WO2018084140A1 - カラーホイール用基板、カラーホイールおよびプロジェクタならびにカラーホイール用基板の製造方法 - Google Patents

カラーホイール用基板、カラーホイールおよびプロジェクタならびにカラーホイール用基板の製造方法 Download PDF

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    • G03B21/204—LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence

Definitions

  • the present disclosure relates to a color wheel substrate, a color wheel and a projector, and a method for manufacturing a color wheel substrate.
  • Patent Document 1 discloses an example of a projector using a color wheel.
  • glass, quartz, sapphire, etc. are mentioned as a material used for the board
  • the substrate for a color wheel of the present disclosure is made of sapphire and includes a first surface and a second surface positioned opposite to the first surface, and the first surface and the second surface are c-planes.
  • a color wheel of the present disclosure includes the color wheel substrate and a coloring portion.
  • a projector according to the present disclosure includes the color wheel.
  • the method for manufacturing a color wheel substrate of the present disclosure includes a step of preparing a sapphire substrate in which the first surface and the second surface are c-planes, and the sapphire substrate in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere at 1800 ° C. or higher. And a heat treatment step of cooling to room temperature over 6 hours after holding at a temperature of 2000 ° C. or lower for 5 hours or longer.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a color wheel 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the color wheel includes a red coloring portion 3R, a green coloring portion 3G, and a blue coloring portion 3B on a first surface 2a of a color wheel substrate 2. 1 is shown.
  • the color wheel 1 includes a disk-shaped color wheel substrate 2 and a coloring portion 3 disposed on the first surface 2 a of the color wheel substrate 2.
  • the projector includes a light source, a rotation holding unit that holds and rotates the color wheel 1, and a micromirror.
  • the color wheel 1 becomes high in use due to heat transmitted from the light source and driving motor in the projector, heat from the colored portion 3 generated by the irradiation light, and heat generation of the color wheel substrate 2 itself by the irradiation light. Further, since the color wheel 1 is used by rotating at a high speed in the projector, a relatively strong centrifugal force works. That is, a relatively strong thermal stress and a relatively strong centrifugal force act on the color wheel 1 when used in a projector. Naturally, the color wheel 1 is required to have a high light transmittance.
  • Sapphire is excellent in that it is excellent in thermal conductivity and heat dissipation and can suppress a temperature rise, is strong in mechanical strength and is not easily damaged even by a relatively strong centrifugal force, and has high light transmission.
  • sapphire is simply used as the color wheel substrate 2
  • the sapphire anisotropy may affect the performance of the color wheel.
  • the present disclosure was created by the inventor of the present application eagerly examining the combination of the influence of heat and light on the color wheel and the anisotropy of the sapphire crystal.
  • Sapphire is a single crystal having anisotropy, and the thermal expansion coefficient is different between a direction perpendicular to the c-axis and a direction parallel to the c-axis.
  • a-plane sapphire having an a-plane perpendicular to the c-plane as a main surface, a direction parallel to the c-axis (c-axis direction) and a direction perpendicular to the c-axis (for example, the a-plane) m-axis direction).
  • the thermal expansion coefficient along the main surface differs depending on the direction. If the coefficient of thermal expansion along the main surface differs depending on the direction, thermal stress due to the difference in the degree of thermal expansion occurs, causing warpage, distortion, or damage of the color wheel substrate 2. There is a fear.
  • the color wheel substrate 2 is composed of a sapphire substrate in which a first surface (one main surface) 2a and a second surface (the other main surface) 2b positioned opposite to the first surface are c-planes.
  • the directions along the main surface of the color wheel substrate 2 are all perpendicular to the c-axis (for example, the a-axis and m-axis), and even if the directions are different, the thermal expansion coefficient is substantially the same. There is no difference. For this reason, it is difficult for the color wheel substrate 2 to be warped, distorted or even damaged due to the temperature rise. Since the color wheel substrate 2 of the present embodiment is excellent in heat resistance and heat dissipation, it can be used for the color wheel 1 in a higher temperature region.
  • the color wheel 1 using the color wheel substrate 2 of the present embodiment is used in a projector, deformation and breakage due to the temperature rise of the color wheel 1 are suppressed, so that the color wheel 1 can be used in a smaller and higher temperature region. can do. As a result, a compact and highly reliable projector can be configured.
  • sapphire has birefringence (the transmitted light is divided into two light beams) for light traveling in a direction inclined with respect to the c-axis. On the other hand, it has no birefringence for light in a direction parallel to the c-axis.
  • birefringence occurs in the irradiated light, and distortion and blurring of an image formed by the transmitted irradiated light occur.
  • the two main surfaces (first surface 2a and second surface 2b) of the color wheel substrate 2 of the present embodiment are arranged substantially perpendicular to the traveling direction of the irradiation light.
  • both the first surface 2a and the second surface 2b are parallel to the c-plane of sapphire (perpendicular to the c-axis).
  • substrate 2 for color wheels turns into light of a direction parallel to a c-axis.
  • the birefringence of the transmitted irradiation light is suppressed, and there is little distortion or blurring of the image formed by the transmitted irradiation light.
  • the color wheel substrate 2 may have a third surface 2c (also referred to as a side surface) connected to the first surface 2a and the second surface 2b, and may have a flat portion on at least a part of the third surface 2c.
  • the color wheel substrate 2 may be provided with a plurality of terrace structure layers having a terrace surface and a side surface in contact with the edge line 6 of the terrace surface on at least a part of the third surface 2c.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the terrace structure layer 7.
  • the terrace surface 4 is a surface that extends in a planar shape.
  • the side surface 5 is a surface that extends perpendicularly from the edge line 6 of the terrace surface 4 to the terrace surface.
  • the terrace structure layer 7 has a concavo-convex shape, and has a larger surface area than when there is no concavo-convex shape.
  • corrugation of this terrace structure layer 7 is different from the extremely sharp convex part and recessed part which are easy to become a starting point of a crack or a crack.
  • the terrace surface 4 in the terrace structure layer 7 has an area of 1 ⁇ m square or more, and the width of the terrace surface 4 is about 1 to 10 ⁇ m.
  • the height of the side surface 5 is high enough to allow at least an edge at the boundary between the terrace surface 4 and the side surface 5 to be perceived by observation with an electron microscope of about 3,000 times.
  • FIG. 4A is a flat part
  • FIG. 4B is an electron microscope (SEM) photograph at a magnification of 3,000 times illustrating a terrace structure layer.
  • the third surface 2c is a region that moves at a relatively high speed and exerts a strong centrifugal force when the color wheel 1 rotates.
  • a region where stress is easily concentrated on the third surface 2c is reduced, and the color wheel substrate 2 is cracked or cracked. Is suppressed.
  • the color wheel substrate 2 is actively exchanged with air when moving at a high speed as it rotates in the portion having the terrace structure layer 7. That is, the portion having the terrace structure layer 7 has a high heat dissipation effect.
  • the heat dissipation effect is relatively high, and excessive temperature rise, warpage, distortion, and the like due to temperature rise are suppressed.
  • the transmittance at a wavelength of 400 nm to 800 nm of the color wheel substrate 2 of this embodiment is 82% or more.
  • the light transmittance can be measured, for example, using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer UV-3100PC manufactured by Shimadzu Corporation.
  • the measurement conditions are, for example, a wavelength range: 400 to 800 nm, a scan speed: high speed, a sampling pitch: 2.0 nm, and a slit width: 2.0 nm.
  • a white light such as a mercury lamp or ultraviolet light is used as a light source in the case of using the color wheel 1 having the red coloring portion 3R, the green coloring portion 3G, and the blue coloring portion 3B as shown in FIG.
  • the red coloring portion 3R, the green coloring portion 3G, and the blue coloring portion 3B are filters that convert irradiation light (white light) into red light, green light, and blue light, and each have a predetermined center angle (for example, 120 °). It is formed in an annular sector region.
  • a visible light monochromatic light source such as an LED or a laser may be used as the light source, and a phosphor may be used as the colored portion 3.
  • the color wheel substrate 2 may be provided with a fixing hole 2T for fixing the color wheel substrate 2 to the rotation holding unit 3 or the like.
  • the side surface of the color wheel substrate 2 may include a chamfered portion between the third surface 2c and the first surface 2a or the second surface 2b.
  • a sapphire substrate is a sapphire ingot grown using polycrystalline alumina as a raw material, with a c-plane as the main surface, and a disc having a desired shape, for example, a diameter of 10 mm to 100 mm and a thickness of 0.1 mm to 1.0 mm It is formed by cutting and processing into a shape using a multi-wire saw.
  • the method of growing the sapphire ingot there is no particular limitation on the method of growing the sapphire ingot, and a sapphire ingot grown by the EFG (Edge-defined film-fed Growth) method, the CZ (Czochralski method), the Cairo porous method, or the like can be used.
  • EFG Edge-defined film-fed Growth
  • CZ Czochralski method
  • Cairo porous method or the like
  • the lapping apparatus is used to process the arithmetic mean roughness Ra of both main surfaces of the sapphire substrate to 1.0 ⁇ m or less.
  • Lapping may be performed in the self-weight mode using, for example, a cast iron surface plate and diamond abrasive grains having an average particle diameter of 25 ⁇ m.
  • arithmetic mean roughness Ra in this specification is a value based on JIS B0601 (2013).
  • the arithmetic average roughness Ra can be measured using, for example, a laser microscope apparatus VK-9510 manufactured by Keyence Corporation.
  • the measurement conditions are, for example, the measurement mode is color depth, the measurement magnification is 1000 times, the measurement pitch is 0.02 ⁇ m, the cutoff filter ⁇ s is 2.5 ⁇ m, the cutoff filter ⁇ c is 0.08 mm, and the measurement length is 100 ⁇ m to 500 ⁇ m is preferable.
  • CMP ChemicalCMechanical Polishing
  • the processing damage layers on both main surfaces of the sapphire substrate can be reduced, and the light transmittance can be relatively increased.
  • heat treatment may be performed.
  • heat treatment may be performed following the lapping step, and CMP polishing may be performed after the heat treatment.
  • the sapphire substrate is held at a temperature of 1800 ° C. or more and 2000 ° C. or less for 5 hours or more and then cooled to room temperature with a temperature fall time of 6 hours or more.
  • the heat treatment step may be performed in an inert gas atmosphere such as argon or in a vacuum.
  • the rearrangement of atoms proceeds on the surface (main surface and side surface) of the sapphire substrate so that the surface energy becomes small, and the residual stress and microcracks formed in the processing step are reduced.
  • a surface having a terrace structure layer 7 including a plurality of flat terrace surfaces 4 and side surfaces 5 connecting other terrace surfaces 4 having different heights is formed.
  • a terrace structure layer 7 having a plurality of terrace surfaces 4 and side surfaces 5 in contact with the edge lines 6 of the terrace surface 4 is formed on the main surface and side surfaces of the sapphire substrate after the heat treatment.
  • a plurality of terrace structure layers 7 having the c-plane as the terrace surface 4 and mainly the m-plane as the side surface 5 are formed.
  • a plurality of terrace structure layers 7 having the a-plane as the terrace surface 4 and the m-plane as the side surface 5 are mainly formed in the region centering on the portion intersecting the a-axis of the side surface 2c.
  • a flat surface without the terrace surface 4 and the side surface 5, that is, without the terrace structure layer 7 is formed in a region centering on a portion orthogonal to the m-axis on the side surface.
  • these flat portions, the terrace structure layer 7 and the intermediate region have different surface shapes, but all of them undergo rearrangement of atoms and crystal defects by heat treatment, and are formed on the surface and inside in the processing step.
  • the formed microcracks, crystal defects, and internal stress may be reduced.
  • both main surfaces of the sapphire substrate are mirror-polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) using colloidal silica so that the arithmetic mean roughness Ra is 30 nm or less, preferably 1 nm or less.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the color wheel substrate 2 of the present embodiment can be manufactured through such steps.
  • the terrace structure layer 7 on the main surface disappears, but the terrace structure layer 7 on the side surface 2c can remain.
  • a phosphor or a color filter to be the colored portion 3 is formed in a desired region of the main surface of the obtained color wheel substrate 2 by a method such as vapor deposition, coating and baking, and the color wheel of this embodiment. 1 may be manufactured.
  • Color wheel 2 Color wheel substrate 2a: First surface 2b: Second surface 2c: Third surface 2T: Fixing hole 3: Colored portion 3R: Red colored portion 3G: Green colored portion 3B: Blue colored portion 4 : Terrace surface 5: Side surface 6: Edge line 7: Terrace structure layer

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Abstract

サファイアからなり、第１面と、第１面の反対に位置する第２面とを備え、第１面および第２面がｃ面であるカラーホイール用基板、このカラーホイール基板と着色部とを備えるカラーホイール、このカラーホイールを備えるプロジェクタ、カラーホイール用基板の製造方法を提供する。

Description

カラーホイール用基板、カラーホイールおよびプロジェクタならびにカラーホイール用基板の製造方法
　本開示は、カラーホイール用基板、カラーホイールおよびプロジェクタならびにカラーホイール用基板の製造方法に関する。
　従来より、回転するカラーホイールを用いた方式のプロジェクタが提案されている。例えば、特許文献１には、カラーホイールを用いた方式のプロジェクタの一例が開示されている。また、カラーホイール用基板に使用される材質として、ガラス、水晶、サファイア等が挙げられている。
特開２０１１－１８６１３２号公報
　本開示のカラーホイール用基板は、サファイアからなり、第１面と、第１面の反対に位置する第２面とを備え、第１面および第２面がｃ面である。本開示のカラーホイールは、上記カラーホイール用基板と着色部とを備える。本開示のプロジェクタは、上記カラーホイールを備える。本開示のカラーホイール用基板の製造方法は、第１面および第２面が、ｃ面であるサファイア基板を準備する工程と、前記サファイア基板を真空雰囲気または不活性ガス雰囲気で、１８００℃以上、２０００℃以下の温度で５時間以上保持した後、６時間以上かけて室温まで冷却する熱処理工程とを備えている。
カラーホイールの一実施形態を示す概略図であり、（ａ）はカラーホイールの上面図、（ｂ）はカラーホイールの断面図である。 サファイアの結晶構造を示す図であり、（ａ）はｃ面、（ｂ）はｍ面、（ｃ）はａ面、（ｄ）はｒ面を示している。 テラス構造層を説明するための模式図である。 カラーホイール基板の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、（ａ）は平坦部分、（ｂ）はテラス構造層の写真である。
　＜カラーホイール用基板、カラーホイール、プロジェクタ＞
　本開示のカラーホイール用基板ならびにカラーホイールについて、図を参照しながら説明する。図１は、本開示の一実施形態であるカラーホイール１の概略図であり、カラーホイール用基板２の第１面２ａに赤色着色部３Ｒ、緑色着色部３Ｇ、青色着色部３Ｂを有するカラーホイール１を示している。
　カラーホイール１は円板状のカラーホイール用基板２と、カラーホイール用基板２の第１面２ａに配置された着色部３とを備えている。プロジェクタは、光源と、カラーホイール１を保持して回転させる回転保持部と、マイクロミラーとを備えている。
　カラーホイール１は、プロジェクタにおける光源や駆動用モータから伝わる熱、照射光によって発熱した着色部３からの熱、さらには照射光によるカラーホイール用基板２自体の発熱などにより、使用時に高温になる。また、プロジェクタにおいてカラーホイール１は高速で回転して使用されるため、比較的強い遠心力が働く。すなわち、プロジェクタでの使用時にカラーホイール１には、比較的強い熱応力と、比較的強い遠心力が働く。また当然、カラーホイール１では、光の透過率が高いことが求められる。
　サファイアは、熱伝導性および放熱性に優れており温度上昇を抑制できる点、機械強度が強く比較的強い遠心力が働いても破損し難い点、光の透過性が高い点において優れている。しかし、単にサファイアをカラーホイール用基板２として用いただけでは、サファイアの異方性がカラーホイールの性能に影響を与えることがあった。本開示は、カラーホイールにおける熱や光の影響と、サファイアの結晶の異方性の組み合わせについて、本願発明者が鋭意検討することで創出されたものである。
　サファイアの異方性と熱との関係について説明する。サファイアは異方性を有する単結晶であり、熱膨張係数はｃ軸に垂直な方向と、ｃ軸に平行な方向とで異なっている。例えば、ｃ面に垂直なａ面を主面に有するａ面サファイアでは、主面（ａ面）に沿って、ｃ軸に平行な方向（ｃ軸方向）と、ｃ軸に垂直な方向（例えばｍ軸方向）とが存在している。
　ａ面サファイアでは、主面に沿った熱膨張係数が方向の違いに応じて異なっている。主面に沿った熱膨張係数が方向の違いに応じて異なっていると、熱膨張の程度の違いに起因した熱応力が生じ、カラーホイール用基板２の反りや歪み、さらには破損などが生じる虞がある。
　カラーホイール用基板２は、第１面（一方の主面）２ａと第１面の反対に位置する第２面（他方の主面）２ｂが、ｃ面であるサファイア基板からなる。カラーホイール用基板２の主面に沿った方向は、どの方向もｃ軸に垂直な方向（例えばａ軸やｍ軸）になっており、方向が異なっていても熱膨張係数の大きさに実質的な違いはない。このため、温度上昇に起因したカラーホイール用基板２の反りや歪み、さらには破損が生じがたい。本実施形態のカラーホイール用基板２は、耐熱性に優れており、また、放熱性に優れていることから、より高い温度領域におけるカラーホイール１に使用することができる。
　本実施形態のカラーホイール用基板２を用いたカラーホイール１をプロジェクタに用いると、カラーホイール１の温度上昇にともなう変形や破壊が抑制されるので、さらに小型かつさらに高温領域でカラーホイール１を使用することができる。ひいては、コンパクトで信頼性の高いプロジェクタを構成することができる。
　また、サファイアの異方性と光学特性との関係について説明する。サファイアは、光学特性の面では、ｃ軸に対して傾いた方向に進行する光に対しては複屈折性（透過した光が２つの光線に分けられること）を有している。一方、ｃ軸に平行な方向の光に対しては複屈折性を有さない。例えば、ａ面サファイアでは、照射する光に複屈折が生じ、透過した照射光で形成される画像の歪みや滲みが生じる。
　本実施形態のカラーホイール用基板２の２つの主面（第１面２ａ、および第２面２ｂ）は、照射光の進行方向に対して略垂直に配置されている。カラーホイール用基板２は、これら第１面２ａおよび第２面２ｂの双方がサファイアのｃ面に平行（ｃ軸に垂直）である。このため、カラーホイール用基板２を透過する照射光は、ｃ軸に平行な方向の光となる。本実施形態のカラーホイール用基板２は、透過する照射光の複屈折が抑制されており、透過した照射光で形成される画像の歪みや滲み等が少ない。
　カラーホイール用基板２は、第１面２ａおよび第２面２ｂに繋がる第３面２ｃ（側面ともいう）を有し、第３面２ｃの少なくとも一部に平坦部分を有していてもよい。また、カラーホイール用基板２は、第３面２ｃの少なくとも一部に、テラス面と、テラス面のエッジライン６に当接するサイド面とを有するテラス構造層が複数配置されていてもよい。
　図３は、テラス構造層７を説明するための模式図である。テラス面４は平面状に広がる面である。サイド面５はテラス面４のエッジライン６からテラス面に垂直に延びる面である。このテラス構造層７は、凹凸形状を有し、凹凸がない場合に比べ表面積は大きくなっている。なお、このテラス構造層７の凹凸は、クラックや割れの起点となり易い極端に先鋭な凸部や凹部とは異なるものである。このテラス構造層７におけるテラス面４は、１μｍ四方以上の面積を備えており、テラス面４の幅は１～１０μｍ程度である。また、サイド面５の高さは、３，０００倍程度の電子顕微鏡による観察で少なくともテラス面４とサイド面５の境にあるエッジが知覚できる程度の高さを備えている。
　図４（ａ）は、平坦部分、（ｂ）はテラス構造層を例示する３，０００倍の倍率の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
　図４（ａ）に示すように平坦部分である場合には、クラックや欠けが少なく、クラックや欠け等の起点となる応力集中が生じにくい。第３面２ｃは、カラーホイール１の回転時において、比較的高速に動き、強く遠心力が働く領域である。第３面２ｃの少なくとも一部に、図４（ａ）に示すような平坦部分を有するときには、第３面２ｃにおいて応力が集中し易い領域を低減し、カラーホイール用基板２のクラックや割れ等が抑制される。
　また、カラーホイール用基板２は、図４（ｂ）に示すように、テラス構造層７を有する部分では、回転に伴って高速に移動する際に空気との熱交換が活発に行われる。すなわち、このテラス構造層７を有する部分は、高い放熱の効果を有する。カラーホイール用基板２は、第３面２ｃにこのようなテラス構造層７を備えているときには、放熱効果が比較的高く、過度の温度上昇および温度上昇による反りや歪み等が抑制される。
　本実施形態のカラーホイール用基板２の波長４００ｎｍ～８００ｎｍにおける透過率はいずれも８２％以上である。光の透過率は、例えば島津製作所製紫外可視近赤外分光光度計ＵＶ－３１００ＰＣを用いて測定することができる。測定条件は、例えば、波長範囲：４００～８００ｎｍ、スキャンスピード:高速、サンプリングピッチ:２．０ｎｍ、スリット幅:２．０ｎｍである。
　図１に示すような赤色着色部３Ｒ、緑色着色部３Ｇ、青色着色部３Ｂを有するカラーホイール１に用いる場合の光源には、水銀灯などの白色光、または紫外光が使用される。赤色着色部３Ｒ、緑色着色部３Ｇ、青色着色部３Ｂは、照射光（白色光）を赤色光、緑色光、青色光に変換するフィルタであり、それぞれ所定の中心角（例えば１２０°）を有する環状扇形領域に形成される。光源として、ＬＥＤ、レーザなどの可視光単色光源を使用してもよく、着色部３として蛍光体を用いてもよい。
　本実施形態において、カラーホイール用基板２には、カラーホイール用基板２を回転保持部３に固定するための固定用穴２Ｔ等が設けられていてもよい。
　なお、カラーホイール用基板２の側面には、第３面２ｃと第１面２ａや第２面２ｂとの間に面取り部を備えていてもよい。
　＜カラーホイール用基板の製造方法＞
　続いて、本実施形態のカラーホイール用基板２の製造方法について説明する。
　まず、サファイア基板を準備する。サファイア基板は多結晶アルミナを原材料として育成されたサファイアインゴットをｃ面が主面となるようにして、所望の形状、例えば、直径が１０ｍｍ～１００ｍｍ、厚みが０．１ｍｍ～１．０ｍｍの円板状にマルチワイヤーソーを用いて切断、加工することで形成される。
　サファイアインゴットの育成方法に特に制限はなく、ＥＦＧ（Ｅｄｇｅ－ｄｅｆｉｎｅｄ　ｆｉｌｍ－ｆｅｄ　Ｇｒｏｗｔｈ）法、ＣＺ（チョクラルスキー法）、カイロポーラス法などで育成したサファイアインゴットを使用することができる。
　そして、必要に応じて、カラーホイール用基板２を回転保持部に固定するための固定用穴２Ｔとなる孔部等を、サファイア基板に形成する。続いて、例えば、ラッピング装置により、サファイア基板の両主面の算術平均粗さＲａが１．０μｍ以下となるように加工する。ラッピングは、例えば、鋳鉄製の定盤と平均粒径２５μｍのダイヤモンド砥粒を用いて自重モードで行えばよい。
　なお、本明細書における算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（２０１３）に準拠する値である。算術平均粗さＲａは、例えばキーエンス社製レーザ顕微鏡装置ＶＫ－９５１０を用いて測定することができる。測定条件は、例えば、測定モードをカラー超深度、測定倍率を１０００倍、測定ピッチを０．０２μｍ、カットオフフィルタλｓを２．５μｍ、カットオフフィルタλｃを０．０８ｍｍ、測定長さを１００μｍ～５００μｍとするとよい。
　ラッピング工程に続いて、コロイダルシリカを用いたＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）研磨を行い、サファイア基板の両主面を算術平均粗さＲａが３０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以下となるように鏡面研磨加工することで、本実施形態のカラーホイール用基板２を製造することができる。
　ラッピング工程に続いて、コロイダルシリカを用いたＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）研磨を行うと、サファイア基板の両主面の加工ダメージ層を低減し、光の透過率を比較的高めることができる。
　また、カラーホイール用基板２の第３面２ｃに平坦部分やテラス構造層７を形成するためには熱処理を行えばよい。その場合には、例えば、ラッピング工程に続いて熱処理を行えばよく、ＣＭＰ研磨は熱処理後に行えばよい。
　本実施形態では、熱処理の具体的な条件としては、サファイア基板を１８００℃以上、２０００℃以下の温度で５時間以上保持した後、６時間以上の降温時間で室温まで冷却する。熱処理工程は、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中、または真空中で行えばよい。これにより、サファイア基板の表面および内部において、原子、結晶欠陥の再配列が進行し、加工工程において表面および内部に形成された、マイクロクラックや結晶欠陥や内部応力を低減させることもできる。
　また本実施形態では、この熱処理により、サファイア基板の表面（主面および側面）では、表面エネルギーが小さくなるように、原子の再配列が進行し、加工工程で形成された残留応力やマイクロクラックが低減されるとともに、複数の平坦なテラス面４と高さの異なる他のテラス面４を接続するサイド面５とからなるテラス構造層７を有する表面が形成される。
　本実施形態では、熱処理後のサファイア基板の主面、および側面には、複数のテラス面４と、テラス面４のエッジライン６に当接するサイド面５とを有するテラス構造層７が形成される。例えば、ｃ面には、ｃ面をテラス面４とし、主としてｍ面をサイド面５とする複数のテラス構造層７が形成されている。
　本実施形態では、側面２ｃのａ軸と交わる部分を中心とした領域には、ａ面をテラス面４とし、主としてｍ面をサイド面５とする複数のテラス構造層７が形成される。側面のｍ軸に直交する部分を中心とした領域には、テラス面４およびサイド面５のない、すなわちテラス構造層７がない平坦な表面が形成される。側面２ｃにテラス構造層７と平坦部分の両方が形成される場合には、両者の間には、徐々に構造が変化する中間領域が存在する。
　本実施形態では、これらの平坦部分やテラス構造層７、中間領域は、表面形状に差はあるものの、いずれも熱処理によって、原子、結晶欠陥の再配列が進行し、加工工程において表面および内部に形成された、マイクロクラックや結晶欠陥や内部応力が低減していてもよい。
　続いて、コロイダルシリカを用いたＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）研磨により、サファイア基板の両主面を算術平均粗さＲａが３０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以下となるように鏡面研磨加工する。例えばこのような工程を経て、本実施形態のカラーホイール用基板２を製造することができる。なお、この研磨工程では、主面のテラス構造層７は消失するが、側面２ｃのテラス構造層７は残すことができる。
　そして、例えば、得られたカラーホイール用基板２の主面の所望の領域に、着色部３となる蛍光体またはカラーフィルタを蒸着、塗布・焼成などの方法で形成し、本実施形態のカラーホイール１を製造してもよい。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものでない。本開示は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行なってもよいのはもちろんである。
１　：カラーホイール
２　：カラーホイール用基板
２ａ：第１面
２ｂ：第２面
２ｃ：第３面
２Ｔ：固定用穴
３　：着色部
３Ｒ：赤色着色部
３Ｇ：緑色着色部
３Ｂ：青色着色部
４　：テラス面
５　：サイド面
６　：エッジライン
７　：テラス構造層

Claims (8)

  1. 　サファイアからなり、第１面と、該第１面の反対に位置する第２面とを備える板状であるカラーホイール用基板であって、
    　前記第１面および前記第２面が、ｃ面であることを特徴とするカラーホイール用基板。
  2. 　前記第１面および前記第２面に繋がる第３面を有し、
    該第３面の少なくとも一部に平坦部分を有することを特徴とする請求項１に記載のカラーホイール用基板。
  3. 　前記第３面の少なくとも一部に、テラス面と、前記テラス面のエッジラインに当接するサイド面とを有するテラス構造層が複数位置していることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーホイール用基板。
  4. 　前記テラス面の幅が１．０μｍ～５．０μｍであることを特徴とする請求項３に記載のカラーホイール用基板。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載のカラーホイール用基板と、
    少なくとも前記第１面または前記第２面に着色部を備えることを特徴とするカラーホイール。
  6. 　請求項５に記載のカラーホイールを備えることを特徴とするプロジェクタ。
  7. 　第１面および該第１面の反対に位置する第２面がｃ面であるサファイア板を準備する工程と、
    前記サファイア板を真空雰囲気または不活性ガス雰囲気で、１８００℃以上２０００℃以下の温度で５時間以上保持した後、６時間以上かけて室温まで冷却する熱処理工程と、
    を含むことを特徴とするカラーホイール用基板の製造方法。
  8. 　前記熱処理工程の後に、前記第１面および前記第２面を鏡面研磨する鏡面研磨工程を含むことを特徴とする請求項７に記載のカラーホイール用基板の製造方法。
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