(57)【要約】【課題】  安価で、高画質であり、高い信頼性を有する光学部品が得られる光学部品の製造方法を提供する【解決手段】  第１部材（２）とガラスの第２部材（１）とを有し、両部材の対向面（１ａ），（２ａ）が光硬化型接着剤（３）で接合された光学部品（１１）を製造する際に、対向面を所定間隙ｄで配置し、その接着剤を対向面間に充填すると共にその近傍に塗着する部材配置工程と、充填及び塗着した接着剤を、所定方向（ＤＲ）から照射した光で硬化させる硬化工程とを有し、接着剤は、波長が４３６ｎｍの光の照射で硬化した後のショア硬度が、積算光量が１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2の場合にＤ４５〜５５となり、かつ、積算光量が２０００〜６０００ｍＪ／ｃｍ2の場合にＤ７８〜８５であり、部材配置工程は、間隙ｄと塗着した接着剤における所定方向の最大厚さｄｍａｘとを、３５〜３０８μｍの範囲とし、硬化工程は、所定方向を、光が第２部材内を通過する方向として照射するようにした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と、ガラスからなる第２の部材とを有し、両部材の少なくとも互いに対向する面同士が光硬化型接着剤で接合されて成る光学部品を製造する光学部品の製造方法であって、
前記対向する面を所定の間隙ｄで配置し、前記光硬化型接着剤を前記対向する面の間に充填すると共に、その面の近傍に塗着する部材配置工程と、
前記充填及び塗着した光硬化型接着剤を、所定の方向から照射した光により硬化させる硬化工程とを有し、
前記光硬化型接着剤は、波長が４３６ｎｍで照度が１０〜５０ｍＷ／ｃｍ2の光を照射して硬化した後のショア硬度が、照射した前記光の積算光量が１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2の範囲の場合にＤ５２〜５３となり、かつ、前記積算光量が２０００〜６０００ｍＪ／ｃｍ2の範囲で照射した場合にＤ７６〜８３となる物性を備え、
前記部材配置工程は、前記間隙ｄと、前記塗着した光硬化型接着剤における前記所定の方向の最大厚さｄｍａｘとを、３５〜３０８μｍの範囲に設定し、
前記硬化工程は、前記所定の方向を、前記光が前記第２の部材の内部を通過する方向として前記光を前記光硬化型接着剤に照射することを特徴とする光学部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品の製造方法に係り、特に、投射型画像表示装置に用いられる光学部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス板やプリズム等の光学部材を接着剤により固着し、複数の光学部材からなる光学部品とすることが従来行われている。
このような光学部品は、投射型画像表示装置の光学系にも使用されている。
この投射型画像表示装置の光学系の方式は多数提案されているが、その内、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）デバイスを用いた反射型光学系として、特許文献１や特許文献２に記載された光学部品を採用したものがある。
【０００３】
この光学部品は、投射型画像表示装置の画質に直接関わる基幹部品の一部を構成しており、独立した複数の部材を、接着剤を用いて固着し一体化することにより、所定の光学性能を発揮するよう構成されている。
光学部品を構成する部材は多種多様であるが、いずれも、初期の光学性能を継続的に維持すると共に高い量産性やコストメリットが得られるような材料が選定される。
【０００４】
その部材の例として、一定の光学機能を有するガラスからなる部材と、この部材に液晶表示素子を連結して保持する為の金属からなる部材とがある。
ここでガラスからなる部材とは、例えばＢＫ７等の光学ガラスや偏向ビームスプリッタ等のプリズムのことである。
また、金属からなる部材とは、一般に金属材料と称されるものであり、ここでは樹脂被膜鋼板等も含まれる。
【０００５】
一方、接着剤としては、はんだ，熱硬化型接着剤，嫌気性硬化型接着剤等、多数あるが、最近では、作業の簡便さや硬化速度の速さから、光硬化型接着剤が多用されている。
また、固着方法としては、図３（ａ）に示すように、部材の側面に光硬化型接着剤を塗布して硬化させる方法や、図３（ｂ）に示すように、部材の一部に孔を設け、その孔の中に接着剤を充填して硬化させる方法等がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４６０４９号公報
【特許文献２】特開２００４−３２５９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のＬＣＯＳを用いた光学系を含み、光をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に分解し、その後再度合成して画像を形成する光学系の場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応する画素の位置が合致しないと、画素ずれが発生する。
特に、ＬＣＯＳのような反射型光学系においては、画素の大きさを小さくできるので、透過型光学系に比べてこの画素ずれが画質に及ぼす影響が大きい
また、材質の異なる部材を接着剤により貼り合わせていることから、互いの相対位置は、その接着時の位置決め精度や接着後の使用環境等によりずれる可能性が高い。
【０００８】
このように、光学部品の接着固定における位置決め精度や固定した後の位置の変化は、画質に少なからず影響を及ぼすので、この位置ずれを防止し、高い信頼性が得られる光学部品の製造方法が望まれている。
ところで、例えば、上述した図３（ａ）または（ｂ）に示すような、例えば、偏光ビームスプリッタ１０１を保持部材１０２に接着による接合方法においては、剥離による位置ずれを防止しつつ実用接着強度を確保するためには、多量の接着剤１０３を塗布する必要があるのが実状である。
多量の接着剤を塗布するとその厚みが増し、硬化後の温度変化（温度サイクル）による接着剤自体の熱膨脹／熱収縮が、接着固定した光学部品の位置ずれを誘起させ易くなるという問題がある。
【０００９】
また、その接着剤を硬化させるために照射する光は、図３においては、その下方側から偏光ビームスプリッタの内部を透過させて接着剤に到達するように照射する。
従って、接着剤においては、偏光ビームスプリッタ側が最も積算光量が多く、逆に偏向ビームスプリッタから離れる程光は減衰するので積算光量が減少することになる。
即ち、接着剤に照射される光の積算光量を均一にすることは難しい。
【００１０】
一方、図３（ｃ）に示すように、各部材１０１，１０２を互いの平面部が光硬化型接着剤を介して対向するように貼り合わせる接合方法においては、少なくとも一方の平面部（接合面）に光硬化型接着剤１０３を塗布し、各部材の接合面を互いに対向するように重ね合わせた後、光硬化型接着剤が所定の厚みで所定の接着面積になるように互いに接近する方向に圧力を加えて両者を接合する。
この接合の際、接着剤の厚さを一定の範囲内において可能な限り厚さを薄くし、また、その接着面積を可能な限り広くすることが、位置ずれ防止や接着強度向上に繋がるので好ましいものであった。
【００１１】
即ち、接合する部材の接合面を接着剤ができるだけ広く覆うようにすることが望ましく、さらに、図４に示すように、接合する偏向ビームスプリッタ１０１と保持部材１０２の対向する接合面１０１ａ，１０２ａのみならず、対向する接合面の広さに差を設け、狭い方の部材の対向面に連接する側面１０２ｂまで接着剤１０３が覆うようにすると、位置ずれがより少なく、また、高い接着強度が得られて望ましい。
光硬化型接着剤は、比較的高粘度のものが得られるので、その塗布量と接着の際に部材に付与する圧力とを適切に制御することで、対向面からはみ出してその連接側面にまで及ぶ接着剤の量や硬化後の形状をある程度コントロールすることはできる。
【００１２】
しかしながら、現状の光硬化型接着剤においては、このように、接着剤が硬化した後の厚さが薄い部分と、側面に回り込んだ厚い部分とを有するような接合により光学部品を作成すると、温度サイクル試験〔（−２０℃で４時間，６０℃で４時間）の組み合わせを１０回実施〕において、側面に接着剤が塗布された部材（例として金属部材）の接合面の稜線近傍における他方の部材（例としてガラス部材）側にクラックが発生してしまう。
これは、両部材の形状や熱膨張率等の違いにより、係る部位に応力集中が生じてクラックが発生するものと考えられる。
このクラックの発生を防止するために、接合する部位の形状等に応じて、異なる物性の接着剤を使い分けたり、硬化させるための光照射条件を変えたりすることが検討されているが、いずれも良好な防止効果を得るに至っていない。また、生産工程や生産設備が複雑になり、生産性が損なわれるので基本的に好ましいものではない。
【００１３】
また、この接合例のように、厚さが薄い部分と厚い部分とを有する接着剤を硬化させる際には、上述したように、光の積算光量が不均一になる。
光硬化型接着剤の硬化特性や硬化後の物性は、硬化時に照射される紫外線の積算光量に応じて異なるものになる。
積算光量が不均一の場合、接着強度が不十分な部分が生じたり、未硬化部分が生じてタックやアウトガスが発生する場合がある。
従来の接着剤では、積算光量に対する硬化後物性の違いが極めて大きいので、
接着剤の厚さができるだけ均一で、また、照射条件においても光ができるだけ均一に当たるように硬化後の形態を設定する必要があり、光学部品の設計に制限が生じると共に、製造方法においても汎用性が乏しく、コストアップなるという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、接着剤により貼り合わせた光学部材の位置ずれを長期的に防止し、安価で、高画質であり、高い信頼性を有する光学部品が得られる、光学部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の手順を有する。
即ち、第１の部材（２）と、ガラスからなる第２の部材（１）とを有し、両部材（１），（２）の少なくとも互いに対向する面（１ａ），（２ａ）同士が光硬化型接着剤（３）で接合されて成る光学部品（１１）を製造する光学部品の製造方法であって、
前記対向する面（１ａ），（２ａ）を所定の間隙ｄで配置し、前記光硬化型接着剤（３）を前記対向する面（１ａ），（２ａ）の間に充填すると共に、その面（１ａ），（２ａ）の近傍に塗着する部材配置工程と、前記充填及び塗着した光硬化型接着剤（３）を、所定の方向（ＤＲ）から照射した光により硬化させる硬化工程とを有し、前記光硬化型接着剤（３）は、波長が４３６ｎｍで照度が１０〜５０ｍＷ／ｃｍ2の光を照射して硬化した後のショア硬度が、照射した前記光の積算光量が１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2の範囲の場合にＤ５２〜５３となり、かつ、前記積算光量が２０００〜６０００ｍＪ／ｃｍ2の範囲で照射した場合にＤ７６〜８３となる物性を備え、前記部材配置工程は、前記間隙ｄと、前記塗着した光硬化型接着剤（３）における前記所定の方向（ＤＲ）の最大厚さｄｍａｘとを、３５〜３０８μｍの範囲に設定し、前記硬化工程は、前記所定の方向（ＤＲ）を、前記光が前記第２の部材（１）の内部を通過する方向として前記光を前記光硬化型接着剤（３）に照射することを特徴とする光学部品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、張り合わせた光学部材の位置ずれが長期的に発生することなく、安価で、高画質であり、高い信頼性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１，図２を用いて説明する。
図１は、本発明の製造方法の実施例で製造する光学部品の一例を示す図である。
図２は、本発明の製造方法の実施例で製造する光学部品の一例における要部を示す図である。
実施例の製造方法で製造する光学部品は、ＬＣＯＳを用いた投射型画像表示装置に搭載される光学系の光学部品である。
まず、図１を用いて、本実施例の製造方法で製造する光学部品の一例を説明する。
【００１８】
図１において、光学部品１１は、薄い板状に焼成された略正方形状の２枚のセラミックベース１４を有しており、この２枚のセラミックベース１４間に、例えば４つのガラス製の光学部材１が接着剤によって挟持するように接合固定されている。この光学部材１は、例えば、投射型画像表示装置の空間変調素子を形成する偏光ビームスプリッタ等よりなり、精度よく所定の位置空間で配列されている。
このセラミックベース１４の表面の必要な部位には、金属薄膜であるメタライズ膜１６が形成されている。
図１においては、このメタライズ膜１６は、セラミックベース１４の側面における隅部の表面に形成されている。そして、対向するセラミックベース１４間に掛け渡すように金属板からなる保持部１２が配置され、このメタライズ膜１６上に、保持部２の腕部２ａが半田等により接合されている。
上述した例に対して、セラミックベース１４の替わりにガラスベースを用いる例や、セラミックベース１４を省き、保持部２と偏光ビームスプリッタ１とを直接接着剤で固定する例もある。
以下に説明する本実施例の製造方法で製造する光学部品は、この例である。
【００１９】
この光学部品１１の要部について図２を用いて説明する。
図２において、光学部品１１の構成部材である偏向ビームスプリッタ１と、これを保持する液晶表示素子側の連結保持部２とが、接着剤３を用いて貼り合わせた状態を示している。以下、具体的に説明する。尚、図１と図２において、同一機能となる部品については、括弧を伏してその旨説明する。
【００２０】
連結保持部２は金属材料からなり、基部２ａと、その端部側に設けられ基部２ａに直交する方向に延出する腕部２ｂとを有している。
この腕部２ｂは、その先端側に突出部２ｂ１が形成されており、その突出部２ｂ１における当図の下方側の端面である保持部接合面２ｂ２と偏向ビームスプリッタ１の一面であるスプリッタ接合面１ａとが対向するように配置されている。
また、保持部接合面２ｂ２の面積はスプリッタ接合面１ａの面積より小さく設定され、保持部接合面２ｂ２はその全面がスプリッタ接合面１ａと所定の間隙ｄ（例として約５０μｍ）を有して対向するように配置されている。
接着剤３は光硬化型接着剤であり、保持部接合面２ｂ２とスプリッタ接合面１ａとの間隙とに充填されると共に、突出部２ｂ１における保持部接合面２ｂ２に連接する側面２ｂ３，２ｂ４の一部を覆って硬化されている。
【００２１】
図２においては、この側面は左右の一対の面のみを図示するものであるが、接着剤３は、手前側及び背面側の側面の一部も覆って硬化されているものである。
この接着剤３の硬化は、図２において矢印で示すように、偏向ビームスプリッタ１の、接合面２ｂ２の反対側（図の下方側）からその内部を通過するような所定の方向ＤＲで、光を所定の光量で照射することにより行われる。
その際、保持部接合面２ｂ２とスプリッタ接合面１ａとの間隙に充填された接着剤３は、その間隙ｄが比較的薄いことから、概ね均一の積算光量で光が付与される。
一方、側面２ｂ３，２ｂ４に回り込んで塗布された接着剤３は、接合面２ｂ２から遠いため、付与される積算光量は間隙ｄに充填された接着剤３よりも少ない。
また、間隙ｄに充填された接着剤３は、外気に直接接していないので酸素による重合阻害の影響を受けにくく、側面に回り込んで塗布された部分よりも均一に硬化する。
【００２２】
ここで、この実施例においては、接着剤３の物性を以下に説明する特徴を有するものとしている。これにより、積算光量が異なっていても、接着した光学部品間の位置が経時的に変化することがなく、高い信頼性等を有する光学部品が得られる。
【００２３】
この接着剤３は、具体的に、次に示すような特性（以下、特性Ａと称する場合もある）を有する。
即ち、波長が４６５ｎｍ，照度が１０〜５０ｍＷ／ｃｍ2の光を、積算光量が１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2となるように照射して硬化させた場合の硬化後のショアＤ硬度が５２〜５３となり、かつ、積算光量が２０００〜６０００ｍＪ／ｃｍ2となるように照射して硬化させた場合の硬化後のショアＤ硬度が７６〜８３という特性を有する接着剤である。
また、この接着剤３は、少なくともアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する化合物を含有する。そして、光の照射によりラジカルを発生し、アクリロイル基またはメタクリロイル基がラジカル重合するものであればよい。光照射装置の光源としては、例えば、水銀ランプ，メタルハライドランプあるいはキセノンランプ等がある。
【００２４】
上述した特性Ａを有する２種類（イ，ロ）の接着剤を調合して作成し、これを用いてそれぞれ図３に示すような光学部品イ，ロを実施例として製作した。
一方、比較のため、特性Ａを有していない従来の２種類（ハ，ニ）の接着剤をを用いて実施例と同様にそれぞれ光学部品ハ，ニを比較例として製作した。
各光学部品イ〜ニは、その保持部接合面２ｂ２とスプリッタ接合面１ａとの間隙ｄが約５０μｍとなるように、また、側面２ｂ３，２ｂ４に回り込んで硬化した接着剤の、照射方向厚さの最大値が約８０μｍとなるように製作した。
【００２５】
製作した各光学部品イ〜ニに環境負荷試験を施し、画素ずれ，接着強度，耐クラック性を評価した。また、硬化性能を評価するために、指触乾燥性（タック）評価も行った。その結果を、表１に示す。
【表１】
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尚、この表における硬度は、硬度測定用試験片を作成して測定した結果である。
また、環境負荷試験は、高温放置試験（６０℃９０％ＲＨ環境下での２４０時間放置）と、温度サイクル試験〔（−２０℃で４時間，６０℃で４時間）の組み合わせを１０回実施〕の２種類で評価した。
また、硬度は、周囲温度２０〜２５℃におけるショア硬度であり、デュロメータにより測定した。
画素ずれの評価は、製作した光学部品を投射型画像表示装置に装着し、投射したスクリーン上の画像を目視観察することで判定した。
【００２６】
ここで調合作成した光硬化型接着剤イ，ロは、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有する化合物を含有させて特性Ａを実現したものであるが、基本となる硬度の高い低いは、他に含有するフィラーの含有量の多い少ないで調整することができ、また、積算光量の低光量と高光量とでの硬度の比率は、さらに含有するウレタンアクリレートオリゴマーと多官能アクレートモノマーとの比率及び光開始剤の種類と添加量等で制御することができる。
【００２７】
表１の結果から、光学部品イ，ロは、高温放置試験と温度サイクル試験とを施しても、いずれも画素ずれは極めて小さく良好であった。
また、接着強度は、高温放置試験を施して評価したが、いずれも剥離は認められず良好であった。
また、温度サイクル試験による耐クラック性評価においても、クラックの発生がなく良好であった。
また、指触乾燥性評価も、良好であり、完全硬化が確認された。
【００２８】
一方、比較例である光学部品ハ，ニは、高温放置試験と温度サイクル試験とのいずれにおいても、画素ずれが大きく、不良と判定された。
接着強度は、高温放置試験を施して評価したが、光学部品ハにおいて剥離が認められた。
また、温度サイクル試験による耐クラック性評価においては、光学部品ニにおいて、クラックが発生した。
また、指触乾燥性評価においては、光学部品ハにおいて、タック不良が認められた。
【００２９】
以上の結果から、すべての評価項目において光学部品イ，ロは良好な結果を得て、この光学部品の信頼性が高いことが示された。
一方、光学部品ハ，ニは、不良と判定される項目があり、光学部品イ，ロの優位性が示された。
【００３０】
次に、接着剤ロを用い、上述した光学部品ロに対して保持部接合面２ｂ２とスプリッタ接合面１ａとの間隙ｄと、側面２ｂ３，２ｂ４に回り込んで硬化した接着剤の照射方向厚さの最大値ｄｍａｘとが異なるもの（ロ−１〜ロ−４）を製作し、画素ずれ，接着強度及び耐クラック性の評価を同様に行った結果を、表２に示す。
【表２】
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この結果から、接着剤厚みが３５〜３０８μｍの広い範囲にあっても、良好な光学部品が得られることが判明した。これを比率で示すならば、厚さに約９倍の違いであり、この違いがあっても充分な接着性能が発揮され、良好な光学部品が得られることが明らかになった。
【００３１】
以上詳述したように、実施例の光学部品は、光硬化型接着剤の硬化部分の厚さに約９倍の差があっても、高画質性能と高い信頼性とを示すものであり、これにより、厚い部分と薄い部分とを複雑に組み合わせた設計自由度の高い塗布形態を実現することができる。これは、接合する部材の形状が複雑である場合に特に有効である。
また、照射する光の積算光量が不均一であっても、部材同士が良好に接着されるので、製造方法の汎用性が高く、コストダウンが可能になる。
【００３２】
本発明の実施例は、上述したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
接合する光学部品の部材は、ガラスと金属とに限定されるものではない。少なくともガラスと他部材を接合するものであり、他部材としてはガラスあるいはセラミックス等種々の材料が適用できる。
また、ガラス部材も偏向ビームスプリッタに限るものではなく、プリズムやレンズ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の製造方法の実施例で製造する光学部品の一例を示す図である。
【図２】本発明の製造方法の実施例で製造する光学部品の一例における要部を示す図である。
【図３】光学部品の接合の例を説明する図である。
【図４】光学部品の接合の他の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  偏光ビームスプリッタ（第２の部材）
１ａ  スプリッタ接合面
２  連結保持部（第１の部材）
２ａ  基部
２ｂ  腕部
２ｂ１  突出部
２ｂ２  保持部接合面
２ｂ３，２ｂ４  側面
３  接着剤
１１  光学部品
１４  セラミックベース
１６  メタライズ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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