(57)【要約】【課題】接合膜を介して第１の透光性基板、偏光層、第２の透光性基板が接合された、耐光性及び寸法精度が高く、かつ光透過率の高い光学素子を提供する。【解決手段】本発明の光学素子１は、偏光層からなる偏光板と第１の透光性基板と第２の透光性基板と前記偏光層の一方の面に第１の透光性基板を貼り合わせ、また前記偏光層の他方の面に第２の透光性基板を貼り合わせる接合膜とを備え、前記接合膜は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含む原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合し、有機基からなる脱離基とを含み、プラズマ重合によって形成された接合膜であって、少なくとも一部の領域にプラズマエネルギーを付与することにより、前記接合膜の少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、前記接合膜に発現した接着性によって、前記偏光層、前記第１の透光性基板および前記第２の透光性基板が接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光層からなる偏光板と、
第１の透光性基板と、
第２の透光性基板と、
前記偏光板の偏光層における一方の面と第１の透光性基板とを貼り合わせる第１の接着層と、
前記偏光板の偏光層における他方の面と第２の透光性基板とを貼り合わせる第２の接着層と、を備え、
前記第２の接着層は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含む原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合し、有機基からなる脱離基とを含み、プラズマ重合によって形成された接合膜であって、少なくとも一部の領域にプラズマエネルギーを付与することにより、前記接合膜の少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、前記接合膜に発現した接着性によって、前記偏光層と前記第２の透光性基板とが接合されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１の光学素子、および前記第２の光学素子はサファイア、水晶、石英ガラス、硬質ガラス、透明ガラスからなる群から選択されるいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光学素子を通過する光の波長は、２００ｎｍ以上、８３０ｎｍ以下である請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
当該光学素子を透過させる光の密度は、３５Ｗ／ｍｍ2以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
当該光学素子を透過させる際の前記接合膜の温度は、０℃以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
当該光学素子に光を透過させた後の光透過率は、９５％以上である請求項１ないし５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
当該光学素子に光を透過させる時間は、１００時間以上である請求項１ないし６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
前記接合膜は、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の光学素子。
【請求項９】
前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものである請求項８に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記プラズマ重合において、プラズマを発生させる際の高周波電力の出力は、１００Ｗ以上、４００Ｗ以下である請求項１ないし９のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１１】
前記接合膜は、このものを構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率の合計が、１０原子％以上、９０原子％以下のものである請求項１ないし１０のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１２】
前記接合膜中のＳｉ原子とＯ原子の存在比は、３：７以上、７：３以下である請求項１ないし１１のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１３】
前記Ｓｉ骨格の結晶化度は、４５％以下である請求項１ないし１２のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１４】
前記接合膜は、Ｓｉ−Ｈ結合を含んでいる請求項１ないし１３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１５】
前記接合膜についての赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、Ｓｉ−Ｈ結合に帰属するピーク強度が０．００１以上、０．２以下である請求項１４に記載の光学素子。
【請求項１６】
前記脱離基は、アルキル基である請求項１ないし１５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１７】
前記接合膜は、流動性を有しない固体状のものである請求項１ないし１６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１８】
前記接合膜の屈折率は、１．３５〜１．６である請求項１ないし１７のいずれかに記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学機器に用いられる偏光板として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなる偏光層の片面又は両面に、機械的強度等を確保するためのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）からなる支持層が積層された２層構造又は３層構造の偏光板が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ＴＡＣからなる支持層は、透明性、均一性、平面性等に優れ、分子配向による異方性が非常に小さいことから、偏光層を支持するための支持層として好適に使用されている。
ところで、従来の偏光板においては、偏光層を通過しない光は内部で吸収されるため、多量の熱が発生して偏光板の温度上昇を招くことになる。このため、偏光板が劣化して偏光板の偏光特性が低下してしまうという課題があった。
【０００３】
そこで、このような課題を解決するための光学素子として、偏光板の両面（偏光板における支持層のさらに外側）に熱伝導性の透光性基板を貼り付けた構造を有する光学素子が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この光学素子によれば、偏光板で発生した熱は、熱伝導性の透光性基板を介して系外に放散されるようになるため、偏光板の温度上昇を抑止することが可能になる。このため、偏光板が劣化して偏光板の偏光特性が低下してしまうのを抑制することが可能になる。
しかしながら、偏光板の支持層は、通常透光性基板に比べて熱伝導性が小さい。このため、偏光板の両面に熱伝導性の透光性基板が貼り付けてあったとしても、偏光層で発生した熱は、支持層が存在することにより、透光性基板に伝わりにくくなってしまう。
【０００４】
このような課題を解決するための光学素子として、支持層を有しない、偏光層のみからなる偏光板の両面に熱伝導性の透光性基板に貼り付けた構造を有する光学素子が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。この光学素子によれば、偏光層と透光性基板との間に支持層が存在しないので、偏光層で発生した熱は透光性基板に直接伝えられ、偏光板の温度上昇を効果的に抑止することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２０３１７号公報
【特許文献２】特開２０００−１１２０２２号公報
【特許文献３】特開２００７−２５６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の光学素子においては、偏光板と透光性基板とを貼り合わせる接着剤を選択するにあたり、偏光層を構成するポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等のベース部材と接着剤との相性、接着剤に求められる光学的特性、機械的特性等を考慮すると、使用できる接着剤の種類が限定されるという課題がある。さらに、光学素子を薄膜化するためには透光性基板の薄膜化が有効であるが、透光性基板を薄膜化すると接着剤の硬化時の収縮が原因で透光性基板に反りが生じることから、透光性基板を薄膜化には限界があった。
さらに、近年の光学機器においては、光源の高輝度化、高光密度化が進み、ランプから照射される光により、偏光板と透光性基板とを貼り合わせる接着剤が経時的に劣化し、変質が起こり易くなっている。かかる接着剤の変質により、接着剤の接着力が徐々に低下して光学素子の寸法精度が低下したり、あるいは接着剤が変色し、透過率が低下したりするという課題が発生することがある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、偏光板と透光性基板とを貼り合わせる接着剤が、偏光層を形成するベース材料との相性がよく、初期の光学的特性、機械的特性を満足するとともに、透光性基板を薄膜化しても透光性基板に反りが生じない光学素子を提供すること、また接着剤が変質することに起因する不具合、具体的には接着剤の変質に伴う、光学素子の寸法精度の低下、光の透過率の低下等の課題を抑制することが可能で、さらに従来の光学素子よりも放熱特性に優れる光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【０００９】
［１］本発明の光学素子は、偏光層からなる偏光板と、第１の透光性基板と、第２の透光性基板と、前記偏光板の偏光層における一方の面と第１の透光性基板とを貼り合わせる第１の接着層と、前記偏光板の偏光層における他方の面と第２の透光性基板とを貼り合わせる第２の接着層と、を備え、前記第２の接着層は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含む原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合し、有機基からなる脱離基とを含み、プラズマ重合によって形成された接合膜であって、少なくとも一部の領域にプラズマエネルギーを付与することにより、前記接合膜の少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、前記接合膜に発現した接着性によって、前記偏光層と前記第２の透光性基板とが接合されていることを特徴とする。
これにより、接合膜を介して偏光層からなる偏光板と第１の透光性基板と第２の透光性基板とが接合してなる、耐光性および寸法精度が高く、かつ光透過率の高い光学素子とすることができる。
【００１０】
［２］本発明の光学素子では、前記第１の光学素子、および前記第２の光学素子はサファイア、水晶、石英ガラス、硬質ガラス、透明ガラスからなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。
これらの材料からなる透光性基板は熱伝導性、光透過性に優れているため、偏光層で発生した熱を効率よく系外に放散させることができ、偏光層の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１１】
［３］本発明の光学素子では、前記光学素子を通過する光の波長は、２００ｎｍ以上、８３０ｎｍ以下であることが好ましい。
かかる範囲の波長を有する光を透過させた際に、本発明の光学素子は、高い光透過率を維持するものとなる。
【００１２】
［４］本発明の光学素子では、当該光学素子を透過させる光の密度は、３５Ｗ／ｍｍ2以下であることが好ましい。
これにより、接合膜の光透過率が、より確実に９５％以上を維持するようになる。
【００１３】
［５］本発明の光学素子では、当該光学素子を透過させる際の前記接合膜の温度は、０℃以上であることが好ましい。
これにより、接合膜の光透過率が、より確実に９５％以上を維持するようになる。
【００１４】
［６］本発明の光学素子では、当該光学素子に光を透過させた後の光透過率は、９５％以上であることが好ましい。
このような光学素子は、高い光透過率を維持した光学素子と言うことができる。
【００１５】
［７］本発明の光学素子では、当該光学素子に光を透過させる時間は、１００時間以上であることが好ましい。
このような透過時間において、前記透過率の値が９５％以上に維持される効果が顕著に認められる。
【００１６】
［８］本発明の光学素子では、前記接合膜は、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されていることが好ましい。
このようなポリオルガノシロキサンで構成された接合膜は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜は、基材に対して特に強固に被着するとともに、他の被着体に対しても特に強い被着力を示し、その結果として、基材と他の被着体とを強固に接合することができる。
【００１７】
［９］本発明の光学素子では、前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものであることが好ましい。
オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする接合膜は、接着性に特に優れるものである。また、オクタメチルトリシロキサンを主成分とする原料は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取り扱いが容易であるという利点もある。
【００１８】
［１０］本発明の光学素子では、前記プラズマ重合において、プラズマを発生させる際の高周波電力の出力は、１００Ｗ以上、４００Ｗ以下である請求項１ないし９のいずれかに記載の光学素子。
前記出力をかかる範囲内とすることにより、高周波の出力が高過ぎて原料ガスに必要以上のプラズマエネルギーが付加されるのを防止しつつ、原材料の重合反応を進行させて、適切な範囲内でＳｉ骨格の網目構造が形成された主骨格とすることができ、適度な結晶化度を有する接合膜を形成することができる。
【００１９】
［１１］本発明の光学素子では、接合膜は、このものを構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率の合計が、１０原子％以上、９０原子％以下のものであることが好ましい。
Ｓｉ原子とＯ原子とが、前記範囲の含有率で含まれていれば、接合膜はＳｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜自体が強固なものとなる。
【００２０】
［１２］本発明の光学素子では、前記接合膜中のＳｉ原子とＯ原子の存在比は、３：７以上、７：３以下であることが好ましい。
Ｓｉ原子とＯ原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜の安定性が高くなり、他の被着体に対してより強固に接合することができるようになる。
【００２１】
［１３］本発明の光学素子では、前記Ｓｉ骨格の結晶化度は、４５％以下であることが好ましい。
これにより、Ｓｉ骨格は、ランダムな原子構造を含むものとなり、接合膜がより非晶質的な特性を示す。このため、Ｓｉ骨格の特性が顕在化し、接合膜の寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
【００２２】
［１４］本発明の光学素子では、前記接合膜は、Ｓｉ−Ｈ結合を含んでいることが好ましい。
Ｓｉ−Ｈ結合は、プラズマ重合法によってシランが重合反応する際に重合物中に生じるものであるが、このとき、Ｓｉ−Ｈ結合がシロキサン結合の生成が規則的に行われるのを阻害すると考えられる。このため、シロキサン結合は、Ｓｉ−Ｈ結合を避けるように形成されることとなり、Ｓｉ骨格の原子構造の規則性が低下する。このようにして、プラズマ重合法によれば、結晶化度の低いＳｉ骨格を効率よく形成することができる。
【００２３】
［１５］本発明の光学素子では、前記接合膜についての赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、Ｓｉ−Ｈ結合に帰属するピーク強度が０．００１以上、０．２以下であることが好ましい。
Ｓｉ−Ｈ結合のシロキサン結合に対する割合が前記範囲内であることにより、接合膜中の原子構造は、相対的に最もランダムなもの、すなわち接合膜の結晶化度が最適化されたものとなる。このため、Ｓｉ−Ｈ結合のピーク強度がシロキサン結合のピーク強度に対して前記範囲内にある場合、接合膜は、接合強度、耐薬品性および寸法精度において特に優れたものとなる。
【００２４】
［１６］本発明の光学素子では、前記脱離基は、アルキル基であることが好ましい。
アルキル基は化学的な安定性が高いため、脱離基としてアルキル基を含む接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【００２５】
［１７］本発明の光学素子では、前記接合膜は、流動性を有しない固体状のものであることが好ましい。
このため、従来、流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、接合膜の厚さや形状がほとんど変化しない。これにより、接合体の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間での接合が可能となる。
【００２６】
［１８］本発明の光学素子では、前記接合膜の屈折率は、１．３５〜１．６であることが好ましい。
このような接合膜は、その屈折率が、水晶や石英ガラスの屈折率に近いため、接合膜を光路が貫通する本発明の光学素子に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の光学素子を説明するための図である。
【図２】本発明の光学素子が備える接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の光学素子が備える接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図４】本発明の光学素子の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の光学素子の製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明の光学素子の製造方法を説明するための図である。
【図７】光透過率と光の照射時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の光学素子および光学素子の製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００２９】
＜光学素子＞
まず、実施形態１に係る光学素子１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態１に係る光学素子１を模式的に示す図である。
【００３０】
実施形態１に係る光学素子１は、図１に示すように、偏光板１０と、偏光板１０における一方の表面に貼り合わされた第１の透光性基板２０と、偏光板１０における他方の表面に貼り合わされた第２の透光性基板４０とを備えた光学素子である。
【００３１】
偏光板１０は、偏光層１２からなる。偏光層１２としては、例えば、Ｈ型（ヨウ素）偏光子や染料偏光子、固有偏光子（Ｋ型偏光子）を使用することができる。
Ｈ型偏光子は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等のベース材料（高分子フィルム）をヨウ素または染料等の二色性発色団となる材料を吸着させ、一軸延伸して、該染料分子を一方向に配列させた偏光子であるが、環境に対する安定性がやや低いという課題がある。Ｋ型偏光子はベース材料の固有の化学構造により偏光する偏光子であり、Ｈ型偏光子や染料偏光子に比べて、温度や湿度に対して長期間優れた耐性を有する。さらに、Ｋ型偏光子に対して、温度や湿度に対する耐性が改善されたＫＥ偏光子も知られている。光学素子１が高温、高湿、高光密度、長時間という過酷な条件下で高性能な偏光特性が要求される場合には、偏光層１２としてＫ型偏光子やＫＥ型偏光子を使用することが望ましい。
【００３２】
第１の透光性基板２０および第２の透光性基板４０は、例えばサファイアからなる。サファイアからなるからなる第１の透光性基板２０および第２の透光性基板４０は、熱伝導率が約４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較的高い上、硬度も高く、熱膨張率は小さく、傷がつきにくく透明度が高い。なお、中程度の輝度として安価性を重視する場合には、第１の透光性基板２０および第２の透光性基板４０として、約１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する水晶からなる透光性基板を用いてもよい。第１の透光性基板２０および第２の透光性基板４０の厚さは、熱伝導性の観点からいえば０．２ｍｍ以上であることが好ましく、光学素子の薄膜化の観点からいえば２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
第１の透光性基板２０および第２の透光性基板４０は、ともに所定の光学軸を有している。
第１の透光性基板２０および第２の透光性基板４０として、石英ガラス、硬質ガラスその他の透明ガラスを好適に使用することもできる。石英ガラス、硬質ガラスその他の透明ガラスからなる第１の透光性基板２０および第２の透光性基板４０は、複屈折が小さいため、透光性基板を通過する光束の品質低下を抑制することができ、偏光層に入射する光束または偏光層から射出される光束の品質低下を抑制することができる。また、これらの材料からなる透光性基板は熱膨張率が小さいため、熱による伸び、変形が大きいという性質を有する偏光層をこのような熱膨張率の小さな材料からなる第１の透光性基板２０および第２の透光性基板４０で接合することにより、偏光層自体の変形を抑えることができる。
【００３４】
図１に示すように、偏光層１２と第１の透光性基板２０とは第１の接着層である粘着剤層５０を介して貼り合わされており、偏光層１２と第２の透光性基板４０とは接合膜３０を介して貼り合わされている。これにより、各部材間の界面における表面反射の発生が抑制され、光透過率を高めることが可能になる。また、偏光層１２、第１の透光性基板２０および第２の透光性基板４０の線膨張係数がそれぞれ異なる場合であっても、各部材間の接合面における剥離が起こりにくくなり、長期信頼性の低下を抑制することが可能になる。
【００３５】
粘着剤層５０は、例えばアクリル系樹脂の薄膜であり、粘着テープ（両面テープ）として市販されているものを好適に使用することができる。
ところで、偏光層１２と第２の透光性基板４０とは、接合膜３０により第２の透光性基板４０に強固に接合される。このため、第１の透光性基板２０と偏光層１２とは剥離しない程度に接着していれば十分である。粘着剤層を選択する際は、接着強度より、耐光性、具体的には高輝度、高光密度の光に長期間曝されても、変質・劣化しない性質、を重視してもよい。
【００３６】
接合膜３０は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合３０２を含む原子結合を有するＳｉ骨格３０１と、該Ｓｉ骨格に結合し、有機基からなる脱離基３０３とを含む、プラズマ重合により形成されたものである。さらに、接合膜３０は、膜表面にプラズマを付与することにより、接合膜３０に存在する脱離基がＳｉ骨格３０１から脱離し、この脱離基の脱離によって、接合膜３０のプラズマを付与した領域に接着性が発現するというものである。
かかる特徴を有する接合膜３０は、耐光性、耐候性に優れたものであるため、高輝度、高光密度の光に長期間曝されても、変質・劣化に伴う透過率の低下を防止することが可能となる。
接合膜３０の構成は、後述する。
【００３７】
第１の透光性基板２０における偏光層１２とは反対側の面および第２の透光性基板４０における偏光層１２とは反対側の面には、必要に応じ、図示しない反射防止層が形成されている。
また、第１の透光性基板２０、第２の透光性基板４０の端面はＵＶ接着剤、または樹脂でモールドされており、水分、埃等が第１の透光性基板２０、第２の透光性基板４０の隙間に侵入することを防止している。これにより、偏光層１２の劣化が防止され、信頼性の高い光学素子を実現することができる。
【００３８】
以下、接合膜３０の構成について詳細に説明する。
接合膜３０は、前述したように、その少なくとも一部の領域にプラズマを付与することにより、その領域の表面付近から脱離基３０３が脱離することに起因して、かかる領域に接着性が発現し、この接着性に基づいて、偏光層１２と第１の透光性基板２０、および偏光層１２と第２の透光性基板４０とを接合する機能を有するものである。
このような接合膜３０は、例えば、図２に示すように、プラズマ重合により偏光層１２上に形成されたものであり、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合３０２を含む原子構造（アモルファス構造）を有するＳｉ骨格３０１と、このＳｉ骨格３０１に結合し、有機基からなる脱離基３０３とを有するものである。
【００３９】
かかる接合膜３０は、シロキサン結合３０２を含む原子構造を有するＳｉ骨格３０１の影響によって、変形し難い強固な膜となる。これは、Ｓｉ骨格３０１の結晶性が低くなる（非晶質化する）ため、結晶粒界における転移やズレ等の欠陥が生じ難いためであると考えられる。このため、接合膜３０自体が接合強度、耐薬品性、耐光性および寸法精度が高いものとなり、光学素子１において、接合強度、耐薬品性、耐光性および寸法精度が高いものが得られる。
【００４０】
このような接合膜３０にプラズマを付与すると、有機基で構成される脱離基３０３がＳｉ骨格３０１から脱離し、図３に示すように、接合膜３０の表面に活性手３０４が生じる。そして、これにより、接合膜３０表面に接着性が発現することから、かかる接着性に基づいて、偏光層１２と第２の透光性基板４０とが、接合膜３０を介して接合される。
なお、脱離基３０３とＳｉ骨格３０１との結合エネルギーは、Ｓｉ骨格３０１中のシロキサン結合３０２の結合エネルギーよりも小さい。このため、接合膜３０は、このものがプラズマに曝された際に、Ｓｉ骨格３０１が破壊されるのを防止しつつ、脱離基３０３とＳｉ骨格３０１との結合を選択的に切断し、脱離基３０３を脱離させることができる。
【００４１】
また、このような接合膜３０は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、従来、流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、接着層（接合膜３０）の厚さや形状がほとんど変化しない。これにより、光学素子１の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間での接合が可能になる。
なお、接合膜３０においては、特に接合膜３０を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率の合計が、１０原子％以上９０原子％以下程度であるのが好ましく、２０原子％以上８０原子％以下程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ原子とが、前記範囲の含有率で含まれていれば、接合膜３０はＳｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜３０自体が強固なものとなる。また、かかる接合膜３０は、プラズマを付与した際に、第２の透光性基板４０に対して特に高い接合強度を示すものとなる。
【００４２】
また、接合膜３０中のＳｉ原子とＯ原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜３０の安定性が高くなり、第２の透過性基板４０に対してより強固に接合したものになる。
【００４３】
また、プラズマ重合法により形成された接合膜３０中のＳｉ骨格３０１の結晶化度は、４５％以下であるのが好ましく、４０％以下であるのがより好ましい。これにより、Ｓｉ骨格３０１は、ランダムな原子構造を含むものとなり、接合膜３０がより非晶質的な特性を示す。このため、前述したＳｉ骨格３０１の特性が顕在化し、接合膜３０の寸法精度および接着性が優れたものとなる。
なお、Ｓｉ骨格３０１の結晶化度は、一般的な結晶化度測定方法により測定することができ、具体的には、結晶部分における散乱Ｘ線の強度に基づいて測定する方法（Ｘ線法）、赤外線吸収の結晶化バンドの強度から求める方法（赤外線法）、核磁気共鳴吸収の微分曲線の下の面積に基づいて求める方法（核磁気共鳴吸収法）、結晶部分には化学試薬が浸透し難いことを利用した科学的方法等により測定することができる。
このうち、簡便性等の観点からＸ線法が好ましく用いられる。
【００４４】
また、Ｓｉ骨格３０１の結晶化度を測定する際には、接合膜３０に対して上述の測定方法を適用すればよいが、あらかじめ接合膜３０に前処理を施しておくのが好ましい。この前処理としては、接合膜３０全体にエネルギーを付与する処理（例えば、接合膜に紫外線を照射する処理）があげられる。このようなエネルギーの付与により、接合膜３０中の脱離基３０３が脱離し、Ｓｉ骨格３０１の結晶化度をより正確に測定することが可能になる。
【００４５】
また、接合膜３０は、その構造中にＳｉ−Ｈ結合を含んでいるのが好ましい。このＳｉ−Ｈ結合は、プラズマ重合法によってシランが重合反応する際に重合物中に生じるものであるが、このとき、Ｓｉ−Ｈ結合がシロキサン結合の生成が規則的に行われるのを阻害すると考えられる。このため、シロキサン結合は、Ｓｉ−Ｈ結合を避けるように形成されることとなり、Ｓｉ骨格３０１の原子構造の規則性が低下する。このようにして、プラズマ重合法によれば、結晶化度の低いＳｉ骨格３０１が効率よく形成される。
一方、プラズマに曝す前の接合膜３０中のＳｉ−Ｈ結合の含有率が多ければ多いほど結晶化度が低くなるわけではない。具体的には、接合膜３０の赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）に帰属するピークの強度を１としたとき、Ｓｉ−Ｈ結合に帰属するピークの強度は、０．００１以上０．２以下程度であるのが好ましく、０．００２以上０．０５以下程度であるのがより好ましく、０．００５以上０．０２以下程度であるのがさらに好ましい。Ｓｉ−Ｈ結合のシロキサン結合に対する割合が前記範囲内であることにより、接合膜３０中の原子構造は、相対的に最もランダムなもの、すなわち接合膜３０の結晶化度が最適化されたものとなる。このため、Ｓｉ−Ｈ結合のピーク強度がシロキサン結合のピーク強度に対して前記範囲内にある場合、接合膜３０は、接合強度、耐薬品性および寸法精度において特に優れたものとなる。
【００４６】
また、Ｓｉ骨格３０１に結合する脱離基３０３は、有機基で構成され、前述したように、Ｓｉ骨格３０１から脱離することによって、接合膜３０に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基３０３には、プラズマを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、プラズマが付与されないときには、脱離しないようＳｉ骨格３０１に確実に結合しているものである必要がある。
なお、本発明のように、プラズマ重合法による接合膜３０の成膜の際には、原料ガスの成分が重合して、接合膜３０中に、シロキサン結合を含むＳｉ骨格３０１と、それに結合した残基とが生成するが、例えばこの残基が脱離基３０３を構成する。
【００４７】
上記のことを満足する脱離基３０３すなわち有機基は、Ｃ原子を必須成分とし、その他、Ｈ原子、Ｎ原子、Ｏ原子、Ｓ原子、Ｂ原子、Ｐ原子およびハロゲン系原子のうちの少なくとも１種の原子を含有する原子団で構成されるものである。
このような有機基で構成される脱離基３０３は、特に、アルキル基であるのが好ましい。アルキル基は化学的な安定性が高いため、アルキル基を含む接合膜３０は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【００４８】
上記のような特徴を有する接合膜３０としては、例えば、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されるもの、すなわち、シロキサン結合を含む原子構造を有するＳｉ骨格の網目構造を主骨格とし、このＳｉ骨格に結合する有機基で構成される脱離基３０３を備えるものが挙げられる。
このようなポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３０は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３０は、偏光層１２に対して特に強固に被着するとともに、第２の透過性基板４０に対して特に強い被着力を示し、その結果として、偏光層１２と第２の透過性基板４０とが強固に接合された光学素子１とすることができる。
【００４９】
また、ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性（非接着性）を示すが、プラズマ（エネルギー）を付与されることにより、有機基で構成される脱離基３０３を容易に脱離させることができ、親水性に変化し、接着性を発現するが、この非接着性と接着性との制御を容易かつ確実に行えるという利点を有する。
なお、この撥水性（非接着性）は、主に、ポリオルガノシロキサン中に含まれる有機基（例えばアルキル基）による作用である。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜３０は、これにプラズマを付与することにより、表面３５に接着性が発現するとともに、表面３５以外の部分においては、前述した有機基による作用・効果が得られるという利点も有する。したがって、このような接合膜３０は、耐光性および耐薬品性に優れたものとなり、例えば、薬品類等に長期にわたって曝されるような光学素子１の組み立てに際して、有効に用いられるものとなる。この結果、かかる構成の接合膜３０は、光を長期間透過させたとしても、その変質・劣化が的確に低減または防止され、光透過率の低下が抑制されたものとなる。
【００５０】
また、ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。すなわち、接合膜３０が、オクタメチルトリシロキサンを原材料とするプラズマ重合法を用いて形成されたものであり、主骨格としてシロキサン結合を含む原子構造を有するＳｉ骨格の網目構造を有し、脱離基３０３としてメチル基を有するものであるのが好ましい。
オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする接合膜３０は、接着性に特に優れるものである。また、オクタメチルトリシロキサンを主成分とする原料は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取り扱いが容易であるという利点もある。
【００５１】
さらに、オクタメチルトリシロキサンを原材料とするプラズマ重合法を用いて形成された接合膜３０は、特に優れた耐光性および耐薬品性を有するものとなるため、前述した効果をより顕著に発揮するものとなる。
【００５２】
さて、以上のような接合膜３０は、偏光層１２と第２の透光性基板４０とを強固に接合する一方で、従来からある接着剤で偏光板と透光性基板を貼り合わせた場合に生じる課題、すなわち透光性基板が反るという課題は、本発明においてはほとんど生じない。
本発明に係る接合膜において、第２の透光性基板４０の反りが生じない理由として、偏光層１２と第２の透光性基板４０とを接合する接合膜３０が、接合前後でほとんど収縮しないことが挙げられる。接合膜３０を構成するポリオルガノシロキサンのＳｉ骨格は、網目構造を有し、それ自体が優れた機械的特性を有する。このため、本発明においては透光性基板の反りが生じないか、生じても最小限に抑制することが可能になる。
【００５３】
また、２つ目の理由として、偏光層１２と第２の透光性基板４０との貼り合わせを常温、若しくは加熱するとしても１００度以下の低い温度で実施できることが挙げられる。このため、熱膨張係数の違いに起因するストレスを最小限に抑えることが可能となり、第２の透光性基板４０の反りを抑制することが可能となる。
なお、上述の光学素子１の実施形態１においては、第１の透光性基板２０と偏光層１２との貼り合わせを粘着剤層５０を介して行っているが、第２の透光性基板４０と偏光層１２とを貼り合わせるために使用している接合膜３０により接合することも可能である。第１の透光性基板２０と偏光層１２とを接合膜３０により接合することにより、第１の透光性基板２０と偏光層１２とを粘着剤層により貼り合わせた場合に比べ、耐光性が向上することから、高輝度、高光密度の光に長期間曝されても、変質・劣化に伴う透過率の低下を防止することが可能となる。また、接合膜３０は、接合強度、耐薬品性および寸法精度に優れているが、この効果は第１の透光性基板２０と偏光層１２との接合に接合膜３０を採用した場合にも当然発揮される。
【００５４】
＜光学素子の製造方法＞
以上のような光学素子１は、第１の透光性基板２０の一方の面に、偏光層１２の一方の面を粘着剤層５０を介して貼り付けた後、偏光層１２のもう一方の面（第１の透光性基板２２０に貼り付けていない面）と第２の透光性基板４０の一方の面の少なくとも一方に接合膜３０を形成し、この接合膜３０にエネルギーを付与することで接着性を発現させた後、接合膜３０を介して偏光層１２および第２の透光性基板４０とを接合することで得ることができる。
【００５５】
まず、偏光層１２の一方の面に粘着剤層５０を設け、第１の透光性基板２０に貼り付ける。ここでいう粘着剤層５０は、いわゆる両面テープとして市販されているものを好適に使用することができる。
【００５６】
続いて、プラズマ重合を用いて、偏光層１２のもう一方の面上に接合膜３０を成膜する。
このような接合膜３０は、強電界中に、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを供給することにより、原料ガス中の分子を重合させ、重合物を偏光層１２上に堆積させることにより得ることができる。以下、かかる方法について詳述する。
まず、上述した偏光層１２を用意し、次いで、偏光層１２を、プラズマ重合装置が備えるチャンバー内に収納して封止状態とした後、チャンバー内を減圧状態とする。
次に、チャンバー内に原料ガスとキャリアガスの混合ガスを供給することにより、チャンバー内に混合ガスを充填する。
次に、チャンバー内に設けられた一対の電極間に、高周波電圧を印加することにより、プラズマを発生させる。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、この重合物が偏光層１２上に付着・堆積する。これにより、プラズマ重合膜からなる接合膜３０が偏光層１２に形成される。
【００５７】
また、プラズマの作用により、偏光層１２の表面が活性化・清浄化される。このため、原料ガスの重合物が偏光層１２の表面に堆積し易くなり、接合膜３０の安定した成膜が可能になる。このようにプラズマ重合法によれば、偏光層１２の構成材料によらず、偏光層１２に接合膜３０が確実に成膜される。
原料ガス（原材料を含有するガス）としては、例えば、メチルシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサンのようなオルガノシロキサン等が挙げられ、これらのうち、特に、オクタメチルトリシロキサンであるのが好ましい。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜、すなわち接合膜３０は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、すなわちポリオルガノシロキサンで構成されることとなる。
【００５８】
さらに、オルガノシロキサンを原材料とするプラズマ重合法を用いて形成された接合膜３０では、脱離基３０３が脱離することにより生じる活性手の量が特に適切な量に設定される。その結果、かかる構成の接合膜３０を備える光学素子１において、接合膜３０は偏光層１２に対してより優れた接着性をもって接合したものとなる。
なお、プラズマ重合の際、一対の電極間に印加する高周波の周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下程度であるのが好ましく、１０ＭＨｚ以上６０ＭＨｚ以下程度であるのがより好ましい。
【００５９】
また、高周波電力の出力は、特に限定されないが、１００Ｗ以上４００Ｗ以下程度であるのが好ましく、２００Ｗ以上３００Ｗ以下程度であるのがより好ましい。前記出力をかかる範囲内とすることにより、高周波の出力が高過ぎて原料ガスに必要以上のプラズマエネルギーが付加されるのを防止しつつ、原材料の重合反応を進行させて、適切な範囲内でＳｉ骨格３０１の網目構造が形成された主骨格とすることができ、適度な結晶化度を有する接合膜３を形成することができる。
すなわち、高周波電力の出力が前記下限値を下回った場合、原料ガス中の分子に重合反応を生じさせることができず、偏光層１２上に接合膜３０を形成することができないおそれがある。一方、高周波電力の出力が前記上限値を上回った場合、原料ガスが分解する等して、脱離基３０３となり得る構造がＳｉ骨格３０１から分離してしまい、得られる接合膜３０において脱離基３０３の含有率が低くなったり、Ｓｉ骨格３０１のランダム性が低下くなったりする（規則性が高くなる）おそれがある。その結果、得られた接合膜３０は、第１の透光性基板２０に対して、優れた接着性を発揮し得ないものとなるおそれがある。
【００６０】
また、成膜時のチャンバー内の圧力は、１３３．３×１０-5Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下（１×１０-5Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下）程度であるのが好ましく、１３３．３×１０-4Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下（１×１０-4Ｔｏｒｒ以上１Ｔｏｒｒ以下）程度であるのがより好ましい。
原料ガスのチャンバー内への流量は、０．５ｓｃｃｍ以上２００ｓｃｃｍ以下程度であるのが好ましく、１ｓｃｃｍ以上１００ｓｃｃｍ以下程度であるのがより好ましい。一方、キャリアガス流量は、５ｓｃｃｍ以上７５０ｓｃｃｍ以下程度であるのが好ましく、１０ｓｃｃｍ以上５００ｓｃｃｍ以下程度であるのがより好ましい。
処理時間（成膜時間）は、１分以上１０分以下程度であるのが好ましく、２分以上７分以下程度であるのがより好ましい。
【００６１】
また、接合膜３０の成膜時における偏光層１２の温度は、２５℃以上であるのが好ましく、２５℃以上１００℃以下程度であるのがより好ましい。
以上のようにして、偏光層１２上に接合膜３０が形成される。
【００６２】
このプラズマ重合により形成された接合膜３は、比較的高い透光性を有したものとなる。そして、接合膜３０の形成条件（プラズマ重合の際の条件や原料ガスの組成等）を適宜設定することにより、接合膜３０の屈折率を調整することができる。具体的には、プラズマ重合の際の高周波電力の出力を高めることにより、接合膜３０の屈折率を高めることができ、反対に、プラズマ重合の際の高周波電力の出力を低くすることにより、接合膜３０の屈折率を低くすることができる。
具体的には、上述したように、オルガノシロキサンを含有するガスを原料ガスとするプラズマ重合法を用いた場合、屈折率の範囲が１．３５以上１．６以下程度の接合膜３０が得られる。このような接合膜３０は、その屈折率が、水晶や石英ガラスの屈折率に近いため、本発明の光学素子に好適に適用される。また、接合膜３０の屈折率を調整することができるので、所望の屈折率の接合膜３０を作製することができる。
【００６３】
また、接合膜３０は、水晶や石英ガラスの熱膨張率に近いため、接合膜３０と第１の透光性基板２０、第２の透光性基板４０との熱膨張率差が小さくなり、光学素子１の接合後の変形を抑制することができる。
【００６４】
次いで、上述したような接合膜３０が形成された偏光層１２を用いた光学素子１の製造方法について説明する。
【００６５】
（第１実施形態）
まず、接合膜３０が形成された偏光層１２を用いた光学素子１の製造方法の第１実施形態について説明する。
図４および図５は、接合膜が形成された偏光層１２を用いた光学素子の製造方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図４および図５の上側を「上」、下側を「下」という。
【００６６】
本実施形態にかかる接合方法は、偏光層１２が貼り付けられ前記偏光層１２に接合膜３１を形成された第１の透光性基板２０を用意する工程と、接合膜３０にエネルギーを付与して、接合膜３０中から脱離基を脱離させることにより、接合膜を活性化させる工程と、第２の透光性基板４０を用意し、接合膜３０と第２の透光性基板４０とが密着するように、これらを貼り合わせる工程とを有する。
【００６７】
以下、各工程について順次説明する。
［１］まず、上述したような偏光層１２が貼り付けられ前記偏光層１２に接合膜３１を形成された第１の透光性基板２０を用意する（図４（ａ）参照）。
【００６８】
［２］次いで、図４（ｂ）に示すように、接合膜３０の表面３５にエネルギーを付与する。
エネルギーを付与すると、接合膜３０の表面では、脱離基３０３がＳｉ骨格３０１から脱離する。そして、脱離基３０３が脱離した後には活性手が生じるため、接合膜３０に、第２の透光性基板４０との安定した接着性が発現する。その結果、接合膜３０は、化学的結合に基づいて第２の透光性基板４０と安定して強固に接合可能なものとなる。
ここで、エネルギーを付与する前の接合膜３０は、図２に示すように、Ｓｉ骨格３０１と脱離基３０３とを有している。かかる接合膜３０にエネルギーが付与されると、特に表面付近の脱離基３０３（本実施形態では、メチル基）がＳｉ骨格３０１から脱離する。これにより、図２に示すように、接合膜３０の表面３５に活性手３０４が生じ、活性化される。その結果、接合膜３０の表面に接着性が発現する。
なお、接合膜３０を「活性化させる」とは、接合膜３０の表面３５および内部の脱離基３０３が脱離して、Ｓｉ骨格３０１において終端化されていない結合手（以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。）が生じた状態や、この未結合手が水酸基（ＯＨ基）によって終端化された状態、または、これらの状態が混在した状態のことを言う。
【００６９】
したがって、活性手３０４とは、未結合手（ダングリングボンド）、または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことを言う。このような活性手３０４によれば、第１の透光性基板２０に対して、特に強固な接合が可能となる。
【００７０】
本発明においては、接合膜３０にエネルギーを付与する方法として、接合膜３０をプラズマに曝す方法を採用する。接合膜３０をプラズマに曝す方法によれば、接合膜３の表面３５付近に選択的にエネルギーを付与することができるので、接合膜３０から脱離基３０３が脱離することが防止される。これにより、接合膜３０の表面３５には、接着性が確実に発現するとともに、内部では脱離基３０３の脱離に伴って接合膜３０の組成や物性、特に接合膜３０の屈折率が変化してしまうのを防止することができる。
この場合、接合膜３０を曝すプラズマとして大気圧プラズマを用いるのが好ましい。大気圧プラズマによれば、減圧手段等の高価な設備を用いることなく、容易にプラズマ処理を行うことができる。また、このプラズマ処理には、接合膜３０の近傍でプラズマを発生させるダイレクトプラズマ方式の他、被処理物とプラズマ発生部とが離間したリモートプラズマ方式またはダウンフロープラズマ方式による処理も好ましく用いられる。ダイレクトプラズマ方式によれば、接合膜３０の近傍でプラズマを発生させるため、プラズマ処理を効率よくかつ均一に行うことができる。また、被処理物とプラズマ発生部とが離間している場合、被処理物とプラズマ発生部とが干渉しないため、被処理物をイオン損傷から避けることができる。
【００７１】
また、プラズマを発生させるガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ2、Ｎ2、Ｏ2等が挙げられ、これらの２種以上を混合して用いることもできる。このうち、接合膜３０の酸化等を考慮した場合には、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガスが好ましく用いられる。
電極間に印加する電圧の周波数は、特に限定されないが、好ましくは１０〜５０ＭＨｚ程度とされ、より好ましくは１０〜４０ＭＨｚ程度とされる。
【００７２】
［３］次に、第２の透光性基板４０を用意し、図４（ｃ）に示すように、活性化させた接合膜３０と第２の透光性基板４０とが接触するように、接合膜３０を介して偏光層１２と第２の透光性基板４０とを重ね合わせる。これにより、接合膜３０の表面３５に発現した接着性に基づいて、接合膜３０と第２の透光性基板４０とが接合し、図５（ｄ）に示すような光学素子（本発明の光学素子）１が得られる。
なお、第２の透光性基板４０として光学軸を有する材料からなる透光性基板を使用した場合には、接合膜３０を介して偏光層１２と第２の透光性基板４０とを重ね合わせたのち、偏光層１２が貼り付けられた第１の透光性基板２０、第２の透光性基板４０のいずれか一方、または両方を回転させ、偏光層１２の偏光軸と第２の透光性基板４０の光学軸とが所望の相対位置関係となるよう調整することが好ましい。偏光層１２と第２の透光性基板４０とを貼り合わせる前に、偏光層１２の偏光軸と第２の透光性基板４０の光学軸の相対位置を調整することにより、光学素子１をプロジェクターに使用した場合に、偏光面の乱れによる投影画像の画像低下を防止することが可能になる。
【００７３】
本発明によれば、Ｓｉ骨格３０１を有する接合膜３０を用いて接合を行っているため、数分以上の比較的長時間にわたって活性状態を維持することができる。このため、偏光層１２と第２の透光性基板４０とを重ね合わせた後、偏光層１２の偏光軸と第２の透光性基板４０の光学軸の相対位置を調整するための作業に要する時間を十分に確保することができる。
【００７４】
また、このような第２の透光性基板４０の接合膜３０との接合に供される領域には、第２の透光性基板４０の構成材料に応じて、接合を行う前に、あらかじめ、第２の透光性基板４０と接合膜３０との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。これにより、接合膜３０と第２の透光性基板４０との接合強度をより高めることができる。
【００７５】
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、第２の透光性基板４０の表面を清浄化するとともに、活性化させることができる。その結果、接合膜３０の第２の透光性基板４０に対する密着強度を確実に高めることができる。
【００７６】
以上、偏光層１２の一方の面に接合膜３０を形成し、この接合膜３０にエネルギーを付与することで接着性を発現させた後、接合膜３０ａを介して偏光層１２および第１の透光性基板２０を接合する方法について説明した。
同様の方法で偏光層１２の他方の面に接合膜３０ｂを形成し、この接合膜３０にエネルギーを付与することで接着性を発現させ、接合膜３０ｂを介して偏光層１２および第２の透光性基板４０を接合し、光学素子１を得ることができる。
【００７７】
このようにして得られた光学素子１では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、主にアンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のような短時間で生じる強固な化学的結合に基づいて、接合膜３０で偏光層１２と第２の透光性基板４０とが接合されている。このため、光学素子１は短時間で形成することができ、かつ、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
【００７８】
ここで、本工程において、接合膜３０と第２の透光性基板４０とが接合されるメカニズムについて説明する。
例えば、第２の透光性基板４０の接合膜３０との接合に供される領域に、水酸基が露出している場合を例に説明すると、本工程において、接合膜３０と第２の透光性基板４０とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、接合膜３０の表面３５に存在する水酸基と、第２の透光性基板４０の前記領域に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、接合膜３０と第２の透光性基板４０とが接合されると推察される。
【００７９】
また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合する。その結果、接合膜３０と第２の透光性基板４０との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が酸素原子を介して結合する。これにより、接合膜３０と第２の透光性基板４０とがより強固に接合されると推察される。
なお、前記工程［２］で活性化された接合膜３０の表面は、その活性状態が経時的に緩和してしまう。このため、前記工程［２］の終了後、できるだけ早く本工程［３］を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程［２］の終了後、６０分以内に本工程［３］を行うようにするのが好ましく、５分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、接合膜３０の表面が十分な活性状態を維持しているので、本工程で接合膜３０と第２の透光性基板４０とを貼り合わせたとき、これらの間に十分な接合強度を得ることができる。
【００８０】
換言すれば、活性化させる前の接合膜３０は、Ｓｉ骨格３０１を有する接合膜であるため、化学的に比較的安定であり、耐候性に優れている。このため、活性化させる前の接合膜３０は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、偏光層１２が貼り付けられ前記偏光層１２に接合膜３１を形成されている第１の透光性基板２０を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程［２］に記載したエネルギーの付与を行うようにすれば、光学素子１の製造効率の観点から有効である。
以上のようにして、図５（ｄ）に示す光学素子（本発明の光学素子）１を得ることができる。
【００８１】
このようにして得られた光学素子１は、接合膜３０を介した偏光層１２、第２の透光性基板４０との間の接合強度が５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ2）以上であるのが好ましく、１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ2）以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する光学素子１は、その剥離を十分に防止し得るものとなり、耐久性に優れた光学素子ということができる。また、本発明の光学素子１によれば、偏光層１２と、第２の透光性基板４０とが上記のような大きな接合強度で接合された光学素子１を効率よく作製することができる。
なお、偏光層１２、および第２の透光性基板４０を接合して光学素子１を得た後、この光学素子１に対して、必要に応じ、以下の２つの工程（［４Ａ］および［４Ｂ］）のうちの少なくとも１つの工程（光学素子５の接合強度を高める工程）を行うようにしてもよい。これにより、光学素子１の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
【００８２】
［４Ａ］図５（ｅ）に示すように、得られた光学素子１を、第１の透光性基板２０と第２の透光性基板４０とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、偏光層１２の表面および第２の透光性基板４０の表面に、それぞれ接合膜３０の表面がより近接し、これにより、未結合の活性手が第２の透光性基板４０との間において化学結合を形成することから、光学素子１における接合強度をより高めることができる。
【００８３】
また、光学素子１を加圧することにより、光学素子１中の接合界面に残存していた隙間を押し潰して、接合面積をさらに広げることができる。これにより、光学素子１における接合強度をさらに高めることができる。
このとき、光学素子１を加圧する際の圧力は、光学素子１が損傷を受けない程度の圧力で、できるだけ高い方が好ましい。これにより、この圧力に比例して光学素子１における接合強度を高めることができる。
なお、この圧力は、第１の透光性基板２０、第２の透光性基板４０、および偏光層１２の各構成材料や各厚さ、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、第１の透光性基板２０、第２の透光性基板４０、および偏光層１２の各構成材料や各厚さ等に応じて若干異なるものの、０．２〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度であるのがより好ましい。これにより、光学素子１の接合強度を確実に高めることができる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の透光性基板２０、第２の透光性基板４０、および偏光層１２の各構成材料によっては、損傷等が生じるおそれがある。
【００８４】
また、加圧する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、光学素子１を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
【００８５】
［４Ｂ］図５（ｅ）に示すように、得られた光学素子１を加熱する。
これにより、未結合の活性手が第２の透光性基板４０との間において化学結合を形成することから、光学素子１における接合強度をより高めることができる。
このとき、光学素子１を加熱する際の温度は、室温より高く、光学素子１の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは２５〜１００℃程度とされ、より好ましくは５０〜１００℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、光学素子１が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
【００８６】
また、加熱時間は、特に限定されないが、１〜３０分程度であるのが好ましい。
なお、前記工程［４Ａ］、［４Ｂ］は、本実施形態では、光学素子１を得た後、すなわち前記工程［３］の後に行うこととしたが、前記工程［３］とほぼ同時に行うようにしてもよい。換言すれば、前記工程［３］おける接合膜３０を介した偏光層１２と第２の透光性基板４０との貼り合わせを、加圧および加熱のうちの少なくとも一方の処理を施しつつ行うようにしてもよい。
【００８７】
さらに、前記工程［４Ａ］、［４Ｂ］の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、図５（ｅ）に示すように、光学素子１を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、光学素子１の接合強度を特に高めることができる。
以上のような工程を行うことにより、光学素子１における接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
【００８８】
（第２実施形態）
次いで、接合膜３１を有する光学素子１の製造方法の第２実施形態について説明する。
図６および図７は、接合膜が形成された第１の光学部品を用いた光学素子の製造方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図６および図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００８９】
以下、第２実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる製造方法では、第２の透光性基板４０にも偏光層１２と同様に接合膜を形成するようにした以外は、前記第１実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、偏光層１２が貼り付けられ前記偏光層１２に接合膜３１を形成された第１の透光性基板２０と、接合膜３２が形成された第２の透光性基板４０とを用意する工程と、それぞれの透光性基板２０、４０に形成された各接合膜３１、３２にエネルギーを付与して、各接合膜３１、３２を活性化させる工程と、各接合膜３１、３２同士が密着するように、これらを介して２つの透光性基板２０、４０を貼り合わせ、光学素子１を得る工程とを有する。
【００９０】
以下、本実施形態にかかる製造方法の各工程について順次説明する。
［１］まず、前記第１実施形態と同様にして、偏光層１２が貼り付けられ前記偏光層１２に接合膜３１を形成された第１の透光性基板２０と、接合膜３２が形成された第２の透光性基板４０とを用意する（図６（ａ）参照）。
このように、本実施形態では、偏光層１２に接合膜３１を形成するばかりでなく、第２の透光性基板４０にも接合膜３２を形成する。
【００９１】
［２］次に、図６（ｂ）に示すように、偏光層１２、第２の透光性基板４０に設けられた各接合膜３１、３２にエネルギーを付与する。各接合膜３１、３２にエネルギーを付与すると、各接合膜３１、３２では、図２に示す脱離基３０３がＳｉ骨格３０１から脱離する。そして、脱離基３０３が脱離した後には、図３に示すように、各接合膜３１、３２の表面３５および内部に活性手３０４が生じ、各接合膜３１、３２が活性化される。これにより、各接合膜３１、３２にそれぞれ接着性が発現する。
【００９２】
このような状態の偏光層１２、第２の透光性基板４０は、それぞれ接合膜３１、３２を介して互いに接着可能なものとなる。
なお、各接合膜３１、３２にエネルギーを付与する方法としては、前記第１実施形態と同様、接合膜３１、３２をプラズマに曝す方法による。
ここで、接合膜３１、３２を「活性化させる」とは、前述したように、各接合膜３１、３２の表面３５１、３５２および内部の脱離基３０３が脱離して、Ｓｉ骨格３０１に終端化されていない結合手（未結合手）が生じた状態や、この未結合手が水酸基（ＯＨ基）によって終端化された状態、または、これらの状態が混在した状態のことを言う。
したがって、活性手３０４とは、未結合手または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことを言う。
【００９３】
［３］次に、図６（ｃ）に示すように、接着性が発現した各接合膜３１、３２同士が密着するように、接合膜３１、３２を介して、偏光層１２と第２の透光性基板４０とを貼り合わせ、光学素子（本発明の光学素子）１を得る。
【実施例】
【００９４】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【００９５】
１．偏光素子（光学素子）の製造
＜１＞第１の透光性基板として、縦２３ｍｍ×横２８ｍｍ×平均厚さ０．７ｍｍの水晶基板を用意し、第２の透光性基板として、縦２０ｍｍ×横２６ｍｍ×平均厚さ０．７ｍｍの水晶基板を用意し、偏光板（偏光層）として、縦１７ｍｍ×横２３ｍｍ×平均厚さ０．０４ｍｍのＫＥ偏光子を用意した。なお、これらの石英基板は、いずれも光学研磨を施したものである。また、偏光板は、ポリビニルアルコールフィルムを主体に構成され、クロス透過率０．０６％以下のものである。
【００９６】
＜２＞まず、第１の透光性基板に粘着剤層を介して偏光板を接着した。続いて、偏光板、および第２の透光性基板の双方に酸素プラズマによる表面処理を施した後、プラズマ重合法を用いて、偏光板、および第２の透光性基板の双方の面上に、平均厚さ３００ｎｍのプラズマ重合膜を成膜した。なお、プラズマ重合法に用いたプラズマ重合装置における成膜条件は以下に示す通りである。
＜成膜条件＞
・原料ガスの組成    ：オクタメチルトリシロキサン
・原料ガスの流量    ：５０ｓｃｃｍ
・キャリアガスの組成：アルゴン
・キャリアガスの流量：１００ｓｃｃｍ
・高周波電力の出力  ：１００Ｗ
・高周波出力密度    ：２５Ｗ／ｃｍ2
・チャンバー内圧力  ：１Ｐａ（低真空）
・処理時間          ：３分
・基板温度          ：５０℃
【００９７】
このようにして成膜されたプラズマ重合膜は、オクタメチルトリシロキサン（原料ガス）の重合物で構成されており、シロキサン結合を含み、ランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、アルキル基（脱離基）とを含むものである。また、プラズマ重合膜の結晶化度を赤外線吸収法により測定した。その結果、プラズマ重合膜の結晶化度は、測定箇所によって若干バラツキがあるものの、３０％以下であった。
【００９８】
＜３＞次に、得られたプラズマ重合膜に対してプラズマ処理を施した。これにより、プラズマ重合膜（接合膜）を活性化させて、その表面に活性手を生成させることにより接着性を発現させた。なお、プラズマ処理は、前記工程＜２＞で用いたプラズマ重合装置を用いて行い、以下に示す条件とした。
＜プラズマ処理条件＞
・処理ガス    ：酸素ガス
・ガス供給速度：２０ｓｃｃｍ
・高周波電力の出力  ：５０Ｗ
・チャンバー内圧力  ：４Ｐａ（低真空）
・チャンバー内温度  ：６０℃
・処理時間          ：０．５分
・電極間距離        ：４０ｍｍ
【００９９】
＜４＞次に、プラズマ処理を施してから１分後に、偏光板に設けられたプラズマ重合膜と第２の透光性基板とが互いに接触するようにして積層体とし、この状態で積層体を３ＭＰａで加圧しつつ、８０℃で加熱し、１５分間維持することで、波長板を得た。
【０１００】
（比較例）
第１の透光性基板に接着された偏光板と第２の透光性基板とを接合するための平均厚さ３００ｎｍの接合膜を、光（ＵＶ）硬化性樹脂（サンライズＭＳＩ（株）社製、「型番ＰＨＯＴＯＢＯＮＤ１００」）を用いて形成したこと以外は、前記実施例と同様にして光学素子を得た。
以上のような実施例および比較例の偏光素子を、以下に示す評価に応じて複数個作製した。
【０１０１】
２．偏光素子の反りの測定
実施例の光学素子、および比較例の光学素子について、第２の透光性基板の偏光層を貼り付けていない面（いわゆる外側の面）のＰＶ（Peak‐Valley）値を測定した。
２．１  偏光素子の反りの測定結果
以下に、実施例の光学素子、および比較例の光学素子、それぞれ４０サンプルの測定値の平均値を示す。
実施例    ０．４１６（μｍ）
比較例    ２．０１２（μｍ）
ＵＶ硬化性樹脂で偏光板と第２の透光性基板とを貼り付けた比較例の光学素子では、ＰＶ値が２．０１２（μｍ）であるのに対し、本発明の光学素子はＰＶ値が０．４１６（μｍ）と５分の１に抑えられている。
本発明の光学素子は、接合膜の熱収縮が有効に抑制されており、ＵＶ硬化性樹脂で接着した場合（比較例）と比べ、第２の透光性基板の反りを抑制することができたものと考える。
【０１０２】
３．偏光素子の透過率の測定
実施例の光学素子に、４２０ｎｍ−５００ｎｍの広帯域の光を照射し、この照射による光透過率の経時変化を観察した。
なお、光透過率の経時変化は、光学素子に光を照射する照射部と、光が照射された後の光学素子の光透過率を測定する測定部とを有する測定装置を用いて行った。
【０１０３】
３．１  偏光素子の透過率の測定結果
図７に、実施例の光学素子の光透過率の経時変化を示す。同時に、比較例１として、偏光板が２枚の透光性基板に挟まれたいわゆるサンドイッチ構造にはなっておらず、偏光層の一面のみが本発明に係る接合膜を介して透光性基板に貼り付けられている光学素子のデータを、比較例２として、偏光層の一面のみをＵＶ硬化性接着剤を介して透光性基板に貼り付けられている光学素子のデータを、それぞれ示す。
偏光層が２枚の透光性基板に挟まれたいわゆるサンドイッチ構造の本発明に係る光学素子は、偏光層で発生した熱の放熱が、偏光層の両側に配置された透光性基板を通じて有効に行われ、光透過率の経時的な低下はほとんど認められないことがわかる。
【０１０４】
一方、偏光層の一面のみを接合膜を介して透光性基板に貼り付けた比較例１は、比較例２に比べると透光性基板への放熱は有効に行われているものの、その効果は限定的であり、積算光量１５００（Ｗ／ｃｍ2）・ｈ付近を境に光透過率の低下が認められる。
【０１０５】
以上より、本発明に係る光学素子は、熱伝導性に優れる接合膜を介して偏光層と第２の透光性基板とを貼り付け、さらに偏光層の両側に第１の透光性基板、第２の透光性基板を配置するという構成を採用した結果、偏光層で発生した熱が偏光層の両側に配置された透光性基板を通じて有効に行われ、光透過率の経時的な低下を抑制することができることが確認された。
【符号の説明】
【０１０６】
１…光学素子  １０…偏光板  １２…偏光層  ２０…第１の透光性基板  ３０、３０ａ、３０ｂ…接合膜  ４０…第２の透光性基板  ３０１…Ｓｉ骨格  ３０２…シロキサン結合  ３０３…脱離基  ３０４…活性手  ３５…表面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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