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公開番号2025127362
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024024064
出願日2024-02-20
発明の名称樹脂製偏光ビームスプリッタ
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 5/30 20060101AFI20250825BHJP(光学)
要約【課題】本発明は、高温加湿環境下における光学性能の劣化が抑制され、鮮明な映像が得られる樹脂製偏光ビームスプリッタを提供することを目的とする。
【解決手段】第1樹脂基材と、第1樹脂基材に対向する第2樹脂基材と、第1樹脂基材と第2樹脂基材との間に配される反射型偏光素子と、第1樹脂基材と反射型偏光素子との間に配される第1接着層と、第2樹脂基材と反射型偏光素子との間に配される第2接着層と、第1樹脂基材と第1接着層との間、第1接着層と反射型偏光素子との間、反射型偏光素子と第2接着層との間、及び第2接着層と第2樹脂基材との間の少なくとも1つの間に配されるシランカップリング剤層とを備えることを特徴とする、樹脂製偏光ビームスプリッタ。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
第１樹脂基材と、
前記第１樹脂基材に対向する第２樹脂基材と、
前記第１樹脂基材と前記第２樹脂基材との間に配される反射型偏光素子と、
前記第１樹脂基材と前記反射型偏光素子との間に配される第１接着層と、
前記第２樹脂基材と前記反射型偏光素子との間に配される第２接着層と、
前記第１樹脂基材と前記第１接着層との間、前記第１接着層と前記反射型偏光素子との間、前記反射型偏光素子と前記第２接着層との間、及び前記第２接着層と前記第２樹脂基材との間の少なくとも１つの間に配されるシランカップリング剤層とを備えることを特徴とする、樹脂製偏光ビームスプリッタ。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
ガラス転移温度（Ｔｇ）が１１５℃～１６０℃である、請求項１に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
【請求項３】
光弾性係数の絶対値が１０×１０
－１２
Ｐａ
－１
以下である、請求項１又は２に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
【請求項４】
前記第１樹脂基材及び前記第２樹脂基材がメタクリル系樹脂を含む、請求項１又は２に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
【請求項５】
前記メタクリル系樹脂が、環構造を有する構造単位を有するメタクリル系樹脂を含む、請求項４に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
【請求項６】
前記構造単位が、Ｎ－置換マレイミド単量体由来の構造単位、グルタルイミド系構造単位、芳香族ビニル構造単位、脂環式ビニル構造単位及びラクトン環構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含む、請求項５に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
【請求項７】
前記構造単位が、Ｎ－置換マレイミド単量体由来の構造単位を含む、請求項５に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
【請求項８】
前記反射型偏光素子が環状オレフィン樹脂を含む、請求項１又は２に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
【請求項９】
前記第１接着層及び／又は前記第２接着層が光硬化型アクリル系接着剤を含む、請求項１又は２に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタを含むことを特徴とする、偏光変換素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製偏光ビームスプリッタに関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ＶＲ（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ；仮想現実感）、ＡＲ（ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ；拡張現実感）と呼ばれる各種電子技術が急速に発展し、その画像表示装置としてヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：ＨｅａｄＭｏｕｎｔｅｄＤｉｓｐｌａｙ）製品が普及しはじめており、その画像投影部又は画像表示部に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：ＰｏｌａｒｉｚｉｎｇＢｅａｍＳｐｌｉｔｔｅｒ）を配置する光学系が提案されている（特許文献１）。
ヘッドマウントディスプレイは頭部に装着して使用する画像表示装置であるため、小型・軽量で装着時の不快感が少ないことが求められており、軽量化のために樹脂製のプリズムを使用して偏光ビームスプリッタを作製する試みがなされている。一般的に樹脂は成形加工時に複屈折が生じやすいため、複屈折が発生しづらい低複屈折樹脂を使用して複屈折を低減した樹脂製プリズムが提案されている（特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１０１４２４号公報
特開２０２１－１５７１５８号公報
特許７３１２５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
樹脂を用いて偏光ビームスプリッタを作製する際には、樹脂基材と偏光分離膜とを接着剤を使用して貼り合せ、作製する場合が多い。樹脂製偏光ビームスプリッタは、画像表示装置の軽量化の点でガラス製より優れているが、吸水性が高いことが課題であり、高温加湿環境下において樹脂基材と偏光分離膜とが吸湿により変形し、吸湿の際の寸法変化の違いにより接着層界面で剥離が発生する場合がある。この剥離が生じた偏光ビームスプリッタは、光学性能（偏光分離能や透過率）が著しく低下してしまうという問題があった。
特に、樹脂製直角プリズムのような端部と中心部とで厚さが異なる（厚さが均一でない）成形体を用いて偏光ビームスプリッタを作製する場合には、吸湿した際の形状変化が不均一になるため、高温加湿環境下において樹脂製直角プリズムと偏光分離膜との間に剥離が生じやすいことが本発明者らの検討で明らかになっている。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高温加湿環境下における光学性能の劣化が抑制され、鮮明な映像が得られる樹脂製偏光ビームスプリッタ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】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
［１］
第１樹脂基材と、
前記第１樹脂基材に対向する第２樹脂基材と、
前記第１樹脂基材と前記第２樹脂基材との間に配される反射型偏光素子と、
前記第１樹脂基材と前記反射型偏光素子との間に配される第１接着層と、
前記第２樹脂基材と前記反射型偏光素子との間に配される第２接着層と、
前記第１樹脂基材と前記第１接着層との間、前記第１接着層と前記反射型偏光素子との間、前記反射型偏光素子と前記第２接着層との間、及び前記第２接着層と前記第２樹脂基材との間の少なくとも１つの間に配されるシランカップリング剤層と
を備えることを特徴とする、樹脂製偏光ビームスプリッタ。
［２］
ガラス転移温度（Ｔｇ）が１１５℃～１６０℃である、［１］に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
［３］
光弾性係数の絶対値が１０×１０
－１２
Ｐａ
－１
以下である、［１］又は［２］に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
［４］
前記第１樹脂基材及び前記第２樹脂基材がメタクリル系樹脂を含む、［１］～［３］のいずれかに記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
［５］
前記メタクリル系樹脂が、環構造を有する構造単位を有するメタクリル系樹脂を含む、［４］に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
［６］
前記構造単位が、Ｎ－置換マレイミド単量体由来の構造単位、グルタルイミド系構造単位、芳香族ビニル構造単位、脂環式ビニル構造単位及びラクトン環構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含む、［５］に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
［７］
前記構造単位が、Ｎ－置換マレイミド単量体由来の構造単位を含む、［５］又は［６］に記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
［８］
前記反射型偏光素子が環状オレフィン樹脂を含む、［１］～［７］のいずれかに記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
［９］
前記第１接着層及び／又は前記第２接着層が光硬化型アクリル系接着剤を含む、［１］～［８］のいずれかに記載の樹脂製偏光ビームスプリッタ。
［１０］
［１］～［９］のいずれかに記載の樹脂製偏光ビームスプリッタを含むことを特徴とする、偏光変換素子。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高温加湿環境下における光学性能の劣化が抑制され、鮮明な映像が得られる樹脂製偏光ビームスプリッタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施例において、本発明の樹脂製偏光ビームスプリッタの特性を評価するために作製した実験系の概略図である。
図２は、ワイヤグリッド反射型偏光素子の概略断面図である。
図３は、偏光保持度を測定するために作製した実験系の概略図である。（ａ）は、光源４１からＳ偏光が出射するようにし、偏光ビームスプリッタ４０で反射したのちに第２直線偏光板４３を透過する光量をパワーメーター４４により測定する実験系である。（ｂ）は、光源４１からＰ偏光が出射するようにし、偏光ビームスプリッタ４０を透過したのちに第２直線偏光板４３を透過する光量をパワーメーター４４により測定する実験系である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について、詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではなく、その用紙の範囲内で種々変形して実施できる。
【００１０】
＜樹脂製偏光ビームスプリッタ＞
本実施形態の樹脂製偏光ビームスプリッタ（以下、単に「偏光ビームスプリッタ」ともいう。）は、第１樹脂基材と、第１樹脂基材に対向する第２樹脂基材と、第１樹脂基材と第２樹脂基材との間に配される反射型偏光素子と、第１樹脂基材と反射型偏光素子との間に配される第１接着層と、第２樹脂基材と反射型偏光素子との間に配される第２接着層と、第１樹脂基材と第１接着層との間、第１接着層と反射型偏光素子との間、反射型偏光素子と第２接着層との間、及び第２接着層と第２樹脂基材との間の少なくとも１つの間に配されるシランカップリング剤層とを備えることを特徴とする。
すなわち、本実施形態の樹脂製偏光ビームスプリッタは、第１樹脂基材と反射型偏光素子との間が、例えば、第１樹脂基材／シランカップリング剤層／第１接着層／シランカップリング剤層／反射型偏光素子という構成であってもよいし、第１樹脂基材／第１接着層／シランカップリング剤層／反射型偏光素子という構成であってもよいし、第１樹脂基材／シランカップリング剤層／第１接着層／反射型偏光素子という構成であってもよい。
また、第２樹脂基材と反射型偏光素子との間が、例えば、第２樹脂基材／シランカップリング剤層／第２接着層／シランカップリング剤層／反射型偏光素子という構成であってもよいし、第２樹脂基材／第２接着層／シランカップリング剤層／反射型偏光素子という構成であってもよいし、第２樹脂基材／シランカップリング剤層／第２接着層／反射型偏光素子という構成であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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