(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で配置してその接着剤を対向面間に充填する充填工程と、充填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３６５ｎｍで照度が１０〜１００ｍＷ／ｃｍ2の光の照射で硬化した後の弾性率が、積算光量が１００〜１０００ｍＪ／ｃｍ2の場合に３．５×１０9〜９．７×１０9Ｐａとなり、かつ、積算光量が３０００〜６０００ｍＪ／ｃｍ2の場合に４．１×１０9〜１．２×１０10Ｐａであり、充填工程は、間隙ｄを３８〜８７μｍの範囲とし、硬化工程は、光が第２部材内を通過する方向で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接着剤充填工程と、
前記充填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３６５ｎｍで照度が１０〜１００ｍＷ／ｃｍ2の光を照射して硬化した後の弾性率が、照射した前記光の積算光量が１００〜１０００ｍＪ／ｃｍ2の範囲の場合に３．５×１０9〜９．７×１０9Ｐａとなり、かつ、前記積算光量が３０００〜６０００ｍＪ／ｃｍ2の範囲で照射した場合に４．１×１０9〜１．２×１０10Ｐａとなる物性を備え、
前記接着剤充填工程は、前記間隙ｄを３８〜８７μｍ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。
【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
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
光学部材の接合形態においては、図３に示すように、各部材１０１，１０２を互いの平面部１０１ａ，１０２ａ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が一般的である。
この場合、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１０１ａ，１０２ａ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１０３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。
【００１１】
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る。
【００１２】
しかしながら、光学部品において接着した光学部品の位置ずれは、付与される外部応力，温度あるいは湿度の変化，あるいは接着剤自体の硬化収縮等に起因するものであるが、具体的な挙動は、主として光硬化型接着剤の粘弾性的な特性に応じて生じるものである。
更に、この粘弾性的な挙動に基づいた位置ずれの発生を効果的に防止するには、光硬化型接着剤が適度な硬化速度で均一に硬化することが前提となる。
すなわち、硬化速度を適切にコントロールすることで、粘弾性を制御できることが望ましい。
【００１３】
ところが、現実の光学部品の量産工程においては、光照射装置の時間的変動や劣化、あるいは、接合する部材の寸法ばらつき等、光硬化型接着剤の硬化性に対して不安定な要素が多数存在する。
そのため、従来の光硬化型接着剤においては、これらの変動要素に対して安定した物性を発揮できず硬化不足や硬化むら等が発生する可能性があった。
特に、長期間の使用や、経時的な温度や湿度の変化、あるいは、外部応力の付与等がきっかけとなって、接合した光学部材の位置ずれや剥離が発生する可能性があり、更なる改善が望まれていた。
【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）の間に充填する接着剤充填工程と、前記充填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３６５ｎｍで照度が１０〜１００ｍＷ／ｃｍ2の光を照射して硬化した後の弾性率が、照射した前記光の積算光量が１００〜１０００ｍＪ／ｃｍ2の範囲の場合に３．５×１０9〜９．７×１０9Ｐａとなり、かつ、前記積算光量が３０００〜６０００ｍＪ／ｃｍ2の範囲で照射した場合に４．１×１０9〜１．２×１０10Ｐａとなる物性を備え、前記接着剤充填工程は、前記間隙ｄを３８〜８７μｍ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。
【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、その内側の保持部接合面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、所定の間隔ｄ（例として５０μｍ）を有するように対向した配置されている。
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ている。
【００２１】
図２においては、
この接着剤３の硬化は、図２において矢印ＤＲ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。
【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３６５ｎｍ，照度が１０〜１００ｍＷ／ｃｍ2の光を、積算光量が１００〜１０００ｍＪ／ｃｍ2となるように照射して硬化させた場合の硬化後の弾性率が、３．５×１０9〜９．７×１０9Ｐａとなり、かつ、積算光量が３０００〜６０００ｍＪ／ｃｍ2となるように照射して硬化させた場合の硬化後の弾性率が、４．１×１０9〜１．２×１０10Ｐａ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３種類（イ，ロ，ハ）の接着剤を調合して作成し、これを用いてそれぞれ図２に示すような光学部品イ，ロ，ハ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３種類（ニ，ホ，ヘ）の接着剤を用いて実施例と同様にそれぞれ光学部品ニ，ホ，へを比較例として製作した。
各光学部品イ〜ヘは、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となるように製作した。
【００２５】
製作した各光学部品イ〜ヘに環境負荷試験を施し、画素ずれ，接着強度，複屈折，耐クラック性及び耐衝撃性を評価した。その結果を、表１に示す。
【表１】
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尚、この表における弾性率は、２５℃における貯蔵弾性率のことであり、動的粘弾性測定装置により試験片に与えた引張応力に対する応答によって測定される値である。
具体的な測定条件は、温度範囲：０〜１５０℃，周波数１Ｈｚ，昇温速度２℃／ｍｉｎ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，７０℃で４時間）の組み合わせを１０回実施〕の２種類で評価した。
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し、０．２画素以上のずれを不良として判定した。複屈折は、ガラスの光学的歪みを観察して判定した。
また、耐クラック性は、外観目視観察により判定し、耐衝撃性は、５ｇの落球衝撃試験により判定した。
【００２６】
ここで調合作成した光硬化型接着剤イ〜ハは、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、基本となる弾性率の高い低いは、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弾性率の比率は、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〜ハは、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１５０Ｎ以上の強度を呈し、良好であった。
また、温度サイクル試験を施した後の複屈折評価及び耐クラック性評価においては、いずれも劣化やクラックの発生がなく良好であった。
また、温度サイクル試験を施した後の耐衝撃性評価においては、いずれも破壊等はなく良好であった。
【００２８】
一方、比較例である光学部品ニ，ホは、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、光学部品ニ，ヘにおいて１５０Ｎ以下の結果となり、劣性が認められた。
また、温度サイクル試験による複屈折及び耐クラック性評価においては、光学部品ヘにおいて、劣化及びクラックが発生した。
また、温度サイクル試験による耐衝撃性評価においては、光学部品ヘにおいてガラス破壊が認められた。
【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，ハ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、光学部品ニ，ホ，へは、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が異なるものを数種類（ロ−１〜ロ−４）製作し、画素ずれ，接着強度の評価を同様に行った結果を、表２に示す。
【表２】
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その結果、接着剤厚みが３８〜８７μｍ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、厚さとして約２倍以上の違いであり、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２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。
【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
２ｂ２  保持部接合面
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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