(57)【要約】【課題】  ＤＬＰや反射型液晶パネルなどの表示輝度や画像の精密さが向上した光源が用いられるリアプロジェクションテレビに使用可能な、直径０．５ｍｍ以下の微細なピンホールの無い大サイズの表面鏡提供する。【解決手段】  ガラス基板に金属膜と金属酸化物膜とが成膜されてなる表面鏡において、金属膜にＡｌ膜を、金属酸化物膜にＳｉＮxＯy膜とＮｂ2Ｏ5膜を用いる。ガラス基板上には、Ａｌ膜、ＳｉＮxＯy膜、Ｎｂ2Ｏ5膜を順次積層するか、ＳｉＮxＯy膜、Ａｌ膜、ＳｉＮxＯy膜、Ｎｂ2Ｏ5膜を順次積層する表面鏡である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板に金属膜と金属酸化物膜とが成膜されてなる表面鏡において、ガラス基板の上にＡｌ膜、ＳｉＮxＯy膜、Ｎｂ2Ｏ5膜を順次積層してなることを特徴とする表面鏡。
【請求項２】
ガラス基板とＡｌ膜との間にＳｉＮxＯyが成膜されてなることを特徴とする請求項１に記載の表面鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属膜と酸化物膜とが積膜されてなる表面鏡に関し、特にスクリーンの背面から画像を投影するリアプロジェクションテレビに用いる表面鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大画面表示装置としてリアプロジェクションテレビ、フラットパネルディスプレイおよびプロジェクションテレビなどがあるが、中でもリアプロジェクションテレビは、安価であるという理由から、かなりの普及がみられる。
【０００３】
リアプロジェクションテレビは、ＣＲＴ等の表示画面を、光学系を用いてスクリーンに映すものであり、鏡を用いて表示光を反射させることにより、小さい奥行きで光路を長くして、大きなスクリーンに映すようにしている。
【０００４】
リアプロジェクションテレビに用いられる鏡として、ガラス基板に銀鏡反応でＡｇ膜を成膜し、Ａｇ膜上に保護膜を形成してなる、いわゆる裏面鏡といわれるものと、ガラスの表面に金属膜を形成してその上に酸化物膜を形成して、酸化物膜の面から光を入射して、金属膜で反射させる表面鏡とが用いられている。
【０００５】
裏面鏡は、反射膜が耐久性のある保護膜を用いて保護されており、浴室などに用いることができるほど耐久性は良いが、光は、Ａｇ膜で反射する他にガラス面でも反射をするため、スクリーンに映し出される表示には２重像が生じるという問題や、ガラス基板による表示光の吸収のため、反射率が低いといった問題点がある。
【０００６】
物理蒸着法などでガラス面に金属膜を成膜されてなる表面鏡は反射率が大きく、金属膜が表示光を、ガラスを通過させずに、直接反射させるため、２重像の問題もない。
【０００７】
例えば、特許文献１には、Ａｇを主成分としてＰｄ、ＡｕおよびＲｕを添加した金属膜をスパッタリング法で作成される表面鏡が開示されている。
【０００８】
しかし、このような鏡は、一般家庭用で使用されるリアプロジェクションテレビに使用するには、貴金属を用いるため高価であり、また、高温・高湿雰囲気に対する耐久性に問題がある。
【０００９】
そこで、最近は金属膜にＡｌを用いた表面鏡が用いられている。例えば、Ａｌを用いた表面鏡として特許文献２では、基板にＴｉＯ2、ＡｌＯ2、Ａｌ、ＴｉＯ2の順に薄膜を積膜した反射鏡が提案しされている。この表面鏡の反射率は９０％以下であり、また、反射膜の硬度に難点がある。
【００１０】
また特許文献３には、基板にＳｉＯ2、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｌ2Ｏ３の順に薄膜を積膜した反射鏡が提案されているが、この表面鏡の反射率も低く、リアプロジェクタテレビに用いることはできない。
【００１１】
そこで、一般的に用いられている表面鏡は、ガラス基板にＡｌ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2の順に成膜した増反射タイプの反射鏡が使用されているが、この膜構成は、耐磨耗性能が劣り、表面が汚れた場合に布等で拭く事ができない。
【００１２】
この欠陥を解決するものとして、特許文献４は、基板にＡｌ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＳｉｘＮｙの順に薄膜を積膜した表面鏡が提案されている。この膜構成の表面鏡は、耐磨耗性の改善が見られるが、Ａｌ膜の構造は改善されていないので、十分な硬度や耐久性が得られていない。
【００１３】
最近、プロジェクションテレビは、そのサイズが６０インチ以上と、大型化が進み、また、Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｎｇ（テキサツインストルメント社、登録商標）や反射型液晶パネルなどの表示輝度や画像の精密さが向上した光源が用いられるようになり、従来確認できなかった表面鏡の膜欠陥に起因する微細なピンホールがスクリーン上に汚れとして見え画面品質を損なう問題が出てきた。
【００１４】
すなわち、従来、表面鏡の膜欠陥は、直径０．５ｍｍ以下であれば問題無しとされていたが、直径０．３ｍｍ程度の微細なピンホールも問題となることが判明しており、このようなピンホールの無い大サイズの表面鏡が求められている。
【特許文献１】特開２００１−２２６７６５号公報
【特許文献２】特開平６−５１１１０号公報
【特許文献３】特開平６−１３０２１０号公報
【特許文献４】特開平６−１３０２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
直径０．３ｍｍ程度の微細なピンホールの無い、大サイズの表面鏡を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の表面反射鏡は、ガラス基板に金属膜と金属酸化物膜とが成膜されてなる表面鏡において、ガラス基板の上にＡｌ膜、ＳｉＮxＯy膜、Ｎｂ2Ｏ5膜を順次積層してなることを特徴とする表面鏡である。
【００１７】
また、本発明の表面反射鏡は、前記表面鏡において、ガラス基板とＡｌ膜との間にＳｉＮxＯyが成膜されてあることを特徴とする表面鏡である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の表面鏡は、リアプロジェクションテレビが必要とする微細なピンホールが少ない表面鏡を提供することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
微細なピンホールが無い表面鏡を得るために、ガラス基板、Ａｌ膜、ＳｉＯ2膜、Ｎｂ2Ｏ5の順に構成される表面鏡において、ピンホールの発生を調査したところ、直径０．５ｍｍ以下のピンホールは、Ａｌ膜及びＮｂ2Ｏ5膜単層膜ではピンホールが発生していないこと、ＳｉＯ2の成膜時に発生していることが判明した。
【００２０】
さらに、Ｓｉターゲットを用いてＳｉＯ2を成膜する際に、Ｓｉ表面にＳｉＯ2の絶縁膜が生成し電荷が蓄積された結果発生する、マイクロアーキングと呼ばれる微細な異常放電が局所的に発生しているのが観察された。また、マイクロアーキングの発生頻度とピンホールの発生個数とに相関関係のあることがわかった。
【００２１】
従って、表面鏡の直径０．５mm以下のピンホールは、このＳｉＯ2膜を成膜時のマイクロアーキングが原因である事が特定された。
【００２２】
そこでＳｉＯ2を成膜時にこのマイクロアーキングを無くす方法を検討した。
その結果、ＳｉＯ２の代わりに同じ屈折率、吸収を有するＳｉＮxＯy膜を用いることにより、マイクロアーキングを減少させることに成功した。またこのＳｉＮxＯyを用いた表面鏡は、ＳｉＯ2を用いた表面鏡と同じ光学特性と耐久性を有することも確認された。
【００２３】
このＳｉＮxＯy膜が、マイクロアーキングを防止するメカニズムは、Ｓｉターゲット表面にマイクロアーキングの発生源となるＳｉＯ2の生成を防止する事で成膜時の電圧を低下させマイクロアーキングを発生しにくくする効果がある。
【００２４】
本発明の表面鏡は、これらのピンホールが非常に少ない表面鏡として、ガラス基板の上にＡｌ膜、ＳｉＮxＯy、Ｎｂ2Ｏ5からなる膜構成の表面鏡を見出したものである。
【００２５】
図３は、本発明の表面鏡が用いられる、リアプロジェクションテレビ１の構成を示す概略図である。リアプロジェクションテレビ１は、主に、ケーシング５の中に、映像投射装置２と、映像投射装置２から投射される映像を反射する反射鏡３、反射鏡３で反射される映像を映すスクリーン４等で構成される。映像投射装置２は、ＣＲＴ等の表示装置と映像を投射するための光学系で構成されている。
【００２６】
本発明の表面鏡３は、図１に示すような、ガラス基板１１に、Ａｌ膜１３、ＳｉＮｘＯｙ膜１４、Ｎｂ2Ｏ5膜１５が、この順に物理蒸着法で積膜されて、反射膜１０を形成する表面鏡３′、または、図２に示すように、ガラス基板１１に、ＳｉＮxＯｙ膜１２、Ａｌ膜１３、ＳｉＮｘＯｙ膜１４、Ｎｂ2Ｏ5膜１５、がこの順に物理蒸着法で積膜されて、反射膜１０′を形成する表面鏡３″である。
【００２７】
ガラス基板１１にはフロート法で製作される板ガラスを用いることができ、Ａｌ膜１３あるいはＳｉＮxＯｙ膜１２を成膜するガラス表面を、成膜する前にイオンエッチング処理したものを好適に用いることができる。
【００２８】
また、高平坦度ガラスと呼ばれる表面のうねりの少ないガラスや、研磨した平坦度が優れたガラスを用いることが好ましい。
【００２９】
物理蒸着法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法等の方法を用いることができる。なかでも、成膜が容易なこと、膜の密着性が良好なこと等から、スパッタリング法が推奨される。
【００３０】
図２に示す、ガラス基板１１の表面に成膜されるＳｉＮxＯｙ膜１２は、その上に形成されるＡｌ膜１３を直接ガラス基板に積膜するものより、Ａｌ膜の結晶性を更に高めて、ガラス基板１１とＡｌ膜１３との密着性を向上させるのために成膜するもので、１〜５０ｎｍの膜厚とすることが好ましい。さらに、ＳｉＮxＯｙ膜１２の厚みは、１００ｎｍ程度と厚くした場合も特に問題はないが、Ａｌの結晶性は、５０ｎｍ以上では殆んど変わらないので、コスト的に５０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００３１】
Ａｌ膜１３は、６０ｎｍ以上の膜厚にすれば９０％以上の可視光線反射率が得られ、また、６０ｎｍ以上で厚みを増やしても反射率は大きくならないので、膜厚は６０ｎｍとすれば十分である。但しそれ以上の膜厚としても、特に問題はない。
【００３２】
Ａｌ膜は、アルミニウムターゲットを用い、Ａｒガスなどの不活性雰囲気下でスパッタリングして得ることができる。
【００３３】
Ａｌ膜には、Ａｌの耐食性向上対策として、０〜５重量％以下のＭｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎｄから選ばれる１種以上の金属を含んだものを用いることができる。Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎｄを含ませるには、アルミニウムターゲットにＭｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎｄを含有させたターゲットを用い、Ａｒガス等の不活性雰囲気中で成膜することによって得られる。
【００３４】
但し、Ａｌ膜に含ませるＭｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎｄが５重量％を越えると、Ａｌの結晶性が損なわれ反射率が低下するので好ましくない。
【００３５】
また、耐久性能を向上させるためにＡｌ膜に含有させる、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎｄは、Ａｌ膜の結晶の構造を崩し、反射率の低下となるので、含有量はできるだけ抑えることが好ましい。
【００３６】
Ａｌ膜の上のＳｉＮxＯｙ膜１４は、Ａｌ膜１３と最上膜のＮｂ2Ｏ5膜１５との密着性を向上させる効果もある。
【００３７】
ＳｉＮxＯｙ膜１４の厚みを３０ｎｍ以上にすれば、Ａｌ膜に直接Ｎｂ2Ｏ5膜を積膜したもの比べ、十分な硬度と耐高温・高湿性を有する表面鏡が得られる。またＮｂ2Ｏ5との屈折率の違いによる反射率の増反射効果を得るには、ＳｉＮxＯｙ膜１４の厚みは、８０±４０ｎｍとすることが好ましい。
【００３８】
ＳｉＮxＯｙ膜１４は、Ｓｉターゲットを用い、Ａｒガス、酸素ガス、窒素ガスの混合ガス雰囲気下でスパッタリングすることにより得られる。Ｓｉターゲットには、一般的にＢやＡｌが含まれたものが使用される。Ａｒガス、酸素ガス、窒素ガスの比率は、容積比で、Ａｒガス：３５〜８０％、酸素ガス：１５〜４５％、窒素ガス：５〜２５％とすることが最適である。
【００３９】
但し窒素が酸素に対して少なすぎるとＳｉＯ2の膜となってしまい。アーキングが発生しピンホールが増加する。また多すぎるとＳｉ3Ｎ4となり、表面鏡の光学特性や耐久性に悪い影響を与える。
【００４０】
また、成膜されるＳｉＮxＯｙ膜１４は、０．５≦ｘ≦１．５、０．５≦ｙ≦１．９とすることが好ましい。
【００４１】
Ｎｂ2Ｏ5膜１５は、ニオブターゲットを用い、Ａｒガスに対して５０〜１００重量％の酸素含有雰囲気下でスパッタリングすることにより得られ、金属膜の保護と増反射を目的として成膜される。
【００４２】
表面鏡１３をリアプロジェクションテレビに用いるためには、Ｎｂ2Ｏ5膜１５の厚みを３０ｎｍ以上とすることにより、十分な耐高温・高湿性と耐摩耗性が得られる。またＳｉＮxＯｙとの屈折率の違いによる反射率の増反射効果を得るには、Ｎｂ2Ｏ5膜１５の厚みは６０±４０ｎｍとすることが好ましい。
【実施例】
【００４３】
以下本発明の一例として、成膜方法にスパッタリング法を採用した実施例を詳述するが、本発明の反射鏡は、この成膜法に限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
洗浄、乾燥した厚み３ｍｍ、サイズ６００ｍｍ×６００ｍｍのフロート法板ガラスを用いて図２に示す膜構成の表面鏡３″を作製した。成膜は全てスパッタリング法で行った。
【００４５】
最初に、Ａｒ１００（ｓｃｃｍ）、酸素７０（ｓｃｃｍ）で真空圧０．１０ｐａの雰囲気において、高周波電源装置（出力３ｋ、２Ａ）を用い、電圧は１０００ｖを印加して反応性プラズマを発生させ、反応性プラズマの下を、約１（ｍｍ／ｍｉｎ）の速度でガラスを通過させ、ガラス表面の改質を行った。
【００４６】
次に、中周波電源を用いて、Ｓｉターゲットを取り付けたデュアルカソード用いて、アルゴン１２０（ｓｃｃｍ）、酸素６０（ｓｃｃｍ）窒素３５（ｓｃｃｍ）で真空度０．３０（ｐａ）の雰囲気において厚み３０ｎｍのＳｉＮｘ０ｙ膜１２を成膜した。
【００４７】
次いで、ＳｉＮｘＯｙ膜の上に、同様の電源を用いて、Ａｌターゲットを取り付けたデュアルカソード用いて、Ａｒ３００（ｓｃｃｍ）の雰囲気で厚み８０ｎｍのＡｌ膜１３を成膜した。
【００４８】
次いで、厚み８０ｎｍのＳｉＮｘＯｙ膜１４を、同様の電源、カソードを使用しＳｉターゲットを用いて、Ａｒ１２０（ｓｃｃｍ）、酸素７０（ｓｃｃｍ）、窒素３５（ｓｃｃｍ）圧力０．４６（ｐａ）の雰囲気で成膜した。
【００４９】
さらに、ＳｉＮｘＯｙ膜１４の上に、Ｎｂターゲットを用いて、Ｎｂ２Ｏ５膜を６０ｎｍ成膜した。成膜は同様の電源、カソードを使用しＮｂターゲットを用いてＡｒ３００（ｓｃｃｍ）、酸素１２０（ｓｃｃｍ）、圧力０．２８（ｐａ）の雰囲気で成膜した。
【００５０】
実施例２
図１に示す、ガラス基板１１とＡｌ膜１３との間にＳｉＮｘＯｙを成膜しない、実施例１とは異なる反射鏡３′を作製した。この反射鏡の作製は、ガラス基板１１とＡｌ膜１３との間にＳｉＮｘＯｙを成膜しないことを除いて、実施例１と全く同じ条件で行った。
【００５１】
比較例１
実施例１のＳｉＮｘＯｙの代わりにＳｉＯ２膜をＳｉターゲットを用いて成膜した以外は、全て実施例１と同様の成膜を行い、表面鏡を作製した。ＳｉＯ２膜の厚みはＳｉＮｘＯｙの厚みと同じにした。
【００５２】
〔ピンホールの評価〕
実施例１、実施例２、比較例１の表面鏡に関して、ピンホールの発生を評価した。評価方法は、１０００ｍｍ×６００ｍｍサイズのガラス基板１０枚において直径０．３ｍｍ〜０．５ｍｍのピンホールの発生個数を確認した。発生個数の確認は、成膜開始直後、成膜開始から経過した時間が６時間後、１２時間後、２４時間後に行った。
【００５３】
確認されたピンホールの発生個数を表１に示す。表１のピンホールの発生個数はサンプル１０枚に確認されたピンホールの個数である。
【００５４】
【表１】
2007140371.tif 000003
【００５５】
表１に示すように、ＳｉＮｘＯｙを用いた表面鏡の実施例１、２は、２４時間経過後もピンホールの発生は、非常に少なかったが、ＳｉＯ２を用いた比較例１は、成膜直後のピンホールは少ないが、時間と共にピンホールの個数が増加し、１２時間経過後にはピンホール無しの表面鏡を作製できないことが判明した。
【００５６】
〔反射率の評価〕
実施例１、実施例２、比較例１に対して、分光光度計  （Ｕ−４００  型．日立製作所製）により入射角度８度の可視光線波長による反射率を測定した。反射率の測定結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
2007140371.tif 000004
【００５８】
実施例１、２の反射鏡は、比較例１とほとんど差異が無く、ＳｉＯ２膜をＳｉＮｘＯｙ膜に変更しても、反射率に大きな変化の無いことが確認された。
〔耐久性の評価〕
実施例１、実施例２、比較例１に対して以下の各評価項目の耐久性を評価した。
【００５９】
密着性：接着テープ  （スコッチメンディングテープ  ３Ｍ＃８００）を膜上に貼着後、これを引き剥がし、４５ｍｍφ当たりの成膜した膜の剥離、膜に発生したピンホール数（個数）を顕微鏡で観察、測定する。
【００６０】
硬度：膜表面に６枚重ねのネルを介在させて４５０ｇ／ｃｍ２の重錘を乗せ、これをストローク距離１００ｍｍで５００回往復摺動して、該摺動部の透過率の変化を測定する。
【００６１】
耐湿性能：５０℃、９５％ＲＨの雰囲気中に２４時間放置する。その後、洗浄しテスト前後で外観品質の異常が無い事を確認する。
【００６２】
耐高温性能：７０℃の雰囲気中に２４時間放置する。その後、洗浄しテスト前後で外観品質の異常が無い事を確認する。
【００６３】
耐高低温性能：４０℃、３０％ＲＨの雰囲気中に２４時間放置後、１時間自然放置後、−１０℃の雰囲気中に２４時間放置後、１時間自然放置するというサイクルを１サイクルとして２サイクル実施する。その後、洗浄しテスト前後で外観品質の異常が無い事を確認する。
【００６４】
耐塩水性能：３５℃の雰囲気中に５％塩水雰囲気に２４０時間放置する。その後洗浄しテスト前後で外観品質の異常が無い事を確認する（塩水噴霧試験ＩＳＯ  ９２２７）。
【００６５】
表３に、耐久性の評価結果を示す。
【００６６】
【表３】
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【００６７】
実施例１、２と比較例１との耐久性はほとんど差異が無く、ＳｉＯ２膜をＳｉＮｘＯｙに変更しても、耐久性的に問題のないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例２の、表面鏡の膜構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１の、表面鏡の膜構成を示す概略断面図である。
【図３】リアプロジェクションテレビの構成を示す概略図である。
【図４】比較例１の表面鏡の膜構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    リアプロジェクションテレビ
２    映像投射装置
３    表面鏡
４    スクリーン
５    ケーシング
１０    反射膜
１１    ガラス基板
１２    ＳｉＮｘＯｙ膜
１３    Ａｌ膜
１４    ＳｉＮｘＯｙ膜
１５    Ｎｂ２Ｏ５膜
１６    ＳｉＯ２膜
【図１】
2007140371.tif 000006
【図２】
2007140371.tif 000007
【図３】
2007140371.tif 000008
【図４】
2007140371.tif 000009