專利名稱：反射鏡及使用該反射鏡的背面投影型圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及為了將由投影透鏡放大投影的圖像光引到屏幕的背面的反射鏡，以及使用該反射鏡的背面投影型圖像顯示裝置。
背景技術：
在背面投影型圖像顯示裝置中，為了設備的緊湊化，使用有將來自CRT、液晶面板等圖像發(fā)生源的圖像光反射，變更光路，引到透過型屏幕的背面的反射鏡。作為該反射鏡的金屬反射膜，目前是使用鋁(Al)，但在下面的3個專利文獻中，也提出了使用反射率對波長的依存性小的銀(Ag)。
下述日本特開2003-255467號公報給出了在玻璃基底材料上使用噴霧裝置由銀鏡反應形成銀的反射膜的技術。而且，日本專利特開平成9-189803號公報與日本專利特開平成9-311207號公報給出了在由丙烯等樹脂形成的基底材料上由沉積法形成銀薄膜層的方法。
在上述3個專利文獻中，都是在基底材料上形成作為金屬反射膜的銀反射面，但均未考慮該銀反射面的表面粗糙度。這里所謂“表面粗糙度”，是指在銀反射面上形成的微小的凹凸，是因在基底材料上形成反射膜時析出的金屬的晶體而形成的。通常，該表面粗糙度的大小，是以既定面積內(nèi)該凹凸的高度的平均值“平均表面粗糙度”所表示。所以，以下也將“表面粗糙度”稱為“平均表面粗糙度”。銀反射面上的平均表面粗糙度會影響透過屏幕上所顯示的圖像的對比度。
在平均表面粗糙度小(即銀反射面的平面度高)的情況下，由于反射鏡的入射光線的大部分為正反射，入射到反射鏡從圖像發(fā)生源所發(fā)出的光學像能夠在透過型屏幕上很好地成像。但是，在銀反射膜的平均表面粗糙度大(即銀反射面的平面度低)的情況下，由該凹凸所引起的漫反射的入射光的比例增大。由于該漫反射的光的大部分都不能在透過型屏幕上成像，所以背面投影型圖像顯示裝置的分辨度性能與對比度性能下降。所以，為了提高背面投影型圖像顯示裝置的分辨度性能與對比度性能，盡量減小上述反射鏡的銀反射膜的表面粗糙度，抑制上述漫反射的增加是非常重要的。
而且，如上述日本特開平成9-189803號公報與日本特開平成9-311207號公報，也提出了在基底材料上形成銀反射膜時，在基底材料上沉積銀反射膜的結構。但是，在背面投影型圖像顯示裝置中所使用的反射鏡的尺寸大，例如圖像尺寸為50英寸的情況下，光路折返鏡的最大寬度約為1m。在這樣大的基底材料上形成反射膜的成膜裝置(例如濺射裝置)就會大型且高價。進而，由于真空沉積或真空濺射等的成膜需要在高真空狀態(tài)下的時間，使工作效率下降，反射鏡的價格也非常高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出，其目的在于提供能夠適合于抑制背面投影型圖像顯示裝置的分辨度性能與對比度性能的下降的反射鏡，以及使用該反射鏡的背面投影型圖像顯示裝置。而且，本發(fā)明的另一目的在于提供能夠廉價地制造這樣的反射鏡的方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明的特征在于，使用在基底材料上形成銀反射膜，作為將來自該投影透鏡的圖像光進行反射、并將其引到屏幕背面的反射鏡，同時該銀反射膜的平均表面粗糙度為1.8nm以下。就是說，本發(fā)明是使銀反射膜的既定面積內(nèi)的平均粗糙度為1.8nm以下，適合于抑制上述漫反射的裝置。所謂該平均表面粗糙度，是指在上述反射鏡的銀反射面的中央部、四角部、以及位于該四角部的中央部的4個中間部的至少9處的各既定區(qū)域測定的平均值。就是說，如果該9處的算術平均粗糙度的平均值為1.8nm以下，則可以認為反射鏡的整個面的平均粗糙度為1.8nm以下。
而且，為了達到上述另一目的，在本發(fā)明中，通過利用銀鏡反應的噴霧法而成膜，能夠形成使上述平均粗糙度為1.8nm以下的銀反射膜。
進而，銀反射面上還可以不形成由透明樹脂所構成的保護膜，而且還可以使用玻璃作為上述基底材料。而且，作為本發(fā)明中背面投影型圖像顯示裝置的圖像發(fā)生源，可以使用分別生成紅、藍、綠的圖像光的3個投射管，還可以使用通過對應于圖像信號而改變來自光源的光的強度從而形成光學像的圖像選擇型的顯示元件。
根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制背面投影型圖像顯示裝置的分辨度性能與對比度性能的下降。


圖1是本發(fā)明的實施方式中反射鏡的結構圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式中反射鏡的制造工序的流程圖。
圖3是銀反射膜的密接力與反射率的膜厚特性圖。
圖4是銀反射膜的晶粒尺寸與反射率特性圖。
圖5是各反射鏡的散亂特性圖。
圖6是搭載有本發(fā)明的反射鏡的背面投影型圖像顯示裝置的主視圖與側視圖。
圖7是搭載有本發(fā)明的反射鏡的另一背面投影型圖像顯示裝置的主視圖與側視圖。
圖8是用于說明平均表面粗糙度的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式中光路反射鏡的平均表面粗糙度的測定場所的圖。
具體實施例方式
下面使用附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖1是本發(fā)明的實施方式的反射鏡的截面圖。如圖1所示，由具有平坦表面的基底材料1、在基底材料的平坦表面上形成的反射膜2、以及覆蓋該反射膜的表面防止反射膜的腐蝕的保護膜3所構成。這里，基底材料1使用玻璃，反射膜2是由利用銀鏡反應的噴霧法在基底材料上成膜。
還有，以下所述的所謂“表面粗糙度”，是指在銀反射面上形成的微小的凹凸，是由在基底材料上形成反射膜時所析出的金屬晶體所形成的。該晶體的尺寸，隨反射膜形成時所使用的(藥液等)化學材料的化學條件及溫度、濕度等周圍環(huán)境條件而變化。而且，所謂“平均表面粗糙度”，是指在既定的區(qū)域(例如15mm見方)內(nèi)上述表面粗糙度的平均值，也稱為算術平均粗糙度。所謂算術平均粗糙度，例如如圖8所示，是從由表面粗糙度形狀測定儀所得到的粗糙度曲線(c)，在該平均線的方向上僅取出一個基準長度，將從該取出的部分的平均線到測定曲線的偏差的絕對值進行求和平均所得到的值。這樣所求得的算術平均粗糙度，由圖8中的Ra所表示。
背面投影型圖像顯示裝置的反射鏡中所必要的光學特性，不僅有該反射率，還可以列舉出投影到屏幕上的圖像的分辨度性能與對比度性能。影響該分辨度性能與對比度性能的是反射鏡中圖像光反射時的光的散亂。反射光的散亂多時光發(fā)生擴散，由于不同點的圖像的光發(fā)生重疊、模糊，所以投影到屏幕上的圖像的分辨度性能與對比度性能下降。
在評價上述反射鏡的性能的情況下，必須評價該分辨度性能與對比度性能。但是，對于反射鏡單體，不能進行這些項目的評價。所以，如果不把反射鏡安裝到背面投影型圖像顯示裝置，就不能進行這些評價。因此這里通過測定影響分辨度性能與對比度性能的光散亂，進行評價該反射鏡的分辨度性能與對比度性能。
接著，以下表示光的散亂的測定方法。測定使用分光光度計。光路反射鏡中入射照射面積a的光，將該反射光入射到積分球，進行測定。此時如果光路反射鏡中幾乎沒有散亂，則入射到積分球的入射光的面積也應該為a，但實際上由于光路反射鏡中發(fā)生散亂，所以入射到積分球的入射光的面積比a大。這里在光路的積分球的前面配置狹長切口，使狹長切口的面積為a的1.5倍、2倍、3倍、4倍，測定入射到積分球的光量。在配置了狹長切口時入射到積分球的光量下降的情況下，認為該降低的部分為散亂。這里，以未配置狹長切口時入射到積分球的光量(來自反射鏡的反射量)為100％，配置狹長切口時入射到積分球的光量的降低量為散亂量。而且，測定中所使用的光的波長為550nm。
圖5是表示本發(fā)明的光路反射鏡，與用于比較而現(xiàn)有的帶加強反射涂層的鋁反射鏡的散亂量51～53。圖5中所示的散亂量51，是表示帶有現(xiàn)有的加強反射涂層的鋁反射鏡的散亂量。散亂量52是表示具有與帶加強反射涂層的鋁反射鏡同等對比度特性的光路反射鏡的散亂量，是表示將該反射鏡安裝到背面投影型圖像顯示裝置的情況下的散亂量。而且，散亂量53是對于帶加強反射涂層的鋁反射鏡對比度下降5％的光路反射鏡的散亂量，是表示將該反射鏡安裝到背面投影型圖像顯示裝置的情況下的散亂量。
從圖5可以確認對比度低的反射鏡的散亂量增多。而且，在裝載于背面投影型圖像顯示裝置時，確認在對比度同等的帶加強反射涂層的鋁反射鏡51與光路反射鏡52之間存在有散亂量的差。換言之，可以認為使用該散亂量的測定方法，與實際上在背面投影型圖像顯示裝置中裝載光路反射鏡測定對比度的方法相比，能夠測定更詳細的光學特性。
由于在裝載于背面投影型圖像顯示裝置時，為了確認即使是相同的對比度散亂也不同的理由，測定了各個反射鏡的平均表面粗糙度。表1表示各個反射鏡的表面粗糙度。
表1

從圖5與表1可知，平均粗糙度大時散亂量增多，與此相伴對比度下降。就是說，容易理解為了得到與現(xiàn)有帶加強反射涂層的鋁反射鏡同等的對比度性能，必須使反射膜2的平均表面粗糙度為1.8nm以下。本發(fā)明者等發(fā)現(xiàn)對于這樣的光路反射鏡的對比度的測定，為了得到實驗及研究的結果、良好的分辨率性能與對比度性能，必須使反射鏡的表面粗糙度為1.8nm以下。
這里，對平均表面粗糙度的測定方法進行說明。在本實施方式中，作為表面粗糙度形狀測定儀，例如使用株式會社ミツトヨ制造的サ一フテスト(serf tester)SV-3000。測定條件設定為基準長0.08mm，區(qū)間數(shù)5，λc0.08mm，濾光器種類Gaussian，評價長度0.4mm。在這樣的條件下，使上述測定儀的觸針在反射鏡的一定方向或多個方向放置而進行凹凸的測定。如圖9所示，在本實施方式中，反射鏡12的測定場所30，是所述反射鏡的銀反射面的中央部、四角部、及位于該四角部的中間的四個中間部的至少9個地方。在9個場所的各個中，作為測定區(qū)域劃分出具有15mm見方的面積的區(qū)域，在各自的測定區(qū)域測定上述平均表面粗糙度。如果這9處的平均粗糙度的平均值在1.8nm以下則可以認為反射鏡的整面的平均粗糙度的平均值大體在1.8nm以下。
接著，對具有這樣的平均表面粗糙度小的反射面的光路反射鏡的制造方法加以說明。圖2是工序圖。首先，最初對反射膜涂敷工序(a)加以說明。
最初是由堿洗滌劑對基底材料1進行充分清洗(步驟S1)。這是以對涂裝面脫脂與去除基底材料切開時的碎玻璃為目的。
接著，是進行使用離子交換水或蒸餾水對基底材料1的表面的清洗，進行去除堿洗滌劑的純水清洗(步驟S2)。優(yōu)選使用的純水的電導率為1μS/cm以下，在純水清洗工序之后由空氣吹風機將基底材料1所黏附的水滴吹干。
接著，作為形成反射膜2的前處理，在基底材料1的表面涂敷含有催化劑的前處理活性劑1(步驟S3)，使催化劑存在于基底材料1的表面?；撞牧?上存在的催化劑成為銀的反應析出的晶種(始動晶核)，是為了容易析出反射膜2而使用的激活劑。這里在催化劑中使用含鹽酸的氯化錫和氯化鐵的水溶液。優(yōu)選將該前處理活性劑1的pH值調(diào)整為2以下。接著，使用離子交換水或蒸餾水對基底材料1清洗(步驟S4)，去除基底材料1上未起作用的活性劑1。其后，在基底材料1的表面涂敷含銀的水溶液(活性劑2)(步驟S5)，在基底材料1上析出成為始動晶核的銀。這里作為活性劑2是使用硝酸銀水溶液。
在這些前處理工序實施之后，進行在基底材料1上層疊熱反射膜2的銀膜涂敷工序(步驟S6)。該方法是在實施了前處理工序的基底材料1的表面上同時涂敷氨性硝酸銀水溶液與還原劑水溶液，由銀鏡反應以基底材料1上的始動核為中心析出銀、疊層、形成反射膜2。優(yōu)選將氨性硝酸銀水溶液的pH值調(diào)整為10～13，更優(yōu)選為11～12。在所述還原劑水溶液中可以使用硫酸肼水溶液。而且，優(yōu)選該還原劑水溶液的pH值為8～12，該還原劑的pH值對反射膜的晶粒尺寸有很大的影響。關于該還原劑水溶液的pH值后面有詳細說明。
接著，使用離子交換水或蒸餾水對基底材料1的表面清洗(步驟S7)，去除基底材料1的表面所殘存的銀鏡反應后的氨性硝酸銀水溶液與還原劑水溶液，之后，由空氣吹風機將反射膜2所黏附的水滴吹干。之后，進行干燥基底材料1的反射膜2的干燥工序(步驟S8)。干燥條件為70℃、20分鐘。
接著移動到保護膜制作工序(b)。所謂保護膜制作工序(b)是在銀反射膜層2上疊層保護膜層3的工序。進行由空氣吹風機吹干燥的反射膜2的表面，吹散反射膜2的表面黏附物的異物去除工序(步驟S9)。這里表面黏附物殘存時，保護膜層不能充分疊層，背面投影型圖像顯示裝置用反射鏡的耐腐蝕性下降。接著進行在反射膜2上涂敷保護膜劑，疊層保護膜3的保護膜涂敷工序(步驟S10)。在該保護膜劑中，例如優(yōu)選使用硅丙烯酸類樹脂、硅聚氨酯樹脂等無色透明的保護膜劑。
最后實施干燥反射膜2上涂敷的保護膜劑的干燥工序(步驟S11)，形成保護膜3。例如在使用硅丙烯酸類樹脂作為所述保護膜劑的情況下，干燥條件為80℃、30分鐘。
以下，對在金屬反射膜中使用銀的反射鏡的反射膜2進行詳細說明。圖3是對于反射膜2的膜厚的反射率，與進行經(jīng)常使用的作為膜黏附力試驗的帶試驗(JIS H8504)時的反射膜的殘存率。這里，由刀等在反射膜2上切出1mm的節(jié)距的縱10×橫10的100片的片段，貼附JIS Z 1522所規(guī)定的玻璃紙，急速強力剝離，反射膜2未剝離殘存的片的比率定義為殘存率。在圖3中，31是反射膜2的反射率，32是帶試驗后的反射膜2的殘存率。就是說，可以認為殘存率越大，反射膜2對于基底材料1的黏附力越強。還有，反射率測定中使用波長為550nm的綠色光。從圖3可知，帶試驗后的殘存率從膜厚150nm附近開始下降，在大約200nm處減半。而且，反射率隨膜厚的增加而成比例地增加，但在100nm以上達到飽和，在300nm以上時反而減少。由這些可知，作為金屬薄膜的厚度在100nm與200nm之間比較合適，特別優(yōu)選在150nm附近。
圖4是表示反射膜2的晶粒尺寸與反射率的關系。還有，反射膜2的厚度為150nm，反射率的測定中使用波長為550nm的綠色光。由圖4可知，隨著反射膜2的晶粒尺寸的減小，反射率提高。在晶粒尺寸為50nm時，銀的反射率最大。由此優(yōu)選反射膜2的晶粒尺寸為100nm以下，特別優(yōu)選為50nm以下。
而且，還可以知道，反射膜2的晶粒尺寸由反射膜2的生成速度所決定。反射膜的形成速度大時，反射膜2的晶粒尺寸減小。反射膜2的生成速度由還原劑的pH值及液體溫度所決定。
還原劑的溫度低時，反應弱，銀難以析出，高溫時銀的析出速度過快，反射膜2上形成霧氣蒙朧。能夠得到高的反射率的液體溫度為25±5℃，在該溫度范圍內(nèi)幾乎未發(fā)現(xiàn)反應速度的變化。
對于此，優(yōu)選還原劑的pH值與銀的反應速度成比例，能夠控制銀的析出。pH值大時反應速度加快，但過快時產(chǎn)生霧氣蒙朧，使反射率下降。反之，pH值低時，反應速度遲緩，不能確保充分的膜厚，不能得到高的反射率。還原劑的Ph的合適值為8～12，優(yōu)選為9～11，能夠析出銀。其它的水溶液的管理也由pH值進行時，能夠容易地控制銀的析出。通過以上各溶液的pH值的管理，能夠制造平均表面粗糙度為1.8nm以下的反射膜2。
接著，對裝載了上述本發(fā)明的光路反射鏡的背面投影型圖像顯示裝置加以說明。圖6是裝載了本發(fā)明的反射鏡的背面投影型圖像顯示裝置正面圖與側面圖。如圖所示，作為圖像發(fā)生源，表示了使用紅、綠、藍的各圖像光用投射管的裝置。在筐體12內(nèi)，設置有紅色圖像光投射用的投射管14、綠色圖像光投射用的投射管15、藍色圖像光投射用的投射管14、以及光路反射鏡11。而且，在筐體12前部，固定設置有透過型的屏幕13。從所述各投射管14～16所分別發(fā)出的紅色圖像光、綠色圖像光、藍色圖像光，由配置于各投射管14～16前方的投射透鏡所放大投射，入射到反射鏡11。反射鏡11通過對來自投射透鏡的放大圖像光進行反射而改變光路，導向所述屏幕13的背面，由此，在屏幕13的前面形成圖像。
圖7是裝載了本發(fā)明的反射鏡11′的另一背面投影型圖像顯示裝置正面圖與側面圖。圖7是表示包含作為圖像發(fā)生源的未圖示的燈(光源)，與根據(jù)圖像信號而對來自該燈的光進行光強度調(diào)制、形成光學像的液晶面板等顯示元件的例子。而且，在圖7的例中，裝載有由未圖示的投射透鏡將顯示元件上的光學像在屏幕13’上放大投影的光學單元17。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠使銀反射膜的平均表面粗糙度小于1.8nm，所以能夠抑制背面投影型圖像顯示裝置中分辨率及對比度性能的下降，或者是能夠提高分辨率性能及對比度性能。而且，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠由利用銀鏡反應的噴霧法形成反射鏡的銀反射膜，所以能夠廉價制造。而且，通過管理銀析出的反應速度，即控制還原劑溶液的pH值及液體溫度，能夠減小反射膜的晶粒尺寸。結果是能夠使表面平均粗糙度為1.8nm以下。因此，能夠抑制光路反射鏡的反射面的散亂反射，確保分辨度性能與對比度性能。
權利要求
1.一種背面投射型圖像顯示裝置，具有屏幕、圖像發(fā)生源、將來自該圖像發(fā)生源的圖像光進行放大投射的投射透鏡、和用于反射來自該投射透鏡的圖像光并將其引導到所述屏幕背面的反射鏡，其特征在于所述反射鏡在其反射面形成銀反射膜，該銀反射膜的平均表面粗糙度小于等于1.8nm。
2.一種背面投射型圖像顯示裝置，具有屏幕、圖像發(fā)生源、將來自該圖像發(fā)生源的圖像光進行放大投射的投射透鏡、和用于反射來自該投射透鏡的圖像光并將其引導到所述屏幕背面的反射鏡，其特征在于所述反射鏡具有基材、在該基材上形成的銀反射膜、和在該銀反射膜上形成的透明樹脂層，該銀反射膜的平均表面粗糙度小于等于1.8nm。
3.根據(jù)權利要求2所述的背面投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述基材是玻璃基材，所述銀反射膜是在該玻璃基材上由電鍍處理而形成的。
4.根據(jù)權利要求2所述的背面投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述銀反射膜的表面粗糙度由所述反射鏡的銀反射面中的規(guī)定區(qū)域內(nèi)的算術平均粗糙度表示。
5.根據(jù)權利要求4所述的背面投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述規(guī)定區(qū)域是所述反射鏡的銀反射面的中央部、四角部、和位于該四角部的中間的四個中間部的至少9個地方。
6.根據(jù)權利要求2所述的背面投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述圖像發(fā)生源具有生成紅色圖像光的紅色投射管、生成藍色圖像光的藍色投射管、和生成綠色圖像光的綠色投射管。
7.根據(jù)權利要求2所述的背面投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述圖像發(fā)生源具有對應于圖像信號而調(diào)制來自光源的光強度，形成光學像的像素選擇型的顯示元件。
8.一種反射鏡，在將來自圖像發(fā)生源的圖像光由投射透鏡放大投射到透過型屏幕的背面并在該透過型屏幕上顯示圖像的背面投射型圖像顯示裝置中使用，用于通過反射來自所述投射透鏡的圖像光而變更光路，引導到所述透過型屏幕，其特征在于具有基材、在該基材上形成的銀反射膜、和在該銀反射膜上形成的透明樹脂層，該銀反射膜的平均表面粗糙度小于等于1.8nm。
9.根據(jù)權利要求8所述的反射鏡，其特征在于所述銀反射膜的晶粒尺寸小于等于100nm。
10.根據(jù)權利要求8所述的反射鏡，其特征在于所述基材是玻璃基材，所述銀反射膜是在該玻璃基材上由電鍍處理而形成的。
11.根據(jù)權利要求8所述的反射鏡，其特征在于所述銀反射膜的表面粗糙度由所述反射鏡的銀反射面中規(guī)定區(qū)域內(nèi)的算術平均粗糙度表示。
12.根據(jù)權利要求11所述的反射鏡，其特征在于所述規(guī)定區(qū)域是所述反射鏡的銀反射面的中央部、四角部、和位于該四角部的中間的四個中間部的至少9個地方。
13.根據(jù)權利要求8所述的反射鏡，其特征在于作為來自所述圖像發(fā)生源的圖像光，是從投射管所發(fā)出的紅、藍、綠的三原色的圖像光。
14.根據(jù)權利要求8所述的反射鏡，其特征在于作為來自所述圖像發(fā)生源的圖像光，是通過圖像選擇型的顯示元件根據(jù)圖像信號而調(diào)制了強度的來自光源的光。
全文摘要
在背面投影型圖像顯示裝置的光路反射鏡中，由該反射鏡的反射面的粗糙度所造成的散亂光成為分辨度性能與對比度性能下降的原因。本發(fā)明是在具有將來自該圖像發(fā)生源的圖像光進行放大投影的投影透鏡，以及為了反射來自該投影透鏡的圖像光、并將其引導到所述屏幕的背面的反射鏡的背面投影型圖像顯示裝置中，在所述反射鏡的基底材料(1)上形成的銀反射面(2)作為金屬反射面，且在其上形成透明樹脂的保護膜(3)，同時該銀反射膜的平均表面粗糙度為1.8nm以下。由此提供能夠減小平均表面粗糙度，抑制分辨度性能與對比度性能下降的反射鏡。
文檔編號G03B21/00GK1696745SQ200510008840
公開日2005年11月16日 申請日期2005年2月24日 優(yōu)先權日2004年5月12日
發(fā)明者安達啟, 西村貞之, 平田浩二, 益岡信夫 申請人:株式會社日立制作所