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JP2017032673A - 導光板及びこれを用いた積層導光板 - Google Patents

導光板及びこれを用いた積層導光板 Download PDF

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JP2017032673A JP2015150304A JP2015150304A JP2017032673A JP 2017032673 A JP2017032673 A JP 2017032673A JP 2015150304 A JP2015150304 A JP 2015150304A JP 2015150304 A JP2015150304 A JP 2015150304A JP 2017032673 A JP2017032673 A JP 2017032673A
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智基 柳瀬
隆 村田
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隆 村田
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Abstract

【課題】表示画像の解像度の向上とデバイスの軽量化に資する導光板を創案する。【解決手段】本発明の導光板は、ガラス板を備える導光板であって、ガラス板の屈折率ｎｄが１．５６以上であり、且つガラス板の板厚が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、導光板及びこれを用いた積層導光板に関し、特にヘッドマウントディスプレイ、３Ｄ投影デバイス等に好適な導光板及びこれを用いた積層導光板に関する。
近年、ヘッドマウントディスプレイとして、帽子の鍔から垂れ下がったディスプレイに映像を投影させるデバイス、ディスプレイに外の景色と映像を表示させるメガネ型デバイス、シースルー導光板に映像を表示させるデバイス等が開発されている。
シースルー導光板に映像を表示するデバイスでは、メガネを通して外部の景色を見ながら、導光板に表示される映像を見ることができるが、更に左右に異なる映像を投影する技術を利用して３Ｄ表示を実現したり、眼の水晶体を利用して網膜に結合させる技術を利用して仮想現実空間を実現することも可能である。
導光板の板材として、主にアクリル樹脂が使われている。しかし、アクリル樹脂は、屈折率ｎｄ（約１．４９）が低いため、光学設計の自由度を高めることが困難である。結果として、アクリル樹脂は、表示画像の解像度を高めることが困難である。
また、ヘッドマウントディスプレイは、頭部に装着する必要があるため、軽量化が求められる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、表示画像の解像度の向上とデバイスの軽量化に資する導光板を創案することである。
本発明者等は、鋭意検討の結果、高屈折率のガラス板を薄型化して、導光板に用いると、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明の導光板は、ガラス板を備える導光板であって、ガラス板の屈折率ｎｄが１．５６以上であり、且つガラス板の板厚が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする。ここで、「屈折率ｎｄ」は、屈折率測定器（例えば、島津製作所社製の屈折率測定器ＫＰＲ−２０００）を用いて測定した値を指す。
本発明の導光板は、ガラス板を備える。ガラス板は、内部の透過率が高く、更にアクリル樹脂に比べて傷が付き難く、剛性を有している。
また、本発明の導光板は、ガラス板の屈折率ｎｄが１．５６以上である。ガラス板の屈折率ｎｄを１．５６以上に規制すれば、導光板の光学設計の自由度を高めることができる。
更に、本発明の導光板は、ガラス板の板厚が１．０ｍｍ以下である。ガラス板の板厚を１．０ｍｍ以下に規制すれば、導光板が軽量化されるため、頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイに好適に使用可能になる。
第二に、本発明の導光板は、ガラス板の端面の算術表面粗さＲａが１μｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の端面から、映像信号を効率良く入射させるが可能になる。ここで、「算術表面粗さＲａ」は、小坂研究所製Ｓｕｒｆｃｏｒｄｅｒ ＥＴ―４０００ＡＫを用いて、ＪＩＳ Ｂ―０６０１（１９９４）に従って測定した値を指す。
第三に、本発明の導光板は、ガラス板の両表面と端面とがなす交差角度がそれぞれ９０°±３°以内であることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の端面から、映像信号を効率良く入射させることが可能になる。
第四に、本発明の導光板は、ガラス板の光路長１０ｍｍ、波長５５０ｎｍにおける内部透過率が８０％以上であることが好ましい。このようにすれば、ガラス板に入射した後、出射するまでの光の損失が小さくなる。ここで、「光路長１０ｍｍ、波長５５０ｎｍにおける内部透過率」は、日立ハイテクサイエンス製分光光度計ＵＨ４１５０の積分球を用いて得られた測定データから板厚換算を行うことにより光路長１０ｍｍの透過率を算出したものである。
第五に、本発明の導光板は、ガラス板が、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜８％、ＢａＯ １０〜４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３ ３〜３０％を含有し、且つ液相粘度が１０４．０ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。このようにすれば、耐失透性と屈折率が高いガラスを作製し易くなる。ここで、「ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３」は、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量を指す。「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値を指す。
第六に、本発明の導光板は、ガラス板中のＦｅ２Ｏ３の含有量が０．０５質量％以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の内部透過率を高めることができる。
第七に、本発明の導光板は、ガラス板中のＣｒ２Ｏ３の含有量が０．０００５質量％以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の内部透過率を高めることができる。
第八に、本発明の導光板は、ガラス板のうねりが０．１μｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、表示画像の解像度を高めることができる。ここで、「うねり」は、ＳＥＭＩ Ｄ１５−１２９６に記載されたＦＰＤ用ガラス基板の表面うねりの測定方法に準じて測定したものである。
第九に、本発明の導光板は、ガラス板の少なくとも一つの表面の算術表面粗さＲａが０．５ｎｍ未満であることが好ましい。このようにすれば、積層導光板とする場合に、積層精度を高め易くなり、また光学的なずれを抑制し易くなる。
第十に、本発明の導光板は、ガラス板の少なくとも一つの表面の鉛筆硬度が３Ｈ以上であることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の表面に傷が付き難くなるため、長期に亘って表示画像の解像度を維持することができる。ここで、「鉛筆硬度」は、ＪＩＳ Ｋ１６００に従って測定した値を指す。
第十一に、本発明の導光板は、ガラス板が曲面を有し、その曲率半径が２００ｍｍ以上であることが好ましい。ここで、「曲率半径」は、ガラス板の最外表面で測定した値を指す。
第十二に、本発明の導光板は、ガラス板の端面から３０ｍｍ以内の位置に映像信号を入射させるための入射部材を更に備えることが好ましい。ガラス板の板厚が小さいと、光学設計上、ガラス板の端面から光を入射させることが難しくなる。この場合、ガラス板の端面の近傍に入射部材を配置すれば、表示画像の解像度を損なわずに、ガラス板に光を入射させることが可能になる。
第十三に、本発明の導光板は、ヘッドマウントディスプレイ用部材に用いることが好ましい。
第十四に、本発明の積層導光板は、導光板を複数枚積層させた積層導光板であって、導光板が、上記の導光板であることが好ましい。このようにすれば、光の焦点が合う場所を変更し得るため、３Ｄ表示を実現することができる。
本発明の積層導光板の一例を示す概念斜視図である。
本発明の導光板において、ガラス板の板厚は１．０ｍｍ以下であり、好ましくは０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．２５ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下、０．１５ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、特に０．０５ｍｍ以下が望ましい。ガラス板の板厚が大き過ぎると、導光板の質量が大きくなるため、ヘッドマウントディスプレイ等の用途に適用し難くなる。特に複数枚の導光板を積層させる場合に、積層導光板の質量が大きくなる。一方、ガラス板の板厚が小さ過ぎると、デバイスを組み立てる際にハンドリングが困難になる。よって、ガラス板の板厚は０．０１ｍｍ以上、特に０．０３ｍｍ以上が望ましい。
本発明の導光板において、ガラス板の屈折率ｎｄは１．５６以上であり、好ましくは１．５８以上、１．６０以上、１．６２以上、１．６５以上、１．６８以上、特に１．７０以上である。ガラス板の屈折率ｎｄが低過ぎると、光学設計の自由度が低下し易くなる。一方、ガラス板の屈折率ｎｄが高過ぎると、板状に成形し難くなるため、導光板の生産効率が低下し易くなる。よって、ガラス板の屈折率ｎｄは、好ましくは２．００以下、１．９０以下、１．８５以下、特に１．８０以下である。
本発明の導光板において、ガラス板の端面の算術表面粗さＲａは、好ましくは１μｍ以下、０．５μｍ以下、０．１μｍ以下、５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以下である。ガラス板の端面の算術表面粗さＲａが大き過ぎると、ガラス板の端面から、映像信号を入力する際に、光が散乱するため、表示画像の解像度が低下し易くなる。
ガラス板の両表面と端面とがなす交差角度は、それぞれ９０°±３°以内、９０°±２°以内、特に９０°±１°以内が好ましい。ガラス板の両表面と端面とがなす交差角度が上記範囲外になると、ガラス板の端面から内部に映像信号を伝搬させ易くなる。
ガラス板の端面は、レーザー光による切断面であることが好ましい。このようにすれば、切断時に端面の表面が荒れずに、滑らかになるため、ガラス板の端面から、映像信号を入力する際に、光が散乱し難くなる。
本発明の導光板において、ガラス板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜８％、ＢａＯ １０〜４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３ ３〜３０％を含有することが好ましい。上記のようにガラス組成範囲を規定した理由を下記に示す。なお、各成分の含有範囲の説明において、％は質量％を意味する。
ＳｉＯ２の含有量は１０〜６０％が好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なくなると、ガラス網目構造を形成し難くなり、ガラス化が困難になる。また高温粘性が低下し過ぎて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、３８％以上、特に４０％以上である。一方、ＳｉＯ２の含有量が多くなると、溶融性や成形性が低下し易くなり、また屈折率が低下し易くなる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５５％以下、５１％以下、４８％以下、特に４５％以下である。
Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜８％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多くなると、成形時に失透結晶が析出し易くなって、液相粘度が低下し易くなり、また屈折率が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは８％以下、７％以下、特に６％以下である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なくなると、ガラス組成のバランスが崩れて、逆にガラスが失透し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０．１％以上、０．５％以上、１％以上、３％以上、特に５％以上である。
ＢａＯは、アルカリ土類金属酸化物の中では、高温粘性を極端に低下させずに、屈折率を高める成分である。ＢａＯの含有量は１０〜４０％が好ましい。ＢａＯの含有量が多くなると、液相粘度が低くなり易く、また屈折率、密度、熱膨張係数が高くなり易い。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは３５％以下、３２％以下、３０％以下、特に２８％以下である。一方、ＢａＯの含有量が少なくなると、所望の屈折率を得難くなる上、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは１２％以上、１５％以上、１７％以上、２０％以上、２３％以上、特に２５％以上である。
ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３は、屈折率を有効に高める成分である。よって、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量は、好ましくは３％以上、５％以上、８％以上、１１％以上、１５％以上、特に１７％以上である。しかし、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量が多くなると、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量は、好ましくは３０％以下、２５％以下、特に２２％以下である。
ＴｉＯ２は、希土類酸化物等の重金属酸化物を除く、一般的な酸化物の中では、屈折率を最も高める成分である。しかし、ＴｉＯ２の含有量が多くなると、ガラスが着色したり、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは０．１〜1５％、1〜1２％、２〜１１％、３〜１０％、４〜９％、特に５〜８％である。
Ｌａ２Ｏ３は、屈折率を有効に高める成分である。しかし、Ｌａ２Ｏ３の含有量が多くなると、液相温度が低下し易くなる。よって、Ｌａ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜１５％、１〜１３％、５〜１２％、特に７〜１１％である。
上記成分以外にも、任意成分として、例えば以下の成分を添加することができる。
Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜１０％が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、屈折率やヤング率が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは８％以下、特に６％以下である。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が少なくなると、液相温度が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１％以上、３％以上、特に５％以上である。
ＭｇＯの含有量は０〜１２％が好ましい。ＭｇＯは、ヤング率を高める成分であると共に、高温粘度を低下させる成分であるが、ＭｇＯを多量に含有させると、屈折率が低下し易くなったり、液相温度が上昇して、耐失透性が低下したり、密度や熱膨張係数が高くなり過ぎる。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは１０％以下、５％以下、３％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下、特に０．５％以下である。
ＣａＯの含有量は０〜１５％が好ましい。ＣａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易く、その含有量が多過ぎると、ガラス組成のバランスが崩れて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは１３％以下、１０％以下、特に９％以下である。一方、ＣａＯの含有量が少なくなると、溶融性が低下したり、ヤング率が低下したり、屈折率が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは１％以上、３％以上、５％以上、特に６％以上である。
ＳｒＯの含有量は０〜１５％が好ましい。ＳｒＯの含有量が多くなると、屈折率、密度、熱膨張係数が高くなり易く、その含有量が多過ぎると、ガラス組成のバランスが崩れて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは１３％以下、１２％以下、特に１１％以下である。一方、ＳｒＯの含有量が少なくなると、溶融性が低下し易くなり、また屈折率が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは１％以上、３％以上、５％以上、７％以上、特１０％以上である。
ＺｎＯの含有量は０〜１５％が好ましい。しかし、ＺｎＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり、その含有量が過剰になると、ガラス組成の成分バランスが崩れて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは１５％以下、１２％以下、１０％下、８％以下、６％以下、特に４％以下である。一方、ＺｎＯの含有量が少なくなると、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０．１％以上、０．５％以上、１％超、１．５％以上、２％以上、２．５％以上、特に３％以上である。
ＺｒＯ２は、屈折率を高める成分であるが、その含有量が多くなると、液相温度が低下し易くなる。よって、ＺｒＯ２の含有量は、好ましくは０〜１０％、０．１〜７％、０．５〜６％、特に１〜５.５％である。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、高温粘性を低下させる成分であり、また熱膨張係数を上昇させる成分であるが、これらの成分を多量に導入すると、高温粘性が低下し過ぎて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量は、好ましくは１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。また、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏのそれぞれの含有量は、好ましくは１０％以下、８％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。
清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ３の群から選択された一種又は二種以上を０〜１％の範囲で添加することができる。但し、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３及びＦは、環境的観点から、その使用を極力控えることが好ましく、それぞれの含有量は０．１％未満が好ましい。ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは０〜１％、０．０１〜０．５％、特に０．０５〜０．４％である。また、ＳｎＯ２、ＳＯ３及びＣｌの合量は、好ましくは０〜１％、０．００１〜１％、０．０１〜０．５％、特に０．０５〜０．３％である。
ＰｂＯは、高温粘性を低下させる成分であるが、環境的観点から、その使用を極力控えることが好ましい。ＰｂＯの含有量は、好ましくは０．５％以下、特に０．１％未満である。
Ｂｉ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５及びＷＯ３は、屈折率を高める成分であるが、高価であり、大量入手が困難であるため、使用を極力控えることが望ましい。これらの含有量は、それぞれ１％以下、特に０．５％以下が好ましい。
Ｆｅ２Ｏ３とＣｒ２Ｏ３は、原料不純物として混入する成分であるが、これらの成分が多くなると、ガラス板の内部の透過率が低下し易くなる。よって、Ｆｅ２Ｏ３の含有量の含有量は、好ましくは５００ｐｐｍ（０．０５％）以下、２００ｐｐｍ以下、１００ｐｐｍ以下、５０ｐｐｍ以下、特に３０ｐｐｍ以下である。Ｃｒ２Ｏ３の含有量は、好ましくは５ｐｐｍ（０．０００５％）以下、３ｐｐｍ以下、２ｐｐｍ以下、１ｐｐｍ以下、特に０．５ｐｐｍ以下である。なお、高純度のガラス原料を使用すると、Ｆｅ２Ｏ３とＣｒ２Ｏ３の含有量を低減することができる。
本発明の導光板において、ガラス板の密度は、好ましくは５．０ｇ／ｃｍ３以下、４．８ｇ／ｃｍ３以下、４．５ｇ／ｃｍ３以下、４．３ｇ／ｃｍ３以下、３．７ｇ／ｃｍ３以下、特に３．５ｇ／ｃｍ３以下である。このようにすれば、デバイスを軽量化することができる。なお、「密度」は、周知のアルキメデス法で測定可能である。
ガラス板の熱膨張係数は、好ましくは３０×１０−７〜１００×１０−７／℃、４０×１０−７〜９０×１０−７／℃、６０×１０−７〜８５×１０−７／℃、特に６５×１０−７〜８０×１０−７／℃である。ガラス板の板厚が小さい場合、ガラス板の表面に反射膜等の機能膜を形成すると、ガラス板が反り易くなる。そこで、熱膨張係数を上記範囲とすれば、このような事態を防止し易くなる。なお、「熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定した値であり、３０〜３８０℃の温度範囲における平均値を指す。
ガラス板の歪点は、好ましくは５００℃以上、５５０℃以上、６００℃以上、６２０℃以上、特に６４０℃以上である。このようにすれば、デバイスの製造工程における高温の熱処理によりガラス板が熱収縮し難くなる。なお、「歪点」は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。
ガラス板の高温粘性１０２．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１２６０℃以上、１２８０℃以上、１３００℃以上、１３３０℃以上、特に１３５０℃以上である。このようにすれば、成形時のガラスの粘度が上昇し、成形時にガラスが失透し難くなる。なお、「高温粘性１０２．０ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
ガラス板の液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１１３０℃以下、１１００℃以下、１０５０℃以下、１０３０℃以下、特に１０００℃以下である。また、液相粘度は、好ましくは１０３．０ｄＰａ・ｓ以上、１０３．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、１０５．０ｄＰａ・ｓ以上、１０５．２ｄＰａ・ｓ以上、特に１０５．３ｄＰａ・ｓ以上である。このようにすれば、成形時にガラスが失透し難くなり、フロート法やオーバーフローダウンドロー法でガラス板を成形し易くなる。
オーバーフローダウンドロー法、スロットダウン法、リドロー法、フロート法、ロールアウト法でガラス板を成形することができるが、ガラス板の両表面の表面平滑性を高める観点から、オーバーフローダウンドロー法でガラス板を成形することが好ましい。なお、成形体の表面に所定の凹凸形状を付与すれば、成形時にガラス板の表面に無反射構造を形成することができる。
ガラス板の光路長１０ｍｍ、波長５５０ｎｍにおける内部透過率は、好ましくは８０％以上、８５％以上、９０％以上、特に９５％以上である。ガラス板の内部透過率が低過ぎると、ガラス板に入射した後、出射するまでの光の損失が大きくなる。
ガラス板の少なくとも一つの表面（望ましくは両表面）の算術表面粗さＲａは、好ましくは０．５ｎｍ未満、０．３ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。表面の算術表面粗さＲａが大き過ぎると、表示画像の解像度が低下し易くなる。
ガラス板のうねりは、好ましくは０．１μｍ以下、０．０８μｍ以下、０．０５μｍ以下、特に０．０３μｍ以下が好ましい。ガラス板のうねりが大き過ぎると、表示画像の解像度が低下し易くなる。
ガラス板の少なくとも一つの表面（望ましくは両表面）の鉛筆硬度は、好ましくは３Ｈ以上、５Ｈ以上、特に７Ｈ以上である。表面の鉛筆硬度が低過ぎると、ガラス表面に傷が付き易くなるため、表示画像の解像度を維持し難くなる。
ガラス板が曲面を有する場合、その曲面の曲率半径は、好ましくは２００ｍｍ以上、特に５００ｍｍ以上である。このようにすれば、ヘッドマウントディスプレイに用いる導光板、特に帽子の鍔から垂れ下がったディスプレイに用いる導光板に適用し易くなる。
ガラス板は、その内部に反射ミラー、ハーフミラー、屈折率が異なる層を備えることが好ましい。このようにすれば、光の焦点が合う場所を変更し易くなるため、３Ｄ画像の解像度を高めることができる。なお、ガラス板の内部に反射ミラー、ハーフミラー等を形成する方法として、例えば、ガラス板の内部にレーザー光を照射して、屈折率が相対的に高い異質層を形成する方法が挙げられる。
本発明の導光板は、ガラス板の端面から３０ｍｍ以内の位置に映像信号を入射させるための入射部材（例えばミラー部材）を更に備えることが好ましい。ガラス板の板厚が小さいと、光学設計上、ガラス板の端面から光を入射させることが難しくなる。この場合、ガラス板の表示面側、且つ端面の近傍に入射部材を配置すれば、表示面積を低下させずに、ガラス板に光を有効に入射させることが可能になる。
本発明の積層導光板は、導光板を複数枚積層させた積層導光板であって、導光板が、上記の導光板であることが好ましい。導光板の積層枚数は、好ましくは２枚以上、５枚以上、特に１０枚以上である。積層枚数が少ないと、表示画像の奥行き方向の解像度が低下し易くなる。結果として、３Ｄ表示を実現し難くなる。なお、ガラス板と屈折率が整合する接着剤を用いると、複数の導光板を積層一体化することができる。
本発明の積層導光板は、最外のガラス板の外表面の保護部材として、外側に凹凸を有する部材を貼付してもよい。このようにすれば、光の取り出し効率が向上する。
図１は、本発明の積層導光板の一例を示す概念斜視図である。積層導光板１は、８枚のガラス板１０を図示しない接着剤により積層一体化された構造を有している。そして、各ガラス板１０には、レーザー光の照射によって、その内部にハーフミラー部１１が形成されている。また、ガラス板の端面１２に接するように、入射部材１３が配置されている。そして、入射部材１３の内部には、レーザー光の照射によって、反射ミラー部１４が形成されている。更に、入射部材１３の近傍には、光源１５が配置されている。
積層導光板１において、光源１５から出射した光は、入射部材１３内に入射した後、反射ミラー部１４により反射されて、各ガラス板１０の端面１２から各ガラス板１０の内部に伝搬していく。ガラス板１０の内部に伝搬した光は、ハーフミラー部１１により反射されて、導光板１の外部に出射される。これにより、高解像度の３Ｄ画像を実現することができる。
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。但し、以下の実施例は、単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
表１は、試料Ｎｏ．１〜３を示している。
次のようにして、表中の各試料を作製した。まず表中のガラス組成となるように、ガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１６００℃で２４時間溶融した。次に、得られた溶融ガラスをカーボン板の上に流し出し、平板形状に成形した。得られたガラスについて、表中の特性を評価した。
屈折率ｎｄは、２５ｍｍ×２５ｍｍ×約３ｍｍの直方体試料を作製した後、（徐冷点Ｔａ＋３０℃）から（歪点Ｐｓ−５０℃）までの温度域を０．１℃／分になるような冷却速度でアニール処理し、続いて屈折率が整合する浸液をガラス間に浸透させながら、島津製作所社製の屈折率測定器ＫＰＲ−２０００を用いて測定した値である。
密度ρは、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
熱膨張係数αは、ディラトメーターで測定した値であり、３０〜３８０℃の温度範囲における平均値である。
歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａは、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値である。
軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ Ｃ３３８の方法に基づいて測定した値である。
高温粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ、１０３．０ｄＰａ・ｓ、１０２．５ｄＰａ・ｓ及び１０２．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
透過率Ｔは、光路長１０ｍｍ、波長５５０ｎｍにおける内部透過率であり、日立ハイテクサイエンス製分光光度計ＵＨ４１５０の積分球を用いて得られた測定データから板厚換算を行うことにより光路長１０ｍｍの透過率を算出したものである。
液相温度ＴＬは、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値である。また、液相粘度ｌｏｇηＴＬは、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
次に、表１の試料Ｎｏ．１の材料について、連続溶融炉で溶融し、オーバーフローダウンドロー法で板厚０．３ｍｍの板状に成形し、ガラス板を得た。得られたガラス板を３００ｍｍ×３００ｍｍの寸法にレーザーにより切断、洗浄した。切断後のガラス板の端面の算術表面粗さＲａは０．５ｎｍであった。また、ガラス板の両表面の算術表面粗さＲａは０．２ｎｍであった。
続いて、ガラス板の一方の表面に対して、スパッタ法により、反射ミラーとしてドット形状のＡｌ膜を成膜した。
次に、ガラス板の端面近傍に備え付けたミラーを通して、ガラス板の端面から光を入射した。そして、ミラーの角度を調整して、光の入射角度を変化させると、ガラス板からの光の出射方向が変化することを確認した。
１ 積層導光板
１０ ガラス板
１１ ハーフミラー部
１２ ガラス板の端面
１３ 入射部材
１４ 反射ミラー部
１５ 光源

Claims (14)

  1. ガラス板を備える導光板であって、
    ガラス板の屈折率ｎｄが１．５６以上であり、且つガラス板の板厚が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする導光板。
  2. ガラス板の端面の算術表面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
  3. ガラス板の両表面と端面とがなす交差角度がそれぞれ９０°±３°以内であることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
  4. ガラス板の光路長１０ｍｍ、波長５５０ｎｍにおける内部透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の導光板。
  5. ガラス板が、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜８％、ＢａＯ １０〜４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３ ３〜３０％を含有し、且つ液相粘度が１０４．０ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の導光板。
  6. ガラス板中のＦｅ２Ｏ３の含有量が０．０５質量％以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の導光板。
  7. ガラス板中のＣｒ２Ｏ３の含有量が０．０００５質量％以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の導光板。
  8. ガラス板のうねりが０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の導光板。
  9. ガラス板の少なくとも一つの表面の算術表面粗さＲａが０．５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の導光板。
  10. ガラス板の少なくとも一つの表面の鉛筆硬度が３Ｈ以上であることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の導光板。
  11. ガラス板が曲面を有し、その曲率半径が２００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の導光板。
  12. ガラス板の端面から３０ｍｍ以内の位置に映像信号を入射させるための入射部材を更に備えることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の導光板。
  13. ヘッドマウントディスプレイ用部材に用いることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の導光板。
  14. 導光板を複数枚積層させた積層導光板であって、
    導光板が、請求項１〜１３の何れかに記載の導光板であることを特徴とする積層導光板。
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