TW200938510A - Transparent polycrystal spinel substrate, method for producing the same, and optical product using the substrate - Google Patents

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200938510 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種透明多晶尖晶石基板及其製造方法， 特別係關於一種液晶投影儀或背面投影型電視接收機之透 明基板等用於光學用途之透明多晶尖晶石基板及其製造方 - 法。進而係關於一種使用該透明多晶尖晶石基板之液晶投 - 影儀及背面投影型電視接收機。 【先前技術】 ® 近年來，市售有將液晶畫面之表背面透明化而作為液晶 面板，自表背面中之一方射出光、且以透鏡等調整透過光 之液晶投影儀或背面投影型電視接收機，對保護此種液晶 投影儀等之液晶畫面的透明基板，不僅要求保護液晶畫面 免受污垢或外部氣體之影響，而且要求進行熱保護，以免 受附近之光源的影響，且要求使伴隨著由於來自該光源之 光而於液晶畫面產生之吸熱現象而形成的升溫散熱等。 並且，作為光透過特性優異之透明基板，透明多晶尖晶 石基板於專利文獻1〜3等中有所揭示。該等透明多晶尖晶 石基板之透光性優異，上述由於來自光源之光所產生之熱 吸收亦較少，且能夠使液晶之升溫散熱，因此，可用作= 晶投影儀等之透明基板。 [專利文獻1]曰本專利特公平6-72045號公報 [專利文獻2]日本專利特開2〇〇6_273679號公報 [專利文獻3]日本特表平4_5〇2748號公報 【發明内容】 I36447.doc 200938510 [發明所欲解決之問題] 然而’於使用該等透明多晶尖晶石基板而製作液晶投影 儀等光學製品之情形時，存在像之模糊或明暗之現象，而 於獲得穩定之特性的製品方面存在問題。 因此’本發明之課題在於提供一種即使用作光學製品， 亦不會產生像之模糊或明暗之透明多晶尖晶石基板。又， 本發明之課題在於提供該透明多晶尖晶石基板之製造方 、、 進而本發明之課題在於提供一種使用此種透明多晶 尖曰日石基板之液晶投影儀及背面投影型電視接收機。 [解決問題之技術手段] 本發明者對於上述先前之使用透明多晶尖晶石基板之液 晶投影儀中產生像之模糊或明暗之原因進行了銳意研究。 結果發現：先前，尖晶石材料（Mg0.nAl203 ; n= 1〜3)之晶 體結構為立方晶’於結晶學上並不能說不具有偏光特性， 但實際上僅產生少許之散射。 本發明者進而對於上述之少許的偏光性的產生原因進行 了研究’結果發現：先前之透明多晶尖晶石基板中，由於 製造製程或密度不均等’產生具有微小空隙的微細組織， 由於該微細組織而產生上述之少許之散射。 基於上述研究結果，本發明者進而對於切實地把握散射 特性之變化進行了銳意研究。於是發現，使用燒結體或作 為基板之尖晶石成形體的正交偏光系統之透過率作為其指 標’藉此，可切實地把握散射特性之變化，進而發現，可 提供即使用作光學製品時亦不會產生像之模糊或明暗之透 136447.doc 200938510 明多晶尖晶石基板的、具體的正交偏光系統之透過率，從 而完成本發明。 以下’針對各請求項，對本發明加以詳細說明。 凊求項1中揭示之發明係， 種透明多晶尖晶石基板’其特徵在於：於1 mm之厚 度、波長45〇 nm下，正交偏光系統之透過率為〇〇〇5%以 下。 ❹

上述正交偏光系統之透過率，如圖1(a)所示，首先，相 對於光源側之偏光板，將檢測器侧之偏光板之透射軸設為 9〇°(即，設為正交）’由光源照射特定波長之光，求出透過 率，將該值作為空白值。其後，如圖1(b)所示，於2塊偏光 板之間放入作為測定對象之樣本，同樣地照射光，將樣本 值與空白值之差定義為正交偏光系統之透過率。 並且，本發明者為了具體地獲得可用於投影儀中之適宜 的正交偏光系統之透過率而進行了研究，其結果發現，只 要將正交偏光系統之透過率設定為於i贿之厚度、波長 450 nm下為0.005%以下即可。 、I7於明求項1之發明中，上述正交偏光系統之透過 率’於1麵之厚度、波長450⑽下為0.005%以下，因 此，可提供—種即使用作光學製品，f質上亦不會產生像 之模糊或明暗的透明多晶尖晶石基板。 而且較藍寶石之 又，可提供透光性優異、具有偏光性 偏光特性更優異之透明基板。 凊求項2中揭示之發明係， 136447.doc 200938510 如吻求項1之透明多晶尖晶石基板，其密度為3.5 8 gkm3 以上。 於請求項2之發明中，密度為3.58 g/cm3以上，故而，於 1 mm之厚度、波長45〇⑽下，正交偏光系統之透過率成 為0.005%以下。 P透月多曰曰尖晶石基板之密度3·58 g/cm3，以理論密 (相對於真正之畨度3.6之比例）計，相當於99.5%以 上。 於喷求項2之發明中，與先前產品之理論密度比99.3%相 比規定為更咼之理論密度比，因此，於該透明多晶尖晶 石基板中’微小之空隙非常少、基本不存在，進而，因存 在之工隙亦非常微小，&而實質上不會影響散射特性。因 此’可提供無散射之良好之透明多晶尖晶石基板。 又，藉由使其具有較高之理論密度比，可提高透過率， 因此於請求項2之發明中’可提供不會產生像之模糊或 明暗、、且透光性優異之透明多晶尖晶石基板。 清求項3中揭示之發明係， 如"月求項1或請求項2之透明多晶尖晶石基板，其於波長 450 nm下之透過率於}随之厚度下為μ%以上。 於π求項3之發明中，於波長45〇 nm下之透過率於1 _之厚度下為82%以上’㈣，可提供上述之透光 之透明多晶尖晶石基板。 清求項4中揭示之發明係， 如》月求項1至請求項3中任一項所述之透明多晶尖晶石基 136447.doc 200938510 板’其中’於至少一側具有抗反射媒，且於1 mm之厚度 下’正交偏光系統之透過率為0.005%以下。 於請求項4之發明中，與設置於至少一側之抗反射膜一 體化之透明多晶尖晶石基板的正交偏光系統之透過率於j mm之厚度下為0.005%以下，因此，可提供直線透過性更 優異之透明多晶尖晶石基板。

作為抗反射膜，可較好地使用MgF2、γρ3、LaF3、 CeF3、BaF2等金屬氟化物。又，亦可與Si〇2、Ti〇2、 Al2〇3、Υ2〇3、Ta2〇5、Zr〇2等金屬氧化物形成複層。 作為抗反射膜之設置方法，可利用物理蒸鍍法，具體而 吕，例如可列舉濺鍍法、離子電鍍法、真空蒸鍍法等。 請求項5中揭示之發明係， 如咕求項4之透明多晶尖晶石基板，其於波長45〇 下 之透過率於1 mm之厚度下為91%以上。 於明求項5之發明中，於波長45 〇 nm下之透過率於^爪爪 之厚度下為91%以上，因此’可提供上述散射特性優異且 透光性優異之透明多晶尖晶石基板。 於請求項5之發明中，作為對象之透明多晶尖晶石基板 睛求項4中所述之透明多晶尖晶石基板，且設置有抗反 射膜’因此可具有較請求項卜3中提供之 基板更高之透過率。 夕…石 請求項6中揭示之發明係， 透明多晶尖晶石基板之製造方法，其特徵在於： 其係如請求項1至請求項5中任—項所述之透明多晶尖 136447.doc 200938510 石基板之製造方法，具有以下步驟： 準備尖晶石粉末之步驟； 將尖晶石粉末成形而製作尖晶石成形體之步驟； 燒結上述尖晶石成形體而製作尖晶石燒結體之步驟；以及 對上述尖晶石燒結體實施HIp處理而製作尖晶石多晶體 之步驟。 於請求項6之發明令，藉由設有燒結尖晶石成形體而製 作尖晶石燒結體之步驟、對尖晶石燒結體實施Hip(H〇t Isostatic Pressing，熱等靜壓）處理而製作尖晶石多晶體之 步驟，從而可獲得高密度之尖晶石多晶體。 較理想的是，該燒結於真空中進行。藉由於真空中進行 燒結，能夠減少由於空孔之除去或微觀之雜質混入而引起 之晶格不均或變形’且能抑制微小空隙之產生。 又’藉由實施HIP處理’能使微小之空隙更小。其結 果’可獲得高密度的尖晶石多晶體。 進而’對所得之尖晶石多晶體實施鏡面加工等、對於光 學製品而言係通常之表面加工，最終，可獲得正交偏光系 統之透過率較低、即直線透過特性優異之透明多晶尖晶石 基板。 作為上述尖晶石成形體之燒結條件，例如較好的是真 空度為1〜2〇〇 Pa左右、溫度為1500〜17501：左右。 又作為實施HIP處理之步驟的條件，例如，作為環 *兄’較好的是氬氣或氧氣、氮氣等；又，溫度較好的是 1800〜1900°C左右，加壓力較好的是5〜200 MPa左右。 136447.doc -11- 200938510 再 $各步驟中之條件若設^為最終毅請求項卜 明求項5之條件，則無特別之限定。 之二性ί上述各步驟之外，亦可根據透明多晶尖晶石基板 之特性4，而適宜增加其他步驟。 4求項7中揭示之發明係， 。\、項1至請求項5中任—項所述之透明多晶尖晶石基 ’、係用於液晶投影儀或背面投影型電視接收機中。

於請求項7之發明中，將如請求項1至請求項5中任-項 所述之透明多晶尖晶石基板應用於液晶投影儀或背面投影 型電視接收機之偏光板等中，藉此，可提供優異之液晶投 影儀或背面投影型電視接收機。 請求項8中揭示之發明係， 一種液晶投影儀或背面投影型電視接收機，其特徵在 於·具有如請求項1至請求項5中任一項所述之透明多晶尖 晶石基板。 於請求項8之發明中，具有如請求項丨至請求項5中任一 項所述之透明多晶尖晶石基板，可提供實質上不會產生像 之模糊或明暗之液晶投影儀或背面投影型電視接收機。 [發明之效果] 藉由本發明’可提供即使用作光學製品，實質上亦不會 產生像之模糊或明暗的透明多晶尖晶石基板。 又’藉由使用此種透明多晶尖晶石基板，可提供實質上 不會產生像之模糊或明暗的液晶投影儀及背面投影型電視 接收機。 136447.doc 12 200938510 【實施方式】 以下’對於本發明，針對其最佳實施形態，基於如下所 示之實施例而加以詳細說明。再者，本發明並不限定於以 下之實施形態。可於與本發明相同及等價之範圍内，對以 下之實施形態加以各種變更。 ① 準備尖晶石粉末’加以卿而製作尖晶石成形體之步驟 • 將純度為99.9%以上之尖晶石粉末（平均粒徑為0.2_)， 以98 MPa之壓力進行㈣之後，幻96 MPa實施CIP(冷等 〇 靜壓）處理，製作之尖晶石成形體。 ② 將尖晶石成形體於真空中燒結而製作尖晶石燒結體之步驟 將所得之尖晶石成形體於真空中，且以167(rc之溫度保 持2小時’製作尖晶石燒結體。 ③ 對尖晶石燒結體實施HIP處理而製作尖晶石多晶體之步驟 將所得之尖晶石燒結體，於氬氣環境下、且於表1中所 示之各溫度下保持2小時，實施HIP(熱等靜壓）處理，使之 藝多晶化，而製作No.^No.4之各尖晶石多晶體樣本。再 者’壓力於整個過程中均為2〇〇 MPa。 藉由阿基米德定律測定所得之各樣本之密度。測定結果 一併表示於表1中。 ④ 透明多晶尖晶石基板之製作 將所得之各樣本進行鏡面加工直至厚度成為10 mm，之 後，於其一面塗布0J μηι之MgF2而設置抗反射膜，製作各 樣本之透明多晶尖晶石基板。 ⑤ 透過率、及正交偏光系統之透過率之測定 136447.doc -13· 200938510 測定所得之各透明多晶尖晶石基板之於波長450 nm下之 透過率。再者，於測定中係使用日立高新技術公司製造之 分光光度計（UV4100)。 繼而，使用同樣的分光亮度計，測定於波長450 nm下之 正交偏光系統之透過率。 將透過率、及正交偏光系統之透過率之測定結果一併表 - 示於表1。 [表1] 樣本 HIP 溫度(°C) 密度 (g/cm3) 透過率(°/〇) 正交偏光系統之透 過率(％) No. 1 1700 3.575 91.5 0.010 No. 2 1750 3.578 92.0 0.008 No. 3 1800 3.580 91.8 0.001 No. 4 1850 3.582 91.5 0.002 再者，表1中，No. 1、2係正交偏光系統之透過率超過 0.005%之比較例，No. 3、4係基於本發明之實施例。 如表1所示，可知No. 1〜No. 4之各透明多晶尖晶石基板 係均顯示出91%以上之透過率，係透光性優異之透明多晶 尖晶石基板。 並且，可知，與密度不足3.58 g/cm3之透明多晶尖晶石 基板（No. 1、No. 2)相比，密度為3.58 g/cm3以上之透明多 晶尖晶石基板（No. 3、No. 4)表現出低於其之正交偏光系 統之透過率。 由以上可知，藉由提高密度，可獲得透光性優異且正交 136447.doc -14- 200938510 偏光系統之透過率較低之優異的透明多晶尖晶石基板。 再者，於表1中，No. 4之透過率及正交偏光系統之透過 率與密度低於No. 4之No. 3相比有劣化，關於其原因，推 測如下。 即，：¾岔度（理論密度比）變高，則空隙變小，對偏光特 性之不良影響降低。然而，若密度（理論密度比）進一步變 尚，則成為微小之空隙相鄰接之狀態，最終，空隙彼此合 併，而成為較合併前更大之一個空隙，其對透過率或正交 偏光系統之透過率帶來不良影響。 (對液晶投影儀之安裝性及評價） 將No. 3、No. 4之透明多晶尖晶石基板安裝至圖2中概念 性表示有其結構之液晶投影儀中，進行評價。 於圖2中，50係金屬鹵素燈、氙氣燈、UHp等高亮度燈 之光源，51係反射鏡，53係紅外聚光透鏡，54係紫外截止 濾光鏡，60係偏光轉換積分器，6丨係複眼透鏡，62係狹 縫，63係透鏡，70係根據光之波長進行透過、反射之分光 鏡，71係鏡，80係液晶面板，81係偏光板，82係防塵窗， 83係1/2波片，84係正交雙色稜鏡，9〇係投射透鏡系統。 自光源50射出之光’由反射鏡51反射，由紅外聚光透鏡 53聚光，由紫外截止濾光鏡54截止多餘之紫外線，由2塊 複眼透鏡61使亮斑平坦化後，經由狹縫62而導入至包括 PBS及1 /2波片的偏光轉換積分器6〇中。其後，經過透鏡 63，藉由2個分光鏡7〇而分解為r、g、B之3原色，經分解 之3原色分別經過鏡71等，各自導入至具有偏光板81、液 136447.doc 15 200938510 曰曰面板80、防塵窗82、偏光板81之光開關，進而，通過 1/2波片83且由正交雙色稜鏡84進行合成。合成之光，導 入至投射透鏡系統9〇而被放大投影，從而，於前方之螢幕 映出影像。 於上述液晶投影儀之紫外截止濾光鏡54、複眼透鏡61、 透鏡63、分光鏡70、偏光轉換積分器60及偏光板81中之偏 •光體之保持板、構成液晶面板80之透明基板或防塵窗82中 使用上述透明多晶尖晶石基板，進行評價，可確認並未產 生像之模糊或明暗，可較好地用作光學製品中使用之透明 多晶尖晶石基板。 如上所述，藉由本發明，可提供一種即使用作光學製 〇〇亦不會產生像之模糊或明暗之透明多晶尖晶石基板。 本發明之透明多晶尖晶石基板可較好地用於例如以液晶投 影儀中之使用透明基板之部位(圖2之例中之偏光板8卜防 塵窗82等）為代表之各種零件。 A 【圖式簡單說明】 ❹ 圖1 (a)、（b)係說明正交偏光系統之透過率的圊。 圖2係概念性表示液晶投影儀之結構的圖。 【主要元件符號說明】 50 光源 51 反射鏡 53 紅外聚光透鏡 54 紫外戴止濾光鏡 60 偏光轉換積分器 136447.doc -16 - 200938510 61 62 63 70 71 80 81 82 ❿ 83 84 90 複眼透鏡 狹縫 透鏡 分光鏡 鏡 液晶面板 偏光板 防塵窗 1/2波片 正交雙色棱鏡 投射透鏡系統 參 136447.doc -17-

Claims (1)

1. 200938510 · 十、申請專利範圍： 1 · 一種透明多晶尖晶石基板，其特徵在於： 於1 mm之厚度、波長450 nm下，正交偏光系統之透過 率為0，0 0 5 %以下。 2·如請求項1之透明多晶尖晶石基板，其密度為3.58 g/cm3 以上。 3.如請求項1或請求項2之透明多晶尖晶石基板，其於波長 450 nm下之透過率於1 mm之厚度下為82%以上。 ® 4.如請求項1至請求項3中任一項之透明多晶尖晶石基板， 其中’於至少一側具有抗反射膜，且於1 mm之厚度下， 正交偏光系統之透過率為0.005%以下。 5. 如請求項4之透明多晶尖晶石基板，其於波長45〇 nm下 之透過率於1 mm之厚度下為91%以上。 6. 種透明多晶尖晶石基板之製造方法，其特徵在於： 其係製造如清求項1至請求項5中任一項之透明多晶尖 # 晶石基板者，且其包括 準備尖晶石粉末之步驟； 將尖晶石粉末成形而製作尖晶石成形體之步驟； ‘燒結上述尖晶石成形體而製作尖晶石燒結體之步驟； 以及 對上述尖晶石燒結體實施HIP處理而製作尖晶石多晶 體之步驟。 7.如請求項1至請求項5中任一項之透明多晶尖晶石基板， 其係用於液晶投影儀或背面投影型電視接收機中。 136447.doc 200938510 8. 一種液晶投影儀或背面投影型電視接收機，其特徵在 於：具有如請求項1至請求項5中任一項之透明多晶尖晶 石基板。 ❿

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