JP2018181619A - ガラス導光板 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な手順でガラス導光板の輝度を高める技術を提供する。【解決手段】ガラス導光板11は、表面である光出射面26と、前記表面に対して背面を構成する光反射面32と、前記光出射面と前記光反射面との間に、前記光出射面及び前記光反射面に対して略垂直に設けられ、光源から照射される光を受光する入光端面28と、を含むガラス板12と、前記ガラス板12の前記入光端面28に設けられ、前記ガラス板12の屈折率よりも屈折率が低い樹脂層50と、を含む。【選択図】図1
Description
本発明は、ガラス導光板に関する。
従来から、LEDなどの低消費電力光源を使用したエッジライト方式の表示装置が知られている。エッジライト方式の表示装置では、相互に対向する2つの主面を有する導光板と、該導光板の一つの端面に対向して配置された光源とが使用される。ここで、導光板の「端面」とは、導光板の2つの主面を相互に接続する側面を意味する。また、光源と面する端面を、特に、「入光端面」と称する。エッジライト方式では、光源からの光は、導光板の入光端面に入光される。その後、導光板に入光した光は、導光板の内部を伝播し、導光板の一つの主面(「光出射面」という。)から出射される。
一般に、このようなエッジライト方式の表示装置の導光板として、樹脂系の基板やガラス板等の透明基板が用いられている。特許文献1及び特許文献2には、樹脂系の基板を用いた場合に、光を拡散させるために、入光端面に凹凸パターン設けた構成が記載されている。凹凸パターンを設けることにより、輝度ムラをさらに低減することができるとされている。また、例えばガラス板を用いた場合に、導光板の輝度を高めるために、入光端面に鏡面加工等の研削加工を施し、入光端面を滑らかにすることが行われている(例えば特許文献3)。
ガラス板は、樹脂系の基板よりも剛性が高く劣化も少なく、耐熱性にも優れるため、特に、大画面の薄型テレビや屋外で用いられる表示装置等においては導光板としてガラス板を用いることにメリットがある。導光板として光源の光を高輝度かつ輝度ムラがなく均一に光出射面から光を出射するためには、導光板の入光端面に鏡面加工等を施すことが好ましい。
しかし、従来のように、入光端面を鏡面とする研磨加工等を施す処理は、手間がかかり、コストもかかるという課題があった。また、HDR(High Dynamic Range)等の高画質技術に対応するためには、導光板の輝度をさらに高める必要があった。
本発明は、輝度を高め、輝度ムラを顕著に抑えたガラス導光板を提供することを目的とする。
本発明のある態様によれば、第1の主面と、前記第1の主面に対向する第2の主面と、前記第1の主面と前記第2の主面をつなぎ、前記第1の主面と前記第2の主面に対して略垂直に設けられた少なくとも一つの端面と、を含むガラス板と、前記ガラス板の前記端面のうち光源の光を入光する入光端面の少なくとも一部に設けられた樹脂層とを有し、前記ガラス板の屈折率ng、前記樹脂層の屈折率naが、ng>naであるガラス導光板が提供される。
本発明のガラス導光板によれば、入光効率を上げてガラス導光板の輝度を高め、輝度ムラを顕著に抑えることができる。
次に、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、図面中の記載において、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する符号を付すことにより、重複する説明を省略する。また、図面は、特に指定しない限り、部材又は部品間の相対比を示すことを目的としない。よって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。
〔液晶表示装置10〕
図1は、本実施形態における液晶表示装置10の構成の一例を示す側面図である。
図1は、本実施形態における液晶表示装置10の構成の一例を示す側面図である。
液晶表示装置10は、面状発光装置14と、液晶パネル16とを含む。液晶表示装置10は、例えば液晶テレビ、デジタルサイネージ等の薄型化が図られた電子機器に搭載される。面状発光装置14は、ガラス導光板11を含む。
〈液晶パネル16〉
液晶パネル16は、厚さ方向の中央に配設される液晶層を挟むように配向層、透明電極、ガラス板及び偏光フィルターが積層されて構成される。また、液晶層の片面には、カラーフィルターが配設されている。液晶層の分子は、透明電極に駆動電圧を印加することにより配光軸周りに回転し、これにより所定の表示を行う。
液晶パネル16は、厚さ方向の中央に配設される液晶層を挟むように配向層、透明電極、ガラス板及び偏光フィルターが積層されて構成される。また、液晶層の片面には、カラーフィルターが配設されている。液晶層の分子は、透明電極に駆動電圧を印加することにより配光軸周りに回転し、これにより所定の表示を行う。
〈面状発光装置14〉
本実施形態の面状発光装置14は、エッジライト型とすることができる。これにより、薄型化を図ることができる。面状発光装置14は、光源18、ガラス導光板11、反射シート20、各種光学シート22及び反射ドット24を含む。
本実施形態の面状発光装置14は、エッジライト型とすることができる。これにより、薄型化を図ることができる。面状発光装置14は、光源18、ガラス導光板11、反射シート20、各種光学シート22及び反射ドット24を含む。
〈光源18〉
光源18は、特に限定されるものではないが、LED(Light Emitting Diode)、熱陰極管、又は冷陰極管を用いることができる。光源18は、ガラス導光板11の入光端面28と対向する位置に配置される。また、光源18の背面側にリフレクタ30が設けられることによって、光源18から放射状に発射される光のガラス導光板11への使用効率が高められている。
光源18は、特に限定されるものではないが、LED(Light Emitting Diode)、熱陰極管、又は冷陰極管を用いることができる。光源18は、ガラス導光板11の入光端面28と対向する位置に配置される。また、光源18の背面側にリフレクタ30が設けられることによって、光源18から放射状に発射される光のガラス導光板11への使用効率が高められている。
〈ガラス導光板11〉
本実施形態において、ガラス導光板11は、ガラス板12及び樹脂層50とにより構成される。図9は、本実施形態におけるガラス導光板11の構成の一例を示す平面図である。
本実施形態において、ガラス導光板11は、ガラス板12及び樹脂層50とにより構成される。図9は、本実施形態におけるガラス導光板11の構成の一例を示す平面図である。
まず、ガラス板12について説明する。ガラス板12は、表面である光出射面26と、表面に対して背面を構成する光反射面32と、光出射面26と光反射面32との間に、光出射面26及び光反射面32に対して略垂直に設けられ、光源18から照射される光を受光する入光端面28と、端面34、36及び38とを含む。本実施形態では、入光端面28が一つの形態を説明するが、入光端面28はガラス板12の複数の面に設けられる等、複数設けられていてもよい。
光出射面26は、液晶パネル16と対向する面である。本実施形態では、光出射面26を平面視において矩形状としているが、光出射面26の形状はこれに限定されるものではない。また、光出射面26の大きさは、液晶パネル16に対応して決定されるため、特に限定されるものではない。ガラス板12は高い剛性を有するため、サイズが大きいほどその効果を発揮する。
光反射面32は、光出射面26の反対側の面である。光反射面32は、光出射面26に対して略平行となるよう構成されている。また、光反射面32の形状及びサイズは、光出射面26と同一となるよう構成されている。
ただし、光反射面32は光出射面26に対して必ずしも平行とする必要はなく、段差や傾斜を設けた構成としてもよい。また、光反射面32のサイズも光出射面26と異なるサイズとしてもよい。
入光端面28は、光源18と対向する端面である。端面34、36及び38は、入光端面28を除くガラス板12の非入光端面である。端面38は、入光端面28の反対側の面である。端面34及び36は、互いに対向し、それぞれ光出射面26と光反射面32との間に設けられる。
次に、樹脂層50について説明する。樹脂層50は、ガラス板12の入光端面28に設けられる。樹脂層50の屈折率は、ガラス板12の屈折率よりも低い。このような屈折率の低い樹脂層50をガラス板12の入光端面28に設けることにより、ガラス導光板11が光源18と対向する受光面での反射率を低下させることができ、ガラス導光板11への光源18からの光の入光量を増加させることができる。ガラス板12に入光端面28が複数設けられている場合は、それぞれの入光端面28に樹脂層が設けられていてもよい。
図2を参照して説明する。図2は、樹脂層50を設けた場合にガラス板12に光が透過するまでに生じる反射率Rが低下することを説明するための図である。
図2(a)に示すように、ガラス導光板11の受光面28aで樹脂層50が接する物質Aの屈折率をnc、樹脂層50の屈折率をna、ガラス板12の屈折率をngとする。物質Aからガラス板12の入光端面28に向かって垂直に光が入光する場合を考える。光が樹脂層50を通過してガラス板12に入る際に、物質Aと樹脂層50との間で生じる反射(反射率r1)と、樹脂層50とガラス板12との間で生じる反射(反射率r2)があり、ガラス板12に入光される光はR=r1+r2だけ低減される。反射率Rはフレネルの式から図中式(1)のように表すことができる。
例えば樹脂層50が接する物質Aが空気でnc=1、ガラス板12の屈折率ng=1.52と仮定し、樹脂層50の屈折率naを1から1.5の間で変化させると、反射率Rの値は、図2(b)に示すようになる。つまり、nc<na<ngのときに、樹脂層50を設けることにより受光面28aにおける反射率Rが低下することがわかる。
樹脂層50としては、さらに、透過率が高い材料を用いることができる。具体的には、樹脂層50をガラスに塗布したときに、波長550nmの光透過率が80%以上となる材料により構成することができる。これにより、ガラス導光板11の輝度を高く保つことができる。波長550nmの光透過率は85%以上であることがより好ましく、90%以上であることが特に好ましい。
樹脂層50としては、さらに、耐熱性が高い材料を用いることができる。具体的には、樹脂層50をガラスに塗布したときに、150℃で1000時間加熱された後の光透過率の低下が5%以下となる材料により構成することができる。これにより、光源18として高出力のLEDを用いた高温環境下でも、透過率の経時的な変化率を低く抑えることができる。150℃で1000時間加熱された後の透過率の低下は3%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましく、0.5%以下であることが特に好ましい。
樹脂層50の材料としては、上記条件を満たす材料を適宜用いることができるが、具体的には、樹脂層50の材料としては、例えば、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、PET樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いることができる。
樹脂層50の厚さ(光源18と対向する面からガラス板12と接する面までの厚さ)は、特に制限はされないが、例えば、数nm〜100μm程度とすることができる。ここで、樹脂層50の厚さは、樹脂層50の最も厚い部分の厚さとすることができる。
また、樹脂層50には、凹凸形状(セレーション)を形成することができる。図3は、樹脂層50に凹凸形状を形成した構成の一例を示す平面図である。図4は、図3に示す樹脂層50の構成の一例を示す拡大平面図である。図5は、図3に示す樹脂層50の構成の一例を示す拡大斜視図である。
樹脂層50に設ける凹凸形状は、図3から図5に示すように、例えば、光出射面26側から見た断面が円弧形状の単位パターン50aにより形成することができる。ただし、単位パターン50aの断面形状は円弧形状に限られず、例えば三角形状や凹み形状等種々の形状とすることもできる。
単位パターン50aは、例えば、ガラス板12の入光端面28において、光出射面26側から光反射面32側まで延在して設けられる。単位パターン50aの幅W(図4参照)は、特に限定されないが、例えば、10μm〜200μm程度とすることができる。また、単位パターン50aの高さH(図4参照)は、特に限定されないが、例えば、10μm〜100μm程度とすることができる。単位パターン50aの幅Wに対する厚さ(高さH)の比であるアスペクト比(H/W×100%)は、例えば、5%〜50%程度とすることができる。なお、隣接する単位パターン50a同士は連続して隙間がないように設けられていてもよいが、隣接する単位パターン50a間に隙間が生じ、ガラス板12の入光端面28面が露出している箇所があってもよい。
樹脂層50にこのような凹凸形状を設けることにより、光源18からの光18aを拡散させることができ、輝度ムラを低減することができる。
図6及び図7を参照して説明する。図6(a)は、ガラス板12に凹凸形状を有する樹脂層50を設けた場合の光源18からの光18aの拡散状況102を模式的に示す図である。図6(b)は、ガラス板12に樹脂層50を設けていない場合の光源18からの光18aの拡散状況104を模式的に示す図である。図7は、ガラス板12の平面図である。図7において、ガラス板12は、凹凸形状を有する樹脂層50(図7では不図示)を設けた領域(a)と樹脂層50を設けていない領域(b)とを含む。図7では、入光端面28と対向する位置に光源18を配置して、矢印の方向から光源18からの光18aを照射したときの光の発光状況を示す。
図6(a)に示すように、ガラス板12に凹凸形状を有する樹脂層50を設けた場合、光源18からの光18aが樹脂層50表面の凹凸形状により拡散されて102で示す破線のように広がる。そのため、隣接する光源18からの光18aが隙間なくガラス板12内に入光するようにすることができる。これにより、図7の領域(a)で発光領域106として示すように、ガラス板12の入光端面28で光源18からの光18aが領域全体に均一に拡散する。
一方、図6(b)に示すように、ガラス板12に直接光源18からの光18aが入光される場合、光18aは104で示す破線のようにそのままガラス板12に入光され、図中Xで囲んだ箇所のように、光源18からの光18aが照射されない箇所が生じる。これにより、図7の領域(b)に示すように、光源18からの光が照射されない輝度ムラ(目玉、X)が生ずることになる。ベゼルによって目玉は隠すことが出来る場合があるが、ベゼル幅が狭くなると隠せなくなることから、樹脂層50に、凹凸形状(セレーション)を形成することで光源の光の拡散性が向上し、輝度ムラを顕著に低減することができる。
図1に戻り、本実施形態において、ガラス板12の入光端面28は、鏡面加工されていてもよく、また鏡面加工されておらず、ガラスの製造時に切断しただけの状態又は粗加工を行っただけの状態であってもよい。
入光端面28に鏡面加工を施す場合、鏡面加工は、ガラスの製造時に行うことができる。鏡面加工した場合、入光端面28の表面粗さRaは、光源18からの光をガラス板12の内部に有効に入光させるために0.1μm以下であり、好ましくは0.03μm未満であり、さらに好ましくは0.01μm以下であり、特に好ましくは0.005μm以下である。これにより、光源18からガラス導光板11の内部に入光される光の入光効率を高めることができる。
ただし、後述する実施例で説明するように、本実施形態において、樹脂層50を設けることにより、光源18からガラス導光板11の内部に入光される光の入光効率を高めることができる。そのため、入光端面28の表面粗さRaは、端面34、36及び38と同程度とすることもできる。鏡面加工していない場合、入光端面28の表面粗さRaは、例えば、1.0μm以下、好ましくは0.8μm以下、より好ましくは0.4μm以下、さらに好ましくは0.1μm以下とすることができる。
ガラス板12の端面34、36及び38の表面粗さRaは、例えば1.0μm以下、より好ましくは0.8μm以下とすることができる。ただし、端面で光が散乱されて輝度ムラが生じるのを抑制するために、端面34、36及び38の表面粗さRaは、好ましくは0.4μm以下であり、さらに好ましくは0.1μm以下である。
ガラス板12の入光端面28に鏡面加工を施さず、ガラス製造時に切断しただけの状態又は粗加工を行っただけの場合においても、後述する実施例で説明するように、本実施形態において、樹脂層50を設けることにより、光源18からガラス導光板11の内部に入光される光の入光効率を高めることができる。これにより鏡面加工を施すことなく入光効率を高めることができるため、鏡面とする研磨加工等を施す処理を行わなくてよい。これにより手間を省きコストを抑えることができる。
なお、本明細書において、表面粗さRaと記載した場合、JIS B 0601〜JIS B 0031による算術平均粗さ(中心線平均粗さ)を指すものとする。ガラス板12の入光端面28並びに端面34、36及び38の表面粗さRaは、紫外可視近赤外分光光度計SolidSpec−3700(島津製作所製)を使用して測定する。
本実施形態に係るガラス板12の厚さ(光出射面26から光反射面32までの厚さ)は、例えば、0.5mm以上3mm以下程度とすることができる。ガラス板12の厚さを3mm以下とすることで、面状発光装置14を薄くすることができる。また、ガラス板12の厚さを0.5mm以上とすることで、十分な剛性を得ることができる。なお、ガラス板12の厚さは、この値に限定されるものではないが、この厚さであっても、厚さ4mm以上のアクリル製の導光板を有する面状発光装置と比較して、十分な強度を備えた面状発光装置14を提供できる。なお、ガラス板12の物性については後述する。
〈反射シート20〉
反射シート20は、アクリル樹脂等の樹脂シートの表面に光反射部材を被膜することにより構成される。反射シート20は、ガラス板12の光反射面32に対向するように配設される。加えて、反射シート20は、端面34、36及び38に配設されてもよい。反射シート20は、いずれも、ガラス板12から空間を空けて配設されてもよいし、ガラス板12に粘着性の樹脂層によって貼合されてもよい。
反射シート20は、アクリル樹脂等の樹脂シートの表面に光反射部材を被膜することにより構成される。反射シート20は、ガラス板12の光反射面32に対向するように配設される。加えて、反射シート20は、端面34、36及び38に配設されてもよい。反射シート20は、いずれも、ガラス板12から空間を空けて配設されてもよいし、ガラス板12に粘着性の樹脂層によって貼合されてもよい。
なお、反射シート20を端面34、36及び38に配設する場合は、端面34、36及び38のうち、少なくとも入光端面28に対向する端面38に配設すればよい。これにより、入光端面28から入光した光は、ガラス板12の内部で繰り返し全反射されながら光源18から離れる方向へ(図1における右方向に向けて)進行し、端面38に到達した際に、反射シート20によってガラス板12の内部に再度反射される。また、反射シート20を端面34及び36にも配設した場合には、ガラス板12の内部で散乱した光を、端面34及び36に到達した際に、反射シート20によってガラス板12の内部に再度反射させることができる。これにより、光源18の光を有効利用することができる。
反射シート20を構成する樹脂シートの材質として、アクリル樹脂を例示するが、これに限定されず、例えば、PET樹脂等のポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、及びそれらを組み合わせてなる材料等を用いることができる。反射シート20を構成する光反射部材としては、例えば、樹脂に気泡や粒子を内包させた膜や、金属蒸着膜等を用いることができる。
反射シート20には粘着性の透明樹脂層が設けられ、ガラス板12に貼合されてもよい。反射シート20に設けられる粘着性の透明樹脂層としては、例えば、アクリル樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、合成ゴム等を用いることができる。反射シート20の厚さは特に限定されないが、例えば0.01〜0.50mmのものを用いることができる。
〈各種光学シート22〉
各種光学シート22は、拡散シート・輝度向上シート・レンチキュラーシート等とすることができる。各種光学シート22としては、乳白色のアクリル樹脂製フィルム等を用いることができる。各種光学シート22は、ガラス板12の光出射面26から出射した光を拡散するため、液晶パネル16の背面側には輝度ムラのない均一な光が照射される。なお、各種光学シート22は、ガラス板12に当接しないよう所定位置に対向して配設されていてもよいし、ガラス板12に貼合されてもよい。
各種光学シート22は、拡散シート・輝度向上シート・レンチキュラーシート等とすることができる。各種光学シート22としては、乳白色のアクリル樹脂製フィルム等を用いることができる。各種光学シート22は、ガラス板12の光出射面26から出射した光を拡散するため、液晶パネル16の背面側には輝度ムラのない均一な光が照射される。なお、各種光学シート22は、ガラス板12に当接しないよう所定位置に対向して配設されていてもよいし、ガラス板12に貼合されてもよい。
〈反射ドット24〉
光反射面32には、複数の反射ドット24が備えられる。図1では、反射ドット24を記載している。複数の反射ドットは、碁盤目状に配置してもよく、その他の任意のパターンに配置してもよいし、ランダムに配置してもよいが、光出射面26から出射する光の輝度の分布が均一になるよう、適宜調整される。反射ドット24は、樹脂をドット状に印刷等の方法で形成したものであり、散乱粒子または気泡を含有していてもよい。
光反射面32には、複数の反射ドット24が備えられる。図1では、反射ドット24を記載している。複数の反射ドットは、碁盤目状に配置してもよく、その他の任意のパターンに配置してもよいし、ランダムに配置してもよいが、光出射面26から出射する光の輝度の分布が均一になるよう、適宜調整される。反射ドット24は、樹脂をドット状に印刷等の方法で形成したものであり、散乱粒子または気泡を含有していてもよい。
なお、入光端面28から入光した光の輝度は、ガラス板12の内部で繰り返し反射しながら進行するに従い漸次低下していく。そのため、本実施形態において、入光端面28から端面38に向けて、反射ドット24の大きさを異ならせてもよい。具体的には、入光端面28に近い領域における反射ドット24の直径は小さく設定し、これより光の進行方向に向かうに従い反射ドット24の直径が大きくなるよう設定することができる。反射ドット24の直径は、光出射面26から出射する光の輝度の分布が均一になるよう、適宜調整される。
このように、反射ドット24の大きさをガラス板12の内部の光の進行方向に向けて変化させることにより、光出射面26から出射する出射光の輝度の分布が均一化でき、輝度ムラの発生を抑制することができる。なお、反射ドット24の大きさを変えることに代えて、反射ドット24の数密度をガラス板12の内部の光の進行方向に向けて変化させることによっても、同等の効果を得ることができる。また、反射ドット24に代えて、入光した光を反射するような溝を光反射面32に形成することによっても、同等の効果を得ることができる。
以上のように構成された面状発光装置14において、光源18からガラス導光板11の内部に入光した光は、ガラス板12の光出射面26の内面、及び光反射面32の内面にて繰り返し全反射されながら進行する。また、反射ドット24及び反射シート20によって進行方向を変えた光が、ガラス板12の液晶パネル16と対向した光出射面26から外部に出射される。外部に出射された光は、各種光学シート22によって拡散された後、液晶パネル16に入光する。
〈ガラス板12の物性〉
次に、ガラス板12の物性について説明する。ガラス板12は、透明度の高いガラスによって構成されている。実施形態では、ガラス板12として用いられるガラスの材料として、多成分系の酸化物ガラスが用いられている。
次に、ガラス板12の物性について説明する。ガラス板12は、透明度の高いガラスによって構成されている。実施形態では、ガラス板12として用いられるガラスの材料として、多成分系の酸化物ガラスが用いられている。
具体的には、ガラス板12として、50mm長での、波長400〜700nmにおける平均内部透過率が90%以上であるガラスを用いることが好ましい。これにより、ガラス板12に入光した光の減衰を極力抑えることができる。50mm長での透過率は、ガラス板12を主平面に垂直な方向で割断することにより、当該ガラス板の中心部分から、縦50mm×横50mmの寸法で採取され、相互に対向する第1および第2の割断面が、算術平均粗さRa≦0.03μmとなるようにされたサンプルAにおいて、前記第1の割断面から法線方向の50mm長で、50mm長での測定が可能な分光測定装置(たとえば、UH4150:日立ハイテクノロジーズ社製)によって、スリット等で入光した光のビーム幅を板厚よりも狭くしたうえで、測定する。このようにして得られた50mm長での透過率から、表面での反射による損失を除去することにより、50mm長での内部透過率が得られる。50mm長での、波長400〜700nmにおける平均内部透過率は、92%以上が好ましく、95%以上がより好ましく、98%以上が更に好ましく、99%以上が特に好ましい。
ガラス板12として用いられるガラスの鉄の含有量の総量は、100質量ppm以下であることが、上述した50mm長での波長400〜700nmにおける平均内部透過率を満たすうえで好ましく、40質量ppm以下であることがより好ましく、20質量ppm以下であることがさらに好ましい。一方、ガラス板12として用いられるガラスの鉄の含有量の総量は、5質量ppm以上であることが、多成分系の酸化物ガラス製造時において、ガラスの溶解性を向上させるうえで好ましく、8質量ppm以上であることがより好ましく、10質量ppm以上であることがさらに好ましい。なお、ガラス板12として用いられるガラスの鉄の含有量の総量は、ガラス製造時に添加する鉄の量により調節できる。
本明細書においては、ガラスの鉄の含有量の総量を、Fe2O3の含有量として表しているが、ガラス中に存在する鉄がすべてFe3+(3価の鉄)として存在しているわけではない。通常、ガラス中にはFe3+とFe2+(2価の鉄)が同時に存在している。Fe2+およびFe3+は、波長400〜700nmの範囲に吸収が存在するが、Fe2+の吸収係数(11cm−1 Mol−1)はFe3+の吸収係数(0.96cm−1 Mol−1)よりも1桁大きいため、波長400〜700nmにおける内部透過率をより低下させる。そのため、Fe2+の含有量が少ないことが、波長400〜700nmにおける内部透過率を高めるうえで好ましい。
ガラス板12として用いられるガラスのFe2+の含有量は、20質量ppm以下であることが、有効光路長で上述した可視光域の平均内部透過率を満たすうえで好ましく、10質量ppm以下であることがより好ましく、5質量ppm以下であることがさらに好ましい。一方、ガラス板12として用いられるガラスのFe2+の含有量は、0.01質量ppm以上であることが、多成分系の酸化物ガラス製造時において、ガラスの溶解性を向上させるうえで好ましく、0.05質量ppm以上であることがより好ましく、0.1質量ppm以上であることがさらに好ましい。
なお、ガラス板12として用いられるガラスのFe2+の含有量は、ガラス製造時に添加する酸化剤の量、または溶解温度等により調節できる。ガラス製造時に添加する酸化剤の具体的な種類とそれらの添加量については後述する。Fe2O3の含有量は、蛍光X線測定によって求めた、Fe2O3に換算した全鉄の含有量(質量ppm)である。Fe2+の含有量はASTM C169−92に準じて測定した。なお、測定したFe2+の含有量はFe2O3に換算して表記した。
(ガラス板12の組成)
ガラス板12として用いられるガラスの組成の具体例を以下に示す。但し、ガラス板12として用いられるガラスの組成はこれらに限定されない。
(ガラス板12の組成)
ガラス板12として用いられるガラスの組成の具体例を以下に示す。但し、ガラス板12として用いられるガラスの組成はこれらに限定されない。
ガラス板12として用いられるガラスの一構成例は、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2を60〜80%、Al2O3を0〜7%、MgOを0〜10%、CaOを0〜20%、SrOを0〜15%、BaOを0〜15%、Na2Oを3〜20%、K2Oを0〜10%、Fe2O3を1〜50質量ppm含む。
ガラス板12として用いられるガラスの別の一構成例は、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2を45〜80%、Al2O3を7%超30%以下、B2O3を0〜15%、MgOを0〜15%、CaOを0〜6%、SrOを0〜5%、BaOを0〜5%、Na2Oを7〜20%、K2Oを0〜10%、ZrO2を0〜10%、Fe2O3を1〜50質量ppm含む。
ガラス板12として用いられるガラスのさらに別の一構成例は、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2を45〜70%、Al2O3を10〜30%、B2O3を0〜15%、MgO、CaO、SrOおよびBaOを合計で5〜30%、Li2O、Na2OおよびK2Oを合計で0%以上、3%未満、Fe2O3を1〜50質量ppm含む。
しかしながら、ガラス板12として用いられるガラスはこれらに限定されるものではない。
上記した成分を有する本実施形態のガラス板12のガラスの組成の各成分の組成範囲について、以下に説明する。なお、各組成の含有量の単位はいずれも酸化物基準の質量百分率表示または質量ppm表示であり、それぞれ単に「%」「ppm」と表す。
SiO2は、ガラスの主成分である。
SiO2の含有量は、ガラスの耐候性、失透特性を保つため、構成例Aにおいては、好ましくは60%以上、より好ましくは63%以上であり、構成例Bにおいては、好ましくは45%以上、より好ましくは50%以上であり、構成例Cにおいては、好ましくは45%以上、より好ましくは50%以上である。
一方、SiO2の含有量は、溶解を容易にし、泡品質を良好なものとするために、またガラス中の二価鉄(Fe2+)の含有量を低く抑え、光学特性を良好なものとするため、構成例Aにおいては、好ましくは80%以下、より好ましくは75%以下であり、構成例Bにおいては、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下であり、構成例Cにおいては、好ましくは70%以下、より好ましくは65%以下である。
Al2O3は、構成例B及びCにおいてはガラスの耐候性を向上させる必須成分である。本実施形態のガラスにおいて実用上必要な耐候性を維持するためには、Al2O3の含有量は、構成例Aにおいては、好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上であり、構成例Bにおいては、好ましくは7%超、より好ましくは10%以上であり、構成例Cにおいては、好ましくは10%以上、より好ましくは13%以上である。
但し、二価鉄(Fe2+)の含有量を低く抑え、光学特性を良好なものとし、泡品質を良好なものとするため、Al2O3の含有量は、構成例Aにおいては、好ましくは7%以下、より好ましくは5%以下であり、構成例Bにおいては、好ましくは30%以下、より好ましくは23%以下であり、構成例Cにおいては、好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下である。
B2O3は、ガラス原料の溶融を促進し、機械的特性や耐候性を向上させる成分であるが、揮発による脈理(ream)の生成、炉壁の侵食等の不都合が生じないために、B2O3の含有量は、ガラスAにおいては、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下であり、構成例B及びCにおいては、好ましくは15%以下、より好ましくは、12%以下である。
Li2O、Na2O、及び、K2Oといったアルカリ金属酸化物は、ガラス原料の溶融を促進し、熱膨張、粘性等を調整するのに有用な成分である。
そのため、Na2Oの含有量は、構成例Aにおいては、好ましくは3%以上、より好ましくは、8%以上である。Na2Oの含有量は、構成例Bにおいては、好ましくは7%以上、より好ましくは、10%以上である。但し、溶解時の清澄性を保持し、製造されるガラスの泡品質を保つために、Na2Oの含有量は、構成例A及びBにおいては、20%以下とするのが好ましく、15%以下とするのがさらに好ましく、構成例Cにおいては、3%以下とするのが好ましく、1%以下とするのがより好ましい。
また、K2Oの含有量は、構成例A及びBにおいては、好ましくは10%以下、より好ましくは、7%以下であり、構成例Cにおいては、好ましくは2%以下、より好ましくは、1%以下である。
また、Li2Oは、任意成分であるが、ガラス化を容易にし、原料に由来する不純物として含まれる鉄含有量を低く抑え、バッチコストを低く抑えるために、構成例A、B及びCにおいて、Li2Oを2%以下含有させることができる。
また、これらアルカリ金属酸化物の合計含有量(Li2O+Na2O+K2O)は、溶解時の清澄性を保持し、製造されるガラスの泡品質を保つために、構成例A及びBにおいては、好ましくは5%〜20%、より好ましくは8%〜15%であり、構成例Cにおいては、好ましくは0%〜2%、より好ましくは、0%〜1%である。
MgO、CaO、SrO、及びBaOといったアルカリ土類金属酸化物は、ガラス原料の溶融を促進し、熱膨張、粘性等を調整するのに有用な成分である。
MgOは、ガラス溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する作用がある。また、比重を低減させ、ガラス板に疵をつきにくくする作用があるために、構成例A、B及びCにおいて、含有させることができる。また、ガラスの熱膨張係数を低く、失透特性を良好なものとするために、MgOの含有量は、構成例Aにおいては、好ましくは10%以下、より好ましくは8%以下であり、構成例Bにおいては、好ましくは15%以下、より好ましくは12%以下であり、構成例Cにおいては、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下である。
CaOは、ガラス原料の溶融を促進し、また粘性、熱膨張等を調整する成分であるので、構成例A、B及びCにおいて含有させることができる。上記の作用を得るためには、構成例Aにおいては、CaOの含有量は、好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上である。また、失透を良好にするためには、構成例Aにおいては、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下であり、構成例Bにおいては、好ましくは6%以下であり、より好ましくは4%以下である。
SrOは、熱膨張係数の増大及びガラスの高温粘度を下げる効果がある。かかる効果を得るために、構成例A、B及びCにおいて、SrOを含有させることができる。但し、ガラスの熱膨張係数を低く抑えるため、SrOの含有量は、構成例A及びCにおいては、15%以下とするのが好ましく、10%以下とするのがより好ましく、構成例Bにおいては、5%以下とするのが好ましく、3%以下とするのがより好ましい。
BaOは、SrO同様に熱膨張係数の増大及びガラスの高温粘度を下げる効果がある。上記の効果を得るためにBaOを含有させることができる。但し、ガラスの熱膨張係数を低く抑えるため、構成例A及びCにおいては、15%以下とするのが好ましく、10%以下とするのがより好ましく、構成例Bにおいては、5%以下とするのが好ましく、3%以下とするのがより好ましい。
また、これらアルカリ土類金属酸化物の合計含有量(MgO+CaO+SrO+BaO)は、熱膨張係数を低く抑え、失透特性を良好なものとし、強度を維持するために、構成例Aにおいては、好ましくは10%〜30%、より好ましくは13%〜27%であり、構成例Bにおいては、好ましくは1%〜15%、より好ましくは3%〜10%であり、構成例Cにおいては、好ましくは5%〜30%、より好ましくは10%〜20%である。
本実施形態のガラス板12のガラスのガラス組成においては、ガラスの耐熱性及び表面硬度の向上のために、任意成分としてZrO2を、構成例A、B及びCにおいて、10%以下、好ましくは5%以下含有させてもよい。10%以下とすることでガラスが失透しにくくなる。
本実施形態のガラス板12のガラスのガラス組成においては、ガラスの溶解性向上のため、Fe2O3を、構成例A、B及びCにおいて、1ppm〜50ppm含有させる。なお、ここでFe2O3量は、Fe2O3に換算した全酸化鉄量を指す。全酸化鉄量は好ましくは1ppm〜50ppmであり、より好ましくは1ppm〜25ppmであり、さらに好ましくは1ppm〜20ppmであり、特に好ましくは1ppm〜15ppmである。上記した全酸化鉄量が1ppm以上であれば、ガラスの赤外線の吸収が適正となるので溶解性を向上させることが可能であり、また、原料の精製に多大なコストがかかることもない。また、全酸化鉄量が50ppm以下であれば、ガラスの着色が抑制され、適正な可視光透過率を確保できるとともに、色ムラを抑制できる。
ガラスA、B及びCにおいて、全鉄中に占める2価の鉄の割合は、鉄レドックスで表される。鉄レドックスは、Fe2O3に換算した2価の鉄の質量の、Fe2O3に換算した全鉄の質量に対する割合を%表示で示す。全鉄とは、2価の鉄と3価の鉄の合計である。2価の鉄と3価の鉄の各量および比率は、バソフェナントロリンを用いる吸光光度定量によって得られる。鉄レドックスが小さいほど、全鉄中に占める2価の鉄の割合が小さい。3価の鉄に比べて2価の鉄は吸収係数が大きいため、ガラス板の吸収による色ムラを抑制するという観点から、鉄レドックスは小さい方が好ましい。ガラスA、B及びCにおいて、鉄レドックスは、25%以下である。より好ましくは、20%以下であり、さらに好ましくは15%以下である。鉄レドックスは、生産性やコストを考慮すると3%以上が好ましく、5%以上がより好ましく、8%以上がさらに好ましい。
また、本実施形態のガラス板12のガラスは、清澄剤としてSO3を含有してもよい。この場合、SO3含有量は、質量百分率表示で0%超、0.5%以下が好ましい。0.4%以下がより好ましく、0.3%以下がさらに好ましく、0.25%以下であることがさらに好ましい。
また、本実施形態のガラス板12のガラスは、酸化剤及び清澄剤としてSb2O3、SnO2及びAs2O3のうちの一つ以上を含有してもよい。この場合、Sb2O3、SnO2またはAs2O3の含有量は、質量百分率表示で0〜0.5%が好ましい。0.2%以下がより好ましく、0.1%以下がさらに好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
ただし、Sb2O3、SnO2及びAs2O3は、ガラスの酸化剤として作用するため、ガラスのFe2+の量を調節する目的により上記範囲内で添加してもよい。ただし、環境面からはAs2O3を実質的に含有しないことが好ましい。
また、本実施形態のガラス板12のガラスは、NiOを含有してもよい。NiOを含有する場合、NiOは、着色成分としても機能するので、NiOの含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、10ppm以下とするのが好ましい。特に、NiOは、波長400〜700nmにおけるガラス板の内部透過率を低下させないという観点から、1.0ppm以下とするのが好ましく、0.5ppm以下とすることがより好ましい。
本実施形態のガラス板12のガラスは、Cr2O3を含有してもよい。Cr2O3を含有する場合、Cr2O3は、着色成分としても機能するので、Cr2O3の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、10ppm以下とするのが好ましい。特に、Cr2O3は、波長400〜700nmにおけるガラス板の内部透過率を低下させないという観点から、1.0ppm以下とするのが好ましく、0.5ppm以下とすることがより好ましい。
本実施形態のガラス板12のガラスは、MnO2を含有してもよい。MnO2を含有する場合、MnO2は、可視光を吸収する成分としても機能するので、MnO2の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、50ppm以下とするのが好ましい。特に、MnO2は、波長400〜700nmにおけるガラス板の内部透過率を低下させないという観点から、10ppm以下とするのが好ましい。
本実施形態のガラス板12のガラスは、TiO2を含んでいてもよい。TiO2を含有する場合、TiO2は、可視光を吸収する成分としても機能するので、TiO2の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、1000ppm以下とするのが好ましい。TiO2は、波長400〜700nmにおけるガラス板の内部透過率を低下させないという観点から、含有量を500ppm以下とすることがより好ましく、100ppm以下とすることが特に好ましい。
本実施形態のガラス板12のガラスは、CeO2を含んでいてもよい。CeO2には鉄のレドックスを下げる効果があり、全鉄量に対するFe2+量の比率を小さくすることができる。一方で、鉄のレドックスを3%未満に下がることを抑制するためにも、CeO2の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、1000ppm以下とするのが好ましい。また、CeO2の含有量は、500ppm以下とするのがより好ましく、400ppm以下とするのがさらに好ましく、300ppm以下とするのが特に好ましく、250ppm以下とするのが最も好ましい。
本実施形態のガラス板12のガラスは、CoO、V2O5及びCuOからなる群より選ばれる少なくとも1種の成分を含んでいてもよい。これらの成分を含有する場合、可視光を吸収する成分としても機能するので、前記成分の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、10ppm以下とするのが好ましい。特に、これら成分は、波長400〜700nmにおけるガラス板の内部透過率を低下させないように、実質的に含有しないことが好ましい。
〔ガラス導光板11の製造方法〕
次に、ガラス導光板11の製造方法を説明する。まず、ガラス板12は、例えば所望のガラス板厚を有するガラス素材を切断することにより所望のサイズとすることができる。ガラス素材の切断方法としては、例えばスクライブ割断法やレーザー切断法などを実施することができる。
次に、ガラス導光板11の製造方法を説明する。まず、ガラス板12は、例えば所望のガラス板厚を有するガラス素材を切断することにより所望のサイズとすることができる。ガラス素材の切断方法としては、例えばスクライブ割断法やレーザー切断法などを実施することができる。
その後、必要に応じて入光端面28に対して鏡面加工等を行う。なお、上述したように、本実施形態において鏡面加工は省略してもよく、ガラス板の製造時に切断しただけの状態又は粗加工を行っただけの状態であってもよい。以上の処理により、ガラス板12が製造される。また、非入光端面(端面34、36及び38)に対して必要に応じて鏡面加工を行って鏡面としてもよいし、ガラス板の製造時に切断しただけの状態又は粗加工を行っただけの状態であってもよい。
樹脂層50は、ガラス板12が製造された後に入光端面28にコート法や印刷法等により形成することができる。樹脂層50の凹凸形状は、ディスペンサを用いる方法や、凹凸パターンを形成したスタンパを用いたインプリントにより形成することができる。また、樹脂層50は、フィルム状のものを貼り付けて形成することもできる。また、表面に凹凸形状が形成されたフィルム状の樹脂層50を設けてもよい。
反射ドット24は、ガラス板12が製造された後に光反射面32に対して印刷法等により形成することができる。
また、図示していないが、ガラス板12の光出射面26には、ガラス板12の表面を傷から保護するためのハードコート層、反射防止膜(ARコート)、粘着層、レンチキュラー層、又は帯電防止膜(帯電防止コート)等である透明樹脂層を設けることもできる。透明樹脂層は、スプレーコート等のコート法により塗布、または、スキージ法により塗布、または、インプリント法によりモールドを押圧、または、グラビア印刷等の印刷法により印刷した後、紫外線照射、または、加熱することにより形成されるものであってもよい。なお、透明樹脂層を設けた場合、各種光学シート22は、透明樹脂層を介してガラス板12に貼合されてもよい。さらに、このような透明樹脂層は、ガラス板12の光反射面32にも設けられてもよい。さらに、透明樹脂層は、反射シート20、または各種光学シート22の一部と接着されてもよい。
なお、本実施形態においても、例えば特許文献3に記載されたように、ガラス板12の光出射面26と入光端面28との間、及び/又は入光端面28と光反射面32との間には、面取り面や傾斜面等が設けられていてもよい。この場合、研削処理又は研磨処理等により面取り面や傾斜面等を設ける。また、この場合、樹脂層50は、面取り面や傾斜面上にも設けられていてもよく、また面取り面や傾斜面上には設けられていなくてもよい。
また、ガラス板12において、面間のエッジ、例えば光出射面26と端面34、36及び38それぞれとの間、及び光反射面32と端面34、36及び38それぞれとの間、さらに端面34、36及び38間それぞれの間のガラス板12のエッジは、適宜面取り処理を行ってもよい。
以上のように、本実施形態におけるガラス導光板11によれば、ガラス板12の入光端面28にガラス板12の屈折率より屈折率が低い樹脂層50を設けることにより、ガラス導光板11への光源18からの光の入光量の損失を少なくでき、入光量を増加させることができる。後述する実施例で説明するように、ガラス板12にこのような樹脂層50を設けることにより、ガラス板12の入光端面28に鏡面加工を施していない場合でも、鏡面加工を施した場合と同等以上の光の入光量を増加させることができる。すなわち、鏡面加工を施した場合と同等以上の光透過率を得ることができる。そのため、入光端面28に樹脂層50を設けることで高輝度のガラス導光板11を得ることができる。
さらに、樹脂層50に凹凸形状(セレーション)を設けることにより、光源18からの光を拡散させることができ、ガラス導光板11の輝度ムラを低減することができる。
上述したように、ガラス板は、樹脂系の基板よりも剛性が高く劣化も少なく、耐熱性にも優れ、安価に製造することができるという利点がある。特に、薄型テレビ等の大型装置に用いられる場合には、剛性が高く劣化が少ないことからも導光板としてガラス板を用いることにメリットがある。
また、薄型テレビ等の大型装置に用いられる場合、光源である高出力のLEDの数も増加し、ガラス導光板11は高温下にさらされることになる。そのような高温環境下で十分な剛性を保ち、さらに高い光透過率を保つことのできる導光板を樹脂材料のみで構成するのは困難である。一方、樹脂層を用いることにより、凹凸形状を設けるセレーション加工等を簡易に行うことができる。本実施形態において、ガラス板12のメリットを活かしつつ、入光端面28に凹凸形状を設けた樹脂層50を設けることでガラス導光板11の入光端面に凹凸形状を設けることができる。これにより、低コストで高輝度のガラス導光板11を得ることができる。
以上のように、本実施形態のガラス導光板11によれば、ガラス導光板11の入光端面が鏡面でなくても入光効率の向上、光出射面26の輝度均一性向上、および、光出射面26の輝度向上を図ることができる。このように、従来に比べてエッジライトからの入光光量の損失を顕著に抑え、光出射面26の光学特性が著しく向上し、また、入光端面から入光した光を効果的に拡散できる凹凸形状を簡易に形成することが可能となる。
(変形例1)
図8は、本実施形態におけるガラス導光板の樹脂層50の構成の他の例を示す拡大平面図である。樹脂層50は、複数の層により構成することができる。図8(a)は、樹脂層50が、ガラス板12の入光端面28にこの順で設けられた第1の樹脂層51と第2の樹脂層52とを含み、第2の樹脂層52に凹凸形状が設けられた例を示す。図8(b)は、樹脂層50が、ガラス板12の入光端面28にこの順で設けられた第1の樹脂層51と第2の樹脂層52とを含み、第1の樹脂層51に凹凸形状が設けられた例を示す。
(変形例1)
図8は、本実施形態におけるガラス導光板の樹脂層50の構成の他の例を示す拡大平面図である。樹脂層50は、複数の層により構成することができる。図8(a)は、樹脂層50が、ガラス板12の入光端面28にこの順で設けられた第1の樹脂層51と第2の樹脂層52とを含み、第2の樹脂層52に凹凸形状が設けられた例を示す。図8(b)は、樹脂層50が、ガラス板12の入光端面28にこの順で設けられた第1の樹脂層51と第2の樹脂層52とを含み、第1の樹脂層51に凹凸形状が設けられた例を示す。
ここで、ガラス板12の屈折率ng、第1の樹脂層51の屈折率na1、第2の樹脂層52の屈折率na2が、ng>na1、かつ、ng>na2であることが好ましく、ng>na1>na2であることがさらに好ましい。これにより、ガラス導光板11が光源18と対向する受光面28aでの反射率をさらに低下させることができ、ガラス導光板11への光源18からの光の入光量を増加させることができる。
樹脂層50は、さらに3層以上の層により構成することもできる。いずれの場合も、光源18と対応する面側から順に屈折率が高くなるように各層を設けることができる。
(変形例2)
以上の実施形態では、ガラス板12の入光端面28に樹脂層50を設け、樹脂層50に凹凸形状を設けた構成を記載した。しかし、凹凸形状は、ガラス板12の入光端面28に設けた構成とし、その上に樹脂層50を設けた構成とすることもできる。この場合、樹脂層50には凹凸形状を設けない構成とすることができる。このような構成とした場合も、ガラス導光板11への光源18からの光の入光量の損失を少なくでき、入光量を増加させることができる。また、ガラス板12の入光端面28に凹凸形状(セレーション)を設けることにより、光源18からの光を拡散させることができ、ガラス導光板11の輝度ムラを低減することができる。
(変形例3)
以上の実施形態では、ガラス板12の入光端面28に樹脂層50を設ける構成を記載した。しかし、樹脂層50に変えて、例えばガラス板12の屈折率よりも屈折率が低い材料により構成された表面層を設けてもよい。表面層は、例えばガラス板12の屈折率よりも屈折率が低いガラス材料とすることができる。この場合も、表面層には凹凸形状を設けることができる。このような構成とした場合も、ガラス導光板11への光源18からの光の入光量の損失を少なくでき、入光量を増加させることができる。また、表面層に凹凸形状(セレーション)を設けることにより、光源18からの光を拡散させることができ、ガラス導光板11の輝度ムラを低減することができる。
(変形例2)
以上の実施形態では、ガラス板12の入光端面28に樹脂層50を設け、樹脂層50に凹凸形状を設けた構成を記載した。しかし、凹凸形状は、ガラス板12の入光端面28に設けた構成とし、その上に樹脂層50を設けた構成とすることもできる。この場合、樹脂層50には凹凸形状を設けない構成とすることができる。このような構成とした場合も、ガラス導光板11への光源18からの光の入光量の損失を少なくでき、入光量を増加させることができる。また、ガラス板12の入光端面28に凹凸形状(セレーション)を設けることにより、光源18からの光を拡散させることができ、ガラス導光板11の輝度ムラを低減することができる。
(変形例3)
以上の実施形態では、ガラス板12の入光端面28に樹脂層50を設ける構成を記載した。しかし、樹脂層50に変えて、例えばガラス板12の屈折率よりも屈折率が低い材料により構成された表面層を設けてもよい。表面層は、例えばガラス板12の屈折率よりも屈折率が低いガラス材料とすることができる。この場合も、表面層には凹凸形状を設けることができる。このような構成とした場合も、ガラス導光板11への光源18からの光の入光量の損失を少なくでき、入光量を増加させることができる。また、表面層に凹凸形状(セレーション)を設けることにより、光源18からの光を拡散させることができ、ガラス導光板11の輝度ムラを低減することができる。
例えば表面層をガラス材料で構成する場合、凹凸形状を設けたガラス層をガラス板12の入光端面28に設ける等により、ガラス導光板11を製造することができる。また、表面層の上に、さらに樹脂層50を設けた構成としてもよい。
次に、実施例を説明する。
以下の実施例及び比較例では、同じ材料により構成された50mm×50mmのサイズの矩形のガラス板(板厚1.8mm、屈折率1.52)を用いた。各実施例及び比較例で用いたガラス板の入光端面の処理状態(鏡面加工か粗擦りか)及び表面粗さRa、樹脂層の有無及び種類並びに樹脂層に凹凸形状を形成したか否かについて表1に示す。樹脂層としては、屈折率1.41のシリコン層単独、又は屈折率1.41のシリコン層と屈折率1.49のエポキシ層との積層構造を用いた。
具体的には、実施例1では、入光端面に鏡面加工を施し、入光端面に樹脂層としてシリコン層(厚さ約5μm)を設けたが、凹凸形状は形成しなかった。実施例2では、入光端面は粗削りで、入光端面に樹脂層としてシリコン層(厚さ約5μm)を設けたが、凹凸形状は形成しなかった。
実施例5では、入光端面に鏡面加工を施し、入光端面に樹脂層としてエポキシ層(厚さ約5μm)とシリコン層(厚さ約5μm)とをこの順で設けたが、凹凸形状は形成しなかった。一方、実施例6では、入光端面に鏡面加工を施し、入光端面に樹脂層としてシリコン層(厚さ約5μm)とエポキシ層(厚さ約5μm)とをこの順で設けたが、凹凸形状は形成しなかった。
比較例1では、実施例1と同様に入光端面に鏡面加工を施したが、入光端面に樹脂層を設けなかった。比較例2では、実施例2と同様に入光端面は粗削りで、さらに入光端面に樹脂層を設けなかった。
(光透過率評価)
樹脂層が設けられたガラス導光板の光透過率評価は、ガラス導光板の表面に塗布された樹脂の側から、波長300〜1300nmの範囲の光を照射し、表面と表面に対向する面である裏面における光透過率を求めた。評価は、樹脂をガラス導光板の表面に塗布して評価を行った。光透過率評価の結果を表1に示す。
(耐熱性評価)
樹脂層が設けられたガラス導光板の耐熱性評価は、ガラス導光板の表面に樹脂を設けたガラス導光板を150℃に加熱したオーブンの中に入れ、250時間、500時間、750時間、1000時間経過の都度オーブンから取出し、前述した光透過率評価をおこない、150℃で1000時間加熱された後の透過率の変化率を耐熱性として算出した。耐熱性評価(透過率の変化率)は、光透過率の変化率が5%以下であるものを「A」とした。
(光透過率評価)
樹脂層が設けられたガラス導光板の光透過率評価は、ガラス導光板の表面に塗布された樹脂の側から、波長300〜1300nmの範囲の光を照射し、表面と表面に対向する面である裏面における光透過率を求めた。評価は、樹脂をガラス導光板の表面に塗布して評価を行った。光透過率評価の結果を表1に示す。
(耐熱性評価)
樹脂層が設けられたガラス導光板の耐熱性評価は、ガラス導光板の表面に樹脂を設けたガラス導光板を150℃に加熱したオーブンの中に入れ、250時間、500時間、750時間、1000時間経過の都度オーブンから取出し、前述した光透過率評価をおこない、150℃で1000時間加熱された後の透過率の変化率を耐熱性として算出した。耐熱性評価(透過率の変化率)は、光透過率の変化率が5%以下であるものを「A」とした。
実施例1におけるサンプル(図中「サンプル1」と記載)、及び比較例1におけるサンプル(図中「サンプル2」と記載)について、上述の耐熱性評価を行った際の透過率の経時変化を求めた。結果を図10に示す。
図10に示すように、ガラス板の表面にガラス板の屈折率よりも屈折率の低い樹脂層を一層以上設けることにより、透過率が約1%向上した。また、シリコン樹脂層を設けた場合でも、150℃で1000時間加熱した後にも透過率の低下率は0.07%以下であった。
また、実施例2に示すように、入光端面に鏡面加工を施さなくても、入光端面に樹脂層を設けることにより、透過率が向上している。実施例2と同じく入光端面に鏡面加工を施していない比較例2と比べると、透過率が3%近く向上しており、また入光端面に鏡面加工を施した比較例1と比べても透過率が向上している。
さらに、実施例3及び実施例4に示すように、樹脂層に凹凸形状を設けることにより、光源からの光を拡散させることができ、ガラス導光板の輝度ムラを低減することができる。
また、実施例5及び実施例6に示すように、入光端面に樹脂層の積層構造を設けることによっても、透過率が向上する。このとき、実施例5のように、樹脂層の積層構造を、ガラス板の屈折率をng、第1の樹脂層の屈折率をna1、第2の樹脂層の屈折率をna2としたときに、ng>na1>na2となるようにすることにより、透過率がさらに向上する。
以上から、本実施形態におけるガラス導光板11によれば、導光板の端面に樹脂層を設けることにより、入光効率を上げてガラス導光板の輝度を高め、輝度ムラを顕著に抑えることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
10…液晶表示装置、11…ガラス導光板、12…ガラス板、14…面状発光装置、16…液晶パネル、18…光源、20…反射シート、22…各種光学シート、24…反射ドット、26…光出射面、28…入光端面、28a…受光面、30…リフレクタ、32…光反射面、34、36及び38…端面、50…樹脂層、51…第1の樹脂層、52…第2の樹脂層
Claims (11)
- 第1の主面と、前記第1の主面に対向する第2の主面と、前記第1の主面と前記第2の主面をつなぎ、前記第1の主面と前記第2の主面に対して略垂直に設けられた少なくとも一つの端面と、を含むガラス板と、
前記ガラス板の前記端面のうち光源の光を入光する入光端面の少なくとも一部に設けられた樹脂層とを有し、
前記ガラス板の屈折率ng、前記樹脂層の屈折率naが、ng>naであるガラス導光板。 - 波長550nmの光を前記入光端面から入光したとき、光透過率が80%以上である請求項1に記載のガラス導光板。
- 150℃で1000時間加熱された後の光透過率の低下が5%以下である請求項1また2に記載のガラス導光板。
- 前記樹脂層に、凹凸形状が形成されている請求項1から3のいずれかに記載のガラス導光板。
- 前記ガラス板の入光端面に、凹凸形状が形成されている請求項1から3のいずれかに記載のガラス導光板。
- 前記樹脂層は前記ガラス板の前記入光端面にこの順で設けられた第1の樹脂層と第2の樹脂層とを含み、
前記ガラス板の屈折率ng、前記第1の樹脂層の屈折率na1、前記第2の樹脂層の屈折率na2が、ng>na1、かつ、ng>na2である請求項1から5のいずれかに記載のガラス導光板。 - ng>na1>na2である請求項6に記載のガラス導光板。
- 前記ガラス板の前記入光端面の表面粗さRaが1.0μm以下である請求項1から7のいずれかに記載のガラス導光板。
- 前記ガラス板の前記入光端面の表面粗さRaが0.8μm以下である請求項8に記載のガラス導光板。
- 前記ガラス板に前記入光端面が複数設けられている請求項1から9のいずれかに記載のガラス導光板。
- 第1の主面と、前記第1の主面に対向する第2の主面と、前記第1の主面と前記第2の主面をつなぎ、前記第1の主面と前記第2の主面に対して略垂直に設けられた少なくとも一つの端面と、を含むガラス板と、
前記ガラス板の前記端面のうち光源の光を入光する入光端面の少なくとも一部に設けられ、前記ガラス板の屈折率よりも屈折率が低い表面層を少なくとも一層含み、前記表面層のうち一層は凹凸形状が設けられたガラス導光板。
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