專利名稱：反射器及采用它的投影型圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有高反射率的反射鏡，特別是涉及反射層的耐熱性、耐水性高的反射鏡。還涉及作為主要用途的投影型圖像顯示裝置用光源的反射器(reflector)。
背景技術(shù)：
采用照射大光量的超高壓水銀燈等作為光源，通過(guò)液晶顯示元件等影像顯示元件，作為把投影圖像在屏幕上顯示的投影型圖像顯示裝置，背投型液晶投影電視、液晶投影儀，已開(kāi)始在企業(yè)、一般家庭普及。
對(duì)這種投影型圖像顯示裝置來(lái)說(shuō)，為了長(zhǎng)期保持圖像明亮，重要的是要求光源長(zhǎng)壽命的同時(shí)，用于把射出的光有效地射向前面的反射鏡的反射器必須保持穩(wěn)定反射。反射器必須把從光源射出的光反射至適當(dāng)方向。因此，可舉出要求反射器具有高的成型精度，反射膜的不易老化等。另外，由于在反射器上、或處于近傍安裝的燈，由于連續(xù)發(fā)光時(shí)產(chǎn)生高溫，故應(yīng)采用冷卻風(fēng)扇等，但由于明顯的發(fā)熱，反射器必須具有耐熱性。從這些要求考慮，采用銀或銀合金作為反射器的反射層。銀或銀合金，通過(guò)涂布非電解電鍍液，不經(jīng)過(guò)真空工藝成膜，因而具有不需真空系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
在這里，作為防止采用銀等的反射層老化的技術(shù)，在銀等膜表面上設(shè)置表層來(lái)抑制腐蝕的發(fā)明，已在下列專利文獻(xiàn)1中作了記載。
特開(kāi)2002-256455號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，在所述專利文獻(xiàn)1中，對(duì)在高溫下使用反射器時(shí)，因所謂移動(dòng)引起的反射膜老化也未作考慮。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在投影儀、或投影電視中，由于反射器經(jīng)受高溫，在由銀或銀合金形成的反射層中，發(fā)生通過(guò)銀粒子移動(dòng)的所謂移動(dòng)，層的平坦性受損，反射率降低的問(wèn)題。針對(duì)銀的移動(dòng)，即使所述專利文獻(xiàn)1中采用在反射層上形成保護(hù)膜的措施，作為反射器也不能達(dá)到充分抑制反射率的降低。在本發(fā)明中，提供一種即使高溫下使用仍可以防止因移動(dòng)造成老化的高性能反射器。
本發(fā)明人對(duì)各種材料、方法的探討結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在銀或銀合金的反射膜上，由具有水解性基團(tuán)的硅化合物形成的粘合劑與無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的層，可以抑制銀的移動(dòng)，完成本發(fā)明。
另外還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在該層上設(shè)置防水層，可以賦予對(duì)鹽水等的耐性。
用于解決所述課題的措施如下所示。
作為解決措施之一，采用的反射器器結(jié)構(gòu)是，依次具有反射器基體、反射層與抑制層，所述反射層由銀或銀合金構(gòu)成，所述抑制層是在含硅的薄膜中具有無(wú)機(jī)粒子的層。另外，所述反射器基體的結(jié)構(gòu)是由有機(jī)樹(shù)脂、或有機(jī)樹(shù)脂與無(wú)機(jī)材料形成。另外，所述無(wú)機(jī)粒子，是由氧化硅、氧化鋁、氧化鈦的任何一種形成的結(jié)構(gòu)。所述反射層的厚度為100nm以上200nm以下的構(gòu)成，或所述抑制層的厚度為100nm以上200nm以下的構(gòu)成。
作為另一解決措施，在所述抑制層上具有由氟類樹(shù)脂構(gòu)成的防水層結(jié)構(gòu)，或在所述反射器基體與所述反射層之間具有由氧化鈦或氧化硅構(gòu)成的基底層。
作為另一解決措施的結(jié)構(gòu)，采用具有光源、反射來(lái)自該光源光的所述反射器、影像顯示元件、投影透鏡的投影儀的結(jié)構(gòu)。另外，采用具有用一對(duì)基板夾持所述影像顯示元件的液晶層的結(jié)構(gòu)。另外，可以采用的所述反射器，是從接近所述光源一側(cè)開(kāi)始依次設(shè)置所述抑制層、所述反射層、所述反射器基體的結(jié)構(gòu)。
另外，作為另一解決措施的結(jié)構(gòu)，采用具有光源、反射來(lái)自該光源光的所述反射器、影像顯示元件、投影透鏡、反射來(lái)自該投影透鏡光的反射鏡、把該反射鏡反射的光映出在屏幕上的投影電視的結(jié)構(gòu)。另外，采用具有用一對(duì)基板夾持所述影像顯示元件的液晶層的結(jié)構(gòu)。另外，可以采用的所述反射器，是從接近所述光源一側(cè)開(kāi)始依次設(shè)置所述抑制層、所述反射層、所述反射器基體的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明的效果采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可以提供一種抑制因熱引起反射率降低的反射器。另外，提供一種通過(guò)采用該反射器，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用的投影儀或投影電視。


圖1是本發(fā)明反射器的斷面模式圖。
圖2是本發(fā)明反射器的斷面模式圖。
圖3是采用本發(fā)明反射器的光源單元的斷面模式圖。
圖4是采用本發(fā)明反射器的光源單元的斷面模式圖。
圖5是本發(fā)明投影儀的光學(xué)系統(tǒng)模式圖。
圖6是本發(fā)明的圖像顯示裝置之一例的投影電視的模式圖。
圖7是本發(fā)明的圖像顯示裝置的光源單元模式圖。
圖8是本發(fā)明的圖像顯示裝置的模式圖。
1反射器基體，2、43反射層，3抑制層，4防水層，5基底層，6、16反射器，7粘接層，8發(fā)光管，9放電用電極，10電極，11導(dǎo)線，12導(dǎo)線夾具，13第1反射器，14第2反射器，15燈，17凹透鏡，18第1透鏡陣列，19第2透鏡陣列，20偏光變換元件，21影像顯示元件2R，22影像顯示元件2G，23影像顯示元件2B，24集光透鏡，25集光器透鏡10R，26集光器透鏡10G，27集光器透鏡10B，28第1背投透鏡，29第2背投透鏡，30～33反光鏡，34、35二色鏡，36色合成棱鏡，37投影透鏡，38、42屏幕，39外殼，40光學(xué)單元，41反射鏡，44銀移動(dòng)抑制層，45發(fā)光二極管芯片，46絕緣層，47導(dǎo)線框架，48放熱基板，49光學(xué)單元，50光學(xué)構(gòu)件組，51非發(fā)光型顯示板。
具體實(shí)施例方式
首先說(shuō)明本發(fā)明的概要。但只要在不超出本發(fā)明的主要內(nèi)容范圍內(nèi)，本發(fā)明不限于這些具體例子。
反射器的層結(jié)構(gòu)本發(fā)明的反射器的剖面模式圖示于圖1。圖1的反射器的結(jié)構(gòu)是，在反射器基體1上形成反射層2、在其上的含硅的薄膜中形成具有無(wú)機(jī)粒子的銀移動(dòng)抑制層3。圖2示出圖1改良形式的模式圖。在用于提高防水性的銀移動(dòng)抑制層上設(shè)置由透明樹(shù)脂構(gòu)成的層4(防水層)。另外，為了抑制來(lái)自反射器的揮發(fā)性物質(zhì)從反射層側(cè)揮發(fā)，在反射器基體與反射層之間設(shè)置基底層5。由于這些層的作用不同，既可以單獨(dú)，也可以并用發(fā)揮功能。
對(duì)各層詳細(xì)說(shuō)明如下。
(1)反射器基體圖1為反射器時(shí)，反射器基體通過(guò)來(lái)自光源發(fā)生的熱進(jìn)行加熱。其溫度因裝置及安裝的發(fā)光管而異，但當(dāng)發(fā)光管的輸出功率為200W時(shí)，達(dá)到約140～160℃左右。因此，形成基體的材料必須具有160℃左右的耐熱性。因此，從耐熱性的觀點(diǎn)看，反射器基體為玻璃或陶瓷是優(yōu)選的。但是，采用玻璃或陶瓷時(shí)，為了形成成型精度高的基體，從加工性考慮是困難的。因此，只要選擇耐熱性高的材料，再?gòu)奶岣叱尚途瓤紤]，由有機(jī)樹(shù)脂、或有機(jī)樹(shù)脂與無(wú)機(jī)材料作為構(gòu)成材料是優(yōu)選的。作為有機(jī)樹(shù)脂，把材料放入金屬模具，從容易采用通過(guò)加壓的形成工藝的觀點(diǎn)考慮，聚醚酮、聚亞苯基硫醚、芳香族聚酰胺、液晶聚合物、聚對(duì)苯二甲酸二丁醇酯等，當(dāng)加熱至300℃左右的溫度時(shí)發(fā)生熔融或軟化，另外，這些樹(shù)脂在160℃左右的溫度，作為反射器不產(chǎn)生成為問(wèn)題的變形，從具有耐熱性這點(diǎn)看是優(yōu)選的。另外，比所述樹(shù)脂軟化溫度低的聚碳酸酯及對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，通過(guò)加入玻璃纖維10～50％左右，耐熱性提高到160℃以上，并且從把材料投入金屬模具，通過(guò)適用加壓形成的成型方法的觀點(diǎn)看，是優(yōu)選的。除玻璃纖維外，含氧化硅、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅等金屬與陶瓷材料微粒，也可以提高耐熱性。另外，也可以采用熱固性樹(shù)脂。例如，環(huán)氧樹(shù)脂聚合物(作為固化劑，具有多個(gè)氨基的化合物、具有多個(gè)羥基的化合物、酚醛類樹(shù)脂等)、聚酰亞胺、蜜胺樹(shù)脂、脲樹(shù)脂等。把這些單體或前體放入金屬模具，通過(guò)加熱、加壓成型。
作為基材的成型方法，首先舉出把材料放入金屬模具，通過(guò)加壓形成的壓縮成型。除此之外，還可舉出注射成型、擠出成型等。
(2)反射層本發(fā)明的反射器的反射層由銀或銀合金形成。本發(fā)明中反射層的形成采用非電解電鍍法，即通過(guò)涂布法形成反射層。涂布中使用的涂料是金屬鹽溶液、與還原劑溶液的2種，涂布在反射器的表面上，在反射器的表面上加以混合。例如，當(dāng)采用銀時(shí)，涂布中使用的涂料采用氨性硝酸銀溶液和還原劑溶液。在涂布時(shí)，當(dāng)采用輥涂、棒涂、毛刷涂布法等進(jìn)行涂布時(shí)，所用的機(jī)械與涂布面接觸的方法均不能采用，如旋轉(zhuǎn)涂布、流延涂布、噴霧涂布等那樣，在涂布時(shí)，所用的機(jī)械與涂布面不接觸的方法是優(yōu)選的。例如，當(dāng)為旋轉(zhuǎn)涂布時(shí)，從不同的2個(gè)涂料配管分別把硝酸銀溶液與還原劑溶液滴至反射器表面，在表面進(jìn)行混合的方法是優(yōu)選的。當(dāng)采用噴霧涂布時(shí)，也是從不同的2個(gè)噴嘴分別把硝酸銀溶液與還原劑溶液滴至反射器表面，在表面進(jìn)行混合的方法是優(yōu)選的。
作為還原劑，例如，可以舉出硫酸肼、氫氧化鈉、乙二醛、三乙醇胺、硫代硫酸鈉、抗壞血酸、次磷酸、膦酸等。
反射層為50nm以上是優(yōu)選的。如在50nm以上，則透光量被明顯抑制，幾乎無(wú)反射光。當(dāng)比50nm薄時(shí)，透光量變大，反射光量減少。為使透光量幾乎為0，反射層的厚度為100nm以上是優(yōu)選的。當(dāng)過(guò)厚時(shí)，膜的物理強(qiáng)度下降，故優(yōu)選300nm以下。更優(yōu)選200nm以下。由所述可知，反射層的膜厚優(yōu)選50～300nm，更優(yōu)選100～200nm。
另外，為了提高銀的密合性，預(yù)先涂布氯化錫溶液是優(yōu)選的。
(3)銀移動(dòng)抑制層本層是由從硅化合物形成的粘合劑與無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成。該層抑制銀或銀合金移動(dòng)的理由，可以認(rèn)為是通過(guò)添加的粒子，在與該層的反射層界面形成細(xì)微的凹凸，該凹凸抑制銀粒子的移動(dòng)所致。
從硅化合物形成的粘合劑，具體的可以舉出具有烷氧基硅烷基的粘合劑材料、或具有鹵化甲硅烷基的粘合劑材料，其詳情在后面介紹。作為無(wú)機(jī)粒子，可以舉出氧化硅、氧化鋁、氧化鈦等。其中，這種移動(dòng)效果抑制優(yōu)良的是氧化硅。抑制銀移動(dòng)的層，將這些材料溶解或分散在適當(dāng)?shù)囊后w中(下面介紹的溶劑)的涂料，通過(guò)涂布、固化而形成是優(yōu)選的。其理由可以認(rèn)為是涂布、固化工序由于是非真空工藝，其制造成本可以降低。對(duì)涂料的各種材料說(shuō)明如下。
(a)粘合劑材料烷氧基硅烷基或鹵代甲硅烷基，受水分等影響，醇或鹵原子脫離，變成在硅上結(jié)合了羥基的結(jié)構(gòu)。其與別的烷氧基硅烷基或鹵代甲硅烷基反應(yīng)，在醇、鹵化氫脫離的同時(shí)，形成硅-氧-硅鍵。當(dāng)該反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，烷氧基硅烷基或鹵代甲硅烷基變成氧化硅。從而形成粘合劑。即，由烷氧基硅烷基或鹵代甲硅烷基形成的粘合劑是氧化硅。
因氧化硅在可見(jiàn)區(qū)域無(wú)吸收，是實(shí)質(zhì)上透明的材料。由于折射率低至1.5左右，所以，即使在銀的表面上形成，由于在與銀的界面上反射小，故具有對(duì)銀反射層的反射性能的影響輕微的優(yōu)點(diǎn)。
由于氧化硅微?？梢源_保膜的透明性，故希望其大小低于100nm。當(dāng)大于該值時(shí)，粒子將引起可見(jiàn)光的散射，銀移動(dòng)抑制層的光透過(guò)率下降而變略發(fā)白。由于可見(jiàn)光的區(qū)域大致在400～700nm，故下限400nm的1/4以上大小的粒子，即100nm以上，則容易引起可見(jiàn)光散射。因此，所用微粒小于100nm是優(yōu)選的。
下面對(duì)具有烷氧基硅烷基的材料加以說(shuō)明。具有鹵代甲硅烷基的材料也同樣處理。作為粘合劑材料，可以舉出硅溶膠。硅溶膠的一般配制方法如下所述。當(dāng)四烷氧基硅烷在弱酸性條件下加溫時(shí)，烷氧基發(fā)生水解而生成羥基，其與近傍的烷氧基硅烷基反應(yīng)，一邊形成硅-氧-硅鍵，一邊高分子化。一般，平均分子量達(dá)到數(shù)千。當(dāng)平均分子量過(guò)低時(shí)(分子量數(shù)百)，在其后通過(guò)加熱形成氧化硅膜時(shí)，產(chǎn)生一部分發(fā)生揮發(fā)的問(wèn)題。而當(dāng)平均分子量過(guò)高時(shí)(分子量數(shù)萬(wàn)以上)，由于不溶于所用的有機(jī)溶劑，在制成涂料時(shí)產(chǎn)生析出的問(wèn)題。
作為制造硅溶膠時(shí)使用的四烷氧基硅烷，可以舉出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四異丙氧基硅烷、四異丁氧基硅烷、四丁氧基硅烷等。此外，還可用具有鹵基的硅化合物，例如四氯化硅等代替烷氧基硅烷。
硅溶膠以外具有水解性殘基的硅化合物，除四烷氧基硅烷外，還包括具有氨基或氯基、巰基等的化合物。具體的可以舉出3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。特別是具有氨基、縮水甘油基、乙烯基等的硅烷偶合劑，與下述微粒的結(jié)合性高，作為膜從提高強(qiáng)度考慮是優(yōu)選的。另外，具有氨基的硅烷偶合劑，由于可以抑制銀的氧化，是更優(yōu)選的。
(b)無(wú)機(jī)粒子作為無(wú)機(jī)粒子，氧化硅、氧化鋁、氧化鈦等是優(yōu)選的。特別是從光透過(guò)性高、不易降低反射層的反射率的方面考慮是優(yōu)選的。
當(dāng)無(wú)機(jī)粒子為球形時(shí)，為使入射至膜的可見(jiàn)光(作為波長(zhǎng)為380～760nm)不被散射，故平均粒徑為190nm以下是優(yōu)選的。當(dāng)超過(guò)此值時(shí)，由于入射光散射，膜變混濁，反射層的反射光強(qiáng)度有下降之慮。另外，當(dāng)氧化硅微粒為鏈狀時(shí)，因與所述同樣的理由，粗度必須為190nm以下是優(yōu)選的。無(wú)機(jī)粒子的粒徑愈小，透明性愈提高。因此，優(yōu)選的是平均粒徑是100nm以下。在本發(fā)明中，氧化硅微粒大小的下限從容易得到的尺寸考慮是9nm左右，但如從在膜中良好分散考慮，即使比該值小也無(wú)妨。
因此，用作基體的具有水解性殘基的硅化合物，當(dāng)對(duì)溶劑的分散性也不充分時(shí)，由于凝聚而變成大的二次粒子，存在膜變得可見(jiàn)混濁的問(wèn)題。在這里，如可能的話，可使用無(wú)機(jī)粒子良好分散的溶劑，但根據(jù)基板的種類，有時(shí)存在不能使用這種溶劑的情況。在這種情況下，可添加分散劑。具體的是，非離子性分散劑是優(yōu)選的。離子性分散劑的一部分，有時(shí)可以促進(jìn)具有水解性殘基的硅化合物的聚合，在向基板涂布前，涂料粘度顯著上升，視場(chǎng)合，有可能變成凝膠狀或完全固化成固體，變得不能涂布，因此在使用時(shí)確認(rèn)是否發(fā)生這種現(xiàn)象是所希望的。另外，當(dāng)使用分散劑時(shí)，膜的強(qiáng)度有下降的傾向，所以，要探討分散劑盡可能不要使用，或即使使用也要盡量少。
無(wú)機(jī)粒子中，膠體二氧化硅作為氧化硅粒子是合適的。作為膠體二氧化硅，例如，可以舉出日產(chǎn)化學(xué)制造的有機(jī)硅溶膠、スノ一テツクス等。這些微粒由于在表面多數(shù)具有羥基，故親水性高。另外，以這些作為構(gòu)件形成的層為親水性，同時(shí)電阻極低。具體為1×1010～10×1010Ω左右。該值為玻璃、丙烯酸樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、PET樹(shù)脂等的萬(wàn)分之一～百萬(wàn)分之一，非常小。因此，塵埃等難以附著。另外，由于表面存在多個(gè)羥基，與通常的玻璃板等相比，具有烷氧基硅烷基的化合物結(jié)合的比例大。在該層上形成防水層時(shí)，羥基提高防水層的密合性，是優(yōu)選的。
無(wú)機(jī)粒子中，作為氧化鋁粒子，從涂布時(shí)在涂料中具有良好分散性這點(diǎn)看，形成氧化鋁溶膠形態(tài)是優(yōu)選的。
無(wú)機(jī)粒子中，氧化鈦，可通過(guò)往二氧化鈦溶膠的醇溶液中加酸，通過(guò)攪拌形成。二氧化鈦溶膠的醇溶液的濁度以若干高的等級(jí)中和，可以得到100nm以下粒子的細(xì)微氧化鈦粒子。
(c)溶劑涂料的溶劑對(duì)溶解、或均勻分散粘合劑是有效的。作為粘合劑材料，對(duì)所述硅溶膠及具有氧化硅微粒的涂料來(lái)說(shuō)，醇類溶劑是優(yōu)選的。具體的可以舉出乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇、正戊醇、異戊醇、叔戊醇等，關(guān)于醇類溶劑，一般的傾向是醇的碳數(shù)愈大，沸點(diǎn)愈高；支鏈愈多，沸點(diǎn)愈低。
(d)防水層移動(dòng)抑制層由氧化硅構(gòu)成。通過(guò)烷氧基硅烷基的聚合形成層時(shí)，引起脫醇反應(yīng)，膜的密度降低。因此，防水性不高。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間于高濕環(huán)境下放置時(shí)，水分逐漸浸入，銀反射層有被氧化的危險(xiǎn)。在這里，即使在高濕環(huán)境下為了提高銀反射層的耐久性，在移動(dòng)抑制層上設(shè)置防水層是優(yōu)選的。
作為防水層，不吸收可見(jiàn)光區(qū)域的反射光的透明材料是優(yōu)選的。另外，防水性必須高。另外，還要求160℃以上的耐熱性?？紤]到這些，氟類樹(shù)脂是優(yōu)選的。具體的可以舉出サイトツプ(旭硝子社制造)、INT304VC(INTスクリ一ン社制造)等。把這些用溶劑稀釋后進(jìn)行涂布，進(jìn)行加熱，使溶劑揮發(fā)，根據(jù)場(chǎng)合，使熱固化進(jìn)行制膜。除這些以外，還可以舉出聚對(duì)苯二甲酸萘二醇酯等耐熱性為1600以上的透明樹(shù)脂。
為了發(fā)揮防水性，厚的防水層是優(yōu)選的。具體的是50nm以上，優(yōu)選100nm以上。當(dāng)過(guò)厚時(shí)，物理強(qiáng)度有降低的傾向，作為層厚，200nm以下是優(yōu)選的。從防水性與物理強(qiáng)度考慮，防水層厚100～200nm是優(yōu)選的。
(5)基底層由于反射器基體采用有機(jī)樹(shù)脂構(gòu)成，故通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用，在長(zhǎng)時(shí)間被加熱時(shí)，存在低分子成分或單體成分揮發(fā)。因此，由于這些揮發(fā)成分不移動(dòng)至反射層、銀移動(dòng)層等側(cè)，故設(shè)置基底層作為阻擋膜也是優(yōu)選的。
作為基底層材料，氧化鈦、氧化硅是優(yōu)選的，這些均分別使所謂二氧化鈦溶膠、硅溶膠的材料固化后形成。作為移動(dòng)抑制層所涉及的硅溶膠的情況說(shuō)明省略。二氧化鈦溶膠可以通過(guò)四甲氧基鈦、四乙氧基鈦、四丙氧基鈦、四丁氧基鈦等聚合達(dá)到分子量數(shù)千后使用。
為了抑制基底層的低分子成分或單體成分揮發(fā)，層厚者是優(yōu)選的。具體的是優(yōu)選1μm以上。然而，當(dāng)層厚加大時(shí)，反射器基體與反射層的密合性有下降的傾向。具體的是，當(dāng)超過(guò)10μm時(shí)，密合性顯著下降。因此，從抑制低分子成分或單體成分揮發(fā)及密合性考慮，基底層的層厚優(yōu)選1～10μm。
反射器其次，采用本發(fā)明反射器的光源單元的模式圖示于圖3。在具有圖1或圖2的層結(jié)構(gòu)的反射器6中安裝了用粘接層7固定的發(fā)光管8。以發(fā)光管采用超高壓汞燈為例，其內(nèi)部有放電用電極9。發(fā)光管由電極10與導(dǎo)線11供電。連接發(fā)光管部分以外的導(dǎo)線，配置成不與發(fā)光產(chǎn)生高溫的發(fā)光管接觸，用導(dǎo)線固定用夾具12不彎曲地加以固定。用于形成粘接層的粘接劑必須耐發(fā)光管的發(fā)熱。因此，耐熱性高的陶瓷類粘接劑是優(yōu)選的。發(fā)光管在可見(jiàn)光區(qū)域有強(qiáng)的輸出功率是優(yōu)選的。另外，波長(zhǎng)短的紫外光使臭氧產(chǎn)生，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生該臭氧時(shí)，擔(dān)心會(huì)給反射器基體造成損壞。因此，作為發(fā)光管，采用高壓汞燈、超高壓汞燈是優(yōu)選的。作為燈的殼體構(gòu)件，可以舉出石英、玻璃。其中，從波長(zhǎng)短的紫外光可以切割這點(diǎn)考慮，玻璃是優(yōu)選的。
反射器分成2類的模式圖示于圖4。在圖4的類型中，如本發(fā)明以后所述，具有發(fā)光管一側(cè)設(shè)置第1反射器13，而另一側(cè)設(shè)置第2反射器14。采用這種結(jié)構(gòu)是由于，當(dāng)燈的輸出功率大而發(fā)熱大時(shí)，達(dá)到最高溫的發(fā)光管安裝部分，用樹(shù)脂制造的反射器基體有容易損壞的危險(xiǎn)。在該情況下，第1反射器13，采用玻璃等耐熱性高的構(gòu)件，而不與發(fā)光管直接接觸的第2反射器14采用樹(shù)脂。當(dāng)發(fā)光管采用超高壓汞燈時(shí)，消耗電力100～200W左右，反射器基體溫度最高達(dá)到140～160℃左右，當(dāng)消耗電力300W時(shí)上升至240℃左右，采用樹(shù)脂制造的反射器基體受熱變形。在這里，如圖4所示，反射器基體分成2類，當(dāng)?shù)?反射器13采用玻璃、而第2反射器14采用樹(shù)脂時(shí)，第2反射器14的溫度最高也僅上升至120℃左右。在這里，當(dāng)發(fā)光管的輸出功率大，由樹(shù)脂制造的反射器不耐用時(shí)，采用圖4的類型是優(yōu)選的。
用途本發(fā)明的反射器，可考慮在背投電視用光源單元中使用。另外，通過(guò)改變光學(xué)系統(tǒng)，也可以作為正面投影儀光源單元使用。另外，也可作為液晶顯示裝置的背照燈的反射部使用。此外，還可以在汽車等車輛用照明中使用。由銀及銀合金構(gòu)成的反射層，通過(guò)設(shè)置移動(dòng)抑制層可以提高耐熱性，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地輸出光量。
在本發(fā)明的反射器反射層上設(shè)置的銀移動(dòng)抑制層，除抑制銀的熱移動(dòng)以外，還可以期待電移動(dòng)抑制效果。例如，為了抑制銀的配線移動(dòng)，使夾持銀配線，形成銀移動(dòng)抑制層。具體的是，在形成銀配線的面上及銀配線上設(shè)置銀移動(dòng)抑制層。另外，還可以期待抑制玻璃、樹(shù)脂等非金屬面上形成的金屬層的移動(dòng)，在此情況下，通過(guò)使夾持金屬層來(lái)形成銀移動(dòng)抑制層。
下面通過(guò)實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍不受這些
實(shí)施例1在反射器基體上用噴霧法涂布金屬鹽溶液與還原劑溶液，形成反射層。金屬鹽溶液可以采用氨性硝酸銀溶液，還原劑溶液采用三乙醇胺。膜厚通過(guò)涂料濃度和噴霧時(shí)間控制，使平均膜厚控制在100nm成膜。
接著，把固體成分約2重量％的硅溶膠溶液及膠體二氧化硅(粒徑10～15nm，固體成分濃度為30重量％)以1∶5的比例配制混合溶液。形成反射層的所述2個(gè)反射器基體中的1個(gè)，用噴霧法將該溶液涂布在反射層上后，于160℃加熱10分鐘。從這種具有水解性基的硅化合物形成的粘合劑與無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的層，即形成銀移動(dòng)抑制層。膜厚通過(guò)涂料濃度和噴霧時(shí)間控制，使平均膜厚控制在50nm、90nm、100nm、200nm、240nm成膜。還準(zhǔn)備僅形成反射層，不形成銀移動(dòng)抑制層的反射器。
在這些反射器上安裝200W超高壓汞燈并開(kāi)燈。光量穩(wěn)定后測(cè)定光量，然后測(cè)定開(kāi)燈12小時(shí)后及120小時(shí)后的光量。結(jié)果示于表1。
表1

未形成銀移動(dòng)抑制層者，即使開(kāi)燈12小時(shí)光量降低20％。反之，形成銀移動(dòng)抑制層者，未發(fā)現(xiàn)光量降低。開(kāi)燈120小時(shí)的結(jié)果是，未形成銀移動(dòng)抑制層者，光量降低30％。然而，形成銀移動(dòng)抑制層者，當(dāng)膜厚在100nm以下時(shí)發(fā)現(xiàn)光量降低若干，但當(dāng)膜厚在100nm以上時(shí)未發(fā)現(xiàn)光量降低。開(kāi)燈120小時(shí)后，未形成銀移動(dòng)抑制層的反射層，肉眼觀察到失去光澤。然而，形成銀移動(dòng)抑制層的反射層，保持與開(kāi)燈前同樣的光澤。而開(kāi)燈12小時(shí)后及120小時(shí)后的反射層，或銀移動(dòng)抑制層的溫度均在約140～180℃，離燈越近愈高溫。
其次，通過(guò)密封強(qiáng)度試驗(yàn)調(diào)查銀移動(dòng)抑制層的密合性。結(jié)果一并示于表1。膜厚在200nm以內(nèi)達(dá)到1000N/m以上，當(dāng)比其厚時(shí)，密封強(qiáng)度有下降的傾向。因此，銀移動(dòng)抑制層的厚度，從抑制反射率下降考慮，100nm以上是優(yōu)選的，但從密合性這點(diǎn)考慮，200nm以下是優(yōu)選的。
由所述可知，在反射層上由具有水解性基的硅化合物形成的粘合劑與無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的層，即形成銀移動(dòng)抑制層的反射器，可以抑制反射層的反射率下降。另外，銀移動(dòng)抑制層的厚度為100～200nm是優(yōu)選的。
實(shí)施例2除用二氧化鋁溶膠(粒徑10～20nm，固體成分濃度為10重量％)等重量代替膠體二氧化硅以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行溶液配制、涂布、加熱，在反射層上用氧化鋁作為無(wú)機(jī)粒子，制造形成了厚度約100nm的銀移動(dòng)抑制層的反射器。
另外，往四丙基鈦中添加稀鹽酸，加濕，制作平均粒徑10nm的氧化鈦粒子。除用該粒子懸濁液(固體成分濃度為20重量％)等重量代替膠體二氧化硅以外，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行溶液配制、涂布、加熱，在反射層上，制造形成了厚度約100nm的銀移動(dòng)抑制層的反射器。
對(duì)這些反射器安裝200W超高壓汞燈并開(kāi)燈。光量穩(wěn)定后測(cè)定光量，然后測(cè)定開(kāi)燈12小時(shí)后、及120小時(shí)后的光量。結(jié)果示于表2。
表2

形成銀移動(dòng)抑制層的反射器，光量未發(fā)現(xiàn)下降。開(kāi)燈120小時(shí)后形成銀移動(dòng)抑制層的反射層，目視可知保持了與開(kāi)燈前同樣的光澤。
實(shí)施例3與實(shí)施例1同樣，制作在反射層上形成了厚度約100nm的銀移動(dòng)抑制層的反射器。
然后，把サイトツプCTL-107M(旭硝子社制造)，用附屬的稀釋溶液配制稀釋至1％的溶液。將該溶液在銀移動(dòng)抑制層上涂布后，通過(guò)加熱，制成在銀移動(dòng)抑制層上具有防水層的反射器。還有，還準(zhǔn)備銀移動(dòng)抑制層上不設(shè)置防水層的反射器。
將這些反射器安裝200W超高壓汞燈并開(kāi)燈。光量穩(wěn)定后測(cè)定光量，然后，把這些反射器于80℃、濕度80％RH的高濕恒溫槽中放置100小時(shí)后，再次開(kāi)燈，光量穩(wěn)定后測(cè)定光量。結(jié)果示于表3。
表3

未形成防水層的反射器，光量下降20％。反之，可知形成防水層的反射器，光量未下降。
實(shí)施例4與實(shí)施例3同樣，制作在銀移動(dòng)抑制層上形成防水層的反射器及未形成防水層的反射器。將這些反射器安裝200W超高壓汞燈并開(kāi)燈。光量穩(wěn)定后測(cè)定光量。
然后，從這些反射器上取下超高壓汞燈，于30℃、濕度70％RH、硫化氫濃度1.5ppm、二氧化氮?dú)怏w濃度3.0ppm的容器中放置24小時(shí)。再次在反射器上安裝200W超高壓汞燈并開(kāi)燈。光量穩(wěn)定后測(cè)定光量。結(jié)果一并示于表3。
未形成防水層的反射器，光量下降40％。反之，形成防水層的反射器，光量稍有下降。未形成防水層的反射器的反射層變成黑色。分析的結(jié)果表明，因?yàn)樯闪蚧y，硫化氫使銀硫化。
從實(shí)施例3、4可以確認(rèn)，通過(guò)在銀移動(dòng)抑制層上設(shè)置防水層，耐濕性及耐氣體性提高。
實(shí)施例5除在形成反射層前，在反射器上涂布固體成分約2重量％的硅溶膠溶液，通過(guò)加熱，形成基底層(層厚約1μm)以外，采用與實(shí)施例1同樣的方法，制作具有銀移動(dòng)抑制層(層厚約100nm)的反射器。另外，制作不具有銀移動(dòng)抑制層的反射器。在這些反射器上安裝200W超高壓汞燈并開(kāi)燈。光量穩(wěn)定后測(cè)定光量。
然后，從這些反射器上取下超高壓汞燈，于溫度200℃的恒溫槽中放置24小時(shí)。再次把這些反射器上安裝200W超高壓汞燈并開(kāi)燈。光量穩(wěn)定后測(cè)定光量。該實(shí)驗(yàn)是設(shè)定反射器在惡劣的高溫環(huán)境下使用的試驗(yàn)。結(jié)果示于表4。
表4

未形成基底層的反射器，光量下降20％。反之，形成基底層的反射器，光量稍有下降。未形成基底層的反射器的反射層表面有細(xì)微的凹凸。形成基底層的反射器未見(jiàn)該凹凸?？梢栽O(shè)想，該凹凸是任何物質(zhì)從反射器內(nèi)部揮發(fā)時(shí)而產(chǎn)生的。通過(guò)設(shè)置基底層，來(lái)自反射層側(cè)的揮發(fā)物被基底層封堵，通過(guò)抑制向反射層側(cè)的移動(dòng)，抑制反射層表面的凹凸而防止光量下降。
實(shí)施例6采用實(shí)施倒1中制作的反射器(銀移動(dòng)抑制層厚約100nm)制作液晶投影儀。為便于比較，制作采用未形成銀移動(dòng)抑制層的反射器的液晶投影儀。圖5示出制作的本發(fā)明液晶投影儀光學(xué)系統(tǒng)的模式圖。
首先說(shuō)明其光學(xué)系統(tǒng)。
把燈15發(fā)出的白色光用反射器16收集，通過(guò)凹透鏡17射向第1透鏡陣列18。第1透鏡陣列把入射光束分割成多個(gè)光束，有效地導(dǎo)至通過(guò)第2透鏡陣列19與偏光變換元件20。第2透鏡陣列分別由透鏡元件構(gòu)成，把對(duì)應(yīng)的第1透鏡陣列的透鏡元件圖像，投影至對(duì)應(yīng)于紅綠藍(lán)(RGB)3原色的影像顯示元件2R21及2G22、2B23一側(cè)。把這些第1透鏡陣列的各透鏡元件的投影圖像，通過(guò)集光透鏡24、及聚光器透鏡10R25、及10G26、10B27、第1轉(zhuǎn)換透鏡28、第2轉(zhuǎn)換透鏡29，在各影像顯示元件2R、2G、2B上重合。另外，在該光學(xué)系統(tǒng)中還設(shè)置用于改變光方向的反光鏡30～33。在所述過(guò)程中，通過(guò)二色鏡34、35把光源發(fā)出的白色光分離成RGB的3原色，照射分別對(duì)應(yīng)的影像顯示元件2R、2G、2B上。影像顯示元件2R、2G、2B的影像通過(guò)色合成棱鏡36進(jìn)行色合成，再通過(guò)投影透鏡37投影到屏幕38上，形成大畫(huà)面影像。另外，第1轉(zhuǎn)換透鏡、第2轉(zhuǎn)換透鏡，與影像顯示元件2R、2G相比，來(lái)自影像顯示元件2B的光源的光路變長(zhǎng)而得到補(bǔ)充。另外，聚光器透鏡10R、10G、10B，通過(guò)投影透鏡37有效的投影，可把通過(guò)影像顯示元件2R、2G、2B后的光線寬度加以抑制。
首先，亮度穩(wěn)定后，測(cè)定液晶投影儀的屏幕上亮度。然后，連續(xù)使用12小時(shí)后再次測(cè)定亮度。
結(jié)果是，未形成銀移動(dòng)抑制層者，即使使用12小時(shí)亮度下降20％。反之，可知形成銀移動(dòng)抑制層者，未發(fā)現(xiàn)亮度下降。
因此，可以確認(rèn)在反射層上由具有水解性基的硅化合物形成的粘合劑與無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的層，即具有形成了銀移動(dòng)抑制層的反射器的液晶投影儀，可以抑制圖像的亮度下降。
實(shí)施例7采用實(shí)施例1中制作的反射器(銀移動(dòng)抑制層的厚度為100nm)，制造背投型液晶投影電視。為便于比較，制造未形成銀移動(dòng)抑制層的背投型液晶投影電視。圖6示出本發(fā)明制造的背投型液晶投影電視的模式圖。
在殼體39中安裝了光學(xué)元件40、反射鏡41、屏幕42。光學(xué)元件與圖5的光學(xué)系統(tǒng)中所示的屏幕38以外的部分相當(dāng)。從光學(xué)元件輸出的圖像光到達(dá)反射鏡41后，向著屏幕42前進(jìn)。這種圖像在屏幕上顯示。
首先，亮度穩(wěn)定后，測(cè)定背投型液晶投影電視的屏幕上亮度。然后，連續(xù)使用12小時(shí)后再次測(cè)定亮度。
結(jié)果是，未形成銀移動(dòng)抑制層者，即使使用12小時(shí)亮度下降20％。反之，可知形成銀移動(dòng)抑制層者，未發(fā)現(xiàn)亮度下降。
因此，可以確認(rèn)在反射層上由具有水解性基的硅化合物形成的粘合劑與無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的層，即具有形成了銀移動(dòng)抑制層的反射器的背投型液晶投影電視，可以抑制圖像的亮度下降。
實(shí)施例8采用實(shí)施例1中使用的溶劑，在圖7所示的光源單元中形成反射層43、及銀移動(dòng)抑制層44。
具有作為光源的發(fā)光二極管芯片45，用絕緣層46夾持，通過(guò)導(dǎo)線葉片47供給電力。另外，在絕緣層下設(shè)置放熱基板48，散失光源單元的發(fā)熱。即使這樣，當(dāng)連續(xù)開(kāi)燈12小時(shí)時(shí)，溫度上升至100℃前后。
另外，還準(zhǔn)備只有反射層，即不形成銀移動(dòng)抑制層的反射器。
其次，采用該反射器的圖像顯示裝置示于圖8。
把所述光源單元49數(shù)個(gè)并列，作成圖像顯示裝置用光源。在其上配置光學(xué)構(gòu)件組(圖中未詳示，但示出擴(kuò)散板、棱鏡片等)，再在其上設(shè)置非發(fā)光型顯示板51(在這里為液晶顯示板)。在圖中未詳示，但非發(fā)光型顯示板由背面?zhèn)绕獍濉⒁壕?、彩色過(guò)濾器層、前面偏光板等構(gòu)成起初，亮度穩(wěn)定后測(cè)定圖像顯示裝置的亮度。然后，連續(xù)使用12小時(shí)，再度進(jìn)行測(cè)定亮度。
結(jié)果是，未形成銀移動(dòng)抑制層者，使用12小時(shí)亮度也降低10％。反之，可知形成銀移動(dòng)抑制層者，未發(fā)現(xiàn)亮度降低。
因此可以確認(rèn)，在反射層上，由具有水解性基的硅化合物形成的粘合劑與無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的層，即具有形成銀移動(dòng)抑制層的光源單元的圖像顯示裝置，在長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，可以抑制圖像的亮度降低。

在汽車的前照燈用反射器基體上，采用實(shí)施例1中使用的溶液，形成反射層及銀移動(dòng)抑制層。還準(zhǔn)備只有反射層，即不形成銀移動(dòng)抑制層的反射器。在此處安裝前照燈用鎢燈，光量穩(wěn)定后測(cè)定光量，再連續(xù)開(kāi)燈12小時(shí)后測(cè)定光量。
結(jié)果是，未形成銀移動(dòng)抑制層者，使用12小時(shí)亮度也降低10％。反之，可知形成銀移動(dòng)抑制層者，未發(fā)現(xiàn)亮度降低。
因此可以確認(rèn)，在反射層上，由具有水解性基的硅化合物形成的粘合劑與無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成的層，即具有形成銀移動(dòng)抑制層的汽車前照燈，在長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，可以抑制亮度降低。
權(quán)利要求
1.反射器，該反射器依次具有反射器基體、反射層與抑制層；其中，該反射層由銀或銀合金構(gòu)成，該抑制層是在含硅的薄膜中具有無(wú)機(jī)粒子的層。
2.按照權(quán)利要求1中記載的反射器，其中，所述反射器基體由有機(jī)樹(shù)脂、或有機(jī)樹(shù)脂與無(wú)機(jī)材料形成。
3.按照權(quán)利要求1中記載的反射器，其中，所述無(wú)機(jī)粒子由氧化硅、氧化鋁、氧化鈦的任一種形成。
4.按照權(quán)利要求1中記載的反射器，其中，所述反射層的層厚為100nm以上200nm以下。
5.按照權(quán)利要求1中記載的反射器，其中，所述抑制層的層厚為100nm以上200nm以下。
6.按照權(quán)利要求1中記載的反射器，其特征在于，在所述抑制層上具有由氟類樹(shù)脂構(gòu)成的防水層。
7.按照權(quán)利要求6中記載的反射器，其特征在于，所述防水層的層厚為100nm以上200nm以下。
8.按照權(quán)利要求1中記載的反射器，其特征在于，在所述反射器基體與所述反射層之間，具有由氧化鈦或氧化硅構(gòu)成的基底層。
9.按照權(quán)利要求8中記載的反射器，其特征在于，所述基底層的層厚為1μm以上10μm以下。
10.按照權(quán)利要求1中記載的反射器，其特征在于，在所述抑制層上具有由氟類樹(shù)脂構(gòu)成的防水層，并且，在所述反射器基體與所述反射層之間，具有由氧化鈦或氧化硅構(gòu)成的基底層。
11.按照權(quán)利要求10中記載的反射器，其特征在于，所述防水層的層厚為100nm以上200nm以下，并且所述基底層的層厚為1μm以上10μm以下。
12.投影儀，該投影儀具有光源、反射來(lái)自該光源的光的反射器、影像顯示元件和投影透鏡，其中所述反射器為權(quán)利要求1中記載的反射器。
13.投影儀，該投影儀具有光源、反射來(lái)自該光源光的反射器、影像顯示元件和投影透鏡，其中所述反射器為權(quán)利要求10中記載的反射器。
14.按照權(quán)利要求12中記載的投影儀，其特征在于，所述影像顯示元件具有夾持在一對(duì)基板間的液晶層。
15.按照權(quán)利要求12中記載的投影儀，其特征在于，所述反射器從接近光源一側(cè)開(kāi)始依次配置所述抑制層、所述反射層、所述反射器基體。
16.投影電視，該投影電視具有光源、反射來(lái)自該光源光的反射器、影像顯示元件、投影透鏡、反射來(lái)自該投影透鏡光的反射鏡、和把該反射鏡反射的光映出的屏幕，其中所述反射器為權(quán)利要求1中記載的反射器。
17.投影電視，該投影電視具有光源、反射來(lái)自該光源光的反射器、影像顯示元件、投影透鏡、反射來(lái)自該投影透鏡光的反射鏡、和把該反射鏡反射的光映出的屏幕，其中所述反射器為權(quán)利要求10中記載的反射器。
18.按照權(quán)利要求16中記載的投影電視，其特征在于，所述影像顯示元件具有夾持在一對(duì)基板間的液晶層。
19.按照權(quán)利要求16中記載的投影電視，其特征在于，所述反射器從接近光源一側(cè)開(kāi)始依次配置所述抑制層、所述反射層、所述反射器基體。
全文摘要
本發(fā)明涉及抑制由銀或銀合金構(gòu)成反射層的熱移動(dòng)引起的反射率下降。本發(fā)明提供一種投影型圖像顯示裝置中使用的反射器，及采用該反射器的光源、圖像顯示裝置，其特征在于，是在把來(lái)自光源的光束反射出，把從該光源射出的光束用顯示元件進(jìn)行光強(qiáng)度變調(diào)，把該光強(qiáng)度變調(diào)的圖像光用投影透鏡擴(kuò)大后顯示的投影型圖像顯示裝置中使用的反射器，在該反射器的反射面?zhèn)?，至少由銀或銀合金構(gòu)成的反射層、及無(wú)機(jī)粒子與粘合劑構(gòu)成的層來(lái)構(gòu)成；在以此結(jié)構(gòu)為特征的反射器中，由所述無(wú)機(jī)粒子與粘合劑構(gòu)成的層的粘合劑是由硅化合物形成的。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1912456SQ20061000682
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者佐佐木洋, 中村清美, 百生秀人, 西村貞之, 平田浩二, 安達(dá)啟 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所