合剂劣化。

[适用例11]

本适用例所涉及的发明是一种投射型影像装置，其特征在于，所述光调制装置是液晶面板。

该构造的本适用例，使得使用液晶面板的投射型影像装置可以实现前述效果。

[适用例12]

本适用例所涉及的发明是光学元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序：粘合工序，将所述第一基板与所述偏光层的一侧主面用粘合剂贴合在一起；第1接合层形成工序，在所述偏光层的另一侧主面和所述第二基板的主面中的至少任一方的主面上形成第1接合层，所述第1接合层含有硅氧烷结构以及与该硅氧烷结构结合的离去基团，所述硅氧烷结构具有带硅氧烷键(Si-O)的原子结构；第1表面活化工序，使由所述第1接合层形成工序形成的第1接合层活化；以及贴合工序，使所述偏光层和所述第二基板彼此贴合成一体。

该构造的本适用例，可以高效地制造具有前述效果的光学元件。

[适用例13]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序：表面活化工序，使所述偏光层的另一侧主面和所述第二基板的主面中的没有形成所述第1接合层那一方的主面活化。

该构造的本适用例，通过使偏光层的另一侧主面和第二基板的主面中的没有形成第1接合层那一侧主面活化，可以使等离子体聚合膜的成膜工序简化而将偏光层和第二基板接合在一起。

[适用例14]

本适用例所涉及的发明是一种光学元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序：第2接合层形成工序，在所述偏光层的另一侧主面和所述第二基板的主面中的没有形成所述第1接合层那一方的主面上形成第2接合层，所述第2接合层含有硅氧烷结构以及与该硅氧烷结构结合的离去基团，所述硅氧烷结构具有带硅氧烷键(Si-O)的原子结构；以及第二表面活化工序，使由所述第2接合层形成工序形成的第2接合层活化。

该构造的本适用例，使偏光层和第二基板两者都形成相同的等离子体聚合膜，所以可以切实地进行接合。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的光学元件的截面图。

图2是等离子体聚合装置的概略构造图。

图3的(A)～(D)是用于说明在偏光层形成等离子体聚合膜的状态的图。

图4中，(A)是用于说明对等离子体聚合膜赋予能量前的分子结构的概略图，(B)是用于说明对等离子体聚合膜赋予能量后的分子结构的概略图。

图5的(A)～(D)是用于说明贴合工序的图。

图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的光学元件的截面图。

图7是表示第二实施方式所涉及的光学元件的制造步骤的概略图。

图8是表示本发明的第3实施方式所涉及的投射型影像装置的概略图。

图9是表示本发明的第4实施方式所涉及的光学元件的制造步骤的概略图。

图10是表示实施例有关可靠性的评价结果的图。

图11是表示实施例有关可靠性的评价结果的图。

图12是表示比较例有关可靠性的评价结果的图。

图13是表示比较例有关可靠性的评价结果的图。

符号说明

1...光学元件，11...第一基板，12...第二基板，13...偏光层，14...第一接合膜，15...第二接合膜，15A...硅氧烷(Si-O)键，15B...硅氧烷结构，15C...离去基团，15D...活性点，16...密封部，151...第1接合层(等离子体聚合膜)，152...第2接合层(等离子体聚合膜)，200...投射型影像装置(液晶投影仪)，214...光源灯，240...光调制装置，241R、241G、241B...透射型液晶面板

具体实施方式

基于附图来说明本发明的实施方式。本文中，在各实施方式的说明中对同一构成要素使用同一符号，并省略或简化说明。

基于图1～图5来说明第一实施方式。

图1示出第一实施方式的光学元件的截面。

图1中，第一实施方式的光学元件1是一种偏光片，其包含：具有透光性的第一基板11、具有透光性的第二基板12、作为合成树脂层的偏光层13、将第一基板11和偏光层13的一侧主面接合在一起的第一接合膜14、以及将第二基板12和偏光层13的另一侧主面接合在一起的第二接合膜15。本实施方式的光学元件1可以用于液晶投影仪等的投射型影像装置、以及其它电子设备。

第一基板11和第二基板12分别为：层厚为700μm±100μm(600μm以上800μm以下)、且其平面形状为矩形的板材。

作为第一基板11和第二基板12的材料，可以列举出例如，无机类的透光性材料。具体可以列举出，硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、钛硅酸盐玻璃、氟化锆等的氟化物玻璃、熔融石英、水晶、蓝宝石、钇铝石榴石(YAG)结晶、萤石、氧化镁、尖晶石(MgO·A1₂O₃)等。通过使透光性的第一基板11和第二基材12由无机类材料构成，可以提高平坦性，实现定形保持性的提高。进而，在上述材料中，从将偏光层13产生的热有效释放到外部、使偏光层13低温化的观点来看，优选导热率为5W/mK以上的材料。作为这种材料，可以列举出例如，蓝宝石(导热率：40W/mK)、水晶(导热率：8W/mK)。

在第一基板11和第二基板12的与空气接触的外表面，按照所使用的光的波长实施了防反射处理。作为防反射处理，可以列举出例如，通过溅射法、真空蒸镀法形成电介质多层膜，以及、通过涂布来赋予一层以上的低折射率层等的方法。进而，还可以对防反射面进行防污处理，以防止表面附着污垢。作为防污处理，可以列举出例如，使表面上形成含有几乎不会影响防反射性能那样程度的氟的薄膜层。

偏光层13是由聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯、聚烯烃中的任一合成树脂构成的偏光构件，其层厚为25μm±10μm(15μm以上35μm以下)，是其平面形状与第一基板11和第二基板12相同的膜状部件。

偏光层13有被称作“K型偏光构件”、“K片”、“KE膜”的类型、和被称作“H型偏光构件”的类型。

被称作“K型偏光构件”的类型是例如，使PVA系树脂进行脱水而在主链中产生双键，从而形成的偏光构件。要制造K型偏光构件可以列举出例如以下方法：将含有PVA等的羟基化线状高分子的聚合物片进行单轴拉伸，从而使该聚合物片的羟基化线状高分子沿着拉伸方向取向，将该取向片与支持体结合在一起，在足以使取向片发生接触脱水的充分条件下对被支持的取向片进行处理，从而在聚合物内形成光吸收亚乙烯基链段。

被称作“H型偏光构件”的类型是例如，对拉伸处理过的PVA系树脂使用呈现双色性的碘和/或染料等，通过硼酸使PVA链进行交联，从而制成的偏光构件。

第一接合膜14是由丙烯酸系粘合剂和/或硅系粘合剂形成的粘合剂层，其厚度为15μm±5μm(10μm以上20μm以下)。

第二接合膜15由具有第1附着体和第2附着体的等离子体聚合膜构成(参照图3、4)，其膜厚为300nm以上700nm以下，所述第1附着体具有通过等离子体聚合法在偏光层13上形成的第1接合层151，所述第1接合层含有带硅氧烷键(Si-O)、晶化度为45％以下的硅氧烷结构15B、和与该硅氧烷结构15B结合的由有机基团构成的离去基团15C，所述第2附着体具有在第二基板12上等通过离子体聚合法形成的第2接合层152，所述第2接合层152与所述第1接合层151材料相同。当第二接合膜15的膜厚低于300nm时，不能吸收偏光层13的凹凸，会有条纹状的细小气泡残留。当第二接合膜15的膜厚大于700nm时，成膜时的热会使偏光层13从外周部开始收缩变形。

接下来，参照图2～图5来对第一实施方式的光学元件1的制造方法予以说明。

[1.粘合工序]

将第一基板11和偏光层13用粘合剂贴合在一起。

为此，在第一基板11和偏光层13的双方或任一方上涂布粘合剂，将第一基板11和偏光层13贴合在一起。需说明的是，与使用粘结剂的情况不同，在将第一基板11和偏光层13贴合在一起时，不需要紫外线固化工序。

在第一基板11和偏光层13贴合在一起的状态，在第一基板11和偏光层13之间形成了第一接合膜14，构成了偏光片部件1A。

[2.等离子体聚合膜形成工序]

接下来，对形成等离子体聚合膜的工序进行说明。

先对用于形成等离子体聚合膜的装置予以说明。

图2是等离子体聚合装置的概略构造图。

图2中，等离子体聚合装置100包含：箱室101、分别设置在该箱室101内部的第1电极111和第2电极112、在第1电极111和第2电极112之间施加高频电压的电源电路120、向箱室101内部供给气体的气体供给部140、以及将箱室101内部的气体排出的排气泵150。

电源电路120包含：匹配箱121和高频电源122。气体供给部140包含：用于存储液状的膜材料(原料液)的储液部141、使液状的膜材料气化成原料气体的气化装置142、用于存留载气的气罐143、以及将它们连接起来的管线102。存留在该气罐143中的载气，是在电场的作用下放电，并且为了维持该放电而被导入到箱室101中的气体，例如氩气、氦气符合作为裁气。

存留在储液部141的膜材料是用于通过等离子体聚合装置100在第一基板11、第二基板12上形成等离子体聚合膜的原材料。作为该原料气体，可以列举出例如，六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、甲基苯基硅氧烷等的有机硅氧烷等。聚有机硅氧烷通常呈现疏水性，但通过实施各种活化处理，可以容易地使有机基团离开，而变成亲水性。

[2-1.接合层形成工序]

接下来，实施在偏光片部件1A的偏光层13的平面上通过等离子体聚合法形成第1接合层的第1接合层形成工序、以及在第二基板12的平面上通过等离子体聚合法形成第2接合层的第2接合层形成工序。

图3(A)～(D)是用于说明在偏光层形成等离子体聚合膜的状态的图，图4(A)是用于说明对等离子体聚合膜赋予能量前的分子结构的概略图，图4(B)是用于说明对等离子体聚合膜赋予能量后的分子结构的概略图。

如图3(A)～(C)所示，在偏光片部件1A的偏光层13形成第1接合层151，在第二基板12的平面形成第2接合层152。在该工序中，在等离子体聚合装置100的第1电极111上保持偏光片部件1A或第二基板12，向箱室101的内部导入规定量氧气，同时通过电源电路120向第1电极111和第2电极112之间施加高频电压，使光学部件本身活化(基板活化)。

然后，开启气体供给部140，向箱室101内部供给原料气体和载气的混合气体。供给来的混合气体被填充到箱室101内部，从而使偏光片部件1A的偏光层13或第二基板12被曝露在所述混合气体中。

通过向第1电极111和第2电极112之间施加高频电压，使在电极111、112之间存在的气体分子电离，产生等离子体。原料气体中的分子借助该等离子体的能量进行聚合，就如图3(B)所示那样，聚合物附着、沉积在偏光片部件1A的偏光层13或第二基板12的表面上。由此就如图3(C)所示那样，在偏光片部件1A的偏光层13上形成第1接合层151，在第二基板12上形成第2接合层152。第1接合层151和第2接合层152是等离子体聚合膜。

其中，成膜温度(成膜时基板的温度)为65℃以上85℃以下。

当成膜温度低于65℃时，膜状的偏光层13不能软化，不能使细小的凹凸压缩变形，从而会残留条纹状的细小气泡。当成膜温度为高于85℃的高温时，由于在成膜时膜状的偏光层13受热而从外周部开始收缩变形，所以在外周会发生接合不良。即，如果基板温度为65～85℃的范围，则可以消除膜状的偏光层13的凹凸所产生的影响，并且避免由热收缩变形导致的接合不良。

[2-2.表面活化工序]

将由接合层形成工序形成的等离子体聚合膜活化。

如图3(D)所示那样，对第1接合层151和第2接合层152赋予能量使表面活化。该工序可以使用例如，照射等离子体的方法、与臭氧气体接触的方法、用臭氧水处理的方法、或者、碱处理的方法等。在这些方法中，为了有效地使第1接合层151、第2接合层152的表面活化，优选采用照射等离子体的方法。作为等离子体，可以使用例如氧气、氩气、氮气、空气、水等中的1种，或将2种以上混合使用。

作为赋予能量前的等离子体聚合膜的第1接合层151和第2接合层152，如图4(A)所示那样，含有硅氧烷结构15B和与该硅氧烷结构15B结合的离去基团15C，是容易变形的膜，所述硅氧烷结构15B含有硅氧烷键(Si-O)15A，具有无序的原子结构。认为其容易变形是由于，硅氧烷结构15B的结晶性低，所以容易在晶粒边界产生位错、偏移等缺陷的缘故。

在对这种第1接合层151、第2接合层152赋予能量后，就如图4(B)所示那样，离去基团15C从硅氧烷结构15B离开。这样就在第1接合层151、第2接合层152的表面和内部产生活性点15D，使第1接合层151、第2接合层152被活化。结果第1接合层151、第2接合层152的表面表现出粘结性。表现出这种粘结性，就可以将第1接合层151和第2接合层152牢固接合起来。需说明的是，第1接合层151、第2接合层152的硅氧烷结构15B的晶化度优选为45％以下，更优选为40％以下。这样会使硅氧烷结构15B含有充分无序的原子结构，从而使硅氧烷结构15B的特性变得更明显。

其中，“活化”是指，第1接合层151、第2接合层152的表面和内部的离去基团15C离开、从而在硅氧烷结构15B上产生未终端化的结合点(下文中也称作“未键合点”或“悬空键”)的状态、该未键合点被羟基(OH基)终端化的状态、或、这些状态混合存在的状态。

因此，活性点15D是指未键合点(悬空键)、或未键合点被羟基终端化的位点，第1接合层151和第2接合层152可以借助这种活性点15D牢固接合起来。

[3.贴合工序]

将偏光层13和第二基板12彼此贴合成一体。

图5(A)～(D)是用于说明贴合工序的图。

首先，如图5(A)所示，将偏光层13和第二基板12以由等离子体聚合膜构成的第1接合层151和第2接合层152对向配置的状态彼此按压在一起。如图5(B)所示，通过将第1接合层151与第2接合层152贴合，使得这些膜彼此结合。

如图5(C)所示，在贴合工序后，对偏光层13和第二基板12进行加压。这样就如图5(D)所示，第1接合层151和第2接合层152变为一体，形成第二接合膜15，从而制造出光学元件1。在对偏光层13和第二基板12加压后，对它们进行加热。通过该加热，可以提高接合强度。需说明的是，光学元件1可以进行适当裁切。

其中，加压时的压力优选为3MPa以上，加压时的温度优选为20℃以上50℃以下。当加压时的温度为高于50℃的高温时，构成第一接合膜14的丙烯酸系粘合剂会因热而引起塑性变形，通过压力作用而向外周吐出。因此，优选在不会塑性变形的温度范围进行加压。此外，由于低于20℃那样的低温难以控制，所以优选加压时的温度为20℃以上50℃以下。但在使用在高温下可以保持硬度的粘合剂的情形，也可以在更高温度下进行加压。

因此，第一实施方式可以发挥以下的作用效果。

(1)形成以下构造：包含分别具有透光性的第一基板11和第二基板12、配置在第一基板11和第二基板12之间的偏光层13、将第一基板11和偏光层13的一侧主面接合在一起的第一接合膜14、以及、将第二基板12和偏光层13的另一侧主面接合在一起的第二接合膜15，并且，第一接合膜14是粘合剂层，第二接合膜15含有硅氧烷结构、和与该硅氧烷结构结合的离去基团，所述硅氧烷结构具有带硅氧烷键(Si-O)的原子结构。因此，通过由粘合剂层构成将第一基板11和偏光层13一侧主面接合在一起的第一接合膜14，可以确保必要强度，同时能够吸收由合成树脂形成的偏光层13的凹凸，防止气泡混入，使光学特性良好。进而，可以缩短偏光层13暴露在起因于等离子体的热中的时间，所以偏光层13不会发生劣化等情形。因此，可以提供寿命长、光学特性优异的光学元件1。

(2)第二接合膜15中，离去基团15C离开之后的硅氧烷结构15B的未键合点(悬空键)成为活性点15D，借助该活性点15D将第二基板12和偏光层13的另一侧主面接合在一起，所以由等离子体聚合膜构成的第1接合层151和第2接合层152可以通过这样的活性点15D牢固接合，不会使第二基板12和偏光层13剥离。

(3)由于第二接合膜15是通过等离子体聚合法设置的，所以可以分别形成致密且质地均匀的第1接合层151和第2接合层152。结果可以使形成上了第1接合层151的偏光层13和形成上了第2接合层152的第二基板12切实地接合在一起，所以第二基板12不会从偏光层13剥离。

(4)偏光层13如果由聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚烯烃构成，由于这些材料适合构成偏光构件，所以可以容易地制造偏光片。

(5)在第一基板11和第二基板12由水晶或蓝宝石形成时，与由玻璃形成的情形相比，散热性提高，并且可以实现耐热性的进一步提高。

(6)由于第二接合膜15的膜厚为300nm以上700nm以下，所以可以吸收偏光层13的凹凸，而没有气泡残留，不会通过成膜时的热使偏光层13发生收缩变形，所以光学元件1的外观良好。

(7)在制造光学元件1时，实施以下工序就可以高效制造光学元件1：将第一基板11和偏光层13的一侧主面用粘合剂贴合在一起的粘合工序；在偏光层13的另一侧主面形成含有硅氧烷结构15B和与硅氧烷结构15B结合的离去基团15C的第1接合层151，在第二基板12上形成含有硅氧烷结构15B、和与该硅氧烷结构15B结合的离去基团15C的第2接合层152的接合层形成工序；使由该接合层形成工序形成的第1接合层151和第2接合层152活化的表面活化工序；以及，使偏光层13和第二基板12彼此贴合成一体的贴合工序。

(8)特别是，本实施方式中通过实施以下工序可以更切实地将偏光层13和第二基板12接合在一起：在偏光层13和第二基板12这双方的主面上分别形成第1接合层151和第2接合层152的第1接合层形成工序和第2接合层形成工序。

接下来，基于图6和图7来说明本发明的第二实施方式。

第二实施方式中，光学元件的形状与第一实施方式的不同，但其它构造与第一实施方式相同。

图6示出第二实施方式所涉及的光学元件1的截面。

图6中的光学元件1是一种偏光片，其包含：第一基板11、第二基板12、作为合成树脂层的偏光层13、将第一基板11和偏光层13的一侧主面接合在一起的第一接合膜14、将第二基板12和偏光层13的另一侧主面接合在一起的第二接合膜15、设置在偏光层13的与第一接合膜14和第二接合膜15不接触的露出部分上的密封部16。

第二实施方式中，相比于第一基板11，使第二基板12、偏光层13、第一接合膜14和第二接合膜15它们的平面尺寸较小而形成，在第二基板12、偏光层13、第一接合膜14和第二接合膜15的侧部与第一基板11的平面所形成的梯段部沿着第一基板11的四周设置了密封部16。

第一基板11和第二基板12的对外面均形成了防反射膜1B。该防反射膜1B与第一实施方式同样是例如通过溅射法、真空蒸镀法形成的电介质多层膜。

密封部16由加工时具有流动性、加工后固化而具有密封功能的材料的密封剂形成，例如由紫外线固化型树脂、热固化型树脂、或可通过这两方的作用固化的树脂等构成的密封剂形成。作为这种密封剂，具体可以列举出乙烯/酸酐共聚物(环氧树脂系粘结剂，例如セメダイン公司制热固化性环氧树脂EP582、ADEKA公司制紫外线固化性环氧树脂KR695A、スリ一ボンド公司制紫外线固化性环氧树脂TB3025G、ナガセケムテツクス公司制紫外线固化性树脂XNR5516Z)、聚氨酯树脂系粘结剂、酚醛树脂系粘结剂等的热固化性连接剂、硅氧树脂、例如紫外线固化型硅氧烷、具有甲硅烷基末端聚醚的改性硅氧树脂、氰基丙烯酸酯、丙烯酸系树脂等的紫外线固化性粘结剂等。

基于图7来说明该构造的第二实施方式的制造方法。

[1.粘合工序]

如图7(A)所示那样，由水晶、蓝宝石等加工出第一基板11和第二基板12，如图7(B)所示那样，在第一基板11的一面和第二基板12的一面上分别形成防反射膜1B。进而，如图7(C)所示那样，将第一基板11的另一面和偏光层13用粘合剂贴合在一起，制造出偏光片部件1A。此时，以第一基板11和偏光层13的中心重合的方式在第一基板11的周边部形成没有设置偏光层13的空余部分。

[2.等离子体聚合膜形成工序]

接下来，如图7(D)所示那样，将第二基板12和偏光片部件1A接合在一起。

[2-1.接合层形成工序]

在偏光片部件1A的偏光层13的平面上通过等离子体聚合法形成第1接合层，在第二基板12的平面上通过等离子体聚合法形成第2接合层。接合层的形成步骤与第一实施方式相同。

[2-2表面活化工序]

将经接合层形成工序形成的等离子体聚合膜活化。因此，对由等离子体聚合膜构成的第1接合层和第2接合层分别赋予能量。

[3.贴合工序]

使偏光层13和第二基板12彼此贴合成一体。因此，将偏光层13和第二基板12以第1接合层和第2接合层对向配置的状态彼此按压在一起。这样就使得第1接合层和第2接合层结合，形成第二接合膜15。在进行了贴合工序后对偏光层13和第二基板12加压。

[密封工序]

接下来，将密封剂利用未图示的涂布装置涂布到由第二基板12、第二接合膜15、偏光层13和第一接合膜14的侧面与第一基板11的空余部分形成的台阶部。这样就在第二基板12、第二接合膜15、偏光层13和第一接合膜14的周围形成了密封部16。

因此，第二实施方式中，除了可以发挥第一实施方式的(1)～(8)的作用效果以外，还可以发挥以下作用效果。

(9)由于使偏光层13、第一接合膜14、第二接合膜15和第二基板12的侧面部分被密封剂密封，而设置了密封部16，所以偏光层13不仅其两侧的平面被第一接合膜14和第二接合膜15覆盖，并且其四周的侧面被密封部16密封，由此使得偏光层13耐热性进一步提高，而且不会产生结露。因此，不仅不会产生外观不良，而且由于不产生结露而能够防止透射特性的劣化。

接下来，基于图8来说明本发明的第3实施方式。

第3实施方式是将前述各实施方式的光学元件用于投射型影像装置(液晶投影仪)的例子。

图8表示投射型影像装置的概略结构。

图8中的投射型影像装置200包含：积分照明光学系统210、颜色分离光学系统220、中继光学系统230、将从光源射出的光按照图像信息进行调制的光调制装置240、以及将经过光调制装置240调制后的光放大投射出去的投影光学装置250。

积分照明光学系统210是用于使光线向后面将叙述的3片透射型液晶面板241R、241G、241B的图像形成区域大致均匀照射的光学系统，其包含光源装置211、第1透镜阵列212、复合透镜113和偏振光变换装置214A。

光源装置211，将从光源灯214射出的辐射状的光线用反射器215反射成大致平行的光线，将该大致平行的光线射到外部。

偏振光变换装置214A包含：第2透镜阵列2140、遮光板2141和偏振光变换元件2142。

颜色分离光学系统220包含：两片分色镜221、222、和反射镜223，由积分照明光学系统210射出的多种光通过分色镜221、222被分离成红、绿、蓝这3种颜色的光。被分色镜221分离出的蓝色光经反射镜223反射，穿过向场透镜(field lens，物镜)242，到达蓝色用透射型液晶面板241B。

从分色镜221透射过去的红色光和绿色光中的绿色光被分色镜222反射，穿过向场透镜242，到达绿色用透射型液晶面板241G。

中继光学系统230包含：入射侧透镜231、继光透镜233、和反射镜232、234。由颜色分离光学系统220分离出的红色光透过分色镜222，穿过中继光学系统230，进而穿过向场透镜242，到达红色光用透射型液晶面板241R。

光调制装置240包含：透射型液晶面板241R、241G、241B、和十字分光棱镜243。该十字分光棱镜243将被调制成各种颜色光的光学图像合成在一起，形成彩色的光学图像。

以分别夹着透射型液晶面板241R、241G、241B的方式配置3个入射侧(光源侧)的光学元件1和3个出射侧(十字分光棱镜侧)的光学元件1。

各光学元件1被配置成第二基板12为光的入射侧、第一基板11为光的出射侧。需说明的是，本实施方式中，即使有必要在透射型液晶面板241B的两侧配置光学元件1，也不需要一定要在透射型液晶面板241G、透射型液晶面板241R的两侧配置光学元件1。

因此，第3实施方式除了能够发挥与第一实施方式和第二实施方式的(1)～(9)的作用效果同样的作用效果以外，还可以发挥以下的作用效果。

(10)由于投射型影像装置200构成为包含光源灯214、将该光源灯214射出的光进行调制的光调制装置240、将经过该光调制装置240调制后的光投射出去的投影光学装置250、和配置在光调制装置240和光源灯214之间的作为偏光片的光学元件1，所以通过使用透射特性优异的光学元件1，可以提供投射精度高的投射型影像装置200。

(11)光学元件1被配置成第二基板12为光的入射侧、第一基板11为光的出射侧。即，由等离子体聚合膜构成的第二接合膜15比由粘合剂构成的第一接合膜14配置在更靠近光源灯214的位置，所以即使光学元件1受到从光源灯214射出的光高照度照射，也可以抑制热和/或光使粘合剂劣化。

(12)光调制装置240包含透射型液晶面板241R、241G、241B而构成，基于这一点，也可以提供投影精度高的投射型影像装置200。

接下来，基于图9来对本发明的第4实施方式所涉及的光学元件的制造方法予以说明。图9是表示本发明的第4实施方式所涉及的光学元件的制造步骤的概略图。

在前述的实施方式中，在偏光层13和第二基板12这两方的主面上分别形成了第1接合层151和第2接合层152，但本实施方式仅在偏光层13和第二基板12中的任一方上形成第1接合层。

即、第4实施方式中，仅在偏光层13的另一侧主面上形成含有硅氧烷结构15B、和与硅氧烷结构15B结合的离去基团15C的第1接合层151，并介由第1接合层151将所述偏光层13的另一侧主面和第二基板12接合在一起。

先与前述实施方式同样、将第一基板11和偏光层13用粘合剂贴合在一起，形成偏光片部件1A，在偏光层13的主面上形成第1接合层151。

然后，为了提高第1接合层151和第二基板12的附着性，对第1接合层151和第二基板12中任一方的、或者双方的接合面进行表面处理。

如图9(A)所示那样，按照第二基板12的构成材料对其接合面实施表面活化处理。作为该表面活化处理，可以列举出溅射处理、喷砂处理等之类的物理性表面处理、使用氧等离子体、氮等离子体等进行的等离子体处理、电晕放电处理、蚀刻处理、电子束照射处理、紫外线照射处理、臭氧暴露处理之类的化学性表面处理等。

如图9(B)所示那样，对第1接合层151的接合面进行与前述同样的表面活化处理。需说明的是，作为对第二基材12进行的表面处理，可以采用与对在偏光层13的另一侧主面上形成的第1接合层151实施的前述表面活化处理同样的、为了活化而进行的处理。

然后，如图9(C)所示那样，对偏光层13和第二基板12进行加压。这样一来就制造出了图9(D)所示那样的光学元件1。

因此，第4实施方式，除了能够发挥与第一实施方式及第二实施方式的(1)～(7)、(9)的作用效果同样的作用效果以外，还可以发挥以下的作用效果。

(13)由于包含使在偏光层13的另一侧主面和第二基板12的主面中的没有形成第1接合层151的那一主面活化的表面活化工序，所以可以使等离子体聚合膜的成膜工序简化而将偏光层13和第二基板12接合在一起。

接下来，为了确认上述实施方式的效果而对实施例予以说明。本实施例中，对通过等离子体聚合法形成第二接合膜15的条件和效果进行了确认。

[实施例1]

成膜时的基板温度为65℃，由等离子体聚合膜构成的第二接合膜15的膜厚为500nm，加压时的温度为35℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1的外观良好。

[实施例2]

成膜时的基板温度为85℃，第二接合膜15的膜厚为500nm，加压时的温度为35℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1的外观良好。

[比较例1]

成膜时的基板温度为60℃，第二接合膜15的膜厚为500nm，加压时的温度为35℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1，在其膜状的偏光层13中残留有细小气泡。

[比较例2]

成膜时的基板温度为90℃，第二接合膜15的膜厚为500nm、加压时的温度为35℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1，其膜状的偏光层13的外周部收缩变形，接合不良。

根据上述的实施例1、2和比较例1、2的实验结果可知，优选成膜时的基板温度为65℃以上85℃以下。

[实施例3]

成膜时的基板温度为85℃，第二接合膜15的膜厚为300nm、加压时的温度为35℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1的外观良好。

[实施例4]

成膜时的基板温度为85℃，第二接合膜15的膜厚为700nm，加压时的温度为35℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1的外观良好。

[比较例3]

成膜时的基板温度为85℃，第二接合膜15的膜厚为250nm，加压时的温度为35℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1，在其膜状的偏光层13中残留有条纹状的气泡。

[比较例4]

成膜时的基板温度为85℃，第二接合膜15的膜厚为750nm、加压时的温度为35℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1，其膜状的偏光层13的外周部收缩变形，接合不良。

根据上述的实施例3、4和比较例3、4的实验结果可知，当由等离子体聚合膜构成的第二接合膜15的膜厚为300nm以上700nm以下的范围时，可以吸收膜状的偏光层13的凹凸，并且可以避免热收缩变形造成的接合不良。

[实施例5]

成膜时的基板温度为75℃，第二接合膜15的膜厚为500nm，加压时的温度为20℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1的外观良好。

[实施例6]

成膜时的基板温度为75℃，第二接合膜15的膜厚为500nm，加压时的温度为50℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1的外观良好。

[比较例5]

成膜时的基板温度为75℃，第二接合膜15的膜厚为500nm，加压时的温度为55℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1，其构成第一接合膜14的粘合剂吐出，外观不良。

由以上的实施例5、6和比较例5的实验结果可知，当加压时的温度过高时，粘合剂受热而发生塑性变形，通过压力作用而从外周吐出。需说明的是，实施例5、6和比较例5中使用的第一接合膜14使用了丙烯酸系粘合剂。

[实施例7]

成膜时的基板温度为75℃，第二接合膜15的膜厚为500nm，加压时的温度为35℃，压力为30MPa。该条件下制造出的光学元件1的外观良好。

[比较例6]

成膜时的基板温度为75℃，第二接合膜15的膜厚为500nm，加压时的温度为35℃，压力为2.5MPa。该条件下制造出的光学元件1，在其膜状的偏光层13中残留有条纹状的气泡。

由以上的实施例7和比较例6的实验结果可知，对于膜状的偏光层13的凹凸，需要使偏光层13和第二基板12的界面紧密附着在一起，所以需要3MPa以上的加压压力。

将实施例1～7和比较例1～6的条件和结果一并示于表1中。

表1

接下来，基于图10～图13来说明对可靠性的评价所涉及的实验例。

本实验中对由前述实施方式制造出的光学元件1的实施例、和通过将第一基板、第二基板以及由PVA形成的膜状偏光构件借助UV固化粘结剂彼此粘结固定的现有例进行比较，比较二者之间的透射率变化量。

透射率变化量是根据JIS B 7754，基于氙弧灯式耐光性试验测定的，求出环境放置时间和透射率的变化。需说明的是，本实验中的黑色面板温度为63℃。

图10中求出了本实施例的绿光(绿色的波长区域)下的相对于环境放置时间的变化量，(A)是表示平行成分的透射率变化的图，(B)是表示垂直成分的透射率变化的图。

如图10(A)可知，即使环境放置时间变长，平行成分的透射率也仅变化-0.05％，几乎没有变化。

如图10(B)所示，即使环境放置时间变长，垂直成分的透射率也看不到透射率的变化(0.00％)。

图11中求出了本实施例的蓝光(蓝色的波长区域430nm～500nm)下的相对于环境放置时间的变化量，(A)是表示平行成分的透射率变化的图，(B)是表示垂直成分的透射率变化的测定值的图。

如图11(A)可知，即使环境放置时间变长，平行成分的透射率也仅变化0.06％，几乎没有变化。

如图11(B)可知，即使环境放置时间变长，垂直成分的透射率也仅变化-0.01％，几乎没有变化。

图12中求出了比较例的绿光(绿色的波长区域)下的相对于环境放置时间的变化量，(A)是表示平行成分的透射率变化的图，(B)是表示垂直成分的透射率变化的图。

如图12(A)所示，平行成分的透射率随着环境放置时间的经过而变化-1.49％。

如图12(B)所示，垂直成分的透射率随着环境放置时间的经过而变化-0.02％。

图13是求出比较例的蓝光(蓝色的波长区域430nm～500nm)下的相对于环境放置时间的变化量的图，(A)是表示平行成分的透射率变化的图，(B)是表示垂直成分的透射率变化的图。

如图13(A)所示，平行成分的透射率随着环境放置时间的经过而变化了-4.57％。

如图13(B)所示，经过环境放置时间后，垂直成分的透射率变化了-0.01％。

如上所述，通过分别在绿光区域和蓝光区域将本实施例和比较例进行对比可知，本实施例比比较例的透射率变化小，耐光性优异。

需说明的是，本发明并不受上述任一实施方式限定，本发明还包括在实现本发明的目的的限度内进行的以下所示的变形。

例如，在前述各实施方式中，作为光学元件1列举出了偏光片，但本发明中，除了偏光片以外，还可以以例如相位差板作为光学元件。

进而，在前述各实施方式中，第二接合膜15通过等离子体聚合法形成，但在本发明中，除了等离子体聚合法以外，还可以通过例如CVD法、PVD法之类的各种气相成膜法、各种液相成膜法等来形成第二接合膜15。此外，本发明中，可以将光学元件用于投射型影像装置以外的电子设备、例如数码相机等。

本发明可以用于液晶投影仪等的投射型影像装置、以及其它的电子设备。

Claims (12)

1.一种投射型影像装置，其特征在于，包含：

光源、将从该光源射出的光按照图像信息进行调制的光调制装置、将经该光调制装置调制后的光投射出去的投影光学装置、以及、偏光片，

所述偏光片是一种光学元件，其配置在所述光调制装置的入射侧和出射侧中的至少一方，包含：具有透光性的第一基板、具有透光性的第二基板、偏光层、将所述第一基板与所述偏光层的一侧主面接合在一起的第一接合膜、以及、将所述第二基板与所述偏光层的另一侧主面接合在一起的第二接合膜，

相比于所述第一基板，使所述第二基板、所述偏光层、所述第一接合膜和所述第二接合膜它们的平面尺寸较小而形成，在所述第二基板、所述偏光层、所述第一接合膜和所述第二接合膜的侧部与所述第一基板的平面所形成的梯段部设置了密封部，

所述第一接合膜是粘合剂，

所述第二接合膜含有硅氧烷结构以及与该硅氧烷结构结合的离去基团，所述硅氧烷结构具有带硅氧烷键Si-O的原子结构，

所述光学元件配置成所述第二基板为光的入射侧、所述第一基板为光的出射侧。

2.如权利要求1所述的投射型影像装置，其特征在于，所述第二接合膜的所述硅氧烷结构中的、所述离去基团离开后的硅氧烷结构的未键合点成为活性点，该活性点使所述第二基板与所述偏光层的另一侧主面接合在一起。

3.如权利要求1或2所述的投射型影像装置，其特征在于，所述第二接合膜是通过等离子体聚合法设置的。

4.如权利要求1或2所述的投射型影像装置，其特征在于，所述偏光层由聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚烯烃中的任一种合成树脂构成。

5.权利要求1所述的投射型影像装置，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板由无机类材料构成。

6.如权利要求5所述的投射型影像装置，其特征在于，所述无机类材料是水晶或蓝宝石。

7.如权利要求1所述的投射型影像装置，其特征在于，将所述偏光层的与所述第一接合膜和所述第二接合膜不接触的露出部分沿着所述第一基板的四周用密封剂密封而设置了密封部。

8.如权利要求1所述的投射型影像装置，其特征在于，所述第二接合膜的膜厚为300nm以上700nm以下。

9.如权利要求1所述的投射型影像装置，其特征在于，所述光调制装置是液晶面板。

10.一种光学元件的制造方法，是制造权利要求1～8的任一项中记载的光学元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

粘合工序：将所述第一基板与所述偏光层的一侧主面用粘合剂贴合在一起，

第1接合层形成工序：在所述偏光层的另一侧主面和所述第二基板的主面中的至少任一方的主面上形成第1接合层，所述第1接合层含有硅氧烷结构以及与该硅氧烷结构结合的离去基团，所述硅氧烷结构具有带硅氧烷键Si-O的原子结构，

第1表面活化工序：使由所述第1接合层形成工序形成的第1接合层活化，

贴合工序：使所述偏光层和所述第二基板彼此贴合成一体。

11.如权利要求10所述的光学元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

表面活化工序：使所述偏光层的另一侧主面和所述第二基板的主面中的没有形成所述第1接合层那一方的主面活化。

12.如权利要求10所述的光学元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

第2接合层形成工序：在所述偏光层的另一侧主面和所述第二基板的主面中的没有形成所述第1接合层那一方的主面上形成第2接合层，所述第2接合层含有硅氧烷结构以及与该硅氧烷结构结合的离去基团，所述硅氧烷结构具有带硅氧烷(Si-O)键的原子结构，

第二表面活化工序：使由所述第2接合层形成工序形成的第2接合层活化。