专利名称：反射膜和反射镜以及电视机的制作方法
技术领域：
本发明涉及反射膜、应用该反射膜的反射镜以及使用该反射镜作为图像反射用反射镜的投射型图像放大装置。
在投射型图像放大装置(包括投射型电视机)中，为使该装置的框体小型化，在图像的发光源(例如液晶投影器)和投影屏幕之间具备反射镜，用反射镜反射图像并投影到前述屏幕上。(参照图7)以往，用玻璃反射镜或者将已做成反射面的反射膜用粘接剂张贴在金属框架的反射镜、作为前述反射镜。
玻璃镜、特别是表面镜(光不透过作为反射面的支承体的玻璃的镜称为表面镜)虽然在平滑性、耐用性、反射特性等方面很出色，但有破碎的危险性和重的缺点。例如在43英寸投射型图像放大装置中用的玻璃反射镜，大小为869mm×583mm，如果加上其安装用的加强板等的重量，则达到4Kg。因此，不能减轻重量和降低费用。
另一方面，张贴反射膜结构的反射镜(下面称为膜反射镜)，在相同尺寸下为1Kg左右，能谋得轻量化，在投射型图像放大装置中的使用急剧增加。
图14表示液晶投射型图像放大装置的光学零件配置的一例。在图14中，图像由使用液晶板的液晶投影器50的投射光投射、在反射镜49上反射、并在屏幕48上对投影图像56进行成像。
然而，如图14所示，当反射镜49使用以往的膜反射镜时，屏幕48上的投映图像56就一边被着色、一边出现被分光成彩的现象。
图11表示以往膜反射镜中使用的反射膜的剖视图。在以往的膜反射镜中使用的反射膜，是以透明膜43为基体并在其上蒸镀金属薄膜42后，以透明膜侧的金属面为反射面的结构(这种反射镜因为光是穿透过作为反射面的支承体的膜43所以称为背面镜)。在与金属薄膜42的透明膜43侧的相对侧上，形成耐久性高的金属膜或者形成树脂做成的保护膜41。也就是说，金属薄膜42的前面是成为基体的透明膜43，背面施加确保耐久性等的保护手段41。
在这种结构中，入射光44射入到透明膜43中、在金属薄膜上被反射，反射光45再次通过透明膜43反射出。
因此，在投射光射入该透明膜、在金属面反射、再次通过前述透明膜并射出的过程中，发生前述分光、着色等的问题。其理由如下。
图12表示作为以往例的基体的透明膜的底板的方向状态。如图12所示，作为基体的透明膜材料、使用幅度宽、长度长的聚酯薄膜46等。然而，这种聚酯薄膜46在聚酯薄膜46的制造过程中，通常会增加不少伸长。因此，膜内的高分子在膜的长度方向和宽度方向上呈方向性。由于在膜中产生的该高分子的方向性，膜便具有多折射光线的光学各向异性。经过多折射物质反射的场合下反射是复杂的。众所周知多折射是当入射方向不同时，异常光的折射率也随之变化。而且，入射光的波长不同，折射率也不一样。
因此，在以往例的通过透明膜、射入偏振光、用反射面反射、从透明膜射出的过程中，入射的偏振光的偏振光轴是旋转的。其状况因颜色不同而异。此外，它们也因射向反射镜的入射角和方向不同而不同。
图13表示以往例的液晶投射型图像放大装置的光学零件的配置。在图13中，从液晶投影器50输出的图像，在液晶投影器投射透镜51投光、在反射镜49反射、在屏幕48上放大投影。通过液晶板，来自投影器投影的光线进行偏振光、成为P偏振光或者S偏振光。
聚束于屏幕上一点的光线，在反射镜的宽范围内、反射来自液晶投影器发光的偏振光。
因此，在液晶投影器中将前述加工过程中被延伸的透明膜用作膜反射镜射入、反射光线的场合，屏幕上的成像是在反射镜的宽范围内生成的相互不同的偏振光轴的偏振光的合成、而且它们是色度不同的复杂的像的合成。
如前所述，在屏幕48上的投映图像56一边被着色、一边被分光成彩虹那样的色。在如特开平4-339642所示的膜反射镜的场合，是以通常的PET膜侧为反射镜的背镜面，会发生如前所述的问题。由此，在屏幕上会时而发生色度偏差、时而产生彩虹一样的颜色、时而发生波纹状线纹、时而发生二重像或者多重像。
此外，光不仅在金属薄膜上反射，而且还在PET膜表面上反射。并且因PET膜有作为支承材料的必要，所以不能做得太薄，其结果便成为图像能看到二重或者多重图像的原因，使画面质量劣化。
因此，以往的膜反射镜不适用于液晶投射型图像放大装置的反射用反射镜。
另一方面，在利用光不穿透作为反射面的支承体的膜的表面镜的场合，虽然没有前述背面镜的缺点，但因金属薄膜的反射面露出时，金属氧化且反射率降低，所以在金属薄膜的反射面上保护膜是必要，当用具有光学的各向异性的保护膜作为这种保护膜时，就会发生前述的问题。因此，希望开发耐环境性能优良的保护膜。
为解决前述课题，本发明在金属薄膜的两面上设置了树脂层的反射膜，树脂层的至少一面是无色透明且光学各向同性的，并以无色透明且光学各向同性的树脂层侧的金属薄膜用作反射面。树脂层的另一面是用于保护金属薄膜确保其耐久性和支承金属薄膜的手段。
使用这种反射膜的反射镜，因没有光学的各向异性、所以解决了以往的由于复杂折射而产生的诸多问题。
本发明将在有机溶剂中溶解的树脂用印刷等方法形成了膜(下面称为涂层)，其不具有光学的各向异性，是发现其光学各向同性的事实而被应用的。
前述无色透明且光学各向同性的树脂层是在基膜上形成金属薄膜后，用印刷等方法形成实施例中记载的材料。也就是说，用印刷形成树脂膜的场合，不具有光学的各向异性、不会使偏振光轴旋转。
本发明中，在用作反射面的金属薄膜上涂上前述树脂，光通过该涂层入射和反射。因此，是表面镜的一种形态。表面镜的膜反射镜涂层的穿透率与已有类型的将延伸基膜侧作为反射面的背面镜反射镜相比，有极高的穿透率。其理由是因为涂层的厚度能做得比基膜薄得多，而且涂层材料选定的自由度高、可以选定穿透率高的材料的缘故。因此，如前所述涂层的穿透率高，所以表面镜的反射率当然比背面镜的反射率高。此外，因涂层薄，即使产生例如二重图像也不会达到目视中使人感觉得到的程度，实用上也不会发生二重或者多重图像障害。
在将这种反射镜用于液晶投射型图像放大装置中的场合，能防止彩虹状色斑、波纹状线纹等无用信号使画面质量的劣化，不会发生二重图像，用在CRT投射型图像放大装置中，能提高亮度、析像度等改善画面质量。
采用本发明，能做成重量轻价格低的结构，不用说是液晶投射型即使在CRT投射型图像放大装置中也没有反射图像的色斑、可以提供对比度和析像度好、极其鲜明的图像。
图1表示本发明的反射膜的基本结构的剖视图。
图2表示实施例1的反射膜的剖视图。
图3A表示实施例2的反射膜的剖视图。
图3B表示实施例3的反射膜的剖视图。
图4表示实施例4的反射膜的剖视图。
图5A表示实施例5的反射镜的侧视图。
图5B表示实施例5的反射镜的立体图。
图6表示使用本发明反射镜的CRT投射型图像放大装置。
图7表示使用本发明反射镜的液晶投射型图像放大装置。
图8表示实施例5的液晶投射型图像放大装置的光学零件配置图1。
图9表示实施例5的液晶投射型图像放大装置的光学零件配置图2。
图10表示实施例1、2、3、4的反射膜光线反射率的图。
图11表示以往例中使用膜反射镜的透明膜的剖视图。
图12表示以往例的基体膜底板呈方向性状态的图。
图13表示以往的液晶投射型图像放大装置的光学零件配置图1。
图14表示以往的液晶投射型图像放大装置的光学零件配置图2。
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。
图1表示本发明的反射膜的基本结构的剖视图。在金属薄膜2的两面设置树脂层1、3。该树脂层的单面1为无色透明且具有光学各向同性的性能，以该金属薄膜为反射面、构成反射镜。不用作该金属薄膜的反射面侧的另一树脂面3用于保护金属膜，其材料可以是与前述反射面侧相同的树脂，也可以不相同。
实施例1参照图2的剖视图，对本发明实施例1的反射膜进行说明。在作为基体的树脂膜4上形成金属薄膜5，并在其上面形成涂层6。入射光7从该薄膜状的涂层射入，在金属薄膜5上反射成反射光8。
基体的树脂膜4使用25μm厚的PET膜。使在张贴膜的场合从易于张贴的观点出发，10～100μm的厚度是合适的，在特别的场合厚度也可以到300μm。此外，因表面的平滑性、均匀性是极其必要的，所以使用的膜要求不含有粒状紫外线吸收剂和润滑剂等使膜产生凹凸的固形物。在该基体的树脂膜4上用电阻加热式连续蒸镀成厚度约1000的银(Ag)的薄膜作为金属薄膜5。Ag的厚度在500到3000左右是合适的。在500以下，光线反射率劣化到80％以下，不能达到作为反射镜的基本功能。当超过3000时，膜的硬度过强使操作性劣化、同时由于皱纹容易产生显著的折缝。而且还成为费用增加的主要原因。
接着，用照相凹板涂层法形成无色透明的树脂系涂层6。使用热可塑性的聚脂系和热硬化型环氧树脂·密胺系的树脂，还混合少量的异氰酸盐。将它们溶解在丁酮(MEK)、醋酸丁酯、丁基溶纤剂的混合溶剂中使用。涂膜形成后的加热硬化在170℃5分钟的条件下进行。
硬化后的涂层的厚度是3μm。这种厚度是用于防止金属薄膜的氧化和硫化的必要的厚度，能充分满足表面保护的要求。这种涂层生成的树脂膜显示出光学的各向同性。而且这种涂膜的透明度极高，显现示出98％以上的穿透率。
作为涂层，虽然对用聚脂系、环氧·密胺系的结构例进行了说明，但也可以用热硬化型聚丙烯系、UV硬化型的聚脂系聚丙烯系·环氧树脂系。即使无色透明的涂膜厚度为数十μm，如果穿透率在97％以上，也可以不用特别指定同样地用来实施。
实施例2下面，参照图3A、图3B的剖视图对本发明的实施例2的反射膜进行说明。在基体的树脂膜9上形成金属薄膜10，并在其上面形成涂层的第一层13，再在其上面形成涂层的第二层14。入射光11从该膜状的二层树脂的涂层面射入，穿透涂层14、13，在金属薄膜10上反射、并再次穿透涂层13、14，形成反射光12。
基体的树脂膜9使用25μm厚的PET膜。利用电阻加热式蒸镀法，在其上形成厚度约为1000的Ag膜作为金属薄膜10。
接着，在金属薄膜10上，用照相凹板涂层法形成无色透明的树脂系涂层的第一层13。材料用热可塑性的聚脂系和热硬化型环氧树脂·密胺系的树脂，还混合少量的异氰酸盐。将它们溶解在丁酮(MEK)、醋酸丁酯、丁基溶纤剂的混合溶剂中使用。
涂膜形成后的加热硬化在170℃5分钟的条件下进行。硬化后的厚度是0.3μm。这种厚度是用于Ag蒸镀后直接地防止Ag氧化和硫化的最低限度所必要的厚度。这种涂膜的透明度极高，显示出98％以上的穿透率。
接着，在其上形成第二层的涂层14。在其上使用将聚丙烯树脂和异氰酸盐溶解在前述溶剂中的溶液。将这种溶液用适合于涂敷厚度比较固定的反向涂敷法进行印刷。
由此，涂层13、14形成了总厚度约3μm的无色透明的该二层涂膜。在它们的涂层上生成的树脂膜，显示出光学的各向同性。而且，这种二层的涂层13、14，表现出防止金属薄膜氧化和满足表面保护的特性。
用以上条件制造的反射膜，能得到如图10中39所示的反射率r＝95％(波长λ＝550nm时)的膜(根据岛津制作所UV3000积分球的全反射光测定)。
接着，用盐水喷雾试验、确认在该层上有无针孔等的涂膜缺陷。这种试验以盐水喷雾16hr、无喷雾8hr为一个周期反复进行。
其结果，没有进行涂层13、14的试品，对于在5个周期时刻Ag被腐蚀流失，相反施加了涂层的试品即使在50个周期时刻、其外观和反射率全然没有变化，所以可以认为不存在针孔。
接着，进行1400hr连续60℃、90％Rh的高湿试验，连续60℃的高温试验，连续-40C的低温试验，-20℃～60℃的热周期试验，但反射率与初期相比没有变化，所以极其稳定。
实施例3
下面，参照图3B的剖视图对本发明的实施例3的反射膜进行说明。图3B是在图3A的实施例2的膜上再加一层、即形成第三涂层15。第三涂层15的材料与涂层的第二层14相同。这种三层结构的涂层13、14、15的厚度合计为5μm。在特别苛刻的环境下使用其耐环境可靠性可进一步提高。
此外，虽然在实施例1～实施例3的说明中用Ag作为金属薄膜进行了说明，但也可以用铝(Al)。这种场合，虽然反射率低了百分之几，但根据用途也可以充分地使用。图10表示Ag和Al薄膜的反射膜的反射率不同，Al的反射率40不及Ag的反射率39。
虽然对用PET膜作为基体的树脂膜4、9进行了说明，但其并不必是透明的，可以是任何颜色。此外，不限于PET，同样地能使用聚碳酸酯、聚丁烯对酞酸盐、PEN等不含粒子状的紫外线吸收剂和润滑剂等使反射膜凹凸的固形物、表面平滑、耐涂层的硬化温度、长期间稳定地耐受规定以上张力的膜都可同样使用。
虽然对用电阻加热式连续蒸镀法作为金属薄膜的形成法进行了说明，但感应加热式、电子束加热式等的连续蒸镀法和溅射连续蒸镀法等的成膜法也同样可以实施。
虽然对用热可塑性聚脂系和热硬化型环氧·密胺系的树脂、异氰酸盐和丙烯系树脂作为涂层材料进行了说明，若涂膜厚度为数μm、涂膜单体的光线穿透率为95％以上的树脂，如果具备耐久性，则不用特别指定。进而，将它们适当地混合使用，也能同样地实施。
此外，虽然对将它们溶解在丁酮(MEK)、醋酸丁酯、丁基溶纤剂的混合溶剂中的结构进行了说明，但如果充分溶解使用的树脂、得到适合于名种印刷机器使用的粘度和摇溶性，则丙烯系、乙醚系等同样地能使用。
虽然对用照相凹板法和反向涂敷法作为印刷这些树脂的方法进行了说明，但如果用滚涂法、浸渍法、染涂法等可以对膜进行μm为单位的均匀地连续地印刷的方法，同样地也能使用。
实施例4图4表示实施例4的反射膜的剖视图。实施例1～实施例3是表面镜，实施例4是背面镜。在无方向性、无延伸、光学各向同性的无色透明的厚度25μm的PET膜18上，与实施例1到实施例3相同、形成1000厚度的Ag的薄膜17。
以金属薄膜17的表面保护和耐久性为目的的、用印刷法形成保护膜16。这种结构是以PET膜侧作为反射面便用。
此外，在膜的材料中虽然对用PET进行了说明，但膜的材料如果其高分子没有方向性、在其制造过程中不延伸、无色透明而且光学各向同性，则都能使用。
实施例5将实施例1到实施例4中已说明的反射膜，放在如图5所示铝框体21的侧面23上使其处于拉伸的状态、粘接剂(小西G5800橡胶粘接剂、约10μm厚度)贴上。进而，将反射膜围在铝框体21的反面、用粘接带24将反射膜的端面粘住。这时，利用铝框体21的外围部的高度2mm、厚度3mm的筋25、规范反射膜的高度，铝框体的全部外周成为反射镜的有效面积。此外，为了在张开反射膜22时可以滑动，在该筋25上做成R。图5B表示这样制造出的反射镜的立体图。
此外，张力的测定是在常温下用上底690mm、下底960mm、高520mm的梯形框体，在中央部直径25mm的圆盘上施加30g/cm2的压力、测定沉入值。其常温下的沉入值在3mm到7mm的范围。铝框体如图5A所示断面是用模具连续拉出，作成长尺寸的型材。将它在规定的长度上切成切口为斜面并对接。焊接该对接部分，作成梯形形状的铝框体21。其平面度在将筋25向下装在定盘上时，必须在1mm以下。
在这样作成的反射镜27上，如图9所示，使液晶投射器31的像反射，并将图像投射到穿透型屏幕26上。其结果，反射图像38不会发生彩虹状的模糊颜色和波纹、图像极其鲜明。
如图8所示，这是由于从液晶投影器31发出的投射光33的偏振光轴与反射光34的偏振光轴相同。也就是说，是由于经反射镜的反射、偏振光轴的角度没有变化。
图7是48英寸液晶投射型图像放大装置。在图7中，26是屏幕、27是反射镜、30是框体、31是液晶投影器、32是透镜。图6是48英寸CRT投射型图像放大装置。在图6中，26是屏幕、27是反射镜、30是框体、29是CRT投影器、28是透镜。
如图6和图7所示，本发明的反射镜安装在48英寸投射型图像放大装置上，使规定图像图形放映出来，测定黑色显示单元和白色显示单元的亮度、求得其比率。将白色亮度/黑色亮度称为对比度。其结果。相对于以往反射镜的34.5本发明反射镜为38.2。因此，能够确认对比度提高了10％左右。
此外，映出规定的析像度评价图表时在画面中央部，能确认以往反射镜的析像度为440根左右，本发明的反射镜为470根。提高了6.8％左右。
此外，作为将反射镜张贴在铝框体上的方法，不限于目前的这种方法，也可在框体的顶面或者反面用粘接剂固定膜反射镜，而且，也可以不用粘接剂，如张贴鼓的皮那样，用金属框架将反射膜紧固在框体上进行固定。
框体材料不限于目前的铝，也可以是Ti、Ni等轻金属或者树脂，采用聚合物合金、渗入玻璃纤维聚合物等重量轻、刚性强的材料，同样也能实现。
如图6和图7表示将前述作成的反射镜安装在投射型图像放大装置上，能得到相当廉价鲜明度析像度比以往都好的图像。而且，也能使用在以往难于使用的液晶投射型图像放大装置上。此外，能大幅度地减少制品的重量。
权利要求
1.一种反射膜，其特征在于，包括在金属薄膜的两面上设置树脂层，至少一面的树脂层使用无色透明且具有光学各向同性的材料。
2.一种反射膜，其特征在于，在树脂膜的单面上形成金属薄膜，在所述金属薄膜的表面上形成元色透明且具有光学各向同性的树脂涂层。
3.如权利要求2所述的反射膜，其特征还在于，具有涂敷溶解于有机溶剂中的材料并使其硬化而形成的所述涂层。
4.如权利要求2所述的反射膜，其特征还在于，将丙烯系和密胺系以及聚脂系中的一种以上材料混合组成无色透明且光学各向同性的树脂、构成所述涂层。
5.如权利要求2所述的反射膜，其特征还在于，所述涂层为二层以上。
6.如权利要求2所述的反射膜，其特征还在于，使用可视光域的反射率在85％～99％范围的Ag或者Al的所述金属薄膜。
7.如权利要求2所述的反射膜，其特征还在于，使用不含粒子状固形物的PET和PMMA以及PC中的一种作为所述树脂膜。
8.如权利要求2所述的反射膜，其特征还在于，在不含粒子状固形物的PET和PMMA以及PC中的一种，其厚度从10μm到300μm的树脂膜的单面上、形成厚度在500到5000的范围所述金属薄膜，并在其上用无色透明且光学各向同性的树脂、形成从1μm到20μm厚度的所述涂层。
9.一种反射膜，其特征在于，在无色透明且光学各向同性的树脂膜的单面上形成金属薄膜，在所述金属薄膜的露出面侧上形成由树脂组成的保护膜，以树脂膜面作为反射面的结构。
10.如权利要求9所述的反射膜，其特征还在于，所述树脂膜是厚度在10μm～300μm的无方向性元延伸的树脂膜，所述金属薄膜厚度在500～5000的范围，将树脂涂敷成1μm～20μm厚度作为所述保护膜。
11.如权利要求9所述的反射膜，其特征还在于，使用不含粒子状固形物的PET和PMMA以及PC中的一种作为所述树脂膜。
12.如权利要求9所述的反射膜，其特征在于，丙烯系和密胺系以及聚脂系中的一种以上材料混合组成无色透明且光学各向同性的树脂、构成所述保护膜。
13.如权利要求9所述的反射膜，其特征还在于，使用可视光域的反射率在85％～99％范围的Ag或者Al的所述金属薄膜。
14.一种反射镜，其特征在于，将权利要求1、2和9所述的反射膜张架在框体上。
15.如权利要求14所述的反射镜，其特征还在于，当在反射镜中央部直径为25mm的圆盘上施加30g/cm2的压力时，在常温下反射膜沉入7mm到3mm。
16.一种CRT用的投射型图像放大装置，其特征在于，使用权利要求14所述的反射镜作为图像反射用反射镜。
17.一种CRT用的投射型图像放大装置，其特征在于，使用权利要求15所述的反射镜作为图像反射用反射镜。
18.一种液晶板用的投射型图像放大装置，其特征在于，使用权利要求14所述的反射镜作为图像反射用反射镜。
19.一种液晶板用的投射型图像放大装置，其特征在于，使用权利要求15所述的反射镜作为图像反射用反射镜。
全文摘要
本发明揭示一种反射膜和反射镜以及电视机，包括在金属薄膜的两面设置树脂层，至少一面树脂层使用无色透明且光学各相同性的材料，改善了色度偏差、波纹状线纹和多重图像的反射膜；在树脂膜的单面上形成金属薄膜，用印刷等在其表面上形成无色透明且光学各向同性的树脂涂层的反射膜；将这种反射膜张架在框体上的反射镜；用这种反射镜作为图像反射用反射镜，改善了析像度、对比度的液晶板以及CRT用的投射型图像放大装置。
文档编号H04N5/74GK1166753SQ97113140
公开日1997年12月3日 申请日期1997年5月16日 优先权日1996年5月17日
发明者山下武彦, 三谷胜昭, 阪口広一 申请人:松下电器产业株式会社