WO2018123896A1 - ガラス導光板および液晶表示装置 - Google Patents
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- WO2018123896A1 WO2018123896A1 PCT/JP2017/046207 JP2017046207W WO2018123896A1 WO 2018123896 A1 WO2018123896 A1 WO 2018123896A1 JP 2017046207 W JP2017046207 W JP 2017046207W WO 2018123896 A1 WO2018123896 A1 WO 2018123896A1
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- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
Definitions
- the present invention relates to a glass light guide plate and a liquid crystal display device.
- a liquid crystal display device represented by a liquid crystal television, digital signage, and the like includes a planar light emitting device that constitutes a backlight, and a liquid crystal panel that is disposed to face the light emitting surface of the planar light emitting device.
- the planar light emitting device includes a direct type and an edge light type, and an edge light type that can reduce the size of the light source is often used.
- the edge light type planar light emitting device includes a light source, a light guide plate, a reflection sheet, various optical sheets (such as a diffusion sheet and a brightness enhancement sheet), and the like.
- Patent Documents 1 and 2 disclose that a glass plate having high internal transmittance, high rigidity, and excellent heat resistance is used as a light guide plate of a planar light emitting device.
- Patent Document 3 discloses a configuration in which a chamfered surface that is inclined with respect to a main plane and an end surface of a glass plate is provided at an edge of the glass plate.
- the shape of the chamfered surface is generally a shape having an inclination angle of 45 degrees with respect to the main plane and the end surface in a cross section perpendicular to the main plane and the end surface of the glass plate. .
- JP2013-093195A JP2013-030279A International Publication No. 2013/031548 (WO2013 / 031548) JP 2014-103049 A
- Patent Document 4 describes a configuration in which an inclined portion is provided in a light guide plate made of a transparent plastic plate made of acrylic resin or the like in order to improve nonuniformity in luminance distribution of light emitted from the light guide plate. Has been.
- An object of the present invention is to provide a glass light guide plate capable of improving brightness while facilitating handling when used as, for example, a light guide plate of a planar light emitting device.
- a first surface that is a surface; A second surface constituting a back surface with respect to the surface; A light receiving surface that is provided between the first surface and the second surface substantially perpendicularly to the first surface and the second surface and receives light emitted from a light source; Inclined surfaces provided between the light receiving surface and the first surface and between the light receiving surface and the second surface, Including A glass light guide plate is provided in which an inclination angle of the inclined surface with respect to each of the first surface and the second surface is not less than 0.5 ° and not more than 5.0 °.
- a first surface that is a surface; A second surface constituting a back surface with respect to the surface; A light receiving surface that is provided between the first surface and the second surface substantially perpendicularly to the first surface and the second surface and receives light emitted from a light source; Inclined surfaces provided between the light receiving surface and the first surface and between the light receiving surface and the second surface, Including In a cross section perpendicular to the first surface and the light receiving surface, the length a of each inclined surface in the extending direction of the first surface and the length of each inclined surface in the extending direction of the light receiving surface
- the brightness can be improved while facilitating handling.
- FIG. 1 is a side view showing an example of the configuration of the liquid crystal display device 10 according to the present embodiment.
- the liquid crystal display device 10 includes a planar light emitting device 14 and a liquid crystal panel 16.
- the liquid crystal display device 10 is mounted on a thin electronic device such as a liquid crystal television or digital signage.
- the planar light emitting device 14 includes a glass light guide plate 12.
- the liquid crystal panel 16 is configured by laminating an alignment layer, a transparent electrode, a glass substrate, and a polarizing filter so as to sandwich a liquid crystal layer disposed in the center in the thickness direction.
- a color filter is disposed on one side of the liquid crystal layer.
- the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer rotate around the light distribution axis by applying a driving voltage to the transparent electrode, thereby performing a predetermined display.
- planar light emitting device 14 Since the planar light emitting device 14 of the present embodiment can be an edge light type, it can be made thin.
- the planar light emitting device 14 includes a light source 18, a glass light guide plate 12, a reflective sheet 20, a transparent resin layer 21, various optical sheets 22, and reflective dots 24.
- the transparent resin layer 21 may be formed on both sides as well as on one side, and the transparent resin layer 21 may be bonded to a part of the reflection sheet 20 or various optical sheets 22.
- the light source 18 is not particularly limited, but an LED (Light Emitting Diode), a hot cathode tube, or a cold cathode tube can be used.
- the light source 18 is disposed at a position facing the light receiving surface 28 of the glass light guide plate 12. Further, by providing the reflector 30 on the back side of the light source 18, the incidence efficiency of the light emitted radially from the light source 18 on the glass light guide plate 12 can be increased.
- FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of the glass light guide plate 12 in the present embodiment.
- the glass light guide plate 12 includes a light emitting surface 26 (first surface) which is a surface, a light reflecting surface 32 (second surface) constituting a back surface with respect to the surface, a light emitting surface 26 and a light reflecting surface 32. , A light receiving surface 28 that receives light emitted from the light source 18, end surfaces 34, 36, and 38, and an inclined surface 40. And 42. In the present embodiment, a single light receiving surface 28 will be described, but a plurality of light receiving surfaces 28 may be provided.
- the light exit surface 26 is a surface facing the liquid crystal panel 16.
- the light emitting surface 26 is rectangular in plan view, but the shape is not limited to this.
- the size of the light exit surface 26 is not particularly limited because it is determined corresponding to the liquid crystal panel 16. Since the glass light guide plate 12 has high rigidity, the larger the size, the more effective.
- the light reflecting surface 32 is a surface opposite to the light emitting surface 26.
- the light reflecting surface 32 is configured to be substantially parallel to the light emitting surface 26. Further, the shape and size of the light reflecting surface 32 are configured to be the same as those of the light emitting surface 26.
- the light reflecting surface 32 does not necessarily have to be parallel to the light emitting surface 26, and may be configured to have a step or an inclination. Further, the size of the light reflecting surface 32 may be different from that of the light emitting surface 26.
- the light receiving surface 28 is a light incident end surface of the glass light guide plate 12 facing the light source 18.
- the end surfaces 34, 36 and 38 are non-light-incident end surfaces of the glass light guide plate 12 excluding the light receiving surface 28.
- the end surface 38 is a surface opposite to the light receiving surface 28.
- the end surfaces 34 and 36 are opposed to each other and are provided between the light emitting surface 26 and the light reflecting surface 32, respectively.
- a plurality of light receiving surfaces 28 may be provided.
- one or more of the end surfaces 34, 36, and 38, which are typically non-incident end surfaces of the glass light guide plate 12 may be used as the light receiving surface. Is also described as a non-incident end face.
- the light receiving surface 28 is mirror-finished when the glass that is the glass light guide plate 12 is manufactured.
- the surface roughness Ra of the light receiving surface 28 may be 0.1 ⁇ m or less, preferably less than 0.03 ⁇ m, and more preferably, in order to make the light from the light source 18 effectively enter the inside of the glass light guide plate 12. Is 0.001 ⁇ m or less, particularly preferably 0.0005 ⁇ m or less. Thereby, the incident efficiency of the light which enters into the inside of the glass light-guide plate 12 from the light source 18 is improved, and an in-plane average brightness
- the surface roughness Ra of the end faces 34, 36 and 38 is preferably 0.4 ⁇ m or less, and more preferably 0.1 ⁇ m or less in order to suppress the occurrence of luminance unevenness due to light scattering at the end face. is there.
- the surface roughness Ra of the end surfaces 34, 36 and 38 may be equivalent to the surface roughness Ra of the light receiving surface 28 from the viewpoint of improving production efficiency.
- the surface roughness Ra when the surface roughness Ra is described, it means the arithmetic average roughness (centerline average roughness) according to JIS B 0601 to JIS B 0031.
- the inclined surface 40 and the inclined surface 42 are provided between the light receiving surface 28 and the light emitting surface 26 and between the light receiving surface 28 and the light reflecting surface 32, respectively. That is, the inclined surface 40 is provided between the light receiving surface 28 and the light emitting surface 26 adjacent to the light receiving surface 28 and the light emitting surface 26. Similarly, an inclined surface 42 is provided adjacent to the light receiving surface 28 and the light reflecting surface 32 between the light reflecting surface 32 and the light receiving surface 28.
- FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the glass light guide plate 12 in the present embodiment.
- the inventor of the present application diligently studied the shapes of the inclined surface 40 and the inclined surface 42 that can effectively use the light amount of the light source 18 and can easily handle the glass light guide plate 12 as the glass light guide plate 12.
- the inclination angle ⁇ 1 of the inclined surface 40 with respect to the light emitting surface 26 and the inclination angle ⁇ 2 of the inclined surface 42 with respect to the light reflecting surface 32 can each be set to 5.0 ° or less.
- the luminance can be improved as compared with a conventional configuration in which a chamfered surface is provided on the light receiving surface of the glass light guide plate.
- the inclination angle ⁇ 1 and the inclination angle ⁇ 2 can each be 0.5 ° or more. Thereby, the luminance can be further improved.
- handling of the glass light guide plate 12 can be facilitated by setting the inclination angles of the inclined surface 40 and the inclined surface 42 to about 0.5 ° or more.
- the inclination angle ⁇ 1 and the inclination angle ⁇ 2 are each preferably 4.5 ° or less, and more preferably 4.0 ° or less. Further, the inclination angle ⁇ 1 and the inclination angle ⁇ 2 are each preferably 1.0 ° or more, and more preferably 1.5 ° or more. Note that the inclination angle ⁇ 1 and the inclination angle ⁇ 2 may be the same.
- luminance can be improved compared with the conventional structure which provided the chamfering surface in the light-receiving surface of the glass light-guide plate.
- the ratio a / b is preferably 12.71 or more, and more preferably 14.30 or more. Moreover, said ratio a / b is respectively preferably 57.29 or less, and more preferably 38.19 or less.
- the length a of each of the inclined surface 40 and the inclined surface 42 in the extending direction of the light emitting surface 26 is preferably 1.5 mm or more, more preferably 2.0 mm or more and 4.5 mm or less. .
- the glass light guide plate can be easily handled by setting the value of the length a within a predetermined range.
- the first intersection P1 where the light emitting surface 26 and the inclined surface 40 or the light reflecting surface 32 and the inclined surface 42 intersect, the second intersection P2 where the light receiving surface 28 and the inclined surface 40 or 42 intersect, and the light A point where the first extended line L1 extended along the light exit surface 26 or the light reflecting surface 32 and the second extended line L2 extended along the light receiving surface 28 intersect is defined as a third intersection P3.
- the length a is the distance from the first intersection P1 to the third intersection P3
- the length b is the distance from the second intersection P2 to the third intersection P3.
- the intersection of the extended line extending along the inclined surface 40 or the inclined surface 42 and the second extended line L2 is P2
- the first extended line L1 and the inclined surface 40 may be calculated by setting the intersection of the extended lines extending along 42 as P1.
- the surface roughness Ra of the inclined surface 40 and the inclined surface 42 is preferably 0.8 ⁇ m or less, more preferably 0.3 ⁇ m or less, and further preferably 0.1 ⁇ m or less.
- the surface roughness Ra of the inclined surface 40 and the inclined surface 42 is preferably 0.8 ⁇ m or less, more preferably 0.3 ⁇ m or less, and further preferably 0.1 ⁇ m or less.
- the lower limit of the surface roughness Ra of the inclined surface 40 and the inclined surface 42 is not limited, and as the Ra is smaller, the occurrence of luminance unevenness of the glass light guide plate 12 can be suppressed.
- the surface roughness Ra of the inclined surface 40 and the inclined surface 42 may be larger than the surface roughness Ra of the light receiving surface 28.
- the thickness (thickness from the light emission surface 26 to the light reflection surface 32) of the glass light-guide plate 12 which concerns on this embodiment will not be specifically limited if the function as a light-guide plate can be exhibited, For example, 1.4 mm or more 2 .2 mm or less.
- the planar light-emitting device 14 can be made thin by setting the thickness of the glass light guide plate 12 to 2.2 mm or less. Moreover, sufficient rigidity is acquired by the thickness of the glass light-guide plate 12 being 1.4 mm or more.
- the thickness of the glass light-guide plate 12 is not limited to this value, even if it is this thickness, it is sufficient intensity
- the planar light-emitting device 14 provided with can be provided.
- the physical property of the glass light-guide plate 12 is mentioned later.
- the thickness of the glass light guide plate 12 is preferably 1.1 mm or more and 2.5 mm or less, and more preferably 1.4 mm or more and 2.2 mm or less.
- the reflection sheet 20 is formed by coating a light reflection member on the surface of a resin sheet such as an acrylic resin.
- the reflection sheet 20 is disposed so as to face the light reflection surface 32 of the glass light guide plate 12.
- the reflection sheet 20 may be disposed on the end surfaces 34, 36 and 38. All of the reflection sheets 20 may be disposed with a space from the glass light guide plate 12 or may be bonded to the glass light guide plate 12 with an adhesive transparent resin layer.
- the reflective sheet 20 When the reflective sheet 20 is disposed on the end surfaces 34, 36, and 38, it is only necessary to dispose at least the end surface 38 facing the light receiving surface 28 among the end surfaces 34, 36, and 38. Thereby, the light incident from the light receiving surface 28 travels away from the light source 18 (toward the right in FIG. 1) while being repeatedly totally reflected inside the glass light guide plate 12, and reaches the end surface 38.
- the reflection sheet 20 reflects the light again into the glass light guide plate 12. Further, when the reflection sheet 20 is also disposed on the end surfaces 34 and 36, when the light scattered inside the glass light guide plate 12 reaches the end surfaces 34 and 36, the reflection sheet 20 causes the glass light guide plate 12 to It can be reflected inside again. Thereby, the light quantity of the light source 18 can be used effectively.
- the material of the resin sheet constituting the reflection sheet 20 can be exemplified by an acrylic resin, but is not limited thereto, and for example, a polyester resin such as a PET resin, a urethane resin, and a material formed by combining them can be used.
- a polyester resin such as a PET resin, a urethane resin, and a material formed by combining them can be used.
- the light reflecting member constituting the reflection sheet 20 for example, a film in which bubbles or particles are encapsulated in a resin, a metal vapor deposition film, or the like can be used.
- the reflective sheet 20 may be provided with an adhesive transparent resin layer and bonded to the glass light guide plate 12.
- an adhesive transparent resin layer provided in the reflection sheet 20 an acrylic resin, a silicone resin, a urethane resin, a synthetic rubber etc. can be used, for example.
- the thickness of the reflection sheet 20 is not particularly limited, but for example, a thickness of 0.01 to 0.50 mm can be used.
- the transparent resin layer 21 is a hard coat layer for protecting the surface of the glass light guide plate 12 from scratches, an antireflection film (AR coat), an adhesive layer, a lenticular layer, or an antistatic film (antistatic coating). Can do.
- the transparent resin layer 21 is formed by application by a coating method such as spray coating, application by a squeegee method, mold pressing by an imprint method, or printing by a printing method such as gravure printing, and then irradiation with ultraviolet rays or heating. May be.
- the various optical sheets 22 can be a diffusion sheet, a brightness enhancement sheet, a lenticular sheet, or the like.
- a milky white acrylic resin film or the like can be used. Since the various optical sheets 22 diffuse light emitted from the light emitting surface 26 of the glass light guide plate 12, the back side of the liquid crystal panel 16 is irradiated with uniform light having no luminance unevenness.
- the various optical sheets 22 may be disposed so as to face each other so as not to contact the glass light guide plate 12, or may be bonded to the glass light guide plate 12 via the transparent resin layer 21.
- the light reflecting surface 32 is provided with a plurality of circular reflecting dots 24.
- the reflective dots 24 are collectively shown.
- the plurality of reflective dots may be arranged in a grid pattern, or may be arranged in any other pattern or randomly. You may adjust suitably so that the distribution of the brightness
- the reflective dots 24 are formed by printing a resin in the form of dots, and may contain scattering particles or bubbles.
- the size of the reflective dots 24 may be varied from the light receiving surface 28 toward the end surface 38. Specifically, the diameter of the reflective dot 24 in the region close to the light receiving surface 28 can be set to be small, and the diameter of the reflective dot 24 can be set to increase as the light travels in this direction. Further, the diameter of the reflection dot 24 is appropriately adjusted so that the distribution of the luminance of the light emitted from the light emitting surface 26 is uniform.
- the brightness of the outgoing light emitted from the light exit surface 26 can be made uniform, and uneven brightness occurs. Can be suppressed.
- the same effect can be obtained by changing the number density of the reflective dots 24 toward the traveling direction of the light inside the glass light guide plate 12 instead of changing the size of the reflective dots 24. Further, the same effect can be obtained by forming grooves on the light reflecting surface 32 that reflect incident light instead of the reflecting dots 24.
- planar light emitting device 14 configured as described above, light incident on the inside of the glass light guide plate 12 from the light source 18 is generated on the inner surface of the light emitting surface 26 of the glass light guide plate 12 and the inner surface of the light reflecting surface 32. It progresses while being totally totally reflected. Further, the light whose traveling direction is changed by the reflective dots 24 and the reflective sheet 20 is emitted to the outside from the light emitting surface 26 facing the liquid crystal panel 16 of the glass light guide plate 12. The light emitted to the outside is diffused by various optical sheets 22 and then enters the liquid crystal panel 16.
- the glass light guide plate 12 is made of highly transparent glass.
- the glass material used as the glass light guide plate 12 includes multicomponent oxide glass.
- glass having a length of 50 mm and an average internal transmittance of 90% or more for light having a wavelength of 400 to 700 nm may be used as the glass light guide plate 12.
- the transmittance at a length of 50 mm is obtained by dividing the glass light guide plate 12 in a direction perpendicular to the main plane, and is collected from the center portion of the glass light guide plate in a size of 50 mm long ⁇ 50 mm wide and facing each other.
- Sample A in which the first and second fractured sections have an arithmetic average roughness Ra ⁇ 0.03 ⁇ m is prepared.
- the beam width of the incident light is reduced by a slit or the like using a spectroscopic measurement device (for example, UH4150: manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) that is 50 mm long in the normal direction from the first split cross section and capable of measuring at 50 mm long. Measure after making it narrower than the plate thickness.
- a spectroscopic measurement device for example, UH4150: manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation
- the average internal transmittance for light having a length of 50 mm and a wavelength of 400 to 700 nm is preferably 92% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, and particularly preferably 99% or more.
- the total amount A of iron in the glass used as the glass light guide plate 12 is preferably 100 mass ppm or less in order to satisfy the above-described average internal transmittance for light having a length of 50 mm and a wavelength of 400 to 700 nm. Mass ppm or less is more preferable, and 20 mass ppm or less is more preferable. On the other hand, the total amount A of the iron content of the glass used as the glass light guide plate 12 is preferably 5 mass ppm or more in order to improve the meltability of the glass during the production of the multicomponent oxide glass, 8 mass ppm or more is more preferable, and 10 mass ppm or more is more preferable. In addition, the total amount A of glass iron used as the glass light-guide plate 12 can be adjusted with the quantity of iron added at the time of glass manufacture.
- the total iron content A of the glass is expressed as the content of Fe 2 O 3 , but all the iron present in the glass exists as Fe 3+ (trivalent iron). I don't mean.
- Fe 3+ and Fe 2+ are simultaneously present in the glass.
- Fe 2+ and Fe 3+ which absorption of light is present in the wavelength range of 400 ⁇ 700 nm, the absorption coefficient of the Fe 2+ (11cm -1 Mol -1) absorption coefficient of Fe 3+ (0.96 cm -1 Mol -1 ),
- the internal transmittance for light with a wavelength of 400 to 700 nm is further reduced. Therefore, a low content of Fe 2+ is preferable for increasing the internal transmittance of light having a wavelength of 400 to 700 nm.
- the Fe 2+ content B of the glass used as the glass light guide plate 12 is preferably 20 mass ppm or less in order to satisfy the above-mentioned average internal transmittance in the visible light region with an effective optical path length, and is preferably 10 mass ppm or less. More preferred is 5 mass ppm or less.
- the Fe 2+ content B of the glass used as the glass light guide plate 12 is preferably 0.01 mass ppm or more in terms of improving the meltability of the glass during the production of multi-component oxide glass. 0.05 mass ppm or more is more preferable, and 0.1 mass ppm or more is more preferable.
- content of Fe ⁇ 2+> of the glass used as the glass light-guide plate 12 can be adjusted with the quantity of the oxidizing agent added at the time of glass manufacture, or a melting temperature. Specific types of oxidizers added during glass production and their addition amounts will be described later.
- the content A of Fe 2 O 3 was determined by fluorescent X-ray measurement, a content of total iron as calculated as Fe 2 O 3 (mass ppm).
- the Fe 2+ content B was measured according to ASTM C169-92. The measured Fe 2+ content was expressed in terms of Fe 2 O 3 .
- composition of the glass used as the glass light-guide plate 12 is shown below, it is not limited to these.
- One configuration example (configuration example A) of glass used as the glass light guide plate 12 is a mass percentage display based on an oxide, and SiO 2 is 60 to 80%, Al 2 O 3 is 0 to 7%, and MgO is 0 to 10%, CaO 0-20%, SrO 0-15%, BaO 0-15%, Na 2 O 3-20%, K 2 O 0-10%, Fe 2 O 3 5-100 Contains mass ppm.
- configuration example B of the glass used as the glass light guide plate 12 is an oxide-based mass percentage display, with SiO 2 being 45-80%, Al 2 O 3 being more than 7% and not more than 30%, B 2 O 3 0-15%, MgO 0-15%, CaO 0-6%, SrO 0-5%, BaO 0-5%, Na 2 O 7-20%, K 2 O 0 to 10%, ZrO 2 0 to 10%, and Fe 2 O 3 5 to 100 ppm by mass.
- Still another structural example (Structural Example C) of the glass used as the glass light guide plate 12 is an oxide-based mass percentage display, 45 to 70% of SiO 2 , 10 to 30% of Al 2 O 3 , B 2 to O 3 to 0 to 15%, MgO, CaO, SrO and BaO in total 5 to 30%, Li 2 O, Na 2 O and K 2 O in total 0% to less than 3%, Fe 2 O 3 5 to 100 ppm by mass.
- composition range of each component of the glass composition of the glass light guide plate 12 of the present embodiment having the above-described components will be described below.
- the unit of the content of each composition is expressed in terms of mass percentage on the basis of oxide or mass ppm, and is simply expressed as “%” or “ppm”, respectively.
- SiO 2 is a main component of glass.
- the content of SiO 2 is preferably 60% or more, more preferably 63% or more in the configuration example A, and preferably 45% in the configuration example B. As mentioned above, it is more preferably 50% or more, and in the configuration example C, it is preferably 45% or more, more preferably 50% or more.
- the content of SiO 2 is easy to dissolve and makes the foam quality good, and the content of divalent iron (Fe 2+ ) in the glass is kept low, and the optical properties are made good.
- it is preferably 80% or less, more preferably 75% or less, in Configuration Example B, preferably 80% or less, more preferably 70% or less, and in Configuration Example C, preferably 70%. Below, more preferably 65% or less.
- Al 2 O 3 is an essential component that improves the weather resistance of the glass in Structural Examples B and C.
- the content of Al 2 O 3 is preferably 1% or more, more preferably 2% or more in the configuration example A, and the configuration example B Is preferably more than 7%, more preferably 10% or more.
- the configuration example C it is preferably 10% or more, more preferably 13% or more.
- the content of Al 2 O 3 in the structural example A is preferably 7 in order to keep the content of divalent iron (Fe 2+ ) low, to make the optical properties good, and to improve the foam quality.
- % Or less more preferably 5% or less, in the configuration example B, preferably 30% or less, more preferably 23% or less, and in the configuration example C, preferably 30% or less, more preferably 20%. It is as follows.
- B 2 O 3 is a component that promotes melting of the glass raw material and improves mechanical properties and weather resistance, but it does not cause inconveniences such as generation of striae due to volatilization and furnace wall erosion.
- the content of B 2 O 3 is preferably 5% or less, more preferably 3% or less.
- the content is preferably 15% or less, more preferably 12% or less. It is.
- Alkali metal oxides such as Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O are useful components for accelerating melting of glass raw materials and adjusting thermal expansion, viscosity, and the like.
- the content of Na 2 O is preferably 3% or more, more preferably 8% or more.
- the content of Na 2 O is preferably 7% or more, more preferably 10% or more.
- the content of Na 2 O is preferably 20% or less and preferably 15% or less in the structural examples A and B in order to maintain the clarity during melting and to maintain the foam quality of the produced glass.
- 3% or less is preferable and 1% or less is more preferable.
- the content of K 2 O is preferably 10% or less, more preferably 7% or less in the structural examples A and B, and preferably 2% or less, more preferably 1% in the structural example C. It is as follows.
- Li 2 O is an optional component, but in the structural examples A, B, and C in order to facilitate vitrification, to keep the iron content contained as impurities derived from the raw material low, and to keep the batch cost low. , Li 2 O can be contained at 2% or less.
- the total content of these alkali metal oxides maintains the clarification at the time of melting, and maintains the foam quality of the produced glass.
- it is 5% to 20%, more preferably 8% to 15%.
- it is preferably 0% to 2%, more preferably 0% to 1%.
- Alkaline earth metal oxides such as MgO, CaO, SrO, and BaO are useful components for accelerating melting of glass raw materials and adjusting thermal expansion, viscosity, and the like.
- MgO has the effect of lowering the viscosity during glass melting and promoting melting. Moreover, since it has the effect
- CaO is a component that promotes melting of the glass raw material and adjusts viscosity, thermal expansion, and the like, and therefore can be contained in the configuration examples A, B, and C.
- the CaO content is preferably 3% or more, more preferably 5% or more.
- it is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and in the configuration example B, preferably 6% or less, more preferably 4%. It is as follows.
- SrO has the effect of increasing the thermal expansion coefficient and lowering the high temperature viscosity of the glass.
- the structural examples A, B, and C can contain SrO.
- the content of SrO is preferably 15% or less in Configuration Examples A and C, more preferably 10% or less, and preferably 5% or less in Configuration Example B. 3% or less is more preferable.
- BaO like SrO, has the effect of increasing the coefficient of thermal expansion and lowering the high temperature viscosity of the glass. In order to obtain the above effects, BaO can be contained. However, in order to keep the thermal expansion coefficient of the glass low, in the structural examples A and C, 15% or less is preferable, 10% or less is more preferable, and in the structural example B, 5% or less is preferable, and 3% or less is more. preferable.
- the total content of these alkaline earth metal oxides is preferably 10 in the configuration example A in order to keep the coefficient of thermal expansion low, to improve the devitrification characteristics, and to maintain the strength.
- % To 30% more preferably 13% to 27%.
- In the configuration example B preferably 1% to 15%, more preferably 3% to 10%, and in the configuration example C, preferably 5%.
- % To 30% more preferably 10% to 20%.
- ZrO 2 is an optional component, and in the structural examples A, B and C, preferably 10% or less, preferably May be contained in an amount of 5% or less. It becomes difficult to devitrify glass by setting it as 10% or less.
- the glass composition of the glass of the glass light guide plate 12 of the present embodiment 5 to 100 ppm of Fe 2 O 3 may be contained in the structural examples A, B and C in order to improve the meltability of the glass.
- the preferable range of the amount of Fe 2 O 3 is as described above.
- the glass of the glass light guide 12 of the present embodiment may contain SO 3 as a fining agent.
- the SO 3 content is more than 0% and preferably 0.5% or less in terms of mass percentage, more preferably 0.4% or less, further preferably 0.3% or less, and particularly preferably 0.25% or less. preferable.
- the glass of the glass light guide 12 of this embodiment may also contain one or more of Sb 2 O 3, SnO 2 and As 2 O 3 as an oxidizing agent and a clarifying agent.
- the content of Sb 2 O 3 , SnO 2 or As 2 O 3 is preferably 0 to 0.5% in terms of mass percentage, more preferably 0.2% or less, and further preferably 0.1% or less. In particular, it is particularly preferable not to contain it.
- Sb 2 O 3 , SnO 2 and As 2 O 3 act as an oxidizing agent for glass, they may be added within the above range depending on the purpose of adjusting the amount of Fe 2+ in the glass. However, from the environmental aspect, it is preferable that As 2 O 3 is not substantially contained.
- the glass of the glass light guide plate 12 of the present embodiment may contain NiO.
- NiO functions also as a coloring component
- the content of NiO is preferably 10 ppm or less with respect to the total amount of the glass composition described above.
- NiO is preferably 1.0 ppm or less, and more preferably 0.5 ppm or less, from the viewpoint of not reducing the internal transmittance of the glass light guide plate in light having a wavelength of 400 to 700 nm.
- the glass of the glass light guide plate 12 of the present embodiment may contain Cr 2 O 3 .
- Cr 2 O 3 also functions as a coloring component. Therefore, the content of Cr 2 O 3 is preferably 10 ppm or less with respect to the total amount of the glass composition described above.
- Cr 2 O 3 is preferably 1.0 ppm or less, more preferably 0.5 ppm or less, from the viewpoint of not reducing the internal transmittance of the glass light guide plate in light having a wavelength of 400 to 700 nm.
- the glass of the glass light guide plate 12 of the present embodiment may contain MnO 2 .
- MnO 2 is contained, since MnO 2 functions also as a component that absorbs visible light, the content of MnO 2 is preferably 50 ppm or less with respect to the total amount of the glass composition described above.
- MnO 2 is preferably 10 ppm or less from the viewpoint of not reducing the internal transmittance of the glass light guide plate in light having a wavelength of 400 to 700 nm.
- Glass Glass light guide plate 12 of the present embodiment may include TiO 2.
- TiO 2 When TiO 2 is contained, TiO 2 also functions as a component that absorbs visible light. Therefore, the content of TiO 2 is preferably 1000 ppm or less with respect to the total amount of the glass composition described above. The content of TiO 2 is more preferably 500 ppm or less, and even more preferably 100 ppm or less, from the viewpoint of not reducing the internal transmittance of the glass light guide plate in light having a wavelength of 400 to 700 nm.
- the glass of the glass light guide plate 12 of this embodiment may contain CeO 2 .
- CeO 2 has the effect of reducing the redox of iron, and the ratio of the Fe 2+ amount to the total iron amount can be reduced.
- the content of CeO 2 is preferably 1000 ppm or less with respect to the total amount of the glass composition described above, in order to suppress the iron redox from dropping below 3%. Further, the content of CeO 2 is more preferably 500 ppm or less, further preferably 400 ppm or less, particularly preferably 300 ppm or less, and most preferably 250 ppm or less.
- the glass of the glass light guide plate 12 of this embodiment may include at least one component selected from the group consisting of CoO, V 2 O 5 and CuO.
- these components When these components are contained, they also function as components that absorb visible light, and therefore the content of the components is preferably 10 ppm or less with respect to the total amount of the glass composition described above. In particular, it is preferable that these components are not substantially contained so as not to reduce the internal transmittance of the glass light guide plate in light having a wavelength of 400 to 700 nm.
- the manufacturing method of the glass light-guide plate 12 is demonstrated.
- the glass light guide plate 12 can be formed into a desired size by cutting a glass material having a thickness corresponding to the glass plate thickness of the glass light guide plate 12 (T in FIG. 3).
- a method for cutting the glass material for example, a scribe cleaving method or a laser cutting method can be performed.
- the mirror surface processing is performed on the light receiving surface 28. Thereby, the light-receiving surface 28 having a surface roughness Ra of 0.1 ⁇ m or less can be formed.
- a grinding process or a polishing process is performed between the light receiving surface 28 and the light emitting surface 26 and between the light receiving surface 28 and the light reflecting surface 32.
- the inclined surface 40 and the inclined surface 42 are formed.
- the polishing process for forming the inclined surface 40 and the inclined surface 42 may be performed before the mirror surface processing for the light receiving surface 28 or may be performed simultaneously with the mirror surface processing for the light receiving surface 28.
- the surface roughness Ra between the inclined surface 40 and the inclined surface 42 may be equal, and from the viewpoint of improving production efficiency, these surface roughnesses may be equal to the surface roughness Ra of the light receiving surface 28.
- a grindstone may be used as a tool for performing a grinding process or a polishing process, or a buff or brush made of cloth, leather, rubber, or the like may be used. Good. At that time, an abrasive such as cerium oxide, alumina, carborundum, colloidal silica, etc. may be used. Among them, a grindstone is preferably used as a polishing tool from the viewpoint of dimensional stability.
- the glass light guide plate 12 can be manufactured by the above processing.
- the transparent resin layer 21 can be formed on the light emitting surface 26 or the light reflecting surface 32 after manufacturing the glass light guide plate 12 by a coating method, a printing method, or the like, or on the reflecting sheet 20 or the optical sheet 22.
- the transparent resin layer 21 can be formed and then bonded to the glass light guide plate 12 later.
- the reflective dots 24 can be formed on the light reflecting surface 32 by a printing method or the like after the glass light guide plate 12 is manufactured.
- an edge between the surfaces for example, between the light emitting surface 26 and each of the end surfaces 34, 36 and 38, between the light reflecting surface 32 and each of the end surfaces 34, 36 and 38, and further to the end surface 34.
- the edges of the glass light guide plate 12 between 36 and 38 may be appropriately chamfered.
- the inventor of the present application performed a simulation with 10 million rays using ray tracing software (Light Tools: manufactured by Cybernet System).
- the light source 18 is arranged at a distance of 0.2 mm from the light receiving surface 28 so as to face the rectangular glass light guide plate 12 having a size of 100 mm ⁇ 620 mm, and the light source 18 is surrounded.
- a reflector 30 is arranged.
- the light source 18 is composed of a plurality of point light sources arranged in parallel, emits light in a wavelength range of 400 nm to 700 nm, and has a Lambertian light distribution characteristic.
- the glass light guide plate 12 has an inclined surface 40 and an inclined surface 42, and the inclination angle ⁇ is between 0 ° and 8.1 ° (0 °, 0.8 °, 1.6 °, (2.5 °, 3.3 °, 4.1 °, 4.9 °, 5.7 °, 6.5 °, 7.3 °, 8.1 °) and various simulations were performed.
- the inclination angles ⁇ of the inclined surface 40 and the inclined surface 42 are equal.
- the length of the inclined surface 40 and the inclined surface 42 (a in FIG. 3) was 3.5 mm.
- the glass plate thickness (T of FIG. 3) used 2.1 mm, 1.8 mm, and 1.5 mm.
- the height of the light source 18 was changed according to the thickness of the glass light guide plate 12.
- the light source height when the glass plate thickness was 2.1 mm was 1.6 mm
- the light source height was 1.0 mm when the glass plate thickness was 1.8 mm and 1.5 mm. This is because when the backlight unit is actually constructed, the height of the light source 18 is generally selected as close to the glass plate thickness as possible. It was assumed that there was no scattering on the light receiving surface 28, the inclined surface 40, and the inclined surface 42.
- a transparent resin layer 21 having a thickness of 50 ⁇ m is provided on the light emitting surface 26 side of the glass light guide plate 12 from the position 5 mm or more away from the light receiving surface 28 (the length in the same direction as “a” in FIG. 3). It was. That is, the transparent resin layer 21 is not provided on the inclined surface 40 and the inclined surface 42.
- the transparent resin layer 21 has a refractive index of 1.520 for light of all wavelengths. In order to more accurately estimate the amount of non-guided light and the amount of guided light, it was assumed in this model that there was no absorption of glass and transparent resin.
- the refractive index of glass is 1.532 for light with a wavelength of 435.8 nm, 1.527 for light with a wavelength of 486.1 nm, 1.523 for light with a wavelength of 546.1 nm, 1.521 for light with a wavelength of 587.6 nm, It was assumed that it was 1.519 in light with a wavelength of 656.3 nm, and these values were interpolated by an appropriate Selmeier coefficient.
- FIG. 4 shows the simulation results.
- the simulation is performed in the case where the glass plate thickness of the glass light guide plate 12 is 2.1 mm, 1.8 mm, and 1.5 mm, but the inclination angle ⁇ 1 and the inclination angle ⁇ 2 are set to 0.
- the glass plate thickness is in the range of 1.4 mm or more and 2.2 mm or less, and further, the glass plate thickness is less than 1.4 mm, more than 2.2 mm. Regardless, it is considered that the same effect of improving the in-plane average brightness and the effect of facilitating the handling of the glass light guide plate 12 can be obtained.
- the brightness can be improved while facilitating handling.
- SYMBOLS 10 Liquid crystal display device, 12 ... Glass light-guide plate, 14 ... Planar light-emitting device, 16 ... Liquid crystal panel, 18 ... Light source, 20 ... Reflective sheet, 21 ... Transparent resin layer, 22 ... Various optical sheets, 24 ... Reflective dot, 26 ... Light exit surface, 28 ... Light receiving surface, 30 ... Reflector, 32 ... Light reflecting surface, 34, 36 and 38 ... End face, 40 and 42 ... Inclined surface
- This international application was filed on December 27, 2016 in Japan. The priority based on the national patent application 2016-254093 is claimed, and the entire contents thereof are incorporated herein.
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Abstract
表面である第1の面と、前記表面に対して背面を構成する第2の面と、前記第1の面と前記第2の面との間に、前記第1の面及び前記第2の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受光面と、前記受光面と前記第1の面との間、及び前記受光面と前記第2の面との間にそれぞれ設けられた傾斜面と、を含み、前記傾斜面の前記第1の面及び前記第2の面それぞれに対する傾斜角度が、0.5°以上5.0°以下であるガラス導光板。
Description
本発明は、ガラス導光板および液晶表示装置に関する。
液晶テレビ、デジタルサイネージ等に代表される液晶表示装置は、バックライトを構成する面状発光装置と、面状発光装置の光出射面に対向して配置される液晶パネルとを備える。面状発光装置は直下型とエッジライト型とがあるが、光源の小型化を図ることができるエッジライト型が多用されている。エッジライト型の面状発光装置は、光源、導光板、反射シート、及び各種光学シート(拡散シート・輝度向上シート等)等を有している。特許文献1、2には、内部透過率が高く、剛性も高く、かつ耐熱性にも優れたガラス板を、面状発光装置の導光板として用いることが開示されている。
ガラス板は、導光板として用いられているアクリル板よりも剛性が高く、耐熱性にも優れる。しかし、ガラス板を切断したままの状態にしておくと、エッジが鋭利で取り扱いが困難だという問題がある。特許文献3には、ガラス板の主平面及び端面に対して傾斜した面取り面をガラス板のエッジに設けた構成が開示されている。面取り面の形状は、特許文献3に開示されたように、ガラス板の主平面及び端面に対し垂直な断面において、主平面及び端面に対する傾き角度が45度である形状のものが一般的である。
しかし、特許文献3に記載されたような面取り面を設けると、面取り面からガラス板の内部に入射した光が、屈折により進行方向を大きく曲げられてしまうため、ガラス板内を導波することなく外部に漏光するという課題があった。
なお、特許文献4には、アクリル樹脂等による透明なプラスチック板により構成された導光板において、導光板を出射する光の輝度分布の不均一性を改善するために傾斜部を設けた構成が記載されている。
本発明は、例えば面状発光装置の導光板として用いた場合に、取り扱いを容易にしつつ、輝度を向上させることができる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、
表面である第1の面と、
前記表面に対して背面を構成する第2の面と、
前記第1の面と前記第2の面との間に、前記第1の面及び前記第2の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受光面と、
前記受光面と前記第1の面との間、及び前記受光面と前記第2の面との間にそれぞれ設けられた傾斜面と、
を含み、
前記傾斜面の前記第1の面及び前記第2の面それぞれに対する傾斜角度が、0.5°以上5.0°以下であるガラス導光板が提供される。
表面である第1の面と、
前記表面に対して背面を構成する第2の面と、
前記第1の面と前記第2の面との間に、前記第1の面及び前記第2の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受光面と、
前記受光面と前記第1の面との間、及び前記受光面と前記第2の面との間にそれぞれ設けられた傾斜面と、
を含み、
前記傾斜面の前記第1の面及び前記第2の面それぞれに対する傾斜角度が、0.5°以上5.0°以下であるガラス導光板が提供される。
また、本発明のある態様によれば、
表面である第1の面と、
前記表面に対して背面を構成する第2の面と、
前記第1の面と前記第2の面との間に、前記第1の面及び前記第2の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受光面と、
前記受光面と前記第1の面との間、及び前記受光面と前記第2の面との間にそれぞれ設けられた傾斜面と、
を含み、
前記第1の面及び前記受光面に対して垂直な断面において、前記第1の面の延長方向における前記傾斜面それぞれの長さaと、前記受光面の延長方向における前記傾斜面それぞれの長さbとが、a/b=11.43以上114.59以下であるガラス導光板が提供される。
表面である第1の面と、
前記表面に対して背面を構成する第2の面と、
前記第1の面と前記第2の面との間に、前記第1の面及び前記第2の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受光面と、
前記受光面と前記第1の面との間、及び前記受光面と前記第2の面との間にそれぞれ設けられた傾斜面と、
を含み、
前記第1の面及び前記受光面に対して垂直な断面において、前記第1の面の延長方向における前記傾斜面それぞれの長さaと、前記受光面の延長方向における前記傾斜面それぞれの長さbとが、a/b=11.43以上114.59以下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、例えば面状発光装置の導光板として用いた場合に、取り扱いを容易にしつつ、輝度を向上できる。
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12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、ガラス基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。液晶層の液晶分子は、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、ガラス基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。液晶層の液晶分子は、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、エッジライト型にできるので、薄型化を実現できる。面状発光装置14は、光源18、ガラス導光板12、反射シート20、透明樹脂層21、各種光学シート22及び反射ドット24を含む。また、透明樹脂層21は片面のみでなく両面に形成されていてもよく、また透明樹脂層21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。
本実施形態の面状発光装置14は、エッジライト型にできるので、薄型化を実現できる。面状発光装置14は、光源18、ガラス導光板12、反射シート20、透明樹脂層21、各種光学シート22及び反射ドット24を含む。また、透明樹脂層21は片面のみでなく両面に形成されていてもよく、また透明樹脂層21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。
〈光源18〉
光源18は、特に限定されないが、LED(Light Emitting Diode)、熱陰極管、又は冷陰極管を使用できる。光源18は、ガラス導光板12の受光面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を設けることで、光源18から放射状に発射される光のガラス導光板12への入射効率を高められる。
光源18は、特に限定されないが、LED(Light Emitting Diode)、熱陰極管、又は冷陰極管を使用できる。光源18は、ガラス導光板12の受光面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を設けることで、光源18から放射状に発射される光のガラス導光板12への入射効率を高められる。
〈ガラス導光板12〉
ガラス導光板12について、図2も参照して説明する。図2は、本実施形態におけるガラス導光板12の構成の一例を示す斜視図である。
ガラス導光板12について、図2も参照して説明する。図2は、本実施形態におけるガラス導光板12の構成の一例を示す斜視図である。
ガラス導光板12は、表面である光出射面26(第1の面)と、表面に対して背面を構成する光反射面32(第2の面)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受光面28と、端面34、36及び38と、及び傾斜面40及び42とを含む。本実施形態では、受光面28が一つの形態を説明するが、受光面28は複数設けてもよい。
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、形状はこれに限定されない。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、特に限定されない。ガラス導光板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。
受光面28は、光源18と対向する、ガラス導光板12の入光端面である。端面34、36及び38は、受光面28を除くガラス導光板12の非入光端面である。端面38は、受光面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。なお、受光面28は複数設けてもよい。この場合、受光面28に加えて、典型的構成としてガラス導光板12の非入射端面とした、端面34、36及び38のいずれか又は複数の端面を受光面としてもよいが、以下では、いずれも非入射端面として説明する。
受光面28は、ガラス導光板12であるガラスの製造時に鏡面加工される。受光面28の表面粗さRaは、光源18からの光をガラス導光板12の内部に有効に入光させるために0.1μm以下であればよく、好ましくは0.03μm未満であり、さらに好ましくは0.001μm以下であり、特に好ましくは0.0005μm以下である。これにより、光源18からガラス導光板12の内部に入光する光の入光効率が高められ、面内平均輝度を向上できる。
ガラス導光板12の端面34、36及び38は、光源18からの光が入光されないため、その表面を受光面28ほどに高精度に加工する必要はなく、その表面粗さRaは、0.8μm以下であればよい。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。ただし、端面34、36及び38の表面粗さRaは、生産効率を向上させる観点から受光面28の表面粗さRaと同等としてもよい。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。
傾斜面40及び傾斜面42は、それぞれ、受光面28と光出射面26との間、及び受光面28と光反射面32との間に設けられる。すなわち、受光面28と光出射面26との間で、受光面28及び光出射面26に隣接して傾斜面40が設けられる。同様に、光反射面32と受光面28との間で、受光面28及び光反射面32に隣接して傾斜面42が設けられる。このような傾斜面40及び傾斜面42を設けることにより、ガラス導光板12の取り扱いを容易にできる。
本実施形態における傾斜面40及び傾斜面42の構成について、本実施形態におけるガラス導光板12の一例を示す拡大断面図である、図3を参照して説明する。本願発明者は、ガラス導光板12として、光源18の光量を有効利用可能かつガラス導光板12の取り扱いが容易となる傾斜面40及び傾斜面42の形状を鋭意検討した。
本実施形態において、光出射面26に対する傾斜面40の傾斜角度θ1及び、光反射面32に対する傾斜面42の傾斜角度θ2は、それぞれ、5.0°以下にできる。これにより、後述するように、ガラス導光板の受光面に面取り面を設けた従来の構成に比べて、輝度を向上できる。また、傾斜角度θ1及び傾斜角度θ2は、それぞれ、0.5°以上にできる。これにより、さらに輝度を向上できる。また、傾斜面40及び傾斜面42の傾斜角度を0.5°以上程度とすることにより、ガラス導光板12の取り扱いを容易にできる。
また、傾斜角度θ1及び傾斜角度θ2は、それぞれ、4.5°以下が好ましく、4.0°以下がより好ましい。また、傾斜角度θ1及び傾斜角度θ2は、それぞれ、1.0°以上が好ましく、1.5°以上がより好ましい。なお、傾斜角度θ1と傾斜角度θ2とは同等にしてもよい。
また、本実施形態において、光出射面26及び受光面28に対して垂直で、端面34、36に平行な断面において、光出射面26の延長方向における傾斜面40及び傾斜面42それぞれの長さaと、受光面28の延長方向における傾斜面40及び傾斜面42それぞれの長さbとの比が、a/b=11.43以上(傾斜角度θ1(又はθ2)=5°以下に対応)であるとよい。これにより、ガラス導光板の受光面に面取り面を設けた従来の構成に比べて、輝度を向上できる。また、比a/b=114.59以下(傾斜角度θ1(又はθ2)=0.5°以上に対応)が好ましく、これにより、輝度をさらに向上できるとともに、ガラス導光板12の取り扱いを容易にできる。
また、上記の比a/bは、それぞれ、12.71以上が好ましく、14.30以上がより好ましい。また、上記の比a/bは、それぞれ、57.29以下が好ましく、38.19以下がより好ましい。
また、本実施形態において、上記光出射面26の延長方向における傾斜面40及び傾斜面42それぞれの長さaは、1.5mm以上、より好ましくは2.0mm以上4.5mm以下の範囲が好ましい。長さaの値が大きすぎると受光面が小さくなり、取扱いが難しくなるため、長さaの値を所定の範囲とすることでガラス導光板の取り扱いを容易にできる。
言い換えると、光出射面26と傾斜面40又は光反射面32と傾斜面42とが交差する第1交差点P1と、受光面28と傾斜面40又は42とが交差する第2交差点P2と、光出射面26又は光反射面32に沿って延長された第1延長線L1と、受光面28に沿って延長された第2延長線L2とが交差する点を第3交差点P3とする。このとき、長さaは、第1交差点P1から第3交差点P3までの距離、長さbは、第2交差点P2から第3交差点P3までの距離である。ただし、上記交差点間の距離が測定困難な場合は、傾斜面40又は傾斜面42に沿って延長された延長線と第2延長線L2の交差点をP2とし、第1延長線L1と傾斜面40又は42に沿って延長された延長線の交差点をP1として長さa、および長さbを算出してもよい。
傾斜面40及び傾斜面42の表面粗さRaは、好ましくは0.8μm以下であり、より好ましくは0.3μm以下であり、さらに好ましくは0.1μm以下である。傾斜面40及び傾斜面42の表面粗さRaを0.8μm以下とすることで、ガラス導光板12から出射される光の輝度ムラの発生も抑制できる。他の観点で言えば、傾斜面40及び傾斜面42の表面粗さRaを0.8μm以下とすることで、入射する光を効率的にガラス導光板12に取り込める。また、傾斜面40及び傾斜面42の表面粗さRaを0.3μm以下とすることで、カレット発生量を抑制できる。一方、傾斜面40及び傾斜面42の表面粗さRaの下限は限定されず、Raが小さいほどガラス導光板12の輝度ムラの発生を抑制できるが、その分後述する面取り工程に時間を要する。生産効率向上の観点からは、傾斜面40及び傾斜面42の表面粗さRaは受光面28の表面粗さRaよりも大きくてもよい。
本実施形態に係るガラス導光板12の厚さ(光出射面26から光反射面32までの厚さ)は、導光板としての機能が発揮できれば、とくに限定されないが、例えば、1.4mm以上2.2mm以下にできる。ガラス導光板12の厚さを2.2mm以下とすることで、面状発光装置14を薄くできる。また、ガラス導光板12の厚さを1.4mm以上とすることで、十分な剛性が得られる。なお、ガラス導光板12の厚さは、この値に限定されないが、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、ガラス導光板12の物性については後述する。
また、ガラス導光板12の厚さは、1.1mm以上2.5mm以下が好ましく、1.4mm以上2.2mm以下がより好ましい。
〈反射シート20〉
図1に戻り、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して構成する。反射シート20は、ガラス導光板12の光反射面32に対向するように配設する。加えて、反射シート20は、端面34、36及び38に配設してもよい。反射シート20は、いずれも、ガラス導光板12から空間を空けて配設してもよいし、ガラス導光板12に粘着性の透明樹脂層によって貼合してもよい。
図1に戻り、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して構成する。反射シート20は、ガラス導光板12の光反射面32に対向するように配設する。加えて、反射シート20は、端面34、36及び38に配設してもよい。反射シート20は、いずれも、ガラス導光板12から空間を空けて配設してもよいし、ガラス導光板12に粘着性の透明樹脂層によって貼合してもよい。
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、少なくとも受光面28に対向する端面38に配設すればよい。これにより、受光面28から入射した光は、ガラス導光板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によってガラス導光板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、ガラス導光板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によってガラス導光板12の内部に再度反射できる。これにより、光源18の光量を有効利用できる。
反射シート20を構成する樹脂シートの材質は、アクリル樹脂を例示できるが、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使用できる。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、金属蒸着膜等を使用できる。
反射シート20には粘着性の透明樹脂層が設けられ、ガラス導光板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、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、合成ゴム等を使用できる。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のものを使用できる。
〈透明樹脂層21〉
透明樹脂層21は、ガラス導光板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)等とすることができる。透明樹脂層21は、スプレーコート等のコート法による塗布、スキージ法による塗布、または、インプリント法によるモールド押圧、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、加熱により形成してもよい。
透明樹脂層21は、ガラス導光板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)等とすることができる。透明樹脂層21は、スプレーコート等のコート法による塗布、スキージ法による塗布、または、インプリント法によるモールド押圧、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、加熱により形成してもよい。
〈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使用できる。各種光学シート22は、ガラス導光板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、ガラス導光板12に当接しないよう所定位置に対向して配設してもよいし、ガラス導光板12に透明樹脂層21を介して貼合してもよい。
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使用できる。各種光学シート22は、ガラス導光板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、ガラス導光板12に当接しないよう所定位置に対向して配設してもよいし、ガラス導光板12に透明樹脂層21を介して貼合してもよい。
〈反射ドット24〉
光反射面32には、複数の円形状の反射ドット24が備えられる。図1では、反射ドット24をまとめて記載しているが、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配置や、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、適宜調整してもよい。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もよい。
光反射面32には、複数の円形状の反射ドット24が備えられる。図1では、反射ドット24をまとめて記載しているが、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配置や、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、適宜調整してもよい。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もよい。
なお、受光面28から入射した光の輝度は、ガラス導光板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する。そのため、本実施形態において、受光面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、受光面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できる。また、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の大きさをガラス導光板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を均一化でき、輝度ムラの発生を抑制できる。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の数密度をガラス導光板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、同等の効果が得られる。また、反射ドット24に代えて、入射した光を反射するような溝を光反射面32に形成しても、同等の効果が得られる。
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12の内部に入射した光は、ガラス導光板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、ガラス導光板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に入射する。
〈ガラス導光板12の物性〉
次に、ガラス導光板12の物性について説明する。ガラス導光板12は、透明度の高いガラスによって構成する。実施形態では、ガラス導光板12として用いるガラスの材料として、多成分系の酸化物ガラスが挙げられる。
次に、ガラス導光板12の物性について説明する。ガラス導光板12は、透明度の高いガラスによって構成する。実施形態では、ガラス導光板12として用いるガラスの材料として、多成分系の酸化物ガラスが挙げられる。
具体的には、ガラス導光板12として、50mm長での、波長400~700nmの光における平均内部透過率が90%以上のガラスを使用するとよい。これにより、ガラス導光板12に入射した光の減衰を極力抑えられる。50mm長での透過率は、ガラス導光板12を主平面に垂直な方向で割断することにより、当該ガラス導光板の中心部分から、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を準備する。そして、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、スリット等で入射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の光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。
ガラス導光板12として用いられるガラスの鉄の含有量の総量Aは、100質量ppm以下であると、上述した50mm長での波長400~700nmの光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以下がより好ましく、20質量ppm以下がさらに好ましい。一方、ガラス導光板12として用いられるガラスの鉄の含有量の総量Aは、5質量ppm以上であると、多成分系の酸化物ガラス製造時において、ガラスの熔解性を向上させるうえで好ましく、8質量ppm以上がより好ましく、10質量ppm以上がさらに好ましい。なお、ガラス導光板12として用いられるガラスの鉄の含有量の総量A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A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の範囲に光の吸収が存在するが、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の光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の光における内部透過率を高めるうえで好ましい。
ガラス導光板12として用いられるガラスのFe2+の含有量Bは、20質量ppm以下であると、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以下がより好ましく、5質量ppm以下がさらに好ましい。一方、ガラス導光板12として用いられるガラスのFe2+の含有量Bは、0.01質量ppm以上であると、多成分系の酸化物ガラス製造時において、ガラスの熔解性を向上させるうえで好ましく、0.05質量ppm以上がより好ましく、0.1質量ppm以上がさらに好ましい。
なお、ガラス導光板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A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B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。
ガラス導光板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が、これらに限定されない。
ガラス導光板12として用いられるガラスの一構成例(構成例A)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5~100質量ppm含む。
ガラス導光板12として用いられるガラスの別の一構成例(構成例B)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5~100質量ppm含む。
ガラス導光板12として用いられるガラスのさらに別の一構成例(構成例C)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5~100質量ppm含む。
上記した成分を有する本実施形態のガラス導光板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、泡品質を良好にするため、またガラス中の二価鉄(Fe2+)の含有量を低く抑え、光学特性を良好にするため、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、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、泡品質を良好にするため、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%以下が好ましく、15%以下がさらに好ましく、構成例Cにおいては、3%以下が好ましく、1%以下がより好ましい。
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、ガラス導光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、含有できる。また、ガラスの熱膨張係数を低く、失透特性を良好にするため、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において含有できる。上記の作用を得るため、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、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%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、構成例Bにおいては、5%以下が好ましく、3%以下がより好ましい。
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%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、構成例Bにおいては、5%以下が好ましく、3%以下がより好ましい。
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導光板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導光板12のガラスのガラス組成においては、ガラスの熔解性向上のため、Fe2O3を、構成例A、B及びCにおいて、5~100ppm含有させてもよい。なお、Fe2O3量の好ましい範囲は上述のとおりである。
また、本実施形態のガラス導光板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%以下が好ましく、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%以下がとくに好ましい。
また、本実施形態のガラス導光板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%が好ましく、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とくに好ましい。
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導光板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以下が好ましい。特に、NiOは、波長400~700nmの光におけるガラス導光板の内部透過率を低下させない観点から、1.0ppm以下が好ましく、0.5ppm以下がより好ましい。
本実施形態のガラス導光板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以下が好ましい。特に、Cr2O3は、波長400~700nmの光におけるガラス導光板の内部透過率を低下させない観点から、1.0ppm以下が好ましく、0.5ppm以下がより好ましい。
本実施形態のガラス導光板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以下が好ましい。特に、MnO2は、波長400~700nmの光におけるガラス導光板の内部透過率を低下させない観点から、10ppm以下が好ましい。
本実施形態のガラス導光板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以下が好ましい。TiO2は、波長400~700nmの光におけるガラス導光板の内部透過率を低下させない観点から、含有量は500ppm以下がより好ましく、100ppm以下がさらに好ましい。
本実施形態のガラス導光板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以下が好ましい。また、CeO2の含有量は、500ppm以下がより好ましく、400ppm以下がさらに好ましく、300ppm以下が特に好ましく、250ppm以下が最も好ましい。
本実施形態のガラス導光板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以下が好ましい。特に、これら成分は、波長400~700nmの光におけるガラス導光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12の製造方法〕
次に、ガラス導光板12の製造方法を説明する。ガラス導光板12は、例えばガラス導光板12のガラス板厚(図3のT)に対応する厚さのガラス素材を切断することにより所望のサイズにできる。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実施できる。
次に、ガラス導光板12の製造方法を説明する。ガラス導光板12は、例えばガラス導光板12のガラス板厚(図3のT)に対応する厚さのガラス素材を切断することにより所望のサイズにできる。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実施できる。
その後、受光面28に対して鏡面加工を行う。これにより、表面粗さRaが0.1μm以下の受光面28を形成できる。
次いで、受光面28と光出射面26との間、及び受光面28と光反射面32との間を研削処理又は研磨処理する。これにより、傾斜面40及び傾斜面42が形成される。なお、傾斜面40及び傾斜面42を形成する研磨処理は、受光面28に対する鏡面加工よりも前に行ってもよく、また、受光面28に対する鏡面加工と同時に行ってもよい。傾斜面40と傾斜面42との表面粗さRaは同等としてもよく、生産効率を向上させる観点から、これらの表面粗さは、受光面28の表面粗さRaと同等としてもよい。
傾斜面40及び傾斜面42を形成する際、研削処理又は研磨処理を実施する工具としては砥石を用いてもよく、この他に、布、皮、ゴム等からなるバフやブラシ等を用いてもよい。その際、酸化セリウム、アルミナ、カーボランダム、コロイダルシリカ等の研磨剤を用いてもよく、中でも寸法安定性の観点から、研磨具としては砥石の使用が好ましい。
以上の処理により、ガラス導光板12を製造できる。なお、透明樹脂層21は、ガラス導光板12を製造した後に光出射面26、または光反射面32に対してコート法や印刷法等により形成できるほか、反射シート20、もしくは光学シート22上に透明樹脂層21を形成し、後にガラス導光板12と貼合して形成できる。また、反射ドット24は、ガラス導光板12を製造した後に光反射面32に対して印刷法等により形成できる。
なお、ガラス導光板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導光板12のエッジは、適宜面取り処理を行ってもよい。
〔実施例〕
本願発明者は、上記範囲を見出すに当たり、光線追跡ソフト(Light Tools:サイバーネットシステム社製)を用いて、光線本数1000万本でシミュレーションを行った。本シミュレーションに用いたモデルでは、100mm×620mmのサイズの矩形のガラス導光板12に対向するよう、受光面28から0.2mmの距離を空けて、光源18を配し、光源18を取り囲むようにリフレクタ30を配した。光源18は並列された複数の点光源からなり、波長400nm~700nmの範囲で発光し、ランバーシアンの配光特性を持つものとした。
本願発明者は、上記範囲を見出すに当たり、光線追跡ソフト(Light Tools:サイバーネットシステム社製)を用いて、光線本数1000万本でシミュレーションを行った。本シミュレーションに用いたモデルでは、100mm×620mmのサイズの矩形のガラス導光板12に対向するよう、受光面28から0.2mmの距離を空けて、光源18を配し、光源18を取り囲むようにリフレクタ30を配した。光源18は並列された複数の点光源からなり、波長400nm~700nmの範囲で発光し、ランバーシアンの配光特性を持つものとした。
本実施例において、ガラス導光板12は、傾斜面40及び傾斜面42を有し、その傾斜角度θを0°~8.1°の間(0°、0.8°、1.6°、2.5°、3.3°、4.1°、4.9°、5.7°、6.5°、7.3°、8.1°)で種々変化させてシミュレーションを行った。なお、いずれの場合も、傾斜面40及び傾斜面42の傾斜角度θは等しくした。また、いずれの場合も、傾斜面40及び傾斜面42の長さ(図3のa)は、3.5mmとした。なお、ガラス導光板12としては、ガラス板厚(図3のT)が2.1mm、1.8mm及び1.5mmのものを用いた。
光源18の高さは、ガラス導光板12の厚さに応じて変化させた。ガラス板厚2.1mmのときの光源高さを1.6mmとし、ガラス板厚1.8mmおよび1.5mmのとき光源高さを1.0mmとした。これは実際にバックライトユニットを構成する際、光源18の高さは、ガラス板厚になるべく近いものを選定するのが一般的であるためである。受光面28および傾斜面40および傾斜面42での散乱は無いものとした。
リフレクタ30はσ=15°のガウス反射特性を持ち、拡散反射率は99%とした。ガラス導光板12は光出射面26及び光反射面32を有し、光反射面32には反射ドット24を形成した。また、ガラス導光板12と対向するよう、光反射面32から0.1mmの距離を空けて反射シート20を配設した。反射シートは、σ=15°のガウス反射特性を持ち、拡散反射率は99%とした。
また、ガラス導光板12の光出射面26側には、受光面28から5mm以上離れた位置から(図3のaと同じ方向の長さ)全面にわたって、厚さ50μmの透明樹脂層21を設けた。つまり、傾斜面40及び傾斜面42には、透明樹脂層21は設けていない。透明樹脂層21は全波長の光に対して屈折率1.520とした。非導波光の量および、導波光の量をより正しく見積もるために、本モデルでは、ガラスおよび透明樹脂の吸収はないものと仮定した。ガラスの屈折率は、波長435.8nmの光において1.532、波長486.1nmの光において1.527、波長546.1nmの光において1.523、波長587.6nmの光において1.521、波長656.3nmの光において1.519であるとし、これらの値を適当なセルマイヤー係数によって補間したものを使用した。
〈シミュレーション結果〉
シミュレーションのベース構成としては、実施例の傾斜面40及び傾斜面42に代えて、特許文献3と同様の、傾斜角度45°、幅0.15mm(図3のθ1及びθ2に該当する傾斜角度が45°、a=b=0.15mm)の粗摺り糸面取り部を形成したものを用いた。なお、ガラス板厚は、それぞれ対応する実施例のガラス導光板12と同じとし、光源18高さについても、それぞれ対応する実施例と同じとした。ベース構成の面取り部のパラメータとして、σ=6°のガウス散乱分布特性を持つとした。それ以外の構成は、実施例と同様である。
シミュレーションのベース構成としては、実施例の傾斜面40及び傾斜面42に代えて、特許文献3と同様の、傾斜角度45°、幅0.15mm(図3のθ1及びθ2に該当する傾斜角度が45°、a=b=0.15mm)の粗摺り糸面取り部を形成したものを用いた。なお、ガラス板厚は、それぞれ対応する実施例のガラス導光板12と同じとし、光源18高さについても、それぞれ対応する実施例と同じとした。ベース構成の面取り部のパラメータとして、σ=6°のガウス散乱分布特性を持つとした。それ以外の構成は、実施例と同様である。
各条件(ガラス板厚、傾斜角度)について、ベース構成の対応する条件における輝度を「規格化輝度」=1とし、該規格化輝度に対する、面内平均輝度向上度を算出した。図4にシミュレーション結果を示す。
図4に示すように、いずれのガラス板厚においても、傾斜角度θ1及び傾斜角度θ2をそれぞれ5.0°以下とすることにより、面内平均輝度をベース構成に対して3%以上向上できた(図4中の破線)。また、ガラス導光板12に傾斜面40及び傾斜面42を設けることにより(傾斜角度θ1及び傾斜角度θ2を0°より大きくすることにより)、ガラス導光板12の受光面28のエッジを切断したままとした場合(傾斜角度θ1及び傾斜角度θ2=0°の場合)に比べても、面内平均輝度を向上できた。
なお、以上の実施例においては、ガラス導光板12のガラス板厚が2.1mm、1.8mm及び1.5mmである場合のシミュレーションを行っているが、傾斜角度θ1及び傾斜角度θ2を0.5°以上5.0°以下とすることにより、ガラス板厚が1.4mm以上2.2mm以下の範囲、さらには、ガラス板厚が1.4mm未満、2.2mm超と、ガラス板厚に関わらず、同様の面内平均輝度が向上する効果及びガラス導光板12の取り扱いが容易となる効果が得られると考えられる。
以上から、本実施形態におけるガラス導光板12によれば、例えば面状発光装置14の導光板として用いた場合に、取り扱いを容易にしつつ、輝度を向上できる。
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、12…ガラス導光板、14…面状発光装置、16…液晶パネル、18…光源、20…反射シート、21…透明樹脂層、22…各種光学シート、24…反射ドット、26…光出射面、28…受光面、30…リフレクタ、32…光反射面、34、36及び38…端面、40及び42…傾斜面
本国際出願は2016年12月27日に出願された日本国特許出願2016-254093号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容をここに援用する。
本国際出願は2016年12月27日に出願された日本国特許出願2016-254093号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容をここに援用する。
Claims (17)
- 表面である第1の面と、
前記表面に対して背面を構成する第2の面と、
前記第1の面と前記第2の面との間に、前記第1の面及び前記第2の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受光面と、
前記受光面と前記第1の面との間、及び前記受光面と前記第2の面との間にそれぞれ設けられた傾斜面と、
を含み、
前記傾斜面の前記第1の面及び前記第2の面それぞれに対する傾斜角度が、0.5°以上5.0°以下であるガラス導光板。 - 前記傾斜面の前記第1の面及び前記第2の面それぞれに対する傾斜角度が、1.0°以上である、請求項1に記載のガラス導光板。
- 前記傾斜面の前記第1の面及び前記第2の面それぞれに対する傾斜角度が、4.5°以下である、請求項1または2に記載のガラス導光板。
- 前記傾斜面の前記第1の面及び前記第2の面それぞれに対する傾斜角度が、1.5°以上である、請求項1~3いずれか1項に記載のガラス導光板。
- 前記傾斜面の前記第1の面及び前記第2の面それぞれに対する傾斜角度が、4.0°以下である、請求項1~4いずれか1項に記載のガラス導光板。
- 表面である第1の面と、
前記表面に対して背面を構成する第2の面と、
前記第1の面と前記第2の面との間に、前記第1の面及び前記第2の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受光面と、
前記受光面と前記第1の面との間、及び前記受光面と前記第2の面との間にそれぞれ設けられた傾斜面と、
を含み、
前記第1の面及び前記受光面に対して垂直な断面において、前記第1の面の延長方向における前記傾斜面それぞれの長さaと、前記受光面の延長方向における前記傾斜面それぞれの長さbとの比が、a/b=11.43以上114.59以下であるガラス導光板。 - 前記比a/bが12.71以上である、請求項6に記載のガラス導光板。
- 前記比a/bが57.29以下である、請求項6または7に記載のガラス導光板。
- 前記比a/bが14.30以上である、請求項6~8いずれか1項に記載のガラス導光板。
- 前記a/bが38.19以下である、請求項6~9いずれか1項に記載のガラス導光板。
- 前記第1の面から前記第2の面までの厚さが1.4mm以上2.2mm以下である、請求項1~10いずれか1項に記載のガラス導光板。
- 前記第1の面及び前記受光面に対して垂直な断面において、前記第1の面の延長方向における前記傾斜面それぞれの長さaが、1.5mm以上である、請求項1~11いずれか1項に記載のガラス導光板。
- 前記長さaが2.0mm以上4.5mm以下である、請求項12に記載のガラス導光板。
- 前記傾斜面の表面粗さがそれぞれ0.8μm以下である、請求項1~13いずれか1項に記載のガラス導光板。
- 前記第1の面及び前記第2の面のいずれか一方に設けられた透明樹脂層をさらに含む、請求項1~14いずれか1項に記載のガラス導光板。
- 前記受光面は、表面粗さが0.1μm以下である、請求項1~15いずれか1項に記載のガラス導光板。
- 請求項1~16いずれか1項に記載のガラス導光板と、面状発光装置と、液晶パネルを含む、液晶表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
JP2016-254093 | 2016-12-27 | ||
JP2016254093A JP2020030885A (ja) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | ガラス板 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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PCT/JP2017/046207 WO2018123896A1 (ja) | 2016-12-27 | 2017-12-22 | ガラス導光板および液晶表示装置 |
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---|---|---|---|---|
JP2004095390A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Fujitsu Display Technologies Corp | 照明装置及び表示装置 |
WO2016199746A1 (ja) * | 2015-06-09 | 2016-12-15 | 旭硝子株式会社 | ガラス板及びガラス板の製造方法 |
-
2016
- 2016-12-27 JP JP2016254093A patent/JP2020030885A/ja active Pending
-
2017
- 2017-12-22 WO PCT/JP2017/046207 patent/WO2018123896A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
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WO2016199746A1 (ja) * | 2015-06-09 | 2016-12-15 | 旭硝子株式会社 | ガラス板及びガラス板の製造方法 |
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