JP2017188187A - ガラス板 - Google Patents

Abstract

【課題】可視光域の透過性が高く、かつ、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として使用した場合に輝度の均一性が高いガラス板の提供。【解決手段】第１主表面、該第１主表面に対向する第２主表面、および、両主表面を接続する端面からなり、前記第１主表面および第２主表面を持つガラス板において、前記ガラス基板は、波長５５０ｎｍの光の吸収係数が１ｍ-1以下であり、波長４００〜７００ｎｍの範囲の光の吸収係数の最大値αmax（ｍ-1）と、最小値αmin（ｍ-1）と、の比（αmax／αmin）が１０以下であり、前記ガラス板の内部にはすくなくとも１つ以上の泡が存在し、前記第１主表面に面するように反射部材及び散乱部材を配置し、前記端面のうちの一つを基準端面とするとき、該基準端面に面するように光源を配置して、該光源から該基準端面に向けて可視光の波長域の光を照射した際の、前記第２主表面からの出射光における、最大輝度Ｌmax（ｃｄ／ｍ2）と、平均輝度Ｌave（ｃｄ／ｍ2）と、の比Ｌmax／Ｌaveが、１≦Ｌmax／Ｌave≦１．１を満足することを特徴とするガラス板。【選択図】なし

Description

本発明は、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として、好適に使用されるガラス板に関する。

従来、携帯電話機、ＰＤＡ、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、バックライトとしての面状発光装置と、この面状発光装置の光出射面側に配置される液晶ユニットと、を基本構成とする。
面状発光装置としては、直下型とエッジライト型のものがある。直下型は光出射面に対して反対側となる背面に光源が配置されるため、光出射面と同程度の寸法の光源が必要になる。エッジライト型は光出射面に対して直交方向となる側面に光源が配置されるため、光出射面よりも寸法が小さい光源を使用できるため、液晶表示装置の大画面化に適している。
また、このような面状発光装置には、建築物の天井、床、壁等の屋内又は屋外に配置される面状照明装置としての需要も存在する。

エッジライト方式の面状発光装置に使用される導光板ユニットの一構成例を図１に示す。図１に示す導光板ユニット１００は、側面に配置された光源（図示せず）からの光を全反射により内部に伝播させるとともに面状に出射させるための導光板２００、この導光板２００の主として光を出射する光出射面（図中、上面）に対して反対側となる光反射面（図中、下面）から出射する光を再び導光板２００に戻すための反射部材３００、および、その内部で全反射する光を散乱させて光出射面から出射させるとともに、光源が点光源である場合の光出射面における輝度の不均一、また光源からの距離の違いによる光出射面における輝度の不均一等を抑制する散乱部材４００で構成されている。反射部材３００は、その主表面が、導光板２００の光反射面と対向するように配置された板状部材である。散乱部材４００は、導光板２００と、反射部材３００と、の間に位置するように、導光板２００の光反射面に、ドットパターン状に所定の間隔で形成されている。

導光板ユニット１００の導光板２００としては、透過率が高いこと、比較的安価で入手が容易であること等の理由から、従来はアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂といった透明な樹脂材料製が用いられていた（特許文献１参照）。
液晶表示装置の大画面化に対応するため、面状発光装置を大型化した場合、より高出力の光源が用いられる。これにより、光源の発熱量も多くなり、導光板にも耐熱性が要求されるようになる。上記した樹脂材料製の導光板は、ガラス転移点（Ｔｇ）が８０〜１００℃（アクリル樹脂）、１４５〜１５０℃（ポリカーボネート樹脂）と低いため耐熱性が不十分である。
上記した樹脂材料製の導光板よりも耐熱性に優れた導光板としては、ガラス材料製の導光板が提案されている（特許文献２参照）。ガラス材料の組成にもよるが、ガラス転移点（Ｔｇ）は５３０℃程度まで高めることができる。

特開２０１１−２３３２８５号公報 特開２０１３−９３１９５号公報

エッジライト方式の面状発光装置の導光板として、ガラス板を使用する場合、ガラス板内部に存在する泡が問題となる。ガラス板を製造する場合、ガラス原料を溶解窯で溶解して溶融ガラスとした後、この溶融ガラスをガラス板に成形する。このガラス原料の溶解過程では、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｏ₂、ＳＯ₂などのガスが放出され、このガスの一部は溶融ガラス中に泡として存在する。その結果、成形後のガラス板も、内部に泡が存在するものとなる。
従来、ガラス板の内部に存在する泡の量を低減するため、溶解槽の構造やその内部の攪拌機構の改良、泡の発生や成長を抑制するガラス組成の選択、または泡の発生や成長を抑制する微量添加物の添加などの方法が実施されている。しかしながら、これらの方法により、ガラス板の内部に存在する泡の量を低減させることはできても、泡の量を限りなく０にすることは困難であった。

導光板内部に存在する泡の影響については、樹脂材料製の導光板に関する特許文献１に記載されている。
樹脂材料製の導光板内部に存在する泡は、その空孔径および空孔率が適切であれば、光路変更要素として作用することで、正面輝度の向上と輝度均一化の面で有効であるとされている。なお、樹脂材料製の導光板内部に存在する泡は、通常は球状である。

ガラス板に成形する際、ガラス２０中に存在する泡３０は、水平方向に引き伸ばされて、図２に示すように楕円形状となる。このような楕円形状の泡は、その向きと、光源から入射した光の進行方向と、の関係により、光路変更要素として作用が異なる。すなわち、正面輝度の向上と輝度均一化に寄与する場合もあれば、むしろ正面輝度の向上や輝度の均一化に悪影響を及ぼす場合もある。また、溶融ガラス中に存在する泡の大きさは種々であり、また、上述したように、ガラス板製造時においては、ガラス板の内部に存在する泡の量を低減するための対策がなされているため、光路変更要素としての作用を期待するよりも、導光板として使用するガラス板内部に存在する泡は、導光板の光学特性に影響を及ぼさないほうが好ましい。
さらにまた、導光板として使用するガラス板について、内部に存在する泡を観察して、楕円形状の泡の寸法や、その向きを特定し、光源から入射する光の進行方向を設定するのは現実的ではない。

本発明は、上述した従来技術における問題点を解決するため、可視光域の透過性が高く、かつ、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として使用した場合に輝度の均一性が高いガラス板を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明は、第１主表面、該第１主表面に対向する第２主表面、および、両主表面を接続する端面からなり、前記第１主表面および第２主表面を持つガラス板において、
前記ガラス基板は、波長５５０ｎｍの光の吸収係数が１ｍ^-1以下であり、波長４００〜７００ｎｍの範囲の光の吸収係数の最大値α_max（ｍ^-1）と、最小値α_min（ｍ^-1）と、の比（α_max／α_min）が１０以下であり、前記ガラス板内部にはすくなくとも１つ以上の泡が存在し、
前記第１主表面に面するように反射部材及び散乱部材を配置し、前記端面のうちの一つを基準端面とするとき、該基準端面に面するように光源を配置して、該光源から該基準端面に向けて可視光の波長域の光を照射した際の、前記第２主表面からの出射光における、最大輝度Ｌ_max（ｃｄ／ｍ²）と、平均輝度Ｌ_ave（ｃｄ／ｍ²）と、の比Ｌ_max／Ｌ_aveが、１≦Ｌ_max／Ｌ_ave≦１．１を満足することを特徴とするガラス板。

本発明のガラス板は、波長４００〜７００ｎｍの範囲の光の吸収係数の最大値α_maxが１ｍ^-1以下であることが好ましい。

本発明のガラス板は、前記第１主表面および第２主表面が実質的に矩形であり、少なくとも１辺の長さが２００ｍｍ以上であり、前記ガラス板の板厚が０．５〜１０ｍｍ、前記ガラスの板厚の公差が±０．１ｍｍ以内であることが好ましい。

本発明のガラス板は、前記第２主表面からの出射光における、平均輝度Ｌ_aveが１０００ｃｄ／ｍ²以上であることが好ましい。

本発明のガラス板は、可視光域の透過性が高く、かつ、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として使用した場合に輝度の均一性が高いため、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として好適である。

図１は、導光板ユニットの一構成例を示した模式断面図である。 図２は、ガラス板内部に存在する泡の形状を説明するための模式図である。 図３は、本発明のガラス板の一構成例を示した斜視図である。

以下、本発明のガラス板について説明する。
図３は、本発明のガラス板の一構成例を示した斜視図である。図３に示すガラス板１０は、第１主表面１１、第１主表面１１に対向する第２主表面１２、および、両主表面１１，１２を接続する端面１３からなり、第１主表面１１および第２主表面１２が実質的に矩形である。但し、本発明のガラス板において、第１主表面および第２主表面の形状は実質的に矩形に限定されず、他の形状であってもよい。
本発明のガラス板における第１主表面１１、および、第２主表面１２は、輝度測定の際、反射部材及び散乱部材を配置する側を特定するため、ガラス板の２つの主表面を、便宜的に第１主表面１１、および、第２主表面１２と定めたものである。したがって、ガラス板の２つの主表面のうち、どちらの面を第１主表面（第２主表面）としてもよい。但し、本発明のガラス板を、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として使用する場合に、ガラス板の２つの主表面のうち、どちらの面を導光板の光出射面（光反射面）とするか、あらかじめ決まっている場合、光反射面を第１主表面とし、光出射面を第２主表面とすることが好ましい。
また、図３に示すガラス板１０は、第１主表面１１、および、第２主表面１２の形状が長方形であるが、第１主表面１１、および、第２主表面１２の形状は正方形でもよい。
さらには、ケース枠内に固定するために、切り欠けを設けてもよい。

本発明のガラス板１０の寸法のうち、ガラス板の主表面（第１主表面１１、第２主表面１２）の一辺の長さは、本発明のガラス板を導光板として使用する面状発光装置の寸法により異なる。たとえば、面状発光装置がエッジライト方式の液晶テレビの場合、ガラス板の主表面（第１主表面１１、第２主表面１２）の一辺の長さは、２００ｍｍ以上であることが好ましく、２５０ｍｍ以上であることがより好ましく、４００ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
一方、本発明のガラス板１０の寸法のうち、ガラス板の板厚（端面１３の厚さ）は、０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。導光板として使用されるガラス板の内部透過率は、ガラス部材の厚さにより影響される。ガラス板の板厚が０．５ｍｍより小さいと、導光板としての使用時において、ガラス表面で反射する回数が増加することになり、反射による減衰が大きくなり有効光路長での内部透過率が低下するおそれがある。好ましくは１ｍｍ以上であり、より好ましくは１．５ｍｍ以上である。一方、ガラス板の板厚が１０ｍｍより大きいと、図１に示す導光板ユニット１００の導光板２００として使用する際、散乱部材３０に散乱される回数が減少するため、外に取り出される光量が減少する。そのため、内部透過率が低下する。このため、好ましくは５ｍｍ以下であり、より好ましくは２．５ｍｍ以下である。また、ガラス板の板厚の公差が±０．１ｍｍ以内であることが好ましい。

本発明のガラス板１０は、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として使用されるため、面状発光装置の光源の波長域で光の吸収係数が低いことが求められる。面状発光装置がエッジライト方式の液晶テレビの場合、光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、具体的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色のＬＥＤが使用される。そのため、これら三色の光の吸収係数が低いことが求められる。
本発明のガラス板１０は、波長５５０ｎｍの光の吸収係数が１ｍ^-1以下であり、波長４００〜７００ｎｍの範囲の光の吸収係数の最大値α_max（ｍ^-1）と、最小値α_min（ｍ^-1）と、の比（α_max／α_min）が１０以下である。ここで、波長４００〜７００ｎｍの範囲の光の吸収係数を判断指標とするのは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色の光の波長を包含するからである。また、波長５５０ｎｍの光の吸収係数を判断指標とするのは、波長４００〜７８０ｎｍの範囲の光のうち、波長５５０ｎｍの光の吸収係数が最も低くなるからである。波長５５０ｎｍの光の吸収係数、および、波長４００〜７８０ｎｍの範囲の光の吸収係数の最大値α_max（ｍ^-1）と、最小値α_min（ｍ^-1）と、の比（α_max／α_min）が上記の条件を満たしていれば、面状発光装置がエッジライト方式の液晶テレビの光源として使用される、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色の光の吸収が軽微である。
また、α_max／α_minが上記の条件を満たしていれば、波長４００〜７００ｎｍの範囲において、波長による光の吸収の差が軽微である。
本発明のガラス板１０は、波長４００〜７００ｎｍの範囲の光の吸収係数の最大値α_maxが１ｍ^-1以下であることが好ましい。

本発明のガラス板１０は、その内部に少なくとも１つ以上の泡が存在するが、以下に示す手順で輝度評価を実施した際に、輝度の均一性が高く、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として使用するのに好適である。
本発明のガラス板１０の輝度評価では、第１主表面１１に面するように反射部材及び散乱部材を配置する。図１に示す導光板ユニット１００を参照すると、導光板２００が本発明のガラス板１０であり、導光板２００の光反射面となる、本発明のガラス板１０の第１主表面１１と対向するように反射部材３００が配置される。本発明のガラス板１０と、反射部材３００と、の間に位置するように、本発明のガラス板１０の第１主表面１１に、ドットパターン状に所定の間隔で散乱部材４００が形成される。散乱部材については、エッジライト方式の面状発光装置の導光板としての機能を発揮できる限り、他の構成であってもよい。
この状態で、本発明のガラス板１０の４つの端面１３のうちの一つを基準端面とし、該基準端面に面するように光源を配置して、該光源から該基準端面に向けて可視光の波長域の光を照射する。光源からの光は、導光板２００の光出射面となる、本発明のガラス板１０の第２主表面１３から出射される。この出射光の輝度を測定した際に、本発明のガラス板１０は、最大輝度Ｌ_max（ｃｄ／ｍ²）と、平均輝度Ｌ_ave（ｃｄ／ｍ²）と、の比Ｌ_max／Ｌ_aveが、１≦Ｌ_max／Ｌ_ave≦１．１を満足するため、輝度の均一性が高く、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として使用するのに好適である。
本発明のガラス板１０は、上記の手順で測定される平均輝度Ｌ_aveが１０００ｃｄ／ｍ²であることが好ましい。

実施例では、以下の手順でガラス板の輝度測定を実施した。
（輝度測定）
内部に少なくとも１つ以上の泡が存在するガラス板の一方の主表面に、拡散インキをドットパターン状に印刷して、一方の主表面に散乱部材を形成されたガラス導光板を作成した。このガラス板の寸法は、４８５ｍｍ×２８４ｍｍ×ｔ２ｍｍである。また、波長４００〜７００ｎｍの範囲の光の吸収係数を紫外可視近赤外分光光度計 ＵＨ４１５０ 日立ハイテクサイエンス社製を用いて測定したところ、波長５５０ｎｍの光の吸収係数は０．０４ｍ^-1であり、波長４００〜７００ｎｍの範囲の光の吸収係数の最大値α_maxは０．２４ｍ^-1、最小値α_minは０．０４ｍ^-1であった。
上記の手順で得られたガラス導光板を、液晶ディスプレイ（ＬＧ製 型番 ２２ＥＮ４３ＶＢ）に、同液晶ディスプレイのアクリル導光板と入れ替えて配置し。暗室で白画面を表示し、ＥｙｅＳｃａｌｅ−３Ｗ（アイシステム社製）を用い、測定距離３ｍで輝度を測定した。測定された最大輝度Ｌ_max（ｃｄ／ｍ²）と、平均輝度Ｌ_ave（ｃｄ／ｍ²）を下記表に示す。

実施例１〜４のガラス板は、上記の手順で実施した輝度測定における最大輝度Ｌ_max（ｃｄ／ｍ²）と、平均輝度Ｌ_ave（ｃｄ／ｍ²）と、の比Ｌ_max／Ｌ_aveが、１≦Ｌ_max／Ｌ_ave≦１．１を満足するため、輝度の均一性が高く、エッジライト方式の面状発光装置の導光板として使用するのに好適である。
比較例１〜３のガラス板は、最大輝度Ｌ_max（ｃｄ／ｍ²）と、平均輝度Ｌ_ave（ｃｄ／ｍ²）と、の比Ｌ_max／Ｌ_aveが、１．１＜Ｌ_max／Ｌ_aveであるため、輝度の均一性が低い。

１０：ガラス板
１１：第１主表面
１２：第２主表面
１３：端面
２０：ガラス
３０：泡
１００：導光板ユニット
２００：導光板
３００：反射部材
４００：散乱部材

Claims (4)

1. 第１主表面、該第１主表面に対向する第２主表面、および、両主表面を接続する端面からなり、前記第１主表面および第２主表面を持つガラス板において、
   前記ガラス基板は、波長５５０ｎｍの光の吸収係数が１ｍ^-1以下であり、波長４００〜７８０ｎｍの範囲の光の吸収係数の最大値α_max（ｍ^-1）と、最小値α_min（ｍ^-1）と、の比（α_max／α_min）が１０以下であり、前記ガラス板の内部にはすくなくとも１つ以上の泡が存在し、
   前記第１主表面に面するように反射部材及び散乱部材を配置し、前記端面のうちの一つを基準端面とするとき、該基準端面に面するように光源を配置して、該光源から該基準端面に向けて可視光の波長域の光を照射した際の、前記第２主表面からの出射光における、最大輝度Ｌ_max（ｃｄ／ｍ²）と、平均輝度Ｌ_ave（ｃｄ／ｍ²）と、の比Ｌ_max／Ｌ_aveが、１≦Ｌ_max／Ｌ_ave≦１．１を満足することを特徴とするガラス板。
2. 波長４００〜７００ｎｍの範囲の光の吸収係数の最大値α_maxが１ｍ^-1以下である請求項１に記載のガラス板。
3. 前記第１主表面および第２主表面が実質的に矩形であり、少なくとも１辺の長さが２００ｍｍ以上であり、前記ガラス板の板厚が０．５〜１０ｍｍであり、前記ガラス板の板厚の公差が±０．１ｍｍ以内である請求項１または２に記載のガラス板。
4. 前記第２主表面からの出射光における、平均輝度Ｌ_aveが１０００ｃｄ／ｍ²以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス板。