JP2017041301A - 導光板 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が高いと共に、直下に配置された光源からの光を適正に導入することができ、しかも温度上昇に伴い、寸法変化が生じ難い導光板を創案する。【解決手段】本発明の導光板は、ガラスプリズムとガラス板とを備える導光板であって、ガラスプリズムが、少なくとも光入射面、接着面及び光反射面とを有し、ガラス板が、光出射面と光出射面に対向する光非出射面とを有すると共に、光が入射する第１の側面と第２〜４の側面とを有し、ガラスプリズムの接着面とガラス板の第１の側面が、接着層を介して接着固定されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、導光板に関し、特に、直下型面発光装置に好適な導光板に関する。

従来から、液晶テレビ等に液晶表示装置が用いられている。液晶表示装置は、面発光装置と、この面発光装置の光出射面側に配置される液晶パネルとを備えている。面発光装置として、例えば、直下型とエッジライト型が知られているが、現在では、エッジライト型面発光装置が主流になっている。

エッジライト型面発光装置では、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源と、導光板と、反射膜等の反射層とを備えている。光源は、導光板の光出射面（表面）に対して直交方向となる側面に配置される。導光板は、光源からの光を側面から取り込み、全反射により内部に伝播させて、光出射面から面状に出射させるために配置される。導光板として、アクリル樹脂等の樹脂板が一般的に使用されている（特許文献１〜４参照）。反射層は、光出射面と対向する背面側に配置され、背面に抜けた光を反射させて、液晶パネル等の表示面を発光させるために配置される。なお、液晶パネル等の表示面を均一に発光させるために、導光板の光出射面側に、拡散層が配置される場合もある。

しかし、エッジライト型面発光装置では、光源や配線機構等を導光板の外側に配置する必要があり、近年の液晶表示装置の狭額縁化の要求を満たすことが困難である。

一方、直下型面発光装置は、光源が、導光板の光出射面側、或いは光出射面に対して反対となる背面側に配置されるため、液晶表示装置の狭額縁化に有利である（特許文献５参照）。結果として、液晶表示装置のデザイン性を高めることができる。

特開２０１２−１２３９３３号公報 特開２０１２−１３８３４５号公報 特開２０１２−２１６５２３号公報 特開２０１２−２１６５２８号公報 特表２０１１−１３８６９８号公報

ところで、従来の直下型面発光装置では、樹脂板等の板状体の何れかの側面に対して、研削、研磨、表面処理等を行うことにより、板状体に一方の主面に対して約４５°になる傾斜面を形成し、この傾斜面で光源からの光を全反射させて、板状体の内部に伝搬させていた。

しかし、上記方法では、板状体を一定角度で工作機械に固定しなければならず、傾斜面、つまり光反射面の表面平滑性を高めることが困難である。そして、光反射面の表面平滑性を高めようとすると、導光板の製造効率が大幅に低下してしまう。特に、板状体の寸法が大きい場合は、その傾向が顕著になる。

更に、直下型面発光装置では、光源から光が発生すると、熱が発生し、それに伴い、導光板の温度も上昇する。そして、導光板として樹脂板を用いる場合、導光板の熱による寸法変化は液晶パネルの寸法変化よりも大きくなる。この原因は、樹脂板の熱膨張係数が高いことによる。例えば、アクリル樹脂板の熱膨張係数は約７００×１０^−７／℃である。そのため、従来までは、寸法変化の差に起因して不当な応力が発生しないように、導光板と光源の間隔を大きくしなければならず、液晶表示装置の薄型化を図り難かった。

そこで、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、生産性が高いと共に、直下に配置された光源からの光を適正に導入することができ、しかも温度上昇に伴い、寸法変化が生じ難い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、ガラスプリズムとガラス板とを接着固定して、これを導光板に用いることにより、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、ガラスプリズムとガラス板とを備える導光板であって、ガラスプリズムが、少なくとも光入射面、接着面及び光反射面とを有し、ガラス板が、光出射面と光出射面に対向する光非出射面とを有すると共に、光が入射する第１の側面と第２〜４の側面とを有し、ガラスプリズムの接着面とガラス板の第１の側面が、接着層を介して接着固定されていることを特徴とする。

本発明の導光板は、ガラスプリズムとガラス板を備えている。ガラスプリズムとガラス板を用いると、熱による導光板の寸法変化が小さくなり、液晶表示装置の薄型化に適正に対応することができる。

本発明の導光板は、光反射面を有するガラスプリズムをガラス板に接着固定している。ガラスプリズムの光反射面を利用すれば、ガラス板の側面を加工しなくても、光源から出射した光をガラスプリズムの光反射面で反射させて、ガラス板内に適正に伝搬させることが可能になる。また、ガラスプリズムとガラス板を接着固定すれば、両部材が一体化されるため、ガラスプリズムの光入射面に入射した光をガラス板内に適正に伝搬させることが可能になる。また導光板の強度を高めることもできる。

更に、近年、導光板の大型化の要求が高まっているが、本発明の導光板は大型化に有利であり、また本発明の導光板を複数組み合わせると、導光板の更なる大型化も可能になる。

第二に、本発明の導光板は、ガラスプリズムの光入射面と接着面が交差する角度が８５〜９５°であることが好ましい。

第三に、本発明の導光板は、ガラスプリズムの光入射面と光反射面が交差する角度が４０〜５５°であることが好ましい。

第四に、本発明の導光板は、ガラスプリズムの光反射面が断面視で外側に凸の円弧状であることが好ましい。

第五に、本発明の導光板は、ガラスプリズムの光反射面上に反射膜が形成されていることが好ましい。

第六に、本発明の導光板は、ガラスプリズムの光反射面が火造り面であることが好ましい。

第七に、本発明の導光板は、ガラスプリズムの接着面の厚み方向の寸法がガラス板の板厚と略同等であることが好ましい。ここで、「ガラスプリズムの接着面の厚み方向の寸法がガラス板の板厚と略同等」とは、ガラス板の接着面の厚み方向の寸法がガラス板の板厚の差が±５％以内、好ましくは±２％以内の場合を指す。

第八に、本発明の導光板は、ガラスプリズムとガラス板と接着層の屈折率ｎｄが略同等であることが好ましい。ここで、「屈折率ｎｄが略同等」とは、屈折率差が±０．０２以内、好ましくは±０．０１以内の場合を指す。

第九に、本発明の導光板は、ガガラス板の第１の側面の平均表面粗さＲａが０．１μｍ以上であることが好ましい。ここで、「平均表面粗さＲａ」は、ＪＩＳ Ｒ０６０１：２００１に準拠して測定した値を指す。

第十に、本発明の導光板は、ガラス板の板厚が５ｍｍ以下であることが好ましい。

第十一に、本発明の導光板は、直下型面発光装置に用いることが好ましい。

第十二に、本発明の導光板の製造方法は、ガラス母材をリドロー法により成形して、少なくとも光入射面、接着面及び光反射面を有するガラスプリズムを得る工程と、光出射面と光出射面に対向する光非出射面とを有すると共に、光が入射する第１の側面と第２〜４の側面とを有するガラス板を得る工程と、ガラスプリズムの接着面とガラス板の第１の側面を接着剤により接着固定して、導光板を得る工程と、を備えることを特徴とする。ここで、「リドロー法」とは、所定形状のガラス母材を軟化点以上の温度で加熱して、下方に延伸成形する方法である。

第十三に、本発明の導光板の製造方法は、オーバーフローダウンドロー法によりガラス板を成形することが好ましい。

図１は、本発明の導光板の一例を示す概念断面図である。図１に示すように、導光板１は、ガラスプリズム２とガラス板３を備えており、両者が接着層４を介して一体化されている。そして、ガラスプリズム２の直下には光源５が配置されている。

ガラスプリズム２は、光入射面１０、接着面１１及び光反射面１２とを有している。更に、ガラスプリズム２は、断面視で略直角二等辺三角形の形状を有しており、ガラスプリズム２の光入射面１０と接着面１１が交差する角度は９０°であり、ガラスプリズム２の光入射面１０と光反射面１２が交差する角度は４５°である。そして、直角二等辺三角形の短辺が光入射面１０と接着面１１になり、長辺が光反射面１２になっている。ガラスプリズム２は、リドロー法で成形されており、光入射面１０、接着面１１及び光反射面１２は火造り面であり、それらの平均表面粗さＲａは０．２ｎｍである。ガラスプリズム２の接着面１１の厚み方向の寸法は、ガラス板３の板厚と略同等になっており、ガラスプリズム２の屈折率ｎｄは、ガラス板３の屈折率ｎｄと略同等であり、接着層４の屈折率ｎｄとも略同等である。

ガラス板３は、長さ方向及び幅方向に沿って延びる光出射面１３と光出射面１３に対向する光非出射面１４とを有する。更に、幅方向及び厚み方向に沿って延び、ガラスプリズム２からの光が入射する第１の側面１５と、第２の側面１６と、図示しない第３、４の側面と、を有している。そして、ガラス板３の第１の側面１５は、接着層４を介して、ガラスプリズム２の接着面１１に接着固定されている。更に、ガラス板３の光非出射面１４、第２の側面１６及び第３、４の側面には、図示しない反射層が形成されている。また、ガラス板３は、オーバーフローダウンドロー法で成形されており、光出射面１３と光非出射面１４は火造り面である。そして、ガラス板３の光出射面１３と光非出射面１４の平均表面粗さＲａは０．２ｎｍであり、ガラス板３の側面（第１〜４の側面）の平均表面粗さＲａは１μｍである。なお、図１において、ガラス板３の上面を光出射面１３、下面を光非出射面１４としているが、光出射面１３と光非出射面１４は上下逆であってもよい。

図１に示すように、光源５から出射した光は、ガラスプリズム２の光入射面１０からガラスプリズム２内に入射し、ガラスプリズム２の光反射面１２で全反射して、接着面１１から出射する。ガラスプリズム２の接着面１１から出射した光は、接着層４を介してガラス板３の第１の側面１５からガラス板３内に伝搬されていく。そして、ガラス板３内に伝搬した光は、ガラス板３の光出射面１３から出射して、面発光することになる。

図２は、本発明に係るプリズムの一例を示す概念断面図である。図２（ａ）に示すように、ガラスプリズム２１は、光入射面２２、接着面２３及び光反射面２４、２５、２６とを有している。更に、ガラスプリズム２１は、断面視で多角形の形状を有しており、ガラスプリズム２１の光入射面２２と接着面２３が交差する角度は９０°であり、ガラスプリズム２１の光入射面２２と光反射面２５が交差する角度は４５°である。

図２（ｂ）に示すように、ガラスプリズム３１は、光入射面３２、接着面３３及び光反射面３４とを有している。更に、ガラスプリズム３１は、断面視で扇形の形状を有しており、ガラスプリズム３１の光入射面３２と接着面３３が交差する角度は９０°である。そして、ガラスプリズム３１の光反射面３４は断面視で外側に凸の円弧状になっている。

本発明の導光板の一例を示す概念断面図である。 本発明に係るプリズムの一例を示す概念断面図である。

本発明の導光板において、ガラスプリズムの光入射面と接着面が交差する角度は、好ましくは８５〜９５°、特に８８〜９２°である。このようにすれば、ガラスプリズムの光入射面とガラス板の光出射面及び光非出射面とが平行状態になり易いため、導光板の光利用効率を高めることができる。

ガラスプリズムの光入射面と光反射面が交差する角度は、好ましくは４０〜５５°、特に４３〜４７°である。このようにすれば、ガラスプリズムの光入射面から入射した光が、光反射面で全反射し易くなるため、導光板の光利用効率を高めることができる。なお、上記光反射面を得るために、ガラスプリズムの断面形状を略多角形としてもよいが、略直角二等辺三角形とすることが好ましい。ここで、ガラスプリズムの断面形状を略直角二等辺三角形とする場合、断面視で長辺を光反射面とし、短辺を光入射面と接着面とすることが好ましい。

また、ガラスプリズムの光反射面を断面視で外側に凸の円弧状とすることも好ましい。このようにすれば、ガラスプリズムの光入射面から入射した光が、円弧状の光反射面で全反射し易くなるため、導光板の光利用効率を高めることができる。

本発明の導光板において、ガラスプリズムの光反射面は火造り面であることが好ましく、またガラスプリズムの光反射面の平均表面粗さＲａは、好ましくは１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。このようにすれば、ガラスプリズムの光反射面が円滑になり、光反射面から光が漏れ難くなる。また、ガラスプリズムの光入射面は火造り面であることが好ましく、またガラスプリズムの光入射面の平均表面粗さＲａは、好ましくは１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。このようにすれば、光源から出射した光をガラスプリズム内に取り込み易くなる。更に、ガラスプリズムの接着面は火造り面であることが好ましく、またガラスプリズムの接着面の平均表面粗さＲａは、好ましくは１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。このようにすれば、ガラスプリズムとガラス板を精度良く接着固定することができる。

ガラスプリズムの表面平滑性を高める方法として、例えば、ガラスプリズムの表面を＃２０００以上の砥石で研磨する方法、ガラスプリズムの表面をエッチングする方法、リドロー法でガラスプリズムを成形する方法等が挙げられるが、ガラスプリズムの生産効率の観点から、リドロー法でガラスプリズムを成形する方法が好ましい。

ガラスプリズムの光反射面上に反射膜が形成されていることが好ましい。このようにすれば、ガラスプリズムの光反射面で光が漏れ難くなる。なお、反射膜として、コストの観点から、Ａｌ、Ａｇ等の金属膜が好ましい。

ガラスプリズムは、リドロー法により成形されてなることが好ましい。このようにすれば、長尺のガラスプリズムを作製し易くなり、またガラスプリズムの表面を研磨しなくても、ガラスプリズムの表面平滑性を容易に高めることができる。なお、リドロー法に供されるガラス母材の表面平滑性が高い程、ガラスプリズムの表面平滑性が向上し、ガラス母材の寸法精度が高い程、ガラスプリズムの寸法精度が向上する。

本発明の導光板において、ガラスプリズムの光路長１００ｍｍ、波長範囲４００〜７５０ｎｍにおける最大透過率は、好ましくは８５％以上、８７％以上、８８％以上、８９％以上、特に９０％以上である。最大透過率が低過ぎると、液晶表示装置の輝度特性が低下し易くなる。

ガラスプリズムの光路長１００ｍｍ、波長範囲４００〜７５０ｎｍにおける最大透過率と最小透過率の透過率差は、好ましくは１２％以下、１０％以下、８％以下、６％以下、特に５％以下である。この透過率差が大き過ぎると、液晶表示装置の輝度特性が低下し易くなる。なお、「光路長１００ｍｍ、波長範囲４００〜７５０ｎｍにおける最大透過率と最小透過率」は、市販の透過率測定装置で測定可能であり、例えば、島津製作所社製ＵＶ−３１００ＰＣにより測定可能である。

ガラスプリズムの熱膨張係数は、好ましくは１２０×１０^−７／℃以下、９５×１０^−７／℃以下、７０×１０^−７／℃以下、特に２５×１０^−７〜６０×１０^−７／℃である。熱膨張係数が高過ぎると、熱によるガラスプリズムの寸法変化が大きくなる。なお、「熱膨張係数」は、ディラトメーターを用いて、ＪＩＳ Ｒ３１０２に基づき、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定した値を指す。

ガラスプリズムの歪点は、好ましくは４６０℃以上、４８０℃以上、５００℃以上、５２０℃以上、５３０℃以上、５５０℃以上、特に５９０℃以上である。歪点が低過ぎると、ガラス板の耐熱性が低下し易くなり、例えば、光源からの熱によるガラスプリズムの寸法変化が大きくなる。またガラスプリズムの光反射面に高温で反射膜、拡散膜等を成膜すると、ガラスプリズムが熱変形し易くなる。なお、「歪点」は、ＪＩＳ Ｒ３１０３に基づいて測定した値である。

ガラスプリズムの接着面の厚み方向の寸法は、ガラス板の板厚と略同等であることが好ましい。このようにすれば、ガラスプリズムの光反射面で全反射させた光をガラス板内に伝搬させ易くなる。

本発明の導光板において、ガラス板の光路長１００ｍｍ、波長範囲４００〜７５０ｎｍにおける最大透過率は、好ましくは８５％以上、８７％以上、８８％以上、８９％以上、特に９０％以上である。最大透過率が低過ぎると、液晶表示装置の輝度特性が低下し易くなる。

ガラス板の光路長１００ｍｍ、波長範囲４００〜７５０ｎｍにおける最大透過率と最小透過率の透過率差は、好ましくは１２％以下、１０％以下、８％以下、６％以下、特に５％以下である。この透過率差が大き過ぎると、液晶表示装置の輝度特性が低下し易くなる。

ガラス板の熱膨張係数は、好ましくは１２０×１０^−７／℃以下、９５×１０^−７／℃以下、７０×１０^−７／℃以下、特に２５×１０^−７〜６０×１０^−７／℃である。熱膨張係数が高過ぎると、熱によるガラス板の寸法変化が大きくなる。

ガラス板の歪点は、好ましくは４６０℃以上、４８０℃以上、５００℃以上、５２０℃以上、５３０℃以上、５５０℃以上、特に５９０℃以上である。歪点が低過ぎると、ガラス板の耐熱性が低下し易くなり、例えば、熱によるガラス板の寸法変化が大きくなったり、ガラス板の光出射面又は光非出射面に高温で反射膜、拡散膜等を成膜すると、ガラス板が熱変形し易くなる。

ガラス板中のＲｈ_２Ｏ_３の含有量は質量で１ｐｐｍ未満であり、好ましくは０．８ｐｐｍ以下、０．６ｐｐｍ以下、０．０１〜０．５ｐｐｍ、０．０５〜０．４ｐｐｍ、特に０．１〜０．３ｐｐｍである。Ｒｈ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、波長範囲４００〜７５０ｎｍにおける最大透過率と最小透過率の透過率差が過大になり易い。なお、Ｒｈ_２Ｏ_３は、ガラス製造設備から主として導入される不純物であることから、Ｒｈ_２Ｏ_３の含有量を制限し過ぎると、ガラス製造設備に高強度のＰｔ−Ｒｈ合金を使用し難くなり、ガラス板の製造コストが高騰する。

Ｒｈ_２Ｏ_３の含有量を可及的に低減するには、高純度ガラス原料を用いたり、Ｒｈ_２Ｏ_３が混入しないようにガラス製造条件を調整したり、ガラス製造設備におけるＰｔ−Ｒｈ合金の使用箇所を減らせばよい。

ガラス板中のＣｒ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは質量で５ｐｐｍ以下、４ｐｐｍ以下、３ｐｐｍ以下、０．１〜１．５ｐｐｍ、０．２〜１ｐｐｍ、特に０．３〜０．８ｐｐｍである。Ｃｒ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、波長範囲４００〜７５０ｎｍにおける最大透過率と最小透過率の透過率差が過大になり易い。なお、Ｃｒ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると、原料コストやガラス板の製造コストが高騰する。

ガラス板中のＦｅ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは質量で５０ｐｐｍ以下、４０ｐｐｍ以下、３０ｐｐｍ以下、１〜２８ｐｐｍ、５〜２５ｐｐｍ、特に１０〜２２ｐｐｍである。Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、光路長１００ｍｍ、波長範囲４００〜７５０ｎｍにおける最大透過率が低下し易くなる。なお、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が質量で１ｐｐｍより少なくなると、原料コストやガラス板の製造コストが高騰する。

Ｆｅ_２Ｏ_３とＣｒ_２Ｏ_３の含有量を可及的に低減するには、高純度ガラス原料を用いたり、ガラス原料にＦｅ_２Ｏ_３とＣｒ_２Ｏ_３が混入しないように設計された原料調合設備等を使用すればよい。

本発明の導光板では、ガラス板中のＶ_２Ｏ_５、ＮｉＯ、ＭｎＯ_２、Ｎｄ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ｅｒ_２Ｏ_３の含有量を可及的に低減することが好ましく、例えば０．０３質量％以下、０．０２質量％以下、０．０１５質量％以下、０．０１質量％以下、０．００５質量％以下、特に０．００３質量％以下に低減することが好ましい。

ガラス板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ４０〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １〜１５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜２０％、Ｎａ_２Ｏ ０〜２０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜３５％を含有することが好ましい。上記のように各成分の含有量を規制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、％表示は質量％を意味する。

ＳｉＯ_２は、ガラスのネットワークフォーマーとなる成分であり、熱膨張係数を低下させて、熱による寸法変化を低減する成分である。また耐酸性、歪点を高める成分である。ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは４０〜８０％、６０〜７８％、特に６７〜７７％である。ＳｉＯ_２の含有量が多くなると、高温粘性が高くなり、溶融性が低下すると共に、成形時にクリストバライトの失透ブツが析出し易くなる。一方、ＳｉＯ_２の含有量が少なくなると、熱膨張係数が高くなって、熱による寸法変化が大きくなる傾向にある。また耐酸性、歪点が低下し易くなる。

Ａｌ_２Ｏ_３は、熱膨張係数を低下させて、熱による寸法変化を低減する成分である。また、歪点を高めたり、成形時にクリストバライトの失透ブツの析出を抑える効果もある。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１〜１５％、１〜１２％、特に２〜８％である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多くなると、液相温度が上昇して、ガラス板に成形し難くなる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少なくなると、熱膨張係数が高くなって、熱による寸法変化が大きくなる傾向にある。また歪点が低下し易くなる。

Ｂ_２Ｏ_３は、融剤として作用し、高温粘性を下げて、溶融性を改善する成分である。また熱膨張係数を低下させて、熱による寸法変化を低減する成分である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０〜２０％、３〜１８％、５〜１６％、特に７〜１５％である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多くなると、歪点、耐酸性が低下し易くなる。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少なくなると、熱膨張係数が高くなって、熱による寸法変化が大きくなる傾向にある。また溶融性が低下し易くなる。

Ｎａ_２Ｏは、高温粘性を低下させて、溶融性を改善する成分である。Ｎａ_２Ｏの含有量は、好ましくは０〜２０％、５〜１８％、３〜１６％、特に８〜１５％である。Ｎａ_２Ｏの含有量が多くなると、熱膨張係数が高くなって、熱による寸法変化が大きくなる傾向にある。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が少なくなると、溶融性が低下し易くなる。

ＭｇＯは、高温粘性を低下させて、溶融性を改善する成分である。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０〜１０％、０〜６％、特に０〜１％である。ＭｇＯの含有量が多過ぎると、成形時に失透ブツが析出し易くなる。

ＣａＯは、歪点を低下させずに高温粘性のみを低下させて、溶融性を改善する成分である。ＣａＯの含有量は、好ましくは０〜１５％、１〜１４％、特に２〜１３％である。ＣａＯの含有量が多過ぎると、成形時に失透ブツが析出し易くなる。

ＳｒＯは、耐薬品性、耐失透性を高める成分である。ＳｒＯの含有量は、好ましくは０〜１５％、０〜１０％、特に０〜５％である。ＳｒＯの含有量が多くなると、密度が高くなったり、熱膨張係数が高くなって、熱による寸法変化が大きくなる傾向にある。また溶融性が低下し易くなる。

ＢａＯは、耐薬品性、耐失透性を高める成分である。ＢａＯの含有量は、好ましくは０〜３５％、０．１〜３０％、特に５〜２６％である。ＢａＯの含有量が多くなると、密度が高くなったり、熱膨張係数が高くなって、熱による寸法変化が大きくなる傾向にある。また溶融性が低下し易くなる。

Ｒｈ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_５、ＮｉＯ、ＭｎＯ_２、Ｎｄ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２及びＥｒ_２Ｏ_３の好適な含有量等は、上記の通りである。

上記成分以外にも、他の成分を導入してもよい。例えば、液相温度を低下させるために、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｐ_２Ｏ_５を各３％まで、溶融温度を低下させるために、Ｌｉ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏを各６％まで、清澄剤としてＡｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＳＯ_３、Ｆ、Ｃｌ等を合量で２％まで導入してもよい。但し、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３は、環境負荷物質であり、またフロート法でガラス板を成形する場合、フロートバス中で還元されて金属異物となるため、実質的な導入を避けることが好ましく、具体的には、その含有量をそれぞれ０．０１％未満とすることが好ましい。

ガラス板の長さ寸法は、好ましくは３５０ｍｍ以上、１０００ｍｍ以上、１５００ｍｍ以上、２０００ｍｍ以上、２５００ｍｍ以上、特に３０００ｍｍ以上である。ガラス板の幅寸法は、好ましくは１０００ｍｍ以上、１５００ｍｍ以上、２０００ｍｍ以上、２５００ｍｍ以上、特に３０００ｍｍ以上である。ガラス板が大型化する程、研削、研磨、表面処理等により、ガラス板の側面に傾斜面（光反射面）を形成し、その傾斜面の表面平滑性を高めることが困難になるため、本発明の効果が相対的に大きくなる。また、ガラス板が大型化する程、導光板の大型化することができる。結果として、液晶表示装置の大型化に対応し易くなる。

ガラス板の板厚は、好ましくは５ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下である。ガラス板の板厚が小さくなる程、研削、研磨、表面処理等により、ガラス板の側面に傾斜面（光反射面）を形成し、その傾斜面の表面平滑性を高めることが困難になるため、本発明の効果が相対的に大きくなる。また、ガラス板の板厚が小さくなる程、導光板の薄型化することができる。結果として、液晶表示装置の薄型化に対応し易くなる。

ガラス板の第１の側面の平均表面粗さＲａは、好ましくは０．１μｍ以上、０．２μｍ以上、０．５μｍ以上、０．８μｍ以上、特に１〜２０μｍである。ガラス板の第１の側面の平均表面粗さＲａが小さ過ぎると、第１の側面の加工効率、特に研磨効率が低下して、ガラス板の製造効率が低下し易くなる。

ガラス板の第１の側面は、面取り部を有していないことが好ましい。このようにすれば、光源からの光をガラス板の内部に取り込み易くなる。

ガラス板は、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。このようにすれば、成形時にガラスリボンの表裏面の温度差、組成差が生じ難いと共に、未研磨で表面平滑性が高いガラス板を成形し易くなり、結果として、導光板の製造コストの低廉化、輝度特性の均一化を図り易くなる。この理由は、オーバーフローダウンドロー法の場合、表面となるべき面が樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形されるからである。

なお、オーバーフローダウンドロー法以外にも、スロットダウンドロー法、フロート法、ロールアウト法、リドロー法等でガラス板を成形することもできる。なお、フロート法では、成形時にガラスリボンの表裏面の温度差、組成差が発生し易いが、成形時の温度制御を厳密に行うと、その温度差、組成差を低減することができる。

ガラス板の光出射面に拡散板を貼り付けてもよく、拡散層を形成してもよい。このようにすれば、導光板の輝度特性の均一化を図ることができる。またガラス板の光非出射面に反射層が形成されていることが好ましい。このようにすれば、ガラス板内に伝搬した光が漏れ難くなる。なお、反射層として、光非出射面に反射膜を直接成膜してもよいが、反射シールを貼り付けてもよい。

ガラス板の第２〜４の側面の全部又は一部に反射層が形成されていることが好ましく、ガラス板の第２〜４の側面の全部に反射層が形成されていることが好ましい。このようにすれば、ガラス板内に伝搬した光が第２〜４の側面から漏れ難くなる。なお、反射層として、第２〜４の側面に反射膜を直接成膜してもよいが、反射シールを貼り付けてもよい。

本発明の導光板において、ガラス板の第１の側面とガラスプリズムの接着面は、接着層を介して接着固定されている。接着層の光路長１００ｍｍ、波長範囲５５０ｎｍにおける透過率は、好ましくは８５％以上、８７％以上、８８％以上、８９％以上、特に９０％以上である。透過率が低過ぎると、接着層で光が吸収されて、液晶表示装置の輝度特性が低下し易くなる。

接着層の屈折率ｎｄは、ガラスプリズムの屈折率ｎｄと略同等であることが好ましく、ガラス板の屈折率ｎｄと略同等であることも好ましい。このようにすれば、ガラスプリズムと接着層の界面で光損失が生じ難くなり、ガラス板と接着層の界面で光損失が生じ難くなる。なお、ガラスプリズムの屈折率ｎｄは、光損失を低減する観点から、ガラス板の屈折率ｎｄと略同等であることが好ましい。

接着層は、接着剤により形成することが好ましい。接着剤として、例えば、アクリル系樹脂、メタクリレート系樹脂、エポキシ系樹脂が好ましく、また作業性の観点から、紫外線硬化樹脂が好ましい。更に、接着層の耐熱温度（軟化変形しない最高温度）は、好ましくは１００℃以上、１５０℃以上、２００℃以上、特に２５０℃以上である。接着層の耐熱温度が低過ぎると、光源からの熱により、接着層が変形して、ガラスプリズムとガラス板を接着固定し難くなる。

本発明の導光板を複数組み合わせて、大型の導光板とすることが好ましい。このようにすれば、大型の導光板を容易に得ることができる。

本発明の導光板の製造方法は、ガラス母材をリドロー法により成形して、少なくとも光入射面、接着面及び光反射面を有するガラスプリズムを得る工程と、光出射面と光出射面に対向する光非出射面とを有すると共に、光が入射する第１の側面と第２〜４の側面とを有するガラス板を得る工程と、ガラスプリズムの接着面とガラス板の第１の側面を接着剤により接着固定して、導光板を得る工程と、を備えることを特徴とする。ここで、本発明の導光板の製造方法の技術的特徴は、本発明の導光板の説明欄に既に記載済みであり、ここでは、その詳細な説明を省略する。

以下、実施例に基づいて、本発明を説明する。なお、試料Ｎｏ．１は本願発明の実施例であり、試料Ｎｏ．２、３は本願発明の比較例である。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。

（試料Ｎｏ．1の作製、評価）
最初に、ガラス板（日本電気硝子社製ＢＤＡ、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．０ｍｍ厚、屈折率ｎｄ １．５１）を用意した。

次に、プリズム状に加工されたガラス母材（日本電気硝子社製ＢＤＡ）を軟化点以上の温度に加熱して、延伸成形した後、所定寸法に切断加工して、表面が火造り面となるガラスプリズムを得た。ここで、ガラスプリズムの各表面の平均表面粗さＲａは０．２ｎｍであった。また、ガラスプリズムの厚み方向の断面は、直角二等辺三角形であり、長辺が光反射面側、一方の短辺が光入射面側、もう一方の短辺が接着面側になる。また短辺の寸法をガラス板の板厚と同等の１．０ｍｍとし、長さ寸法を１００ｍｍとした。

次に、メタクリレート系の紫外線硬化樹脂を用いることにより、ガラス板の側面の一つとガラスプリズムの接着面を接着固定し、試料Ｎｏ．１の導光板を得た。この紫外線硬化樹脂は、光路長１０ｍｍ、波長範囲５５０ｎｍにおける透過率が９０％であり、屈折率ｎｄが１．５０であった。

続いて、ガラスプリズムの光入射面の１．０ｍｍ直下にＬＥＤ光源を配置すると共に、ガラス板の光が入射する側面（第１の側面に相当）とは反対側となる側面（第２の側面に相当）近傍に光強度測定機の受光部を配置した。

更に、予めＬＥＤ光源から直接受光した場合の光強度を測定した後、その光強度と上記導光板を通った場合の光強度とを比較して、光利用効率を算出した。その結果、光利用効率は４６％であった。

（試料Ｎｏ．２の作製、評価）
最初に、ガラス板（日本電気硝子社製ＢＤＡ、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．０ｍｍ厚、屈折率ｎｄ １．５１）を用意した。

次に、ガラス板の側面の何れか一つを研削した後、＃６００の研磨パッドで研磨することにより、ガラス板に一方の主面に対して４５°になる傾斜面（光反射面として作用）を形成し、試料Ｎｏ．２の導光板を得た。なお、傾斜面の形成には、長時間を要し、その際にガラス板が破損する虞があった。

続いて、ガラス板の傾斜面の下方に位置する主面の１．０ｍｍ直下にＬＥＤ光源を配置すると共に、ガラス板の傾斜面とは反対側となる側面近傍に光強度測定機の受光部を配置した。

更に、予めＬＥＤ光源から直接受光した場合の光強度を測定した後、その光強度と上記導光板を通った場合の光強度とを比較して、光利用効率を算出した。その結果、光利用効率は２０％であった。

（試料Ｎｏ．３の作製、評価）
最初に、ガラス板（日本電気硝子社製ＢＤＡ、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．０ｍｍ厚、屈折率ｎｄ １．５１）を用意した。

次に、ガラス板の側面の何れか一つを研削した後、＃２０００の研磨パッドで研磨することにより、ガラス板に一方の主面に対して４５°になる傾斜面（光反射面として作用）を形成し、試料Ｎｏ．３の導光板を得た。なお、傾斜面の形成には、長時間を要し、その際にガラス板が破損する虞があった。

続いて、ガラス板の傾斜面の下方に位置する主面の１．０ｍｍ直下にＬＥＤ光源を配置すると共に、ガラス板の傾斜面とは反対側となる側面近傍に光強度測定機の受光部を配置した。

更に、予めＬＥＤ光源から直接受光した場合の光強度を測定した後、その光強度と上記導光板を通った場合の光強度とを比較して、光利用効率を算出した。その結果、光利用効率は４８％であった。

以上の結果から分かるように、試料Ｎｏ．１は、試料Ｎｏ．２よりも作製が容易であり、試料Ｎｏ．２よりも光利用効率が高かった。また、試料Ｎｏ．１は、試料Ｎｏ．３よりも作製が容易であり、試料Ｎｏ．３と光利用効率が同等であった。

１ 導光板
２、２１、３１ ガラスプリズム
３ ガラス板
４ 接着層
５ 光源
１０、２２、３２ 光入射面
１１、２３、３３ 接着面
１２、２４、２５、２６、３４ 光反射面
１３ 光出射面
１４ 光非出射面
１５ 第１の側面
１６ 第２の側面

Claims (13)

1. ガラスプリズムとガラス板とを備える導光板であって、
   ガラスプリズムが、少なくとも光入射面、接着面及び光反射面とを有し、
   ガラス板が、光出射面と光出射面に対向する光非出射面とを有すると共に、光が入射する第１の側面と第２〜４の側面とを有し、
   ガラスプリズムの接着面とガラス板の第１の側面が、接着層を介して接着固定されていることを特徴とする導光板。
2. ガラスプリズムの光入射面と接着面が交差する角度が８５〜９５°であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. ガラスプリズムの光入射面と光反射面が交差する角度が４０〜５５°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. ガラスプリズムの光反射面が断面視で外側に凸の円弧状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。
5. ガラスプリズムの光反射面上に反射膜が形成されてい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. ガラスプリズムの光反射面が火造り面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. ガラスプリズムの接着面の厚み方向の寸法がガラス板の板厚と略同等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. ガラスプリズムとガラス板と接着層の屈折率ｎｄが略同等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. ガラス板の第１の側面の平均表面粗さＲａが０．１μｍ以上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. ガラス板の板厚が５ｍｍ以下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. 直下型面発光装置に用い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. ガラス母材をリドロー法により成形して、少なくとも光入射面、接着面及び光反射面を有するガラスプリズムを得る工程と、
    光出射面と光出射面に対向する光非出射面とを有すると共に、光が入射する第１の側面と第２〜４の側面とを有するガラス板を得る工程と、
    ガラスプリズムの接着面とガラス板の第１の側面を接着剤により接着固定して、導光板を得る工程と、を備えることを特徴とする導光板の製造方法。
13. オーバーフローダウンドロー法によりガラス板を成形することを特徴とする請求項１２に記載の導光板の製造方法。