JP2007206218A - 光学素子と、その防湿コーティング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高温高湿の環境下においても経時的な劣化を防ぎ、位相差フィルムとガラス基板が剥離することのない光学素子と、光学素子の防湿コーティング方法を提供する。
【解決手段】複屈折性物質フィルムの表面に接着剤を塗布してガラス基板を接着した光学素子を防湿コーティングする。ガラス基板と複屈折性物質フィルムの端面に可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の混合溶液を塗布して防湿処理する。また、光学素子を可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の所定の混合比で混合した溶液に浸漬し、ガラス基板と複屈折性物質フィルムの端面を防湿処理する。複屈折性物質フィルムは位相差フィルムであり、可溶性フッ素樹脂はアモルファスフッ素樹脂であり、エチレン系化合物はＰＴＦＥである。
【選択図】 図１
【解決手段】複屈折性物質フィルムの表面に接着剤を塗布してガラス基板を接着した光学素子を防湿コーティングする。ガラス基板と複屈折性物質フィルムの端面に可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の混合溶液を塗布して防湿処理する。また、光学素子を可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の所定の混合比で混合した溶液に浸漬し、ガラス基板と複屈折性物質フィルムの端面を防湿処理する。複屈折性物質フィルムは位相差フィルムであり、可溶性フッ素樹脂はアモルファスフッ素樹脂であり、エチレン系化合物はＰＴＦＥである。
【選択図】 図１
Description
本発明は、リアプロジェクター、フロントプロジェクター、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、Ｂｌｕｅ−Ｒａｙプレーヤー、半導体製造用又は液晶基板用の露光装置、浸漬露光装置などに用いられる光学素子と、その防湿コーティング方法に関し、とくに、波長板、偏光板、ビームスプリッター、貼り合せレンズなどの光学素子と、それを防湿コーティングする方法に関する。
従来から、例えばプロジェクターに用いられる波長板などの光学素子は、延伸処理して製造された位相差フィルムなどの複屈折性物質フィルムの両面にガラス基板が接着剤で接着され、サンドイッチ状に製造されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、従来から、レンズ、プリズム等の全面を防湿処理する技術（例えば、特許文献２参照）や、反射偏光板の切断された切断面全体にポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂をコートする技術（例えば、特許文献３の図１参照）、液晶セルの面に配置した偏光板の周辺端部を防湿性接着剤で被覆する技術（例えば、特許文献４参照）などが知られている。
特開２０００−１５５３７２号公報
特開平６−４３３７５号公報
特開平８−１４６２１９号公報
特開昭５５−１３８７１５号公報
しかしながら、このような従来の光学素子は、高温高湿の環境下で耐久試験を行なうと、図５に示すように、位相差フィルムの両面に接着されたガラス基板２１の端面の全周２２が経時的に劣化して、剥離してしまう虞があった。
本発明は、高温高湿の環境下においても経時的な劣化を防ぎ、位相差フィルムとガラス基板が剥離することのない光学素子と、光学素子の防湿コーティング方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本願の請求項１の発明は、複屈折性物質フィルムの表面に接着剤を介在してガラス基板を接着した光学素子の防湿コーティング方法において、ガラス基板と複屈折性物質フィルムの端面に可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の混合溶液を塗布して、ガラス基板と複屈折性物質フィルムの間に存在している接着剤の端面にコーティングを形成して防湿処理することを特徴とする光学素子の防湿コーティング方法である。
また、請求項２の発明は、複屈折性物質フィルムの表面に接着剤を介在してガラス基板を接着した光学素子の防湿コーティング方法において、ガラス基板と複屈折性物質フィルムの間に接着剤を介在した光学素子を、可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の所定の混合比で混合した溶液に浸漬し、ガラス基板と複屈折性物質フィルムの間に存在している接着剤の端面にコーティングを形成して防湿処理することを特徴とする光学素子の防湿コーティング方法である。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の光学素子の防湿コーティング方法において、複屈折性物質フィルムは位相差フィルムであり、可溶性フッ素樹脂はアモルファスフッ素樹脂であり、エチレン系化合物はＰＴＦＥであることを特徴とする光学素子の防湿コーティング方法である。
また、請求項４の発明は、複屈折性物質フィルムとガラス基板とが接着剤で接着されており、複屈折性物質フィルムとガラス基板の端面が、可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の所定の混合比で混合した溶液から形成されたコーティングにより防湿処理されていることを特徴とする光学素子である。
また、請求項５の発明は、複屈折性物質フィルムは位相差フィルムであり、可溶性フッ素樹脂はアモルファスフッ素樹脂であり、エチレン系化合物はＰＴＦＥであることを特徴とする光学素子である。
本発明者は、鋭意実験研究した結果、例えば位相差フィルムの両面に接着剤を塗布した後、２枚のガラス基板の間に位相差フィルムを挟んだ形で接着し、さらにガラス基板の外表面に粘着シートを貼り付け、高温高湿環境下において貼り合わせに用いられた接着剤が化学的な影響を受けないようにするために、濃度や混合比を調整した可溶性フッ素樹脂とエチレン化合物との混合溶液に光学素子を浸漬させ、位相差フィルムとガラス基板の端面（コバ面）の全周をコーティングし、それと同時に位相差フィルムとガラス基板の間に存在する接着剤の端面にコーティングを形成することで、防湿し、接着剤の経時的な劣化を防ぎ、位相差フィルムとガラス基板が剥離することのない光学素子を開発した。
本発明によると、特徴的な溶液中に光学素子を浸漬して接着剤を防湿コートする方法を用いるので、高温高湿の環境下においても、接着剤があまり経時的に劣化せず、したがって位相差フィルムとガラス基板が剥離しない波長板を製造することができる。
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を説明する。
本発明に係る光学素子の好適な例は、例えばプロジェクタなどに用いられる波長板である。
図１は、位相差フィルム１の両面に、接着剤２、３を塗布し、それらの接着剤２、３を介して位相差フィルム１を両側から挟みこむように２枚のガラス基板４、５を貼り合わせた波長板を示す。
図１の実施例において、好ましくは、位相差フィルム１の厚みは、０．２〜１．０ｍｍ、接着剤２、３の厚みは、５〜２０μｍ、ガラス基板４、５の厚みは、０．２〜２．０ｍｍである。
図１に示すように、複屈折性物質フィルムからなる位相差フィルム１の両面に接着剤２、３を塗布し、ガラス基板４、５をサンドイッチ状に接着する。
接着剤は、例えばポリカーボネイトなどの樹脂からなる。接着剤の線膨張係数Ｌ１、位相差フィルムの線膨張係数Ｌ２、ガラス基板の線膨張係数Ｌ３とすると、例えば、４０℃程度の常温において、Ｌ３＜Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たし、接着剤のガラス転移温度より高いとき、Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１の関係を満たす。この場合、接着剤は、例えば４０℃程度にガラス転移温度を持つものとする。
接着した状態の波長板のガラス基板４、５の外表面（図１では上側の外表面と下側の外表面）に粘着シート６を貼り、波長板１０とする。この粘着シート６は、コーティング１２の形成後に、必要に応じて除去してもよい。
図２の（Ａ）に示すように、２枚以上の複数枚の波長板１０を並列に配置し、それらの波長板６の間にゴムなどの緩衝材１１を挟み込み、１つのセットにし、図２の（Ｂ）に示すように、そのセットを可溶性フッ素樹脂の防湿コーティング材の溶液１２中に浸漬させる。溶液１２の濃度や、波長板１０の引き上げの速度などは、後述するように制御して、防湿処理を行なう。
なお、粘着シート６の粘着剤は可溶性フッ素樹脂の溶液と相溶性のないものとする。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などである。
なお、後述の環境試験においては、２枚の波長板１０の間に緩衝材１１を挟み込み、防湿コーティングした場合と、３枚の波長板１０の間にそれぞれ緩衝材１１を挟み込み、防湿コーティングした場合について、防湿処理した波長板の試験を行なっているが、本発明は、これに限らず、３枚以上の枚数であってもよい。
また、コーティング方法として、上記以外に、図３の（Ａ）に示すように、大型のガラス基板、例えば３０ｃｍ角のガラス基板と、位相差フィルムとをサンドイッチ状に接着剤で貼りあわせて、波長板１５を形成し、上記防湿コーティング材（可溶性フッ素樹脂）の溶液に浸漬することもできる。この場合、３０ｃｍ角の波長板１５の周縁部全周が防湿処理される。その後、図３の（Ｂ）に示すように、図示しない切断機械で所定の大きさに縦方向に切断して短冊状にする。そして、それらの切断面を再度、上記防湿コーティング材（可溶性フッ素樹脂）の溶液に浸漬する。さらに、切断機械で所定の大きさに横方向に切断し、上記防湿コーティング材（可溶性フッ素樹脂）の溶液に浸漬する。こうして、周縁部全周を防湿処理された短冊状の波長板を大量生産することができる。
防湿コーティング処理に用いられるシーリング材として、旭硝子社製のＣＹＴＯＰ（登録商標）ＣＴＸ−１０９ＡなどのＣＹＴＯＰシリーズ、デュポン社製のＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦ、ソルベイクライシス社製のアルゴフロン、菱光化学社製のＲＤ−８０などの可溶性であるアモルファスフッ素樹脂（可溶性フッ素樹脂）がある。
この可溶性フッ素樹脂に、添加剤として、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのエチレン系化合物の粉末を添加する。ＰＴＦＥ以外にも、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）などのフッ素樹脂であってもよい。
防湿コーティングしたコート層、つまりコーティング１２の厚みは、好ましくは２０μｍ以下である。
コーティング２１の形成後、それを乾かし、図１の波長板１０の端面の断面を拡大してみると、図４に示すように、コーティング１２は、ＰＴＦＥ１３が粒子となって、そのままシーリング材１４の中に散在しており、これによって水分子を容易に近づけないようにしている。
なお、シーリング材１４の密着性が劣る場合には、アミノシラン系化合物などプライマーを併用して塗布する。
可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の混合比（重量％比）は、好ましくは、１０：０．１〜１０：１０である。
好ましいコーティング方法を述べる。溶液コート装置を用い、引き上げ速度を１．６７〜３．３３ｍｍ／ｓｅｃとする。乾燥条件は、６０℃の雰囲気中に１時間放置する。引き上げ速度は、上記に限定されず、０．１ｍｍ／ｓｅｃ〜２．０ｍｍ／ｓｅｃの範囲で有効である。
引き上げ時は、波長板を、周縁面を溶液面に向かい合い、かつ溶液面に対し垂直な面内に保持し、波長板の一辺が溶液面に対し垂直な面内で３０度〜４５度に傾斜させて引き上げる。なお、傾斜させる角度はこれに限定されず、傾斜角度を持つ場合はすべてよい。
コーティング１２の形成後、高温高湿の環境耐久試験を行なった。
条件は、温度６０℃、湿度９０％の環境中に、５００時間配置する。
試験開始後１４０時間後の耐湿性能評価を行なった結果は、表１の通りである。その後も同様の結果を示した。
表１において、＊１は緩衝材を使用した場合のコーティング、＊２は２枚同時にコーティングした場合、＊３は３枚同時にコーティングした場合を示す。
また、混合溶液Ａでは、可溶性フッ素樹脂のＣＹＴＯＰ（登録商標）ＣＴＸ−１０９Ａ １０重量％比に対し、フッ素樹脂ＰＴＦＥは５重量％比、混合溶液Ｂでは、可溶性フッ素樹脂のＣＹＴＯＰ（登録商標）ＣＴＸ−１０９Ａに対し、フッ素樹脂ＰＴＦＥは７重量％比である。
上記の可溶性フッ素樹脂以外にも、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦ、アルゴフロン、ＲＤ−８０などの樹脂と、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂を混合させ、同様の試験を行なっても、同様に波長板周縁部から劣化、剥離が見られなかった。
また、防湿性、密着性の試験を行なっても、同様に劣化、剥離を生ずることがなかった。
さらに、上記実施例では、プロジェクタ用の波長板を用いて防湿コーティングする方法をあげたが、これに限定されず、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、Ｂｌｕｅ−Ｒａｙプレーヤー、半導体製造用又は液晶基板用の露光装置、浸漬露光装置などに用いられる波長板、偏光板、ビームスプリッター、貼り合せレンズなどの光学素子においても、同様に防湿処理することによって、高温高湿環境下において劣化、剥離を防止することができる。
１ 位相差フィルム
２、３ 接着剤
４、５ ガラス基板
６ 粘着シート
１０ 波長板
１１ 緩衝材
１２ コーティング
１３ ＰＴＦＥ
１４ シーリング材
２、３ 接着剤
４、５ ガラス基板
６ 粘着シート
１０ 波長板
１１ 緩衝材
１２ コーティング
１３ ＰＴＦＥ
１４ シーリング材
Claims (5)
- 複屈折性物質フィルムの表面に接着剤を介在してガラス基板を接着した光学素子の防湿コーティング方法において、
ガラス基板と複屈折性物質フィルムの端面に可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の混合溶液を塗布して、ガラス基板と複屈折性物質フィルムの間に存在している接着剤の端面にコーティングを形成して防湿処理することを特徴とする光学素子の防湿コーティング方法。 - 複屈折性物質フィルムの表面に接着剤を介在してガラス基板を接着した光学素子の防湿コーティング方法において、
ガラス基板と複屈折性物質フィルムの間に接着剤を介在した光学素子を、可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の所定の混合比で混合した溶液に浸漬し、ガラス基板と複屈折性物質フィルムの間に存在している接着剤の端面にコーティングを形成して防湿処理することを特徴とする光学素子の防湿コーティング方法。 - 請求項１又は２に記載の光学素子の防湿コーティング方法において、
複屈折性物質フィルムは位相差フィルムであり、可溶性フッ素樹脂はアモルファスフッ素樹脂であり、エチレン系化合物はＰＴＦＥであることを特徴とする光学素子の防湿コーティング方法。 - 複屈折性物質フィルムとガラス基板とが接着剤で接着されており、複屈折性物質フィルムとガラス基板の端面が、可溶性フッ素樹脂とエチレン系化合物の所定の混合比で混合した溶液から形成されたコーティングにより防湿処理されていることを特徴とする光学素子。
- 請求項４に記載の光学素子において、
複屈折性物質フィルムは位相差フィルムであり、可溶性フッ素樹脂はアモルファスフッ素樹脂であり、エチレン系化合物はＰＴＦＥであることを特徴とする光学素子。
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