JP5590101B2

JP5590101B2 - 偏光変換素子

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Publication number: JP5590101B2
Application number: JP2012256134A
Authority: JP
Inventors: 恵子熊谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: JP2013054382A

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、複数の透光性部材の間に光学薄膜を挟んで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、それぞれ内部に反射膜が設けられた２つの透光性部材の間に偏光分離膜を挟んで順次積層し、これらの透光性部材の前記偏光分離膜の光射出面側に水晶位相板を設けた偏光分離素子（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位相差板である水晶位相板を接着し、次に第１の透光性部材の偏光分離膜と水晶位相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りように薄片加工される。この薄片加工では、水晶位相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、水晶位相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（主面）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接着剤である。

特許４０８０１９８号特開２００７−２０６２２５号公報

特許文献１および特許文献２に示される従来例では、目標の光学特性を得る為に、高精度な水晶板の厚み加工が要求される。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、均一な圧力で水晶板を接着しない場合、接着剤の厚みにムラが生じるおそれがある。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。

本発明の目的は、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、前記光学接着剤はスペーサー粒子を分散した光学接着剤液から形成され、前記光学接着剤液を少なくともどちらか一方の前記透光性部材の主面上の複数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、圧縮変位荷重の異なるスペーサー粒子をこの種類ごとに前記光学接着剤の液体中に分散した複数種類の光学接着剤液を準備し、前記滴下工程では、前記複数種類の光学接着剤液をそれぞれ前記主面上の複数の滴下箇所に滴下することを特徴とする。

この構成の本適用例では、圧縮変位荷重が異なるスペーサー粒子を分散した複数種類の光学接着剤液をそれぞれ複数の滴下箇所に滴下する。挟持工程で主面同士を互いに押圧する場合、通常の場合、透光性部材の端部を保持して圧力伝達するので、押圧の強さは主面において局所的に強弱が発生する。押圧が強く伝達する主面の箇所に、圧縮変位荷重が大きいスペーサー粒子を滴下すれば、その箇所のスペーサー粒子の変形は小さくなり、接着剤の厚みの主面内の分布を均一なものとすることができる。
具体的には、圧縮変位荷重が小さいスペーサー粒子１３のみを用いた場合では、大きな押圧力が加わったスペーサー粒子１３の一部が局所的に変形して接着剤１８の厚みが不均一になる（図１０参照）。しかし、本適用例では、このようなおそれがなく、十分な押圧力を加えても接着剤の厚みを主面全体に対して均一にすることができる。

ここで逆に、押圧力が不十分であると、スペーサー粒子が接着剤の厚み方向に重なり合った部分が生じ、接着剤の厚みが不均一なものとなってしまう。従って、挟持工程では過大な押当力をかけてしまう傾向にある。しかし、本適用例では、圧縮変位荷重の大きいスペーサー粒子を含有するため、過大な押圧力をかけても圧縮変位荷重の大きいスペーサー粒子が過剰な変形を防止するので、接着剤全体の厚みを均一にすることができる。

よって、適切な強弱の押圧力を制御して透光性部材と結晶性基板とを貼り合せなくても、若干大きな押圧力を加えることで、安定して接着剤全体の厚みを均一にすることができる。
したがって、本適用例における光学物品の製造方法では、接着剤の厚みムラを防止し、次の薄片加工において水晶位相板等の研磨後厚みの精度を向上することにより、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、前記複数種類の光学接着剤液の複数の滴下箇所は、透光性部材の主面上の中心部の少なくとも一箇所と、前記中心部と前記主面上の外縁部との中間領域の複数の箇所であることが好ましい。

この構成の本適用例では、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で、前記中心部と前記主面の外縁部との中間領域の複数の箇所に異なった押当力が伝達されても、形成される接着剤の厚みが主面全体で均一にすることができるので、その接着剤の上に設けられる透光性基板を均一な厚みに薄片加工することができる。

［適用例３］
本適用例における光学物品の製造方法は、前記複数種類の光学接着剤液は第一の光学接着剤液と第二の光学接着剤液とで構成され、第一の光学接着剤液は第二の光学接着剤液よりも圧縮変位荷重が大きく、前記主面上の中心部に第二の光学接着剤液を滴下し、前記主面上の中心部と外縁部との中間領域の複数の箇所に第一の光学接着剤液を滴下することが好ましい。

この構成の本適用例では、接着剤液を透光性部材の主面の中心部を中心とした同心円上に滴下するので、透光性部材の主面同士が押圧されるときに、外縁部に向けて、複数種類の接着剤液が主面の間を濡れ広がる。このため、複数種類のスペーサー粒子は、接着剤とともに主面同士の間の中心部を中心に濡れ広がる。
このため、主面の中心部に滴下された接着剤液に分散するスペーサー粒子は、接着剤において、主面の中心部付近に分布し、主面上の中心部と外縁部との中間領域に滴下された接着剤に分散するスペーサー粒子は、主面の外縁部に近いところに分布することとなる。
よって、透光性部材の主面上に接着剤液を滴下する位置によって、スペーサー粒子の主面間の分布を容易に制御することができる。
挟持工程において、透光性部材の主面同士が押圧する際、主面は光学部品として光線が透過する等の領域であり、汚れとキズの発生を嫌うので主面よりも外縁部に圧力を伝達するのが多い。よって、外縁部に近くところに押圧の力点が配置されるので、スペーサー粒子が変形しやすい。従って、主面上の中心部と外縁部との中間領域に圧縮変位荷重が大きいスペーサー粒子を分散した光学接着剤液を滴下することによって、主面上の中心部と外縁部との中間領域のスペーサー粒子の変形は小さく、主面全体の接着剤の厚みは均一な分布となる。

［適用例４］
本適用例における光学物品の製造方法は、前記主面上の中心部には、前記光学接着剤と実用上概ね同じ屈折率であるスペーサー粒子を分散した光学接着剤液が滴下されることが好ましい。

この構成の本適用例では、透光性部材の主面の中心部に接着剤と概ね同じ屈折率のスペーサー粒子が分散された接着剤液を滴下するので、透光性部材同士貼り合わせた際、主面の中心部に接着剤と同等の屈折率のスペーサーが分布することとなる。
このため、スペーサー粒子と接着剤との光学特性が略同一であるので、この中心部を光が透過する際、この光がスペーサー粒子を透過しても、接着剤を透過する光と同等の光学的特性となる。一般に主面の中心部に多くの光が通過する。
つまり、スペーサー粒子を混合した接着剤を用いても、多くのに光が透過する領域には同等の光学的特性を得られるスパーサ粒子を分布させ、光学接着剤の厚みに影響する主面上の中心部と外縁部との中間領域には押圧を制御しやすいスペーサー粒子を分布させることにより、透過する光の光学特性と光学接着剤の主面での均一な分布とを両立した光学物品を得ることができる。

［適用例５］
本適用例における光学物品の製造方法は、前記透光性部材が、ガラス基板と水晶位相板であって、前記光学物品は、前記ガラス基板と前記水晶位相板とが前記光学接着剤液を挟持して積層された第一積層体と、前記ガラス基板の主面に偏光分離膜および反射膜が形成された第二積層体と、が交互に連結された偏光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、光学接着剤を主面に均一な厚みで接着することができるので、第一積層体のガラス面を基準面として薄片加工しても、水晶位相板を均一な厚みで製造することができる。従って、高精度な偏光変換精度を有する偏光変換素子を製造することができる。
[適用例６]
本適用例における光学物品は、互いに略平行な光入射面と光出射面とを有する偏光変換素子であって、前記光出射面に略４５°の角度をもって複数の界面で設けられた複数の透光性部材であるガラス基板と、前記複数の界面に交互に設けられた偏光分離膜および反射膜と、前記偏光分離膜と前記ガラス基板との間に設けられた水晶位相板と、前記ガラス基板と前記反射膜の界面、前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面、前記水晶位相板と前記偏光分離膜の界面に設けられた接着剤とを備え、前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面に設けられた接着剤には圧縮変位荷重が異なる複数種類のスペーサー粒子が分布し、前記スペーサー粒子が種類ごとに配置されていることを特徴とする偏光変換素子であることが好ましい。
[適用例７]
本適用例の光学物品は、前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面に設けられた接着剤は、第一の接着剤と第二の接着剤で構成され、前記第一の接着剤のスペーサー粒子は前記第二の接着剤のスペーサー粒子よりも圧縮変位荷重が大きく、前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面の中心部は前記第二の接着剤が配置され、端部側には前記第一の接着剤、もしくは前記第二の接着剤が配置されていることを特徴とする偏光変換素子であることが好ましい。
[適用例８]
本適用例の光学物品は、前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面の中心部には、前記接着剤と実用上概ね同じ屈折率であるスペーサー粒子が配置されていることを特徴とする偏光変換素子であることが好ましい。

本実施形態におけるＰＳ変換素子の概略図。ガラス基板に接着剤液を滴下した状態を示す概略図。本実施形態におけるガラス基板と水晶位相板とを貼り合せる方法を説明するための概略図。本実施形態におけるガラス基板と水晶位相板とを貼り合わせる方法を説明するための模式図。本実施形態における水晶位相板の薄片加工工程を説明するための概略図。本実施形態における第一積層体と第二積層体とを連結する方法を説明するための概略図。本実施形態における第一積層体と第二積層体とを連結した積層体を示す斜視図。本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。本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。圧縮変位荷重の小さいスペーサー粒子のみを用いた場合の貼合工程を説明する概略図。

［光学系の構成］
図１は、本実施形態における偏光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位相板である水晶基板（以下。水晶板）１７と、ガラス基板１４、偏光分離膜１５、反射膜１６および水晶基板１７の界面に設けられた接着剤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は本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。

接着剤１８には、２種類の接着剤液１８１，１８２が用いられている。これら接着剤液１８１，１８２には、それぞれ２種類のスペーサー粒子１３１，１３２が分散されている。これらのスペーサー粒子１３１，１３２には、例えば互いに圧縮変位荷重並びに屈折率の異なるものを用いてもよい。
具体的には、スペーサー粒子１３１には、接着剤１８と同等の屈折率でかつスペーサー粒子１３２より１０％圧縮変位荷重の小さいものを用いる。一方、スペーサー粒子１３２には、スペーサー粒子１３１より１０％圧縮変位荷重が大きいものであればよい。

また、スペーサー粒子１３１，１３２の粒径は、２μｍ〜１０μｍ程度であり、これら粒径は同程度のものを用いる。
接着剤１８は、その厚みがスペーサー粒子に１３１，１３２の粒径と実用上略同じに形成される。そして、この接着剤１８を形成する接着剤液１８１，１８２には、紫外線硬化型接着剤を用いることができる。そしてこのとき、これら接着剤液１８１，１８２には、互いに同じ屈折率のものを用いるのが好ましく、より好ましくは同じ材料、つまり、同じ素性のものを用いるのがよい。
さらには、２種の接着剤液１８１，１８２に分散するスペーサー粒子１３１，１３２の含有濃度は、接着剤液１８１のほうが接着剤液１８２よりも高いほうが好ましい。

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、ＳｉＯ₂よりなる低屈折率層と、ＭｇＦ₂よりなる高屈折率層と、Ｌａ₂Ｏ₃とＡｌ₂Ｏ₃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ＳｉＯ₂よりなる低屈折率層とＴｉＯ₂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。

水晶基板１７は、厚さが例えば、２８μｍとされた短冊状の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。
水晶基板１７は、ＳｉＯ₂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、接着剤１８および水晶基板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、を繰り返し連結した繰り返し構造を有する。

本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接着剤を投入する。その後、撹拌装置で撹拌しながら混合撹拌槽にスペーサーを投入する。このとき、スペーサーは、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、スペーサーが均一に分散するまで撹拌を続ける。混合時に併せて脱気（脱泡）を行うとさらに好ましい。

［滴下工程］
図２は、ガラス基板に接着剤液を滴下した状態を示す概略図である。
矩形状のガラス基板１４は、その外縁部から離れた中心部としての光透過部Ａを有している。この光透過部Ａは図示しないＰＳ変換素子において主な光が透過する箇所である。
滴下工程では、光透過部Ａの中心に接着剤液１８１を滴下し、その外縁部に近い、矩形状のガラス基板１４の四隅には接着剤液１８２を滴下する。
このとき、接着剤液１８１，１８２を滴下する方法としては、複数のチャージノズルを備えたディスペンサーを用いて接着剤液１８１，１８２を一度に複数箇所に対して滴下してもよいし、単一のチャージノズルで光透過部Ａの中心に接着剤液１８１を滴下し、中央部と外縁部との中間領域に接着剤液１８２を滴下してもよい。
なお、スペーサー粒子１３１，１３２は、それぞれ接着剤液１８１，１８２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。

［挟持工程］
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の主面上に接着剤液１８１，１８２を滴下し支持体１４Ａを形成し、この支持体１４Ａの上に水晶基板１７を重ね合わせる。その後、水晶基板１７の上から重石板２３を載置することで、接着剤１８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ている。
よって、ガラス基板１４と水晶基板１７とを押圧する際、ガラス基板１４と水晶基板１７とがズレないようになっている。

図４は、本実施形態におけるガラス基板と水晶基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、１箇所の光透過部Ａ（図２参照）のみを拡大したガラス基板１４の上に光透過部Ａの中心に接着剤液１８１を、その中心と外縁部の中間領域に接着剤液１８２を滴下し、その上から水晶基板１７を重ね合わせる。このとき、図４（Ｂ）に示すように、接着剤液１８１は水晶基板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。一方、接着剤液１８２は、中間領域から外縁部方向へと濡れ広がる。
ここで、接着剤液１８１液は接着剤液１８２より、滴下された量が多いので、水晶基板１７を押付けてガラス基板１４に近接させていくにつれて、接着剤液１８１の外縁部方向への濡れ広がりが、接着剤液１８２の中心方向への濡れ広がりに対抗し、接着剤液１８２を外縁部方向へと押し流す。

そして、図４（Ｃ）に示すように、接着剤１８において、接着液１８１は光透過部Ａの中心に位置し、接着剤液１８２は光透過部Ａの外縁部に近い位置に分布することとなる。つまり、光透過部Ａの中心には、スペーサー粒子１３１が分布し、光透過部Ａと外縁部との中間領域にはスペーサー粒子１３２が分布する。
さらに、このとき、スペーサー粒子１３１，１３２は、接着剤１８の厚み方向に重なり合うことなく、単一な層状に配置する。つまり、接着剤１８は、ガラス基板１４と水晶基板１７とに挟み込まれたスペーサー粒子１３１，１３２の粒径と実用上略同じとなる。このため、接着剤１８は、均一な厚みで形成され、厚みムラが生じ難い。

［薄片加工工程］
図５に基づいて薄片加工工程について説明する。
図５は、本実施形態における水晶基板の薄片加工工程を説明するための概略図である。
薄片加工を行う装置としては、図５（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。一方、水晶基板１７は、上方より摺動面３２Ａが所定圧力で当接される。そして、水晶基板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５（Ｂ）に示されるように、水晶基板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。

［積層体形成工程］
図６および図７に基づいて積層体形成工程について説明する。
図６は、本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７は、本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。図６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７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８および図９に基づいて説明する。
図８は、本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は、本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８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６参照）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９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。

以上の構成の本実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、圧縮変位荷重が異なるスペーサー粒子１３１，１３２を分散した複数種類の接着剤液１８１，１８２を用いているので、ガラス基板１４と水晶基板１７とを強い圧力で押圧した際、圧縮変位荷重が大きいものは変形し難いため、接着剤１８の厚みの主面内分布を均一なものとすることができる。
具体的には、圧縮変位荷重が小さいスペーサー粒子１３１のみを用いた場合に、大きな押圧力を加えるとスペーサー粒子１３１の一部が局所的に変形して接着剤１８の厚みが不均一になるおそれがある。しかし、圧縮変位荷重が異なるスペーサー粒子１３１，１３２を分散した複数種類の接着剤液１８１，１８２を複数箇所に滴下した後、押し当てて挟持すれば、過剰な押圧力を局所的に加えても接着剤１８の厚みの主面内分布は均一となる。
ここで逆に、押圧力が不十分であると、スペーサー粒子１３１が接着剤１８の厚み方向に重なり合ったままとなり、接着剤１８の厚みが不均一なものとなってしまう。
よって、適切な強弱の押圧力をスペーサー粒子１３１，１３２ごとに設定してガラス基板１４と水晶基板１７とを貼り合せなくても、若干大きな押圧力を加えることで、安定して接着剤１８の主面内の厚みを均一にすることができる。

（２）本実施形態では、支持体１４Ａと水晶基板１７とを貼り合わせた後、水晶基板１７を薄片加工する。このとき、支持体１４Ａと水晶基板１７とを貼り合わせる際に形成される接着剤１８の厚みの主面内分布が均一であるので、その接着剤１８の上に設けられる水晶基板１７を均一な厚みに薄片加工することができる。

（３）本実施形態では、接着剤液１８１，１８２をＰＳ変換素子１の光透過部Ａの中心を中心とした同心円上に液化するので、水晶基板１７が押圧されるときに、この光透過部Ａを中心に種々の接着剤液１８１，１８２が濡れ広がる。このため、種々のスペーサー粒子１３１，１３２は、接着剤液１８１，１８２と同様に光透過部Ａの中心を中心に同心円上に濡れ広がる。
このため、光透過部Ａの中心に塗布された接着剤液１８１に分散するスペーサー粒子１３１は、接着剤１８において、光透過部Ａの中心付近に分布し、光透過部Ａと外縁部の中間領域に滴下された接着剤液１８２に分散されるスペーサー粒子１３２は、接着剤１８において、外縁部に近い位置に分布することとなる。
よって、ガラス基板１４の主面上に滴下する位置によって、接着剤１８となった際のスペーサー粒子１３１，１３２の位置を容易に制御することができる。

（４）本実施形態では、ガラス基板１４の光透過部Ａの中心に接着剤１８と実用上略同じ屈折率を備えたスペーサー粒子１３１が分散された接着剤液１８１を滴下するので、水晶基板１７を貼り合わせた際、接着剤１８において、光透過部Ａの中心に接着剤１８と実用上略同じ屈折率のスペーサー粒子１３１が分布することとなる。
このため、スペーサー粒子１３１と接着剤１８との光学特性が略同一であるので、この光透過部Ａを光が透過する際、この光がスペーサー粒子１３１を透過しても、接着剤１８を透過する光と同等の光学的影響を受けることとなる。つまり、スペーサー粒子１３１を分散した接着剤液１８１を用いても、同等の光学特性にすることができる。なお、硬化処理前の液状の光学接着剤液と硬化後の接着剤とは同じ組成でも屈折率が異なる。本書ではこれを明示するために、硬化前の液状の接着剤を接着剤液として記述し、硬化後の接着剤を接着剤と表記した。

（５）本実施形態では、スペーサー粒子１３１，１３２の含有濃度が圧縮変位荷重の低いスペーサー粒子１３１のほうが、圧縮変位荷重の大きいスペーサー粒子１３２よりも高濃度であるので、光学特性への影響の少ないスペーサー粒子１３１が光透過部Ａに存在する比率がより一層高くなり、スペーサー粒子１３１，１３２による光学特性への影響を低減することができる。

（６）本実施形態では、圧縮変位荷重の大きいスペーサー粒子１３２がガラス基板１４の光透過部Ａの中心と外縁部の中間領域に滴下されるので、接着剤１８において光透過部Ａの外縁部に近い位置に分布する。
よって、中心に圧縮変位荷重の小さいスペーサー粒子１３１が分布しても、中心とその外縁部の中間領域のスペーサー粒子１３２が接着剤１８の厚みを制御することができる。
したがって、大きな押圧力を加えて貼り合わせる場合でも、より一層安定して厚みムラのない均一な厚みの接着剤１８を形成することができる。

（７）本実施形態では、ガラス基板１４と水晶基板１７とを貼り合わせる際、押圧力が過剰に加わっても、スペーサー粒子１３２が変形しにくく、ガラス基板１４と水晶基板１７との間に挟みこまれるので、接着剤１８を均一な厚みで形成することが容易にできる。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］
＜接着剤の調合＞
接着剤液１８１に含有するスペーサー粒子１３１の濃度が２ｗｔ％、接着剤液１８２に分散するスペーサー粒子１３２の濃度が１ｗｔ％となるように調合し、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１３１，１３２の分散性は良好であり、接着剤液１８１，１８２中にそれぞれ均一にスペーサー粒子１３１，１３２が分散していることを確認した。

＜挟持＞
ガラス基板１４上に接着剤液１８１を０．０４ｇ滴下し、接着剤液１８２を０．０２ｇ、複数の滴下箇所に滴下し、その上から水晶基板１７を載置する。そして、スペーサー粒子１３１，１３２を分散する接着剤液１８１，１８２がほぼ全面に濡れ広がったところで、１ｋＮの加重を６０ｓｅｃ加える。加圧後、２ｍＷ/ｃｍ²のＵＶランプを３００ｓｅｃ照射し、接着剤液１８１，１８２を硬化させて接着剤１８を得た。

＜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と水晶基板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Ａ（図２参照）と一致させてある。具体的には、ガラス基板１４および水晶基板１７の外周部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。

＜使用部材＞
ガラス基板１４、水晶基板１７、接着剤液１８１，１８２およびスペーサー粒子１３１，１３２としては、以下に示すものを使用した。なお、接着剤液１８１と接着剤液１８２とは同じ材料を用いた。
・ガラス基板１４（厚み２．８ｍｍ、ＰＶ＝０．００１ｍｍ以下、平行度±０．００１以下）
・水晶基板１７（厚み０．１ｍｍ、ＰＶ＝０．００１ｍｍ以下）
・接着剤液１８１，１８２（サンライズＭＳＩ社製：ＰｈｏｔｏＢｏｎｄ３００、紫外線硬化型、硬化後屈折率１．５１）
・１０％圧縮変位荷重が低いスペーサー粒子１３１（日本触媒製：エポスターＹＳ、１０％圧縮変位荷重０．１６ｇｆ、屈折率１．５１、粒径５．０μｍ、ＣＶ値３．５）・１０％圧縮変位荷重が大きいスペーサー粒子１３２（日揮触媒化成製：真絲球、１０％圧縮変位荷重０．２９ｇｆ、屈折率１．４５、粒径５．０μm、ＣＶ値１．６）

［比較例１］
比較例１では、実施例１の接着剤液１８２のみを用いた。
塗布量、塗布パターンを含むその他の構成は、実施例１と同様である。

［比較例２］
比較例２では、実施例１の接着剤液１８１のみを用いた。
塗布量、塗布パターンを含むその他の構成は、実施例１と同様である。

＜結果＞
実施例および比較例の結果を以下の表１に示す。

＜まとめ＞
スペーサー粒子１３１，１３２を用いた実施例では、透過波面収差が０．５１μｍと小さく、ヘイズ値が０．６５と良好な値（１．０以下）を示した。この程度のヘイズが発生しても、偏光変換素子１としては光学特性上問題ないことがわかっている。
これに対し、スペーサー粒子１３２のみを用いた比較例１では、スペーサー粒子１３２の圧縮変位荷重が大きいことから透過波面収差が０．５２μｍと小さく、接着剤１８の厚みが均一であることが確認できた。しかし、スペーサー粒子１３２と接着剤液１８２との屈折率が異なることから、ヘイズ値が１．１１と大きな値を示した。これは光透過部Ａにスペーサー粒子１３２がかなりの密度で存在していたためと考えられる。

次に、スペーサー粒子１３１のみを用いた比較例２では、スペーサー粒子１３１の圧縮変位荷重が小さいことから透過波面収差が０．６５μｍと大きく、接着剤１８の厚みが均一でないことが確認できた。
しかし、スペーサー粒子１３１と接着剤液１８１との屈折率が同等であることから、ヘイズ値が０．４７と小さな値を示した。これは光透過部Ａにスペーサー粒子１３１がかなりの密度で存在しても、光学特性に影響がないためと考えられる。
以上より、それぞれ利点欠点を持つ２種類のスペーサー粒子１３１，１３２を適材適所に活用することにより、接着剤の厚みが均一なＰＳ変換素子１が容易に製造できることが確認できた。

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。
本実施形態では、水晶基板１７を貼り合せた後、薄片加工したが、これに限らず、薄片加工した水晶基板を貼り合わせることでＰＳ変換素子１を製造してもよい。
また、本実施形態では、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に接着剤液１８１，１８２を用いて水晶基板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。

本実施形態では、接着剤液１８２を光透過部Ａの四隅に塗布したが、これに限らない。例えば、同心円上に円状に接着剤液１８２を塗布してもよいし、同心円上でなくとも、接着剤液１８１よりも外側に矩形状に塗布してもよい。
つまり、接着剤液１８１よりも外側に接着剤液１８２が塗布されれば、いずれでもよい。

本実施形態では、粒状のスペーサー粒子１３１，１３２を用いたがこれに限らず、棒状のスペーサー粒子１３１，１３２であってもよい。また、粒状のスペーサー粒子１３１，１３２と棒状のスペーサー粒子１３１，１３２とを併用してもよい。
本実施形態では、圧縮変位荷重として１０％圧縮変位荷重をスペーサー粒子の選択の指標として用いた。これは初期の開放放置状態から押圧を加えて初期値の１０％減少する荷重値である。しかし、これに限らず、この他の力学的な指標をスペーサー粒子の圧縮変位荷重の指標として用いてもよい。

本発明は、プロジェクター、その他の装置に用いられる偏光変換素子、その他の光学物品に利用できる。

１…ＰＳ変換素子（光学物品）、１３１，１３２…スペーサー粒子、１４…ガラス基板（透光性部材）、１５…偏光分離膜、１６…反射膜、１７…水晶基板（結晶性材料）、１８…接着剤、１８１，１８２…接着剤液、Ａ…光透過部（中心部）。

Claims

互いに略平行な光入射面と光出射面とを有する偏光変換素子であって、
前記光出射面に略４５°の角度をもって複数の界面で設けられた複数の透光性部材であるガラス基板と、
前記複数の界面に交互に設けられた偏光分離膜および反射膜と、前記偏光分離膜と前記ガラス基板との間に設けられた水晶位相板と、
前記ガラス基板と前記反射膜の界面、前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面、前記水晶位相板と前記偏光分離膜の界面に設けられた接着剤とを備え、
前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面に設けられた接着剤には圧縮変位荷重が異なる複数種類のスペーサー粒子が分布し、前記スペーサー粒子が種類ごとに配置されていることを特徴とする偏光変換素子。
請求項１に記載の偏光変換素子であって、
前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面に設けられた接着剤は、第一の接着剤と第二の接着剤で構成され、前記第一の接着剤のスペーサー粒子は前記第二の接着剤のスペーサー粒子よりも圧縮変位荷重が大きく、
前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面の中心部は前記第二の接着剤が配置され、端部側には前記第一の接着剤、もしくは前記第二の接着剤が配置されていることを特徴とする偏光変換素子。
請求項１から請求項２のいずれかに記載の偏光変換素子であって、
前記ガラス基板と前記水晶位相板の界面の中心部には、前記接着剤と実用上概ね同じ屈折率であるスペーサー粒子が配置されていることを特徴とする偏光変換素子。