JP2003302509A

JP2003302509A - リフレクタ及びそれを用いた投写型画像表示装置

Info

Publication number: JP2003302509A
Application number: JP2002107283A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Masuoka; 信夫益岡; Koji Hirata; 浩二平田; Yoshie Kodera; 喜衛小寺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】基材としてガラスに替りＢＭＣを用い、反射
面の平面精度の良好な膜付着力の高い耐環境性に優れた
反射膜を備えた投影装置用光源のリフレクタを提供す
る。【解決手段】リフレクタの反射膜を、リフレクタ基体
の反射面側の表面に形成された０．５μｍ以上５μｍ以
下の厚さのアンダーコート層と、該アンダーコート層の
上層に金属薄膜が積層された金属薄膜層と、該金属薄膜
層の上層に積層されたセラミックからなる保護層とから
なる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可視光領域から赤
外線までの広い波長範囲において高い反射率特性を有す
る反射ミラーに係わり、特に優れた表面性、機械的強
度、耐熱性を有する投影装置用光源のリフレクタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、超高圧水銀ランプ等を用いた投影
装置用光源からの光を、液晶表示素子などの映像表示素
子で映像信号に応じて光強度変調し、形成した画素ごと
の光の濃淡（画像光）を投写用レンズによりスクリーン
などに拡大投射する投写型画像ディスプレイ装置とし
て、背面投射型液晶プロジェクションテレビ（以下液晶
ＰＴＶと省略する）や液晶プロジェクター等が大画面で
且つ高精細で或る特徴から多方面で産業界、一般家庭に
利用されている。

【０００３】一方、かかる投写型画像ディスプレイ装置
の明るさや画像の鮮明さは投影装置用光源のランプ及び
その光の方向を制御するリフレクタの光学特性及び、反
射面の光学的位置精度（形状精度）に大きく依存してい
る。

【０００４】従来この目的のため、投影装置用光源とし
ては、ランプに超高圧水銀ランプを用い、リフレクタの
基材にガラスを用いたものが代表的である。このような
投影装置用光源として、例えば、特開２００１−３５４
４０号公報に開示されているものがある。

【０００５】リフレクタの基材がガラスである主な理由
は、超高圧水銀ランプから放出される輻射熱が高温であ
る事、及び反射面にＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２などの誘電体多
層膜を形成し、不要な紫外線及び熱線をリフレクター背
面に透過させ、有効な可視光線のみを反射させる狙いが
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リフレクタ構造ではガラス基材で或る事から略放物線、
略円形状の反射面を形成するに於いて形状成形精度に成
形加工上の課題が有り、ランプ性能向上に関してコスト
・面精度の面からガラスに代わる高精度な基材について
の必要性が高まっていた。

【０００７】また、液晶ＰＴＶの光源としての性能向上
にはリフレクタ反射面の非球面設計によっても得られる
事が分かってきたが、この実現にはガラス加工方法では
コスト、形状再現性の上からも実現困難であった。

【０００８】一方、近年の高分子成形加工技術の高度化
によって高精度で非球面の成形加工はプラスチックレン
ズに見られるように現実的なものになっている。

【０００９】このような背景で特開平9-167511号公報、
特開平11-96817号公報、特開平2000-186208号公報、等
に見られる様に耐熱性の高い熱可塑性樹脂例えばポリフ
ェニレンエーテル系樹脂、芳香族ポリカーボネートと芳
香族ポリサルホン樹脂のハイブリッド樹脂、またはポリ
アリーレンスルファイド樹脂でのランプリフレクタが提
案されている。

【００１０】これらの提案は成形金型の面形状を正確に
且つ滑らかな面を得るには好適であるが、下記のような
理由で投写型画像ディスプレイ装置に用いる投影装置用
光源のリフレクタ仕様を満たすに至っていなかった。

【００１１】前記発明の主眼が自動車等のランプリフ
レクタを対象にしており、液晶ＰＴＶの如く高輝度のラ
ンプに必要な耐熱温度が得られない。

【００１２】ランプからの輻射熱による温度上昇に伴
う熱膨張による形状変化が大きい。

【００１３】そこで、発明者は、投影装置用光源のリフ
レクタの基材として、熱硬化性樹脂の耐熱性有機材料
（Bulk Molding Compounds、以下ＢＭＣと略す）を用い
た発明を特願２００１−１１４７６３号で出願してい
る。これにより、投影装置用光源のリフレクタの基材と
してＢＭＣを用いて、耐熱性の高い（熱変形温度約２０
０℃〜２５０℃）成形精度の良好なリフレクタを安定し
て得ることができる。

【００１４】この発明では、反射面にアルミを蒸着する
こととしている。これは、可視光以外の不要な赤外線や
紫外線をリフレクタ背面に透過させると、これにより、
基材の温度が上昇するので、基材のＢＭＣの温度マージ
ンをとるために、反射面で反射させるようにするもので
ある。

【００１５】しかしながら、ＢＭＣを用いたリフレクタ
は前述した熱可塑性樹脂を用いた場合に比べて表面性は
劣っており、このままでは反射ミラーとしての機能を満
たす事ができない。

【００１６】このように、先願の特願２００１−１１４
７６３号の発明では、反射膜の構造には言及しておら
ず、反射面の平面度や反射膜の膜付着力について十分な
検討がなされていない。

【００１７】本発明の目的は、上記した課題を解決し、
基材としてガラスに替りＢＭＣを用い、反射面の平面精
度の良好な膜付着力の高い耐環境性に優れた反射膜を備
えた投影装置用光源のリフレクタを提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光源からの光束を反射させて出射し、該
光源からの出射光束を表示素子で光強度変調して、投写
レンズで拡大して表示する投写型画像ディスプレイ装置
に用いられるリフレクタであって、凹面形状を有する基
体と、該基体の反射面側に形成された反射膜とで構成さ
れ、該反射膜は、該基体の反射面側の表面に形成された
０．５μｍ以上５μｍ以下の厚さのアンダーコート層
と、該アンダーコート層の上層に積層された金属薄膜層
と、該金属薄膜層の上層に積層されたセラミック材料又
は気化性防錆剤の何れかをコーティングした保護層と、
から成る。

【００１９】このように、該基体に０．５μｍ以上５μ
ｍ以下の厚さのアンダーコート層を積層すれば該基体の
凹凸を十分に平滑化することができる。そして、平滑化
された面に金属薄膜層を積層することにより該光源から
の光束を高率良く反射させ、リフレクタの形状によって
定まった所定の反射特性を得ることが可能となる。さら
に、その上にセラミックまたは気化性防錆剤の保護層を
積層して、耐腐食性を向上させることができる。

【００２０】前記リフレクタの前記基体の基材として
は、熱硬化性樹脂の耐熱性有機材料、セラミック材料、
金属又は非晶性の熱可塑性樹脂であるポリエーテルイミ
ド樹脂の何れかを用いる。各基材の特徴を述べると、熱
硬化性樹脂の耐熱性有機材料は耐熱性が高く（熱変形温
度約２００℃〜２５０℃）成形性が良い。セラミック材
料は耐熱温度が格段に高く、また、熱伝導率が良くリフ
レクタ内部の温度を効率良くリフレクタ外壁を通じて放
熱することができる利点がある。金属は熱伝導率がよく
リフレクタ外壁を通じて放熱することができ、また、前
記熱硬化性樹脂の耐熱性有機材料と同様に軽量化が可能
であり、さらに、線膨張率を反射膜である金属薄膜の金
属として主に使用される銀の線膨張率と略等しくするこ
とができ、熱変形を低減させることができる効果もあ
る。非晶性の熱可塑性樹脂であるポリエーテルイミド樹
脂は、従来の熱変形温度２００℃以下，線膨張率５〜７
Ｘ１０ ^−５mm/mm/℃の熱可塑性樹脂とは異なり、熱変形
温度が略１０℃向上した約２１０℃で、また、線膨張率
がガラス繊維強化剤の配合率を変えることにより銀の線
膨張率１．９７Ｘ１０^−５mm/mm/℃に略同一とすること
ができる利点がある。

【００２１】該アンダーコート層の素材としては、紫外
線硬化型アクリル樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂、紫
外線硬化型ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）樹脂、ポ
リイミドアミド樹脂の高分子材料のうち少なくとも何れ
か１つを含むものとするか、または、セラミック材料を
用いてもよい。

【００２２】前記セラミック材料を前記アンダーコート
層に用いる場合、少なくとも主成分としてＴｉＯ_２、Ｓ
ｉＯ_２又はＡｌ_２Ｏ_３の何れかを含むようにする。

【００２３】前記金属薄膜層の金属反射膜としては、ア
ルミニウム、銀又は銀合金の何れかを１００ｎｍ以上２
００ｎｍ以下の厚さで形成する。前記金属薄膜の厚さが
２００ｎｍ以上となると膜付着力が低下し、また、１０
０ｎｍ以下であれば反射率が低下するので、膜厚を前記
範囲とするのが望ましい。

【００２４】前記金属薄膜層の金属反射膜の結晶サイズ
としては、１００ｎｍ以下もしくは略アモルファス状で
とする。このようにすることにより、耐腐食性が向上す
る効果がある。

【００２５】また、前記保護層の構成は、ＳｉＯ_２、又
はＳｉＯ_２と酸化チタンからなり、光学的に決定された
膜厚で形成するものとする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。

【００２７】図１は本発明による実施の形態を示し、投
影装置用光源のリフレクタの断面の一部を示すものであ
る。

【００２８】図１において、７００は凹面形状を有する
リフレクタ基体である。リフレクタ基体７００は、耐熱
性有機材料である低収縮不飽和ポリエステル樹脂に低収
縮剤としての熱可塑性ポリマー、硬化剤、充填剤、ガラ
ス繊維、無機フィラー等を混合し耐熱性を向上（熱変形
温度約２００〜２５０℃）した、例えば、昭和高分子
（株）リゴラックＢＭＣ（ＲＮＣ−４２８）などを用い
て成形する。こうすることで高い成形精度のリフレクタ
（例えば非球面形状のリフレクタ）を得ることができ
る。ＲＮＣ−４２８は充填材として炭酸カルシウムを用
いており、その熱伝導率は０．５Ｗ／ｍ・ｋ°と良好な
特性が得られる。より一層の熱伝導率向上を狙った材料
として水酸化アルミナを充填材として混入した同社製Ｒ
ＮＣ−８４１は熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・ｋ°でありＲ
ＮＣ−４２８の約１．６倍である。

【００２９】このガラス繊維等を強化剤として充填した
熱硬化性樹脂の耐熱性有機材料であるＢＭＣを用いたリ
フレクタの成形品であるリフレクタ基体７００の反射面
側にセラミック膜または高分子皮膜のアンダーコート層
７０１を設ける。アンダーコート層７０１は、リフレク
タ基体７００表面の凹凸をなくし反射面の平滑性を良好
にするためのものである。この平滑性を良くしたアンダ
ーコート層７０１の上面に図示しないランプからの光を
反射させる金属薄膜層７０２を積層し、さらに金属薄膜
層７０２の上面に金属薄膜層７０２の腐食を防ぐセラミ
ックの保護膜であるトップコート層７１０を積層する構
成としている。

【００３０】このように、成形性の良い熱硬化性樹脂の
耐熱性有機材料のリフレクタ基体にアンダーコート層を
積層すればリフレクタ基体の凹凸を十分に平滑化するこ
とができる。そして、平滑化された面に金属薄膜層を積
層することにより光源からの光束を高率良く反射させ、
リフレクタの形状によって定まった所定の反射特性を得
ることが可能となる。さらに、その上にセラミックまた
は気化性防錆剤の保護層を積層して、耐腐食性を向上さ
せることができる。また、金属薄膜層を用いるので、可
視光以外の不要な赤外線や紫外線のリフレクタ背面への
透過量を低減させることができる。

【００３１】アンダーコート層７０１は高分子皮膜また
はセラミック膜である。高分子皮膜を用いる場合には、
温度上昇、冷却過程で高分子皮膜の熱挙動を安定にする
ため、明瞭なガラス転移温度（Ｔｇ）を持たない３次元
架橋型の高分子材料が望ましい。例えばアンダーコート
材料として紫外線硬化型アクリル樹脂、紫外線硬化型エ
ポキシ樹脂、紫外線硬化型ポリウレタン樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹
脂等の高分子材料が挙げられる。また、これらの高分子
皮膜にとって好適なのはその上層に金属薄膜７０２が形
成されることで、酸素雰囲気と遮断されるため、いわゆ
る酸化加熱劣化の速度が極めて低下する事にある。

【００３２】アンダーコート層７０１としてセラミック
膜層を用いる場合は、その素材として酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ_２），酸化珪素（ＳｉＯ_２）または酸化アルミニウム
（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分とする。

【００３３】図２はリフレクタ基体７００表面及びアン
ダーコート層７０１表面の約３００μｍの長さに渡って
凹凸を実測したものである。図２の横軸に長さ（単位：
μｍ）、縦軸に凹凸（単位μｍ）を示したものである。
図２において、８０１はリフレクタ基体７００表面の凹
凸、８０２はアンダーコート層７０１（厚さ４μｍ）表
面の凹凸を示している。この実測値では、リフレクタ基
体７００表面の凹凸８０１の最大値は約１．５μｍ程度
であり、アンダーコート層７０１の厚さとしてはこの最
大値の約２．５倍程度の５μｍ以下とするのが望まし
い。あまり厚くするとうねりがでて面形状の精度が劣化
するからである。また、下限値としては細かい凹凸を概
略平滑化する約０．５μｍ以上が望ましい。また、高分
子皮膜の場合、粘性の点からも０．５μｍ以上が望まし
い。４μｍのアンダーコート（コーティング）をした場
合には、図２から明らかなように略０．２μｍ以下の凹
凸とすることができ、平滑性が良好となる。

【００３４】次に、金属薄膜層について述べる。金属薄
膜層７０２はランプからの光を反射するためのものであ
り、金属反射膜としてはアルミニウム、銀、銀合金など
の可視光線に対して高い反射率（９０％以上）を示す金
属を使用する。誘電体多層膜に替えて金属反射薄膜使用
する理由は、可視光以外の紫外線や赤外線を透過、吸収
させるとＢＭＣのリフレクタ基体が発熱し温度が上昇す
るので、ＢＭＣの耐熱マージンを確保するために可視光
以外の紫外線や赤外線も反射させるためである。

【００３５】図３は金属反射薄膜の反射率特性を示した
もので、横軸は波長（単位ｎｍ）、縦軸は反射率（単
位％）である。図３において、８０３はアルミニウム
の反射率特性、８０４は銀の反射率特性である。８０５
は参考までに示した誘電体多層膜の反射率特性である。
図３から明らかなように、金属反射薄膜の反射率特性８
０３、８０４は可視光領域（波長４００〜８００ｎｍ）
では誘電体多層膜の反射率特性８０５に比べ少し劣る
が、紫外線領域や赤外線領域では反射率特性が格段に優
れている。アルミニウムの反射率特性８０３は赤外線の
約８５０ｎｍ前後の波長領域で吸収により反射率が低下
するが、紫外線領域以下の波長では反射率特性は良好で
ある。銀の反射率特性８０４は可視光、赤外線ともにア
ルミニウムに比べ反射率特性は良好であるが、紫外線領
域の波長約３２０ｎｍ前後で吸収により反射率特性が急
激に悪化する。しかし、投影装置用光源に一般的に用い
られるランプ例えば超高圧水銀ランプの分光特性は波長
約４０５ｎｍと約４３５ｎｍにピーク値を持っており、
銀の持つ約３２０ｎｍ前後の波長での吸収は実用上問題
ない。

【００３６】図４は金属薄膜の膜厚に対する反射率と一
般的に用いられる膜付着力テストであるセロハン粘着テ
ープ試験後の残存率を示す。横軸に膜厚（単位ｎ
ｍ）、縦軸に反射率と残存率（単位％）をとってい
る。図４において、８０６はセロハン粘着テープ試験後
の残存率、８０７は銀の反射率である。なお、反射率測
定では波長５５０ｎｍの緑光を用いている。

【００３７】図４から明らかなように、セロハン粘着テ
ープ試験後の残存率即ち膜付着力は膜厚１５０ｎｍ近傍
から低下し、約２００ｎｍで半減する。また、反射率は
膜厚の増加に比例して増加するが膜厚が５０ｎｍ以上で
反射率は８０％となる。このことから、金属薄膜の膜厚
としては５０ｎｍから２００ｎｍの間の膜厚が適切であ
る。特に１５０ｎｍが望ましい。

【００３８】なお、金属反射膜７０２の結晶サイズは１
００ｎｍ以下もしくは略アモルファス状であることが化
学的安定性の点から望ましい。金属反射膜７０２の結晶
サイズが１００ｎｍのものと２００ｎｍのものとを試作
し亜硫酸ガス（ガス濃度３０ｐｐｍ以上）中に３日間の
放置試験をおこない、その後の反射率の劣化を調べたと
ころ、１００ｎｍのものが２００ｎｍのものに対して約
１５％程劣化の度合が少なかった。このことから、金属
反射膜７０２の結晶サイズを１００ｎｍ以下もしくは略
アモルファス状とすることにより耐腐食性を良くするこ
とができ、保護膜であるトップコート層７１０の厚さを
薄くできる利点もあり、コストダウンを図ることができ
る。

【００３９】金属薄膜層７０２の上に積層するトップコ
ート層７１０としては、耐腐食性、耐熱性の良好な透明
なセラミックの保護膜を用い、セラミックの材料にはＳ
ｉＯ _２もしくはＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２などを使用する。な
お、膜厚については、良好な反射特性を示すように、光
学的に決定されていることは当然のことである。

【００４０】また、トップコート層７１０のセラミック
に替えて、気化性防錆剤（VolatileCorrosion Inhibite
r）を用いてもよい。気化性防錆剤としては、ジシクロ
ヘキシルアンモニウムナイトライド，ジシクロヘキシル
アミン亜硝酸塩，シクロヘキシルアミン炭酸塩などがあ
る。気化性防錆剤はセラミックと同様、耐熱性、耐腐食
性に優れている。

【００４１】次にガラス繊維で強化されたＢＭＣ成形品
であるリフレクタ基体７００からのガス放出について説
明する。

【００４２】一般にガラス繊維で強化されたＢＭＣ成形
品は寸法安定性、耐熱性、剛性の優れた性能を持つが、
一方、熱が加わることでＢＭＣ成形品中に閉じ込められ
た未反応の残留ガスが抜け出し臭気を発生することがあ
る。

【００４３】ＢＭＣを構造部品として使用する場合はそ
の性能に大きな影響を与えることはないが、その表面に
光学的性能を付加させる場合は残留ガスの放出性を低下
させる必要がある。

【００４４】例えば、紫外線硬化型のコーティング剤で
平滑面を形成する場合は室温で硬化できるため表面の異
常は観察されないが、６０℃程度の加熱乾燥型のコーテ
ィング剤を用いると、コーティング膜の内部、および表
面に微少な気泡やクレーターが生じ、光学平滑面が形成
できない。これは繊維状のガラスを強化材として用いて
いる場合に特に顕著である。

【００４５】以下図を用いて、ガス放出性を低下させる
本発明による技術について説明する。図５はガス放出性
を低下させる本発明による技術を説明するための概念図
である。図５（ａ）は強化剤として繊維状のガラスを充
填した場合のガス放出の模式図である。繊維状のガラス
を充填すると衝撃強度は大きいが、図５（ａ）のように
ガラスが繊維状であるため細長い繊維の間をガスがすり
抜け、ガス放出抵抗が小さくガスが放出され易い。図５
（ｂ）はフレーク状のガラスを充填した場合のガス放出
の模式図である。ガラスをフレーク状とすることにより
ガラスフレークの面でガスの放出が妨げられガス放出抵
抗が大きくなるが、衝撃強度が繊維状の場合に比べ１／
１０となり強度が低下する。図５（ｃ）は繊維状のガラ
スとフレーク状のガラスを混合した場合のガス放出の模
式図である。繊維状のガラスにフレーク状のガラスを３
０％添加した場合、フレーク状のガラスによるガス放出
抵抗の増大と繊維状のガラスによる衝撃強度の強化とが
両立し、フレーク状のガラス強化剤のみを充填した場合
にくらべ衝撃強度が５倍以上となった。また、６０℃程
度の加熱乾燥型のコーティング剤を用いても、コーティ
ング膜の内部、および表面に微少な気泡やクレーターが
なく光学平滑面を形成させることができた。

【００４６】次に第２の実施の形態について図６を用い
て説明する。図６は投影装置用光源のリフレクタの断面
の一部を示すもので、金属薄膜層を複数層で形成したも
のである。図６において、７０３は第１の金属薄膜層、
７０４は銀または銀合金の第２の金属薄膜層、７０５は
第３の金属薄膜層である。なお、図６において、図１に
同一な部分には同一符号を付してその説明を省略する。

【００４７】一般に可視光線に対し高い反射率を得るた
めには銀が選定される。しかしながら銀の腐食性及び高
温に曝される事によって発生するイオンマイグレーショ
ンによって微少な凹凸の発生（ヒルロック）に伴ない反
射率の低下が生じる事が知られている。

【００４８】そこで、反射率低下の防止の為、例えばパ
ラジウム（Ｐｄ），マグネシウム（Ｍｇ），ロジュウム
（Ｒｈ）等の重金属を微量含む銀合金を用いている例が
ある。しかしながらこのような合金により反射膜を形成
するに当たっては、例えばスパッタリングによる場合の
合金ターゲット組成の安定性、また、真空蒸着で反射膜
形成する場合においては銀と重金属の蒸発温度の違いに
よる反射膜組成の変動が品質の安定性を損ねていた。

【００４９】また、特にスパッタターゲットに於いては
スパッタ過程で生じるターゲット表面の偏食（エロージ
ョン）により高価な合金の利用効率が低いという問題も
あった。かかる問題点を図６に示すように金属薄膜層を
複数層で構成することにより解決した。即ち、アンダー
コート層７０１の上に第１の金属薄膜層を積層し、第１
の金属薄膜層の形成面に第２の金属薄膜層である銀薄膜
を形成し、更にその上層に第３の金属薄膜層を形成する
構成とする。

【００５０】かかる構成によって、耐腐食性や耐熱特性
に優れる理由は、第１の金属薄膜層の金属形成面に銀原
子もしくは銀クラスターが衝突形成するに際して、界面
での略合金が形成されるためであると推定できる。

【００５１】また同様に、第２の金属薄膜層である銀形
成面の上層に第３の金属薄膜層をスパッタ形成する事
で、第２と第３の金属薄膜層の界面においても略合金が
形成されたと考えられる。

【００５２】第１と第３の金属薄膜層の金属としてはク
ロム（Ｃｒ）またはアルミニウム（Ａｌ）を用いる。第
１と第３の金属薄膜層の役割は耐腐食性や耐熱特性の改
善であり、反射特性は第２の金属薄膜層で負うので、第
１と第３の金属薄膜層の膜厚は極力薄くすべきで、０．
２ｎｍ〜１０ｎｍとする。第２の金属薄膜層の素材は反
射特性のよい銀（Ａｇ）または銀合金を用い、その膜厚
は反射率と膜付着力の点から５０〜２００ｎｍ好ましく
は１５０ｎｍとする。なお、第１の金属薄膜の金属とし
てクロム（Ｃｒ）またはアルミニウム（Ａｌ）を用いた
もう一つの理由は、アンダーコート層への密着力が高い
からである。

【００５３】なお、図６ではトップコート層７１０を設
けているが、第３の金属薄膜の金属として耐腐食性の良
いクロム（Ｃｒ）を用いれば、トップコート層７１０を
設けなくてもよい。以上述べた本発明によるリフレクタ
の基体の基材として、熱硬化性樹脂の耐熱性有機材料で
あるＢＭＣを用いたが、これに限定されるものではな
く、例えば、セラミックや金属であっても良い。さら
に、非晶性の熱可塑性樹脂で、優れた耐熱性と機械強度
を示すイミド結合と、良好な加工性を示すエーテル結合
が組合された、ポリエーテルイミド樹脂（ＧＥプラスチ
ック社商品名ウルテム）であってもよい。セラミック
は格段に耐熱温度が高く、また、熱伝導率が良くリフレ
クタ内部の温度を効率良くリフレクタ外壁を通じて放熱
することができる利点がある。セラミック材料としては
Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＣなどがある。

【００５４】金属は熱伝導率がよくリフレクタ外壁を通
じて放熱することができ、また、ＢＭＣと同様に軽量化
が可能である。リフレクタの基体の基材にガラスを用い
ると強度の点から肉厚を厚くする必要があり、重たくな
るが、金属を用いると肉厚を薄くすることができ、軽量
化が可能となる。さらに、線膨張率を反射膜である金属
薄膜の金属として主に使用される銀の線膨張率１．９７
Ｘ１０^−５mm/mm/℃と略等しくすることができ、熱変形
を低減させることができる効果もある。金属材料として
は、Ｍｇ合金やステンレス材などがある。Ｍｇ合金は薄
板プレス加工かチクソモールド法により成形でき、ステ
ンレス材は薄板プレス加工で成形できる。

【００５５】熱可塑性樹脂のポリエーテルイミド樹脂で
あるウルテムは、従来の特開平9-167511号公報、特開平
11-96817号公報、特開平2000-186208号公報などで開示
された熱変形温度２００℃以下，線膨張率５〜７Ｘ１０
^−５mm/mm/℃の熱可塑性樹脂とは異なり、熱変形温度が
略１０℃向上した約２１０℃で、また、線膨張率がガラ
ス繊維強化剤の配合率を替えることにより銀の線膨張率
１．９７Ｘ１０^−５mm/mm/℃に略同一とすることができ
る利点がある。

【００５６】以上述べたように、本発明によるリフレク
タを用いることで、反射面の平面精度（平滑性）の良好
な膜付着力の高い耐腐食性に優れた反射膜を備えた且つ
耐熱性の高い投影装置用光源のリフレクタを提供でき
る。

【００５７】次に、本発明によるリフレクタを用いた投
影装置用光源の実施の形態を図７に示す。

【００５８】図７は超高圧水銀ランプを発光源とした投
影装置用光源としての断面図である。消費電力１００Ｗ
クラスの発光管においては、石英ガラス製発光管１の内
容積は５５μｌで、両端に電極２が封着され、その間の
アーク長は１〜１．４ｍｍ程度に設定されている。そし
て、発光管１の内部には、発光物質として水銀が、始動
補助ガスとしてアルゴンとともに臭化水素がアルゴンに
対して規定量の割合で含まれている。そして、電極心棒
３にはモリブデン箔４が溶接されて、電極封止部５が形
成されている。リフレクタ開口部側の電極封止部５には
モリブデン箔４に電極心棒１７が取付けられ、リード線
１８により一方の電源印可端子であるリード線金具１９
に接続されている。また、リフレクタ底部開口部側の電
極封止部５には他方の電源印可端子となる口金６が取り
付けられている。この口金６は、本発明による反射膜構
成を適用したリフレクタ７の底部にセメント８を介して
接着固定される。この際、リフレクタの略焦点位置には
発光管１のアーク軸が位置するように固定される。そし
て、このリフレクタ７の前面開口部のフランジ部分を利
用し、リフレクタ７とほぼ同じ熱膨張率を有する前面板
ガラス９が嵌合されている。この前面板ガラス９は発光
管が破裂した際の発光管の飛散防止を目的としており、
その両面には反射防止コーティングが施されている。リ
フレクタ７は基材としてガラス繊維等を強化剤として充
填した熱硬化性樹脂の耐熱性有機材料であるＢＭＣが用
いられており、その凹面形状は、リフレクタ７で反射さ
れた略焦点位置に配置された発光源のランプからの光が
光軸に略平行光となるように放物面をなしている。

【００５９】このようにリフレクタ基体にガラス繊維等
で強化したＢＭＣを使用し、リフレクタ基体の反射面側
に本発明による反射膜構成を用いているので、耐熱性の
高い且つ優れた反射特性を有する投影装置用光源とする
ことができる。

【００６０】つぎに、本発明によるリフレクタを用いた
投影装置用光源を投写型画像ディスプレイ装置である液
晶プロジェクターに適用した実施の形態について図８を
用いて説明する。

【００６１】図８において、投影装置用光源４０から出
射した光束は周知の第１マルチレンズアレイ２０ａと第
２マルチレンズアレイ２０ｂと偏光変換素子２０ｃとか
らなるインテグレータ光学系２０（以下マルチレンズア
レイ２０と称する）に入射する。第１マルチレンズアレ
イ２０ａは、入射した光束をマトリックス状に配置され
た複数のレンズセルで複数の光束に分割して、効率よく
第２マルチレンズアレイ２０ｂと偏光変換素子２０ｃを
通過するように導く。第１マルチレンズアレイと同様
に、マトリックス状に配置された複数のレンズセルを持
つ第２マルチレンズアレイ２０ｂは、構成するレンズセ
ルそれぞれが対応する第１マルチレンズアレイ２０ａの
レンズセルの形状を透過型の液晶パネル３１Ｒ，３１
Ｇ，３１Ｂ側に投影する。この時、偏光変換素子２０ｃ
は第２マルチレンズアレイ２０ｂからの光束を所定の偏
光方向に揃える。そして、これら第１マルチレンズアレ
イ２０ａの各レンズセルの投影像を集光レンズ２２、及
びコンデンサレンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ、第１リレ
ーレンズ２６、第２リレーレンズ２８により各液晶パネ
ル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ上に重ね合わせる。

【００６２】その過程で、ダイクロイックミラー２３，
２５により、投影装置用光源４０より出射された白色光
は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に分離され、
それぞれ対応する液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに
照射される。なお、ここではダイクロイックミラー２３
は赤反射緑青透過特性であり、ダイクロイックミラー２
５は緑反射青透過特性である。

【００６３】各液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは入
射側に入射側偏光板を、出射側に出射側偏光板を備え、
所定の偏光方向の光を通すようになっている。そして、
図示しない映像信号駆動回路により液晶パネルを透過す
る光量を制御して画素ごとに濃淡を変える光強度変調を
行う。

【００６４】光強度変調で形成された液晶パネル３１
Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ上の画像は、光合成プリズム３２に
よって色合成され、さらに、投写用レンズ１０１によっ
てスクリーン１０２上へと投射され、大画面映像を得る
ことができる。

【００６５】なお、第１リレーレンズ２６と第２リレー
レンズ２８は、液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇに対して液晶
パネル３１Ｂの、投影装置用光源４０から液晶パネルま
での光路長が長くなっていることを補うものである。

【００６６】また、コンデンサレンズ３０Ｒ，３０Ｇ，
３０Ｂは液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ通過後の光
線の広がりを押さえ、投写用レンズ１０１によって効率
のよい投射を実現する。

【００６７】ファン１０は、例えば入射側偏光板、出射
側偏光板や液晶パネル３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ等で投影
装置用光源４０からの照射光の一部を吸収して生じる熱
を、空気の流れ（風）を図示しない冷却用ダクトを介し
て送風し、前記偏光板や液晶パネルへの流路３７を形成
して冷却する。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反射面の平面精度（平滑性）の良好な膜付着力の高い耐
腐食性に優れた反射膜を備えたリフレクタ、及びこれを
用いた投写型画像表示装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す本発明を適用した投
影装置用光源のリフレクタの断面図である。

【図２】リフレクタ基体表面の凹凸の実測値を示す測定
図である。

【図３】金属反射薄膜の反射率を示す特性図である。

【図４】金属薄膜の膜厚に対する反射率と膜付着力テス
トであるセロハン粘着テープ試験後の残存率を示す特性
図である。

【図５】本発明によるガス放出性の低下を説明するため
の概念図である。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す本発明を適用し
た投影装置用光源のリフレクタの断面図である。

【図７】本発明によるリフレクタを用いた投影装置用光
源ユニットの構成図である。

【図８】本発明によるリフレクタを用いた液晶プロジェ
クターの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…石英ガラス製発光管、２…電極、３…電極心棒、４
…モリブデン箔、５…電極封止部、６…口金、７…リフ
レクタ、８…セメント、９…前面ガラス、１０…ファ
ン、１７…電極心棒、１８…リード線、１９…リード線
金具、２０…マルチレンズアレイ、２０ａ…第１マルチ
レンズアレイ、２０ｂ…第２マルチレンズアレイ、２０
ｃ…偏光変換素子、２２…集光レンズ、２３、２５…ダ
イクロイックミラー、２４、２７、２９…反射ミラー、
２６…第１リレーレンズ、２８…第２リレーレンズ、３
０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ…コンデンサレンズ、３１Ｒ、３
１Ｇ、３１Ｂ…液晶パネル、３２…光合成プリズム、３
７…流路、４０…投影装置用光源、１０１…投写用レン
ズ、１０２…スクリーン、７００…リフレクタ基体、７
０１…アンダーコート層、７０２…金属薄膜層、７０３
…第１の金属薄膜層、７０４…第２の金属薄膜層、７０
５…第３の金属薄膜層、７１０…トップコート層、８０
１…アンダーコート層がない場合の凹凸、８０２…アン
ダーコート層がある場合の凹凸、８０３…アルミニウム
の反射率特性、８０４…銀の反射率特性、８０５…誘電
体多層膜の反射率特性、８０６…セロハン粘着テープ試
験後の残存率、８０７…反射率。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｆ２１Ｙ 101:00 21/14 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｋ // Ｆ２１Ｙ 101:00 (72)発明者平田浩二神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所デジタルメディア事業部内 (72)発明者小寺喜衛神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所デジタルメディア事業部内Ｆターム(参考） 2H042 AA28 AA32 BA02 BA15 BA18 BA20 DA02 DA04 DA09 DA16 DB06 DD05 2K103 AA05 AB10 BA08 BC05 CA75 3K042 AA01 AB02 AB04 AC06 BB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光束を反射させて出射し、該光
源からの出射光束を表示素子で光強度変調して、該光強
度変調された映像光を投写レンズで拡大して表示する投
写型画像ディスプレイ装置に用いられるリフレクタであ
って、凹面形状を有する基体と、該基体の反射面側に形成され
た反射膜とで構成され、該反射膜は、該基体の反射面側の表面に形成された０．
５μｍ以上５μｍ以下の厚さのアンダーコート層と、該
アンダーコート層の上層に積層された金属薄膜層と、該
金属薄膜層の上層に積層されたセラミック材料又は気化
性防錆剤の何れかをコーティングした保護層と、から成ることを特徴とするリフレクタ。
【請求項２】前記基体の基材は、熱硬化性樹脂の耐熱性
有機材料、セラミック材料、金属又は非晶性の熱可塑性
樹脂であるポリエーテルイミド樹脂の何れかから成るこ
とを特徴とする請求項１に記載のリフレクタ。
【請求項３】前記アンダーコート層の素材として、紫外
線硬化型アクリル樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂、紫
外線硬化型ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）樹脂、ポ
リイミドアミド樹脂高分子材料のうちの少なくとも何れ
か１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のリフレ
クタ。
【請求項４】前記アンダーコート層の素材は、セラミッ
ク材料から成ることを特徴とする請求項１に記載のリフ
レクタ。
【請求項５】前記アンダーコート層を形成する前記セラ
ミック材料として、少なくともＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２又は
Ａｌ_２Ｏ_３の何れかを含むことを特徴とする請求項４に
記載のリフレクタ。
【請求項６】前記金属薄膜層の金属反射膜として、アル
ミニウム、銀または銀合金の何れかが５０ｎｍ以上２０
０ｎｍ以下の厚さで形成されることを特徴とする請求項
１に記載のリフレクタ。
【請求項７】前記金属薄膜層の金属反射膜の結晶サイズ
が１００ｎｍ以下もしくは略アモルファス状であること
を特徴とする請求項６に記載のリフレクタ。
【請求項８】前記保護層は、ＳｉＯ_２、又はＳｉＯ_２と
酸化チタンから構成され、光学的に決定された膜厚で形
成された事を特徴とする請求項１に記載のリフレクタ。
【請求項９】光源と、請求項１乃至請求項８の何れかに
記載のリフレクタとから成る光源ユニットと、該光源ユニットからの光束が入射される画像表示素子
と、該画像表示素子を制御して光強度変調を行う映像信号駆
動回路と、該映像信号駆動回路により光強度変調された映像光を拡
大投写する投写レンズとを有することを特徴とする投写
型画像表示装置。