JP2010228153A

JP2010228153A - 光学物品の製造方法

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Publication number: JP2010228153A
Application number: JP2009075846A
Authority: JP
Inventors: Keiko Kumagai; 恵子熊谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】接着剤の厚みが均一な光学物品の製造方法を提供すること
【解決手段】光学接着剤１８を介してガラス基板１４と水晶板１７とを貼りあわせる貼合工程を備えた光学物品の製造方法であって、スペーサー粒子１３が分散された前記光学接着剤液１８１を滴下する滴下工程と、前記ガラス基板１４に前記水晶板１７を押圧して前記光学接着剤液１８１を押し広げて挟持する挟持工程と、を備え、前記スペーサー粒子１３が前記光学接着剤液１８１の原液よりも比重が大きいことを特徴とする光学物品の製造方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、偏光変換素子、その他の光学物品の製造方法に関する。

光ピックアップや液晶プロジェクター、その他の装置において、複数の透光性部材を積層して形成された光学物品が用いられている。
このような光学物品として、複数の透光性部材の間に偏光分離膜と反射膜とを交互に配置し、前記偏光分離膜の光射出面側に水晶板を設けた偏光変換素子（ＰＳ変換素子）が知られている。

例えば、第１の透光性部材の一方の面に偏光分離膜を形成し、第１の透光性部材のもう一方の面に反射膜を形成し、第２の透光性部材の一方の面に水晶板を接着し、次に第１の透光性部材の偏光分離膜と水晶板とが対向するように、第１の透光性部材と第２の透光性部材とを積層して接着した従来例（特許文献１および特許文献２参照）がある。この水晶板の厚みは、ＰＳ変換素子の偏光変換効率が最適になるように薄片加工される。この薄片加工では、水晶板と接着してある第２の透光性部材の他方の面を基準面として、水晶板を研磨しておこなう。

このような光学物品の接着において、特に光線が透過する有効領域を含む部位を接合する場合には光学接着剤を用いる。この光学接着剤は紫外線照射や加温等により硬化すると、実用上望まれる光学特性が得られるように材料設計された光学接着剤である。

従来、目標の偏光変換効率を得る為に、高精度な水晶板の厚み加工が要求されている。
しかしながら、水晶板を接着する際、液状の接着剤を用いるため、接着剤の厚みにムラが生じやすい。このため、透光性部材の面を基準面として水晶板を薄片加工する場合、接着剤の厚みの不均一性が原因となって、水晶板の厚みを均一にできないという問題があった。
そして、水晶板の厚みの不均一は、ＰＳ変換素子の偏光変換効率の低下を発生させる原因となるため、高精度な偏光変換精度を有するＰＳ変換素子を製造することが困難という問題が挙げられる。

また、従来、２枚の対向する基板の間の厚みを制御する方法は、液晶パネルの組立技術では多く提案されている。その方法のひとつがスペーサー粒子の散布である。この散布には大きく分けて、乾式と湿式の二つの方法が提案されている。

乾式は、圧空等で基板表面に噴射して均一に散布する方法である（特許文献３参照）。湿式は、アルコール類、あるいはアルコール類と水の混合液にスペーサー粒子を分散した顕濁液を用意し、これをスプレーで散布したり（特許文献４参照）、インクジェットで散布したり（特許文献５参照）する方法である。このアルコール類、あるいはアルコール類と水の混合液の溶媒が乾燥することにより、基板表面にスペーサー粒子が均一に点在することとなる。

特許４０８０１９８号特開２００７−２０６２２５号公報特開平１０−３３９８７８号広報特開２００１−４２３３６号広報特開２００７−４７５２４号広報

しかしながら、スペーサー粒子が基板主面全体に点在すると、ＰＳ変換素子の場合、ＰＳ変換素子を光が透過する際、光透過路にスペーサー粒子が存在するため、ＰＳ変換素子の光学特性に影響を及ぼすおそれがある。
つまり、基板主面にスペーサー粒子が点在することが、ＰＳ変換素子の偏光変換効率の低下を発生させる原因となるため、高精度な偏光変換精度を有するＰＳ変換素子を製造することが困難という問題が挙げられる。

そして、特許文献３および特許文献４の方法では、基板の外縁部に近い領域にのみスペーサー粒子を撒くのは困難であり、特許文献５の方法では、スペーサー粒子を局所的に存在させることはできるが、生産性が悪いため、現実的には採用しにくいという問題が挙げられる。

これは、液晶パネルの組立技術では、スペーサー粒子を基板全面に均一に散布することが望ましいのに対し、ＰＳ変換素子では、スペーサー粒子を基板外縁部の近くに偏在させることが望ましい点で目的が相違するからである。

本発明の目的は、光学接着剤の厚みが均一な光学物品の製造方法を提供することにある。

［適用例１］
本適用例における光学物品の製造方法は、光学接着剤を介して複数の透光性部材の主面を互いに貼りあわせる、光学物品の製造方法であって、前記光学接着剤は光学接着剤液から形成され、前記光学接着剤液を前記透光性部材の主面上の滴下箇所に滴下する滴下工程と、前記複数の透光性部材の主面同士を互いに押圧して前記光学接着剤液を前記主面の間に押し広げて挟持する挟持工程と、を備え、前記光学接着剤液にはスペーサー粒子が分散され、前記スペーサー粒子の比重が前記光学接着剤液の原液よりも大きいことを特徴とする。

この構成の本適用例では、光学接着剤液を挟んで、複数の透光性部材の主面同士を押圧して挟持するので、光学接着剤液が押し広げられ、光学接着剤は外周縁方向へ濡れ広がる。
このとき、主面の表面近傍の流速と、離れた部分（中央部）の流速は、互いに異なる。特に、接着剤液のような粘着性の液体を用いる場合には顕著に差が出ることが一般的に知られている。従って、スペーサー粒子は流路断面においては中央部に存在する確率が高いため流速が早く、主面の中央部に留まることなく外周縁部の近くに多く局在することになる。
また、このような複数の平板の狭い間を流れる流体へ加わる圧力では、主面内で圧力勾配が発生し、主面の中央部付近より外縁部方向の液体への圧力が大きい。従って、比重の大きなスペーサー粒子を用いることにより、主面の中央部よりも外周縁部の近くへ一層多くのスペーサー粒子を局在することができる。
このため、外周縁部の近くに局在するスペーサー粒子によって光学接着剤の厚みを均一にしながら、中心部は、光学特性への影響の恐れがあるスペーサー粒子を低減することができる。

よって、光学接着剤液に比重の重いスペーサー粒子を分散させることにより、接着剤の厚みムラを容易に解消しながら、光学特性が安定した光学物品を提供することができる。

つまり、比重の大きなスペーサー粒子が分散した光学接着剤液を用いることで、複数の透光性部材の主面同士を厚みムラなく貼り合わせることでき、さらに、スペーサー粒子の比重が光学接着剤液の原液より大きいので、スペーサー粒子を外縁部近くに偏在させることができる。
したがって、本適用例における光学物品の製造方法では、厚みムラなく、スペーサー粒子による光学特性への影響も少ないため、所望の光学特性を有する光学物品を容易にかつ、精度よく得ることができる。

［適用例２］
本適用例における光学物品の製造方法は、前記透光性部材の主面が光透過部分を有し、前記光透過部分は前記光学物品において光が透過する部分であり、前記光学接着剤液が前記光透過部分の概ね中心に滴下されることが好ましい。

この構成の本適用例では、光学接着剤液が光学物品の光透過部分の概ね中心に滴下されるので、特に光学物品に入出射した光の大部分が透過する光透過部分にスペーサー粒子が分布することが低減できる。

［適用例３］
本適用例における光学物品の製造方法は、前記挟持工程で、複数の前記透光性部材の主面同士を平行に保持しながら押し合うことが好ましい。

この構成の本適用例では、透光性部材の主面同士を平行に保持しながら押し合うことにより、中心部から外縁部に向かって、押し広げられる接着剤液は主面に沿って等方性に拡がる。この等方性は主面同士の平行度が影響する。つまり、平行に押し広げる程、接着剤液はより一層好ましい等方性を有して拡がる。この等方性を有する押し拡げにより、外縁部に近い領域において中心部からの距離に応じてスペーサー粒子を同程度に偏在させることができる。
したがって、外縁部に近い領域のスペーサー粒子の分布の中心と透光性部材の主面の中心とを概ね一致させることができる。

［適用例４］
本適用例における光学物品の製造方法は、複数の前記透光性部材の主面同士を押し合う力を逐次増加させることが好ましい。

この構成の本適用例では、挟持工程において、透光性部材の主面同士を押し合う力を逐次増加させることにより、安定したスペーサー粒子の偏在化と、スペーサー粒子による光学接着剤の厚みの制御を実現する。
主面同士を押し合う初期の段階では、スペーサー粒子の多くを外縁部近くへ押し広げるのに好適な圧力で主面同士を押してスペーサー粒子の偏在化をおこない、次の段階で外縁部近くに偏在したスペーサー粒子が光学接着剤の厚みの制御に寄与できる程度の圧力で主面同士を押すことにより、安定して接着剤の厚みを均一にできる。
従って、主面同士を押し合う力を逐次増加させることにより、初期の段階ではスペーサー粒子の偏在化を安定しておこない、次の段階で一層安定した光学接着剤の厚みの制御を実施できる。

［適用例５］
本適用例における光学物品の製造方法は、前記透光性部材は、ガラス板と水晶板であり、前記光学物品は、前記ガラス板および前記水晶板が積層された第一積層体と、前記ガラス板、偏光分離膜および反射膜が積層された第二積層体と、が交互に配列されたＰＳ変換素子であることが好ましい。

この構成の本適用例では、ガラス基板と水晶板とが積層された第一積層体の端部からオフセットした箇所から切断するので、第一積層体に挟まれる光学接着剤において、スペーサー粒子が偏在する端部を光学物品となる部分から除外することができる。
よって、光学物品の製造工程において、スペーサー粒子を用いることで光学接着層の厚みムラを解消し、水晶板の板厚を精度良く研磨するとともに、完成した光学物品には、その光学接着剤にスペーサー粒子が含まれない。
したがって、本適用例では、光学接着剤の厚みを均一とし、水晶板の板厚を高精度に加工できるとともに、完成した光学物品の光学特性に何ら影響を与えないようにすることができる。

この構成の本適用例では、光学接着剤を均一な厚みとして接着することができるので、高精度な偏光変換精度を有するＰＳ変換素子を製造することができる。

第１実施形態におけるＰＳ変換素子の概略図。ガラス基板に光学接着剤液を滴下した状態を示す概略図。第１実施形態におけるガラス基板と水晶板とを貼り合せる方法を説明するための概略図。第１実施形態におけるガラス基板と水晶板とを貼り合わせる方法を説明するための模式図。２枚の基板により押付けられた液体の流動速度分布を表す模式図。第１実施形態における水晶板の薄片加工工程を説明するための概略図。第１実施形態における第一積層体と第二積層体とを積層する方法を説明するための概略図。第１実施形態における第一積層体と第二積層体とを積層した積層体を示す斜視図。第１実施形態における積層体の切断を説明するための模式図。第１実施形態における積層体の切断を説明するための模式図。第２実施形態におけるガラス基板に光学接着剤を塗布する方法を説明するための模式図。遠心力により液体を塗布する場合の流速分布を表す模式図。実施例におけるスペーサー粒子個数の計測箇所を示す図。実施例におけるスペーサー粒子偏在評価結果を表す図。ＰＳ変換素子を用いた投射型表示装置ＰＳ変換素子を透過する光線の概念図

［光学系の構成］
図１は、第１実施形態におけるＰＳ変換素子の概略図である。
図１に示される通り、ＰＳ変換素子１は、互いに略平行な光入射面１１と光出射面１２とが形成され、光出射面１２に４５度の角度をもって複数の界面で設けられた複数の透光部材であるガラス基板（以下、ガラス基板）１４と、複数の界面に交互に設けられた偏光分離膜１５および反射膜１６と、偏光分離膜１５とガラス基板１４との間に設けられた水晶差板である水晶板１７と、ガラス基板１４、偏光分離膜１５、反射膜１６および水晶板１７の界面に設けられた光学接着剤１８と、を備える。

ガラス基板１４は、断面三角形や断面平行四辺形の角柱部材から形成されており、界面を構成する斜面に偏光分離膜１５と反射膜１６とが交互に配置されている。
ガラス基板１４は第１実施形態において光学物品を構成するものであり、それを構成する材料としては、ＢＫ７等の光学ガラス、白板ガラス、ホウケイ酸ガラス、青板ガラスをはじめとするガラスを例示できる。

光学接着剤１８は、スペーサー粒子１３が分散されている。光学接着剤１８の要求される厚みは、２μｍ〜１０μｍ程度であり、スペーサー粒子１３の粒径は２μｍ〜１０μｍ程度である。また、この光学接着剤１８には、紫外線硬化型接着剤等を用いることができる。なお、硬化処理前の液状の光学接着剤液と硬化後の光学接着剤とは同じ組成でも屈折率が異なる。これを明示するために、硬化前の液状の光学接着剤を接着剤液として記述し、硬化後の光学接着剤を光学接着剤と表記した。また、スペーサー粒子１３を分散させる前の光学接着剤液を、光学接着剤液の原液と記した。

スペーサー粒子１３には、光学接着剤１８を形成する光学接着剤液１８１とヘイズ値の差が０．１以下となるものを用いる。このスペーサー粒子１３の材料としては、ガラス、プラスチック等が挙げられる。具体的には、ガラス材料のものとして、シリカ（ｎ＝１．４５）のものがある。また、プラスチック素材のものとしては、メラミン（ｎ＝１．５７）、ポリスチレン（ｎ＝１．５７）、アクリル（ｎ＝１．４９）、アクリル−スチレン化合物（ｎ＝１．５４）等がある。また、スペーサー粒子１３には、中実のもの、中空のもの、多孔質のもの等いずれでもよい。

偏光分離膜１５は誘電体多層膜で形成され、入射した光線束（ランダム偏光光）を、Ｓ偏光の部分光束（Ｓ偏光光）とＰ偏光の部分光束（Ｐ偏光光）とに分離し、Ｓ偏光光を反射し、Ｐ偏光光を透過する機能を有する。
誘電体多層膜は、例えば、ＳｉＯ_２よりなる低屈折率層と、ＭｇＦ_２よりなる高屈折率層と、Ｌａ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３の重量割合が１：３の混合物よりなる中屈折率層とが、所定の順序および光学膜厚で形成された多層膜を例示できる。

反射膜１６は誘電体多層膜または金属膜で形成され、反射膜１６に入射したＳ偏光光をそのまま反射する機能を有する。反射膜１６を構成する多層膜はＳｉＯ_２よりなる低屈折率層とＴｉＯ_２よりなる高屈折率層とが所定の順序および光学膜厚で交互に形成された多層膜を例示できる。

水晶板１７は、例えば、１／２波長板であり、偏光分離膜１５の光出射面１２側に密着固定されている。
水晶板１７は、ＳｉＯ_２の単結晶からなる水晶によって形成されるシングルモード波長板であり、この水晶は人工水晶でも天然水晶でもよい。また、ダブルモード化波長板であってもよい。
図１に示される通り、ＰＳ変換素子１は、ガラス基板１４、光学接着剤１８および水晶板１７を１つのユニットとする第一積層体１Ａと、偏光分離膜１５、ガラス基板１４および反射膜１６を１つのユニットとする第二積層体１Ｂと、を繰り返し貼り合わせた繰返し構造を有する。

第１実施形態の光学物品の製造方法について説明する。
［調合工程］
撹拌翼を有する撹拌装置を備えた図示しない混合撹拌槽に光学接着剤液の原液を投入する。その後、この原液よりも比重の重いスペーサー粒子を用意し、撹拌装置で撹拌しながら混合撹拌槽にこのスペーサー粒子を投入する。このとき、スペーサー粒子が、ダマにならないように少量ずつ投入していく。そして、投入後は、スペーサー粒子が均一に分散するまで撹拌を続ける。

［滴下工程］
図２は、ガラス基板に光学接着剤液を滴下した状態を示す概略図である。
ガラス基板１４は、その外縁部から離れた中心部としての光透過部分Ｔを有している。この光透過部分Ｔは図１に図示したＰＳ変換素子において光が主に透過する箇所である。
滴下工程では、光透過部分Ｔの中心に光学接着剤液１８１を滴下する。
このとき、光学接着剤液１８１を滴下する方法としては、ノズルを備えたディスペンサーを用いて光学接着剤液１８１を滴下する。
なお、スペーサー粒子１３は、光学接着剤液１８１に対して０．１重量％以上３重量％未満の濃度で分散されているのが好ましい。

［挟持工程］
図３は、第１実施形態におけるガラス基板と水晶板とを押し合せる方法を説明するための概略図である。
図３に示すように、矩形状の台座２１は、４本の係合ピン２２が立設されている。この台座２１の上に平板状のガラス基板１４を載置し、このガラス基板１４の主面上に光学接着剤液１８１を滴下し支持体１４Ａを形成し、この支持体１４Ａの上に水晶板１７を重ね合わせる。その後、水晶板１７の上から重石板２３を載置することで、光学接着剤液１８１に適度な押圧を加える。この重石板２３は、係合ピン２２に対応する位置に挿通穴２４が設けられており、挿通穴２４に係合ピン２２が挿通されながら、台座２１との距離が近づくようになっている。このため、重石板２３は、台座２１に対して回動することが規制され、且つ平行に移動できるようになっている。
よって、ガラス基板１４と水晶板１７とを押圧する際、ガラス基板１４と水晶板１７との平行度が安定する。
ガラス基板１４と水晶板１７との平行度が安定するので、外縁部に近い領域のスペーサー粒子１３の分布の中心と基材の主面の中心とを概ね一致させることができる。
なお、貼り合わせ装置の台座２１と重石板２３はガラス基板と水晶板の主面同士の平行度が±０．００１以下になるように調整される。さらに、この平行度が±０．０００５以下になるように調整されているのが好ましい。

図４は、第１実施形態におけるガラス基板と水晶板とを貼り合わせる方法を説明するための模式図である。
図４（Ａ）に示すように、ガラス基板１４の上にスペーサー粒子１３を含む光学接着剤液１８１を滴下し、その上から水晶板１７を重ね合わせる。
このとき、図４（Ｂ）に示すように、光学接着剤液１８１は水晶板１７が押付けられることにより、外縁部方向へ濡れ広がっていく。この光学接着剤液１８１の外縁部方向への流動によりスペーサー粒子１３も同時に外縁部方向へと流動する。このとき、スペーサー粒子１３は、光学接着剤液１８１の原液より比重が大きいため、光学接着剤液１８１全体の流動速度よりも速く流動する。このため、スペーサー粒子１３は、濡れ広がる光学接着剤液１８１の外縁部近傍に集中することとなる。
そして、図４（Ｃ）に示すように、スペーサー粒子１３は、光透過部分Ｔにほとんど存在せず、光透過部分Ｔの外周部の近くに密集することとなる。
また、押し合わせる圧力を逐次増加させることにより、安定して挟持することができる。まず、押し合わせることにより外縁部近くにスペーサー粒子１３を偏在させ、その後、このスペーサー粒子１３を含む光学接着剤液１８１を挟むガラス基板１４と水晶板１７とをなお一層大きな力で押し合うことにより、光学接着剤１８の厚みを安定して均一にできる。例えば、初期の圧力を０．６ｋＮとし、逐次増加させて１ｋＮから３ｋＮの範囲で６０秒保持するのが好ましい。

ここで、図４に示した現象について、図５に基づいて詳述する。
図５は、２枚の基板により押付けられた粘性液体の流速分布を表す模式図である。
図５に示すように、対向する基板の間が数百μ以下の場合に、微細流路で化学反応をおこなうマイクロリアクター技術でも公知なように、流路壁面に近い領域（以下、基板表面近傍）のせん断速度と、基板表面近傍から離れた領域（以下、流路中央）のせん断速度は互いに異なる。特に粘性の高い液体の場合は顕著である。
これは、従来から知られているポワズイユ流れの現象である。ガラス基板１４と水晶板１７を押し合うことにより、押し広げられる光学接着剤液１８１に加わるせん断応力τは以下の式で示される。
τをせん断応力、μを粘性係数、ｖをせん断速度、ｙは平行平板間の距離（光学接着剤液１８１の厚み）
τ＝μ（ｄｖ／ｄｙ）
挟持工程において、光学接着剤液１８１の厚みは光学接着剤液１８１が押し広げられるとともに薄くなる。ガラス基板と水晶板の主面の中心部からの光学接着剤液の外周までの距離ｒと光学接着剤液１８１の厚みｙは比例関係にある。この外周までの距離ｒとは、光学接着剤液１８１を挟持して、これらの基板の主面の外縁部まで到達する間の、基板中心から液体が拡がった縁までの距離を指す。外周までの距離ｒと光学接着剤液１８１の厚みｙは比例関係であるので、例えば、主面の中心に遠いｒ２における厚みｙ２は、主面の中心に近いｒ１における厚みｙ１よりも薄い。従って、上に示した式により、主面の中心より遠いｒ２におけるせん断応力τ２は、主面の中心に近いｒ１におけるせん断応力τ１よりも大きい。従って光学接着剤液１８１に加わる圧力は基板の主面の中心部から外縁部に向けて、圧力勾配を有している。従来の遠心分離や液体の深度におけるような圧力勾配等が存在する場合、比重の大小によって流体が分離することが知られている。圧力の高いほうに比重の重い粒子あるいは成分が移動する。

従って、ポワズイユ流れに従う光学接着剤液１８１に分散したスペーサー粒子１３は図４（Ｃ）のように基板主面の外縁部の近くに偏在する。
挟持工程において、主面を押し合うことにより主面中心から外縁部に向かって濡れ広がる場合、この平行平板間の距離は狭くなり、これによってせん断応力も主面中心から外縁部に向かって大きくなる。従って、主面中心から外縁部に向かって圧力勾配が形成でき、比重の大きなスペーサー粒子１３も用いることにより、外縁部に近い領域に多くのスペーサー粒子１３を偏在させる。

［薄片加工工程］
図６に基づいて薄片加工工程について説明する。
薄片加工を行う装置としては、図６（Ａ）に示されるように、平板状の支持板３１と、支持板３１の支持面３１Ａに平行な摺動面３２Ａを有し、支持面３１Ａに対して摺動面３２Ａを平行に保った状態で円を描くように動作可能な砥石３２を有する装置を用いる。
第一積層体１Ａを、ガラス基板１４が支持面３１Ａに接する状態となるように支持板３１上で支持する。つまり、ガラス基板１４の面が薄片加工の基準面となる。一方、水晶板１７は、上方より摺動面３２Ａが所定圧力で当接される。そして、水晶板１７は、砥石３２が円を描くように動くことで、摺動面３２Ａと摺動される。これにより、図６（Ｂ）に示されるように、水晶板１７は、研削または研磨されて薄片加工される。これにより、第一積層体１Ａが得られる。この時、光学接着剤１８の厚みが均一であるので、ガラス基板１４の基準面と、薄片加工される水晶板の面が平行であるので、薄片加工後の水晶板１７の厚みは均一となる。この水晶板１７の厚みを均一に形成しないと、所望の偏光特性を得ることができない。

［積層体形成工程］
図７および図８に基づいて積層体形成工程について説明する。
図７は、第１実施形態における第一積層体と第二積層体とを積層する方法を説明するための概略図である。図８は、第１実施形態における第一積層体と第二積層体とを積層した積層体を示す斜視図である。
第二積層体１Ｂは、別のガラス基板１４の平面に偏光分離膜１５と反射膜１６とをそれぞれ蒸着させて作製する。この第二積層体１Ｂを、図７に示すように、台座２１の平面に対して４５°に傾斜したプレートＰに端部下端がそれぞれ当接するように第一積層体１Ａおよび第二積層体１Ｂを水平方向にずらして配置する。
これにより、図８に示すような、第一積層体１Ａと第二積層体１Ｂとが４５°ずれた積層体１０が形成されることとなる。

［切断工程］
積層体１０を所定形状に切断する切断工程を図９および図１０に基づいて説明する。
図９は、第１実施形態における積層体の切断を説明するための模式図である。図１０は、第１実施形態における積層体の切断を説明するための模式図である。
図９で示される通り、積層された第一積層体１Ａと第二積層体１Ｂとに光学素子平面に対してプレートＰ（図７参照）の配置方向と平行、つまり、光学素子の平面に対して４５°の方向Ｌに沿って所定間隔毎に切断する。これにより、ブロック１９は端面が平行四辺形となる。

切断後、図１０に示される通り、ブロック１９の端部を揃えて上下に複数積層し、左右両側部分をトリミングする。つまり、最も左側に位置する偏光分離膜１５または反射膜１６の上縁同士をつなげ、かつ、最も右側に位置する偏光分離膜１５または反射膜１６の下縁同士をつなげるようにブロック１９の平面に対して垂直な方向Ｖに沿って切断することにより、ＰＳ変換素子１（図１参照）が得られる。
図１５にこのＰＳ変換素子１を用いた投射型表示装置の一例を示す。ＰＳ変換素子１は画像表示光学系１０２に白色光を供給する照明系１０１の光学物品のひとつである。ランプハウスから放射された光線（点線で例示）がレンズ５１等で集光されて、ＰＳ変換素子１に入射する。この入射光等の詳細を図１６に示す。レンズ５１に集光された光が偏光分離膜１５に入射する。この光の光量分布を模式的に図１６に示す。光線の中心を極大とした正規分布をした光量分布となる。この光線の中心とは光透過部分Ｔの中心のことである。この光透過部分Ｔの中心の光強度が強いので、偏光分離膜で分離したＰ偏光が水晶板でＳ偏光に変換される際、スペーサー粒子１３の分布がこの光透過部分Ｔの中心に少ないほうが偏光変換効率は高く、より明るい光を画像表示光学系１０２に供給できる。

以上の構成の第１実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）第１実施形態では、ガラス基板１４の上にスペーサー粒子１３を含む光学接着剤液１８１を滴下し、その上から水晶板１７を重ね合わせて第一積層体１Ａを製造する。このとき、光学接着剤液１８１は水晶板１７が押付けられることにより、外縁部方向へ濡れ広がっていく。そして、この光学接着剤液１８１の外縁部方向への流動に伴ってスペーサー粒子１３も同時に外縁部方向へと流動する。このとき、スペーサー粒子１３は、光学接着剤液１８１より比重が大きいため、外縁部の近くに流動しやすい。
したがって、第１実施形態では、スペーサー粒子１３を濡れ広がる光学接着剤液１８１の外縁部近傍に偏在させることができる。
したがって、第１実施形態では、光学接着剤１８を均一な厚みで形成することができ、厚みムラの問題を解消することができる。

（２）第１実施形態では、光学接着剤液１８１がガラス基板１４の光透過部分Ｔの中心部に滴下されるので、水晶板１７で押し広げられる際、この光透過部分Ｔを中心に光学接着剤液１８１が濡れ広がる。このため、スペーサー粒子１３は、光学接着剤液１８１と同時にガラス基板の主面上をこの中心に外縁部方向へと流動する。よって、スペーサー粒子１３は、外縁部近くに偏在する。
したがって、光透過部分Ｔには、スペーサー粒子１３が少ないので、スペーサー粒子１３による光学特性への影響をより一層小さく抑えながら、外縁部に多く偏在するスペーサー粒子１３によって、光学接着剤１８の厚みを均一にし、水晶板１７の厚みを精度良く薄片化加工することができる。
例えば、光透過部分Ｔにスペーサー粒子１３が存在し、かつ、スペーサー粒子１３と光学接着剤液１８１との屈折率が異なる場合、スペーサー粒子１３と光学接着剤１８とを透過する光に、界面反射等の光学的悪影響が生じることになり、高度な偏光変換精度を有するＰＳ変換素子１が得られなくなるおそれがある。また、水晶板１７の板厚を均一に薄片化加工できないと、偏光変換効率が適正な位相板を提供できない。しかし、上述の実施をおこなえば、光透過部分Ｔにスペーサー粒子１３を少なくしながら、水晶板１７の板厚を均一に薄片化加工して、偏光変換効率が適正な位相板を有する光学物品を提供できる。

（３）第１実施形態では、前記挟持工程において、ガラス基板１４と水晶板１７の主面同士を平行に保持しながら押し合い、スペーサー粒子１３の分布の中心と、ガラス基板１４と水晶板１７の主面の中心を一層近い位置に一致することができ、外縁部に近き領域でスペーサー粒子１３がこれらの主面内で概ね対象に分布するので、光学接着剤１８の厚みの制御はより均一に、安定して形成できる。

（４）第１実施形態では、ガラス基板１４と水晶板１７の主面同士を押し合う力を逐次増加させることにより、初期の段階ではスペーサー粒子１３の偏在化を安定しておこない、次の段階で一層強い押し圧を加えることにより光学接着剤の厚みの制御を確実に実施できる。

（５）第１実施形態におけるＰＳ変換素子１の製造方法では、ガラス基板１４と水晶板１７と偏光分離膜１５と反射膜１６とがスペーサー粒子１３を含有する光学接着剤液１８１を介して積層されるので、ガラス基板１４と水晶板１７と偏光分離膜１５と反射膜１６とを均一な厚みで接着することができる。
したがって、高精度な偏光変換精度を有するＰＳ変換素子１を製造することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。
本発明の第２実施形態を図１１および図１２に基づいて説明する。
第２実施形態は、第１実施形態とは、光学接着剤液１８１がガラス基板１４の主面上に拡げてから押し当てる方法としている点が異なるものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
図１１は、第２実施形態におけるガラス基板１４に光学接着剤液１８１を塗布する方法を説明するための模式図である。
図１１（Ａ）に示すように、第２実施形態では、ガラス基板１４の中央に光学接着剤液１８１を滴下し、その後、ガラス基板１４を回転させて光学接着剤液１８１を塗り広げる。
このとき、図１１（Ｂ）に示すように、光学接着剤液１８１は、ガラス基板１４の回転による遠心力によって、ガラス基板１４の外縁部へと塗り広がる。この光学接着剤液１８１の液中にはこの滴下前に予めスペーサー粒子１３が分散されており、このスペーサー粒子１３の比重は光学接着剤１８の原液よりも大きい。光学接着剤液１８１に分散されたスペーサー粒子１３は、比重が大きいので外縁部に向けてその多くが流動する。
このため、図１１（Ｃ）に示すように、スペーサー粒子１３は、ガラス基板１４の外縁部の近くに多く偏在する。

ここで、図１１に示した現象について、図１２に基づいて詳述する。
図１２は、遠心力により液体を塗布する場合の流速分布を表す模式図である。
図１２に示すように、粘性液体の場合は、流体の断面において、基板の主面に近い程、せん断速度が遅くなる。（基板主面からの抵抗が大きい）。流体に加わるせん断応力において、せん断速度が速いと液体に加わる圧力も高く、せん断速度が遅いとこの圧力が低い。従って、基板主面に近い領域では圧力が低く、光学接着剤液１８１の表面に近い場所の圧力は高いという圧力勾配が生じる。この圧力勾配により、低い圧力の状態ほど、より比重の小さなものを流動するので、スペーサー粒子１３以外の光学接着剤液１８１の成分が基板主面に留まりやすい。従って、遠心力で粘性液体を塗布する場合、スペーサー粒子１３として、比重の重いものを用意すれば、外縁部に近い領域に多くのスペーサー粒子１３を偏在させることができる。

従って、第２実施形態では、第１実施形態の効果（１）〜（６）と同様な作用効果を奏することができる。

次に、本発明の実施形態のＰＳ変換素子１の製造方法について、実施例により具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
＜接着剤の調合＞
光学接着剤液１８１の原液に対してスペーサー粒子１３の濃度が１ｗｔ％となるように分散させ、回転数１５０ｒｐｍで２時間攪拌を行った。このとき、スペーサー粒子１３の分散性は良好であり、光学接着剤液１８１中にスペーサー粒子１３が適度に分散していることを目視で確認した。

＜貼り合わせ＞
ガラス基板１４の主面上にスペーサー粒子１３を分散させた光学接着剤液１８１を０．０６ｇ滴下し、その上から水晶板１７を載置する。そして、初期の圧力を０．６ｋＮとして加重を加えて光学接着剤液１８１がほぼ全面に濡れ広がったところで、１ｋＮから３ｋＮの加重を６０ｓｅｃ加える。加圧後、２ｍＷ/ｃｍ^２のＵＶランプを３００ｓｅｃ照射して硬化させ、スペーサー粒子１３を分散した光学接着剤１８を形成させた。

＜貼り合わせ評価＞
（厚みムラの評価）
レーザー干渉計（Ｆｕｊｉｎｏｎ社製）を用いて、ガラス基板１４と水晶板１７とを貼り合せたものの透過波面収差を測定した。測定領域はＰＳ変換素子１にした際の光透過部分Ｔ（図２参照）と一致させてある。具体的には、ガラス基板１４および水晶板１７の外縁部１．５ｍｍを除いてある。

（ヘイズ値の評価）
ヘイズ値の評価については、スガ試験機社製のＴＭダブルビーム方式ヘーズコンピューターＨＺ−２を用いて３回測定を行い、算術平均したものを結果とした。

（スペーサー粒子の偏在評価）
ガラス基板１４と水晶板１７とを貼り合わせた後、ガラス基板１４上の計測箇所Ａ，Ｂ，Ｃ（図１３参照）におけるスペーサー粒子１３の個数を計測した。また、計測箇所Ａの写真を図１４に示す。

＜使用部材＞
ガラス基板１４、水晶板１７、光学接着剤液１８１の原液およびスペーサー粒子１３としては、以下に示すものを使用した。
・ガラス基板１４（厚み２．８ｍｍ、ＰＶ＝０．００１ｍｍ以下、平行度±０．００１以下）
・水晶板１７（厚み０．１ｍｍ、ＰＶ＝０．００１ｍｍ以下）
・光学接着剤液１８１の原液（サンライズＭＳＩ社製：ＰｈｏｔｏＢｏｎｄ３００、比重０．９７、紫外線硬化型、硬化後屈折率１．５１）
・スペーサー粒子１３（日揮触媒化成株式会社製：真絲球ＳＷ−５．０、比重２．２、屈折率１．４５、粒径５．０μm）

［実施例２］
実施例２で使用したスペーサー粒子１３は以下の通り。
・スペーサー粒子１３（日本触媒製：エポスターＹＳ、比重１．３、屈折率１．５１、粒径５．０μm）
その他は、実施例１と同様の構成である。

［比較例］
比較例では、光学接着剤液１８１の原液にスペーサー粒子１３を分散させず、光学接着剤液１８１の原液そのままを用いた。
その他は、実施例１と同様の構成である。ただし、比較例については、スペーサー粒子１３の偏在評価は行っていない。

＜結果＞
実施例および比較例の結果を以下の表１および表２に示す。

＜まとめ＞
スペーサー粒子１３を含有する光学接着剤液１８１とスペーサー粒子１３を含有しない光学接着剤液１８１の原液とでは、透過波面収差が大きく異なることが確認できた。
具体的には、スペーサー粒子１３を含まない比較例では、透過波面収差が４．２９μｍと大きく、光学接着剤１８の厚みムラが生じていることが確認できた。
一方、スペーサー粒子１３を含む実施例では、透過波面収差が著しく小さく、スペーサー粒子１３を含有することで光学接着剤１８の厚みムラを飛躍的に解消できることが確認できた。

また、光学接着剤１８の屈折率と異なる屈折率のスペーサー粒子１３を用いた実施例の場合は、スペーサー粒子１３を含まない比較例より高いヘイズ値ではあるが、１．０以下であった。ヘイズ値は、１．０以下であればＰＳ変換素子１の性能上あまり問題がなく、むしろ、光学接着剤１８の厚みムラ、つまり、透過波面収差が大きいことによる性能への影響のほうが遥かに大きな問題となる。
よって、光学接着剤１８の屈折率と異なる屈折率のスペーサー粒子１３を用いても、スペーサー粒子１３の比重が光学接着剤液１８１の原液より小さいため、光透過部分Ｔ内のスペーサー粒子１３が少ないと、ヘイズ値が１．０以下になることが確認できた。
したがって、光学接着剤液１８１の原液より比重の大きいスペーサー粒子１３であれば、光学接着剤１８の屈折率が異なる材質のものを選択できる可能性があり、スペーサー粒子１３の材料選択の自由度を高められることが確認できた。

スペーサー粒子１３の偏在評価では、ガラス基板１４の主面の中央部の計測箇所Ａは最もスペーサー粒子１３の数が少なく、これに対して計測箇所Ｂ，Ｃはスペーサー粒子１３の数がかなり多い。このことから、スペーサー粒子１３は、ガラス基板１４の外縁部に近い領域に偏在していることが確認できた。
さらに、計測箇所Ｂよりも計測箇所Ｃの方がスペーサー粒子１３の数が多い。これは、光学接着剤液１８１が濡れ広がる際、ガラス基板１４上に滴下された箇所を中心に同心円上に濡れ広がる。このため、計測箇所Ｂでは、光学接着剤液１８１が一部ガラス基板１４から外側へと流出し、これと同時にスペーサー粒子１３も外側へと流出する。一方、計測箇所Ｃでは、このような流出が少なくスペーサー粒子１３が外側へ流出しないため、スペーサー粒子１３の数がより多く存在するからである。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
また、本発明の実施形態では、ＰＳ変換素子１の製造方法であったが、これに限らない。例えば、ガラス基板１４に光学接着剤液１８１を用いて水晶板１７を貼り合わせた位相差基板にも適用することができる。

本発明は、プロジェクター、その他の装置に用いられるＰＳ変換素子に利用できる。

１…ＰＳ変換素子（光学物品）、１３…スペーサー粒子、１４…ガラス基板、１５…偏光分離膜、１６…反射膜、１７…水晶板、１８…接着剤、１８１…接着剤液、１Ａ…第一積層体、１Ｂ…第二積層体

Claims

光学接着剤を介して複数の透光性部材の主面を互いに貼りあわせる、光学物品の製造方法であって、
前記光学接着剤は光学接着剤液から形成され、
前記光学接着剤液を前記透光性部材の主面上の滴下箇所に滴下する滴下工程と、
前記複数の透光性部材の主面同士を互いに押圧して前記光学接着剤液を前記主面の間に押し広げて挟持する挟持工程と、を備え、
前記光学接着剤液にはスペーサー粒子が分散され、
前記スペーサー粒子の比重が前記光学接着剤液の原液よりも大きいことを特徴とする光学物品の製造方法。
請求項１に記載の光学物品の製造方法において、
前記透光性部材の主面は光透過部分を有し、前記光透過部分は前記光学物品において光が透過する部分であり、前記光学接着剤液が前記光透過部分の概ね中心に滴下されることを特徴とする光学物品の製造方法。
請求項１または請求項２に記載の光学物品の製造方法において、
前記挟持工程では、複数の前記透光性部材の主面同士を平行に保持しながら押し合うことを特徴とする光学物品の製造方法。
請求項３に記載の光学物品の製造方法において、
複数の前記透光性部材の主面同士を押し合う力を逐次増加させることを特徴とする光学物品の製造方法。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学物品の製造方法において、
前記透光性部材は、ガラス板と水晶板であり、
前記光学物品は、前記ガラス板および前記水晶板が積層された第一積層体と、前記ガラス板、偏光分離膜および反射膜が積層された第二積層体と、が交互に配列された偏光変換素子であることを特徴とする光学物品の製造方法。