CN105487163A - 导光板用玻璃板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及导光板用玻璃板。本发明提供一种能够抑制亮度降低、能够减小亮度不均、并且能够抑制干涉条纹的导光板用玻璃板。一种导光板用玻璃板，其波长550nm的光的吸收系数为1m-1以下，波长400～780nm的范围的光的吸收系数的最大值αmax(m-1)与最小值αmin(m-1)之比(αmax/αmin)为10以下，雾度为1.5％以下，并且光出射面的算术平均粗糙度Ra大于1nm且小于20nm。

Description

导光板用玻璃板
技术领域
本发明涉及在液晶显示装置中使用的导光板用玻璃板。
背景技术
液晶显示装置具备液晶面板和照射液晶面板的照明装置。侧光(edge-lit)式的照明装置具备作为导光板的玻璃板和光源(例如参见专利文献1)。来自于光源的光从玻璃板的端面进入内部，通过反复进行表面反射而扩散到整个内部，从玻璃板的与液晶面板相对的面(光出射面)出射，并均匀地照射液晶面板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-252383号公报
发明内容
发明所要解决的问题
以往，没有发现玻璃板的光出射面的表面状态与照明装置的亮度、干涉条纹之间的关系，亮度降低的抑制、亮度不均的减小以及干涉条纹的抑制不充分。
本发明是鉴于上述课题而作出的，主要目的在于提供能够抑制亮度降低、能够减小亮度不均并且能够抑制干涉条纹的导光板用玻璃板。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题，根据本发明的一个方式，提供导光板用玻璃板，其波长550nm的光的吸收系数为1m-1以下，波长400～780nm的范围的光的吸收系数的最大值αmax(m-1)与最小值αmin(m-1)之比(αmax/αmin)为10以下，
雾度为1.5％以下，并且
光出射面的算术平均粗糙度Ra大于1nm且小于20nm。
发明效果
根据本发明的一个方式，提供能够抑制亮度降低、能够减小亮度不均并且能够抑制干涉条纹的导光板用玻璃板。
附图说明
图1为表示根据本发明的一个实施方式的搭载玻璃板的液晶显示装置的图。
附图标记
10液晶面板
20照明装置
30导光板用玻璃板
31光出射面
40光源
50反射点
60扩散片
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的方式参照附图进行说明。在各图中，对于相同或对应的构成附加相同或对应的符号并省略说明。在本说明书中，表示数值范围的“～”意味着包含其前后的数值的范围。另外，在本说明书中，算数平均粗糙度Ra为日本工业标准(JISB0601)中记载的“算术平均粗糙度”，能够利用市售的表面粗糙度测定机测定。
图1为表示本发明的一个实施方式的搭载玻璃板的液晶显示装置的图。液晶显示装置例如具备液晶面板10和照射液晶面板10的照明装置20。照明装置20为侧光式，例如具备作为导光板的玻璃板30、光源40、反射点50和扩散片60。
液晶面板10例如由阵列基板、彩色滤光片基板和液晶层等构成。阵列基板由基板和形成在该基板上的有源元件(例如TFT)等构成。彩色滤光片基板由基板和形成在该基板上的彩色滤光片等构成。液晶层形成在阵列基板与彩色滤光片基板之间。
玻璃板30与液晶面板10相对。玻璃板30设置在液晶面板10的后方。液晶面板10的与显示面11相反侧的面13和玻璃板30的光出射面31平行地设置。
光源40对玻璃板30的端面36照射光。来自于光源40的光从玻璃板30的端面36进入内部，通过反复进行表面反射而扩散到整个内部，从玻璃板30的与液晶面板10相对的面(光出射面)31出射，从后方均匀地照射液晶面板10。
反射点50形成在玻璃板30的与光出射面31相反侧的背面33上，改变进入玻璃板30的内部的光的行进方向。相对于玻璃板30的光出射面31入射角小于全反射角的光从光出射面31出射。需要说明的是，可以将玻璃板30的背面33形成为凹凸状，从而在玻璃板30的背面33形成多个透镜来代替反射点50。
扩散片60设置在液晶面板10与玻璃板30之间。扩散片60通过使通过扩散片60的光扩散而减小照明装置20的亮度不均。
需要说明的是，在液晶面板10与玻璃板30之间，除了扩散片60以外，还可以设置增亮膜、反射型偏振膜、3D膜、偏振板等。在玻璃板30的后方可以设置反射膜等。
本发明的玻璃板30的波长550nm的光的吸收系数为1m-1以下。将波长550nm的光的吸收系数作为判断指标是因为波长400～700nm的范围的光中波长550nm的光的吸收系数最低。
另外，波长400～700nm的范围的光的吸收系数的最大值αmax(m-1)与最小值αmin(m-1)之比(αmax/αmin)为10以下。
此处，将波长400～700nm的范围的光的吸收系数作为判断指标是因为包含R(红)、G(绿)、B(蓝)三色光的波长。另外，如果波长550nm的光的吸收系数和波长400～700nm的范围的光的吸收系数的最大值αmax(m-1)与最小值αmin(m-1)之比(αmax/αmin)满足上述条件，则使用面状发光装置作为侧光式的液晶电视的光源的R(红)、G(绿)、B(蓝)三色光的吸收是轻微的。另外，如果(αmax/αmin)满足上述条件，则在波长400～700nm的范围内由波长引起的光的吸收的差异是轻微的。
本发明的玻璃板30的波长400～700nm的光的吸收系数的最大值αmax优选为1m-1以下。
作为玻璃板30使用的玻璃的铁的含量的总量A为100质量ppm以下，在波长550nm的光的吸收系数和波长400～700nm的范围的光的吸收系数的最大值αmax(m-1)与最小值αmin(m-1)之比(αmax/αmin)满足上述条件的方面是优选的，更优选为40质量ppm以下，进一步优选为20质量ppm以下。另一方面，作为玻璃板30使用的玻璃的铁的含量的总量A为5质量ppm以上，在多成分体系的氧化物玻璃制造时，在使玻璃的熔解性提高的方面是优选的，更优选为8质量ppm以上，进一步优选为10质量ppm以上。需要说明的是，作为玻璃板30使用的玻璃的铁的含量的总量A可以根据玻璃制造时添加的铁的量调节。
在本说明书中，将玻璃的铁的含量的总量A以Fe2O3的含量表示，并不是玻璃中存在的铁全部以Fe3+(3价铁)的形式存在。通常，在玻璃中Fe3+和Fe2+(2价铁)同时存在。Fe2+和Fe3+在波长400～700nm的范围内存在吸收，但是Fe2+的吸收系数(11cm-1Mol-1)比Fe3+的吸收系数(0.96cm-1Mol-1)大一个数量级，因此使波长400～700nm下的内部透射率进一步降低。因此，Fe2+的含量少在提高波长400～700nm下的内部透射率的方面是优选的。
作为玻璃板30使用的玻璃的Fe2+的含量B为20质量ppm以下，在波长550nm的光的吸收系数和波长400～700nm的范围的光的吸收系数的最大值αmax(m-1)与最小值αmin(m-1)之比(αmax/αmin)满足上述条件的方面是优选的，更优选为10质量ppm以下，进一步优选为5质量ppm以下。另一方面，作为玻璃板30使用的玻璃的Fe2+的含量B为0.01质量ppm以上，在多成分体系的氧化物玻璃制造时，在使玻璃的熔解性提高的方面是优选的，更优选为0.05质量ppm以上，进一步优选为0.1质量ppm以上。
需要说明的是，作为玻璃板30使用的玻璃的Fe2+的含量可以根据玻璃制造时添加的氧化剂的量或熔解温度等调节。对于玻璃制造时添加的氧化剂的具体种类及它们的添加量如后所述。Fe2O3的含量A为通过荧光X射线测定的、换算成Fe2O3的总铁的含量(质量ppm)。Fe2+的含量B按照ASTMC169-92进行测定。需要说明的是，测定的Fe2+的含量换算成Fe2O3表示。
作为玻璃板30使用的玻璃的组成的具体例如下所示。但是，作为玻璃板30使用的玻璃的组成并不限定于这些。
作为玻璃板30使用的玻璃的一个构成例(构成例A)以氧化物基准的质量百分率表示含有60～80％的SiO2、0～7％的Al2O3、0～10％的MgO、0～20％的CaO、0～15％的SrO、0～15％的BaO、3～20％的Na2O、0～10％的K2O、5～100质量ppm的Fe2O3。
作为玻璃板30使用的玻璃的另一个构成例(构成例B)以氧化物基准的质量百分率表示含有45～80％的SiO2、大于7％且小于等于30％的Al2O3、0～15％的B2O3、0～15％的MgO、0～6％的CaO、0～5％的SrO、0～5％的BaO、7～20％的Na2O、0～10％的K2O、0～10％的ZrO2、5～100质量ppm的Fe2O3。
作为玻璃板30使用的玻璃的再一个构成例(构成例C)以氧化物基准的质量百分率表示含有45～70％的SiO2、10～30％的Al2O3、0～15％的B2O3、合计5～30％的MgO、CaO、SrO和BaO、合计0％以上且少于3％的Li2O、Na2O和K2O、5～100质量ppm的Fe2O3。
但是，作为玻璃板30使用的玻璃并不限定于这些。
以下对于具有上述成分的本实施方式的玻璃板30的玻璃的组成的各成分的组成范围进行说明。需要说明的是，各组成的含量的单位均以氧化物基准的质量百分率表示或质量ppm表示，分别简单表示为“％”“ppm”。
SiO2为玻璃的主要成分。为了保持的玻璃的耐候性、失透特性，SiO2的含量以氧化物基准的质量百分率表示，在构成例A中优选为60％以上，更优选为63％以上，在构成例B中优选为45％以上，更优选为50％以上，在构成例C中优选为45％以上，更优选为50％以上。
另一方面，为了使熔解容易，得到良好的气泡品质，并且为了将玻璃中的二价铁(Fe2+)的含量抑制得低，得到良好的光学特性，SiO2的含量在构成例A中优选为80％以下，更优选为75％以下，在构成例B中优选为80％以下，更优选为70％以下，在构成例C中优选为70％以下，更优选为65％以下。
Al2O3在构成例B和C中为提高玻璃的耐候性的必要成分。在本实施方式的玻璃中，为了保持实用上必要的耐候性，Al2O3的含量在构成例A中优选为1％以上，更优选为2％以上，在构成例B中优选大于7％，更优选为10％以上，在构成例C中优选为10％以上，更优选为13％以上。
然而，为了将二价铁(Fe2+)的含量抑制得低，得到良好的光学特性，并且得到良好的气泡品质，Al2O3的含量在构成例A中优选为7％以下，更优选为5％以下，在构成例B中优选为30％以下，更优选为23％以下，在构成例C中优选为30％以下，更优选为20％以下。
B2O3为促进玻璃原料的熔融、提高机械特性、耐候性的成分，为了不产生由挥发导致的条纹(ream)的生成、炉壁的侵蚀等不良情况，B2O3的含量在玻璃A中优选为5％以下，更优选为3％以下，在构成例B和C中优选为15％以下，更优选为12％以下。
Li2ONa2O和K2O等碱金属氧化物为对于促进玻璃原料的熔融，调节热膨胀、粘性等有用的成分。
因此，Na2O的含量在构成例A中优选为3％以上，更优选为8％以上。Na2O的含量在构成B例中优选为7％以上，更优选为10％以上。然而，为了保持熔解时的澄清性，保持制造的玻璃的气泡品质，Na2O的含量在构成例A和B中优选为20％以下，进一步优选为15％以下，在构成例C中优选为3％以下，更优选为1％以下。
另外，K2O的含量在构成例A和B中优选为10％以下，更优选为7％以下，在构成例C中优选为2％以下，更优选为1％以下。
另外，Li2O为任选成分，但是为了使玻璃化变得容易，将作为来源于原料的杂质含有的铁含量抑制得低，并且将批料成本抑制得低，在构成例A、B和C中，可以含有2％以下的Li2O。
另外，为了保持熔解时的澄清性，并且保持制造的玻璃的气泡品质，这些碱金属氧化物的合计含量(Li2O+Na2O+K2O)在构成例A和B中优选为5％～20％，更优选为8％～15％，在构成例C中优选为0％～2％，更优选为0％～1％。
MgO、CaO、SrO和BaO等碱土金属氧化物为对于促进玻璃原料的熔融，调节热膨胀、粘性等有用的成分。
MgO具有降低玻璃熔解时的粘性、促进熔解的作用。另外，为了具有使比重降低、使玻璃板不容易带有瑕疵的作用，在构成例A、B和C中，可以含有MgO。另外，为了降低玻璃的热膨胀系数，得到良好的失透特性，MgO的含量在构成例A中优选为10％以下，更优选为8％以下，在构成例B中优选为15％以下，更优选为12％以下，在构成例C中优选为10％以下，更优选为5％以下。
CaO为促进玻璃原料的熔融且调节粘性、热膨胀等的成分，因此在构成例A、B和C中可以含有CaO。为了得到上述的作用，在构成例A中CaO的含量优选为3％以上，更优选为5％以上。另外，为了改善失透，在构成例A中优选为20％以下，更优选为10％以下，在构成例B中优选为6％以下，更优选为4％以下。
SrO具有增大热膨胀系数和降低玻璃的高温粘度的效果。为了得到该效果，在构成例A、B和C中，可以含有SrO。然而，为了将玻璃的热膨胀系数抑制得低，SrO的含量在构成例A和C中优选为15％以下，更优选为10％以下，在构成例B中优选为5％以下，更优选为3％以下。
BaO与SrO同样具有增大热膨胀系数和降低玻璃的高温粘度的效果。为了得到上述效果，可以含有BaO。然而，为了将玻璃的热膨胀系数抑制得低，在构成例A和C中优选为15％以下，更优选为10％以下，在构成例B中优选为5％以下，更优选为3％以下。
另外，为了将热膨胀系数抑制得低，得到良好的失透特性，并且保持强度，这些碱土金属氧化物的合计含量(MgO+CaO+SrO+BaO)在构成例A中优选为10％～30％，更优选为13％～27％，在构成例B中优选为1％～15％，更优选为3％～10％，在构成例C中优选为5％～30％，更优选为10％～20％。
在本实施方式的玻璃板30的玻璃的玻璃组成中，为了提高玻璃的耐热性和表面硬度，在构成例A、B和C中可以含有10％以下、优选5％以下的作为任选成分的ZrO2。通过调节为10％以下，玻璃不容易失透。
在本实施方式的玻璃板30的玻璃的玻璃组成中，为了提高玻璃的熔解性，在构成例A、B和C中含有5～100ppm的Fe2O3。需要说明的是，Fe2O3量的优选范围如上所述。
另外，本实施方式的玻璃板30的玻璃可以含有作为澄清剂的SO3。在这种情况下，SO3含量以质量百分率表示优选大于0％且小于等于0.5％。更优选为0.4％以下，进一步优选为0.3％以下，进一步优选为0.25％以下。
另外，本实施方式的玻璃板30的玻璃可以含有作为氧化剂和澄清剂的Sb2O3、SnO2和As2O3中的一种以上。在这种情况下，Sb2O3、SnO2或As2O3的含量以质量百分率表示优选为0～0.5％。更优选为0.2％以下，进一步优选为0.1％以下，进一步优选为实质上不含有。
但是，为了Sb2O3、SnO2和As2O3作为玻璃的氧化剂起作用，可以根据调节玻璃的Fe2+的量的目的在上述范围内添加。但是，从环境方面考虑，优选实质上不含有As2O3。
另外，本实施方式的玻璃板30的玻璃可以含有NiO。在含有NiO的情况下，NiO也作为着色成分起作用，因此NiO的含量相对于上述玻璃组成的总量优选为10ppm以下。特别是从不降低波长400～700nm下的玻璃板的内部透射率的观点出发，NiO优选为1.0ppm以下，更优选为0.5ppm以下。
本实施方式的玻璃板30的玻璃可以含有Cr2O3。在含有Cr2O3的情况下，Cr2O3也作为着色成分起作用，因此Cr2O3的含量相对于上述玻璃组成的总量优选为10ppm以下。特别是从不降低波长400～700nm下的玻璃板的内部透射率的观点出发，Cr2O3优选为1.0ppm以下，更优选为0.5ppm以下。
本实施方式的玻璃板30的玻璃可以含有MnO2。在含有MnO2的情况下，MnO2也作为吸收可见光的成分起作用，因此MnO2的含量相对于上述玻璃组成的总量优选为50ppm以下。特别是从不降低波长400～700nm下的玻璃板的内部透射率的观点出发，MnO2优选为10ppm以下。
本实施方式的玻璃板30的玻璃可以含有TiO2。在含有TiO2的情况下，TiO2也作为吸收可见光的成分起作用，因此TiO2的含量相对于上述玻璃组成的总量优选为1000ppm以下。从不降低波长400～700nm下的玻璃板的内部透射率的观点出发，TiO2的含量优选为500ppm以下，特别优选为100ppm以下。
本实施方式的玻璃板30的玻璃可以含有CeO2。CeO2具有降低铁的氧化还原的效果，能够减小相对于总铁量的Fe2+量的比率。另一方面，为了抑制将铁的氧化还原降低到小于3％，CeO2的含量相对于上述玻璃组成的总量优选为1000ppm以下。另外，CeO2的含量更优选为500ppm以下，进一步优选为400ppm以下，特别优选为300ppm以下，最优选为250ppm以下。
本实施方式的玻璃板30的玻璃可以含有选自由CoO、V2O5和CuO组成的组中的至少一种成分。在含有这些成分的情况下，也作为吸收可见光的成分起作用，因此上述成分的含量相对于上述玻璃组成的总量优选为10ppm以下。特别是为了不降低波长400～700nm下的玻璃板的内部透射率，优选实质上不含有这些成分。
顺便说一下，玻璃板30的光出射面31的算术平均粗糙度Ra越大，从玻璃板30的光出射面31朝向前方的光的方向会变得越分散，光的方向不一致，因此能够抑制光的干涉，并且能够抑制干涉条纹。
需要说明的是，干涉条纹例如可能由于从玻璃板30出射的光与在玻璃板30与扩散片60之间反复进行反射的光的干涉而产生。
另一方面，玻璃板30的光出射面31的算术平均粗糙度Ra越小，越能减小从玻璃板30的光出射面31出射的光的亮度不均。
因此，使玻璃板30的光出射面31的算术平均粗糙度Ra大于1nm且小于20nm。由此，能够抑制干涉条纹，并且能够减小亮度不均。玻璃板30的光出射面31的算术平均粗糙度Ra更优选为2nm以上，进一步优选为5nm以上。另外，玻璃板30的光出射面31的算术平均粗糙度Ra更优选为18nm以下，进一步优选为15nm以下。
为了进一步抑制干涉条纹的发生，扩散片60如图1所示可以在与玻璃板30相对的面上具有凹凸构造61。
另外，在本实施方式中，玻璃板30的雾度(Haze)为1.5％以下。雾度为1％以下时，能够抑制玻璃板30的光出射面31的白色模糊，并且能够抑制亮度降低。雾度优选为1.0％以下。
雾度表示混浊度(不透明度)。雾度按照日本工业标准(JISK7136)进行测定，以从光出射面31至背面33通过玻璃板30的透射光中由于前方散射而偏离入射光2.5°以上的透射光的百分率的方式求出。
玻璃板30的光出射面31的算术平均粗糙度Ra越小，则光出射面31越平滑，由光出射面31的微小的凹凸引起的散射越少，玻璃板30的雾度越小。为了雾度为1.5％以下，光出射面31的算术平均粗糙度Ra优选小于20nm。
本发明的玻璃板30的尺寸中，玻璃板的主表面的一边的长度根据使用本发明的玻璃板作为导光板的面状发光装置的尺寸而不同。例如，在面状发光装置为侧光式的液晶电视的情况下，玻璃板的主表面的一边的长度优选为200mm以上，更优选为250mm以上，进一步优选为400nm以上。玻璃板的主表面实质上为矩形。
另一方面，本发明的玻璃板30的尺寸中，玻璃板的板厚优选为0.5～10mm。作为导光板使用的玻璃板的内部透射率受到玻璃构件的厚度的影响。玻璃板的板厚小于0.5mm时，在作为导光板使用时，在玻璃表面反射的次数增加，由反射引起的衰减变大，在有效光路长度下的内部透射率有可能降低。玻璃板的板厚优选为1mm以上，更优选为1.5mm以上。另一方面，玻璃板的板厚大于10mm时，在作为导光板使用时，被散射构件散射的次数减小，因此提取至外部的光量减少。因此，内部透射率降低。因此，玻璃板的板厚优选为5mm以下，更优选为2mm以下。另外，玻璃板的板厚的公差优选为±0.1mm以内。
实施例
在试验例1～4中，除了玻璃板的雾度和玻璃板的光出射面的算术平均粗糙度Ra以外，在同样的条件下制作液晶显示装置的照明装置。照明装置由作为导光板的玻璃板、对玻璃板的端面照射光的光源、载置在玻璃板的光出射面上的扩散片、以及形成在玻璃板的背面上的反射点构成。作为扩散片，使用与玻璃板相对的面平坦的扩散片。试验例1、2、4为比较例，试验例3为实施例。将试验结果示于表1。需要说明的是，雾度利用日本电色工业公司制造的雾度计(型号DNH5000W)测定。另外，光出射面的算术平均粗糙度Ra利用ULVAC公司制造的表面形状测定装置(型号dektak150)测定。
表1
雾度(％) Ra(nm) 干涉条纹的有无 亮度不均的有无
试验例1 7.6 30 无 有
试验例2 1.6 20 无 有
试验例3 0.3 10 无 无
试验例4 0.1 1 有 无
在表1中，“干涉条纹的有无”和“亮度不均的有无”通过目视确认。
从表1可以明显看出，根据试验例2，雾度为1.5％以下，光出射面的算术平均粗糙度Ra大于1nm且小于20nm，因此能够抑制照明装置的亮度降低，并且能够抑制亮度不均、干涉条纹。另一方面，根据试验例1，雾度大于1.5％，光出射面的算术平均粗糙度Ra为20nm以上，因此照明装置的亮度降低显著，还观察到亮度不均。另外，根据试验例4，光出射面的算术平均粗糙度Ra为1nm以下，因此观察到干涉条纹。
以上，对于导光板用玻璃板进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式等，在权利要求书记载的本发明的要旨的范围内，能够进行各种变形、改良。

Claims (3)

1.一种导光板用玻璃板，其波长550nm的光的吸收系数为1m-1以下，波长400～780nm范围的光的吸收系数的最大值αmax(m-1)与最小值αmin(m-1)之比(αmax/αmin)为10以下，
雾度为1.5％以下，并且
光出射面的算术平均粗糙度Ra大于1nm且小于20nm。
2.如权利要求1所述的玻璃板，其波长400～780nm范围的光的吸收系数的最大值αmax为1m-1以下。
3.如权利要求1或2所述的玻璃板，其中，第1主表面和第2主表面实质上为矩形，且至少一边的长度为200mm以上，所述玻璃板的板厚为0.5～10mm。
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