JP2019067648A - 光学部材、面状発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化に加えて、ＨＤＲ化または低価格化を実現する。【解決手段】本発明の光学部材は、主面と、該主面に対して垂直な端面とを有するガラス板と、主面上で一方向に延伸し、かつ集光特性を有する構造体である集光構造体が１つ以上並ぶ構造のレンチキュラー部とを備え、ガラス板は、５０ｍｍ長での波長４００〜７００ｎｍの平均内部透過率が８０％以上であり、平面視において端面を含むガラス板端部とレンチキュラー部の主面上の端部との間に、前記レンチキュラー部が設けられない領域である非レンチキュラー領域を有し、非レンチキュラー領域の幅が０．３ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、主に導光板として用いられる光学部材、およびそれを備える面状発光装置に関する。

液晶表示装置等に用いられるエッジライト型の面状発光装置が知られている。エッジライト型の面状発光装置は、導光板の主面の一方側に設定される光取出面に対して直交方向となる側面（入光端面）に光源が配置されるため、薄型化に適している。光源からの光は、導光板の入光端面から内部に入り、全反射を繰り返して導光板内部に広がり、導光板の光取出面から出射される。特許文献１には、多成分系の酸化物ガラスからなる導光板用ガラス板およびそれを用いたエッジライト型の面状発光装置が記載されている。

図１３は、エッジライト型の面状発光装置９０の例を示す概略構成図である。図１３に示す面状発光装置９０は、略長方形の主面を有する導光板９１と、導光板９１の所定の入光端面付近に設けられる光源２とを備える。また、導光板９１の主面の一方に設定される光取出面と対向する面は、散乱機能、反射機能の少なくともいずれか一方を発現するドット３を有する。また、ドット３が設けられた導光板９１の入光端面の反対側の面、光取出面の反対側の面および光源２の側面並びに背面を覆うように反射板４が取り付けられるとともに、光取出面上に、拡散板５が取り付けられる。なお、導光板９１は板状であればよく、導光板の主面の形状は限定されない。導光板９１は例えば、長方形、正方形、円形、楕円形等でもよい。また、ドット３は、散乱構造（例えば、凹凸構造、レンズなど）でもよい。

このような導光板９１および導光板９１を含む面状発光装置９０において、導光板９１の入光端面から入射する光を全反射させつつ拡散させることにより、光が導光板全体にいきわたり、導光板の光取出面と対向する位置に設けられた液晶パネル３０のバックライトとして機能する。

特開２０１７−６３０５０号公報 特開２０１３−１２７９６６号公報

近年の液晶表示装置には、薄型化に加えて、ＨＤＲ（High Dynamic Range）化や低価格化が求められている。ＨＤＲ化に対応するためには、バックライトの輝度とローカルディミング性能とをともに向上させる必要がある。

輝度向上の観点では、光源の光量を増やしたり、光源と導光板との距離を近づけたりすること等が考えられる。

ローカルディミング性能の向上では例えば、導光板の一方表面にレンチキュラーレンズ（以下単にレンチキュラーともいう）等の集光機能を有する構造体を設けて光の取り出し方向を調整することが考えられる。特許文献２には、導光板の光取出面またはその反対側の面のいずれか一方に、レンチキュラーレンズ等の突起構造を備える構成が示されている。

しかし、導光板の一方主面上に集光機能を設けた構造とした上で、高輝度光源を適用したり、光源との距離を近づけたりすると、耐熱性に問題があった。導光板がガラス製であれば、樹脂製に比べて耐熱性は格段に高いが、導光板の主面上に設けられた集光機能を有する構造体が樹脂製の場合、上記構造体の特に、光源付近に位置する部位の耐熱性が不十分であるために、光学特性上の、または物理的な変形等の不具合が生じるおそれがある。

また、製品デザインや軽量化の観点から、さらなる薄型化およびコスト低減への要求も強い。

そこで、本発明は、上述した課題に鑑みて、エッジライト型の面状発光装置における導光板として使用できる光学部材であって、薄型化に加えて、さらなるＨＤＲ化や低価格化を実現できる光学部材の提供を目的とする。

また、本発明は、薄型化に加えて、ＨＤＲ化または低価格化を実現できる面状発光装置の提供を目的とする。

本発明による光学部材は、主面と、主面に対して略垂直な端面とを有するガラス板と、主面上で一方向に延伸し、かつ集光特性を有する構造体である集光構造体が１つ以上並ぶ構造のレンチキュラー部とを備え、ガラス板は、５０ｍｍ長での波長４００〜７００ｎｍの平均内部透過率が８０％以上であり、平面視において端面を含むガラス板端部とレンチキュラー部の主面上の端部との間に、レンチキュラー部が設けられない領域である非レンチキュラー領域を有し、非レンチキュラー領域の幅が０．３ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

本発明による面状発光装置は、光源と、導光板とを備え、導光板が上記の光学部材であり、光学部材のガラス板は、光源が設けられた所定の端面である入光端面から入射された光を、レンチキュラー部が設けられた主面側から出射する。

本発明によれば、エッジライト型の面状発光装置における導光板として使用できる光学部材であって、薄型化に加えて、ＨＤＲ化や低価格化を実現する光学部材を提供できる。

また、本発明によれば、薄型化に加えて、さらなるＨＤＲ化または低価格化を実現する光学部材および面状発光装置を提供できる。

第１の実施形態の光学部材１０の例を示す概略構成図。 光学部材１０の平面視および側面視による概略図。 光学部材１０のガラス板１の入光端面からの距離に応じた温度測定結果を示すグラフ。 温度測定に用いた実験装置の概略構成図。 光学部材１０の他の例を示す概略構成図。 光学部材１０の他の例を示す概略構成図。 レンチキュラー部１２の端部近傍の要部拡大図。 レンチキュラー部１２の端部近傍の要部拡大図。 非レンチキュラー領域１３の材料別の水の接触角の測定結果を示すグラフ。 第２の実施形態の面状発光装置の構成例を示す概略構成図。 面状発光装置５０の他の例を示す概略構成図。 面状発光装置５０の他の例を示す概略構成図。 エッジライト型の面状発光装置９０の例を示す概略構成図。

実施形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の光学部材１０の例を示す概略構成図である。図１に示す光学部材１０は、エッジライト型の面状発光装置の導光板として使用される光学部材の一例であり、ガラス板１と、樹脂材料からなるレンチキュラー部１２とを備える。

本発明において数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。

（ガラス板）
ガラス板１は、板状である。ガラス板１は、例えば、５０ｍｍ長での波長４００〜７００ｎｍの平均内部透過率が８０％以上を満たすものから広く選択できる。ガラス板１の５０ｍｍ長での波長４００〜７００ｎｍの平均内部透過率は、８２％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましく、９５％以上がいっそう好ましく、９８％以上が最も好ましい。

ガラス板１は、５０ｍｍ長での波長４００〜７００ｎｍの平均内部透過率が８０％以上を満たす限りは、図示しないが光源が配置される一方の端面（入光端面）側が厚く、この側面から離れるにつれて徐々に薄くなる楔形状のものであってもよい。

５０ｍｍ長での透過率Ｔ（λ）は、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍであり、相互に対向する２つの端面が、算術平均粗さＲａ≦５ｎｍとなるように研磨されたガラスサンプルにおいて、上記端面のうち一方から法線方向の５０ｍｍ長で、５０ｍｍ長での測定が可能な分光光度計（たとえば、ＵＨ４１５０：日立ハイテクノロジーズ社製）によって、スリット等で入射光のビーム幅を板厚よりも狭くしたうえで、波長４００〜７００ｎｍの範囲で測定する。波長４００〜７００ｎｍは、エッジライト方式の面状発光装置で一般的に用いられる白色ＬＥＤの主要な発光範囲に相当する。

このようにして得られた５０ｍｍ長での光透過率から、下記手順によって、表面での反射による損失を除去することにより、５０ｍｍ長での内部透過率が得られる。

・（１）上記ガラスサンプルの少なくともｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｅ線（５４６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）の各波長における屈折率を、精密屈折率計（たとえば、ＫＰＲ−２０００：島津製作所社製）によって、Ｖブロック法で測定し、それらの値をもとにＳｅｌｌｍｅｉｅｒの分散式である式（Ｉ）の各係数Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｃ_１、Ｃ_３、Ｃ_３を最小二乗法によって決定する。これにより、上記ガラスサンプルの屈折率ｎ（λ）を得る。
ｎ（λ）＝［１＋｛Ｂ_１λ^２／（λ^２−Ｃ_１）｝＋｛Ｂ_２λ^２／（λ^２−Ｃ_２）｝＋｛Ｂ_３λ^２／（λ^２−Ｃ_３）｝］^０．５ （Ｉ）
・（２）式（Ｉ）で得られた屈折率ｎ（λ）を元に、屈折率と反射率の関係式である式（ＩＩ）により、上記ガラスサンプルの片面の反射率Ｒ（λ）を求める。
Ｒ（λ）＝（ｎ（λ）−１）^２／（ｎ（λ）＋１）^２ （ＩＩ）
・（３）透過率Ｔ（λ）は、表面反射の影響を受けた測定値であるので、内部透過率Ｔ_{ｉｎｎｅｒ}（λ）を得るために、表面反射の影響を除く必要がある。そこで、上記ガラスサンプルの５０ｍｍ長における内部透過率Ｔ_{ｉｎｎｅｒ}（λ）を下記式（ＩＩＩ）によって求める。
Ｔ_{ｉｎｎｅｒ}（λ）＝−［（１−Ｒ（λ））^２＋｛（１−Ｒ（λ））^４＋４Ｒ（λ）^２Ｔ（λ）^２｝^０．５］／２Ｒ（λ）^２Ｔ（λ） （ＩＩＩ）

図１のような平板状の場合、ガラス板１の板厚は０．５〜１０ｍｍである。また、以下では、ガラス板１の形状として略長方形の主面を有する平板状を例に用いて説明するが、ガラス板１はガラス材料からなり、対向する２面（上面と底面）の一方が光取出面を構成するとともに、上記光取出面を上面としたときに少なくとも１つの側面が入光端面を構成するものであれば、形状等に特に限定はない。

上記平均内部透過率は、多成分系の酸化物ガラスにおいて、少なくともＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒの含有量を調整することにより達成できる。

本明細書において、ガラス中に含まれる微量元素の含有量は原子基準の質量ｐｐｍで表す。これらの元素は、ガラス中に種々の酸化物の形態で含有されている。これらの元素のガラス中の含有量は、ＩＣＰ質量分析法で測定できる。本明細書において実質的に含有しないとは、不可避的不純物を除き含有しないことを意味する。

ガラス板１は、５〜１００質量ｐｐｍのＦｅを含有する。なお、Ｆｅは、２価または３価のイオンの酸化物として、ＦｅＯまたはＦｅ_２Ｏ_３等の状態でガラス中に存在し、Ｆｅの含有量はそれらの合計である。３価鉄（Ｆｅ^３＋）は波長４５０ｎｍ付近に吸収のピークを有し、２価鉄（Ｆｅ^２＋）は波長１１００ｎｍ付近を中心に、可視領域まで及ぶ長波長域において強い吸収を有する。

ガラスの可視領域の光吸収の主要因は、不純物として含まれる鉄イオンによる光吸収である。鉄は、工業的に生産されるガラスの原料として不可避的に含有されるものであり、ガラス中への鉄の混入は避けられないが、内部透過率に優れたガラスを得るためには、ガラス組成における総鉄量を減らして鉄イオンによる光吸収を抑制することが好ましい。

Ｆｅはガラス原料の溶解性を向上させるのに有用な成分である。但し、Ｆｅに可視領域での吸収が存在するため、Ｆｅ含有量が高くなると、可視領域におけるガラスの透過性を低下させる。Ｆｅ含有量が上記範囲であることにより、５０ｍｍ長での波長４００〜７００ｎｍの平均内部透過率が８０％以上となる。

Ｆｅ含有量が５質量ｐｐｍ以上であれば、ガラスの赤外線の吸収が適正となるので溶解性を向上させることが可能であり、また、原料の精製に多大なコストがかかるおそれもない。Ｆｅ含有量は８質量ｐｐｍ以上が好ましく、１０質量ｐｐｍ以上がより好ましい。

Ｆｅ含有量が１００質量ｐｐｍ以下であれば、可視領域におけるガラスの透過性が損なわれるおそれがない。Ｆｅ含有量は５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、２５質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、２０質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましく、１５質量ｐｐｍ以下であることが特に好ましい。

本発明のガラス板１は、鉄レドックスが０．１％以上であることが好ましく、より好ましくは０．３％、さらに好ましくは０．６％以上、いっそう好ましくは１％以上、さらにいっそう好ましくは３％以上、特に好ましくは５％以上である。鉄レドックスを０．１％以上とすることにより、ガラスの溶解性を向上でき、また、ガラス中の泡を低減できる。また、波長４５０ｎｍ以下の領域における吸収を低減できるため、内部透過率を向上できる。

鉄レドックスは、Ｆｅ_２Ｏ_３に換算した全酸化鉄中のＦｅ_２Ｏ_３に換算した２価鉄（Ｆｅ^２＋）の割合であり、下記式（１）により求める。

鉄レドックス（％）＝〔［Ｆｅ_２Ｏ_３に換算した２価鉄（Ｆｅ^２＋）の含有量（質量ｐｐｍ）］／［Ｆｅ_２Ｏ_３に換算した２価鉄（Ｆｅ^２＋）と３価鉄（Ｆｅ^３＋）の合計の含有量（質量ｐｐｍ）］〕×１００ （１）

Ｆｅ含有量は、ガラス製造時に添加する鉄の量により調整できる。

ガラス板１は、Ｎｉを、０．０１〜１．０質量ｐｐｍ含有する。Ｎｉは２価、３価等のイオンの酸化物として、ＮｉＯ、Ｎｉ_２Ｏ_３等の状態でガラス中に存在する。Ｎｉは、波長４５０ｎｍ付近と６３０ｎｍ付近とに吸収を持ち、内部透過率を低下させる要因のひとつとなる。したがって、Ｎｉの含有量は１０質量ｐｐｍ以下であり、好ましくは５質量ｐｐｍ以下、より好ましくは３質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２質量ｐｐｍ以下、特に好ましくは１質量ｐｐｍ以下、もっとも好ましくは０．５質量ｐｐｍ以下である。

一方で、Ｎｉは、波長８００〜１１００ｎｍ付近の近赤外領域に吸収を持つため、ガラス溶解時にガラス融液の熱線吸収効率を向上させる。そのため、Ｎｉをガラスに含むことにより、ガラスの溶解性を向上できる。また、ガラス溶融過程やガラス成形過程において硫黄成分が侵入してガラス中のＦｅと結合し、硫化鉄が生じて着色の原因となり、内部透過率の低下をきたすことがある。ガラス中にＮｉ成分が存在することにより、選択的に硫化ニッケルを形成して上記硫化鉄の生成を抑制して着色を低減でき、ガラスの内部透過率を高く維持できる。Ｎｉ含有量を０．０１質量ｐｐｍ以上とすることにより、Ｆｅ含有量が少なくてもガラスの溶解性を向上できる。Ｎｉ含有量は、０．０５質量ｐｐｍ以上、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上、さらに好ましくは０．１５質量ｐｐｍ以上である。

また、ガラス板１は、Ｃｒを、１．０質量ｐｐｍ以下含有する。Ｃｒは２価、３価、６価等のイオンの酸化物として、ＣｒＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、またはＣｒＯ_３等の状態でガラス中に存在する。Ｃｒは酸化剤として作用し、鉄レドックスを制御できる。

Ｃｒは、Ｎｉと同様に、波長４５０ｎｍ付近と６３０ｎｍ付近とに吸収を持ち、内部透過率を低下させる要因の一つとなる。このため、Ｃｒ含有量は０．５質量ｐｐｍ以下が好ましい。

本発明のガラス板において、Ｃｒは含有しなくてもよいが、含有する場合は０．０１質量ｐｐｍ以上とすることが好ましい。

多成分系の酸化物ガラスにおいて、Ｆｅの含有量を５〜１００質量ｐｐｍ、Ｎｉの含有量を０．０１〜１．０質量ｐｐｍ、Ｃｒの含有量を１．０質量ｐｐｍ以下とすることにより、平均内部透過率を８０％以上にできる。

Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒを除いたガラス板１の組成としては、特に制限はないが、代表的には下記ガラスＡ、ガラスＢ、ガラスＣの３種類の組成が挙げられる。

ガラスＡは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ₂を６０〜８５％、Ａｌ₂Ｏ₃を０〜１０％、ＭｇＯを０〜１０％、ＣａＯを０〜２０％、ＳｒＯを０〜１５％、ＢａＯを０〜１５％、Ｎａ₂Ｏを２〜２０％、Ｋ₂Ｏを０〜１０％、Ｂ₂Ｏ₃を０〜２０％含む。

ガラスＢは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ₂を４５〜８０％、Ａｌ₂Ｏ₃を１０％超３０％以下、Ｂ₂Ｏ₃を０〜１５％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜６％、ＳｒＯを０〜５％、ＢａＯを０〜５％、Ｎａ₂Ｏを２〜２０％、Ｋ₂Ｏを０〜１０％、ＺｒＯ₂を０〜１０％含む。

ガラスＣは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ_２を４５〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３を１０〜３０％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜１５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯを合計で５〜３０％、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏを合計で０％以上、２％未満含有する組成が挙げられる。

ガラス板１のサイズとして、主面とされる面の一辺の長さが５０ｍｍ以上であれば、例えばスマートフォン等の小型表示装置に利用できる。ここで、上記一辺は、例えば、使用時に入光端面が位置する辺に直交する辺であってもよい。ガラス板１の一辺の長さは、２００ｍｍ以上が好ましく、３００ｍｍ以上がより好ましく、４００ｍｍ以上が特に好ましい。

ガラス板１が導光板として使用される場合、特に剛性が要求される大型（例えば、５０インチ以上）の導光板用途において、本実施形態の構成はより効果的である。この場合、ガラス板１のサイズに制限はないが、平均内部透過率８０％以上を満たす観点から、上記長辺の長さは、例えば、２０００ｍｍ以下であり、１８５０ｍｍ以下が好ましく、１７００ｍｍ以下がより好ましい。

（レンチキュラー部）
レンチキュラー部１２は、ガラス板１の一方の主面（本例では、図中の上面）に設けられる。以下、レンチキュラー部１２が設けられた主面を第１面といい、他方の主面すなわち第１面と対向する面を第２面という場合がある。レンチキュラー部１２は、上記第１面の面内方向の所定の一方向（本例では、図中のｙ方向）に延伸し、かつ集光特性を有する構造体である集光構造体１２１が１つ以上並ぶ構造であればよく、集光構造体１２１として図示するようなかまぼこ状の凸レンズが複数並ぶ構造に限定されない。レンチキュラー部１２において集光構造体１２１の延伸方向と直交する方向とガラス板１の法線方向とを含む面（本例では、図中のｘｚ面）での断面形状は、例えば、半円状、プリズム形状、プリズム形状の先端が丸い形状などである。

レンチキュラー部１２の材料には、樹脂材料が用いられる。樹脂材料の例としては、アクリル、エポキシ、シリコン、ＭＳ樹脂（メチルメタクリレート・スチレン共重合樹脂）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）等が挙げられる。また、ガラス板１にレンチキュラー部１２を形成する方法としては、インプリントで樹脂を転写する方法、スクリーン印刷、グラビア印刷、ディスペンサ、インクジェット等で樹脂を線状に塗布する方法、樹脂をガラス板１に塗布した後、ストライプ形状を形成しつつ硬化させる方法、樹脂膜を硬化させた後レーザーや砥石でレンチ形状に加工する方法、レンチフィルムを貼合する方法などが挙げられる。

また、本実施形態における光学部材１０は、平面視において、ガラス板１の、主面に対して略垂直な面である端面を含むガラス板端部とレンチキュラー部１２の主面上の端部との間に、レンチキュラー部１２が設けられない領域である非レンチキュラー領域１３を有する。非レンチキュラー領域１３は、例えば、ガラス板１の第１面上の、少なくとも入光端面を含むガラス板端部に対して設けられてもよい。また、非レンチキュラー領域１３は、ガラス板１の第１面上の、入光端面を含まないガラス板端部に対して設けられてもよい。なお、レンチキュラー部１２の主面上の端部とは、レンチキュラー部１２の主面と接する端部を意味する。

非レンチキュラー領域１３が設けられるガラス板端部は１つに限らず、２つ以上であってもよい。非レンチキュラー領域１３は、例えば、図示するようにガラス板１の全ての端面に対応して設けられてもよい。また、非レンチキュラー領域１３は、例えば、ガラス板１の対向する２つの端面に対応して設けられたり、任意の３つ以上の端面に対応して設けられたりしてもよい。以下、非レンチキュラー領域１３が設けられるガラス板端部に含まれる端面を「設置基準面」ともいう。

図２（ａ）は、本実施形態の光学部材１０の平面視による概略構成図であり、図２（ｂ）および（ｃ）は光学部材１０の側面視による概略構成図であり、図２（ｄ）は光学部材１０の側面視による要部拡大図である。以下では、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガラス板１が主面と主面に対して略垂直な端面（側面）とを有する場合に、ガラス板１が有する面のうち、ｘｚ平面を張る面のうち−ｙ側にある側面を「面ｆ１」、＋ｙ側にある側面を「面ｆ２」、ｙｚ平面を張る面のうち−ｘ側にある側面を「面ｆ３」、＋ｘ側にある側面を「面ｆ４」、ｘｙ平面を張る面のうち−ｚ側にある表面（第２面）を「面ｆ５」、＋ｚ側にある表面（第１面）を「面ｆ６」という場合がある。

なお、図２（ｄ）に示すように、ガラス板１は、ガラス板を切断したままの状態にしておくとエッジが鋭利になり強度低下につながるおそれがあるため、エッジを面取りする面取り加工が行われる場合がある。以下、そのようなガラス板１のエッジに対する面取り加工によって形成される面を面取り面という。面取り面は、主面と端面とに隣接するとともに、ガラス板の主面および端面に対して傾斜した面となる。本発明では、ガラス板１が面取り面を有する場合においても、平面視においてガラス板の端面を含む部分をガラス板端部とする。したがって、例えば、「ガラス板端部から主面上のある点Ａまでの距離」といった場合には、主面と端面との交点（図２（ｄ）のＰ１）から上記点Ａまでの距離をいう。

本例では、ガラス板１に対して、＋ｙ方向に光が入射し、＋ｚ方向に光が出射するものとする。そのような場合、面ｆ１が入光端面となり、面ｆ６が光取出面となる。

図中の両矢印１２２は、集光構造体１２１の延伸方向を表している。また、α_ｆｘは、面ｆｘ（ただし、ｘは１〜４）を設置基準面とする非レンチキュラー領域１３の幅を表している。非レンチキュラー領域１３の幅は、より具体的には、平面視において設置基準面と、レンチキュラー部の主面上の端部との距離をいう。面取り面を有する場合は、図２（ｄ）に示すように、平面視において設置基準面（（図２（ｄ）のＰ１）と、レンチキュラー部の主面上の端部（図２（ｄ）のＰ３）との距離が、非レンチキュラー領域の幅である。なお、図２（ｄ）において、Ｐ２は面取り面と主面との交点を表し、Ｐ４は面取り面と端面との交点を表している。以下では、ガラス板１が面取り面を有する場合において、平面視におけるガラス板端部（図２（ｄ）のＰ１）から面取り面と主面との交点（図２（ｄ）のＰ２）までの距離を「面取り幅」といい、上記ガラス板端部（図２（ｄ）のＰ１）から面取り面と端面との交点（図２（ｄ）のＰ４）までの距離を「面取り高」という場合がある。

図３に、本実施形態の光学部材１０を導光板として用いた場合のガラス板１の入光端面からの距離に応じた温度測定結果を示す。図３は、入光端面からの距離と測定温度（最高温度）との関係を示すグラフである。なお、図３（ａ）は、入光端面からの距離が０〜３００ｍｍの範囲に設けた全測定点での温度測定結果を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）における距離範囲のうち０〜３０ｍｍの範囲を拡大して示す。

なお、測定は、図４に示す構成の実験装置を用いて行った。図４に示す実験装置は、２枚のドット付きガラス板１ａ、１ｂを、ドットが外側にくるように積層した上で、一つの側面（図４（ａ）において下側の側面）に、光源として複数のＬＥＤを設けた構成となっている。図４に示す実験装置において、ガラス板１ａが、図１のガラス板１に相当する。なお、ガラス板１ｂは液晶パネルの代わりである。このような実験装置を用いて、ガラス板１ａの入光端面および光取出面の面上の温度（図中の三角印で示す測定点Ａ１、Ｂ１〜Ｂ８、Ｃ１の計１０か所）を測定した。平面視において、測定点Ａ１、Ｂ１〜Ｂ８はガラス板１ａの入光端面（長辺）の二等分線上に位置し、測定点Ｃ１はガラス板１ａの入光端面に対して略垂直な端面（短辺）から３０ｍｍ離れたところに位置する。なお、測定時の室温は２４．１℃、湿度７１％である。また、表１は、測定の詳細である。表１において、測定場所（measurement position）は、入光端面から測定点までの水平距離である。

図３より、入光端面から遠くなるほど温度が低くなっていることがわかる。また、光源との距離が同じでも、基板端部では基板中央部より温度が低いことがわかる。これは、基板の端部の方が中央部より放熱しやすいからと考えられる。

レンチキュラー部１２の主面上の端部（以下、単にレンチキュラー部１２の端部ともいう）は可能な限りガラス板１の設置基準面近くに位置することが好ましい。レンチキュラー部１２が設置基準面近くに存在していれば、光源からの入射光が面取り面において反射、散乱したとしてもレンチキュラー部１２の集光特性によって光の出射方向を適切に制御でき、入射光の利用効率を向上できる。なお、ガラス板１の面取り幅は、０．０５〜０．３ｍｍ、面取り高は、０．０２〜０．３ｍｍである。しかし、レンチキュラー部１２の端部がガラス板１の基準設置面に近すぎると、光源からの熱の影響が懸念される。このため、非レンチキュラー領域１３の幅は、０．３ｍｍ以上が好ましい。

設置基準面からレンチキュラー部１２の主面上の端部までの距離が０．３ｍｍ以上であれば、ガラス板１の入光端面に高出力のＬＥＤ光源が接していても、レンチキュラー部１２の端部が接するガラス板１の面上温度を８０℃以下にできる。ここで８０℃という温度は、図３において入光端面方向に外挿して求められる入光端面から上記距離での温度である。レンチキュラー部１２の耐熱性の観点からは、入光端面を設置基準面とする非レンチキュラー領域１３の幅は、０．３ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましく、１ｍｍ以上がさらに好ましい。

さらに、色むらを低減する観点からは、入光端面を設置基準面とする非レンチキュラー領域１３の幅は、２０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下がより好ましい。

非レンチキュラー領域１３は、筐体や他のユニットとの係合部としても用いることができ、その場合、非レンチキュラー領域１３の幅の上下限はこの限りではない。例えば、非レンチキュラー領域１３の幅は、０．５〜３０ｍｍの範囲であってもよい。この場合、非レンチキュラー領域は、入光端面を含まないガラス板端部に対して設けられる。このようにすれば、係合部として機能しつつ、筐体の狭ベゼル化のための加工や、構造体の係合等が可能となり、さらなる薄型化や全体構造の簡素化ができる。

なお、用途を特に限定しない場合、非レンチキュラー領域１３の幅は、０．１ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下であればよい。ただし、この場合も、ガラス板１が面取り面を有する場合の非レンチキュラー領域１３の幅は、面取り幅以上とする。

なお、ガラス板１およびレンチキュラー部１２のサイズは上記に限定されず、いずれのサイズであっても本発明の効果は得られる。

また、図５に示すように、光学部材１０は、ガラス板１の第１面の反対側の第２面に、散乱機能、反射機能の少なくともいずれか一方を発現する第１機能層１４を備えてもよい。第１機能層１４は、有効領域に対応する領域に設けられる反射膜でもよいし、ドットマトリックス構造の反射層でもよいし、他の反射構造または他の散乱構造であってもよい。なお、図５に示す例は、第１機能層１４として、ドットマトリックス構造の反射層を備える例である。

このとき、平面視における、ガラス板端部と第１機能層１４との距離（図中のβ_ｆ１〜β_ｆ４）が、反対側の面（第１面）に位置する上記非レンチキュラー領域１３の幅よりも大きいと好ましい。すなわち、レンチキュラー部１２よりも内側（より中心に近い位置）に第１機能層１４を設けた構成が好ましい。端面付近において反射・散乱が生じると、出射される光が強くなりすぎる場合があり、均一照射の妨げになる場合があるためである。なお、機能性フィルム、レンチキュラーレンズ、反射／散乱構造体の構成によっては、ガラス板端部と第１機能層１４が設けられている位置との距離（図中のβ_ｆ１〜β_ｆ４）が反対側の面（第１面）に位置する非レンチキュラー領域１３の幅より小さくても均一照射が可能となる。また、均一照射以外の目的で使用する場合、第１機能層１４までの距離に特に制限はない。

非レンチキュラー領域１３は、表面が鏡面加工されていると、意図しない散乱が低減されて所望の光学特性が得られるため好ましい。したがって、非レンチキュラー領域１３の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以下が好ましい。なお、光取出面の有効領域以外の位置に設けられた非レンチキュラー領域１３についてはこの限りではない。例えば、非レンチキュラー領域１３が光取出面の有効領域以外の位置に設けられる場合、他の部材との係合において滑りにくくするため、非レンチキュラー領域１３の表面粗さＲａは、０．１μｍ以上が好ましい場合も考えられる。

また、光学部材１０は、図６に示すように、非レンチキュラー領域１３にレンチキュラー部１２と同一材料からなる樹脂層が残っていてもよい。そのような場合、非レンチキュラー領域１３の表面粗さＲａは、樹脂層の表面に対して設定されてもよい。なお、樹脂層が残る場合でも、樹脂層において集光構造体として機能しない部分については、レンチキュラー部１２に含めない。すなわち、樹脂層のうち集光機能を有する部分の端部を、レンチキュラー部１２の端部とする。

図７は、非レンチキュラー領域１３に樹脂層が形成される場合のレンチキュラー部１２の端部近傍の要部拡大図である。図７（ａ）は、レンチキュラー部１２における集光構造体１２１の延伸方向と略平行な端面（面ｆ４）を設置基準面として非レンチキュラー領域１３が設けられた場合のレンチキュラー部１２の端部近傍の構成例を示す図である。また、図７（ｂ）および（ｃ）は、レンチキュラー部１２における集光構造体１２１の延伸方向と略垂直な辺を構成する端部が含む端面（面ｆ１）を設置基準面として非レンチキュラー領域１３が設けられた場合のレンチキュラー部１２の端部近傍の構成例を示す図である。図７（ｂ）および（ｃ）に示す例では、レンチキュラー部１２の輪郭部は、１つ以上の集光構造体１２１の設置基準面方向での断面形状が連なった形状の端面を形成する。以下、光学部材１０が、レンチキュラー部１２の集光構造体１２１の延伸方向（図中のｙ方向）と略平行な端面以外の端面（例えば、上記の面ｆ１および面ｆ２）を設置基準面とする非レンチキュラー領域１３を有する場合において、その非レンチキュラー領域１３と接するレンチキュラー部１２の端部に形成される端面であって１つ以上の集光構造体１２１の断面形状が連なった形状の端面を、面ｆ１２１という場合がある。

非レンチキュラー領域１３をあえて設ける構成の本実施形態の光学部材１０では、レンチキュラー部１２の端部において、面ｆ１２１がきれいな平面にならず、端部位置が各集光構造体１２１でばらつくことも考えられる。そのようなばらつきによる光学特性の低下を抑制する観点から、非レンチキュラー領域の幅のばらつき（同一ガラス板端面を一端とする１つの非レンチキュラー領域での幅の最大値−最小値）は、０．２ｍｍ以下が好ましい。

また、本実施形態の光学部材１０は、ガラス板１とレンチキュラー部１２が異なる部材で構成されることから、ガラス板１にレンチキュラー部１２を貼り合わせる際に位置ずれが生じることも考えられる。そのような位置ずれによる光学特性の低下を抑制する観点から、本実施形態の光学部材１０は、平面視において各集光構造体１２１の延伸方向とガラス板１の第１面の対応する対向２辺とのなす角は、０．２度以内が好ましく、０．１度以内がより好ましい。ここで、ある集光構造体について、延伸方向と対応する第１面の対向２辺とは、第１面の辺のうち、その集光構造体の延伸方向と略平行の対向２辺をいう（図２の例では、ｙ軸方向の対向２辺）。このとき、集光構造体の延伸方向を、例えば、隣接する集光構造体との境界線の方向としてもよい。

上記した位置ずれ等により、非レンチキュラー領域１３の幅が一定ではない場合は、非レンチキュラー領域１３の幅の最小値が０．１ｍｍ以上かつ最大値が３０ｍｍ以下の範囲内にあればよい。

また、入光端面を設置基準面とする場合であって、非レンチキュラー領域１３の幅が一定ではない場合は、非レンチキュラー領域１３の幅の最小値が０．３ｍｍ以上かつ最大値が３０ｍｍ以下の範囲内にあればよい。

また、図７（ｃ）に示すように、レンチキュラー部１２端部の面ｆ１２１は、ガラス板１の法線方向に対して傾斜していてもよい。このような傾斜を設けることにより、表示装置等において面ｆ１２１での意図しない散乱・反射などを起因とする輝線が生じるのを低減できる。なお、レンチキュラー部１２の面ｆ１２１が傾斜している場合には、非レンチキュラー領域１３の幅は、レンチキュラー部１２の面ｆ１２１の最も低い位置すなわち主面上の端部での距離とすればよい。

また、非レンチキュラー領域１３には、樹脂層以外に、外部への光漏れ対策として遮光機能を有する遮光層１５を設けてもよい。このような遮光層を設けることにより、特に有効領域外に位置する非レンチキュラー領域１３による、外部への光漏れを低減できる。

図８は、非レンチキュラー領域１３に遮光層１５が形成される場合のレンチキュラー部１２の端部近傍の要部拡大図である。図８（ａ）および（ｂ）は、ガラス板１の第１面に遮光層１５を形成（塗布）した例である。また、図８（ｃ）および（ｄ）は、ガラス板１の面上に樹脂層が形成されており、その上に遮光層１５を形成（塗布）した例である。遮光層１５の例としては、黒インクやミラーインクを塗布したインク層が挙げられる。なお、遮光層１５は、出射光の透過率を減少させる効果を発現できるものであれば、具体的な構成に特に制限はない。

また、光学部材を購入後に製品形状に応じた遮光層などの機能層を設けることも考えられるため、そのような機能層形成を容易化する観点から、非レンチキュラー領域の表面における水の接触角は、８０度以下が好ましく、５０度以下がさらに好ましい。

図９に、非レンチキュラー領域１３の材料別の水の接触角の測定結果を示す。なお、例１は、ガラス板（旭硝子社製、製品名：ＸＣＶ（登録商標））をアルコール洗浄した面の測定結果であり、例２は、アクリル系樹脂をガラス板にスピンコートで塗布して形成された樹脂膜表面の測定結果である。なお、図９には、各例につき、５回測定した結果の最大値、最小値および平均が示されている。

以上のように、本実施形態において、例えば、非レンチキュラー領域１３を設ける位置（どの辺に対応させるか、幅等）を調整することにより、レンチキュラー部１２の耐熱性を満たし、狭ベゼル化のための加工や構造体の係合等が可能となる。

なお、上記実施形態では、ガラス板１に樹脂材料からなるレンチキュラー部１２を形成する例を示したが、レンチキュラー部１２の材料は、樹脂以外（例えば、ガラス材料）でもよい。例えば、ガラス板１を直接加工して、同一材料からなるレンチキュラー部１２を設けてもよい。ガラス板１に同一材料のレンチキュラー部１２を形成する方法としては、熱成形や、レーザーや砥石等による切削加工などにより、ガラス板１表面をレンチ形状に加工する方法が挙げられる。

ガラス板１に、樹脂材料以外の材料からなるレンチキュラー部１２を設ける場合であっても、非レンチキュラー領域１３を設けることで、レンチキュラー部１２材料の耐熱性に関する問題を回避でき、また、狭ベゼル化のための加工や構造体の係合等において有意な効果が得られる。

実施形態２．
第２の実施形態では、第１の実施形態の光学部材１０を導光板として利用した面状発光装置を説明する。図１０は、本実施形態の面状発光装置の構成例を示す概略構成図である。図１０に示す面状発光装置５０は、光源２と、導光板として機能する光学部材１０とを備える。光学部材１０は上述した光学部材１０のいずれかの構成であればよい。このような面状発光装置５０において、光学部材１０のガラス板１は、光源２が設けられた所定の側面である入光端面から入射された光を、レンチキュラー部１２が設けられた第１面側から出射するよう構成されている。

本実施形態において、光源２は、光学部材１０のガラス板１の入光端面に接してまたは入光端面に近い位置に設けられる。なお、図中のｄ_Ｌは、入光端面からレンチキュラー部１２の主面上の端部までの水平距離を表している。入光端面からレンチキュラー部１２の主面上の端部までの水平距離は、３０ｍｍ以下であればよく、色むらを低減する観点からは、２０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下がより好ましい。また、入光端面からレンチキュラー部１２の主面上の端部までの水平距離は、０．３ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましく、１ｍｍ以上がさらに好ましい。

図１１は、面状発光装置５０の他の例を示す概略構成図である。図１１に示すように、レンチキュラー部１２の集光構造体１２１と光源２とは必ずしも１対１に対応していなくてもよい。

また、本実施形態の面状発光装置５０においても、図１２に示すように、光学部材１０のガラス板１の入光端面の反対側の面、光取出面の反対側の面および光源２の側面並びに背面を覆うように反射板４が取り付けられてもよい。

本実施形態の面状発光装置によれば、光源を導光板により近づけることができるので、光源からの光をより多く導光板内部に取り込むことができ、バックライトの輝度向上効果、それに伴うＨＤＲ化や、部品点数（光源の数）削減等を実現できる。また、本実施形態の面状発光装置５０によれば、導光板としての光学部材１０の非レンチキュラー領域１３において狭ベゼル化のための加工や構造体の係合等が可能なため、構造の簡易化や薄型化を実現できる。

本発明は、剛性と耐熱性と薄型化が所望されるような光学部材であれば適用可能であるが、特に、大型の液晶表示装置において導光板として用いられる光学部材に好適に適用可能である。

１０ 光学部材
１、１ａ、１ｂ ガラス板
１２ レンチキュラー部
１２１ 集光構造体
１２２ 延伸方向
１３ 非レンチキュラー領域
１４ 第１機能層
１５ 遮光層
５０、９０ 面状発光装置
２ 光源
３ ドット
５ 拡散板
３ａ 反射板
６ａ，６ｂ 筐体
４ 反射板
９１ 導光板
３０ 液晶パネル

Claims (19)

1. 主面と、前記主面に対して略垂直な端面とを有するガラス板と、
   前記主面上で一方向に延伸し、かつ集光特性を有する構造体である集光構造体が１つ以上並ぶ構造のレンチキュラー部とを備え、
   前記ガラス板は、５０ｍｍ長での波長４００〜７００ｎｍの平均内部透過率が８０％以上であり、
   平面視において前記端面を含むガラス板端部と前記レンチキュラー部の前記主面上の端部との間に、前記レンチキュラー部が設けられない領域である非レンチキュラー領域を有し、
   前記非レンチキュラー領域の幅が０．３ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、光学部材。
2. 前記レンチキュラー部は、樹脂材料からなる、請求項１に記載の光学部材。
3. 前記主面と前記端面との間に、前記主面と前記端面とに隣接する面取り面を有する、請求項１または請求項２に記載の光学部材。
4. 前記光学部材は導光板に用いられ、
   前記非レンチキュラー領域は、前記主面の少なくとも前記ガラス板の入光端面が位置する端面に対応して設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の光学部材。
5. 前記非レンチキュラー領域の表面の水の接触角が８０度以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の光学部材。
6. 前記非レンチキュラー領域の表面の水の接触角が５０度以下である、請求項１〜５のいずれかに記載の光学部材。
7. 前記非レンチキュラー領域に、遮光機能を有する遮光層を備える、請求項１〜６のいずれかに記載の光学部材。
8. 前記非レンチキュラー領域に、前記レンチキュラー部と同一材料からなる樹脂層を備える、請求項２〜７のいずれかに記載の光学部材。
9. 前記非レンチキュラー領域の幅のばらつきが０．２ｍｍ以下である、請求項１〜８のいずれかに記載の光学部材。
10. 前記レンチキュラー部の前記集光構造体の各々の延伸方向と、前記ガラス板の前記主面の対応する対向２辺とのなす角が、０．２度以内である、請求項１〜９のいずれかに記載の光学部材。
11. 前記非レンチキュラー領域が、前記ガラス板の対向する２つの端面に対応して設けられている、請求項１〜１０のいずれかに記載の光学部材。
12. 前記非レンチキュラー領域が、前記ガラス板の３つ以上の端面に対応して設けられている、請求項１〜１１のいずれかに記載の光学部材。
13. 前記非レンチキュラー領域が、前記ガラス板の全ての端面に対応して設けられている、請求項１〜１２のいずれかに記載の光学部材。
14. 前記ガラス板は主面が略長方形の平板状であり、前記ガラス板の前記主面の一辺の長さが２００ｍｍ以上である、請求項１〜１３のいずれかに記載の光学部材。
15. 前記ガラス板の前記主面の反対側の第２面に、散乱機能、反射機能の少なくともいずれか一方を発現する第１機能層を備え、
    平面視における前記ガラス板端部と前記第１機能層との距離が、前記非レンチキュラー領域の幅よりも大きい、請求項１〜１４のいずれかに記載の光学部材。
16. 少なくとも１つの前記非レンチキュラー領域の幅が、０．３ｍｍ以上かつ２０ｍｍ以下または、０．５ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下である、請求項１〜１５のいずれかに記載の光学部材。
17. 前記非レンチキュラー領域の表面粗さＲａが０．０５μｍ以下である、請求項１〜１６のいずれかに記載の光学部材。
18. 前記非レンチキュラー領域の表面粗さＲａが０．１μｍ以上である、請求項１〜１６のいずれかに記載の光学部材。
19. 光源と、
    導光板とを備え、
    前記導光板が、請求項１〜１８のいずれかの光学部材であり、
    前記光学部材のガラス板は、前記光源が設けられた所定の端面である入光端面から入射された光を、レンチキュラー部が設けられた主面側から出射する、面状発光装置。

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