JP2016173539A - 光学素子の製造方法およびマイクロミラーアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の方向に並ぶ複数の反射面の平行度およびピッチ精度が優れた光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】光学素子の製造方法は、反射面を形成した複数の透明基板を準備する工程Ｓ２と、透明基板の片側に接着剤を塗布する工程Ｓ３と、反射面が一方側に揃うように他の透明基板を重ね合せて、透明基板と他の透明基板との間に接着剤を充填させる工程Ｓ４と、接着剤を塗布する工程Ｓ３および接着剤を充填する工程Ｓ４を繰り返して、複数の透明基板が積層された積層体を形成する工程Ｓ６と、複数の加圧軸を含む加圧装置を用いて複数の加圧軸に負荷する圧力を一定に保ちながら、積層体を加圧し、積層ブロックを形成する工程Ｓ７と、接着剤を硬化させる工程Ｓ８と、反射面に対して垂直な方向に積層ブロックを切断して光学素子を切り出す工程Ｓ９と、光学素子の切断面を研磨する工程Ｓ１０とを、備える。【選択図】図５

Description

本発明は、空中に映像を表示可能な空中映像表示装置に用いられる光学素子の製造方法およびマイクロミラーアレイの製造方法に関する。

空中に映像を表示可能な空中映像装置に具備されるマイクロミラーアレイが開示された文献として、たとえば特開２０１２−１５０５０２号公報（特許文献１）、特開２０１１−１７５２９７号公報（特許文献２）、特開２０１２−１５５３４５号公報（特許文献３）が挙げられる。

これら特許文献１から３に開示のマイクロミラーアレイを製造するに際して、まず、片側の主面に反射面が形成された複数の透明基板を、反射面が所定のピッチで並ぶように当該透明基板の厚み方向（主面の法線方向）に積層して積層ブロックを形成する。続いて、反射面に対して垂直方向に積層ブロックを切断することにより光学素子を切り出す。次に、切り出された２つの光学素子を反射面が互いに直交するように貼り合せる。これにより、マイクロミラーアレイが製造される。

特開２０１２−１５０５０２号公報 特開２０１１−１７５２９７号公報 特開２０１２−１５５３４５号公報

特許文献１から３に開示のような構成を有するマイクロミラーアレイにあっては、光学素子内に所定の方向に並んで配置される各反射面の平行度のずれが、空中映像に歪みを生じさせる。

空中映像が大きく表示されることにより空中映像表示装置の用途が広くなるため、大判化（大型化）されたマイクロミラーアレイは付加価値が高くなる。大判化においては、光学素子における光入射面および光出射面を大きくすることが必要であり、透明基板を相当程度積層することが必要となる。

透明基板を相当程度積層する場合には、隣接する透明基板間を接着する接着剤の厚みおよび透明基板間のピッチを均一にすること、ならびに透明基板の反りを抑制することが困難となる。

特に、透明基板の板厚を薄くして、所定方向に並ぶ反射面間のピッチが狭くする場合には、精細な空中映像を表現できる反面、接着剤を透明基板面内で全面に亘り均一に硬化させることが困難となる。

接着剤が透明基板面内で不均一の厚さで硬化すると、硬化ムラが生じてしまうため、ブロック内に残留応力が存在したり、反りが発生したりする。この結果、積層ブロックの形成過程および積層ブロックの切断時に透明基板が割れたり、接着剤が剥がれたりする。

ここで、特許文献１から３においては、接着剤の厚みおよび透明基板間のピッチを均一にすること、ならびに透明基板の反りを抑制することについては、十分に考慮されていない。このため、何ら手立てが成されない場合には、上述のように透明基板が割れたり、接着剤が剥がれたりして、光学素子およびマイクロミラーアレイが効率よく製造できなくなる。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、所定の方向に並ぶ複数の光反射部の平行度およびピッチ精度が優れた光学素子の製造方法およびマイクロミラーアレイの製造方法を提供することにある。

本発明に基づく光学素子の製造方法は、複数の平面形状を有する光反射部が間隔をあけて第１方向に並ぶように構成された平板状の光学素子の製造方法であって、互いに対向する２つの主表面の少なくとも一方に上記光反射部となる反射面を形成した複数の透明基板を準備する工程と、上記透明基板の上記２つの主表面のうち片側に接着剤を塗布する工程と、上記透明基板が有する上記反射面および他の上記透明基板が有する上記反射面が上記透明基板と他の上記透明基板が並ぶ方向において少なくとも一方側に揃うように、上記接着剤が塗布された側から他の上記透明基板を重ね合せて、上記透明基板と他の上記透明基板との間に上記接着剤を充填する工程と、上記接着剤を塗布する工程および上記接着剤を充填させる工程を所望の回数繰り返して、複数の上記透明基板が積層された積層体を形成する工程と、積層方向に平行な上記積層体の中心軸を取り囲むように配置される少なくとも３つ以上の複数の可動軸を制御する圧力制御機構を含む加圧装置を用いて、上記複数の可動軸に負荷する圧力を制御し、上記積層方向における上記積層体の一端側に位置する上記透明基板の上記主表面と、上記積層方向における上記積層体の他端側に位置する上記透明基板の上記主表面とが平行な状態を維持しつつ、少なくとも上記積層方向の一方側から上記積層体を加圧し、積層ブロックを形成する工程と、上記積層ブロックにおいて互いに隣り合う上記透明基板間に充填された上記接着剤を硬化させる工程と、上記反射面に対して垂直な方向に上記積層ブロックを切断することにより、上記光学素子を切り出す工程と、上記光学素子の切断面を研磨する工程とを、備える。

上記本発明に基づく光学素子の製造方法にあっては、上記積層ブロックを形成する工程において、上記複数の可動軸のそれぞれに負荷されている圧力を測定しつつ、測定された圧力に基づいて上記複数の可動軸のそれぞれに負荷する圧力を決定することで、上記複数の可動軸に負荷する圧力を制御することが好ましい。

上記本発明に基づく光学素子の製造方法にあっては、上記積層ブロックを形成する工程において、上記積層方向における上記積層体の高さが基準高さに到達するまで継続して加圧することが好ましい。

上記本発明に基づく光学素子の製造方法にあっては、上記積層ブロックを形成する工程は、予め形成された上記積層ブロックに対して、上記基板を準備する工程、上記接着剤を塗布する工程、上記接着剤を充填する工程、および上記積層体を形成する工程を実施し新たな積層体を形成する工程と、予め形成された上記積層ブロックとともに上記新たな積層体を加圧し、新たな積層ブロックを形成する工程と、をさらに含むことが好ましい。

上記本発明に基づく光学素子の製造方法にあっては、上記接着剤として、スペーサーが混入されたものを用い、上記接着剤を塗布する工程において、上記スペーサーが分散されるように撹拌された状態で上記接着剤を塗布することが好ましい。

上記本発明に基づく光学素子の製造方法にあっては、上記接着剤として、硬化前の粘度が５０［ｍＰａ・ｓ］以上３００［ｍＰａ・ｓ］以下であり、熱膨張係数が１００［１０^−６／Ｋ］以下であり、かつ、２３℃の温度環境下において、硬度が１［Ｎ／ｍｍ^２］より大きくなるまでの時間が１０時間以上、または、２３℃の温度環境下において、硬度が１０［Ｎ／ｍｍ^２］より大きくなるまでの時間が２０時間以上であるものを用いることが好ましい。

上記本発明に基づく光学素子の製造方法にあっては、上記接着剤として、２液性エポキシ系接着剤を用いることが好ましい。

上記本発明に基づく光学素子の製造方法にあっては、上記加圧装置は、上記積層体を挟み込んで加圧するための一対のプレートを含むことが好ましい。この場合には、上記積層ブロックを形成する工程は、上記積層方向の上記一方側に位置する上記プレートと上記積層ブロックとの間に、上記積層ブロック側から保護フィルムとダミー基板とを順に挿入して、上記一対のプレートで上記ダミー基板、上記保護フィルムおよび上記積層ブロックを挟み込んで上記積層ブロックを加圧することが好ましい。

上記本発明に基づく光学素子の製造方法にあっては、上記積層ブロックは、略直方体形状を有することが好ましい。この場合には、上記接着剤を硬化させる工程において、上記積層ブロックが有する上記積層方向に平行な４つの周側面の各中心近傍に上記積層方向に沿って倒れ防止部材を線接触させることが好ましい。

本発明のマイクロミラーアレイの製造方法は、上記のいずれかに記載の光学素子の製造方法によって製造された上記光学素子を２つ準備する工程と、２つの上記光学素子がそれぞれ有する複数の上記光反射部が、貼り合せ方向から見た場合に互い直交するように２つの上記光学素子を貼り合せる工程とを備える。

本発明によれば、所定の方向に並ぶ複数の反射面の平行度およびピッチ精度が優れた光学素子の製造方法およびマイクロミラーアレイの製造方法を提供することができる。

実施の形態１に係る空中映像表示装置の概略図である。 図１に示すマイクロミラーアレイの概略図である。 図２に示すマイクロミラーアレイの分解図である。 接着剤に含まれるスペーサーの粒径分布を示す図である。 図２に示すマイクロミラーアレイに具備される光学素子の製造工程を示すフロー図である。 図５に示す加圧装置を準備する工程を示す図である。 図５に示す複数の透明基板を準備する工程を示す図である。 図５に示す接着剤を塗布する工程を示す図である。 図５に示す接着剤を充填させる工程を示す図である。 図５に示す積層体を形成する工程の後状態を示す図である。 図５に示す積層ブロックを形成する工程の第１工程を示す図である。 図５に示す積層ブロックを形成する工程の第２工程を示す図である。 図５に示す積層ブロックを形成する工程の第３工程を示す図である。 図５に示す積層ブロックを形成する工程の第４工程を示す図である。 図５に示す積層ブロックを形成する工程の第５工程を示す図である。 図５に示す積層ブロックを形成する工程の第６工程を示す図である。 図５に示す積層ブロックを形成する工程の第７工程を示す図である。 図５に示す接着剤を硬化させる工程の第１工程を示す図である。 図５に示す接着剤を硬化させる工程の第２工程を示す図である。 図５に示す光学素子を切り出す工程を示す図である。 図５に示す光学素子を切り出す工程によって切り出された光学素子を示す図である。 図５に示す光学素子の切断面を研磨する工程を示す図である。 マイクロミラーアレイを製造する工程を示す図である。 実施の形態２における光学素子に具備される接着剤に含まれるスペーサーの粒径分布を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
（空中映像表示装置）
図１は、本実施の形態に係る空中映像表示装置の概略図である。図１を参照して、本実施の形態に係る空中映像表示装置１について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る空中映像表示装置１は、マイクロミラーアレイ２および表示部３を含む。表示部３は、たとえば被投影物となる鏡映像を表示可能に構成されている。被投影物は、２次元または３次元の物体または画像である。

マイクロミラーアレイ２は、一方の面側に配置された被投影物の鏡映像を、マイクロミラーアレイ２に対して面対称となる他方の空間位置に空中映像４として結像する。マイクロミラーアレイ２は、被投影物の鏡映像を空間に結像するための結像光学素子として機能する。

（マイクロミラーアレイ）
図２は、図１に示すマイクロミラーアレイの概略図である。図３は、図２に示すマイクロミラーアレイの分解図である。図２および図３を参照して、本実施の形態に係るマイクロミラーアレイ２について説明する。

図２および図３に示すように、マイクロミラーアレイ２は、２つの光学素子１０Ａ，１０Ｂによって構成されている。２つの光学素子１０Ａ，１０Ｂは、互いに略同一の構成を有する。

２つの光学素子１０Ａ，１０Ｂは、互いに対向する２つの主面の少なくとも一方に光反射部７が形成され、当該主面の法線方向に並んで配置される複数の板状の透明体６と、互いに隣り合う透明体６の主面同士を接着する接着剤（不図示）と、を備える。透明体６は、後述する透明基板１１（図７参照）が後述する製造工程において切り出されたものである。

マイクロミラーアレイ２は、２つの光学素子１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ有する複数の光反射部７が貼り合せ方向から見た場合に互い直交するように２つの光学素子１０Ａ，１０Ｂを貼り合せたものである。具体的には、複数の光反射部７が互いに直交するように２つの光学素子１０Ａ，１０Ｂが貼り合わされる。

（接着剤）
接着剤は、スペーサーが混入されたものである。スペーサーの材料としては、たとえばシリカが挙げられる。スペーサーを混入することにより、接着剤の厚みを透明体６の主面全体に亘って均一に維持することができる。接着剤は、複数の異なる粒径を有するスペーサーを含む。スペーサーは、後述の粒径分布を有する。

図４は、接着剤に含まれるスペーサーの粒径分布を示す図である。図４においては、縦軸を頻度とし、横軸をスペーサーの粒径とした場合の粒径分布を示している。図４を参照して、光学素子に具備される接着剤について説明する。

図４に示すように、スペーサーの粒径分布は、頻度ピークＦ１を有する。たとえば、スペーサーの粒径分布は、たとえば１つのピークを有する。スペーサーの粒径分布は、たとえば正規分布に近似する所定の分布から、頻度ピークの粒径以上の所定の基準粒径よりも大きい領域Ｒ１を除去した分布形状を有する。

スペーサーの最大粒径Ｄ２は、頻度ピークＦ１におけるスペーサーの粒径Ｄ１以上である。最大粒径Ｄ２における頻度Ｆ２は、スペーサーの最小粒径Ｄ３の頻度より大きく、頻度ピークＦ１以下である。粒径分布におけるスペーサーの最大粒径Ｄ２の頻度Ｆ２は、頻度ピークＦ１の２０％以上１００％以下であることが好ましい。

スペーサーの最大粒径Ｄ２の頻度Ｆ２が、頻度ピークＦ１の２０％より小さくなる場合には、後述する製造工程において、接着剤が塗布された透明基板１１（図７，図１２）を加圧する際に、最大粒径Ｄ２に近い粒径を有するスペーサーに局所的に負荷が掛かりやすくなる場合がある。この場合には、粒径の大きいスペーサーを挟み込む部分の透明基板１１が割れたり、反射面１２（図７参照）が歪んだりすることが起こり得る。

また、粒径分布におけるスペーサーの平均粒径は、２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。スペーサーの平均粒径が２μｍ未満となる場合には、接着剤の厚みが薄くなり、十分な接着強度が得られない場合がある。一方、スペーサーの平均粒径が１０μｍより大きくなる場合には、接着剤の厚さが厚くなる。光学素子においては、接着剤が存在する領域は、空中映像の画質を悪化させる領域となる。このため、接着強度を維持しつつ、接着剤の厚さは、薄くすることが好ましく、上述のようにスペーサーの平均粒径が大きくなり、接着剤の厚さが厚くなることは好ましくない。

接着剤とスペーサーとの重量比は、１：０．１〜０．４であることが好ましい。スペーサーの重量が、接着剤の重量の１割未満となる場合には、スペーサーの充填率が下がる一方で接着剤の体積が増加する。これにより、接着剤が硬化する際に発生する硬化収縮の影響を大きく受けたり、温度変化による影響を大きく受けたりする。この結果、後述する製造工程において、接着剤によって接着された透明基板１１が歪んだり、割れたりする場合がある。

一方、スペーサーの重量が、接着剤の重量の４割よりも大きくなる場合には、接着剤の割合が少なくなる。このため、接着力が弱まり、製造工程において透明基板１１が剥がれたり、製造後において透明体６が剥がれたりする場合がある。

接着剤としては、たとえば２液性エポキシ接着剤を採用することができる。硬化前の接着剤の粘度は、５０［ｍＰａ・ｓ］以上３００［ｍＰａ・ｓ］以下であることが好ましい。また、接着剤の熱膨張係数が１００［１０^−６／Ｋ］以下であることが好ましい。さらに、接着剤の硬化時間として、２３℃の温度環境下において、硬度が１［Ｎ／ｍｍ^２］より大きくなるまでの時間が１０時間以上、または、２３℃の温度環境下において、硬度が１０［Ｎ／ｍｍ^２］より大きくなるまでの時間が２０時間以上であることが好ましい。

硬化前の接着剤の粘度が５０［ｍＰａ・ｓ］より小さい場合には、後述の製造工程において複数の透明基板１１を積層している最中に、接着剤が透明基板１１の周縁から流出してしまうことが懸念される。一方、硬化前の接着剤の粘度が３００［ｍＰａ・ｓ］より大きい場合には、脱泡性が悪くなるとともに、透明基板１１間で接着剤を均一に薄く広げることが困難となる。

また、接着剤の熱膨張係数が１００［１０^−６／Ｋ］以下とすることにより、硬化の際における接着剤の収縮のみならず、環境温度の変化による接着剤の膨張、収縮、を抑制することができる。これにより、接着剤によって接着された透明基板１１が歪んだり、割れたりすることを防止することができる。また、製造後においても、長期間に亘って良好な品質を維持することができる。

さらに、上述の接着剤の硬化時間を、２３℃の温度環境下において、硬度が１［Ｎ／ｍｍ^２］より大きく１０時間以上、または、２３℃の温度環境下において、硬度が１０［Ｎ／ｍｍ^２］より大きく２３℃の温度環境下において２０時間以上とし、硬化の進行を遅らせることにより、硬化ムラを抑制することができる。また、硬化の進行を遅らせることにより、後述する製造工程において、数十枚から数百枚といった多数の透明基板１１を積層させる場合でも、積層中に、初期に透明基板１１に塗布した接着剤が硬化することを防止することができる。

（光学素子の製造方法）
図５は、図２に示すマイクロミラーアレイに具備される光学素子の製造工程を示すフロー図である。図６から図２０は、図５に示す工程のうちの所定の工程および所定の工程の後状態を示す模式図である。図５から図２０を参照して、本実施の形態に係る光学素子１０の製造工程について説明する。

図５に示すように、工程（Ｓ１）において、加圧装置を準備する。図６は、図５に示す加圧装置を準備する工程を示す図である。加圧装置１００として、たとえば油圧式ダイセットを準備する。

加圧装置１００は、一対のプレートとしての上型ダイプレート１１０および下型ダイプレート１２０、複数の可動軸１３１〜１３４、圧力制御機構としての油圧機構１４１〜１４４、圧力測定装置１５１〜１５４、ならびに制御部（不図示）を備える。

上型ダイプレート１１０および下型ダイプレート１２０は、複数の透明基板１１が積層された後述の積層体２０（図１０参照）または積層ブロック５０（図１５参照）を挟み込んで加圧するための部位である。

上型ダイプレート１１０は、可動軸１３１〜１３４に固定されている。上型ダイプレート１１０は、可動軸１３１〜１３４の上下方向（矢印ＤＲ１方向）への移動に連動して上下方向に移動する。下型ダイプレート１２０は、透明基板１１を載置する載置面１２１を有する。また、下型ダイプレート１２０には、可動軸１３１〜１３４が挿通される貫通孔が設けられている。

可動軸１３１〜１３４は、積層体２０の積層方向に平行な後述する積層体２０の中心軸Ｃ（図１０参照）を取り囲むように設けられている。可動軸１３１〜１３４は、周方向に間隔をあけて設けられている。可動軸の本数は、４本に限定されず、３本以上であればよい。

油圧機構１４１〜１４４は、それぞれ独立して可動軸１３１〜１３４を制御する。油圧機構１４１〜１４４は、油圧シリンダを含む。油圧機構１４１〜１４４は、油圧シリンダ中のピストンを油圧により移動させることにより、ピストンに固定された可動軸１３１〜１３４を移動させる。油圧機構１４１〜１４４のそれぞれは、制御部（不図示）によって制御される。

圧力測定装置１５１〜１５４は、可動軸１３１〜１３４近傍における上型ダイプレート１１０および下型ダイプレート１２０間に作用する圧力を測定する。測定された結果は、制御部に入力される。

続いて、図５に示すように、工程（Ｓ２）にて、複数の透明基板１１を準備する。図７は、図５に示す複数の透明基板を準備する工程を示す図である。図７に示すように、透明基板１１は、矩形形状を有する。透明基板１１としては、たとえば透明樹脂基板、ガラス基板を採用することができる。

本実施の形態においては、透明基板１１としては、ガラス基板が採用されている。透明基板１１は、たとえば縦寸法２００ｍｍ×横寸法２００ｍｍ×高さ寸法０．４ｍｍの板状形状を有する。

透明基板１１は、互いに対向する２つの主表面１１ａ，１１ｂを有する。主表面１１ａ，１１ｂの少なくとも一方には上述の光反射部７となる反射面１２が形成されている。

反射面１２は、銀、アルミニウム等の反射膜を主表面１１ａ，１１ｂの少なくとも一方に蒸着することにより形成されている。本実施の形態においては、反射面１２は、アルミニウムが主表面１１ａ上にスパッタされることにより形成されている。反射面１２の膜厚は、たとえば１００ｎｍ程度である。反射面１２は、両方の主表面１１ａ，１１ｂ上に形成されていてもよい。

次に、図５に示すように、工程（Ｓ３）にて、接着剤を塗布する。図８は、図５に示す接着剤を塗布する工程を示す図である。図８に示すように、工程（Ｓ３）においては、透明基板１１の２つの主表面１１ａ，１１ｂのうち片側に接着剤３０を塗布する。

具体的には、下型ダイプレート１２０の載置面１２１上に透明基板１１を載置した後に、載置面１２１側とは反対側に位置する透明基板１１の主表面側から接着剤３０を塗布する。接着剤３０としては、上述のようにスペーサーが混入されたものが用いられる。スペーサーが分散されるように撹拌された状態で接着剤３０を塗布することが好ましい。

続いて、図５に示すように、工程（Ｓ４）にて、透明基板１１間に接着剤を充填する。図９は、図５に示す接着剤を充填する工程を示す図である。図９に示すように、工程（Ｓ４）においては、透明基板１１が有する反射面１２および他の透明基板１１が有する反射面１２が透明基板１１と他の透明基板１１が並ぶ方向において少なくとも一方側に揃うように、接着剤３０が塗布された側から他の透明基板１１を重ね合せて、透明基板１１と他の透明基板１１との間に接着剤を充填する。

透明基板１１間に接着剤３０を充填する際には、接着剤３０と透明基板１１との境界部に混入する気泡を除去することが好ましい。すなわち、接着剤３０を充填する工程は、接着剤３０と透明基板１１との境界部に混入する気泡を除去する工程を含んでいてもよい。このような気泡は、接着剤３０に内包されているものが当該境界部に集まってきたり、他の透明基板１１を接着剤３０上に載置する際に境界部に発生したりする。

気泡を除去する工程においては、接着剤３０が塗布された側から他の透明基板１１を透明基板１１に重ね合せる際に、他の透明基板１１を図９中矢印に示すように水平方向に移動させる。また、気泡を除去する工程においては、互いに対向する透明基板１１と他の透明基板１１との主表面同士の角度を変動させるように他の透明基板１１を移動させてもよい。他の透明基板１１を透明基板１１に対して傾斜させ、傾斜角度が変動するように他の透明基板１１を移動させてもよい。

このように他の透明基板１１を移動させることにより、透明基板１１および他の透明基板１１と接着剤３０とが馴染み、気泡が除去される。

次に、図５に示すように、工程（Ｓ５）にて、工程（Ｓ３）および工程（Ｓ４）を繰り返し、工程（Ｓ６）にて積層体を形成する。図１０は、図５に示す積層体を形成する工程の後状態を示す図である。

工程（Ｓ５）においては、複数の透明基板１１が、透明基板１１の主表面の法線方向に所定の枚数積層されるまで工程（Ｓ３）および工程（Ｓ４）を所定の回数繰り返す。これにより、図６に示すように、工程（Ｓ６）にて、複数の透明基板１１が所定の枚数積層された積層体２０が形成される。たとえば、工程（Ｓ３）および工程（Ｓ４）は１０回繰り返され、工程（Ｓ６）にて、１０枚の透明基板１１が積層された積層体２０が形成される。

続いて、図５に示すように、工程（Ｓ７）にて、積層ブロックを形成する。積層ブロックを形成する工程においては、上述のように積層方向に平行な積層体２０の中心軸Ｃを取り囲むように配置される少なくとも３つ以上の複数の可動軸を制御可能な圧力制御機構を含む加圧装置を用いて、複数の可動軸に負荷する圧力を制御し、積層方向における積層体２０の一端側に位置する透明基板１１の主表面と、積層方向における積層体２０の他端側に位置する透明基板１１の主表面とが平行な状態を維持しつつ、少なくとも積層方向の一方側から積層体２０を加圧し、積層ブロック５０（図１３，図１９参照）を形成する。

図１１から図１７は、積層ブロックを形成する工程の第１工程から第７工程を示す図である。図１１から図１７を参照して、積層ブロック５０を形成する工程の詳細について説明する。

まず、図１１に示すように、積層ブロック５０を形成する第１工程においては、積層体２０の積層方向の一方側（上方側）に位置する上型ダイプレート１１０と積層体２０との間に、積層体２０側から保護フィルム７０とダミー基板８０とを順に配置する。

次に、図１２に示すように、積層ブロック５０を形成する第２工程においては、上型ダイプレート１１０と下型ダイプレート１２０とで、ダミー基板８０、保護フィルム７０、および積層体２０を挟み込んで積層体２０を加圧する。

ダミー基板８０は、透明基板１１と同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。ダミー基板８０の大きさは、透明基板１１と同程度である。保護フィルム７０の大きさは、透明基板１１よりも大きいことが好ましい。保護フィルム７０としては、柔軟性を有する樹脂状のシート部材を採用することができる。

保護フィルム７０およびダミー基板８０を配置することにより、加圧中に積層体２０に傷が入り、積層体２０が破損することを防止する。

積層体２０を加圧する際には、たとえば、油圧機構１４１〜１４４によって予め決定された圧力を各可動軸１３１〜１３４に負荷することにより、各可動軸１３１〜１３４に負荷する圧力を制御する。

なお、複数の可動軸１３１〜１３４のそれぞれに負荷されている圧力を測定しつつ、測定された圧力に基づいて複数の可動軸１３１〜１３４のそれぞれに負荷する圧力を決定することで、複数の可動軸に負荷する圧力を制御してもよい。

この場合には、複数の可動軸１３１〜１３４のそれぞれに負荷されている圧力を測定する方法として、圧力測定装置１５１〜１５４を用いて、可動軸１３１〜１３４近傍における上型ダイプレート１１０および下型ダイプレート１２０間に作用する圧力を測定する。

圧力を測定しつつ、可動軸１３１〜１３４に負荷する圧力を制御することにより、均一に積層体２０を加圧することができる。これにより、透明基板１１間の接着剤をより均一な厚みにすることができる。

上述のように、複数の可動軸１３１から１３４に負荷する圧力を制御することにより、積層方向における積層体２０の一端側（上端側）に位置する透明基板１１の主表面と、積層方向における積層体２０の他端側（下端側）に位置する透明基板１１の主表面とが平行な状態を維持する。

このような平行な状態を維持しつつ、積層体２０の上方側から上型ダイプレート１１０を積層体２０に押し付けていくことにより、積層体２０を加圧する。言い換えると、積層方向における積層体２０の一端側に位置する透明基板１１の主表面と、積層方向における積層体２０の他端側に位置する透明基板１１の主表面とを積層方向に相対的に移動させることにより、少なくとも積層方向の一方側から前記積層体を加圧する。

この場合においては、積層方向における積層体２０の高さが基準高さに到達するまで継続して加圧する。これにより、接着剤の厚みが所望の厚さまで圧縮された積層ブロック５０が形成される。

続いて、図１３に示すように、積層ブロック５０を形成する第３工程において、油圧機構において油圧を緩め、油圧シリンダ中のピストンを上方に移動させることにより、可動軸１３１〜１３４を上方へ移動させる。可動軸１３１〜１３４の移動に伴って上型ダイプレート１１０は、積層ブロック５０から離れて上方へ移動する。

次に、図１４および図１５に示すように、積層ブロック５０を形成する第４工程および第５工程において、予め形成された上記の積層ブロック５０に対して、透明基板を準備する工程、接着剤を塗布する工程、接着剤を充填する工程、および積層体を形成する工程を実施し、新たな積層体２０を形成する。新たな積層体２０は、たとえば１０枚の透明基板１１が積層されたものである。

続いて、図１６に示すように、積層ブロック５０を形成する第６工程において、予め形成された上記の積層ブロック５０とともに新たな積層体２０を加圧し、新たな積層ブロック５０を形成する。

この際、上述のように複数の可動軸１３１〜１３４に負荷する圧力を制御しながら、積層方向における新たな積層体２０の一端側（上端側）に位置する透明基板１１の主表面と、積層方向における新たな積層体２０の他端側（下端側）に位置する透明基板１１の主表面、ひいては、予め形成された積層ブロック５０の下端側に位置する透明基板１１の主表面とが平行な状態を維持しつつ、少なくとも積層方向の一方側から新たな積層体２０および予め形成された積層ブロック５０を加圧する。

次に、図１７に示すように、積層ブロック５０を形成する第７工程において、上述の第４工程から第６工程を所定の回数繰り返して、上述の新たな積層ブロック５０よりも積層高さの高いさらに新たな積層ブロック５０を形成する。さらに新たな積層ブロック５０は、たとえば４８０枚程度の透明基板１１が積層されて圧縮されたものである。

次に、図５に示すように、工程（Ｓ８）にて、接着剤を硬化する。図１８および図１９は、図５に示す接着剤を硬化させる工程の第１工程および第２工程を示す図である。図１８および図１９を参照して、接着剤を硬化する工程について説明する。なお、図１９においては、便宜上のため後述する倒れ防止部材１６１〜１６４を省略している。

工程（Ｓ８）においては、積層ブロック５０において互いに隣り合う透明基板１１間に充填された接着剤３０を硬化させる。具体的には、図１８に示すように、まず、第１工程において、積層ブロック５０が有する積層方向に平行な４つの周側面の各中心近傍に積層方向に沿って倒れ防止部材１６１〜１６４を線接触させる。

倒れ防止部材１６１〜１６４は、たとえば円柱形状を有する。倒れ防止部材１６１〜１６４は、下型ダイプレート１２０に設けられた挿入部に挿入される。挿入部は、倒れ防止部材１６１〜１６４が起立した状態で積層ブロック５０に向けて移動できるように構成されている。当該挿入部に挿入された倒れ防止部材１６１〜１６４を積層ブロック５０に押し当てることにより、積層ブロック５０に対して積層方向に沿って倒れ防止部材１６１〜１６４を線接触させる。

倒れ防止部材１６１〜１６４を積層ブロック５０に線接触させることにより、積層ブロック５０の姿勢が安定する。これにより、相当程度の高さを有する積層ブロック５０が倒れることを防止することができる。

続いて、図１９に示すように、第２工程にて、上型ダイプレート１１０および下型ダイプレート１２０にて積層ブロック５０を積層方向に挟み込んで加圧する。たとえば、１５［ｇ／ｍｍ２］の圧力を積層ブロック５０に印加する。所定の時間、積層ブロック５０を加圧することにより、接着剤が硬化する。

なお、第２工程においては、積層ブロック５０に圧力を印加する場合を例示して説明したが、これに限定されず、積層ブロック５０に圧力を印加しなくてもよい。この場合には、第１工程の後、積層ブロック５０の姿勢を安定させた状態で所定の時間放置し、接着剤を硬化させる。

続いて、図５に示すように、工程（Ｓ９）にて、光学素子を切り出す。図２０は、図５に示す光学素子を切り出す工程を示す図である。図２１は、図５に示す光学素子を切り出す工程によって切り出された光学素子を示す図である。

図２１に示すように、光学素子を切り出す工程においては、反射面１２に対して垂直な方向に積層ブロック５０を切断する。積層ブロック５０を切断ラインＬに沿って切断することにより、図２２に示すように、光学素子１０が切り出される。なお、切断ラインＬの間隔は、たとえば２．２ｍｍ程度とする。

次に、図５に示すように、工程（Ｓ１０）にて、光学素子の切断面を研磨する。図２２は、図５に示す光学素子の切断面を研磨する工程を示す図である。

切断された光学素子１０は、切断面１０ａ，１０ｂを含んでいる。工程（Ｓ１０）にて、研磨パッド等を備えた研磨装置を用いて光学素子１０の切断面１０ａ，１０ｂを精度よく平坦となるように研磨する。たとえば、光学素子１０の厚さが１．３ｍｍとなるように研磨する。これにより、複数の平面形状を有する光反射部７が間隔をあけて第１方向に並ぶように構成された平板状の光学素子１０が製造される。

以上のように、本実施の形態に係る光学素子１０の製造方法にあっては、複数の可動軸１３１〜１３４に負荷する圧力を制御しながら、積層方向における積層体２０の一端側に位置する透明基板１１の主表面と、積層方向における積層体２０の他端側に位置する透明基板１１の主表面とが平行な状態を維持しつつ、少なくとも積層方向の一方側から積層体２０を加圧する。これにより、各透明基板１１間に充填された接着剤が均一に圧縮されて、均一な厚みを有することになる。

このため、複数の透明基板１１が所定のピッチで精度よく積層された積層ブロック５０を形成することができる。この積層ブロック５０においては、これを構成する透明基板１１の主表面上に設けられた各反射面は精度よく並んで配置され、その平行度も優れる。したがって、この積層ブロック５０を反射面に垂直方向に切断することにより、所定の方向に並ぶ複数の光反射部の平行度およびピッチ精度が優れた光学素子を製造することができる。

また、積層ブロック５０を形成し、この積層ブロック５０上に複数の透明基板１１を積層して、複数の透明基板１１が積層された積層体２０と積層ブロック５０とを加圧して新たな積層ブロック５０を形成することを繰り返すことにより、より多くの枚数の透明基板を所定のピッチで精度よく積層された積層ブロック５０を形成することができる。

このように優れた平行度で精度よく積層され、かつ積層高さの高い積層ブロック５０から光学素子を切り出すことにより、光反射部が精度よく所定のピッチで整列し、かつ大型化された光学素子を製造することができる。

また、接着剤３０に混入されるスペーサーの粒径分布を上述のようにすることにより、積層ブロック５０を積層方向に加圧して所定の厚さまで圧縮する際に、粒径の大きいスペーサーが配置された箇所に局所的に負荷が掛かることを抑制することができる。これにより、透明基板１１が割れたり、反射面１２が歪んだりすることを防止することができる。この結果、所定方向に並ぶ複数の光反射部７の歪みが抑制されるとともに、割れ欠けが低減された光学素子１０を製造することができる。

（マイクロミラーアレイの製造方法）
図２３は、マイクロミラーアレイを製造する工程を示す図である。図２３を参照して、マイクロミラーアレイの製造方法について説明する。

図２３に示すように、マイクロミラーアレイ２は、上述の光学素子の製造方法を用いて製造された２つの光学素子１０Ａ，１０Ｂを準備する工程と、これら２つの光学素子１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ有する複数の光反射部７が、貼り合せ方向から見た場合に互い直交するように２つの光学素子１０Ａ，１０Ｂを貼り合せる工程とを備える。

上述の光学素子の製造方法を用いて製造された光学素子１０Ａ，１０Ｂは、所定の方向に並ぶ複数の光反射部７の平行度およびピッチ精度が優れている。このため、この光学素子１０Ａ，１０Ｂを使用して上述のようにマイクロミラーアレイの製造方法を用いることにより、所定の方向に並ぶ複数の反射面の平行度およびピッチ精度が優れたマイクロミラーアレイ２を製造することができる。

また、上述のようなスペーサーの粒径分布を有する光学素子１０Ａ，１０Ｂは、所定方向に並ぶ複数の光反射部７の歪みが抑制されるとともに、割れ欠けが低減されている。このため、この光学素子１０Ａ，１０Ｂを使用して上述のようにマイクロミラーアレイの製造方法を用いることにより、所定方向に並ぶ複数の光反射部７の歪みが抑制されるとともに、割れ欠けが低減されたマイクロミラーアレイ２を製造することができる。

なお、上述した実施の形態においては、予め積層された積層ブロック５０の上に新たな積層体２０を形成して、予め積層された積層ブロック５０とともに新たな積層体２０を加圧する場合を例示して説明したが、これに限定されず、予め形成された積層ブロック５０の上に、同一の加圧装置または同様の構成を有する別の加圧装置を用いて別に形成された積層ブロックを積層して、別に形成された積層ブロックとともに予め形成された積層ブロック５０を加圧して、新たな積層ブロックを形成してもよい。

（実施の形態２）
図２４は、本実施の形態における光学素子に具備される接着剤に含まれるスペーサーの粒径分布を示す図である。図２４を参照して、本実施の形態に係る光学素子について説明する。

本実施の形態に係る光学素子は、実施の形態１に係る光学素子と比較した場合に、接着剤に含まれるスペーサーの粒径分布が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

具体的には、図２４に示すように、スペーサーの粒径分布は、たとえば２つの頻度ピークＦ４，Ｆ５を有する。２つの頻度ピークＦ４，Ｆ５のうち最も大きい粒径Ｄ５を有する頻度ピークＦ５は、スペーサーの粒径が２μｍ以上１０μｍ以下となる範囲に位置する。２つの頻度ピークＦ４，Ｆ５のうち最も小さい粒径Ｄ４を有する頻度ピークＦ４は、スペーサーの粒径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下となる範囲に位置する。

最も大きい粒径Ｄ５を有する頻度ピークＦ５と、この最も大きい粒径Ｄ５を有する頻度ピークＦ５の隣りに位置する頻度ピークＦ４との間における粒径分布の最小の頻度Ｆ６を極小点Ｍとした場合に、極小点Ｍにおける粒径Ｄ６以上となる粒径を含むスペーサーの体積Ｖ１を極小点Ｍにおける粒径Ｄ６以下となる粒径を含むスペーサーの体積Ｖ２で割った値（Ｖ１／Ｖ２）は、０．１以上５．０以下である。

Ｖ１／Ｖ２が０．１未満の場合には、粒径の大きいスペーサーの割合が小さくなるため、粒径の大きいスペーサーが相当程度広い間隔をあけて透明基板１１間に分散されてしまう。これにより、接着層の厚さを均一にすることができず、透明基板１１間の間隔を一定にできなくなる場合が起こり得る。

一方、Ｖ１／Ｖ２が０．５より大きい場合には、粒径の大きいスペーサーの割合が非常に大きくなる。粒径の大きいスペーサーは高価であるため、製造コストが増加する。また、接着剤とスペーサーとは、所定の重量比で混合される。このため、粒径の大きいスペーサーの割合が大きくなると、全体としてスペーサーの充填率が下がる一方で、接着剤の体積が増加する。

これにより、接着剤が硬化する際に発生する硬化収縮の影響を大きく受けたり、温度変化による影響を大きく受けたりする。この結果、製造工程において、接着剤によって接着された透明基板１１が歪んだり、割れたりする場合がある。

本実施の形態においては、実施の形態１に係る光学素子およびマイクロミラーアレイの製造方法に準拠して、光学素子およびマイクロミラーアレイを製造することにより、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。

なお、接着剤として、Ｖ１側のスペーサーの平均粒径を４．０μｍとし、Ｖ２側の平均粒径を０．２μｍとし、Ｖ１／Ｖ２を３．０とし、接着剤の重量比とスペーサーの重量比を１：０．３としたものを使用して、光学素子を製造した場合に、特に光反射部の平行度およびピッチ精度が優れ、所定方向に並ぶ複数の光反射部７の歪みが抑制されるとともに、割れ欠けが低減された光学素子が得られた。

なお、本実施の形態においては、スペーサーは、最も大きい粒径Ｄ５を有する頻度ピークＦ５における粒径より大きい最大粒径を有していてもよい。この場合には、最大粒径における頻度が、最も大きい粒径Ｄ５を有する頻度ピークＦ５の２０％以上１００％以下であることが好ましい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 空中映像表示装置、２ マイクロミラーアレイ、３ 表示部、４ 空中映像、６ 透明体、７ 光反射部、１０，１０Ａ，１０Ｂ 光学素子、１０ａ，１０ｂ 切断面、１１ 透明基板、１１ａ，１１ｂ 主表面、１２ 反射面、２０ 積層体、３０ 接着剤、５０ 積層ブロック、７０ 保護フィルム、８０ ダミー基板、１００ 加圧装置、１１０ 上型ダイプレート、１２０ 下型ダイプレート、１２１ 置面、１３１，１３２，１３３，１３４ 可動軸、１４１，１４２，１４３，１４４ 油圧機構、１５１，１５２，１５３，１５４ 圧力測定装置、１６１，１６２，１６３，１６４ 倒れ防止部材。

Claims (10)

1. 複数の平面形状を有する光反射部が間隔をあけて第１方向に並ぶように構成された光学素子の製造方法であって、
   互いに対向する２つの主表面の少なくとも一方に前記光反射部となる反射面を形成した複数の透明基板を準備する工程と、
   前記透明基板の前記２つの主表面のうち片側に接着剤を塗布する工程と、
   前記透明基板が有する前記反射面および他の前記透明基板が有する前記反射面が前記透明基板と他の前記透明基板が並ぶ方向において少なくとも一方側に揃うように、前記接着剤が塗布された側から他の前記透明基板を重ね合せて、前記透明基板と他の前記透明基板との間に前記接着剤を充填する工程と、
   前記接着剤を塗布する工程および前記接着剤を充填する工程を所望の回数繰り返して、複数の前記透明基板が積層された積層体を形成する工程と、
   積層方向に平行な前記積層体の中心軸を取り囲むように配置される少なくとも３つ以上の複数の可動軸を制御可能な圧力制御機構を含む加圧装置を用いて、前記複数の可動軸に負荷する圧力を制御し、前記積層方向における前記積層体の一端側に位置する前記透明基板の前記主表面と、前記積層方向における前記積層体の他端側に位置する前記透明基板の前記主表面とが平行な状態を維持しつつ、少なくとも前記積層方向の一方側から前記積層体を加圧し、積層ブロックを形成する工程と、
   前記積層ブロックにおいて互いに隣り合う前記透明基板間に充填された前記接着剤を硬化させる工程と、
   前記反射面に対して垂直な方向に前記積層ブロックを切断することにより、前記光学素子を切り出す工程と、
   前記光学素子の切断面を研磨する工程とを、備えた光学素子の製造方法。
2. 前記積層ブロックを形成する工程において、前記複数の可動軸のそれぞれに負荷されている圧力を測定しつつ、測定された圧力に基づいて前記複数の可動軸のそれぞれに負荷する圧力を決定することで、前記複数の可動軸に負荷する圧力を制御する、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記積層ブロックを形成する工程において、前記積層方向における前記積層体の高さが基準高さに到達するまで継続して加圧する、請求項１または２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記積層ブロックを形成する工程は、予め形成された前記積層ブロックに対して、前記透明基板を準備する工程、前記接着剤を塗布する工程、前記接着剤を充填する工程、および前記積層体を形成する工程を実施し新たな積層体を形成する工程と、
   予め形成された前記積層ブロックとともに前記新たな積層体を加圧し、新たな積層ブロックを形成する工程と、をさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記接着剤として、スペーサーが混入されたものを用い、
   前記接着剤を塗布する工程において、前記スペーサーが分散されるように撹拌された状態で前記接着剤を塗布する、請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
6. 前記接着剤として、硬化前の粘度が５０［ｍＰａ・ｓ］以上３００［ｍＰａ・ｓ］以下であり、熱膨張係数が１００［１０^−６／Ｋ］以下であり、かつ、２３℃の温度環境下において、硬度が１［Ｎ／ｍｍ^２］より大きくなるまでの時間が１０時間以上、または、２３℃の温度環境下において、硬度が１０［Ｎ／ｍｍ^２］より大きくなるまでの時間が２０時間以上であるものを用いる、請求項１から５のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
7. 前記接着剤として、２液性エポキシ系接着剤を用いる、請求項１から６のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
8. 前記加圧装置は、前記積層体を挟み込んで加圧するための一対のプレートを含み、
   前記積層ブロックを形成する工程は、前記積層方向の前記一方側に位置する前記プレートと前記積層体との間に、前記積層体側から保護フィルムとダミー基板とを順に配置して、前記一対のプレートで前記ダミー基板、前記保護フィルムおよび前記積層体を挟み込んで前記積層体を加圧する、請求項１から７のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
9. 前記積層ブロックは、略直方体形状を有し、前記接着剤を硬化させる工程において、前記積層ブロックが有する前記積層方向に平行な４つの周側面の各中心近傍に前記積層方向に沿って倒れ防止部材を線接触させる、請求項１から８のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法によって製造された前記光学素子を２つ準備する工程と、
    ２つの前記光学素子がそれぞれ有する複数の前記光反射部が、貼り合せ方向から見た場合に互い直交するように２つの前記光学素子を貼り合せる工程とを備えた、マイクロミラーアレイの製造方法。

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