JP5098364B2

JP5098364B2 - 防塵ガラス及びそれを用いた電気光学装置

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Publication number: JP5098364B2
Application number: JP2007052342A
Authority: JP
Inventors: 正之大戸; 章弘清水; 衆方小林; 誠櫻井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: JP2008216523A

Description

本発明は、防塵ガラス及びそれを用いた電気光学装置に関し、特に、液晶プロジェクタなどを構成する透過型液晶パネルに取り付けられる防塵ガラスに関する。

上記した防塵ガラスは、例えば、特許文献１に記載のように、液晶プロジェクタの内部に備えられた透過型液晶パネルに塵や埃などのゴミが付着することを防止するために、透過型液晶パネルの表面に取り付けられている。防塵ガラスは、例えば、石英ガラスで構成されている。上記した液晶プロジェクタを長時間使用すると、液晶プロジェクタの内部の温度が上昇することから、液晶プロジェクタには内部の温度上昇を抑えるために内部の熱を外部に放出するファンが設けられている。

特許第３７９９８２９号公報

しかしながら、ファンを回転させて空気を循環すると、液晶プロジェクタの周囲に存在する塵や埃（例えば、２０μｍ以上）が液晶プロジェクタの内部に侵入する。そして、この塵や埃が、防塵ガラスの光学領域面に付着する。これにより、防塵ガラスを通して投写した画像の品質が低下する（例えば、画像に影が出る）という問題がある。

本発明は、画像の表示品質が低下することを抑えることができる防塵ガラス及びそれを用いた電気光学装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る透過型液晶パネルの光入射面に設けられる防塵ガラスは、透明基板と、前記透明基板における光入射面に形成された第１電極と、前記透明基板における光入射面側を覆うように形成された透過性を有する圧電体膜と、前記圧電体膜を前記第１電極とによって挟むように形成された第２電極と、前記透明基板における光入射面側に形成された反射防止膜と、を有し、前記第１電極及び前記第２電極は透過性を有し、前記透明基板における光入射面側の全面を覆うように形成されていると共に、前記反射防止膜は前記第２電極を覆うように形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１電極と第２電極とに電圧を加えることにより、前記２つの電極に挟まれている圧電体膜に電圧を加えて振動（厚みすべり振動、輪郭振動、屈曲振動など）させることが可能となり、圧電体膜の振動を透明基板に伝えることができる。よって、防塵ガラスを透過型液晶パネルなどの表面に取り付けることにより、防塵ガラスの表面にゴミ（塵や埃）などが付着したとしても、振動によってゴミなどを振るい落とすことができる。その結果、例えば、液晶プロジェクタで画像を投写した際、画像品質が低下することを抑えることができる。また、反射防止膜によって、光の反射を抑えることが可能となり、防塵ガラスに入射する光量が低下することを抑えることができる。さらに、全面に形成された２つの電極が透過性を有するので、入射した光を透過させることが可能となると共に、圧電体膜の全体を振動させることができる。よって、この振動をガラス基板の全体に振動させることができ、その結果、防塵ガラスの表面に付着したゴミを振るい落とすことができる。

本発明に係る防塵ガラスでは、前記透明基板における光出射面の外周縁に遮光膜が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、透明基板に遮光膜（例えば、反射膜と吸収膜の二層）が形成されているので、防塵ガラスに光が入射した際、反射膜によって光を効率よく用いることができると共に、吸収膜によって、例えば、透過型液晶パネルを構成する部材などからの反射光が散乱しないようにすることができる。よって、画像における周囲の境界部分をしっかり表示させることができる。

上記課題を解決するために、本発明に係る電気光学装置は、上記に記載の防塵ガラスと、前記防塵ガラスが設けられる透過型液晶パネルと、を有することを特徴とする。

この構成によれば、防塵ガラスが透過型液晶パネルの表面に取り付けられているので、防塵ガラスの表面にゴミ（塵や埃）などが付着したとしても、振動によってゴミなどを振るい落とすことができる。その結果、例えば、電気光学装置を液晶プロジェクタに用いた際、画像を投写したときの画像品質が低下することを抑えることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の防塵ガラスの構造を示す模式図である。（ａ）は、防塵ガラスの構造を示す模式断面図である。（ｂ）は、防塵ガラスの構造を光の入射側から見た模式平面図である。以下、防塵ガラスの構造を、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、防塵ガラス１１は、上記したように液晶プロジェクタを構成する透過型液晶パネル２４（図２参照）に塵や埃などが付着することを防止するために、透過型液晶パネル２４の露出面に取り付けられている。防塵ガラス１１は、透明基板１２と、第１電極としての第１透明電極１３と、圧電体膜１４と、第２電極としての第２透明電極１５と、反射防止膜１６（ＡＲコート）とを有する。

透明基板１２は、透過性を有する基板であり、例えば、石英ガラスや無アルカリガラスなどを用いることができる。以下、透明基板１２を、石英ガラスからなる「ガラス基板１２」として説明する。

第１透明電極１３は、例えば、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide：インジウムスズ酸化物）であり、ガラス基板における光１７が入射する入射面（光入射面）を覆うように形成されている。なお、光１７は、図１における下方向から入射する。第１透明電極１３の製造方法は、例えば、蒸着法やスパッタリング法等を用いることにより形成することができる。

圧電体膜１４は、例えば、透過性を有する強誘電体膜であり、第１透明電極１３を覆うように形成されている。透過性を有する強誘電体膜としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）等が挙げられる。圧電体膜１４の形成方法は、例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、液相プロセス法（ゾルーゲル法）などが用いられる。

第２透明電極１５は、第１透明電極１３と同様に、例えばＩＴＯであり、圧電体膜１４を覆うように形成されている。第２透明電極１５の製造方法は、例えば、上記した第１透明電極１３と同様に形成することができる。

反射防止膜１６は、例えば、第２透明電極１５を覆うように形成されている。反射防止膜１６としては、単層または多層の膜を用いることができる。反射防止膜１６の材料としては、例えば、誘電体膜が挙げられる。反射防止膜１６の製造方法は、例えば、蒸着法やスパッタリング法等を用いて、第２透明電極１５上に誘電体膜を形成する。

図２は、電気光学装置の構造を模式的に示す斜視図である。以下、電気光学装置の構造を、図２を参照しながら説明する。

図２に示すように、電気光学装置２１は、液晶装置２２と、フレキシブルプリント配線基板２３とを有する。液晶装置２２は、光１７の入射側に配置された防塵ガラス１１（図１において説明した防塵ガラス１１と同じ）と、透過型液晶パネル２４と、光１７の出射側に配置された防塵ガラス１１ａとを有する。なお、光１７は、図２における紙面の下方向から入射する。また、透過型液晶パネル２４における光１７の出射側に配置されている防塵ガラス１１ａの説明は省略する。

透過型液晶パネル２４は、例えば、光１７の入射側に配置された透明基板２５と、光の出射側に配置された対向基板２６とを有する。詳述すると、透明基板２５は、対向基板２６よりも大きく形成されている。また、透明基板２５の外周縁は、対向基板２６の外周縁よりはみ出た状態で貼り合わされている。

フレキシブルプリント配線基板２３は、上記した液晶装置２２に接続されている。詳しくは、上記した透明基板２５における対向基板２６の外周縁よりはみ出した部分に、入力端子群や出力端子群などの配線パターンが形成されている。フレキシブルプリント配線基板２３は、この配線パターンに接続されている。

以下、上記のような構成の電気光学装置２１（防塵ガラス１１）に電圧を加えて、防塵ガラス１１を振動させる手順を、図１及び図２を参照しながら説明する。

予め、防塵ガラス１１を構成する第１透明電極１３及び第２透明電極１５には、外部電源２９が接続されている（図１参照）。まず、例えば、電気光学装置２１が備えられた液晶プロジェクタを用いて画像を投写する。この際、投写された画像において、防塵ガラス１１の表面にゴミ（塵や埃）が付着したことに起因する、画像品質の劣化が確認されたとする。

次に、外部電源２９をＯＮ状態にして、第１透明電極１３及び第２透明電極１５に電圧を印加する。これにより、第１透明電極１３及び第２透明電極１５に挟まれた圧電体膜１４に電圧が印加される。その結果、圧電体膜１４は、圧電効果により振動する。

圧電体膜１４が振動することにより、圧電体膜１４が形成された防塵ガラス１１全体が振動する。よって、防塵ガラス１１の表面に付着したゴミを振るい落とすことが可能となり、投写した画像品質が劣化することを抑えることができる。なお、圧電体膜１４の振動モードは、特に限定されず、厚みすべり振動、輪郭振動、屈曲振動などを広く利用でき、設計者の技術思想に基づいて適宜設定すればよい。

以上詳述したように、第１実施形態の防塵ガラス１１によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）第１実施形態の防塵ガラス１１によれば、防塵ガラス１１を構成する第１透明電極１３及び第２透明電極１５に電圧を加えることにより、２つの透明電極１３，１５に挟まれている圧電体膜１４に電圧を加えることが可能となり、圧電効果により生じた圧電体膜１４の振動をガラス基板１２に伝えることができる。よって、透過型液晶パネル２４の表面に取り付けられた防塵ガラス１１は、防塵ガラス１１の表面にゴミ（塵や埃）などが付着しても、振動によってゴミなどを振るい落とすことができる。その結果、例えば、液晶プロジェクタで画像を投写した際、画像品質が低下することを抑えることができる。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の防塵ガラスの構造を示す模式図である。（ａ）は、防塵ガラスの構造を示す模式断面図である。（ｂ）は、防塵ガラスの構造を光の入射側から見た模式平面図である。以下、防塵ガラスの構造を、図３を参照しながら説明する。なお、第２実施形態の防塵ガラス３１は、上記した第１実施形態の第２透明電極１５に代えて、圧電体膜１４の一部の領域に電圧を印加することが可能な第２電極３２を用いている部分が異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略または簡略化する。

図３に示すように、第２実施形態の防塵ガラス３１は、ガラス基板１２と、第１透明電極１３と、圧電体膜１４と、第２電極３２と、反射防止膜１６とを有する。

なお、ガラス基板１２から第１透明電極１３を介して圧電体膜１４までは、第１実施形態と同様の構成となっている。

第２電極３２は、圧電体膜１４の一端側に形成されている。また、第２電極３２は、金属からなる電極であればよく、例えば、アルミニウムが挙げられる。第２電極３２の製造方法は、例えば、蒸着法やスパッタリング法等を用いて、圧電体膜１４上にアルミ膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、不用な部分のアルミ膜を除去する。これにより、圧電体膜１４上に、図３に示すような第２電極３２が形成される。なお、第２電極３２の形成範囲が少ないことから、例えば、インクジェット塗布法によって、一部分のみに形成するようにしてもよい。

また、反射防止膜１６は、圧電体膜１４上及び第２電極３２上を覆うように形成されている。反射防止膜１６の構成については、上記した第１実施形態と同様である。

次に、第２実施形態の防塵ガラス３１に、電圧を加えて振動させる手順を、図３を参照しながら説明する。なお、防塵ガラス３１を構成する第１透明電極１３及び第２電極３２には、外部電源２９が接続されている。以下、第１透明電極１３及び第２電極３２に電圧を印加した状態から説明する。

第１透明電極１３及び第２電極３２に電圧を印加することにより、第１透明電極１３及び第２電極３２に挟まれた圧電体膜１４に電圧が印加される。その結果、圧電体膜１４は、圧電効果により振動する。

圧電体膜１４が振動することにより、圧電体膜１４の振動をガラス基板１２に伝えることができる。よって、透過型液晶パネル２４の表面に取り付けられた防塵ガラス１１は、防塵ガラス１１の表面にゴミ（塵や埃）などが付着しても、振動によってゴミなどを振るい落とすことが可能となる。その結果、例えば、液晶プロジェクタで画像を投写した際、画像品質が低下することを抑えることができる。なお、圧電体膜１４の振動モードは、前述の通りである。

また、第２電極３２が圧電体膜１４の形成範囲に対して一部分しか形成されていないため、圧電体膜１４の一部分しか振動させることができず、振動する部分から離れた部分の振動の効果が弱いと考えられる。しかしながら、一部分の振動がガラス基板１２の全体に伝わればよくゴミなどを振るい落とすことが可能となる。

以上詳述したように、第２実施形態の防塵ガラス３１によれば、上記した第１実施形態の（１）の効果に加えて、以下に示す効果が得られる。

（２）第２実施形態の防塵ガラス３１によれば、第２電極３２の形成範囲が少ないので、ＩＴＯのような透明電極を用いることに限定されることなく電極を形成することができる。また、第２電極３２の形成範囲が少ないので、例えば、インクジェット塗布法を用いることが可能となり、用いる材料を抑えることができる。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態の防塵ガラス４１の構造を示す模式図である。（ａ）は、防塵ガラスの構造を示す模式断面図である。（ｂ）は、防塵ガラスの構造を光の入射側から見た模式平面図である。以下、防塵ガラスの構造を、図４を参照しながら説明する。なお、第３実施形態の防塵ガラス４１は、上記した第１実施形態の第１透明電極１３及び第２透明電極１５によって圧電体膜１４を振動させることに代えて、弾性表面波（ＳＡＷ）を励起させることにより圧電体膜１４を振動させている点で異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略または簡略化する。

図４に示すように、第３実施形態の防塵ガラス４１は、ガラス基板１２と、圧電体膜１４と、弾性表面波素子４２と、反射防止膜１６とを有する。なお、ガラス基板１２は、第１実施形態と同様の構成となっている。

圧電体膜１４は、第１実施形態と同様、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）であり、ガラス基板１２上（入射面）の全面に形成されている。

弾性表面波素子４２（ＳＡＷ素子）は、例えば、圧電体膜１４と、圧電体膜１４における光１７の入射面の一端側に形成された弾性表面波共振子としての櫛形電極４３（Interdigital Transducer：ＩＤＴ）とを有して構成されている。詳述すると、櫛形電極４３は、互いに間挿し合う複数本の電極指を有して構成されている。また、櫛形電極４３は、例えば、上記した複数本の電極指が対（櫛形電極４３ａ、櫛形電極４３ｂ）になって構成されている。尚、弾性表面波素子４２の形態において、櫛形電極４３の対数や電極子の幅、櫛型電極の数、反射器電極の有無、電極の配列などの設計パラメータは、設計者の技術思想に基づいて適宜設定すればよい。

そして、一対の櫛形電極４３ａ，４３ｂには、外部電源２９が接続されている。圧電体膜１４は、外部電源２９からの電気信号を一対の櫛形電極４３ａ，４３ｂに印加することにより、圧電体膜１４上に弾性波が励起される。櫛形電極４３の製造方法は、まず、導電性膜として例えばアルミ膜を、スパッタ法を用いて圧電体膜１４上に形成する。次に、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて、アルミ膜を櫛形電極４３の形状にパターンニングすることにより、櫛形電極４３が完成する。

反射防止膜１６は、例えば、圧電体膜１４上における櫛形電極４３が形成されている領域を除いて形成されている。反射防止膜１６の製造方法は、例えば、蒸着法やスパッタリング法等を用いて、圧電体膜１４を覆うように誘電体膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、不用な部分の誘電体膜を除去する。これにより、圧電体膜１４における入射面に、図４に示すような反射防止膜１６が形成される。

次に、第３実施形態の防塵ガラス４１に、電圧を加えて振動させる手順を、図４を参照しながら説明する。なお、防塵ガラス４１を構成する一対の櫛形電極４３ａ，４３ｂには、外部電源２９が接続されている。以下、弾性表面波素子４２（櫛形電極４３）に電圧を印加した状態から説明する。

櫛形電極４３に電圧を印加することにより、櫛形電極４３が形成された圧電体膜１４の表面に弾性表面波（ＳＡＷ）を励起させる。そして、弾性表面波は、圧電体膜１４上を櫛形電極４３の電極指と直交する方向（図４における左右方向）に等しく伝搬する。

弾性表面波によって圧電体膜１４を振動させることにより、圧電体膜１４が形成されたガラス基板１２を有する防塵ガラス４１が振動する。よって、防塵ガラス４１の表面に付着したゴミを振るい落とすことが可能となり、投写した画像品質が劣化することを抑えることができる。

以上詳述したように、第３実施形態の防塵ガラス４１によれば、以下に示す効果が得られる。

（３）第３実施形態の防塵ガラス４１によれば、弾性表面波素子４２（櫛形電極４３）に電圧を加えることにより、弾性表面波を励起させることが可能となり、弾性表面波を櫛形電極４３が形成された圧電体膜１４の表面に伝搬させることができる。これにより、圧電体膜１４を振動させることが可能となり、圧電効果により生じた圧電体膜１４の振動をガラス基板１２に伝えることができる。そして、透過型液晶パネル２４の表面に取り付けられた防塵ガラス１１は、防塵ガラス１１の表面にゴミ（塵や埃）などが付着しても、振動によってゴミなどを振るい落とすことが可能となる。その結果、例えば、液晶プロジェクタで画像を投写した際、画像品質が低下することを抑えることができる。

なお、実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。

（変形例１）
上記した第１実施形態及び第２実施形態の防塵ガラス１１，３１の形態に限定されず、防塵ガラス１１，３１を振動させるための圧電体膜１４に電圧が加えられればよく、例えば、以下のような防塵ガラス５１の形態で構成するようにしてもよい。図５に示す防塵ガラス５１は、圧電体膜１４に電圧を印加させるための電極が、圧電体膜１４の一端部のみで挟んでいる部分が異なっている。図５（ａ）は、防塵ガラス５１の構造を示す模式断面図である。図５（ｂ）は、防塵ガラス５１の構造を光の入射側から見た模式平面図である。

図５に示す防塵ガラス５１は、ガラス基板１２上における一端側に、例えば、金（Ａｕ）からなる第１電極５２が形成されている。そして、ガラス基板１２及び第１電極５２を覆うように、圧電体膜１４が形成されている。更に、圧電体膜１４上（入射面側）における第１電極５２が形成された領域に相当する部分に、例えば、金（Ａｕ）からなる第２電極５３が形成されている。この構成によれば、２つの電極５２，５３が圧電体膜１４における一端部しか形成されていないため、圧電体膜１４の一部分しか振動させることができず、振動部分から離れた部分の振動の効果が弱いと考えられる。しかしながら、一部分の振動がガラス基板１２の全体に伝わればよく、ゴミなどを振るい落とすことが可能となる。更に、２つの電極５２，５３の形成範囲が少ないので、ＩＴＯのような透明電極を用いることに限定されることなく電極を形成することができる。加えて、２つの電極５２，５３の形成範囲が少ないので、例えば、インクジェット塗布法を用いることが可能となり、用いる材料を抑えることができる。また、第１電極５２及び第２電極５３の材料は、金に限定されず、ＩＴＯやアルミ等の金属材料であってもよい。

（変形例２）
上記した第１実施形態の防塵ガラス１１に限定されず、例えば、以下のような形態の防塵ガラス６１で構成されていてもよい。図６に示す防塵ガラス６１は、ガラス基板１２における光１７の出射面（光出射面）側に、例えば、投写した画像の周縁部（境界部分）をはっきり表示させるための遮光膜６２（見切り）を設けている部分が、上記した第１実施形態と異なっている。遮光膜６２は、上記したように、ガラス基板１２において、透過型液晶パネル２４の画像の表示領域の周辺に対向する位置に形成されており、光１７を反射させて光１７の再利用を行うための反射膜６３と、乱反射を抑えるために光１７を吸収する吸収膜６４とを備えている。反射膜６３の材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、アルミ（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等が挙げられる。吸収膜６４の材料としては、例えば、酸化クロム（ＣｒＯ）や樹脂などが挙げられる。また、上記した第２実施形態、第３実施形態、変形例１の防塵ガラス３１，４１，５１に、上記した遮光膜６２が設けられていてもよい。

（変形例３）
上記した第３実施形態のように、反射防止膜１６をガラス基板１２における光１７の入射面のみに形成していることに限定されず、例えば、ガラス基板１２における光１７の出射面側のみ、又は、ガラス基板１２における光１７の入射面側と出射面側の両面に形成するようにしてもよい。また、第３実施形態に限定されず、第１実施形態、第２実施形態、変形例１、変形例２の防塵ガラス１１，３１，４１，５１に、上記した複数の形態の反射防止膜１６を形成するようにしてもよい。

（変形例４）
上記した第２実施形態の防塵ガラス３１において、第２電極３２がアルミニウムであることに限定されず、例えば、ＩＴＯやそれ以外の金属材料であってもよい。

（変形例５）
上記した第１実施形態のように、光１７の入射面側のみに圧電体膜１４を形成することに限定されず、光１７の出射面（光出射面）側にも圧電体膜１４（第１透明電極１３及び第２透明電極１５を含む）を形成するようにしてもよい。また、第２実施形態及び第３実施形態においても、光１７の入射面側のみでなく、光１７の出射面側に圧電体膜１４を形成するようにしてもよい。

第１実施形態に係る防塵ガラスの構造を示す模式図であり、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は模式平面図。第１実施形態に係る電気光学装置の構造を模式的に示す斜視図。第２実施形態に係る防塵ガラスの構造を示す模式図であり、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は模式平面図。第３実施形態に係る防塵ガラスの構造を示す模式図であり、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は模式平面図。防塵ガラスの変形例を示す模式図であり、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は模式平面図。防塵ガラスの変形例を示す模式図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は模式断面図。

符号の説明

１１，３１，４１，５１，６１…防塵ガラス、１２…透明基板としてのガラス基板、１３…第１電極としての第１透明電極、１４…圧電体膜、１５…第２電極としての第２透明電極、１６…反射防止膜、１７…光、２１…電気光学装置、２２…液晶装置、２３…フレキシブルプリント配線基板、２４…透過型液晶パネル、２５…透明基板、２６…対向基板、２９…外部電源、３２…第２電極、４２…弾性表面波素子、４３，４３ａ，４３ｂ…弾性表面波共振子としての櫛形電極、５２…第１電極、５３…第２電極、６２…遮光膜、６３…反射膜、６４…吸収膜。

Claims

透過型液晶パネルの光入射面に設けられる防塵ガラスであって、
透明基板と、
前記透明基板における光入射面に形成された第１電極と、
前記透明基板における光入射面側を覆うように形成された透過性を有する圧電体膜と、
前記圧電体膜を前記第１電極とによって挟むように形成された第２電極と、
前記透明基板における光入射面側に形成された反射防止膜と、
を有し、
前記第１電極及び前記第２電極は透過性を有し、前記透明基板における光入射面側の全面を覆うように形成されていると共に、前記反射防止膜は前記第２電極を覆うように形成されていることを特徴とする防塵ガラス。
請求項１に記載の防塵ガラスであって、
前記透明基板における光出射面の外周縁に遮光膜が形成されていることを特徴とする防塵ガラス。
請求項１か請求項２のいずれか一項に記載の防塵ガラスと、
前記防塵ガラスが設けられる透過型液晶パネルと、
を有することを特徴とする電気光学装置。