JPH10319205A - 光学部材、及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光学用プラスチック樹脂に対して帯電防止を行
うとともに、この帯電防止効果に対して十分な強度を持
たせる。 【解決手段】光学スクリーン２０は、光学透過性を有す
る光学用プラスチック樹脂で形成された基本部材２３
と、この基本部材２３の表面に形成した親水被膜コーテ
ィング３３とから構成される。基本部材２３は、正面側
が平面で形成され、背面側がマット状に形成されてい
る。基本部材２３の正面側及び背面側には、チタニア
（ＴｉＯ₂ ）とシリコン系無機材料による親水被膜コー
ティング３３が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学スクリー
ン、光学レンズ、反射ミラー等の光学部材、及び投射型
表示装置に係り、特に異物付着による光学性能の低下を
防止できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、投射型表示装置として、液晶パネ
ルに表示した映像を拡大して透過型光学スクリーンの背
面の投射し、透過型光学スクリーンの正面に映像を表示
する透過型のプロジェクション受像機が普及してきてい
る。

【０００３】図９はこのような従来の透過型のプロジェ
クション受像機を示すブロック図である。

【０００４】図９において、透過型のプロジェクション
受像機８１は、テレビジョン映像を表示するため、例え
ば放送信号のＲＦ信号ａ２を受信するようにしている。

【０００５】アンテナ８２に誘起したＲＦ信号ａ２は、
受信回路８３に供給される。

【０００６】受信回路８３は、アンテナ８２からのＲＦ
信号ａ２に対して、選局、中間周波増幅及び検波を行い
複合映像信号を作成し、この複合映像信号から３原色信
号ｂ２を作成して、光学ボックス８４内の液晶パネル８
５に供給する。

【０００７】液晶パネル８５は、受信回路８３からの３
原色信号ｂ２により各画素の透過率を変化することによ
り、３原色信号ｂ２を映像表示する。

【０００８】光学ボックス８４には、内部に液晶パネル
８５、ランプ８６及び反射ミラー８７，８８が取り付け
られ、正面側に投射レンズ８９が取り付けられている。

【０００９】ランプ８６の放射光は、パラボラ状の反射
ミラー８７により、平行に近い光となり、平面状の反射
ミラー８８によって反射され液晶パネル８５に背面側か
ら入射する。これにより、液晶パネル８５の正面側に
は、各画素の透過率の変化により、各画素から光量が制
御された光が放射される状態で映像が表示される。

【００１０】投射レンズ８９は、この液晶パネル８５に
表示した映像を拡大して光学スクリーン９０の背面側に
投射する。光学スクリーン９０は、光学透過性を有し、
背面がマット状に形成されている。これにより光学スク
リーン９０の正面側には映像が表示される。

【００１１】光学スクリーン９０は、一般に光学透過性
を有する光学用プラスチック樹脂にて形成されている。
光学スクリーン９０の材質としては、アクリル樹脂、ポ
リカーボネイト樹脂、シンジオタックポリスチレン樹
脂、ノンボルネン系樹脂等が用いられる。

【００１２】これらの樹脂は、絶縁性を有するため、電
荷により帯電性を持っている。このため空気中のホコ
リ，チリ等を吸引する力が強く、光学スクリーン９０の
表面にホコリ，チリ等が付着してしまう。光学スクリー
ン９０は、ホコリ，チリ等が付着すると、透過性が低下
するとともに乱反射が発生し、本来の光学性能に劣化が
起こり、画像の明るさやコントラストの低下が発生す
る。

【００１３】この改良方法として帯電防止処理剤（一般
には海面活性剤）によるコーティングがあるが、寿命が
短く、水拭きにより効果が低下することも多く、問題が
あった。

【００１４】また、このような問題のため、投射レンズ
８９としては、光学用プラスチック樹脂を使用するのが
不適切となり、光学用ガラスを用いることになるため高
価なものとなり、製造コストの削減を困難にしていた。

【００１５】また、投射レンズ、光学スクリーン、反射
ミラー等の光学部材に光学用ガラスを用いた場合と光学
用プラスチック樹脂を用いた場合との共通の問題とし
て、水滴による曇りや、メンテナンスの際に指が接触す
ることによる有機油膜の付着による光学性能の劣化があ
った。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光学用
プラスチック樹脂を用いた光学部材では、絶縁性を有す
るため、電荷により帯電性を持っている。このため空気
中のホコリ，チリ等を吸引する力が強く、表面にホコ
リ，チリ等が付着してしまい、透過性が低下し、光学性
能等の光学性能に劣化がおこる。この改良方法として帯
電防止処理剤によるコーティングがあるが、寿命が短
く、水拭きにより効果が低下することも多く、問題があ
った。また、光学部材に光学用ガラスを用いた場合と光
学用プラスチック樹脂を用いた場合の共通の問題とし
て、水滴による曇りや、メンテナンスの際に指が接触す
ることによる有機油膜の付着による光学性能の劣化があ
った。

【００１７】この発明は上記問題点を除去し、光学用プ
ラスチック樹脂に対して帯電防止を行うとともに、この
帯電防止効果に対して十分な強度を持たせることができ
る光学部材、及び投射型表示装置の提供を目的とする。
また、水滴による曇りや有機油膜の付着による光学性能
の劣化を防止することができる光学部材、及び投射型表
示装置の提供を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の光学部材は、光
透過性を有するプラスチック樹脂又はガラスで形成され
た基本部材と、この基本部材の表面に形成した親水被膜
コーティングと、を具備したことを特徴とする。

【００１９】このような発明によれば、親水被膜コーテ
ィングにより、光学用プラスチック樹脂に対して帯電防
止を行うとともに、この帯電防止効果に対して十分な強
度を持たせることができる。また、親水被膜コーティン
グにより、水滴による曇りや有機油膜の付着による光学
性能の劣化を防止することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００２１】図１乃至図４は本発明に係る光学部材の第
１の実施の形態を示し、図１は光学スクリーンの断面
図、図２は光学レンズの断面図、図３は反射ミラーの断
面図、図４はプロジェクション受像機のブロック図であ
る。まず、図４を用いてプロジェクション受像機の全体
の構成を説明する。

【００２２】まず図４において、本発明の投射型表示装
置であるところの透過型のプロジェクション受像機１１
は、反射ミラー１８、投射レンズ１９、光学スクリーン
２０の表面にそれぞれ親水被膜コーティング３１，３
２，３３を形成したものである。

【００２３】透過型のプロジェクション受像機１１は、
テレビジョン映像を表示するための、例えば放送信号の
ＲＦ信号ａ１を受信するようにしている。

【００２４】アンテナ１２に誘起したＲＦ信号ａ１は、
受信回路１３に供給される。

【００２５】受信回路１３は、アンテナからのＲＦ信号
ａ１に対して、選局、中間周波増幅及び検波を行い複合
映像信号を作成し、この複合映像信号から３原色信号ｂ
１を作成して、光学ボックス１４内の液晶パネル１５に
供給する。

【００２６】液晶パネル１５は、受信回路１３からの３
原色信号ｂ１により各画素の透過率を変化することによ
り、受信回路１３からの３原色信号ｂ１を映像表示す
る。

【００２７】光学ボックス１４には、内部に液晶パネル
１５、ランプ１６及び反射ミラー１７，１８が取り付け
られ、正面側に投射レンズ１９が取り付けられている。

【００２８】光源となるランプ１６の放射光は、パラボ
ラ状の反射ミラー１７により、平行に近い光となり、平
面状の反射ミラー１８に反射され液晶パネル１５に背面
側から入射する。これにより、液晶パネル１５の正面側
には、各画素の透過率の変化により、各画素から光量が
制御された光が放射される状態で映像が表示される。

【００２９】投射レンズ１９は、この液晶パネル１５に
表示した映像を拡大して光学スクリーン２０の背面側に
投射する。光学スクリーン２０は、光学透過性を有し、
背面がマット状に形成されている。投射レンズ１９が液
晶パネル１５に表示した映像を光学スクリーン２０の背
面に結像させることにより、光学スクリーン２０の正面
側には映像が表示される。

【００３０】尚、図４の例では、液晶パネル１５として
単板式のものを用いたが、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の３板の液晶パ
ネルを用いて、これら各液晶パネルにＲ，Ｇ，Ｂの色光
を透過させ、透過したＲ，Ｇ，Ｂ光を色合成して投射す
る方式であっても良い。

【００３１】また図４の例では、光源１６からの光を反
射ミラー１８で反射させて液晶パネル１５に入射する例
を示しているが、光源１６からの光を液晶パネル１５に
導いて入射し、出射した光を投射レンズで１９で投射
し、この投射光を反射レンズで反射して光学スクリーン
に導くようにしても良い。

【００３２】次に、光学スクリーン２０について図１を
用いて説明する。

【００３３】図１において、光学スクリーン２０は、光
学透過性を有する光学用プラスチック樹脂で形成された
基本部材２３と、この基本部材２３の表面に形成した親
水被膜コーティング３３とから構成される。

【００３４】基本部材２３は、正面側が平面で形成さ
れ、背面側がマット状に形成されたもので、例えばレン
チキュラレンズとフレネルレンズを組合わせたものであ
る。

【００３５】基本部材２３の正面側及び背面側には、チ
タニア（ＴｉＯ₂ ）とシリコン系無機材料による親水被
膜コーティング３３が形成されている。

【００３６】次に、投射レンズ１９について図２を用い
て説明する。

【００３７】図２において、投射レンズ１９は、光学透
過性を有する光学用プラスチック樹脂で形成された基本
部材２２と、この基本部材の表面に形成した親水被膜コ
ーティング３２と、から構成される。

【００３８】基本部材２２は、光学スクリーン２０側と
液晶パネル１５側とが球面または非球面の凸面で形成さ
れている。

【００３９】基本部材２２の両面には、チタニアとシリ
コン系無機材料による親水被膜コーティング３２が形成
されている。

【００４０】次に、反射ミラー１８について図３を用い
て説明する。

【００４１】図３において、反射ミラー１８は、光学透
過性を有する光学用ガラスで形成された基本部材２１
と、この基本部材の一面に形成した親水被膜コーティン
グ３１と、この基本部材の他面に形成した金属蒸着膜３
４とから構成される。

【００４２】基本部材２１は、一面及び他面が平面で形
成されれている。

【００４３】基本部材２１の一面には、チタニアとシリ
コン系無機材料による親水被膜コーティング３１が形成
されている。

【００４４】基本部材２１の他面には、反射性の高い金
属蒸着膜３４が形成されている。

【００４５】ランプ１６側から反射ミラー１８の一面に
入射する光は、親水被膜コーティング３１、基本部材２
１を透過し、金属蒸着膜３４で反射し、基本部材２１及
び親水被膜コーティング３１を透過して、液晶パネル１
５側に出射する。

【００４６】このような発明の実施の形態の親水被膜コ
ーティングの働きについて、図５乃至図７を参照して説
明する。

【００４７】図５乃至図７は図１の光学スクリーン２０
の親水被膜コーティングの働きを説明する説明図であ
り、図５（ａ）はコーティング液を塗布した直後を示
し、図５（ｂ）は光を照射した直後を示し、図５（ｃ）
は親水性を発揮した状態を示し、図５（ｄ）は光が当た
らなくなった状態を示し、図６（ａ）は図５（ａ）の拡
大図を示し、図６（ｂ）は図５（ｂ）の拡大図を示し、
図７（ａ）は図５（ｃ）の拡大図を示し、図７（ｂ）は
図５（ｄ）の拡大図を示している。

【００４８】まず、図５（ａ）に示すように、基本部材
２３に親水被膜コーティングのコーティング液を塗布し
てから加熱しコーティング５１を形成した直後では、コ
ーティング５１は、親水性を発揮せず、水５２をはじく
ことになる。この場合、図６（ａ）に示すように、チタ
ニア５３とシリコン系無機材料５４の表面に水酸基（化
学吸着水）がついており、さらにそこには、アルデヒド
類や脂肪酸類等の空気中の疎水分子が吸着している。こ
こで、コーティング液は、エタノールやトルエン等の溶
媒中にチタニアやシリコン系無機材料を分散させたもの
である。加熱温度は材料により異なるが基本部材に樹脂
を用いた場合で１２０℃程度となる。

【００４９】次に、図５（ｂ）に示すように、コーティ
ング５１に光を当てると、図６（ｂ）に示すように、チ
タニア５３の表面に電子とホールか発生する。この発生
した電子は空気中の酸素を還元してスーパーオキサイド
イオン（Ｏ₂ ^- ）を生成し、発生したホールは水を酸化
して水酸基ラジカル（・ＯＨ）に変える。スーパーオキ
サイドイオンと水酸基ラジカルは、総称して活性酸素と
呼ばれ、非常に強い酸化分解力を持つ。この活性酸素
が、チタニア５３とシリコン系無機材料５４の最表面に
ある疎水分子（Ｒ）を二酸化炭素（ＣＯ₂ ）と水（Ｈ₂
Ｏ）に分解、水酸基をむき出しにさせる。

【００５０】ここで、コーティング５１に当てる光は、
厳密には波長４００ｎｍ以下の紫外線になるが、実際に
は太陽の光でも蛍光灯の光でもよい。

【００５１】これにより、図５（ｃ）に示すように、基
本部材２３に表面に親水被膜コーティング３３が形成さ
れ、水５２に対して超親水性を発揮し、親水被膜コーテ
ィング３３上で、水５２が表面拡散することになる。こ
の場合、図７（ａ）に示すように、露出した水酸基に
は、空気中の水が吸着する。この物理吸着水は、チタニ
ア５３とシリコン系無機材料５４の表面に薄い水膜とな
って、超親水性を発揮する。また、物理吸着水は、表面
拡散によってシリコン系無機材料５４の内部に入り込ん
でゆく。

【００５２】この後、図５（ｄ）に示すように、超親水
性を維持することになる。この場合、光が当たっていれ
ば、超親水状態を維持する。光が当たらなくなれば、図
７（ｂ）に示すように、上述の光触媒が起きず、水膜が
壊れて、水酸基が露出して、再び疎水性分子を吸着する
ことが考えられるが、シリコン系無機材料５４の内部に
入り込んだ水が、疎水性分子を吸着する前に、水膜を補
修するので、やはり超親水状態を維持する。

【００５３】このような発明の実施の形態によれば、光
学用プラスチック樹脂に対して帯電防止を行うととも
に、この帯電防止効果に対して十分な強度を持たせるこ
とができるので、光学スクリーンや投射レンズ等の光学
部材に光学用プラスチック樹脂を用いた場合にも、ホコ
リ，チリ等の付着を抑制でき、透過性の低下や乱反射を
防止し、本来の光学性能に劣化を防止して、画像の明る
さやコントラストの低下を防止することができる。

【００５４】また、反射ミラーのように光学部材に光学
用ガラスを用いた場合と光学スクリーンや投射レンズの
ように光学用プラスチック樹脂を用いた場合の共通の効
果として、水滴による曇りの防止が可能になるととも
に、親水被膜コーティングは有機油膜の分解作用がある
ため、メンテナンスの際に指が接触することによる有機
油膜の付着による光学性能の劣化を防止できる。

【００５５】また、親水被膜コーティングは、塗布の厚
さにより、反射率を大きく低下させることができる。

【００５６】こような光学部材を用いたプロジェクショ
ン受像機は、画像の明るさやコントラストを向上でき、
画質を向上できる。

【００５７】図８は本発明に係る光学部材の第２の実施
の形態を示す光学スクリーンの断面図である。

【００５８】図８において、光学スクリーン６０は、光
透過性を有する光学用プラスチック樹脂で形成された基
本部材６３と、この基本部材６３の表面に形成した親水
被膜コーティング７３とから構成される。親水被膜コー
ティング７３にはフィルタ効果を付与する顔料を添加さ
れている。

【００５９】基本部材６３は、正面側が平面で形成さ
れ、背面側がマット状に形成されている。

【００６０】基本部材６３の正面側及び背面側には、チ
タニア（ＴｉＯ₂ ）とシリコン系無機材料と顔料による
親水被膜コーティング７３が形成されている。

【００６１】このような発明の実施の形態によれば、図
１の発明の実施の形態と同様の効果があるとともに、親
水被膜コーティングにフィルタ効果を持たせることがで
き、カラーバランス補正用のコーティングと兼用するこ
とができる。

【００６２】尚、図１乃至図８の発明の実施の形態で
は、光学スクリーン及び光学レンズの基本部材に光学用
プラスチック樹脂を用い、反射ミラーの基本部材に光学
用ガラスを用いたが、光学スクリーン、光学レンズ及び
反射ミラーの基本部材としては、光学用プラスチック樹
脂と光学用ガラスのどちらを用いてもよい。また、図８
の発明の実施の形態では、光学スクリーンの親水被膜コ
ーティングにフィルタ効果を付与する顔料を添加した
が、光学スクリーン及び光学レンズの親水被膜コーティ
ングにフィルタ効果を付与する顔料を添加してもよい。
また、図１乃至図８の発明の実施の形態では、本発明を
プロジェクション受像機に適用したが、他の光学装置、
例えばビデオカメラやスチルカメラに適用してもよい。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、光学用プラスチック樹
脂に対して帯電防止を行うとともに、この帯電防止効果
に対して十分な強度を持たせることができるので、光学
スクリーンや投射レンズ等の光学部材に光学用プラスチ
ック樹脂を用いた場合にも、ホコリ，チリ等の付着を抑
制でき、透過性の低下や乱反射を防止し、本来の光学性
能に劣化を防止して、画像の明るさやコントラストの低
下を防止することができる。また、光学部材に光学用ガ
ラスを用いた場合と光学用プラスチック樹脂を用いた場
合の共通の効果として、水滴による曇りの防止が可能に
なるとともに、有機油膜の付着による光学性能の劣化を
防止できる。これにより、このような光学部材を用いた
光学装置の画質の向上を行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学部材の第１の実施の形態を示
す光学スクリーンの断面図。

【図２】本発明に係る光学部材の第１の実施の形態を示
す光学レンズの断面図。

【図３】本発明に係る光学部材の第１の実施の形態を示
す反射ミラーの断面図。

【図４】本発明に係る光学部材の第１の実施の形態を示
すプロジェクション受像機のブロック図。

【図５】図１の親水被膜コーティングの働きを説明する
第１の説明図。

【図６】図１の親水被膜コーティングの働きを説明する
第２の説明図。

【図７】図１の親水被膜コーティングの働きを説明する
第３の説明図。

【図８】本発明に係る光学部材の第２の実施の形態を示
す光学スクリーンの断面図。

【図９】従来のプロジェクション受像機のブロック図。

【符号の説明】

２０ 光学スクリーン ２３ 基本部材 ３３ 親水被膜コーティング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０３Ｂ 21/62 Ｇ０３Ｂ 21/62 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光路上に配置され、光透過性を有するプ
   ラスチック樹脂で形成された基本部材と、 この基本部材の表面に形成した親水被膜コーティングと
   から成る光学部材。
2. 【請求項２】 光路上に配置され、光透過性を有するガ
   ラスで形成された基本部材と、 この基本部材の表面に形成した親水被膜コーティングと
   から成る光学部材。
3. 【請求項３】 前記親水コーティングにフィルタ効果を
   付与するための顔料を添加したことを特徴とする請求項
   １または２に記載の光学部材。
4. 【請求項４】 前記基本部材は、前記光路上に配置され
   た光学スクリーンであることを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれか一記載の光学部材。
5. 【請求項５】 前記基本部材は、前記光路上に配置され
   た光学レンズであることを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれか一記載の光学部材。
6. 【請求項６】 前記基本部材は、前記光路上に配置され
   た反射ミラーであることを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれか一記載の光学部材。
7. 【請求項７】 光源からの光を入射し、映像信号に応答
   して透過率の制御された光を出射する液晶パネルと、 前記液晶パネルからの出射光を光学スクリーンに投射す
   るための投射レンズと、 前記光源からの光を前記液晶パネルに入射し、前記液晶
   パネルの出射光を前記光学スクリーンに導くための導光
   手段と、 前記光学スクリーン、投射レンズ、導光手段の少なくと
   も１つの表面に形成した親水被膜コーティングとを具備
   したことを特徴とする投射型表示装置。