專利名稱：光學(xué)元件的制造方法以及通過(guò)該方法制造的光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件的制造方法以及通過(guò)該方法制造的光學(xué)元件。例如，本發(fā)明涉及作為光拾波器用相位差板而使用的雙折射材料和支撐基板的制造方法。尤其涉及，通過(guò)該方法制作的相位差光學(xué)元件、衍射元件、棱鏡、透鏡等光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
相位差薄膜或水晶基板等雙折射材料可以作為光拾波器用相位差板使用。
并且，在DVD (注冊(cè)商標(biāo))、⑶(注冊(cè)商標(biāo))或者Blu-ray_DisC (注冊(cè)商標(biāo))均可用的光拾波器中，當(dāng)在同一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中使用多種波長(zhǎng)的光時(shí)，使用相位差板，該相位差板通過(guò)層疊多張具有任意相位差的雙折射材料而制作，且對(duì)多種波長(zhǎng)起作用。
在所使用的相位差板中，例如將相位差薄膜與玻璃等固定基板進(jìn)行接合時(shí)，眾所周知，可以使用日本專利第3458895號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的粘合劑或粘結(jié)材料。
并且，為了制作疊層相位差板而使相位差薄膜彼此接合時(shí)，眾所周知，可以使用日本專利公開(kāi)2001-277433號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的接合技術(shù)。
在光拾波器用相位差板中，當(dāng)使用如日本專利第3458895號(hào)公報(bào)中記載的接合方法時(shí)，因?yàn)檎澈蟿┑耐坎寄ず癫痪鶆颍赡軐?dǎo)致作為相位差板應(yīng)滿足的透射波像差特性惡化。并且，就光透射率而言，受到相位差板和粘合劑的折射率差的影響，導(dǎo)致透射率降低。
此外，在濕度試驗(yàn)等可靠性試驗(yàn)中，可能會(huì)發(fā)生粘合劑剝離等問(wèn)題，還會(huì)引起品質(zhì)下降。
并且，如日本專利公開(kāi)2001-277433號(hào)公報(bào)中記載的接合方法中，由于使用有機(jī)溶劑作為焊接溶劑進(jìn)行焊接，因此在制造后的產(chǎn)品中存在殘留溶劑，可能存在經(jīng)時(shí)劣化而引起品質(zhì)下降的隱患。并且，由于使用污染環(huán)境的物質(zhì)，因此這種方法并不是優(yōu)選的制造方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不使用粘合劑、接合膜等，而是在維持透射波像差特性或透射率、耐濕性的情況下能夠接合兩個(gè)部件的光學(xué)元件制造方法和使用該方法制造的光學(xué)元件。
本發(fā)明的解決方案如同權(quán)利要求書(shū)中的記載。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，對(duì)由玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意材料形成的兩個(gè)基板的表面進(jìn)行親水化處理，以使兩個(gè)基板的表面具有氫氧基，然后使由玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意材料形成的兩個(gè)基板的表面彼此緊貼，將其放置于平坦的基材上，從上側(cè)使用耐熱性樹(shù)脂且具有彈性的部件夾住，在50°C 150°c下進(jìn)行加熱，且以1 IOMPa的壓力進(jìn)行加壓，從而由玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意材料形成的兩個(gè)基板的表面，通過(guò)與表面的氧的共價(jià)鍵或與氧的氫鍵接合。即，兩個(gè)基板的表面在不使用粘合劑、接合膜的情況下進(jìn)行接合。
并且，本發(fā)明的光學(xué)元件，對(duì)玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的表面進(jìn)行親水3化處理，以使兩個(gè)基板的表面具有氫氧基，然后使由玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意材料形成的兩個(gè)基板的表面彼此緊貼，將其放置于平坦的基材上，從上側(cè)使用耐熱性樹(shù)脂且具有彈性的部件夾住，在50°C 150°C下進(jìn)行加熱，且以1 IOMPa的壓力進(jìn)行加壓，從而在不使用粘合劑、接合膜的情況下被接合。其結(jié)果，由玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意材料形成的兩個(gè)基板的表面，通過(guò)與表面的氧的共價(jià)鍵或與氧的氫鍵接合。
并且，上述的光學(xué)元件優(yōu)選為相位差板、衍射元件、棱鏡、透鏡中的一種。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)樹(shù)脂、玻璃、水晶等部件的待接合的表面進(jìn)行親水化處理，以使表面上存在氫氧基，將部件彼此緊貼后放置于平坦的基材上，從上側(cè)使用耐熱性樹(shù)脂且具有彈性的部件加壓，使部件彼此接合。
在本發(fā)明中，概不需要粘合劑、粘結(jié)劑、接合膜等。因此，絕不存在因?yàn)檎澈蟿┑耐坎寄ず癫痪鶆蚧蛘辰Y(jié)材料的膜厚不均勻而引起的、作為相位差板應(yīng)該滿足的透射波像差特性惡化的情況。
并且，關(guān)于光透射率，當(dāng)接合同樣的基材時(shí)，與使用粘合劑的情況相比，由于不存在具有折射率差的層，因此不會(huì)發(fā)生透射率下降的問(wèn)題。
尤其，在濕度試驗(yàn)等的可靠性試驗(yàn)中，也絕不會(huì)發(fā)生粘合劑的剝離等情況，可以保持高品質(zhì)。
并且，與使用有機(jī)溶劑作為焊接溶劑的接合方法相比，根據(jù)本發(fā)明，不會(huì)發(fā)生殘留溶劑引起的經(jīng)時(shí)劣化問(wèn)題，并且不會(huì)排放污染環(huán)境的物質(zhì)。
并且，譬如使用了樹(shù)脂相位差薄膜的相位差板或使用粘合劑或粘結(jié)材料粘結(jié)水晶相位差板的相位差板那樣，在部件中使用有機(jī)材料的相位差板，在受到BD波長(zhǎng)的激光的照射時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致有機(jī)材料部分產(chǎn)生劣化，但通過(guò)本發(fā)明的制造方法制作的水晶相位差板， 絕不會(huì)發(fā)生這種劣化問(wèn)題。


圖1為對(duì)經(jīng)過(guò)表面處理的基材的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖2為對(duì)加壓時(shí)的各部件的布置情況的說(shuō)明圖。
圖3為對(duì)加熱、加壓后的接合狀態(tài)的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖，對(duì)于光學(xué)元件為相位差板的情況，尤其對(duì)于使由樹(shù)脂構(gòu)成的相位差薄膜(相位差板)彼此接合的情況，進(jìn)行說(shuō)明。
下面說(shuō)明通過(guò)使相位差薄膜(相位差板)彼此接合而制造相位差光學(xué)元件的制作方法。
準(zhǔn)備構(gòu)成相位差光學(xué)元件的兩張相位差薄膜1、2。
作為相位差薄膜1、2的材料，可以列舉聚碳酸酯(PC)、環(huán)烯烴類(lèi)聚合物(COP)、聚苯乙烯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、三醋酸纖維素(TAC)、纖維素醋酸酯的共聚物、聚碳酸酯(PC)與聚苯乙烯(PQ的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與聚苯乙烯(PQ的共聚物等。環(huán)烯烴類(lèi)聚合物(COP)具體有由三井化學(xué)制造的吖呸日(了《 >、注冊(cè)商標(biāo))、由日本ZEON制造的^0N0R(七、才)7、注冊(cè)商標(biāo))、由JSR制造的ARTON( 7一卜 > )。
在這些材料當(dāng)中，通過(guò)接合由同一種材料或者不同材料構(gòu)成的相位差薄膜1、2，制作光學(xué)元件作為相位差板。
在圖中示出的實(shí)施例中，例如接合由聚碳酸酯(PC)構(gòu)成的相位差薄膜1、2。
首先，對(duì)由聚碳酸酯構(gòu)成的相位差薄膜1、2的表面進(jìn)行表面處理，以使表面具有親水性。作為優(yōu)選的方法是，在表面上照射紫外線。尤其，優(yōu)選的紫外線照射條件為，使用 200nm以下的波長(zhǎng)區(qū)域的光，以lOmW/cm2的照度，照射至少10秒鐘，更優(yōu)選為照射30秒鐘左右ο
通過(guò)這種紫外線照射，空氣中的氧氣和通過(guò)紫外線照射而由氧氣產(chǎn)生的臭氧與紫外線作用，從而產(chǎn)生活性氧。該活性氧對(duì)相位差薄膜1、2的表面進(jìn)行改性。其結(jié)果，相位差薄膜1、2成為圖1中示出的狀態(tài)，成為適合進(jìn)行接合的表面狀態(tài)。
作為紫外線的光源，優(yōu)選使用具有172nm明線的準(zhǔn)分子燈，也可以使用低壓水銀燈、氙氣燈、氘燈。
并且，在基材表面照射等離子體時(shí)，也可以進(jìn)行同樣的表面改性，例如，當(dāng)照射由大氣壓等離子體發(fā)生裝置發(fā)生的等離子體時(shí)，也能對(duì)表面進(jìn)行親水化處理。
并且，由于使用200nm以下的光即可，因此也可以采用照射數(shù)納米至數(shù)十納米左右的電子束的方法。
其次，使經(jīng)過(guò)上述表面處理的面彼此接觸，進(jìn)行加熱和加壓處理。此時(shí)，有效的加熱溫度在50°C至150°C左右的范圍，最優(yōu)選的溫度為80°C左右。有效的施加壓力在1 IOMPa的范圍，最優(yōu)選的施加壓力為約2MPa。圖2中示出了加壓時(shí)的各部件的布置情況。用平面板4、5夾住表面處理的面彼此接觸的薄膜3。在薄膜3的下側(cè)布置平面板4，在薄膜3 的上側(cè)布置平面板5，由此夾住薄膜3。
平面板4使用經(jīng)過(guò)鏡面加工的金屬板或經(jīng)過(guò)光學(xué)研磨的玻璃基板等平坦的基材。 平面板5使用硅橡膠等耐熱性橡膠狀的平面基材，通過(guò)未圖示的加壓機(jī)構(gòu)，用平面板5從薄膜3的上側(cè)對(duì)薄膜3的整個(gè)面均勻地施加壓力。平面板5除了可以使用隔熱性橡膠狀的平面基材之外，只要是由耐熱性樹(shù)脂構(gòu)成的具有彈性的部件即可。
有效的處理時(shí)間在30秒 300秒的范圍，最優(yōu)選的處理時(shí)間為100秒左右。
通過(guò)上述處理，如圖3所示，相位差薄膜1、2的表面上形成與氧的共價(jià)鍵或與氧的氫鍵，相位差薄膜1、2可以相互牢固地進(jìn)行接合。
相位差薄膜1、2的接合部，從外觀上具有下述特征。即，不存在使用粘合劑或粘結(jié)材料時(shí)可觀察到的粘結(jié)層，不會(huì)發(fā)生歪曲。
上述方法不僅可以用于聚碳酸酯薄膜之間的接合，還可以用于上述的相位差薄膜之間、或者不同種類(lèi)的薄膜之間的接合。
就進(jìn)行接合的基材的組合而言，還有下述的其他的優(yōu)選例子。
(a)樹(shù)脂的相位差薄膜與玻璃基板的接合
(b)樹(shù)脂的相位差薄膜與水晶基板的接合
(c)水晶基板之間的接合
樹(shù)脂的相位差薄膜與玻璃基板的接合應(yīng)用于調(diào)整薄膜的相位差板的板厚的情況。 例如，單個(gè)相位差薄膜的厚度為0. 05mm左右，如果接合0. 5mm的玻璃基板，可以得到0. 55mm的厚度，還可以獲得剛度。
并且，所接合的玻璃基板為衍射光柵時(shí)，通過(guò)與相位差薄膜接合，從而可以制作同時(shí)具有偏光功能和衍射功能的復(fù)合光學(xué)元件。當(dāng)玻璃基板為棱鏡時(shí)，可以制作出具有分離偏光的光隔離器功能的、一體的復(fù)合型光學(xué)元件。
就樹(shù)脂的相位差薄膜與水晶基板的接合而言，如果水晶基板為相位差板，則與樹(shù)脂的相位差薄膜的接合相同，可以通過(guò)層疊而實(shí)現(xiàn)相位差板的寬頻帶化。
當(dāng)接合水晶基板之間時(shí)，可以制作對(duì)BD波長(zhǎng)的激光的耐光性高的相位差板。
S卩，譬如使用了樹(shù)脂相位差薄膜的相位差板或使用粘合劑或粘結(jié)材料粘結(jié)水晶相位差板的相位差板那樣，在部件中使用有機(jī)材料的相位差板，在受到BD波長(zhǎng)的激光的照射時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致有機(jī)材料部分產(chǎn)生劣化，但是根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以制造出不會(huì)因?yàn)?BD波長(zhǎng)的激光的照射而產(chǎn)生劣化的水晶相位差板。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，對(duì)玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的表面進(jìn)行親水化處理，以使兩個(gè)基板的表面具有氫氧基，并且使玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的處理表面彼此緊貼，然后在50°c 150°C下進(jìn)行加熱，以1 IOMPa的壓力進(jìn)行加壓，由此在不使用粘合劑、接合膜的情況下進(jìn)行接合，制作光學(xué)元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，在平坦的基材上放置玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的處理表面被彼此緊貼的狀態(tài)的光學(xué)元件，從光學(xué)元件的上側(cè)使用耐熱性樹(shù)脂且具有彈性的部件進(jìn)行加壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述光學(xué)元件為相位差板、衍射元件、棱鏡、透鏡中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的表面，通過(guò)與表面的氧的共價(jià)鍵或與氧的氫鍵進(jìn)行接合。
5.一種光學(xué)元件，其特征在于，對(duì)玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的表面進(jìn)行親水化處理，以使兩個(gè)基板的表面具有氫氧基，并且使玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的處理表面彼此緊貼，然后在50°C 150°C下進(jìn)行加熱，以1 IOMPa的壓力進(jìn)行加壓，由此在不使用粘合劑、接合膜的情況下被接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件，其特征在于，以玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的處理表面被彼此緊貼的狀態(tài)放置于平坦的基材上，從其上側(cè)使用耐熱性樹(shù)脂且具有彈性的部件加壓而被接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件為相位差板、衍射元件、棱鏡、透鏡中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光學(xué)元件，其特征在于，玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的表面，通過(guò)與表面的氧的共價(jià)鍵或與氧的氫鍵而被接合。
全文摘要
本發(fā)明對(duì)玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的表面進(jìn)行親水化處理，以使兩個(gè)基板的表面具有氫氧基，并且使玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的處理表面彼此緊貼，然后在50℃～150℃下進(jìn)行加熱，以1～10MPa的壓力進(jìn)行加壓，在不使用粘合劑、接合膜的情況下進(jìn)行接合，制作光學(xué)元件。玻璃、樹(shù)脂、水晶中的任意兩個(gè)基板的表面，通過(guò)與表面的氧的共價(jià)鍵或與氧的氫鍵進(jìn)行接合。光學(xué)元件為相位差板、衍射元件、棱鏡、透鏡中的任意一種。
文檔編號(hào)G02B5/30GK102529286SQ20111030270
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者高橋崇, 齊藤孝朗 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康