CN115151856A - 导光板和映像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导光板，包含玻璃板和形成于上述玻璃板的至少一侧的主表面上的树脂层，上述树脂层由分散有金属氧化物微粒的树脂构成，在波长450～650nm的整个区域的上述玻璃板与上述树脂层的折射率差的绝对值为0.07以下。

Description

导光板和映像显示装置
技术领域
本发明涉及导光板和具备上述导光板的映像显示装置。
背景技术
已知有使用全息元件、衍射光学元件的头戴式显示器(HMD)装置的技术。HMD中通过使用上述元件将从投影仪等图像形成装置射出的图像光引导至规定光路而使使用者观察到图像光。
作为衍射光学元件，例如专利文献1中公开了一种导光板，该导光板由树脂材料所构成的基板和形成于基板表面上的包含有机材料的平坦化膜构成。
然而，树脂由于一般折射率较小，因而视场角受限。因此，为了制成视场角更宽的导光板，考虑使用高折射率材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2018/135193号
发明内容
作为与树脂相比具有更高折射率的材料，可举出玻璃。玻璃板的折射率高，作为HMD用导光板的基板使用的情况下能够使视场角变宽。该情况下，全息元件、衍射光学元件形成于涂覆于玻璃板表面的树脂层。
HMD佩戴者在视觉上将外界识别为透过导光板的透射光，但此时存在偏离原本的色调、色彩发生变化的课题。本发明人等进行了深入研究，结果发现：导光板的透射光的色彩的变化是由于在可见光区域玻璃板与树脂层的折射率差大、在树脂膜中产生光的干涉而引起的，其原因在于在透射光的透射光谱图中产生被称为波纹的透射率变化。
因此，本发明的目的在于提供一种具备树脂层的由玻璃板构成的导光板，其在HMD等映像显示装置中使用时由佩戴者在视觉上识别到的透射光的色彩的变化小。
针对玻璃板与树脂层的折射率差，通过使金属氧化物微粒分散于树脂来提高树脂层的折射率，使其接近玻璃板的折射率。然而，折射率对每种材料表现出不同的波长分散性，存在折射率差大的波长区域部分时会产生上述波纹。因此，仅提高树脂层的折射率时并无法完全消除色彩变化这样的课题。与此相对，发现通过适当地选择玻璃的组成和分散于树脂的金属氧化物微粒的种类而在遍及作为可见光区域的全部波长下使玻璃板与树脂层的折射率差变小，有此能够解决上述课题，从而完成了本发明。
即，本发明涉及下述[1]～[9]。
[1]一种导光板，包含玻璃板和形成于上述玻璃板的至少一侧的主表面上的树脂层，上述树脂层由分散有金属氧化物微粒的树脂构成，波长430～700nm的整个区域的上述玻璃板与上述树脂层的折射率差的绝对值为0.07以下。
[2]根据上述[1]所述的导光板，其中，在波长430～700nm的整个区域的垂直透射率的最大值与最小值之差为3.5％以下。
[3]根据上述[1]或[2]所述的导光板，其中，上述玻璃板的d射线折射率nd(G)为1.65以上且上述树脂层的d射线折射率nd(R)为1.65以上。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的导光板，其中，上述玻璃板的玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示，满足{(La2O3+Gd2O3+Y2O3+ZrO2+Ta2O5)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+ZrO2+Ta2O5+WO3+Nb2O5+TiO2+Bi2O3)}＞0.1的关系，并且上述金属氧化物微粒包含选自氧化镧、氧化钆、氧化钇、氧化锆、氧化钽和氧化铪中的至少1种。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的导光板，其中，上述玻璃板的玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示，满足{(TiO2+Bi2O3)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+ZrO2+Ta2O5+WO3+Nb2O5+TiO2+Bi2O3)}＞0.1的关系，且上述金属氧化物微粒包含氧化钛和氧化铋中的至少一者。
[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的导光板，其中，上述树脂层的厚度d为80nm以上。
[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的导光板，其中，上述树脂包含紫外线固化性树脂和热固化性树脂中的至少一者。
[8]根据上述[1]～[7]中任一项所述的导光板，其中，上述树脂层具有选自透镜、透镜阵列和衍射部中的至少1种的结构。
[9]一种映像显示装置，具备上述[1]～[8]中任一项所述的导光板。
根据本发明，能够至少在遍及作为可见光区域的全部波长下使玻璃板与树脂层的折射率差变小。因此，能够提供一种在映像显示装置、特别是AR(增强现实，AugmentedReality)用途的HMD中使用时由佩戴者在视觉上识别到的透射光的色彩变化小的导光板。另外，由于导光板整体的折射率高，因此还能够实现宽视场角。
附图说明
图1是示出具备本实施方式的导光板的映像显示装置的一个例子的示意图。
图2是例1的导光板中的玻璃板和树脂层的折射率相对于波长的光谱图。
图3是例1和例5的导光板的垂直透射率相对于波长的光谱图。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于以下的实施方式，可以在不脱离本发明的要旨的范围进行任意变形而实施。另外，表示数值范围的“～”以包含其前后记载的数值作为下限值和上限值的含义使用。
表示玻璃组成的各成分的含量只要没有特别说明，用氧化物基准的摩尔％表示。
[导光板]
本实施方式的导光板包含玻璃板和形成于玻璃板的至少一侧的主表面上的树脂层。树脂层由分散有金属氧化物微粒的树脂构成。
另外，波长430～700nm的整个区域的玻璃板与树脂层的折射率差的绝对值为0.07以下。
折射率可以利用临界角法、V形棱镜法、棱镜耦合法、椭圆偏振法等进行测定。
本说明书中的nd表示d射线(波长：587.57nm)的折射率。
波长430～700nm的整个区域的玻璃板与树脂层的折射率差的绝对值为0.07以下与该区域的折射率差的绝对值的最大值为0.07以下含义相同。该区域的玻璃板和树脂层的折射率中任一者高皆可，另外，大小关系也可以根据波长而反转。
折射率差的绝对值优选为0.05以下，更优选为0.03以下，进一步优选为0.02以下，越接近0越好。
折射率差的绝对值为0.07以下是指在波长430～700nm的整个区域满足即可，优选在波长430nm～750nm的整个区域也满足，更优选在波长400～750nm或波长430～800nm的整个区域也满足，进一步优选在波长400～800nm的整个区域也满足。
应予说明，RGB表色系统中的相当于蓝色(B)的波长为435.8nm，相当于红色(R)的波长为700nm。
另外，上述波长区域的任一处都是折射率差的绝对值更优选为0.05以下，进一步优选为0.03以下，更进一步优选为0.02以下，越接近0越好。
导光板的折射率越高，在HMD中使用时的视场角越宽，因而优选。HMD的视场角受到形成导光板的树脂层和玻璃板中的较低的折射率限制，因此树脂层和玻璃板这两者的折射率nd优选为1.65以上，更优选为1.68以上，进一步优选为1.70以上，特别优选为1.75以上。
从制成透射光的色彩变化小的导光板的观点考虑，波长430～700nm的整个区域的导光板的垂直透射率的最大值与最小值之差优选为3.5％以下，更优选为3％以下，进一步优选为2.5％以下，特别优选为2％以下，越接近0越好。
应予说明，本说明书中的垂直透射率(以下，有时简称为“透射率”。)是指从导光板的主表面侧垂直入射的光的透射率。
垂直透射率的最大值与最小值之差优选在波长430～700nm的整个区域满足3.5％以下，更优选在波长430nm～750nm的整个区域也满足，进一步优选在波长400～750nm或波长430～800nm的整个区域也满足，进一步优选在波长400～800nm的整个区域也满足。
另外，上述波长区域的任一处都是透射率的最大值与最小值之差进一步优选为3％以下，更进一步优选为2.5％以下，特别优选为2％以下，越接近0越好。
从在映像显示装置中使用时的良好可视性的观点考虑，导光板的雾度值优选为1％以下，更优选为0.5％以下，进一步优选为0.3％以下，越接近0越好。应予说明，本说明书中的雾度值为依据JIS K 7136：2000使用雾度计而测定的值。
(树脂层)
本实施方式中的树脂层由分散有金属氧化物微粒的树脂构成。通过分散金属氧化物微粒来提高树脂层的折射率。
从提高导光板的折射率、在HMD中使用时视场角变宽的观点考虑，树脂层的d射线折射率nd(R)优选为1.65以上，更优选为1.68以上，进一步优选为1.70以上，特别优选为1.75以上。另外，上限没有特别限定，通常为2.5以下。
阿贝数通过使用d射线(波长：587.56nm)、F射线(波长：486.13nm)和C射线(波长：656.27nm)的各折射率nd、nF和nC由νd＝(nd－1)/(nF－nC)的公式而算出。为了使与玻璃板的折射率的折射率差变小，树脂层的阿贝数优选为10以上，更优选为15以上。另外，树脂层的阿贝数优选为70以下，更优选为65以下，进一步优选为60以下。
金属氧化物微粒只要小到不使光散射的程度即可。从避免导光板的雾度值过大的观点考虑，金属氧化物微粒的粒径优选为100nm以下，更优选为70nm以下，进一步优选为50nm以下，特别优选为30nm以下。金属氧化物微粒的粒径的下限没有特别限制，由于合成上的理由，优选为5nm以上。
应予说明，本说明书中，金属氧化物微粒的粒径是指利用Microtrac法(激光衍射散射法)而测定的D50的值。
金属氧化物微粒可以用有机化合物被覆表面来提高在溶剂、有机粘结剂等中的分散性。用于被覆的有机化合物优选具有与氧化物微粒键合的部位。作为与氧化物微粒键合的部位，可举出硅烷醇基、氨基、羧基、环氧基等。用于被覆的有机化合物除了与氧化物微粒键合的部位以外，还可以具有苯基、联苯基、萘基等芳香环、碳原子数1～10的亚烷基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、环氧基、氨基、硫醇基、羟基等。
金属氧化物微粒优选与玻璃板的玻璃组成匹配地进行选择。
例如，玻璃板含有许多使折射率的波长分散性变小的成分的情况下，优选使折射率的波长分散性小的金属氧化物微粒分散于树脂。具体而言，玻璃组成的高折射率化成分含有许多La2O3、Gd2O3、Y2O3等稀土元素氧化物、ZrO2、Ta2O5等波长分散性低的成分的情况下，作为分散于树脂的金属氧化物微粒的优选例，可举出氧化镧、氧化钆、氧化钇、氧化锆、氧化钽、氧化铪等。
更具体而言，后述的玻璃板的玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示满足{(La2O3+Gd2O3+Y2O3+ZrO2+Ta2O5)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+ZrO2+Ta2O5+WO3+Nb2O5+TiO2+Bi2O3)}＞0.1的关系时，金属氧化物微粒优选包含选自氧化镧、氧化钆、氧化钇、氧化锆、氧化钽和氧化铪中的至少1种。构成上述关系式的分母的成分为提高玻璃板的折射率的高折射率化成分。
上述中，金属氧化物微粒由于能够比较便宜地得到，因此更优选包含氧化锆的微粒。
另一方面，玻璃板含有许多使折射率的波长分散性变大的成分的情况下，优选使折射率的波长分散性大的金属氧化物微粒分散于树脂。具体而言，玻璃组成的高折射率化成分含有许多TiO2、Bi2O3等波长分散性高的成分的情况下，作为分散于树脂的微粒的优选例，可举出氧化钛、氧化铋等。
更具体而言，后述的玻璃板的玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示满足{(TiO2+Bi2O3)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+ZrO2+Ta2O5+WO3+Nb2O5+TiO2+Bi2O3)}＞0.1的关系时，金属氧化物微粒优选包含氧化钛和氧化铋中的至少一者。构成上述关系式的分母的成分为提高玻璃板的折射率的高折射率化成分。
上述中，金属氧化物微粒由于能够比较便宜地得到，因此更优选包含氧化钛的微粒。
形成树脂层的树脂没有特别限定，可举出丙烯酸系树脂、环氧树脂、有机硅树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚树脂(MS树脂)、环烯烃聚合物(COP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺等。其中，从不降低透射率的方面出发，优选使用丙烯酸系树脂或有机硅树脂。另外，从耐热性的方面出发，优选热膨胀系数小的树脂。作为这样的树脂，例如优选包含热固化性树脂和紫外线固化性树脂中的至少一者。具体而言，可以更优选使用热固化性或紫外线固化性的丙烯酸系树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等树脂。
从提高折射率的方面出发，树脂层中包含的金属氧化物微粒的含量优选为20质量％以上，更优选为30质量％以上，进一步优选为40质量％以上。另外，从成型性的方面出发，金属氧化物微粒的含量优选为95质量％以下，更优选为93质量％以下，进一步优选为90质量％以下。
树脂层中除了树脂和金属氧化物微粒以外，也可以在不损害本发明的效果的范围含有其它任意成分。作为任意成分，可举出表面活性剂、抗氧化剂、触变剂、消泡剂、抗凝胶化剂、光敏剂、硅烷偶联剂、其它有机化合物等。从不使树脂层的折射率、透射率降低的方面出发，这些任意成分的含量合计优选为5质量％以下，更优选为3质量％以下。
树脂层具有衍射部的结构时，为了防止在形成上述衍射部的工序中树脂层变得容易从玻璃板上剥离，树脂层的厚度d优选为80nm以上，更优选为100nm以上，特别优选为500nm以上。另外，为了防止导光板中传导的图像光因树脂层中包含的树脂被散射而使图像模糊或变暗，树脂层的厚度d优选为7000nm以下，更优选为5000nm以下，进一步优选为1500nm以下，特别优选为1100nm以下。
树脂层优选具有选自透镜、透镜阵列和衍射部中的至少1种的结构，更优选具有衍射部的结构。
具有衍射部的结构只要是体现出所期望的衍射作用的结构即可，具体的构成没有特别限定。例如，可以为通过周期性的凹凸而产生衍射作用的衍射光学元件，也可以为通过折射率的改变而产生衍射作用的体积全息元件。
映像显示装置用的导光板中，优选树脂层的至少一部分作为衍射部而发挥功能，上述衍射部更优选为入射用衍射部和出射用衍射部中的至少一者，进一步优选为入射用衍射部和出射用衍射部这两者。
树脂层可以形成于玻璃板的光源侧的主表面上，也可以形成于与光源侧相反的一侧的主表面上，还可以形成于两主表面上。另外，树脂层只要形成于上述主表面的至少一部分区域即可。应予说明，光源是指用于使光线入射于导光板而设置的光源。
另外，由树脂层构成的衍射部的数量也没有特别限定，可举出入射用衍射部和出射用衍射部中的任一者仅具备1个的构成、任一者具备多个的构成、两者各具备1个的构成、两者具备多个的构成等。具备多个衍射部的情况下，这些可以层叠于玻璃板的主表面上的相同位置。
根据形成树脂层的位置，衍射部作为透射型或反射型而发挥功能。
树脂层作为衍射部发挥功能，其构成为衍射光栅(衍射光学元件)的情况下，只要是在树脂层表面形成体现衍射作用的凹凸即可，例如，可举出在玻璃板上形成树脂层并通过压接模具的纳米压印而形成上述凹凸的方法。
所形成的凹凸的形状根据所需的衍射作用通过计算等而求出。另外，凹部与凸部的高度之差小时，存在衍射作用变弱的情况，因此上述高度之差优选为30nm以上，更优选为50nm以上，进一步优选为70nm以上。凹部与凸部的高度之差过大时，凹凸的形状会因自重而变形，因此高度之差优选为1000nm以下，更优选为700nm以下。
树脂层作为衍射部发挥功能，将其构成制作为体积全息图时，衍射部为折射率改变后的树脂层。该情况下的导光板的垂直透射率和折射率分别使用未形成衍射部的区域的透射率和折射率。
另外，树脂层的折射率改变量匹配所期望的特性而适当地调整，上述调整方法可以使用以往公知的方法。
(玻璃板)
本实施方式中的玻璃板由于与未分散有金属氧化物微粒的一般的树脂相比折射率较高，因此能够在将导光板在HMD中使用时实现宽视场角。
从使导光板的折射率变高的观点考虑，玻璃板的d射线折射率nd(G)优选为1.65以上，更优选为1.68以上，进一步优选为1.70以上，特别优选为1.75以上。另外，上限没有特别限制，只要与树脂层的折射率差的绝对值满足上述的范围即可，通常为2.5以下。
为了得到不易结晶化的稳定的玻璃，玻璃板的阿贝数优选为10以上，更优选为15以上。另外，玻璃板的阿贝数优选为70以下，更优选为65以下，进一步优选为60以下。
玻璃板的玻璃组成虽然根据树脂层中包含的金属氧化物微粒的种类而不同，但可以优选采用与一般在映像显示装置中使用的玻璃相同的组成。
玻璃组成例如优选包含选自硅酸(SiO2)、硼酸(B2O3)和磷酸(P2O5)中的1种以上作为形成玻璃骨架的成分。它们的含量的合计更优选为10摩尔％以上，进一步优选为20摩尔％以上，特别优选为30摩尔％以上。另外，从提高折射率的方面出发，它们的含量的合计优选为80摩尔％以下，进一步优选为75摩尔％以下。
另外，玻璃组成优选含有用于提高玻璃板的折射率的高折射率化成分。具体而言，优选包含选自La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、Ta2O5、WO3、Nb2O5、TiO2和Bi2O3中的1种以上。它们的含量的合计更优选为10摩尔％以上，进一步优选为20摩尔％以上。另外，由于高折射率化成分过多时，变得容易结晶化，无法得到稳定的玻璃，因此它们的含量的合计优选为80摩尔％以下，进一步优选为70摩尔％以下。
上述高折射率化成分进一步优选与树脂层中包含的金属氧化物微粒匹配地选择具体的成分。
具体而言，金属氧化物微粒包含折射率的波长分散性小的成分的情况下，玻璃组成优选包含选自La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2和Ta2O5中的1种以上。它们的含量的合计相对于作为高折射率化成分的La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、Ta2O5、WO3、Nb2O5、TiO2和Bi2O3的含量的合计，更优选为超过0.1(超过10％)，进一步优选为0.12以上(12％以上)，更进一步优选为0.3以上(30％以上)。另外，上限也可以为1(100％)。
金属氧化物微粒包含折射率的波长分散性大的成分时，玻璃组成优选包含TiO2和Bi2O3中的至少1种以上。它们的含量的合计相对于作为高折射率化成分的La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、Ta2O5、WO3、Nb2O5、TiO2和Bi2O3的含量的合计，更优选为超过0.1(超过10％)，进一步优选为0.15以上(15％以上)，更进一步优选为0.2以上(20％以上)。另外，上限也可以为1(100％)。
另外，La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2和Ta2O5的含量的合计、以及TiO2和Bi2O3的含量的合计都可以相对于La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、Ta2O5、WO3、Nb2O5、TiO2和Bi2O3的含量的合计为超过0.1(超过10％)。
上述以外，玻璃板也可以在不损害本发明的效果的范围含有其它的任意成分。作为其它的任意成分，例如可举出碱金属氧化物、碱土金属氧化物、ZnO等。
玻璃板含有碱金属氧化物时，优选含有Li2O、Na2O和K2O中的至少1种。从提高玻璃原料的溶解性的方面出发，Li2O、Na2O和K2O的合计的含量优选为1％以上，更优选为5％以上，进一步优选为10％以上。
玻璃板含有碱土金属氧化物时，优选含有MgO、CaO、SrO和BaO中的至少1种。从提高玻璃原料的溶解性的方面出发，MgO、CaO、SrO和BaO的合计的含量优选为超过0％，更优选为0.5％以上。
玻璃板含有ZnO时，从提高玻璃原料的溶解性的方面出发，优选为超过0％，更优选为0.5％以上。
从防止导光板在运输时破损的方面出发，玻璃板的厚度优选为0.1mm以上，更优选为0.2mm以上。另外，从使玻璃板的重量变轻的方面出发，玻璃板的厚度优选为3mm以下，更优选为1mm以下，进一步优选为0.5mm以下。
[导光板的制造方法]
以下示出本实施方式的导光板的制造方法的一个例子，但并不限定于上述方法。
导光板的制造方法包含在具有所期望的组成的玻璃板的主表面上形成树脂层的工序。
玻璃板可以使用市售的产品，也可以以成为所期望的组成的方式将原料熔融并成型为板状。将玻璃板熔融、成型的情况下，可以使用以往公知的方法。
玻璃板优选使用将主表面研磨后的玻璃板。通过研磨，能够使玻璃板的平行度变小，表面粗糙度减少。由此使雾度值变小，能够使光线通过的光路的失真变小。
在将树脂层形成于玻璃板的主表面上时，为了提高玻璃板与树脂层的密合性，可以对玻璃板表面用硅烷偶联剂等进行表面处理。表面处理时，可以形成SiO2等可成膜的缓冲层，对其进行表面处理后形成树脂层。
树脂层由分散有金属氧化物微粒的树脂构成，金属氧化物微粒在树脂中的分散方法可以使用以往公知的方法。例如，优选使用分散将表面用有机物被覆的金属氧化物微粒(以下，有时称为被覆金属氧化物微粒。)且溶解树脂成分的溶剂进行混合。
树脂层只要形成于玻璃板的至少一侧的主表面上即可。树脂层可以形成于上述主表面上的一部分区域，也可以形成于整个区域。将树脂层作为衍射部时，优选在玻璃板的至少一侧的主表面上的整个区域或至少成为衍射部的区域形成树脂层，以形成入射用衍射部或出射用衍射部的方式进行使用模具的压印，通过转印而形成衍射光栅的结构。
此外，也可以将分散有金属氧化物微粒的树脂利用丝网印刷、凹版印刷、涂敷器、喷墨印刷等以线状涂布于玻璃板的主表面上。另外，也可以将上述树脂涂布于玻璃板的主表面上后，一边形成条纹状一边使其固化。此外，还可以预先形成具有衍射光栅的结构的树脂膜，并将该树脂膜贴合于玻璃板的主表面上。
应予说明，可以利用以往公知的方法在成为衍射部的位置形成由树脂层构成的体积全息图。
可以在形成树脂层后，以被覆树脂层、特别是成为衍射部的树脂层的方式设置保护层，还可以设置罩。
[映像显示装置]
本实施方式的映像显示装置具备上述导光板，优选为HMD，更优选为AR用HMD。
将映像显示装置的一个例子示于图1。图1中，映像显示装置10中的导光板13在玻璃板14的至少一侧的主表面上具备树脂层15，树脂层15的至少一部分具备入射用的衍射部16A和出射用的衍射部16B。该衍射部16A和衍射部16B可以由衍射光学元件构成，也可以由体积全息元件构成，优选由衍射光学元件构成。
从图像光生成部11射出的图像光由透镜12入射至导光板13的衍射部16A。该入射的图像光在衍射部16A进行衍射，入射到作为导光板的基板的玻璃板14内。入射到玻璃板14内的图像光在玻璃板14的内部反复进行全反射而入射至衍射部16B。入射于衍射部16B的图像光在衍射部16B进行衍射并向导光板13外射出，由此被观察者17观察到。另外，观察者17除了从图像光生成部11射出的图像光以外，还在视觉上将外界识别为透射光。
映像显示装置除上述以外也可以包含电子电路、电源等部件。
映像显示装置中的导光板的优选的方式与上述[导光板]中记载的优选方式相同，优选由树脂层构成衍射部。另外，导光板以外的构成可以使用以往公知的构成。
制成HMD时，成为衍射部的树脂层优选层叠将RGB表色系统的R、G和B的各色的波长衍射的各层。
实施例
以下举出试验例，对本发明进行具体说明，但本发明并不限定于此。
[例1]
使用40mm×60mm×0.5mmt的玻璃板A，在一个主表面上形成树脂层a。玻璃板A的组成如表1所示。
对于树脂层a，将混合了有机物被覆氧化锆微粒分散液(日本催化剂公司制，ZP－153－A，锆平均粒径11nm，固体成分浓度70％)12.8g、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制，NK－ESTETR ABE－300)0.5g、乙氧基化邻苯基苯酚丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制，NK－ESTETR A－LEN－10)0.5g、光聚合引发剂(IGM Resins公司制，Omnirad 1173)0.1g和氟系表面活性剂(AGC SEIMI CHEMICAL公司制，Surflon S－243)0.05g的溶液涂布于玻璃板A上的主表面上，在80℃下烘干5分钟。然后，将具有凹部与凸部的高度之差为100nm、凹凸的间隔为445nm的凹凸形状的模具压接于树脂层表面的一部分，从玻璃板侧以照度50mW/cm2照射波长365nm的紫外线1分钟使其固化。接着，将模具脱模，由此得到表面具有衍射光栅的结构的导光板。树脂层a中的被覆金属氧化物微粒的含量为89质量％，未形成衍射部的区域的树脂层的厚度为1000nm。
应予说明，表1中玻璃组成的空栏表示小于检测限。
[例2]
将玻璃板A变更为作为表1所示的组成的玻璃板B。
对于树脂层b，将混合了有机物被覆氧化锆微粒分散树脂组合物(日本催化剂公司制，HR－101，锆平均粒径11nm)4g、光聚合引发剂(IGM Resins公司制，Omnirad 1173)0.04g和氟系表面活性剂(AGC SEIMI CHEMICAL公司制，Surflon S－243)0.02g的溶液涂布于玻璃板B的主表面上。然后，将具有凹部与凸部的高度之差为100nm、凹凸的间隔为445nm的凹凸形状的模具压接树脂层表面的一部分，从玻璃板侧以照度50mW/cm2照射波长365nm的紫外线1分钟使其固化。接着，将模具脱模，由此得到表面具有衍射光栅的结构的导光板。树脂层b中的被覆金属氧化物微粒的含量为79质量％，未形成衍射部的区域的树脂层的厚度为1000nm。
[例3]
将玻璃板A变更为作为表1所示的组成的玻璃板C。
对于树脂层c，将混合了氧化钛的微粒分散液(日挥催化剂化成公司制OPTOLAKE6320Z，平均粒径13nm，固体成分浓度20质量％)7g、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制，NK－ESTETR ABE－300)0.05g、乙氧基化邻苯基苯酚丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制，NK－ESTETR A－LEN－10)0.05g、光聚合引发剂(IGM Resins公司制，Omnirad 1173)0.02g和氟系表面活性剂(AGC SEIMI CHEMICAL公司制，Surflon S－243)0.01g的溶液涂布于玻璃板C上的主表面上，以80℃烘干5分钟。然后，将具有凹部与凸部的高度之差为100nm、凹凸的间隔为445nm的凹凸形状的模具压接于树脂层表面的一部分，从玻璃板侧以照度50mW/cm2照射波长365nm的紫外线1分钟使其固化。接着，将模具脱模，在大气下，以150℃加热1小时，由此得到表面具有衍射光栅的结构的导光板。树脂层c中的被覆金属氧化物微粒的含量为92质量％，未形成衍射部的区域的树脂层的厚度为1000nm。
[例4]
将玻璃板A变更为作为表1所示的组成的玻璃板D。
对于树脂层d，将混合了氧化钛的微粒分散液(日挥催化剂化成公司制OPTOLAKE6320Z，平均粒径13nm，固体成分浓度20质量％)7g、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制，NK－ESTETR ABE－300)0.3g、乙氧基化邻苯基苯酚丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制，NK－ESTETR A－LEN－10)0.3g、光聚合引发剂(IGM Resins公司制，Omnirad 1173)0.02g和氟系表面活性剂(AGC SEIMI CHEMICAL公司制，Surflon S－243)0.01g的溶液涂布于玻璃板D上的主表面上，以80℃烘干5分钟。然后，将具有凹部与凸部的高度之差为100nm、凹凸的间隔为445nm的凹凸形状的模具压接于树脂层表面的一部分，从玻璃板侧以照度50mW/cm2照射波长365nm的紫外线1分钟使其固化。接着，将模具脱模，由此得到表面具有衍射光栅的结构的导光板。树脂层d中的被覆金属氧化物微粒的含量为69质量％，未形成衍射部的区域的树脂层的厚度为1000nm。
[例5]
将树脂层d变更为例2中的树脂层b，除此以外，与例4同样地得到导光板。未形成衍射部的区域的树脂层的厚度为1000nm。
应予说明，例1～例5中虽然添加氟系表面活性剂而形成树脂层，但确认了在不添加氟系表面活性剂的情况下用同样的方法也得到了导光板。
表1
Figure BDA0003811394670000151
[评价方法]
对导光板、以及导光板中的玻璃板和树脂层进行下述评价。例1～例4为实施例，例5为比较例。
(折射率；玻璃板)
对于玻璃板的折射率，使用精密折射仪(岛津制作所制，型号：KPR－200，或KPR－2000)对加工成一边5mm以上、厚度5mm以上的立方体形状的样品测定波长400～800nm的整个区域的每1nm的折射率。应予说明，玻璃板的折射率为在将树脂层形成于其主表面之前直接测定的值。
(折射率；树脂层)
对于树脂层的折射率，使用折射率测定装置(美国Metricon公司制，棱镜耦合:2010/M)来测定波长473nm、594nm、658nm的折射率，使用装置附带的Metricon Fit来计算d射线(波长：587.56nm)、F射线(波长：486.13nm)和C射线(波长：656.27nm)的折射率、以波长400～800nm的整个区域的每1nm的折射率。
作为一个例子，将例1的导光板中的玻璃板A和树脂层a的相对于波长的折射率的光谱图示于图2。
求出每1nm的玻璃板与树脂层的折射率差，对波长430～700nm、波长430～750nm、波长400～750nm、波长430～800nm和波长400～800nm的各区域求出折射率差的绝对值达到最大的值。将上述最大值作为表2中“最大折射率差”针对各波长范围而示出。另外，各玻璃板和树脂层的d射线折射率(nd(G)，nd(R))也一并示于表2。
(阿贝数)
使用由上述的折射率测定法而求出的d射线(波长：587.56nm)、F射线(波长：486.13nm)和C射线(波长：656.27nm)的折射率nd、nF和nC由νd＝(nd－1)/(nF－nC)的公式而算出各玻璃板和树脂层的阿贝数。将所得到的值示于表2。
(垂直透射率)
使用分光光度计(日立高新技术公司制，型号：U－4100)来测定导光板的波长400～800nm的整个区域中的每1nm的垂直透射率。作为一个例子，将例1和例5的导光板的相对于波长的垂直透射率的光谱图示于图3。
分别求出波长430～700nm、波长430～750nm、波长400～750nm、波长430～800nm和波长400～800nm的区域的垂直透射率的最大值和最小值，求出该最大值与最小值之差。将垂直透射率的最大值与最小值之差作为表2中“垂直透射率差”针对各波长范围而示出。
表2
Figure BDA0003811394670000171
根据图2可知：例1～例4都在至少波长430～700nm的整个区域中玻璃板与树脂层的折射率差的绝对值为0.07以下，显示为非常相似的折射率色散曲线图。另一方面，例5中，波长430～700nm的区域的玻璃板与树脂层的折射率差的绝对值的最大值也有0.12。根据图3可知：例1中垂直透射率相对于波长的变动小，透射光的色彩的偏差无法识别。另一方面，例5中相对于波长的垂直透射率的变动大，透射光的色彩产生偏差而识别为着色。
虽然参照特定的实施方式对本发明进行了详细的说明，但可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下加入各种变更、修正，这对本领域技术人员而言是显而易见的。本申请基于2020年2月26日申请的日本专利申请(日本特愿2020－030808)，并将其内容作为参照而并入于此。
符号说明
10 映像显示装置
11 图像光生成部
12 透镜
13 导光板
14 玻璃板
15 树脂层
16A、16B 衍射部
17 观察者

Claims (9)

1.一种导光板，包含玻璃板、和形成于所述玻璃板的至少一侧的主表面上的树脂层，
所述树脂层由分散有金属氧化物微粒的树脂构成，
在波长430～700nm的整个区域的所述玻璃板与所述树脂层的折射率差的绝对值为0.07以下。
2.根据权利要求1所述的导光板，其中，在波长430～700nm的整个区域的垂直透过率的最大值与最小值之差为3.5％以下。
3.根据权利要求1或2所述的导光板，其中，所述玻璃板的d射线折射率nd(G)为1.65以上且所述树脂层的d射线折射率nd(R)为1.65以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的导光板，其中，所述玻璃板的玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示，满足{(La2O3+Gd2O3+Y2O3+ZrO2+Ta2O5)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+ZrO2+Ta2O5+WO3+Nb2O5+TiO2+Bi2O3)}＞0.1的关系，且
所述金属氧化物微粒包含选自氧化镧、氧化钆、氧化钇、氧化锆、氧化钽和氧化铪中的至少1种。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的导光板，其中，所述玻璃板的玻璃组成以氧化物基准的摩尔％表示，满足{(TiO2+Bi2O3)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+ZrO2+Ta2O5+WO3+Nb2O5+TiO2+Bi2O3)}＞0.1的关系，且
所述金属氧化物微粒包含氧化钛和氧化铋中的至少一者。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的导光板，其中，所述树脂层的厚度d为80nm以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的导光板，其中，所述树脂包含紫外线固化性树脂和热固化性树脂中的至少一者。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的导光板，其中，所述树脂层具有选自透镜、透镜阵列和衍射部中的至少1种的结构。
9.一种映像显示装置，具备权利要求1～8中任一项所述的导光板。
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