(57)【要約】【課題】液晶プロジェクターの透明基板などに用いられる多結晶透明セラミックス基板の安価な製造方法を提供する。【解決手段】所定の形状に成形されたセラミックス体を焼結して、多結晶透明セラミックス焼結体を作製する工程、前記多結晶透明セラミックス焼結体を切断して、複数の多結晶透明セラミックス切断体を作製する工程、前記多結晶透明セラミックス切断体の切断面を研磨して、多結晶透明セラミックス研磨体を作製する工程、前記多結晶透明セラミックス研磨体にＡＲコーティングを施し、多結晶透明セラミックスコーティング体を作製する工程を含むことを特徴とする多結晶透明セラミックス基板の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の形状に成形されたセラミックス体を焼結して、多結晶透明セラミックス焼結体を作製する工程、
前記多結晶透明セラミックス焼結体を切断して、複数の多結晶透明セラミックス切断体を作製する工程、
前記多結晶透明セラミックス切断体の切断面を研磨して、多結晶透明セラミックス研磨体を作製する工程、
前記多結晶透明セラミックス研磨体にＡＲコーティングを施し、多結晶透明セラミックスコーティング体を作製する工程、
を含むことを特徴とする多結晶透明セラミックス基板の製造方法。
【請求項２】
所定の形状に成形されたスピネル成形体を焼結して、スピネル焼結体を作製する工程、
前記スピネル焼結体を切断して、複数のスピネル切断体を作製する工程、
前記スピネル切断体の切断面を研磨して、スピネル研磨体を作製する工程、
前記スピネル研磨体にＡＲコーティングを施し、スピネルコーティング体を作製する工程、
を含むことを特徴とするスピネル基板の製造方法。
【請求項３】
前記スピネル成形体が、通常プレスおよび／または冷間等方圧プレスを用いて成形されていることを特徴とする請求項２に記載のスピネル基板の製造方法。
【請求項４】
前記スピネル焼結体を作製する工程が、真空焼結、大気焼結、雰囲気焼結のいずれかの方法により作製する工程であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のスピネル基板の製造方法。
【請求項５】
前記複数のスピネル切断体を作製する工程が、スピネル焼結体の外形を研削により調整した後に、ワイヤソーまたはブレードソーを用いて作製する工程であることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のスピネル基板の製造方法。
【請求項６】
前記スピネル研磨体を作製する工程が、ラップ板を用いて作製する工程であることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のスピネル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多結晶透明セラミックス基板の製造方法およびスピネル基板の製造方法に関し、エレクトロニクス用途の光学製品、特に、液晶プロジェクターの透明基板などに用いられる多結晶透明セラミックス基板の製造方法およびスピネル基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶画面の表裏を透明化し、液晶パネルとして一方から光を当て、レンズ等で透過光を調整した液晶プロジェクターが市販されている。このような液晶プロジェクターにおける液晶画面を保護する透明基板には、単に液晶画面の汚れや外気からの保護だけでなく、近接する光源からの熱保護と、該光源からの光により、液晶画面に発生する吸熱現象に伴う昇温とを放熱すること等が求められている。
【０００３】
そして、最近では、このような透明基板として、スピネル（ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３；ｎ＝１〜３）を代表とする透光性に優れた多結晶透明セラミックス基板が用いられるようになっている。多結晶透明セラミックスとしては、その他に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等を挙げることができる。
そして、透光性の良いスピネル基板やその製造方法が特許文献１〜３などに開示されている。
【特許文献１】特公平６−７２０４５号公報
【特許文献２】特開２００６−２７３６７９号公報
【特許文献３】特表平４−５０２７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１〜３に開示された従来のスピネル基板の製造方法は、所定の寸法で１枚ずつ作製したスピネル焼結体を研磨し、その後、ＡＲ（反射防止）コーティングを施して、所定のスピネル基板とするものであり、安価にスピネル基板を提供できる製造方法ではなかった。
そして、スピネル基板に限らず、安価に多結晶透明セラミックス基板を提供できる製造方法が求められていた。
そこで、本発明は、液晶プロジェクターの透明基板などに用いられる多結晶透明セラミックス基板の安価な製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、以下の請求項に示す製造方法によれば、多結晶透明セラミックス基板を安価に製造できることを見出し、本発明を完成させた。
以下、各請求項の発明を説明する。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、
所定の形状に成形されたセラミックス体を焼結して、多結晶透明セラミックス焼結体を作製する工程、
前記多結晶透明セラミックス焼結体を切断して、複数の多結晶透明セラミックス切断体を作製する工程、
前記多結晶透明セラミックス切断体の切断面を研磨して、多結晶透明セラミックス研磨体を作製する工程、
前記多結晶透明セラミックス研磨体にＡＲコーティングを施し、多結晶透明セラミックスコーティング体を作製する工程、
を含むことを特徴とする多結晶透明セラミックス基板の製造方法である。
【０００７】
請求項１の発明においては、所定の形状（例えば、棒状、ブロック状）に作製した多結晶透明セラミックス焼結体を切断、研磨、ＡＲコーティングした後、所定の形状に切断して多結晶透明セラミックス基板とするため、従来の１枚ずつ作製する製造方法と異なり、多数の多結晶透明セラミックス基板を一度で製造でき、安価に多結晶透明セラミックス基板を製造することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、
所定の形状に成形されたスピネル成形体を焼結して、スピネル焼結体を作製する工程、
前記スピネル焼結体を切断して、複数のスピネル切断体を作製する工程、
前記スピネル切断体の切断面を研磨して、スピネル研磨体を作製する工程、
前記スピネル研磨体にＡＲコーティングを施し、スピネルコーティング体を作製する工程、
を含むことを特徴とするスピネル基板の製造方法である。
【０００９】
請求項２の発明は、スピネル焼結体を用いた多結晶透明セラミックス基板、即ちスピネル基板の製造方法である。
請求項２の発明においては、所定の形状（例えば、棒状、ブロック状）に作製したスピネル焼結体を切断、研磨、ＡＲコーティングした後、所定の形状に切断してスピネル基板とするため、従来の１枚ずつ作製する製造方法と異なり、多数のスピネル基板を一度で製造でき、安価にスピネル基板を製造することができる。
【００１０】
以下に、請求項２に記載された各工程について説明する。
（スピネル焼結体を作製する工程）
スピネル粉末を、プレス等にて所定の形状に成形した後、真空中または所定の雰囲気中で焼結を行い、スピネル焼結体を作製する。なお、この段階では、未だ焼結密度が十分ではなく、透光性が不十分な場合がある。このような場合には、さらに、ホットプレス法やＨＩＰ（熱間等方圧加圧法）を用いて、緻密化し、透光性に優れたスピネル焼結体にする。
【００１１】
前記において、ＨＩＰを用いた場合、作製されたスピネル焼結体は、１ｍｍ厚みで、波長４５０ｎｍの可視光を８４％以上透過し、ホットプレス法の場合よりも高い透過性を示すため、ＨＩＰを用いることがより好ましい。なお、ＨＩＰの圧力としては、１００〜２００ＭＰａ程度が好ましい。また、ＨＩＰの温度としては、１７００〜１８５０℃が好ましい。
【００１２】
（スピネル焼結体を切断する工程）
作製されたスピネル焼結体を、所定の厚さで切断して、複数のスピネル切断体を作製する。複数のスピネル切断体を同時に作製できるため、従来の製造方法に比べ、効率的である。
【００１３】
なお、前記において所定の厚さとは、後工程における研磨代等を考慮した厚さである。
また、切断する厚さは、同じ厚さである必要はなく、異なる厚さで切断しても良い。異なる厚さのスピネル切断体を作製できるため、厚さの異なるスピネル透明基板の要求に素早く対応することが可能となる。
【００１４】
（スピネル切断体を研磨する工程）
スピネル切断体の切断面は、切断により、粗面化しているため、そのままでは、切断面方向の透光性が悪化する。そこで、切断面を研磨し、平滑化することによって、透光性を回復させる。研磨方法は、従来の製造方法における研磨と同様の方法（例えば、遊離砥粒を用いた研磨等）が使用できる。研磨面としては、表面粗さはＲａ≦０．０１μｍ、平行度や反りは各々１０μｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
（スピネル研磨体にＡＲコーティングする工程）
スピネル研磨体の光透過性の向上と、表面安定性を向上させるために、表面（上下面あるいは片面）にＡＲコーティング処理を施す。コーティング材料ならびにコーティング方法としては、従来の製造方法において用いられていたもの（例えば、コーティング材料では、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２等、コーティング方法では、真空蒸着法やＣＶＤ法等）をそのまま使用することができる。
【００１６】
以上の工程を経て得られたスピネルコーティング体が、スピネル基板として用いられるが、予め大きなサイズのスピネルコーティング体を作製し、ダイシングソー等を用いて、所定の寸法に切断することにより、所望の寸法のスピネル基板を得ることもできる。このとき、前記スピネルコーティング体は、既に上下面あるいは片面がコーティングされたスピネル焼結体であるため、切断と同時に、多数のスピネル基板を得ることができ、安価に、かつ効率的にスピネル基板を製造することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、
前記スピネル成形体が、通常プレスおよび／または冷間等方圧プレスを用いて成形されていることを特徴とする請求項２に記載のスピネル基板の製造方法である。
【００１８】
請求項３の発明においては、スピネル粉末の成形において、通常は所定の形状に合わせたプレス成形を、またより充填率を高める場合にはＣＩＰ（冷間等方圧プレス）を用いることができる。これにより、より均一なスピネル成形体を作製することができる。
成形体における密度の均一性の面からは、ＣＩＰがより好ましい。ＣＩＰの圧力としては、１００〜２００ＭＰａ程度が好ましい。
また、プレス成形によって１次成形した後に、ＣＩＰで２次成形することも好ましい。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、
前記スピネル焼結体を作製する工程が、真空焼結、大気焼結、雰囲気焼結のいずれかの方法により作製する工程であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のスピネル基板の製造方法である。
【００２０】
請求項４の発明においては、スピネル成形体を焼結するに際して、大気焼結あるいは真空焼結が用いられる。これらの焼結法は、スピネル粉末内部の不純物量によって、適宜決定することができる。例えば、有機バインダーが含まれている場合には、大気焼結が採用される。
さらに、大気焼結あるいは真空焼結の完了後、雰囲気焼結を用いて加圧焼結を行うと、透過特性をさらに向上させることができ好ましい。なお、雰囲気焼結においては、窒素、アルゴン、酸素いずれかの雰囲気であることが好ましい。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、
前記複数のスピネル切断体を作製する工程が、スピネル焼結体の外形を研削により調整した後に、ワイヤソーまたはブレードソーを用いて作製する工程であることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のスピネル基板の製造方法である。
【００２２】
請求項５の発明においては、スピネル焼結体の外形を研削により調整した後に、ワイヤソーまたはブレードソーを用いてスピネル切断体を作製するため、効率の良い切断ができる。
【００２３】
スピネル焼結体の外形を研削することにより、スピネル焼結体表面の凹凸が除去されるため、切断時の無駄を低減することができる。さらに、この工程で液晶プロジェクター用のスピネル基板として必要な寸法や平行度等の調整を図ることができる。
また、ワイヤソーを用いて切断した場合、多数の枚数を一度に切断することが可能となり、より効率的に、スピネル基板を得ることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、
前記スピネル研磨体を作製する工程が、ラップ板を用いて作製する工程であることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のスピネル基板の製造方法である。
【００２５】
請求項６の発明においては、ラップ板を用いてスピネル切断体を研磨しているため、より平滑に切断面を研磨することができる。
【００２６】
以上、請求項２〜請求項６において、スピネル焼結体によるスピネル基板の製造方法を述べたが、各請求項に示された製造方法は、スピネル焼結体だけではなく、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、硫化亜鉛等、各種多結晶透明セラミックス体に適用することが可能である。
なお、この場合には、ＣＩＰの圧力としては、１００〜２００ＭＰａ程度が好ましい。また、ＨＩＰの温度としては、１４００〜１９００℃が好ましく、ＨＩＰを用いて作成された多結晶透明セラミックス焼結体は、１ｍｍ厚みで、波長４５０ｎｍの可視光を８０％以上透過する。また、適宜片面または上下面に反射防止膜をコーティングすることにより直線透過性に優れた透明多結晶セラミック焼結体を提供することができる。反射防止膜としては、ＭｇＦ２、ＹＦ３、ＬａＦ３、ＣｅＦ３、ＢａＦ２などの金属弗化物が好ましく使用できる。また、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２などの金属酸化物と複層させてもよい。反射防止膜を設ける手段としては、物理蒸着法を利用することができ、具体的には、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などが挙げられる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる多結晶透明セラミックス基板の製造方法を適用することにより、液晶プロジェクターの透明基板などに用いられる多結晶透明セラミックス基板を安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明をその最良の実施の形態につき、実施例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。
なお、以下の実施例においては、スピネルを用いているが、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、硫化亜鉛等、各種多結晶透明セラミックス体にも適用することができる。
【実施例】
【００２９】
実施例につき、以下に、工程毎に説明する。
（スピネル焼結体の作製）
スピネル粉末（ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３；ｎ＝１．０５〜１．３０）を、プレスにて棒状に一次成形（成形条件：１９６ＭＰａ）し、さらにＣＩＰ（条件：１９６ＭＰａ）を用いて二次成形してスピネル成形体とした。
次いで、このスピネル成形体を真空焼結（条件：１６５０℃×４Ｈ）して、スピネル焼結体とした。さらにＨＩＰを用いて加圧、加熱した（条件：１７５０℃×２Ｈ、２００ＭＰａ）後に、表面を研削して、凹凸を除去して、最終的に、２０×１８×１３０ｍｍの棒状スピネル焼結体を得た。
【００３０】
（スピネル焼結体の切断）
棒状スピネル焼結体を、マルチワイヤソー（ヤスナガ社製）を用いて、厚さ１．２ｍｍに切断し、８０枚のスピネル切断体を作製した。
【００３１】
（スピネル切断体の研磨）
各スピネル切断体の切断面を、ラップ板を用いて研磨し、２０×１８×１ｍｍ厚みのスピネル研磨体を作製した。（条件：９、３、１μｍのダイヤモンド遊離砥粒使用）。ここで表面粗さはＲａ＝０．００７μｍ、平行度は５．２μｍ、反りは２．３μｍであった。
【００３２】
（反射防止膜のコーティング）
研磨が完了したスピネル研磨体の片面に対して、ＭｇＦ２の単層コートを、真空蒸着の方法を用いて０．１μｍ施した。
コーティング後の透光性は、波長４５０ｎｍの可視光において、９１％以上であった。
【００３３】
以上のように、本発明の製造方法を用いた場合には、多数のスピネル基板を一度で製造することができる。