JP2010164819A - Transparent ceramics substrate - Google Patents

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Masashi Yoshimura
雅司 吉村
Masaki Fukuma
正樹 福間
Shigeru Nakayama
茂 中山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transparent ceramics substrate that can form, for the various display device using an optical engine and liquid crystal, a superior video image, wherein definition and contrast ratio of the video image does not degrade due to polarization caused by thermal strain. <P>SOLUTION: The transparent ceramics substrate includes: a transparent ceramics member layer consisting of a transparent ceramics having cubic system; and a resin layer consisting of an adhesive resin and having an optical compensation function for the transparent ceramics member layer. The transparent ceramics member layer and resin layer each has temperature dependency, wherein refractive indice thereof are opposite to each other. The transparent ceramics are spinel, YAG, or MgO. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は主として光学エンジン等に用いられる透明セラミックス基板に関し、特に、光学的な補償機能を有する透明セラミックス基板に関する。   The present invention relates to a transparent ceramic substrate mainly used for an optical engine or the like, and more particularly to a transparent ceramic substrate having an optical compensation function.

透明セラミックス基板、特にスピネル製基板は、直線透過率、偏向特性、熱放散、強度、化学的安定性等に優れ、さらに通常は複屈折率等の複雑な光学的特性がないため組立に際して方位を合せる必要がなく、安価であるため、液晶プロジェクターやリアプロジェクションテレビ受像機等の光学エンジン、液晶を用いた各種の表示素子等に用いられつつある(特許文献1)。   Transparent ceramic substrates, especially spinel substrates, have excellent linear transmittance, deflection characteristics, heat dissipation, strength, chemical stability, etc. Since it does not need to be combined and is inexpensive, it is being used for optical engines such as liquid crystal projectors and rear projection television receivers, various display elements using liquid crystals, and the like (Patent Document 1).

現在広く使用されている透明セラミックス基板を用いた光学エンジンの一例として液晶プロジェクターを挙げ、その要部を、図2を参照しつつ説明する。図2は、光学エンジンの要部の構成を概念的に示す図である。なお、以下の記載においては、「入射光側」とは光源側を、また「出射光側」とはプリズム側を指す。図2において、R、G、Bは各々光源(図示せず)から送られてきた赤(R)、緑(G)、青(B)の入射光である。また、110は入射光側の偏光フィルム(なお、機能として捉えて「偏光フィルター」とも言う)であり、121、122は出射光側の偏光フィルムであり、210は入射光側の透明セラミックス基板であり、221、222は出射光側の透明セラミックス基板であり、300は液晶層であり、500はプリズムである。   A liquid crystal projector is given as an example of an optical engine using a transparent ceramic substrate that is widely used at present, and the main part thereof will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram conceptually showing a configuration of a main part of the optical engine. In the following description, “incident light side” refers to the light source side, and “emitted light side” refers to the prism side. In FIG. 2, R, G, and B are red (R), green (G), and blue (B) incident light respectively transmitted from a light source (not shown). Reference numeral 110 denotes a polarizing film on the incident light side (also referred to as a “polarizing filter” as a function), 121 and 122 denote polarizing films on the outgoing light side, and 210 denotes a transparent ceramic substrate on the incident light side. 221 and 222 are transparent ceramic substrates on the outgoing light side, 300 is a liquid crystal layer, and 500 is a prism.

図2に示す光学エンジンでは、R、G、Bのいずれも、液晶層300よりも光源側では透明セラミックス基板は1枚(210)であり、その反光源側に偏光フィルム110が貼り付けられている。また、液晶層300よりもプリズム側では透明セラミックス基板は2枚(221、222)であり、それらの相対向する面側に偏光フィルム121、122が貼付けられている。   In the optical engine shown in FIG. 2, each of R, G, and B has one transparent ceramic substrate (210) on the light source side with respect to the liquid crystal layer 300, and the polarizing film 110 is pasted on the opposite light source side. Yes. In addition, two transparent ceramic substrates (221, 222) are provided on the prism side with respect to the liquid crystal layer 300, and polarizing films 121, 122 are attached to the opposing surface sides thereof.

また、各透明セラミックス基板は、それに貼り付けられている偏光フィルムの機械的保護や支持のみならず、放熱を行う。このため、透明セラミックス基板としては、熱伝導性の高いサファイア、水晶、スピネル、YAG等が用いられている。   In addition, each transparent ceramic substrate performs heat dissipation as well as mechanical protection and support of the polarizing film attached thereto. For this reason, sapphire, quartz, spinel, YAG, etc. with high thermal conductivity are used as the transparent ceramic substrate.

次に、この光学エンジンの作動原理について、図3を参照しつつ説明する。図3の(1)は電圧を印加せず光を透過させる場合であり、(2)は電圧を印加して光を通過させない場合である。図3において、110は入射光側の偏光フィルターであり、120は出射光側の偏光フィルターであり、300は液晶層であり、301は液晶分子であり、610は入射光側の透明電極であり、620は出射光側の透明電極であり、690は電極であり、691はスイッチであり、700はスクリーンである。そして、入射光側の偏光フィルター110と出射光側の偏光フィルター120は、いわゆるクロスニコル状態(偏光する方向が90度相違する)となっている。   Next, the operating principle of this optical engine will be described with reference to FIG. (1) of FIG. 3 is a case where light is transmitted without applying a voltage, and (2) is a case where light is not transmitted by applying a voltage. In FIG. 3, 110 is a polarizing filter on the incident light side, 120 is a polarizing filter on the outgoing light side, 300 is a liquid crystal layer, 301 is a liquid crystal molecule, and 610 is a transparent electrode on the incident light side. , 620 is a transparent electrode on the outgoing light side, 690 is an electrode, 691 is a switch, and 700 is a screen. The polarization filter 110 on the incident light side and the polarization filter 120 on the output light side are in a so-called crossed Nicol state (the polarization direction is different by 90 degrees).

図3の(1)に示す様に、スイッチ691を開にして入射光側の透明電極610と出射光側の透明電極620間に電圧を印加しない様にした場合、それらの間にある液晶層300の液晶分子301は90度ねじれて配向する。このため、上方から入射して入射光側の偏光フィルター110によりa方向の直線偏光とされた光は、液晶層300で90度ねじられてa方向に直交するb方向の直線偏光とされる。そして、下方にある出射光側の偏光フィルター120を通過して、スクリーン700は明るくなる。   As shown in FIG. 3A, when the switch 691 is opened so that no voltage is applied between the transparent electrode 610 on the incident light side and the transparent electrode 620 on the outgoing light side, the liquid crystal layer between them. The 300 liquid crystal molecules 301 are twisted by 90 degrees and aligned. For this reason, light incident from above and converted into linearly polarized light in the a direction by the polarizing filter 110 on the incident light side is twisted 90 degrees in the liquid crystal layer 300 to be linearly polarized light in the b direction orthogonal to the a direction. The screen 700 becomes brighter after passing through the polarizing filter 120 on the outgoing light side below.

一方、図3の(2)に示す様に、スイッチ691を閉にして入射光側の透明電極610と出射光側の透明電極620間に電圧が印加される様にした場合、それらの間にある液晶層300の液晶分子301は垂直(電圧の印加される)方向に配向する。このため、上方から入射して入射光側の偏光フィルター110によりa方向の直線偏光とされた光は、液晶層300ではねじられることなくa方向の直線偏光のままである。このため光は下方にある出射光側の偏光フィルター120を通過せず、スクリーン700は黒くなる。なお、光学エンジンによっては、電圧と光の通過の関係が逆(電圧を印加すれば、光が通過する)の関係となるものもある。   On the other hand, as shown in (2) of FIG. 3, when the switch 691 is closed and a voltage is applied between the transparent electrode 610 on the incident light side and the transparent electrode 620 on the outgoing light side, The liquid crystal molecules 301 of a certain liquid crystal layer 300 are aligned in the vertical (voltage applied) direction. For this reason, the light incident from above and converted into the linearly polarized light in the a direction by the polarizing filter 110 on the incident light side remains the linearly polarized light in the a direction without being twisted in the liquid crystal layer 300. For this reason, the light does not pass through the polarizing filter 120 on the outgoing light side below, and the screen 700 becomes black. In some optical engines, the relationship between the voltage and the passage of light is reversed (the light passes when a voltage is applied).

特開2006−273679号公報JP 2006-273679 A

前記において、入射光側および出射光側の偏光フィルターの各々は、それぞれ、透明セラミックス基板に貼り付けて用いられるが、図3の(2)の場合、即ち、スクリーンに黒画像を表示させる場合、各偏光フィルターおよび各明セラミックス基板の位置的関係によっては、スクリーン全面が黒一色とはならず、一部に光漏れを生じることがある。   In the above, each of the polarization filters on the incident light side and the outgoing light side is used by being attached to a transparent ceramic substrate, respectively, in the case of (2) in FIG. 3, that is, when displaying a black image on the screen, Depending on the positional relationship between each polarizing filter and each bright ceramic substrate, the entire screen may not be black, and light leakage may occur in part.

これを図4に示す。図4において、110は入射光側の偏光フィルターであり、120は出射光側の偏光フィルターであり、210は入射光側の透明セラミックス基板であり、220は出射光側の透明セラミックス基板であり、300は液晶層であり、700はスクリーン(出射光面)であり、701は光漏れ箇所であり、矢印は入射光である。   This is shown in FIG. In FIG. 4, 110 is a polarizing filter on the incident light side, 120 is a polarizing filter on the outgoing light side, 210 is a transparent ceramic substrate on the incident light side, and 220 is a transparent ceramic substrate on the outgoing light side, Reference numeral 300 denotes a liquid crystal layer, 700 denotes a screen (outgoing light surface), 701 denotes a light leakage portion, and an arrow denotes incident light.

図4の(1)においては、出射光側の透明セラミックス基板220の入射光側に偏光フィルター120が貼り付けられており、2枚の透明セラミックス基板210、220により2枚の偏光フィルター110、120が挟まれている。この場合には、スクリーン700の全面が黒一色となる。   In FIG. 4 (1), the polarizing filter 120 is attached to the incident light side of the transparent ceramic substrate 220 on the outgoing light side, and the two polarizing filters 110, 120 are formed by the two transparent ceramic substrates 210, 220. Is sandwiched. In this case, the entire surface of the screen 700 is black.

これに対して、図4の(2)においては、出射光側の透明セラミックス基板220の出射光側に偏光フィルター120が貼り付けられており、2枚の偏光フィルター110、120により出射光側の透明セラミックス基板220が挟まれている。この場合には、スクリーン700の全面が黒一色とはならず、一部に光漏れ箇所701を生じる。   On the other hand, in (2) of FIG. 4, the polarizing filter 120 is attached to the outgoing light side of the transparent ceramic substrate 220 on the outgoing light side. A transparent ceramic substrate 220 is sandwiched. In this case, the entire surface of the screen 700 is not black, and a light leaking portion 701 is generated in part.

この光漏れは、出射光側の透明セラミックス基板220内に熱応力(あるいは熱歪)を原因とする複屈折率が生じ、さらに偏光性が生じることにより発生し、本来完全に通過すべき光の一部がカットされたり、逆に完全にカットされるはずの光の一部が通過したりする現象、いわゆる光漏れが生じ、画像の劣化、例えば映像の鮮明度やコントラスト比の低下の原因ともなる。   This light leakage is caused by a birefringence caused by thermal stress (or thermal strain) in the transparent ceramic substrate 220 on the outgoing light side, and further by polarization. A phenomenon that part of the light is cut or, conversely, part of the light that should be completely cut through, so-called light leakage occurs, which may cause image degradation, such as image sharpness and contrast ratio reduction. Become.

このため、光学エンジンや液晶を用いた各種の表示装置用に、熱歪による偏光を原因とする鮮明度やコントラスト比の低下がなく、優れた映像を形成することが可能であり、しかも低コストである透明セラミックス基板が開発されることが望まれていた。   Therefore, for various display devices using an optical engine or liquid crystal, it is possible to form excellent images without lowering the sharpness and contrast ratio due to polarization due to thermal distortion, and at a low cost. It has been desired to develop a transparent ceramic substrate.

本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、立方晶を有するセラミックスに対して光学的な補償機能を有する樹脂を配置して、透明セラミックス基板の光学的特性を改善したものである。以下、各請求項の発明を説明する。   The present invention has been made for the purpose of solving the above-described problems, and by arranging a resin having an optical compensation function for ceramics having cubic crystals, the optical characteristics of the transparent ceramic substrate are improved. It is a thing. The invention of each claim will be described below.

請求項1に記載の発明は、
立方晶を有する透明セラミックスからなる透明セラミックス部材層と、
接着性樹脂からなり前記透明セラミックス部材層に対して光学的な補償機能を有する樹脂層と、
を有していることを特徴とする透明セラミックス基板である。
The invention described in claim 1
A transparent ceramic member layer made of transparent ceramics having cubic crystals;
A resin layer made of an adhesive resin and having an optical compensation function for the transparent ceramic member layer;
It is a transparent ceramic substrate characterized by having.

本請求項の発明においては、基板が透明セラミックス部材層と、該透明セラミックス部材層に対して光学的な補償機能を有する樹脂層との2層構造であるため、本来の基板をなす透明セラミックス製薄板の内部に生じた熱歪等を原因とする偏光の発生等の光学的特性の低下を防止でき、ひいては鮮明度やコントラスト比の低下を抑えて、優れた映像を形成することが可能となる。   In the invention of this claim, since the substrate has a two-layer structure of a transparent ceramic member layer and a resin layer having an optical compensation function with respect to the transparent ceramic member layer, the substrate is made of a transparent ceramic material forming the original substrate. It is possible to prevent deterioration of optical characteristics such as generation of polarized light caused by thermal strain generated inside the thin plate, and to suppress the decrease in sharpness and contrast ratio, and to form an excellent image. .

ここに、透明セラミックス部材層を構成する透明セラミックスについて「立方晶」としているのは、複屈折率等の複雑な光学的特性がないため組立に際して方位を合せる必要がないことを考慮したものである。   Here, the transparent ceramics constituting the transparent ceramic member layer is considered to be “cubic” because there is no complicated optical characteristic such as birefringence, so that it is not necessary to align the orientation when assembling. .

なお、樹脂層の厚さについては、透明セラミックス部材層に対する接着性樹脂の光学的な補償機能の程度と透明セラミックス基板の厚さ等を考慮して最適な値が選定される。   The thickness of the resin layer is selected in consideration of the degree of the optical compensation function of the adhesive resin for the transparent ceramic member layer, the thickness of the transparent ceramic substrate, and the like.

請求項2に記載の発明は、
前記透明セラミックス部材層と前記樹脂層は、相互に逆となる屈折率の温度依存性を有していることを特徴とする請求項1に記載の透明セラミックス基板である。
The invention described in claim 2
2. The transparent ceramic substrate according to claim 1, wherein the transparent ceramic member layer and the resin layer have a temperature dependence of refractive indexes that are opposite to each other.

本請求項の発明においては、透明セラミックス部材層と樹脂層の屈折率の温度依存性が相互に逆であるため、本来の基板をなす透明セラミックス製薄板の内部に生じた熱歪を原因とする屈折率の変動、さらには偏光の発生が樹脂層により補償されるため、コントラスト比の低下がなく、優れた映像を形成することが可能となる。   In the invention of this claim, since the temperature dependence of the refractive index of the transparent ceramic member layer and the resin layer is opposite to each other, it is caused by the thermal strain generated in the transparent ceramic thin plate forming the original substrate. Since the refractive index variation and the generation of polarized light are compensated by the resin layer, the contrast ratio is not lowered, and an excellent image can be formed.

ここに、「屈折率の温度依存性」とは、熱歪により場所により屈折率が相違したり複屈折率を発生したりする現象と温度との関係を指す。これらの現象が透明セラミックス基板内を通過する光の偏光性に影響を及ぼすことは既に述べた通りである。   Here, “temperature dependence of refractive index” refers to the relationship between temperature and a phenomenon in which the refractive index differs depending on the location due to thermal strain or birefringence is generated. As described above, these phenomena affect the polarization of light passing through the transparent ceramic substrate.

請求項3に記載の発明は、
前記透明セラミックスは、スピネル、YAGまたはMgOのいずれかであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の透明セラミックス基板である。
The invention according to claim 3
The transparent ceramic substrate according to claim 1, wherein the transparent ceramic is one of spinel, YAG, and MgO.

本請求項の発明に係る透明セラミックス基板は、偏光フィルターを機械的に支持し、保護し、放熱を図るという役を担う本来の基板を構成する材料としてスピネル(MgO・nAl:n=1.050〜1.200)、YAG(3Y・5Al)またはMgOの何れかを使用することが好ましい。これらはいずれも熱伝導率が良好であるため放熱性に優れており、基板内の温度が均一に保持され易く、熱歪が生じ難い。また、透明性も高く、熱歪が生じていない通常の状態では複屈折率等の複雑な特性がないため組立に際して方位を合せる必要がなく、さらに安価である。このため、現在広く用いられている水晶と比較した場合、半分程度の厚さでより優れた映像が得られる透明セラミックス基板が得られる。 The transparent ceramic substrate according to the invention of this claim is a spinel (MgO.nAl 2 O 3 : n = n) as a material constituting the original substrate that mechanically supports, protects and protects the polarizing filter and radiates heat. 1.050 to 1.200), YAG (3Y 2 O 3 .5Al 2 O 3 ) or MgO is preferably used. Since these all have good thermal conductivity, they are excellent in heat dissipation, the temperature inside the substrate is easily maintained uniformly, and thermal distortion hardly occurs. Further, it is highly transparent, and there is no complicated characteristic such as a birefringence in a normal state in which no thermal strain is generated. For this reason, a transparent ceramic substrate can be obtained in which a superior image can be obtained with a thickness of about half when compared with a crystal widely used at present.

請求項4に記載の発明は、
前記接着性樹脂は、透明ポリアミドであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の透明セラミックス基板である。
The invention according to claim 4
4. The transparent ceramic substrate according to claim 1, wherein the adhesive resin is a transparent polyamide. 5.

偏光フィルターを透明セラミックス基板に接着するために一般的に接着性樹脂からなる接着剤を用いるが、この接着剤として透明ポリアミドを使用することが好ましい。透明ポリアミドは透明セラミックスとは相互に逆となる光学的性質の温度依存性を有しているだけでなく接着性に優れ、低コストでもある。このため、優れた透明セラミックス基板を安価に提供することができる。   In order to bond the polarizing filter to the transparent ceramic substrate, an adhesive made of an adhesive resin is generally used, and it is preferable to use a transparent polyamide as the adhesive. Transparent polyamide not only has temperature dependence of optical properties opposite to transparent ceramics, but also has excellent adhesion and low cost. Therefore, an excellent transparent ceramic substrate can be provided at a low cost.

なお、本発明は、透明セラミックスに限らず、白板ガラス等にも適用可能である。   In addition, this invention is applicable not only to transparent ceramics but white plate glass.

本発明により、光学エンジンや液晶を用いた各種の表示装置用に、熱歪による偏光を原因とする鮮明度やコントラスト比の低下がなく、優れた映像を形成することが可能な透明セラミックス基板を提供することが可能となる。   According to the present invention, there is provided a transparent ceramic substrate capable of forming an excellent image for various display devices using an optical engine or a liquid crystal without causing a decrease in sharpness and contrast ratio due to polarization due to thermal strain. It becomes possible to provide.

本発明の実施の形態の透明セラミックス基板の要部の構成と作用発揮の様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the structure of the principal part of the transparent ceramic substrate of embodiment of this invention, and the mode of an effect | action display. 光学エンジンの要部の構成を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the structure of the principal part of an optical engine. 光学エンジンの作動原理を示す図である。It is a figure which shows the operating principle of an optical engine. 基板と偏光フィルターの位置的関係により、黒画像の表示が変化する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the display of a black image changes with the positional relationship of a board | substrate and a polarizing filter.

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

(第1の実施の形態)
本実施の形態は、透明セラミックス基板の基板本体にはスピネルを、接着性樹脂層には透明ポリアミドを用いた出射光側の透明セラミックス基板に関する。
(First embodiment)
The present embodiment relates to a transparent ceramic substrate on the outgoing light side using spinel for the substrate body of the transparent ceramic substrate and transparent polyamide for the adhesive resin layer.

本発明の実施の形態に係る透明セラミックス基板を、図1を参照しつつ説明する。図1の(1)は本実施の形態に係る透明セラミックス基板を出射光側の透明セラミックス基板として用いた場合における断面形状を示し、図1の(2)は前記透明セラミックス基板に光が入射した際の接着性樹脂層が作用を発揮する様子を概念的に示す。   A transparent ceramic substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (1) in FIG. 1 shows a cross-sectional shape when the transparent ceramic substrate according to the present embodiment is used as a transparent ceramic substrate on the outgoing light side, and (2) in FIG. 1 shows light incident on the transparent ceramic substrate. A mode that the adhesive resin layer at the time exhibits an effect | action is shown notionally.

また、図1において、220cはスピネルを材料とする出射光側の透明セラミックス基板であり、220sは透明セラミックス基板220cの基板本体としてのスピネル製板材であり、226は透明セラミックス基板220cの出射光側に形成された接着性樹脂層であり、120は出射光側に設けられた偏光フィルムである。また、225はスピネル製板材220sの内部に生じた熱歪を原因とする光学的性質、例えば偏光性の変化の程度を示す表示であり、227は接着性樹脂層の内部に生じた熱歪を原因とする光学的性質、例えば偏光性の変化の程度を示す表示であり、いずれも濃いほど変化が大きいことを示す。   In FIG. 1, reference numeral 220c denotes a transparent ceramic substrate on the outgoing light side made of spinel, 220s denotes a spinel plate material as a substrate body of the transparent ceramic substrate 220c, and 226 denotes an outgoing light side of the transparent ceramic substrate 220c. The reference numeral 120 denotes an adhesive resin layer, and 120 is a polarizing film provided on the outgoing light side. Reference numeral 225 denotes a display indicating the degree of change in optical properties, for example, polarization, caused by thermal strain generated in the spinel plate material 220s, and 227 indicates the thermal strain generated in the adhesive resin layer. This is a display showing the degree of change in optical properties, for example, polarization, which is the cause. The darker the color, the greater the change.

以下、本実施の形態の透明セラミックス基板220cの製造について説明する。
透明セラミックス基板220cの基板本体をなすスピネルの板材220sは、純度99.9%以上のスピネル(MgO・nAl:n=1.05)粉末を196MPaの圧力で1次成形し、196MPaでCIP(冷間等方圧プレス)により2次成形してスピネル成形体とし、このスピネル成形体をグラファイト製の容器に入れて1500℃で真空焼結してスピネル焼結体とし、さらにこのスピネル焼結体を1750℃、200MPaのHIP(熱間等方圧プレス)で立方晶を有する多結晶スピネル結晶体とし、この多結晶スピネル結晶体を切削、研磨して製作した。
Hereinafter, the production of the transparent ceramic substrate 220c of the present embodiment will be described.
The spinel plate material 220s that forms the substrate body of the transparent ceramic substrate 220c is formed primarily by spinel (MgO.nAl 2 O 3 : n = 1.05) powder having a purity of 99.9% or more at a pressure of 196 MPa at 196 MPa. Secondary formed by CIP (cold isostatic pressing) to form a spinel molded body, this spinel molded body is placed in a graphite container and vacuum-sintered at 1500 ° C. to form a spinel sintered body. A polycrystalline spinel crystal having cubic crystals was formed by HIP (hot isostatic pressing) at 1750 ° C. and 200 MPa, and the polycrystalline spinel crystal was cut and polished.

なお、前記接着性樹脂層との境界面における反射防止のために、透明セラミックス基板の出射光側には、HfO、Al、TiO、TaO、ZnS等からなる反射防止層が介在されていることが好ましい。 In order to prevent reflection at the boundary surface with the adhesive resin layer, an antireflection layer made of HfO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , TaO 5 , ZnS or the like is provided on the outgoing light side of the transparent ceramic substrate. It is preferable to intervene.

また、透明セラミックス基板の入射光側にも、入射光の反射を防止するために、HfO、Al、TiO、TaO、ZnS等からなる反射防止層が少なくとも1層形成されていることが好ましい。 Further, at least one antireflection layer made of HfO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , TaO 5 , ZnS or the like is formed on the incident light side of the transparent ceramic substrate in order to prevent reflection of incident light. Preferably it is.

次に、接着性樹脂層としては、厚さ50μmの透明ポリアミドを貼り付けた。なお、この厚さは、接着性樹脂とスピネルとの偏光性の温度依存性の相違を考慮したものである。   Next, as the adhesive resin layer, a transparent polyamide having a thickness of 50 μm was attached. Note that this thickness takes into consideration the difference in temperature dependence of the polarization property between the adhesive resin and the spinel.

偏光フィルムとしては、両側に保護層としてTAC(トリアセチルセルロース)製フィルム層が形成され、中央にはヨウ素で染色したPVA(ポリビニルアルコール)製フィルム層がある3層構造の樹脂膜を、一軸延伸加工してPVAフィルム層に偏光特性(複屈折性)を持たせた厚さ50μmの樹脂膜を用いた。この偏光フィルムを、接着性樹脂層を設けた多結晶スピネル結晶体に貼り付けて透明セラミックス基板を作製した。   As a polarizing film, a TAC (triacetylcellulose) film layer is formed on both sides as a protective layer, and a resin film having a three-layer structure having a PVA (polyvinyl alcohol) film layer dyed with iodine in the center is uniaxially stretched. A resin film having a thickness of 50 μm in which the PVA film layer was processed to have polarization characteristics (birefringence) was used. This polarizing film was attached to a polycrystalline spinel crystal provided with an adhesive resin layer to produce a transparent ceramic substrate.

このようにして作製した透明セラミックス基板においては、スピネルの板材220sに比較して接着性樹脂の剛性は非常に小さく、しかも接着性樹脂層226はスピネルの板材220sに比較して十分に薄い。また接着性樹脂の反スピネルの板材側には偏光フィルムがある。このため、接着性樹脂層226はスピネルの板材220sに追随して膨張、収縮をなし、さらに同じ温度分布となる。   In the transparent ceramic substrate thus manufactured, the rigidity of the adhesive resin is very small compared to the spinel plate material 220s, and the adhesive resin layer 226 is sufficiently thin compared to the spinel plate material 220s. There is a polarizing film on the plate material side of the anti-spinel of the adhesive resin. For this reason, the adhesive resin layer 226 expands and contracts following the spinel plate material 220s and has the same temperature distribution.

この結果、この透明セラミックス基板220cを図4の(2)に示す様な条件で使用した場合には、図1の(2)に示す様に、透明セラミックス基板220cにおいては、スピネルの板材220sの内部に生じた温度分布、さらにはそれを原因とする熱膨張や熱歪による光学的性質の変化および変化の分布と、接着性樹脂層226の内部に生じたスピネルの板材220sの熱膨張に伴って生じた歪を原因とする光学的性質の変化および変化の分布とは、相互に逆の位置に同じ密度で発生する。   As a result, when the transparent ceramic substrate 220c is used under the conditions as shown in FIG. 4B, the transparent ceramic substrate 220c has a spinel plate 220s as shown in FIG. Along with the temperature distribution generated inside, the change in optical properties due to thermal expansion and thermal strain caused by the temperature distribution, and the distribution of the change, and the thermal expansion of the spinel plate 220s generated inside the adhesive resin layer 226 The change in the optical property and the distribution of the change due to the strain generated by the occurrence occur at the same density at positions opposite to each other.

この結果、透明セラミックス基板220c全体では、スピネルの板材220sの熱歪と接着性樹脂層226の歪を原因とする光学的性質の変化および変化の分布は相互に補償しあうこととなる。即ち、透明セラミックス基板220c全体では、中心部と周辺部等の場所における光学的性質の変化の分布は生じないこととなる。このため、この透明セラミックス基板を出射光側に用い、さらにこの透明セラミックス基板の出射光側に偏光フィルムを設けた光学エンジンでも、光漏れがなく、鮮明度やコントラスト比の優れた映像を形成することが可能となる。   As a result, in the entire transparent ceramic substrate 220c, changes in optical properties and distribution of changes caused by thermal strain of the spinel plate 220s and strain of the adhesive resin layer 226 are compensated for each other. That is, in the entire transparent ceramic substrate 220c, the distribution of changes in optical properties at locations such as the central portion and the peripheral portion does not occur. For this reason, even with an optical engine using this transparent ceramic substrate on the outgoing light side and further providing a polarizing film on the outgoing light side of this transparent ceramic substrate, there is no light leakage and an image with excellent sharpness and contrast ratio is formed. It becomes possible.

次いで、出射側の透明セラミックス基板として、本第1の実施の形態の透明セラミックス基板と、光学的な補償機能を行う接着性樹脂層を有していない他は第1の実施の形態と同じである比較例の透明セラミックス基板と、現在の透明水晶製基板とを用いた場合の色漏れの有無や映像の良好性を評価した。   Next, the transparent ceramic substrate on the emission side is the same as the first embodiment except that it does not have the transparent ceramic substrate of the first embodiment and the adhesive resin layer that performs the optical compensation function. The presence or absence of color leakage and the image quality when using a transparent ceramic substrate of a comparative example and a current transparent quartz substrate were evaluated.

この結果、第1の実施の形態の透明セラミックス基板の方が明らかに優れた基板であることを確認した。これは、本第1の実施の形態の透明セラミックス基板220cは、現在の透明水晶製基板に比較して透明セラミックス基板内の場所による温度差が少ない。また、比較例の透明セラミックス基板と異なり、偏光フィルターを接着するための接着性樹脂層226がスピネルの板材220sと相互に逆となる屈折率の温度依存性を有しているため、スピネルの板材220s内で温度分布、あるいは熱膨張や熱歪で生じた屈折率の異常に対して光学的な補償機能を行う。このため、本第1の実施の形態の透明セラミックス基板は、比較例の透明セラミックス基板や透明水晶製基板に比較して、光漏れがはるかに少なく、コントラスト比はずっと良好であり、優れた映像を形成することができたと考えられる。   As a result, it was confirmed that the transparent ceramic substrate of the first embodiment was clearly superior. This is because the transparent ceramic substrate 220c of the first embodiment has a smaller temperature difference depending on the location in the transparent ceramic substrate than the current transparent quartz substrate. Further, unlike the transparent ceramic substrate of the comparative example, the adhesive resin layer 226 for adhering the polarizing filter has a temperature dependency of the refractive index which is opposite to that of the spinel plate 220s. An optical compensation function is performed for a refractive index abnormality caused by temperature distribution, thermal expansion or thermal strain within 220 s. For this reason, the transparent ceramic substrate of the first embodiment has much less light leakage and a much better contrast ratio than the transparent ceramic substrate and transparent quartz substrate of the comparative example, and an excellent image. It is thought that it was possible to form.

(第2の実施の形態)
本実施の形態は、透明セラミックス基板の基板本体にYAG(3Y・5Al)を用いた透明セラミックス基板に関し、接着性樹脂層等他の構成は第1の実施の形態と同じである。従って、YAG製の基板本体の製造についてのみ簡単に説明する。ただし、接着性樹脂層の厚さは、スピネルとYAGの物性の相違を考慮して調整(変更)してある。
(Second Embodiment)
The present embodiment relates to a transparent ceramic substrate using YAG (3Y 2 O 3 .5Al 2 O 3 ) as the substrate body of the transparent ceramic substrate, and other configurations such as an adhesive resin layer are the same as those of the first embodiment. It is. Therefore, only the manufacture of the YAG substrate body will be briefly described. However, the thickness of the adhesive resin layer is adjusted (changed) in consideration of the difference in physical properties between spinel and YAG.

純度99.99%以上のYAG粉末を1500kg/cm2で予備成形し、できた成形体をアルミナ製容器に入れて、真空下1500℃で焼結してYAG多結晶体を得た。この多結晶体を板材に加工して透明セラミックス基板の基板本体を製造した。この基板本体を用いて前記第1の実施の形態の透明セラミックス基板と同様な構造の透明セラミックス基板を製造した。この場合においても、優れた映像が得られた。   YAG powder having a purity of 99.99% or more was preformed at 1500 kg / cm 2, and the resulting molded body was placed in an alumina container and sintered at 1500 ° C. under vacuum to obtain a YAG polycrystal. The polycrystalline body was processed into a plate material to produce a substrate body of a transparent ceramic substrate. Using this substrate body, a transparent ceramic substrate having the same structure as the transparent ceramic substrate of the first embodiment was manufactured. Even in this case, an excellent image was obtained.

(第3の実施の形態)
本実施の形態は、透明セラミックス基板の基板本体にMgOを用いた透明セラミックス基板に関し、接着性樹脂層等他の構成は基本的には前記第1の実施の形態、第2の実施の形態と同じである。本実施の形態の透明セラミックス基板においても、前記第1の実施の形態、第2の実施の形態と同じく優れた映像が得られた。
(Third embodiment)
The present embodiment relates to a transparent ceramic substrate using MgO for the substrate body of the transparent ceramic substrate, and other configurations such as an adhesive resin layer are basically the same as those of the first embodiment and the second embodiment. The same. Also in the transparent ceramic substrate of the present embodiment, excellent images were obtained as in the first embodiment and the second embodiment.

110 入射光側の偏光フィルム(偏光フィルター)
120、121、122 出射光側の偏光フィルム(偏光フィルター)
210 入射光側の透明セラミックス基板
220、221、222 出射光側の透明セラミックス基板
220c 出射光側の透明セラミックス基板
220s スピネル製板材
225 スピネルの板材に生じた光学的性質を示す表示
226 接着性樹脂層
227 接着性樹脂層に生じた光学的性質を示す表示
300 液晶層
301 液晶分子
500 プリズム
610 入射光側の透明電極
620 出射光側の透明電極
690 電極
691 スイッチ
700 スクリーン
701 光漏れ箇所
110 Incident light side polarizing film (polarizing filter)
120, 121, 122 Output light side polarizing film (polarizing filter)
210 Incoming light side transparent ceramic substrate 220, 221, 222 Outgoing light side transparent ceramic substrate 220 c Outgoing light side transparent ceramic substrate 220 s Spinel plate material 225 Display 226 indicating optical properties generated in the spinel plate material 226 Adhesive resin layer 227 Display 300 showing optical properties generated in adhesive resin layer Liquid crystal layer 301 Liquid crystal molecule 500 Prism 610 Transparent light electrode 620 on incident light side Transparent electrode 690 on output light side Electrode 691 Switch 700 Screen 701 Light leakage location

Claims (4)

立方晶を有する透明セラミックスからなる透明セラミックス部材層と、
接着性樹脂からなり前記透明セラミックス部材層に対して光学的な補償機能を有する樹脂層と、
を有していることを特徴とする透明セラミックス基板。
A transparent ceramic member layer made of transparent ceramics having cubic crystals;
A resin layer made of an adhesive resin and having an optical compensation function for the transparent ceramic member layer;
A transparent ceramic substrate characterized by comprising:
前記透明セラミックス部材層と前記樹脂層は、相互に逆となる屈折率の温度依存性を有していることを特徴とする請求項1に記載の透明セラミックス基板。   2. The transparent ceramic substrate according to claim 1, wherein the transparent ceramic member layer and the resin layer have a temperature dependence of refractive indexes that are opposite to each other. 前記透明セラミックスは、スピネル、YAGまたはMgOのいずれかであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の透明セラミックス基板。   The transparent ceramic substrate according to claim 1, wherein the transparent ceramic is any one of spinel, YAG, or MgO. 前記接着性樹脂は、透明ポリアミドであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の透明セラミックス基板。   The transparent ceramic substrate according to claim 1, wherein the adhesive resin is a transparent polyamide.
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