JPWO2019188010A1 - 光学素子、偏光変換素子、画像表示装置及び光学素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記第1のガラス基材は、第1の接合面を有する。
前記第2のガラス基材は、第2の接合面を有する。
前記光学機能膜は、前記第1の接合面を被覆する。
前記無機接合層は、前記光学機能膜と前記第2の接合面との間に設けられ、前記第2の接合面と直接接合により接合されたシリコン化合物からなる。
前記偏光分離素子は、第1の接合面を有する第1のガラス基材と、第2の接合面を有する第2のガラス基材と、前記第1の接合面に設けられた光学機能膜と、前記光学機能膜と前記第2の接合面との間に設けられ、前記第2の接合面と直接接合により接合されたシリコン化合物からなる無機接合層とを有する。
前記無機波長板は、前記無機接合層を透過した第1の偏光を、前記第1の偏光と直交する第2の偏光に変換する。
前記支持体は、前記偏光分離素子に対して前記無機波長板が間隔を介して対向するように前記偏光分離素子と前記無機波長板とを共通に支持する。
前記偏光変換素子は、偏光分離素子と、無機波長板と、支持体とを有する。
前記偏光分離素子は、第1の接合面を有する第1のガラス基材と、第2の接合面を有する第2のガラス基材と、前記第1の接合面に設けられた光学機能膜と、前記光学機能膜と前記第2の接合面との間に設けられ、前記第2の接合面と直接接合により接合されたシリコン化合物からなる無機接合層とを有する。
前記無機波長板は、前記無機接合層を透過した第1の偏光を、前記第1の偏光と直交する第2の偏光に変換する。
前記支持体は、前記偏光分離素子に対して前記無機波長板が間隔を介して対向するように前記偏光分離素子と前記無機波長板とを共通に支持する。
第1のガラス基材の表面に光学機能膜を形成し、
前記光学機能膜の上にシリコン化合物からなる無機接合層を形成し、
前記無機接合層に、第2のガラス基材をプラズマ接合により接合する。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
図1は、本技術の一実施形態に係る偏光変換素子100の構成を示す分解斜視図、図2は偏光素子100の要部の概略断面図である。偏光変換素子100は、偏光分離素子10と、無機波長板20と、これらを支持する支持体30とを備える。偏光変換素子100は、無偏光の入射光Lを所定の偏光(本例ではP偏光)に変換する光学素子である。
偏光分離素子10は、光入射面101と、光出射面102とを有する。偏光分離素子10は、入射光Lの偏光方向によって入射光Lを透過し又は反射する光学素子(偏光ビームスプリッタ)である。
無機波長板20は、反射層14で反射されたS偏光光LsをP偏光光Lpに変換する光学素子(1/2波長板)である。無機波長板20は、典型的には、X軸方向に長手の矩形状の水晶板で構成され、偏光分離素子10の光出射面102に所定の間隔をおいて配置される。
支持体30は、第1の支持フレーム110と第2の支持フレーム120との接合体で構成される。第1の支持フレーム110は、複数のアパーチャ111を有する金属板で構成され、偏光分離素子10の光入射面101側に配置される。第2フレーム120は、偏光分離素子10の光出射面102側に配置された額縁状の金属板で構成される。第1の支持フレーム110及び第2の支持フレーム120は、偏光分離素子10及び無機波長板20を挟んで接着層130もしくは適宜の連結機構を介して相互に接合される。
続いて、偏光分離素子10の製造方法、特に、偏光分離層13の製造方法について説明する。
図6は、偏光分離素子10の製造方法の一例を示す概略工程図である。この例では、第1のガラス基材11上に偏光分離膜131及び無機接合層132が成膜され(図6A)、無機接合層132の表面及び第2のガラス基材12の接合面12aが研磨により平坦化された後(図6B)、無機接合層132と第2のガラス基材12とが直接接合される(図6C)。つまり、本例では、無機接合層132を形成した後、第2のガラス基材12を接合する前に、無機接合層132及び第2のガラス基材12の接合面12aが研磨される。
図8は、偏光分離素子10の製造方法の他の一例を示す概略工程図である。この例では、第1のガラス基材11の接合面11a及び第2のガラス基材12の接合面12aが研磨により平坦化され(図8A)、第1のガラス基材の接合面11aに偏光分離膜131及び無機接合層132が順に成膜された後(図8B)、無機接合層132と第2のガラス基材12とが直接接合される(図8C)。つまり、本例では、偏光分離層13が形成される前に、第1のガラス基材の接合面11aが研磨され、第2のガラス基材12を無機接合層132に接合する前に、第2のガラス基材12の接合面12aが研磨される。
しかしながら、ガラス基材と偏光分離膜との接合部に有機系の接着剤が用いられているため、耐熱性が低く、光による劣化が避けられない。
続いて、以上のように構成される偏光変換素子100を有する照明光学系を備えた画像表示装置について説明する。図10は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置200を示す概略構成図である。
(1) 第1の接合面を有する第1のガラス基材と、
第2の接合面を有する第2のガラス基材と、
前記第1の接合面を被覆する光学機能膜と、
前記光学機能膜と前記第2の接合面との間に設けられ、前記第2の接合面と直接接合により接合されたシリコン化合物からなる無機接合層と
を具備する光学素子。
(2)上記(1)に記載の光学素子であって、
前記シリコン化合物は、シリコン酸化物である
光学素子。
(3)上記(1)又は(2)に記載の光学素子であって、
前記直接接合は、プラズマ接合である
光学素子。
(4)上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の光学素子であって、
前記無機接合層及び前記第2の接合面の表面粗さ(Ra)は、2nm以下である
光学素子。
(5)上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の光学素子であって、
前記無機接合層の厚みは、200nm以上1000nm以下である
光学素子。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の光学素子であって、
前記光学機能膜は、第1の屈折率を有する第1の誘電体と、前記第1の屈折率とは異なる第2の屈折率を有する第2の誘電体とを交互に積層した光学多層膜である
光学素子。
(7)上記(6)に記載の光学素子であって、
前記光学多層膜は、偏光分離膜である
光学素子。
(8)上記(7)に記載の光学素子であって、
前記第1のガラス基材及び前記第2のガラス基材各々の屈折率(nd)は、1.6以上1.8以下である
光学素子。
(9) 第1の接合面を有する第1のガラス基材と、第2の接合面を有する第2のガラス基材と、前記第1の接合面に設けられた光学機能膜と、前記光学機能膜と前記第2の接合面との間に設けられ、前記第2の接合面と直接接合により接合されたシリコン化合物からなる無機接合層とを有する偏光分離素子と、
前記無機接合層を透過した第1の偏光を、前記第1の偏光と直交する第2の偏光に変換する無機波長板と
前記偏光分離素子に対して前記無機波長板が間隔を介して対向するように前記偏光分離素子と前記無機波長板とを共通に支持する支持体と
を具備する偏光変換素子。
(10) 第1の接合面を有する第1のガラス基材と、第2の接合面を有する第2のガラス基材と、前記第1の接合面に設けられた光学機能膜と、前記光学機能膜と前記第2の接合面との間に設けられ、前記第2の接合面と直接接合により接合されたシリコン化合物からなる無機接合層とを有する偏光分離素子と、
前記無機接合層を透過した第1の偏光を、前記第1の偏光と直交する第2の偏光に変換する無機波長板と
前記偏光分離素子に対して前記無機波長板が間隔を介して対向するように前記偏光分離素子と前記無機波長板とを共通に支持する支持体と
を有する偏光変換素子
を具備する画像表示装置。
(11) 第1のガラス基材の表面に光学機能膜を形成し、
前記光学機能膜の上にシリコン化合物からなる無機接合層を形成し、
前記無機接合層に、第2のガラス基材をプラズマ接合により接合する
光学素子の製造方法。
(12)上記(11)に記載の光学素子の製造方法であって、さらに、
前記無機接合層を形成した後、前記第2のガラス基材を接合する前に、前記無機接合層及び前記第2のガラス基材の接合面を研磨する
光学素子の製造方法。
(13)上記(11)に記載の光学素子の製造方法であって、さらに、
前記光学機能膜を形成する前に、前記第1のガラス基材の表面を研磨し、
前記第2のガラス基材を前記無機接合層に接合する前に、前記第2のガラス基材の接合面を研磨する
光学素子の製造方法。
(14)上記(11)〜(13)のいずれか1つに記載の光学素子の製造方法であって、
前記無機接合層は、イオンビームスパッタ法又はバイアススパッタ法により形成される
光学素子の製造方法。
11…第1のガラス基材
12…第2のガラス基材
13…偏光分離層
14…反射層
20…無機波長板
30…支持体
100…波長変換素子
131…偏光分離膜
132…無機接合層
200…画像表示装置
Claims (14)
- 第1の接合面を有する第1のガラス基材と、
第2の接合面を有する第2のガラス基材と、
前記第1の接合面を被覆する光学機能膜と、
前記光学機能膜と前記第2の接合面との間に設けられ、前記第2の接合面と直接接合により接合されたシリコン化合物からなる無機接合層と
を具備する光学素子。 - 請求項1に記載の光学素子であって、
前記シリコン化合物は、シリコン酸化物である
光学素子。 - 請求項1に記載の光学素子であって、
前記直接接合は、プラズマ接合である
光学素子。 - 請求項1に記載の光学素子であって、
前記無機接合層及び前記第2の接合面の表面粗さ(Ra)は、2nm以下である
光学素子。 - 請求項1に記載の光学素子であって、
前記無機接合層の厚みは、200nm以上1000nm以下である
光学素子。 - 請求項1に記載の光学素子であって、
前記光学機能膜は、第1の屈折率を有する第1の誘電体と、前記第1の屈折率とは異なる第2の屈折率を有する第2の誘電体とを交互に積層した光学多層膜である
光学素子。 - 請求項6に記載の光学素子であって、
前記光学多層膜は、偏光分離膜である
光学素子。 - 請求項7に記載の光学素子であって、
前記第1のガラス基材及び前記第2のガラス基材各々の屈折率(nd)は、1.6以上1.8以下である
光学素子。 - 第1の接合面を有する第1のガラス基材と、第2の接合面を有する第2のガラス基材と、前記第1の接合面に設けられた光学機能膜と、前記光学機能膜と前記第2の接合面との間に設けられ、前記第2の接合面と直接接合により接合されたシリコン化合物からなる無機接合層とを有する偏光分離素子と、
前記無機接合層を透過した第1の偏光を、前記第1の偏光と直交する第2の偏光に変換する無機波長板と
前記偏光分離素子に対して前記無機波長板が間隔を介して対向するように前記偏光分離素子と前記無機波長板とを共通に支持する支持体と
を具備する偏光変換素子。 - 第1の接合面を有する第1のガラス基材と、第2の接合面を有する第2のガラス基材と、前記第1の接合面に設けられた光学機能膜と、前記光学機能膜と前記第2の接合面との間に設けられ、前記第2の接合面と直接接合により接合されたシリコン化合物からなる無機接合層とを有する偏光分離素子と、
前記無機接合層を透過した第1の偏光を、前記第1の偏光と直交する第2の偏光に変換する無機波長板と
前記偏光分離素子に対して前記無機波長板が間隔を介して対向するように前記偏光分離素子と前記無機波長板とを共通に支持する支持体と
を有する偏光変換素子
を具備する画像表示装置。 - 第1のガラス基材の表面に光学機能膜を形成し、
前記光学機能膜の上にシリコン化合物からなる無機接合層を形成し、
前記無機接合層に、第2のガラス基材をプラズマ接合により接合する
光学素子の製造方法。 - 請求項11に記載の光学素子の製造方法であって、さらに、
前記無機接合層を形成した後、前記第2のガラス基材を接合する前に、前記無機接合層及び前記第2のガラス基材の接合面を研磨する
光学素子の製造方法。 - 請求項11に記載の光学素子の製造方法であって、さらに、
前記光学機能膜を形成する前に、前記第1のガラス基材の表面を研磨し、
前記第2のガラス基材を前記無機接合層に接合する前に、前記第2のガラス基材の接合面を研磨する
光学素子の製造方法。 - 請求項11に記載の光学素子の製造方法であって、
前記光学機能膜は、イオンビームスパッタ法又はバイアススパッタ法により形成される
光学素子の製造方法。
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