WO2007069644A1

WO2007069644A1 - スピネル製透明基板、光学エンジン用透明基板およびそれらを使用したリアプロジェクションテレビ受像機と液晶を利用した画像プロジェクター

Info

Publication number: WO2007069644A1
Application number: PCT/JP2006/324841
Authority: WO
Inventors: Shigeru Nakayama; Akihito Fujii; Shigenori Kinoshita
Original assignee: Sei Hybrid Products, Inc.
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2007-06-21
Also published as: US20090029071A1; EP1962260A4; JPWO2007069644A1; CN101331530A; EP1962260A1; KR20080093019A

Abstract

　高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の板からなることを特徴とし、光等の透過性がよく、熱伝導性がよく、かつ作業性の良い、リアプロジェクションテレビや液晶を利用した画像プロジェクターの光学エンジン用の、特にその光学エンジンの原画像形成パネルの保護用等の透明基板及び、それを有するリアプロジェクションテレビ受像機。該高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板はその表面にコーティング層が形成されたものを用いると良く、さらに、該コーティング層は複層とするのが好ましい。コーティングの材料は、金属弗化物、金属酸化物、亜鉛化合物から選択される２種以上とするのが良く、該コーティングにより、光透過性が向上し、かつ環境安定性も向上する。

Description

明細書

スピネル製透明基板、光学エンジン用透明基板およびそれらを使用したリアプロジェクシヨンテレビ受像機と液晶を利用した画像プロジェクター

技術分野

[0001] 本発明は、スピネル製透明基板、光学エンジン用透明基板およびそれらを使用したリアプロジェクシヨンテレビ受像機または液晶を利用した画像プロジェクターに関し、特に高熱伝導性透明立方晶多結晶体の透明基板を使用した光学エンジン用透明基板および透明基板用の反射防止膜を形成したスピネル製透明基板とそれらを使用したリアプロジェクシヨンテレビ受像機または液晶を利用した画像プロジェクターに関する。

背景技術

[0002] 近年、画質が良好な上に安価、軽量であるため、光学エンジンに透過型、反射型等の光学オン、オフ要素を使用したリアプロジェクシヨンテレビ受像機（以下、「テレビ受像機」は、「テレビ」と略記する）の開発が盛んに行われており、またユーザに普及しつつある。

リアプロジェクシヨンテレビとは、光学エンジンで作成された画像光 (画像を形成することとなる画素に対応した細い光の束)を拡大しつつミラーに投射し、さらにミラーで反射された画像光をフレネルレンズを透過させて歪を修正し、その後スクリーンに投射することにより、ユーザが目で鑑賞する画像を映し出す方式のテレビである。

[0003] 光学エンジンとは、電気信号からなる映像信号に対応する画像光を形成し、さらにミラーの方向に投射する装置であり、光源、光源形状整列光学系、色分解合成光学系（ダイクロイツクミラー等）、偏向レンズ、原色光 (赤、青、緑)毎のディジタル表示素子、クロスプリズム、投射レンズ等力なる。

また、ディジタル表示素子における各原色の画像光の形成は、画素を形成するべく基板上に配列された小さな部屋内で、その内部に充たされた液晶層等の光学オン、オフ要素が映像信号に対応して透過光をオン、オフしたり（いわゆる LCDタイプ）、反射光をオン、オフしたり（いわゆる LCOSタイプ)することによりなされる（以下、光学ェンジンに使用されている、光学オン、オフ要素を有し、映像信号に対応して光をオン、オフして画像光を作る平面状の部分を「原画像形成パネル」と記す)。

[0004] なお、近年は画素毎にミラーとカラーフィルタ一等を有し、映像信号に対応して反射光をオン、オフする型（、わゆる DLPタイプ）のものも開発されて!、る。

ただし、リアプロジヱクシヨンテレビ、光学エンジン、各種の光学素子、その他光学ォン、オフ要素や原画像形成パネルは周知技術である。このため、これらについての一般的な説明は省略する。

[0005] 通常の表示装置、例えば液晶表示装置は、表面を汚れや外気から保護する目的で、使用する際に何らかの保護層を有する。パソコンの表示装置等に用いる場合は、透明プラスチックでもその効果は十分にある。また、携帯電話等の画面保護の場合は、強度を要求されるため、ガラス等を用いる場合がある。

[0006] リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジンは、前記 LCD、 LCOS、 DLPの何れのタイブであっても、小さなディジタル表示素子で形成された画像を大きなスクリーンに明るく映し出す必要がある。このため、リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジンの原画像形成パネルの光学オン、オフ要素はパソコン等の表示装置と異なり、光源の強度、内部を通過することとなる光量がはるかに大きくなる。

[0007] そのため、ガラスに比較して熱伝導性がはるかに大きい物質、例えば単結晶サファィァ（特許文献 1の段落 0014、 0016、 0043— 0048)や YAG (イツ卜リウム-アルミ- ゥム'ガーネット、 3Y O - 5A1 0 ) (特許文献 2)等を使用することが提案されている。

2 3 2 3

単結晶サファイアを用いる場合には、石英ガラスに比べて熱伝導率が 20〜30倍大きぐ強度も大きぐまた非常に硬いため、透明基板を薄くすることができる。但し、サファイアは赤外線領域の電磁波の吸収率が高いため発熱性があり、屈折率異方性が比較的大きぐ硬度が高過ぎて加工が困難であり、高価であるという欠点がある。特許文献 1：特開 2000— 284700号公報、

特許文献 2：特開 2005 - 70734号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] このため、リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジンに用いられる透明基板、特に光学エンジンの原画像形成パネルを保護する透明基板には、単に原画像を形成する光学オン、オフ要素部の表示部の表面の汚れや外気からの保護だけでなぐ近接する光源からの熱保護と、光学オン、オフ要素が該光源力の光を吸収し、熱が発生するが、その熱を放散して光学オン、オフ要素の温度が上昇することを抑制するという目的が加わってくる。そして、透明基板自身も昇温するため、耐熱性を必要とする。さらに、基板が本来透過すべき光や光と同時に光源から照射される赤外線 (以下、発熱に関係する場合、原則として「光等」と記す)を吸収して発熱することがないこと、即ち基板材料が高度の透光性、非発熱性を有してヽることが必要とされる。

[0009] さらに、明るい画面に対するユーザの要望は、近年ますます厳しくなつてきている。

このため、リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用の透明基板、特に光学ェンジンの原画像を形成する光学オン、オフ要素部の表示部の表面に用いる保護用の透明基板として、耐熱性と光透過性が良好であり、さらに液晶の温度上昇を抑えるため熱伝導率が高い等の性質が一層優れた透明基板の開発が望まれていた。

[0010] また、単結晶サファイアの様な複屈折等の複雑な特性がなぐ結晶軸の方位を合わせる必要がないため組立が容易であり、さらに安価な透明基板の開発が望まれていた。

[0011] さらに、力かる透明基板を光学エンジンに採用しているため光源の輝度を上げることが可能であり、その結果画面が大きぐ明るぐし力も一層安価なリアプロジェクションテレビの開発が望まれて、た。

[0012] 次に、リアプロジェクシヨンテレビ用に限定されず、液晶を利用した画像プロジェクタ一の原画像を形成するパネルの光学オン、オフ要素部の表面に用いる保護用の基板用にも、少しでも明瞭で綺麗な画像を表示する面からのみならず、本来透過すベき光等を吸収して発熱することをできるだけ少なくする面からも、現在以上に高度の透光性、非発熱性を有する基板とすることが望まれて、た。

[0013] またこれらのため手段として、力かる透明基板用に新しい材料そのものを開発することに併せて、現在用いられている透明基板用の材料に工夫を凝らして一層優れた透明基板を提供することも望まれてヽた。

課題を解決するための手段 [0014] 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、リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用の、特にその原画像形成パネルの光学オン、オフ要素部の表面を保護するための透明基板用の、高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板である。

また、液晶を利用した画像プロジェクターの光学エンジン用、特にその原画像形成パネルの光学オン、オフ要素部の表面を保護するための透明基板用の、高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板である。

ここで用いる高熱伝導性透明立方晶多結晶体は、可視光線や赤外線を良く通す性質を有するものであり、具体的には波長 400〜800nm(0. 4〜0. 8 m)の光線透過率が、液晶層や半導体や画素の隔壁を含めた透明基板としては少なくとも 50パ一セント以上、前記透明基板の純粋な透明性の板材としては 70%以上、好ましくは 8 5%以上のものである。また、熱伝導性にも優れており、具体的には熱伝導率が 10W Zm'K以上のものである。

[0015] なおここに、「透明基板」とは、例えば原画像形成パネルに用いられる場合には、単に光学オン、オフ要素部を、外力等の機械的作用、空気や紫外線の進入等の化学的作用から保護をする膜だけでなぐその基板面上に画素の配列に対応して TFTや液晶室や画素用のミラーが形成されて、る原画像形成パネルの基盤となる基板、光学オン、オフ要素部側に透明性有機導電膜層が形成されかつその境界壁 (いわゆる窓)を形成する膜を兼ねた基板等をも含む概念である。

また、必ずしも板状でなぐ凹レンズや凸レンズの保護用基板として用いたりする場合には、それらのレンズの形状に合わせた曲面状であっても良い。さらに、曲面状に製造して、各種のレンズの役割を担わせるようにされて、ても良、。

[0016] 前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体の板製の基板には、表面に反射防止 (AR、 Anti— Reflection)のためのコーティング層が形成されていると良ぐ特に該高熱伝導性透明立方晶多結晶体より屈折率の低、材料でコーティングされてヽると、光の透過性が良くなり、その分光の吸収による発熱が減少し、また画像が明るく見易いリァプロジェクシヨンテレビとなる。

前記コーティング層は、単層または複層とし、金属弗化物と金属酸化物から選ばれる層を 1種または 2種以上組合わせた層とすると、高熱伝導性透明立方晶多結晶体の板製の基板との密着性も良ぐかつ環境安定性に優れたリアプロジヱクシヨンテレビ用透明基板となる。

[0017] 高熱伝導性透明立方晶多結晶体は、特に透明 ZnS、スピネル (MgO 'nAl O ； n

2 3

= 1〜3)、 YAG (3Y O - 5A1 O )、 MgO、 ALON (5AlN' 9Al O )、 Y O及びダ

2 3 2 3 2 3 2 3 ィャモンドからなる群力も選ぶと良い。これらに共通して必須である要件は、立方晶であり、多結晶体である。そして前記したように、透明基板の波長 400〜800nmの光透過率が、 50%以上あり、熱伝導率が lOWZm'K以上のものである。このため、リァプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用の透明基板の材料として優れている。

[0018] 特に、高熱伝導性透明立方晶多結晶体がスピネルの場合には、コーティング層を 2 層以上とし、 400〜800nm全域の透過率を上昇させることにより、リアプロジェクションテレビや液晶を利用した画像プロジェクター用の透明基板として優れたものとなる。

[0019] また、前記の材料製の透明基板を使用したリアプロジェクシヨンテレビや液晶を利用した画像プロジェクタ一は、光学エンジンの透明基板での、特に光学エンジンの原画像形成パネルの窓の部分等の透明基板による光等の吸収が少なぐひいては発熱が少なぐ画像も明るくなる。

[0020] 以下、各請求項の発明を、簡単に説明する。

[0021] 請求項 1に記載の発明は、

高熱伝導性透明立方晶多結晶体の板力なることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板である。

[0022] 本請求項の発明においては、光学エンジン用透明基板は、耐熱性と光透過性が良好であり、さらに熱伝導率が高い高熱伝導性透明立方晶多結晶体の板力なるため、優れたリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板となる。

また、多結晶であるため、結晶軸の方位を気にせず組立てることができる。

[0023] 請求項 2に記載の発明は、前記のリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板であって、

表面にコーティング層が形成されていることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板である。 [0024] 本請求項の発明においては、表面にコーティング層が形成されているため、境界面における光の反射が防止されるので、光の透過率が向上し、その分光の吸収による発熱が減少し、また画面が明るくなる。

[0025] 請求項 3に記載の発明は、前記のリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板であって、

前記コーティング層は、単層または複層であり、金属弗化物と金属酸化物から選ばれる層を 1種または 2種以上組合わせたものであることを特徴とするリアプロジェクションテレビ受像機の光学エンジン用透明基板である。

[0026] 本請求項の発明においては、表面に金属弗化物と金属酸ィ匕物力選ばれる層を 1 種または 2種以上組合わせたコーティング層が形成されてヽるため、請求項 2の発明の効果が一層発揮される。

[0027] 請求項 4に記載の発明は、前記のリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板であって、

前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、透明 ZnS、スピネル (MgO'nAl O ； n

2 3

= 1〜3)、 YAG (3Y O - 5A1 O )、 MgO、 ALON (5AlN' 9Al O )、 Y O及びダ

2 3 2 3 2 3 2 3 ィャモンドからなる群力も選ばれていることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板である。

[0028] 本請求項の発明においては、前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、透明 ZnS 、スピネル（MgO'nAl O ； n= l〜3)、 YAG (3Y O · 5Α1 O )、 MgO、 ALON (5

2 3 2 3 2 3

A1N- 9A1 O )、 Y O及びダイヤモンド力なる群力選ばれているため、耐熱性と

2 3 2 3

光透過性が良好であり、さらに熱伝導率が高ぐひいては優れたリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板となる。

[0029] 請求項 5に記載の発明は、前記のリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板であって、

前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、スピネル (MgO'nAl O ； n= l〜3)で

2 3

あることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板である。

[0030] 本請求項の発明にお、ては、スピネル製の透明基板であるため、優れたリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板となる。

なお、スピネルは、分子式を MgO'nAl Oと表示したときに、 nは 1. 05〜： L 30で

2 3

あり、 1. 07〜： L 125力好ましく、 1. 08〜： L 09であるの力 ^特に好まし!/、。

[0031] 請求項 6に記載の発明は、前記のリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板であって、

前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、 YAG (3Y O - 5A1 O )であることを特

2 3 2 3

徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板である。

[0032] 本請求項の発明にお、ては、 YAG製の透明基板であるため、優れたリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板となる。

[0033] 請求項 7に記載の発明は、前記のリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板であって、

前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、 MgOであることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板である。

[0034] 本請求項の発明にお、ては、 MgO製の透明基板であるため、優れたリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板となる。

[0035] 請求項 8に記載の発明は、前記のリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板であって、

前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、 ZnSであることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板である。

[0036] 本請求項の発明にお、ては、 ZnS製の透明基板であるため、優れたリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板となる。

[0037] 請求項 9に記載の発明は、前記のリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板であって、

前記リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用透明基板は、光学オン、オフ要素を使用したタイプの基板であることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板である。

[0038] 本請求項の発明にお、ては、光学オン、オフ要素を使用したタイプの基板であるため、前記各請求項の発明の効果が最も発揮できる。 [0039] 請求項 10に記載の発明は、

請求項 1な!、し請求項 9の!、ずれかに記載のリアプロジェクシヨンテレビの光学ェンジン用透明基板を有していることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機である。

[0040] 本請求項の発明にお、ては、請求項 1な、し請求項 9の、ずれかに記載のリアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用透明基板を有しているため、画像が明るぐ優れたリアプロジェクシヨンテレビ受像機となる。

[0041] 請求項 11に記載の発明は、

少なくとも一方の面にコーティング層が形成されているスピネル製透明基板であつて、前記コーティング層は反射防止のために、

前記スピネルの表面に形成された、 HfO、 Al O、 Y O、 ZrO、 TiO、 Ta O、 L

2 2 3 2 3 2 2 2 5 a O、 LaFの何れかからなる第 1のコーティング層と、

2 3 3

前記第 1のコーティング層の表面に形成された、 MgF、 SiO、 LaF (但し、前記第

2 2 3

1のコーティング層が LaFでない場合に限る）の何れかからなる第 2のコーティング層

3

を有することを特徴とするスピネル製透明基板である。

[0042] 本請求項の発明にお、ては、スピネル製薄板の少なくとも一方の面に、特に光源側の面に 2層のコーティング層を有する反射防止用のコーティング層が形成されているため、広い範囲にわたって光の透過性が高くなり、このためリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板や、液晶を利用した画像プロジェクター用の透明基板として優れたものとなる。

[0043] なお、反射防止用のコーティング層は、 2層以上とし、 400〜800nm全域の透過率を向上させることが望ましい。

ここに、「透明基板」とは、前記の基板に限定されず、多少凹凸湾曲していたり、レンズ状であったりしてヽても良、。

また、厚さは、用途にもよるが、 0. 5〜1. 1mm程度が好ましい。

[0044] また、コーティング層の材料には、不可避的に他の物質が混入している場合を含むまた、「第 2のコーティング層力もなる」とは、何か他の目的で反射防止に無関係なコ一ティング層が形成されて！ヽる場合を含む。

[0045] 請求項 12に記載の発明は、

前記スピネルの表面に形成された、 HfO、 Al O、 Y O、 TiO、 Ta O、 La O、

2 2 3 2 3 2 2 5 2 3

LaFの何れ力からなる第 1のコーティング層と、

3

前記第 1のコーティング層の表面に形成された TiO、 Ta O、 Nb O、 ZnS、 ZnS

2 2 5 2 5

e、 ZrO LaFの何れかからなり、さらに前記第 1のコーティング層と異なる材質であ

2、 3

る第 2のコーティング層と、

前記第 2のコーティング層の表面に形成された HfO、 Al O、 Y O、 TiO、 Ta O

2 2 3 2 3 2 2

、 La O、 LaFの何れかからなり、さらに前記第 2のコーティング層と異なる材質であ

5 2 3 3

る第 3の層と、

前記第 3のコーティング層の表面に形成された MgF、 SiO、 LaFの何れ力からな

2 2 3

り、さらに前記第 3のコーティング層と異なる材質である第 4のコ一ティング層を有することを特徴とするスピネル製透明基板である。

[0046] 本請求項の発明にお、ては、スピネル製薄板の少なくとも一方の面に、特に光源側の面に反射防止のためのコーティング層として、 4層を有するコーティング層が形成されているため、 2層のコーティング層の場合よりもさらに広い範囲にわたって光の透過性が高くなり、このためリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板や、液晶を利用した画像プロジェクター用の透明基板として優れたものとなる。

[0047] コーティング層としては、例えば第 1のコーティング層を厚さ 70nmの HfOとし、第 2

2 のコーティング層を厚さ 95nmの TiOとし、第 3のコーティング層を厚さ 40nmの HfO

2

とし、第 4のコーティング層を厚さ 75nmの MgF等することが挙げられる。

2 2

[0048] 請求項 13に記載の発明は、前記のスピネル製透明基板であって、

前記スピネル製薄板は、スピネルの分子式を MgO 'nAl Oと表示したときに、 nは

2 3

1. 08以上 1. 09以下であることを特徴とするスピネル製透明基板である。

[0049] 本請求項の発明においては、スピネル（MgO .nAl O )の11が、 1. 08以上 1. 09

2 3

以下であるため、光透過性、耐熱性、熱伝導率等に優れる。 [0050] 請求項 14に記載の発明は、前記のスピネル製透明基板であって、前記スピネル製透明基板がリアプロジェクシヨンテレビ受像機用または液晶を利用した画像プロジェクター用であることを特徴とするスピネル製透明基板である。

[0051] 本請求項の発明においては、前期請求項 11ないし請求項 13の何れかに記載のスピネル製透明基板をリアプロジェクシヨンテレビ受像機または液晶を利用した画像プロジェクタ一に適用することにより、優れたリアプロジェクシヨンテレビ受像機または液晶を利用した画像プロジェクターを提供することが可能となる。

[0052] 請求項 15に記載の発明は、

請求項 11な、し請求項 13の何れかに記載のスピネル製透明基板を有して、ることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機または液晶を利用した画像プロジェクターである。

[0053] 本請求項の発明にお、ては、請求項 11な、し請求項 13の何れかに記載のスピネル製透明基板を有している、特に光学エンジンに使用しているため、画像が明るぐ優れた性能のリアプロジェクシヨンテレビ受像機または液晶を利用した画像プロジェクターとなる。

発明の効果

[0054] 本発明になるリアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用の高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板は、多結晶であるため、組み立てる際に、特に光学ェンジンの原画像形成パネルに組み立てる際に、結晶軸の方位を気にせず組み立てることができる。

また、光等の透過性がよいため光等の吸収による発熱も少なぐ熱伝導性も良好であるため、液晶等からなる光学オン、オフ要素の発熱を良好に放散し、過度の温度上昇を防止できる。

これらの特性により、リアプロジェクシヨンテレビや液晶を利用した画像プロジェクタ一の光学エンジン用の透明基板として極めて有用となる。

[0055] また、力かる透明基板を光学エンジンに採用しているため光源の輝度を上げることが可能であり、その結果画面が大きぐ明るぐしかも一層安価なリアプロジェクシヨンテレビを提供できる。図面の簡単な説明

[0056] [図 1]液晶プロジェクターの構造を概念的に示す図である。

[図 2]本発明になる、リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジンの原画像形成パネル用の透明基板の可視光領域における光透過性のグラフである。

[図 3]本発明になる、第 2の実施例の透明基板およびこの透明基板にコーティング層を 1層形成した場合の可視光領域における光透過性のグラフである。

[図 4]本発明になる、反射防止用のコーティング層が 2層形成されている第 5の実施例の透明基板の要部を示す図である。

[図 5]本発明になる、反射防止用のコーティング層を 2層形成した第 5の実施例の透明基板の、可視光領域における光透過性のグラフである。

[図 6]本発明になる、反射防止用のコーティング層が 4層形成されている第 6の実施例の透明基板の要部を示す図である。

[図 7]本発明になる、反射防止用のコーティング層を 4層形成した第 6の実施例の透明基板の、可視光領域における光透過性のグラフである。

符号の説明

[0057] 10 スピネル製薄板

20 Y O製コーティング層

2 3

25 Y o層コーティング層

2 3

30 ZnS層コーティング層

40 MgF層コーティング層

2

50 光源

51 反射鏡

53 赤外集光レンズ

54 紫外カットフィルター

60 偏光変換インテグレータ

61 フライアイレンズ

62 スリット

63 レンズ 70 ダイクロイツクミラー

71 ミラー

80 液晶パネル

81 偏光板

82 防塵窓

83 1Z2波長板

84 クロスダイクロイツクプリズム

90 投射レンズ系

発明を実施するための最良の形態

[0058] 以下、本発明をその最良の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。本発明と同一及び均等の範囲内において、以下の実施の形態に種々の変更を加えることが可能である。

(第 1の実施の形態）

本実施の形態は、透明基板の材料に関する。

[0059] 最初に、本実施の形態の透明基板を使用している液晶プロジェクターについて、図 1を参照しつつ説明する。図 1は、液晶プロジェクターの構造を概念的に示す図である。図 1において、 50はメタルノヽライドランプ、キセノンランプ、 UHP等の高輝度ランプの光源であり、 51は反射鏡であり、 53は赤外集光レンズであり、 54は紫外カツトフィルターであり、 60は偏光変換インテグレータであり、 61はフライアイレンズであり、 6 2はスリットであり、 63はレンズであり、 70は光の波長に応じて透過、反射を行なうダイクロイツクミラーであり、 71はミラーであり、 80は液晶パネルであり、 81は偏光板であり、 82は防塵窓であり、 83は 1Z2波長板であり、 84はクロスダイクロイツクプリズムであり、 90は投射レンズ系である。

[0060] 光源 50からの光は、反射鏡 51により反射され、赤外集光レンズ 53により集光され、紫外カットフィルター 54により不必要な紫外線をカットされ、 2枚のフライアイレンズ 61 で輝度むらが平坦化され、スリット 62を経て PBSと 1Z2波長板カゝらなる偏光変ンテグレータ 60に導かれる。その後、レンズ 63を経て、 2個のダイクロイツクミラー 70により R、 G、 Bの 3原色に分解され、分解された 3原色は各々ミラー 71等を経て、個別に偏光板 81、液晶パネル 80、防塵窓 82、偏光板 81を有する光スィッチに導かれ、さらに 1Z2波長板 83を通過してクロスダイクロイツクプリズム 84で合成される。合成された光は、投射レンズ系 90に導かれて拡大投影され、前方のスクリーンに画像が映し出される。

[0061] そして、この液晶プロジェクターの紫外カットフィルター 54、フライアイレンズ 61、レンズ 63、ダイクロイツクミラー 70、偏光変^ンテグレータ 60と偏光板 81における偏光体の保持板、液晶パネル 80を構成する透明基板や防塵窓 82の少なくとも 1種がスピネル基板で構成されている。このため、熱伝導性が高いスピネル基板で効率よく放熱が成される。

[0062] 図 2に本発明になるリアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用の高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板である ZnS基板及びスピネル基板の可視光領域における光透過率のグラフを示す。可視光と呼ばれる 0. 4 /ζ πι〜1 /ζ πιの領域において、非常に光透過性が良いことを示している。特にスピネル基板の場合には、短波長領域 (0. 4 m以下)でも光透過性が良い。

[0063] また、リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用の光源は、可視光線を発すると同時に、赤外線領域の波長を有する目に見えない光をも合わせて発している。これらの赤外線は熱線とも呼ばれ、物質に吸収され易ぐ発熱の基となる。この領域においても、本発明になる高熱伝導性透明立方晶多結晶体の基板は、透過性に優れているため、光源から照射される光等が吸収され難ぐ昇温しにくい。透明基板の温度上昇が少なければ、原画像形成パネルに構成される、 1つまたは 2つの透明基板 (各、 LCOSタイプと DLPタイプ、 LCDタイプ）によって挟まれる光学オン、オフ要素部分 (透明導電体からなる画素電極、配線、配向膜などが形成された透明の素子基板とその対向基板、および両基板に挟まれた光学オン、オフ要素）の光等の吸収による発熱を吸熱し、光学オン、オフ要素部分の過度の温度上昇を防止することができる。さらに、リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用の高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板の一例である ZnSの熱伝導率は約 21WZmKであり、石英ガラスよりもずつと大きぐ前記吸熱を素早く外部に放熱できるため、この面からも過度の温度上昇を防止することができる。 [0064] 特に、画像を形成するために光源からの光をも偏光を利用して一部遮断するため、発熱量が大きぐ温度上昇しやすい。温度上昇により、該液晶は配向特性を阻害されることになるため、冷却は必須である。従って、透明基板は放熱体としての特性を必要とし、熱伝導性が良くかつ光源力の光等の吸収による温度上昇が少ないものが選ばれる。

こうした用途に本発明のリアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用の高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板は好適な基板である。

[0065] 本発明に用いるリアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用の高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板は、以下の手段により得られる。

高純度の原料を成形体とする。スピネル、 YAG、 MgO、 ALON等は粉末焼結法により得ることが出来る。ダイヤモンドは公知の高圧合成法又は、 CVD (ィ匕学気相堆積法)を利用すればよい。また ZnSは、 Zn粉末と H Sを原料として、 CVD (ィ匕学気相

2

堆積法)を用いるとよい。得られた焼結体は、 HIP (熱間等方圧プレス）により、透明な多結晶体とする。

[0066] 前記リアプロジヱクシヨンテレビの光学エンジン用の高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板は、そのままの状態でも使用できるが、光透過性の向上と、表面安定性を向上させるため、表面にコーティング処理を施すとよい。コーティングの材料としては、高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板となじみの良い材料であり、かつ透明性、硬さ、熱伝導において素材となる高熱伝導性透明立方晶多結晶体製の透明基板の特性を生かすもので有れば特定しない。そして、コーティング層は、単層でも使用できるが、好ましくは複層のコーティング層を形成するのがよい。

[0067] コーティング層を複層にする場合、金属酸化物、例えば SiO、 TiO、 Al O、 Y O

2 2 2 3 2 3

、 Ta O、 ZrO、 Ta O、 LaO等力金属弗化物、例えば、 MgF、 YF、 LaF、 Ce

2 5 2 2 5 3 2 3 3

F、 BaF等力その他亜鉛ィ匕合物が好ましく使用できる。

3 2

また、これらの層は 2層乃至 20層程度重ねたものでも使用できる。そして、前記コーティング層は、複層構成としても最大 5000nmまでの厚みとするのがよい。

前記コーティング層の形成は、物理蒸着法 (PVD法)を用いるのが良ぐ公知のスノッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等で実施できる。特に、イオンアシスト、プラズマアシストを併用すると膜性能が向上する。

以下、透明基板の材料を主とする実施例を記載するが、本発明は実施例により限定されるものでもない。

実施例 1

[0068] 本実施例は、 ZnS多結晶体製透明基板の製造と、この透明基板に反射防止用のコ一ティング層を 2層形成することに関する。

純度 99. 9%以上の Znと H Sを、 CVD装置を用いて高純度の ZnSバルタとした。

2

CVDにおける反応条件は、基板温度 700°C、坩堝温度 700°C、炉内圧力 lOTorrとし、アルゴンガス雰囲気中で反応させた。得られた ZnSバルタは、半透明の黄色を呈する。このバルタを熱間等方圧プレス（HIP)を用いて、温度 1000°C、圧力 2000kg Zcm²及びアルゴンガス雰囲気の条件で多結晶化した。得られた ZnS多結晶体は、無色透明になった。この ZnS多結晶体を厚み lmmの板に加工し、分光透過率を測定したところ、波長 400nm〜800nmの平均透過率は 73%であった。

[0069] 前記板状の ZnS多結晶体の光透過率を向上させるために、低屈折率材に MgF

2、高屈折率材に Al Oを用いた反射防止コーティングを総厚 0. 行い、分光透過

2 3

率を測定したところ、波長 400nm〜800nmの平均透過率は 90%となった。この透明な板をリアプロジェクシヨンテレビの光学エンジンの原画像形成パネルの窓材として組み込み、画像評価をしたところ、テレビジョンのスクリーンに映し出される映像は、光源の背後力も見ることとなるにも関わらず、照度のムラが無ぐ石英ガラスを使用した場合と同等であり、良好と判断した。

実施例 2

[0070] 本実施例は、スピネル多結晶体製透明基板の製造と、この透明基板に反射防止用のコーティング層を 1層または 2層形成することに関する。

純度 99. 9%以上のスピネル（MgO'Al O )粉末を、圧力 1500kgZcm²で予備

2 3

成形し、出来た成形体をグラフアイト製の容器に入れ、真空中で温度 1500°C、圧力 350kgZcm²にし、加圧焼結した。得られたスピネル焼結体を、 HIPを用いて、温度 1650°C、圧力 2000kgZcm²及びアルゴンガス雰囲気の条件で多結晶化した。得られたスピネル多結晶体は、無色透明であった。このスピネル多結晶体を厚み lmmの板に加工し、分光透過率を測定したところ、波長 400nm〜800nmの平均透過率は 84%であった。

[0071] 前記板状のスピネル多結晶体の光透過率を向上させるために、低屈折率材に Mg Fを用いた反射防止コーティングを膜厚 50nm〜150nm形成した。 MgF製コーテ

2 2 イング層の成膜方法は、 PVD、抵抗加熱または EBガンである。

[0072] 次、で、この反射防止コーティング層を形成した板状のスピネル多結晶体に、板面に直交する方向から (垂直に）、空気中で無偏光の白色光を照射した際の分光透過率を、測定した。測定結果を、図 3に示す。図 3において、（1)は反射防止コーティングを形成する前のスピネル製基板の測定結果であり、 (2)は形成後の基板の測定結果である、図 3より、波長 400nm〜800nmの平均透過率が 91%となっていることが判る。

[0073] また、低屈折率材に MgF、高屈折率材に Al Oを用いた反射防止コーティングを

2 2 3

総厚 300nm行い、分光透過率を測定したところ、波長 400ηπ！〜 800nmの平均透過率は 93%となった。これらの板をリアプロジェクシヨンテレビの光学エンジンの原画像形成パネルの窓材として組み込み、画像評価をしたところ、テレビジョンのスクリーンに映し出される映像は、光源の背後から見ることとなるにも関わらず、照度のムラが無ぐ石英ガラスを使用した場合と同等であり、良好と判断した。

実施例 3

[0074] 本実施例は、 YAG多結晶体製透明基板の製造と、この透明基板に反射防止用のコ一ティング層を 2層形成することに関する。

純度 99. 9%以上の YAG (3Y O - 5A1 O )粉末を、圧力 1500kgZcm²で予備

2 3 2 3

成形し、出来た成形体をアルミナ製の容器に入れ、真空中で温度 1500°Cにし、焼結した。得られた YAG多結晶体は、無色透明であった。この YAG多結晶体を厚み 1 mmの板に加工し、分光透過率を測定したところ、波長 400ηπ！〜 800nmの平均透過率は 83%であった。

[0075] 前記板状の YAG多結晶体の光透過率を向上させるために、低屈折率材に MgF

2

、高屈折率材に Al Oを用いた反射防止コーティングを総厚 300nm行い、分光透過

2 3

率を測定したところ、波長 400nm〜800nmの平均透過率は 92%となった。この板をリアプロジェクシヨンテレビの光学エンジンの原画像形成パネルの窓材として組み込み、画像評価をしたところ、テレビジョンのスクリーンに映し出される映像は、光源の背後から見ることとなるにも関わらず、照度のムラが無ぐ石英ガラスを使用した場合と同等であり、良好と判断した。実施例 4

[0076] 本実施例は、 MgO多結晶体製透明基板の製造と、この透明基板に反射防止用のコ一ティング層を 2層形成することに関する。

純度 99. 9%以上の MgO粉末を、圧力 1500kgZcm²で予備成形し、出来た成形体をグラフアイト製の容器に入れ、真空中で温度 1500°C、圧力 350kgZcm²にし、加圧焼結した。得られた MgO焼結体を、 HIPを用いて、温度 1650°C、圧力 2000kg Zcm²及びアルゴンガス雰囲気の条件で多結晶化した。得られた MgO多結晶体は、無色透明であった。この MgO多結晶体を厚み lmmの板に加工し、分光透過率を測定したところ、波長 400nm〜800nmの平均透過率は 84%であった。

[0077] 前記板状の MgO多結晶体の光透過率を向上させるために、低屈折率材に MgF

2

2 3

率を測定したところ、波長 400nm〜800nmの平均透過率は 93%となった。この板をリアプロジェクシヨンテレビの光学エンジンの原画像形成パネルの窓材として組み込み、画像評価をしたところ、テレビジョンスクリーンに映し出される映像は、光源の背後から見ることとなるにも関わらず、照度のムラが無ぐ石英ガラスを使用した場合と同等であり、良好と判断した。

[0078] (第 2の実施の形態）

本実施の形態は、透明基板は全てスピネル製であり、反射防止用のコーティング層を少なくとも 2層形成することに関する。

実施例 5

[0079] 本実施例 5は、反射防止用のコーティング層を 2層形成するものである。

第 1のコーティング層は、高屈折率材 (_n= l. 7〜1. 8)の Y Oを厚さ 140nm蒸着

2 3

させて形成し、第 2のコーティング層は、低屈折率材 (n= l. 4〜1. 5)の MgFを厚

2 さ 90nm蒸着させて形成する。図 4に、これらの反射防止膜が積層されている様子を概念的に示す。本図 4の 10はスピネル製薄板であり、 20は Y O製の第 1のコーティ

2 3

ング層であり、 40は MgF製の第 2のコーティング層である。なお、 MgFの成膜条件

2 2 は、実施例 2と同じである。また、 Y Oの成膜方法は、 PVDまたは EBガンである。

2 3

なお、スピネルの板厚さは、 1mmである。

[0080] 次いで、この反射防止用のコーティングを施した板状のスピネル多結晶体の分光透過率を測定した。測定結果を、図 5に示す。図 5において、波長 400ηπ！〜 800nm の平均透過率が 91. 5%となっていることが判る。

実施例 6

[0081] 本実施例 6は、反射防止用のコーティング層を 4層とするものである。

第 1のコーティング層は、屈折率が中間（_n= l. 7〜1. 8)の Y Oを厚さ 50nm蒸

2 3

着させて形成し、第 2のコーティング層は、屈折率が最も高い (n= 2. 0〜2. 2) ZnS を厚さ 85nm蒸着させて形成し、第 3のコーティング層は、再度屈折率が中間（_n= l . 7〜1. 8)の Y Oを厚さ 40nm蒸着させて形成し、第 4のコーティング層は、屈折率

2 3

が最も小さい（n= l. 4〜1. 5) MgFを厚さ 75nm蒸着させて形成する。図 6に、これ

2

ら各層が積層されている様子を概念的に示す。本図 6の 10はスピネル製薄板であり、 20は Y O製の第 1のコーティング層であり、 30は ZnS製の第 2コーティング層であ

2 3

り、 25は Y O製の第 3のコーティング層であり、 40は MgF製の第 4のコーティング

2 3 2

層である。なお、 MgFの成膜条件は、実施例 2と同じである。また、 ZnSの成膜方法

2

は、 PVDまたは抵抗加熱である。

[0082] 次いで、この反射防止用のコーティングを施した板状のスピネル多結晶体の分光透過率を測定した。測定結果を、図 7に示す。図 7において、波長 400ηπ！〜 800nm の平均透過率が 91. 5%となっていることが判る。

Claims

請求の範囲

[1] 高熱伝導性透明立方晶多結晶体の板力なることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板。

[2] 表面にコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項 1に記載のリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板。

[3] 前記コーティング層は、単層または複層であり、金属弗化物と金属酸化物から選ばれる層を 1種または 2種以上組合わせたものであることを特徴とする請求項 2に記載のリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板。

[4] 前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、透明 ZnS、スピネル (MgO'nAl O ； n

2 3

= 1〜3)、 YAG (3Y O - 5A1 O )、 MgO、 ALON (5AlN' 9Al O )、 Y O及びダ

2 3 2 3 2 3 2 3 ィャモンドからなる群力も選ばれていることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板。

[5] 前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、スピネル (MgO'nAl O ； n= l〜3)で

2 3

あることを特徴とする請求項 1な、し請求項 3の、ずれかに記載のリアプロジェクションテレビ受像機の光学エンジン用透明基板。

[6] 前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、 YAG (3Y O - 5A1 O )であることを特

2 3 2 3

徴とする請求項 1な、し請求項 3の、ずれかに記載のリアプロジヱクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板。

[7] 前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、 MgOであることを特徴とする請求項 1な

V、し請求項 3の、ずれかに記載のリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板。

[8] 前記高熱伝導性透明立方晶多結晶体が、 ZnSであることを特徴とする請求項 1な

[9] 前記リアプロジェクシヨンテレビの光学エンジン用透明基板は、光学オン、オフ要素を使用したタイプの基板であることを特徴とする請求項 1な、し請求項 8の、ずれかに記載のリアプロジェクシヨンテレビ受像機の光学エンジン用透明基板。

[10] 請求項 1な、し請求項 9の!、ずれかに記載のリアプロジヱクシヨンテレビの光学ェンジン用透明基板を有していることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機。

[11] 少なくとも一方の面にコーティング層が形成されているスピネル製透明基板であつて、前記コーティング層は反射防止のために、

2 3 3

2 2 3

1のコーティング層が LaFでない場合に限るの何れかからなる第 2のコーティング層

3

を有することを特徴とするスピネル製透明基板。

[12] 少なくとも一方の面にコーティング層が形成されて、るスピネル製透明基板であつて、前記コーティング層は反射防止のために、

2 2 3 2 3 2 2 5 2 3

LaFの何れ力からなる第 1のコーティング層と、

3

2 2 5 2 5

2、 3

る第 2のコーティング層と、

2 2 3 2 3 2 2

5 2 3 3

る第 3の層と、

2 2 3

り、さらに前記第 3のコーティング層と異なる材質である第 4のコ一ティング層を有することを特徴とするスピネル製透明基板。

[13] 前記スピネル製透明基板、スピネルの分子式を MgO'nAl Oと表示したときに、 n

2 3

は 1. 08以上 1. 09以下であることを特徴とする請求項 11または請求項 12に記載のスピネル製透明基板。

[14] 前記スピネル製透明基板がリアプロジェクシヨンテレビ受像機用または液晶を利用した画像プロジェクター用であることを特徴とする請求項 11な、し請求項 13の何れかに記載のスピネル製透明基板。

[15] 請求項 11な、し請求項 13の何れかに記載のスピネル製透明基板を有して、ることを特徴とするリアプロジェクシヨンテレビ受像機または液晶を利用した画像プロジェクター。