JP2002228815A - 投射ミラー - Google Patents

投射ミラー

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JP2002228815A
JP2002228815A JP2001029863A JP2001029863A JP2002228815A JP 2002228815 A JP2002228815 A JP 2002228815A JP 2001029863 A JP2001029863 A JP 2001029863A JP 2001029863 A JP2001029863 A JP 2001029863A JP 2002228815 A JP2002228815 A JP 2002228815A
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JP
Japan
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thin film
projection mirror
substrate
resin
film
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JP2001029863A
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English (en)
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Manabu Nishikawa
西川  学
Taisuke Matsushita
泰典 松下
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Yuka Denshi Co Ltd
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Yuka Denshi Co Ltd
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射用薄膜の付着が強固な投射ミラーを提供
する。 【解決手段】 アルコール系の脂肪酸エステル系の添加
剤を100〜2000ppm含有する熱可塑性樹脂と、
該基材の表面に形成された反射用薄膜とを有する投射ミ
ラーにおいて、該薄膜のアンカコートとしてSiを含有
する薄膜を該基材表面に形成する。このアンカコートと
してはSiOが好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーバーヘッドプ
ロジェクター、ウインドーディスプレー、フロントデー
タプロジェクター等の投射デバイスに使用される投射ミ
ラーに係り、特に反射用の薄膜を備えた投射ミラーに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の大型で高精度を要求され
る光学部品は、無機ガラスあるいはアルミ・鋼材等の金
属材料が主として用いられている。
【0003】これは、無機ガラスあるいは金属材料は、
光学精度に優れ、温度変化があっても歪みの少ない画像
が得られること、さらに精密切削加工・研磨加工適性の
高さによるものである。
【0004】しかしながら、ガラス光学部品を製造する
場合、ガラスを熱プレス成形する方法が一般的である
が、ガラスが十分に溶融する700℃以上まで均一に加
熱する必要があり、このような加熱装置を備えた装置自
体が高価になるばかりか、加熱・冷却時間を考慮すると
サイクルタイムも長くなり、また高温での圧縮に耐える
高い形状精度及び耐久性を有する金型も必要となること
から、ガラス部品が非常に高価なものとなってしまう。
【0005】また、アルミや鋼材等の金属材料を使用し
た場合は、一個一個について精密な切削加工、磨き加工
により製作する必要があるため、やはり部品自体が極め
て高価になる上、量産に適さない。
【0006】上記のような問題点を解決するために成形
が比較的容易な熱可塑性樹脂材料により基材を製作し、
この基材の表面に反射用薄膜を形成することが考えられ
る。
【0007】この反射膜を形成する樹脂基材の裏面は、
極めて高精度の形状が要求される。特に、凹凸の高低差
は小さい方が良く1μm以下が好ましい。より好ましく
は0.1μm以下、さらに好ましくは0.01μm以下
である。このような表面精度を実現するためには、高精
度に仕上げた鏡面金型から、その形状を極めて忠実に転
写する必要がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、転写性
を向上しようとすると、金型からの離型性が悪くなる。
また、転写性を向上させるために樹脂に離型剤を添加す
ると、基材表面に離型剤がブリードし、反射膜と基材と
の密着性が阻害される。特に、高温・高湿状態に長時間
暴露するほど密着性が低下する。
【0009】なお、樹脂表面に金属膜を形成する場合、
CrやTi等の下地層を形成することが従来から行われ
ているが(例えば特開2000−81505)、このC
r等の下地層は、アルコール系脂肪酸エステルの末端官
能基との結合が弱く、樹脂基材表面への付着力が低い。
【0010】また、SiO下地層でも基材との密着性に
問題があった。これは、従来使用している光学用樹脂部
材にはアルコール系脂肪酸エステルが殆ど含有されない
ためである。
【0011】本発明は、これらの問題点を解決し、反射
膜の密着性が優れた高精度の表面形状を有する投射ミラ
ーを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の投射ミラーは、
アルコール系の脂肪酸エステル系の添加剤を100〜2
000ppm含有する熱可塑性樹脂と、該基材の表面に
形成された反射用薄膜とを有する投射ミラーであって、
該薄膜のアンカコートとしてSiを含有する薄膜を該基
材表面に形成したことを特徴とするものである。
【0013】かかる投射ミラーにあっては、アルコール
系の脂肪酸エステルを離型剤として添加することによっ
て金型離型性を向上させている。
【0014】また、基材の表面にアンカコートとしてS
iを含有する薄膜を形成し、基材への反射用薄膜の付着
強度を高めている。このアルコール系脂肪酸エステルよ
りなる離型剤は、末端にOH基などの官能基を有してい
る。この離型剤を含有させることにより離型効果が発現
される。また、成膜時には、詳細な理由は不明だが、離
型剤の末端の官能基がアンカコートのSi系物質(例え
ばSiO)と反応し、 反射膜金属(例えばAl)−O−Si−O−R−樹脂
基材 のようにSi含有アンカコートと樹脂基材とを強固に結
合され、このアンカコートを介して基材に反射膜が強固
に付着すると考えられる。
【0015】本発明では、熱可塑性樹脂は非晶性である
ことが好ましい。熱可塑性樹脂としてはポリカーボネー
ト等が好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の投射ミラーとしては、プ
ロジェクターテレビなどに使用するため映像を拡大する
必要があるので凸型曲面であることが好ましく、特に、
非球面形状であることが好ましい。この投射ミラーは、
平面面積が150cm以上であり、平面の最小幅が1
0cm以下であることが好ましい。また、形状が変形し
にくくするために厚さを3mm以上とすることが好まし
い。
【0017】本発明の投射ミラーは、熱可塑性樹脂製基
材の表面にSi含有薄膜よりなるアンカコートを設け、
このアンカコートの上に反射用薄膜を形成したものであ
る。
【0018】この熱可塑性樹脂は、成形収縮率が小さい
点から非晶性であることが好ましい。
【0019】具体的な非晶質熱可塑性樹脂としては、ポ
リメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、ポリエステルカーボネート樹脂、芳香族ポ
リエステル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサル
ホン樹脂、ポリスチレン、アクリル−スチレン共重合体
等のスチロール系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等が挙
げられる。
【0020】この熱可塑性樹脂としては、ガラス転移点
が70℃以上特に100℃以上であるものが好ましい。
ガラス転移点が70℃以上であると、投射ミラーが60
℃(高温地域での保管時の温度)程度までの高温に長期
間おかれても、投射ミラーが変形しない。
【0021】また、この樹脂は、なるべく水分、低分子
量体、低沸点物の含有量が少ないことが望ましい。即
ち、この樹脂基材の表面に反射薄膜を形成する方法とし
ては、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティン
グなどの方法が一般的である。これらの薄膜形成方法で
は、成膜時に真空状態に減圧するため基材中に揮発しや
すい成分、例えば、水分、低分子量体、低沸点物などが
存在すると、揮発及び蒸発してきて薄膜を形成する際
に、薄膜と基材の密着性不良及び曇りなどの不具合を生
じさせやすい。このため、出来るだけ水分や低分子量
体、低沸点物の含有量は少ない方が良い。特に、水分に
関しては、吸水率が低い方が好ましく、例えば60℃、
90%RHにおける飽和吸水率が1%以下であることが
好ましい。
【0022】その中でも耐熱性(Tgの高さ)、耐衝撃
性、可視領域での透明性、コスト等を考慮するとポリカ
ーボネート系樹脂が望ましい。ポリカーボネートでも特
に粘度平均分子量が17000〜25000のものが好
ましい。17000以下では、流動性が低すぎて成形し
にくい、剛性が足りないなどの問題がある。25000
を超えると、分子鎖の絡み合いが強いため熱成形時の配
向緩和が困難となり、熱劣化を引き起こさないような低
い成形温度では、鏡面を精密に転写させるため、あるい
は成形品の反り・変形を抑制するための分子鎖の配向緩
和が不十分となったり、成形時間が長くなる。
【0023】この熱可塑性樹脂には、離型剤が含有され
るが、特に本発明では、樹脂との相溶性の点から、アル
コール系の脂肪酸エステルが100〜2000ppm含
有される。このアルコール系の脂肪酸エステルとして
は、グリセリン及び他の短鎖長脂肪酸アルコールと脂肪
酸のエステルの組み合わせ、脂肪族アルコールと脂肪酸
エステルの組み合わせなどがある。特に、グリセリン及
び短鎖長脂肪族アルコールと脂肪酸のエステルの組み合
わせたものが好ましく、例えばグリセリンモノステアレ
ート、1,2水酸化ステアレート、グリセリントリステ
アレト、トリメチロールプロパントリステアレート、ペ
ンタエリストールテトラステアレート、ブチルステアレ
ート、イソブチルステアレートなどがある。この中でも
グリセリンモノステアレートが分子量が低くブリードし
易いため離型効果が発現しやすいため、好ましい。しか
し、グリセリンモノステアレートは低分子量であるため
成形時に温度が高くなると、揮発や分解を起こしやすく
なるため、特に加工温度が200℃を超えるような場合
については、ペンタエリストールテトラステアレートな
どが使用される。また、これらの両方が併用されてもよ
い。
【0024】このアルコールの脂肪酸エステルの離型剤
を100〜2000ppm使用すると、金型に溶融樹脂
材料を高圧で押し付けて成形した場合でも、金型の超鏡
面を保ったまま、即ち超鏡面の転写性を損なわずに、離
型することができる。100ppm未満であると、離型
剤が少なすぎて離型不良が発生し、2000ppm超で
は離型剤が多すぎて、成形の際に表面にブリードアウト
して、金型鏡面からの転写性を損なったり、基板プレー
ト上にブリードアウトしてきて、反射層を形成する際に
基板と反射層の密着性を悪くする原因となる。
【0025】離型剤は1種類である必要はなく、2種類
以上組み合わせて使用することもできる。例えば、少量
で効果を発現するものと、離型効果は少ないが安定性に
すぐれている物などを併用することもできる。複数種類
の離型剤を併用する場合の添加量は、離型剤の合計量と
して100ppm〜2000ppmであればよい。
【0026】投射ミラーに要求させる形状精度として
は、用途にもよるが、例えばプロジェクションテレビに
使用する場合は、ミラー上の一画素領域内での面に対し
て垂直方向の凹凸差が±0.1μm以下であることが望
ましい。これを超えるような形状誤差がある場合は、ス
クリーン上の画素が本来の形状から歪んだり、甚だしい
場合は幾つかに分裂してスクリーン上に結像する。
【0027】このような形状精度を達成するためには、
金型鏡面の形状精度(凹凸)が0.1μm以下である必
要があり、さらにこの金型鏡面を十分に転写性する必要
がある。金型鏡面の転写性を上げる方法としては、金型
の鏡面部に高圧で樹脂を押し付ける必要がある。このよ
うな方法としては、例えばリメルト成形法がある。
【0028】このような成形方法で、キャビティ内に事
前に予備成形された樹脂基材を充填し、ガラス転移点以
上に加熱することにより、キャビティ内で成形体を膨張
させて、その膨張力で金型鏡面部に押し付けて鏡面を転
写させる。また、最初からペレットをキャビティ内に仕
込み、成形時に金型全体を真空状態の系に入れた状態で
プレス成形することにより、(真空により膨張する。)
金型鏡面に押し付けて転写する方法を用いてもよい。
【0029】成形された基材は、アンカコートを形成し
た後、反射用薄膜が形成される。
【0030】このアンカコートとしては、SiO、Si
などのSiを含有する薄膜が用いられ、特にSiO
薄膜が好適である。なお、SiO膜、SiO膜は、そ
の他の金属酸化物を含んでいてもよい。
【0031】このSiO等の薄膜はスパッタリング、イ
オンプレーティング、CVD等の各種薄膜形成プロセス
によって形成される。アンカコートの膜厚としては、3
0〜1500Åが好ましい。30Å以下であるとピンホ
ールができやすく基材との密着性が悪くなる可能性があ
り、1500Å以上では樹脂基材との線膨張係数の差に
より膜が割れやすくなることがある。
【0032】このSiO等のアンカコート薄膜の形成に
先立って、成形された基材を洗浄し、基材表面に付着し
た油脂分を除去してもよい。この洗浄を施すことによ
り、薄膜の密着性が向上すると共に、薄膜にシミや曇り
等の欠陥が生じることを防止することができる。
【0033】洗浄の方法としては,常温で洗浄液に10
〜120秒間程度浸漬後、乾燥する方法が好適である。
浸漬時には、効率よく均一に洗浄するために超音波を基
板の蒸着面に直接当てるように実施するのが好ましい。
洗浄液は、フロン系洗浄剤(但し、オゾン層破壊物質に
指定されていない物が好ましい。)n−ヘキサン、アル
コール系のものが好ましい。乾燥方法としては、使用し
た洗浄剤の蒸気で乾燥し、その後さらに真空乾燥機で乾
燥させる方法が好ましい。
【0034】このアンカコートを形成した後、反射用薄
膜を形成する。この薄膜は金属、特にアルミニウム、
銀、これらの合金、とりわけアルミニウム又はアルミニ
ウム合金が好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合
金は、可視領域での反射率が高いと共に、耐久性に優
れ、安価でもある。この反射用薄膜の膜厚は500〜3
000Åが好適である。膜厚が500Åよりも小さい
と、反射率が低下し、3000Åよりも大きいと膜に割
れが生じるおそれがある。
【0035】この反射用薄膜は、スパッタリング、反応
性スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング等各種
の薄膜形成プロセスによって形成される。
【0036】この反射用薄膜の表面に透明な保護膜を形
成してもよい。この保護膜としてはSiO又はSiO
が好適であり、その膜厚は30〜1500Åが好適であ
る。30Åよりも薄いと、空気中の酸素や水分が遮断さ
れず、保護機能が不足するおそれがあり、1500Åよ
りも厚いと、樹脂基材との線膨張係数の差により膜割れ
が発生し易くなるとともに反射率が低下する。また、反
射率を高めるために保護層よりも屈折率の高い材料を成
膜してもよい。
【0037】可視光領域での反射率はできるだけ高いこ
とが望ましいが、光源の光量を有効利用するとの観点か
ら、可視領域の平均値で70%以上であることが望まし
く、80%以上がより好ましく、さらに90%以上が最
も好ましい。因にアルミの理論反射率は可視領域の平均
値で約93%である。
【0038】
【実施例】[実施例1]界面重合法で製造された、粒度
平均分子量20000、樹脂中に含まれるOH基含有量
が180ppm、Tg=150℃(DSC法)のポリカ
ーボネート樹脂を使用した。本樹脂の飽和吸水率は0.
3wt%(ASTM D570)であった。これを乾燥
して用いた。このポリカーボネート樹脂に対し、グリセ
リン及び短鎖長脂肪族アルコールと脂肪酸のエステルを
組み合わせた離型剤であるグリセリンモノステアレート
を400ppm添加した。
【0039】また、熱安定剤として、トリス(2,4−
ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイト(商品
名;チバ・スペシャルティ・ケミカルズIRGAFOS
168)を300ppm添加した。
【0040】添加剤の混練はJSW社製TEX44(商
品名)二軸混練機を使用して実施し、上記組成のペレッ
トを得た。
【0041】次に、非球面中心から40mmの位置を底
辺とする平面投射寸法25cm角の非球面の鏡面金型
(表面粗さは全面で40Å〜80Å)に対し、ちょうど
樹脂成形品の平均厚さが10mmとなるようにペレット
を入れた。この状態で蓋をして、これらの全体を減圧加
熱槽に入れ、−70kPaまで減圧した。その後240
℃まで昇温した。
【0042】次いで、加熱状態を保ちつつ樹脂成型品面
積当り4.5kPaの荷重を掛け、30分間保持した。
次に減圧加熱槽内の圧力を大気圧まで復圧し、ゆっくり
と冷却した。その後、減圧加熱槽を開放し、金型を分解
し、内部の樹脂基材を取り出した。
【0043】この基材の表面粗さRaは約150Åであ
った。
【0044】次に、この基材をフロン(AK225:旭
硝子社製)に浸漬し、超音波洗浄し、フロン蒸気で乾燥
した後さらに真空乾燥した。
【0045】次いで、真空蒸着装置によりSiO薄膜を
300Å厚にて形成し、さらに反射用アルミニウム薄膜
を1500Å厚にて形成し、さらにSiO保護膜を80
0Å厚にて形成して投射ミラーを製造した。
【0046】このアルミニウム薄膜の付着強度をテープ
剥離法(JIS Z 1522。特定大きさの特定品番
の接着テープを対象物表面に押し付けて密着させた後、
45°の角度で引き剥して膜の剥離状況を観察する試験
法。)により測定したところ、該薄膜は全く剥離しなか
った。
【0047】[実施例2]洗浄しないこと以外はすべて
実施例1と同じとして投射ミラーを製造し、アルミニウ
ム薄膜の付着強度を測定したところ、剥離は全く認めら
れなかった。
【0048】[比較例1]実施例1において、アンカコ
ートとして金属クロムを用いたこと以外は同様にして投
射ミラーを製造し、アルミニウム薄膜の付着強度を測定
したところ、約半分の面積にわたって薄膜が剥離した。
【0049】[比較例2]アンカコートを何も形成しな
かったこと以外は同様にして投射ミラーを製造し、アル
ミニウム薄膜の付着強度を測定したところ大半の薄膜が
剥離した。
【0050】なお、各投射ミラーを60℃、90%RH
雰囲気に250℃保持した後、同様の剥離試験を行った
ところ、実施例1では剥離は全く認められなかったが、
比較例1,2ではいずれも大半の膜が剥離した。
【0051】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると反射用薄膜
の付着が強固な投射ミラーが提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 泰典 三重県四日市市東邦町1番地 三菱化学株 式会社四日市事業所内 Fターム(参考) 2H021 DA08 2H042 DA01 DA02 DA04 DA11 DA15 DA18 DC02 DC08 DC12 DE00 2K009 BB24 CC03 DD03 DD04 DD07 EE00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルコール系の脂肪酸エステル系の添加
    剤を100〜2000ppm含有する熱可塑性樹脂と、
    該基材の表面に形成された反射用薄膜とを有する投射ミ
    ラーであって、 該薄膜のアンカコートとしてSiを含有する薄膜を該基
    材表面に形成したことを特徴とする投射ミラー。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該Siを含有する薄
    膜がSiOであることを特徴とする投射ミラー。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、該熱可塑性樹
    脂が非晶性であることを特徴とする投射ミラー。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
    て、該熱可塑性樹脂がポリカーボネートであることを特
    徴とする投射ミラー。
JP2001029863A 2001-02-06 2001-02-06 投射ミラー Withdrawn JP2002228815A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012002907A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Konica Minolta Opto Inc 太陽光反射用ミラー、フィルムミラー及びその製造方法
US20170067142A1 (en) * 2014-01-30 2017-03-09 Shimadzu Corporation Structure and film formation method

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