JP2017062890A - 導光板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高く、安価に、かつ容易に大型化を図ることができる導光板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】導光板１は、複数のガラス基板部３と、複数のガラス基板部３同士を接合した接合部２とを備える。
【効果】導光板１からの出射光の強度の均一性を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、導光板及びその製造方法に関するものである。

従来、導光板が様々なディスプレイに用いられている。例えば、下記の特許文献１では、対角寸法が１４インチ以上の樹脂からなる導光板の製造方法が開示されている。

下記の特許文献２には、ガラスからなる導光板が記載されている。

特開２００４−２０２７３１号公報 特開２０１５−０７２８９６号公報

大型のディスプレイは発熱量が大きいため、大型のディスプレイに用いられる導光板は、高温の環境下に曝されることとなる。特許文献１に記載の導光板は樹脂からなるため、大型のディスプレイに用いた場合、熱により導光板が劣化することがあった。よって、信頼性を高めることが困難であった。

他方、特許文献２の導光板はガラスからなるため、熱による劣化を防ぐことができるものの、単一のガラス基板で大型の導光板を成形すると歩留まりが低下し、コストの上昇を招くため、安価に大型の導光板を得ることは困難であった。。

本発明の目的は、信頼性が高く、安価に、かつ容易に大型化を図ることができる導光板及びその製造方法を提供することにある。

本発明の導光板は、複数のガラス基板部と、複数のガラス基板部同士を接合した接合部とを備える。

接合部に気泡を有しないことが好ましい。

接合部が延びる方向及び各ガラス基板部の厚み方向に垂直な方向を幅方向としたときに、接合部の幅が５ｍｍ以下であることが好ましい。

矩形板状の形状を有し、対角線の長さが１２７ｃｍ以上であることが好ましい。

４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域における厚み２ｍｍ当たりの透過率が９０％以上であることが好ましい。

本発明の導光板の製造方法は、端面をそれぞれ有する複数のガラス基板を用意する工程と、各端面にレーザー光を照射して、各端面をグレージングすることにより接合面を形成するグレージング工程と、接合させるガラス基板の接合面同士を近接させた状態で、接合面にレーザー光を照射することにより、ガラス基板同士を接合する接合工程とを備える。

近接させた状態において、接合面間の間隔が、ガラス基板の厚み方向の一方端から他方端に向かって拡がるような形状に接合面が形成されていることが好ましい。

グレージング工程及び／または接合工程において、各ガラス基板の厚み方向に平行な方向からレーザー光を照射することが好ましい。

グレージング工程において、各ガラス基板を伝熱板上に載置した状態で、各端面にレーザー光を照射することが好ましい。

グレージング工程及び／または接合工程において、レーザー光の照射にＣＯ_２レーザーを用いることが好ましい。

接合部が延びる方向及び各ガラス基板の厚み方向に垂直な方向を幅方向としたときに、接合面の幅が、各ガラス基板の厚みの０．１倍以上、２倍以下となるように接合面が形成されていることが好ましい。

本発明によれば、信頼性が高く、安価に、かつ容易に大型化を図ることができる導光板及びその製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る導光板の斜視図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る導光板の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る導光板の製造方法の変形例を説明するための斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための拡大断面図である。 導光板の製造方法の比較例を示す拡大平面図である。

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る導光板の斜視図である。導光板１は、矩形板状の形状を有する。導光板１の対角線の長さは、１２７ｃｍ（５０インチ）以上である。導光板１の厚みは２ｍｍである。

導光板１は、複数のガラス基板部３と、複数のガラス基板部３同士を接合した接合部２とを備える。ここで、接合部２が延びる方向及び各ガラス基板部３の厚み方向に垂直な方向を幅方向とする。このとき、接合部２の幅は、５ｍｍ以下であることが好ましい。それによって、導光板１からの出射光の強度の均一性を高めることができる。

なお、例えば、図２に示す第１の実施形態の変形例のように、導光板２１は、接合部２を複数有していてもよい。このように、導光板２１を構成するガラス基板部３を増やすことにより、導光板２１の大型化を容易に図ることができる。

対角線の長さが５０インチ以上の大型のディスプレイの場合、発熱量は大きくなるが、本実施形態の導光板１及び変形例の導光板２１は、ガラス（複数のガラス基板部３）により構成されているため、高温下において劣化し難い。従って、大型のディスプレイに用いる場合においても、効果的に信頼性を高めることができる。

各ガラス基板部３は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２：４０％〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３：１％〜２５％、Ｂ_２Ｏ_３：０％〜２０％、Ｎａ_２Ｏ：０％〜２０％、ＭｇＯ：０％〜１０％、ＣａＯ：０％〜１５％、ＳｒＯ：０％〜１５％、ＢａＯ：０％〜１５％を含有するガラスから形成されてなることが好ましい。より好ましくは、各ガラス基板部３は、質量％で、ＳｉＯ_２：５５％〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３：２％〜１５％、Ｂ_２Ｏ_３：５％〜１５％、Ｎａ_２Ｏ：５％〜１６％、ＭｇＯ：１％〜９％、ＣａＯ：１％〜１２％、ＳｒＯ：１％〜１２％、ＢａＯ：１％〜１２％を含有するガラスから形成されてなることが望ましい。ガラス組成をこのような範囲とすることにより、ガラス基板部３の熱的寸法安定性を高めることができる。それによって、高温下において、導光板１の寸法の変化を抑えることができる。また、ガラス基板部３となるガラス基板を成形する際に失透が生じ難くなり、高い透過率を有するガラス基板を得やすくなる。

導光板１は、透過率が高い複数のガラス基板部３から構成されていることが好ましい。それによって、導光板１の透過率を容易にかつ確実に高めることができる。

高い透過率を得るためには、複数のガラス基板部３のＦｅ_２Ｏ_３の含有率は、５０ｐｐｍ以下、Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率は、５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有率は４０ｐｐｍ以下であることが望ましい。さらに好ましくは、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有率は１ｐｐｍ〜２８ｐｐｍであることが望ましい。特に好ましくは、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有率は２ｐｐｍ〜２５ｐｐｍであることが望ましい。Ｆｅ_２Ｏ_３の含有率が低いほど、導光板１の透過率を高めることができる。Ｆｅ_２Ｏ_３の含有率が過少である場合、ガラス基板部３となるガラス基板のコストが高くなるおそれがある。特に好ましくは、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有率は３〜２２ｐｐｍであることが望ましい。また、Ｃｒ_２Ｏ_３は０．２ｐｐｍ〜１ｐｐｍであることが好ましく、特に０．３ｐｐｍ〜０．６ｐｐｍであることが望ましい。それによって、導光板１の透過率をより一層高めることができ、かつコストを低くすることができる。

導光板１の４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域における厚み２ｍｍ当たりの透過率は、９０％以上であることが好ましい。より好ましくは、透過率は９１％以上であることが望ましい。さらに好ましくは、透過率は９２％であることが望ましい。

本実施形態の導光板１は、接合部２において、気泡を有しない。例えば、接合部２に気泡を多く含む場合、気泡の界面における光の散乱などにより、導光板１からの出射光の強度が不均一となる。これに対して、本実施形態では、接合部２に気泡を有しないため、導光板１の接合部２と他の部分とにおける出射光の強度を効果的に均一にすることができる。

なお、導光板１に光を入射するに際しては、接合部２に平行な方向から入射することが好ましい。なお、接合部２に垂直に光を入射してもよい。

（製造方法）
以下において、導光板１の製造方法を説明する。

図３（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための斜視図である。図４は、第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための拡大断面図である。図５は、第１の実施形態に係る導光板の製造方法の変形例を説明するための斜視図である。図６は、第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための拡大断面図である。図７は、第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための平面図である。図８は、第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明するための拡大断面図である。

（複数のガラス基板を用意する工程）
図３（ａ）に示すように、端面３ｃをそれぞれ有する複数のガラス基板１３を用意する。各ガラス基板１３は、矩形板状の形状を有する。各ガラス基板１３は、対向し合っている第１，第２の主面３ａ，３ｂを有する。第１，第２の主面３ａ，３ｂに端面３ｃが接続されている。各ガラス基板１３の厚みは２ｍｍである。各ガラス基板１３は、例えば、特に限定されないが、オーバーフローダウンドロー法やフロート法などによりそれぞれ製造することができる。

この複数のガラス基板１３が、後述する接合工程により、導光板１を構成する上記複数のガラス基板部３となる。そのため、各ガラス基板１３は大型である必要はない。従って、信頼性及び透過率が高い各ガラス基板１３を容易にかつ安価で用意することができる。

（グレージング工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、それぞれの第２の主面３ｂが伝熱板４に接するように、複数のガラス基板１３を伝熱板４上に載置する。伝熱板４は、金属やセラミックスなどからなり、熱伝導率が高い。ガラス基板１３が載置される伝熱板４の面には、例えば、窒化クロムなどからなる膜が形成されていることが好ましい。それによって、後述するグレージング後に、ガラス基板１３を伝熱板４から容易に剥離することができる。

次に、各ガラス基板１３の各端面３ｃに、各ガラス基板１３の厚み方向に平行な方向からレーザー光Ｌ１を照射する。このとき、レーザー光Ｌ１を第１の主面３ａ側から照射する。レーザー光Ｌ１を各端面３ｃに沿い走査させて照射することにより、各端面３ｃのグレージングを行う。

このとき、図４に示すように、本実施形態では、各ガラス基板１３の端面３ｃ同士を、０．１〜０．２ｍｍ程度離した状態とする。各端面３ｃを一度のレーザー光Ｌ１の照射により同時にグレージングすることが好ましい。それによって、生産性を高めることができる。

なお、図５に示す製造方法の変形例のように、各ガラス基板１３の各端面３ｃに個別にレーザー光Ｌ１を照射することにより、各端面３ｃをグレージングしてもよい。

レーザー光Ｌ１の照射には、ＣＯ_２レーザーを用いることが好ましい。それによって、端面３ｃのグレージングを好適に行うことができる。

端面３ｃにレーザー光Ｌ１を照射するに際し、第１の主面３ａの端面３ｃ付近にもレーザー光Ｌ１は照射される。それによって、端面３ｃ及び第１の主面３ａのレーザー光Ｌ１が照射された部分の温度が上昇する。このとき、端面３ｃの下方端は伝熱板４に接しているため、熱は伝熱板４に伝導される。そのため、端面３ｃは、第２の主面側３ｂ側においては温度の上昇は小さい。よって、端面３ｃの第１の主面３ａ側は大きく変形し、第２の主面３ｂ側はあまり変形しない。

上記のグレージング工程により、図６に示すような断面形状を有する接合面３ｃ１が形成される。図６に示すように、接合面３ｃ１は、第２の主面３ｂ側の下方端３ｃ２から第１の主面３ａ側の上方端３ｃ３に向けて徐々に後退する円弧状の曲面となるように形成される。また、接合面３ｃ１は、互いに接合する接合面３ｃ１同士を近接させた状態において、接合面３ｃ１間の間隔が、ガラス基板１３の厚み方向の一方端としての下方端３ｃ２から他方端としての上方端３ｃ３に向かって拡がるような形状を有している。

接合面３ｃ１の幅Ｗは、ガラス基板１３の厚みＴの０．１倍以上、２倍以下であることが好ましい。それによって、後述するガラス基板１３同士の接合を好適に行うことができる。さらに、接合面３ｃ１の幅Ｗが小さいほど、図１に示した接合部２の幅を小さくすることができる。それによって、導光板１の出射光の強度の均一性をより一層高めることができる。なお、本実施形態の製造方法では、接合面３ｃ１の幅Ｗは各ガラス基板１３の厚みＴと略等しい。

他方、伝熱板４を用いずにグレージングを行ってもよい。この場合には、例えば、レーザー光Ｌ１の強度、スポット径及びレーザー光Ｌ１の走査の速度の内の少なくとも一方を調整すればよい。それによって、ガラス基板１３の第２の主面３ｂ側の温度の上昇を抑制し、第２の主面３ｂ側が変形し難い温度とすることができる。

図７は、グレージング工程により接合面３ｃ１が形成されたガラス基板１３を示す平面図である。図７に示すように、接合面３ｃ１の下方端３ｃ２は、接合面３ｃ１が延びる方向に直線状に形成されている。

（接合工程）
次に、図８に示すように、各ガラス基板１３の接合面３ｃ１の下方端３ｃ２同士を接触させた状態において、各接合面３ｃ１に、レーザー光Ｌ２を上方から照射する。ここでは、各ガラス基板１３の厚み方向に平行な方向にレーザー光Ｌ２を照射する。レーザー光Ｌ２を接合面３ｃ１に沿い走査させて照射することにより、ガラス基板１３同士を接合する。レーザー光Ｌ２の照射には、グレージング工程と同様に、ＣＯ_２レーザーを用いることが好ましい。これにより、図１に示す接合部２に気泡を有しない導光板１を得ることができる。この理由について、以下の比較例を参照し、これと比較して説明する。

図９は、導光板の製造方法の比較例を示す拡大平面図である。比較例においては、グレージング工程を行わずにガラス基板１０３同士を接合している。

グレージングを行っていない場合、端面１０３ｃは微細な凹凸を有する。そのため、端面１０３ｃ同士を接触させた場合、端面１０３ｃ同士の間には空隙部Ａが存在することになる。この状態において各端面１０３ｃにレーザー光を照射して接合すると、気泡を巻き込みながら、ガラス基板１０３の端面１０３ｃ同士が接合される。そのため、この比較例において得られる導光板は、接合部に気泡を含むことになる。

これに対して、本発明に従いグレージング工程により接合面３ｃ１を形成する場合、接合面３ｃ１は、グレージングする前の端面１０３ｃのような凹凸を有しない。そのため、本発明によれば、接合部に気泡が含まれるのを抑制することができる。

さらに、図８に示す実施形態の接合面３ｃ１は、互いに接合する接合面３ｃ１同士を近接させた状態において、接合面３ｃ１間の間隔が、ガラス基板１３の厚み方向の下方端３ｃ２から上方端３ｃ３に向かって拡がるような形状を有している。そのため、レーザー光Ｌ２を照射して接合する際、接合面３ｃ１近傍の溶融したガラスは、接合面３ｃ１間の距離が短い下方端３ｃ２から互いに接触し始める。そのため、接合面３ｃ１間の距離が短い下方端３ｃ２から接合が開始される。下方端３ｃ２から開始された接合は、徐々に上方端３ｃ３に向かって進行する。これにより、接合面３ｃ１間の空気を巻き込むことなく、接合部を形成することができる。そのため、図８に示す実施形態によれば、接合部に気泡が含まれるのをさらに抑制することができる。

図８に示す実施形態では、接合面３ｃ１の下方端３ｃ２を互いに接触させた状態にしているが、本発明はこれに限定されるものではない。接合面３ｃ１の下方端３ｃ２の間にわずかな隙間が形成されるようにガラス基板１３を配置してもよい。

また、図７に示すように、接合面３ｃ１の下方端３ｃ２は、接合面３ｃ１が延びる方向に直線状に形成されているので、接合面３ｃ１が延びる方向にも、接合部を均一に形成することができる。

１…導光板
２…接合部
３…ガラス基板部
３ａ，３ｂ…第１，第２の主面
３ｃ…端面
３ｃ１…接合面
３ｃ２…下方端
３ｃ３…上方端
４…伝熱板
１３…ガラス基板
２１…導光板
１０３…ガラス基板
１０３ｃ…端面

Claims (11)

1. 複数のガラス基板部と、前記複数のガラス基板部同士を接合した接合部とを備える、導光板。
2. 前記接合部に気泡を有しない、請求項１に記載の導光板。
3. 前記接合部が延びる方向及び前記各ガラス基板部の厚み方向に垂直な方向を幅方向としたときに、前記接合部の幅が５ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の導光板。
4. 矩形板状の形状を有し、対角線の長さが１２７ｃｍ以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の導光板。
5. ４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域における厚み２ｍｍ当たりの透過率が９０％以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の導光板。
6. 端面をそれぞれ有する複数のガラス基板を用意する工程と、
   前記各端面にレーザー光を照射して、前記各端面をグレージングすることにより接合面を形成するグレージング工程と、
   接合させる前記ガラス基板の前記接合面同士を近接させた状態で、前記接合面にレーザー光を照射することにより、前記ガラス基板同士を接合する接合工程とを備える、導光板の製造方法。
7. 前記近接させた状態において、前記接合面間の間隔が、前記ガラス基板の厚み方向の一方端から他方端に向かって拡がるような形状に前記接合面が形成されている、請求項６に記載の導光板の製造方法。
8. 前記グレージング工程及び／または前記接合工程において、前記各ガラス基板の厚み方向に平行な方向からレーザー光を照射する、請求項６または７に記載の導光板の製造方法。
9. 前記グレージング工程において、前記各ガラス基板を伝熱板上に載置した状態で、前記各端面にレーザー光を照射する、請求項６〜８のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
10. 前記グレージング工程及び／または前記接合工程において、レーザー光の照射にＣＯ_２レーザーを用いる、請求項６〜９のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
11. 前記接合部が延びる方向及び前記各ガラス基板の厚み方向に垂直な方向を幅方向としたときに、前記接合面の幅が、前記各ガラス基板の厚みの０．１倍以上、２倍以下となるように前記接合面が形成されている、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。

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