JP7389409B2 - ガラス板 - Google Patents

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Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイの導光板に好適なガラス板に関する。
近年、ヘッドマウントディスプレイとして、帽子型デバイスやメガネ型デバイスなどの種々の形態が開発されている。帽子型デバイスは、ユーザの視界を覆うと共に、仮想現実（ＶＲ）を体験するためのシステムとして利用される場合が多く、メガネ型デバイスは、ユーザの視界を遮断することなく、拡張現実（ＡＲ）を体験するためのシステムとして利用される場合が多い。
ヘッドマウントディスプレイでは、透過性を有する導光板を用いることがある。この場合、例えば、外部の景色などを見ながら導光板に表示される映像を見ることができる（シースルーデバイス）。また、例えば、ユーザの左右の瞳に対応する導光板に異なる映像を表示することで３Ｄ表示を実現したり、瞳の水晶体を利用して網膜に結合させることでユーザの網膜に直接映像を投射したりすることもできる。
導光板を用いた映像の表示方法としては、コリメート光を導光板の端面から入射すると共に、その入射した光を導光板の内部で全反射させながら回折現象により外部に取り出し、ユーザの瞳に入射させるというものがある。
この際、導光板は、一方の主面に凹凸構造を有するガラス板を複数枚積層してなるガラス板積層体から構成される場合がある（例えば特許文献１及び２を参照）。ここで、ガラス板の凹凸構造は、例えば、回折現象を生じ易くさせるためのものであり、ガラス板の積層構造は、例えば、各ガラス板に異なる映像を表示することで、ユーザが視認する映像に奥行き感を持たせ、臨場感のある３Ｄ表示を実現し易いなどの利点を得るためのものである。
特表２０１８－５０６０６８号公報 中国特許出願公開第１０６３２４８４７号明細書
ヘッドマウントディスプレイの導光板を構成するガラス板として、汎用の低屈折ガラス（例えば、屈折率ｎｄが約１．４９程度のガラス）を用いた場合、全反射を生じさせる最小の入射角が大きくなるため、ガラス板の内部で光が全反射を繰り返しながら伝搬し難くなる。その結果、光学設計の自由度を高めることが困難になる。
更に、ガラス板の主面側からコリメート光を入射させる場合、ガラス板内で全反射を起こさせるために、光の入射角を大きくする必要がある。その際、光の進路を調整するために光学回折素子が用いられるが、この場合、光学回折素子をガラス板に貼付する工程が必要になる。また、ガラス板の端面よりコリメート光を入射させる場合、ガラス板の端面に光学系を設ける必要があり、この場合、デバイスが大型化してしまう。
本発明は、ヘッドマウントディスプレイの導光板等において、光学設計の自由度を高めることができるガラス板を提供することを課題とする。
本発明者等は、鋭意検討の結果、端面の一部に傾斜面を設けた高屈折率のガラス板を用いると、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、本発明のガラス板は、屈折率ｎｄが１．５５～２．３０であり、端面の少なくとも一部に傾斜面を有し、該傾斜面と主面とのなす角度が５～８５°であり、且つ該傾斜面の表面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とする。ここで、「屈折率ｎｄ」は、屈折率測定器（例えば、島津製作所社製の屈折率測定器ＫＰＲ－２０００）を用いて測定した値を指す。「傾斜面と主面とのなす角度」は、板厚方向に相対する二つの主面で角度が異なるが、本発明では、小さい方の角度を指す。「表面粗さＲａ」は、小坂研究所製Ｓｕｒｆｃｏｒｄｅｒ ＥＴ―４０００ＡＫを用いて、ＪＩＳ Ｂ―０６０１（１９９４）に従って測定した値を指す。
本発明のガラス板は、屈折率ｎｄが１．５５～２．３０である。このようにすれば、ヘッドマウントディスプレイの導光板等に用いた時に、光の全反射が生じ易くなり、光学設計の自由度を高めることができる。
また、本発明のガラス板は、端面の少なくとも一部に傾斜面を有し、傾斜面と主面とのなす角度が５～８５°である。このようにすれば、傾斜面又は傾斜面とは反対側の主面に、主面と垂直方向の光を照射した場合に、ガラス板の内部で光を伝搬させ易くなる。結果として、光学回折素子が不要になると共に、デバイスの小型化を図ることができる。
図１は、本発明のガラス板の一例を説明するための断面図である。ガラス板１は、板厚方向に相対する二つの主面１０（おもて面と裏面）を有しており、端面１１の一部は傾斜面１２になっている。そして、主面１０と傾斜面１２とのなす角度θは３５°になっている。なお、図１では、主面１０と傾斜面１２は直接連結されているが、ガラス板１の強度を高めるために、主面１０と傾斜面１２の間に面取り面（例えば丸みを帯びた面取り面）を設けてもよい。図２は、本発明のガラス板１の一例を説明するための断面図であり、図１との相違は、傾斜面１２が板厚方向の全体に亘って形成されておらず、一部に形成されている点である。そして、図２でも、主面１０と斜面１２とのなす角度θは３５°になっている。なお、図１と同様に、端面１１と傾斜面１２の間に面取り面を設けてもよい。
図３は、ガラス板の内部で光が進む方向を説明するための断面概略図である。図３（ａ）は、傾斜面に光を直接照射した時に、ガラス板の内部で光が進む方向を示しており、図３（ｂ）は、傾斜面とは反対側の主面に光を照射した時に、ガラス板の内部で光が進む方向を示している。図３（ａ）、（ｂ）の双方において、光は、傾斜面で進路変更し、ガラス板の内部で全反射を起こしながら伝搬していく。
更に、本発明のガラス板は、傾斜面の表面粗さＲａが１μｍ以下である。このようにすれば、傾斜面で光が散乱し難くなる。結果として、ガラス板の内部で光を伝搬させ易くなる。
また、本発明のガラス板は、少なくとも一方の主面の表面粗さＲａが１００ｎｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の内部で光が全反射し易くなる。
また、本発明のガラス板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０～６０％、ＢａＯ １～４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３ ０．５～４０％を含有することが好ましい。このようにすれば、耐失透性と屈折率が高いガラス板を作製し易くなる。ここで、「ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３」は、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量を指す。
また、本発明のガラス板は、一方の主面上に凹凸構造が形成されていることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の内部を導光した光が外部へ出射し易くなる。結果として、ヘッドマウントディスプレイの映像が鮮明になる。
また、本発明のガラス板は、ヘッドマウントディスプレイの導光板に用いることが好ましい。
本発明のガラス板の一例を説明するための断面概略図である。 本発明のガラス板の一例を説明するための断面概略図である。 ガラス板の内部で光が進む方向を説明するための断面概略図である。
本発明のガラス板において、屈折率ｎｄは１．５５以上であり、好ましくは１．５８以上、１．６０以上、１．６３以上、１．６５以上、１．６８以上、特に１．７０以上である。屈折率ｎｄが低過ぎると、ガラス板の内部で光の全反射が生じ難くなると共に、光学設計の自由度が低下し易くなる。一方、屈折率ｎｄが高過ぎる場合、ガラス骨格が不安定になり易く、その場合、板状に成形し難くなるため、ガラス板の生産効率が低下し易くなる。よって、屈折率ｎｄは２．３０以下であり、好ましくは２．００以下、１．９０以下、１．８５以下、特に１．８０以下である。
本発明のガラス板において、端面の少なくとも一部に傾斜面（好ましくは四つの端面の内、一つの端面の全部又は一部が傾斜面）を有し、傾斜面と主面とのなす角度が５～８５°であり、好ましく２０～７０°、特に３０～６０°である。傾斜面と主面とのなす角度が上記範囲外になると、主面側から傾斜面に向けて光を照射した場合に、ガラス板の内部で光を伝搬させ難くなる。
傾斜面の表面粗さＲａは１μｍ以下であり、好ましくは５００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、２ｎｍ以下、特に１ｎｍ以下である。傾斜面の表面粗さＲａが大き過ぎると、傾斜面で光が散乱し易くなる。結果として、ガラス板の内部で光を伝搬させ難くなる。
端面の一部に傾斜面を作製する方法としては、種々の方法を採択することができる。例えば、研削、研磨により傾斜面を形成する方法、レーザー加工により傾斜面を形成する方法、熱間プレスにより傾斜面を形成する方法を採択することができる。
本発明のガラス板において、少なくとも一方の主面（好ましくは両方の主面）の表面粗さＲａは、好ましくは１００ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ、特に０．５ｎｍ以下である。主面の表面粗さＲａが大き過ぎると、ガラス板の内部で光が全反射し難くなる。
ガラス板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０～６０％、ＢａＯ １～４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３ ０．５～４０％を含有することが好ましい。このようにガラス組成を規定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、％は質量％を意味する。
ＳｉＯ２の含有量は１０～６０％が好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なくなると、ガラス網目構造を形成し難くなり、ガラス化が困難になる。また高温粘性が低下し過ぎて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上であり、特に好ましくは３５％以上である。一方、ＳｉＯ２の含有量が多くなると、溶融性や成形性が低下し易くなり、また屈折率が低下し易くなる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５５％以下、５１％以下、４８％以下、４５％以下であり、特に好ましくは４２％以下である。
ＢａＯは、アルカリ土類金属酸化物の中では、高温粘性を極端に低下させずに、屈折率を高める成分である。ＢａＯの含有量は１～４０％が好ましい。ＢａＯの含有量が多くなると、液相粘度が低くなり易く、また屈折率、密度、熱膨張係数が高くなり易い。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは３５％以下、３２％以下、３０％以下であり、特に好ましくは２８％以下である。一方、ＢａＯの含有量が少なくなると、所望の屈折率を得難くなる上、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは５％以上、１０％以上、１２％以上、１５％以上、１７％以上、２０％以上、２３％以上であり、特に好ましくは２５％以上である。
ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３は、屈折率を有効に高める成分である。よって、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量は、好ましくは０．５％以上、１％以上、３％以上、５％以上、８％以上、１１％以上、１５％以上であり、特に好ましくは１７％以上である。一方、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量が多くなると、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量は、好ましくは４０％以下、３０％以下、２５％以下であり、特に好ましくは２２％以下である。
ＴｉＯ２は、希土類酸化物等の重金属酸化物を除く、一般的な酸化物の中では、屈折率を最も高める成分である。しかし、ＴｉＯ２の含有量が多くなると、ガラスが着色したり、耐失透性が低下し易くなったりする。よって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは０～３５％、０．１～３０％、０．１～１５％、１～１２％、２～１１％、３～１０％であり、特に好ましくは４～９％である。なお、耐失透性の向上よりも屈折率の上昇を優先する場合、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは７～３５％、１５～３２％であり、特に好ましくは２０～３０％である。
Ｌａ２Ｏ３は、屈折率を有効に高める成分である。しかし、Ｌａ２Ｏ３の含有量が多くなると、液相温度が低下し易くなる。よって、Ｌａ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０～１５％、０～１３％、５～１２％であり、特に好ましくは７～１１％である。
上記成分以外にも、任意成分として、例えば以下の成分を添加することができる。
Ａｌ２Ｏ３の含有量は０～８％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多くなると、成形時に失透結晶が析出し易くなって、液相粘度が低下し易くなり、また屈折率が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは８％以下、７％以下であり、特に好ましくは６％以下である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なくなると、ガラス組成のバランスが崩れて、逆にガラスが失透し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０．１％以上、０．５％以上、１％以上、３％以上であり、特に好ましくは５％以上である。
Ｂ２Ｏ３の含有量は０～１５％が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、屈折率やヤング率が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは９％以下、８％以下であり、特に好ましくは７％以下である。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が少なくなると、液相温度が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１％以上、３％以上であり、特に好ましくは５％以上である。
ＭｇＯの含有量は０～１２％が好ましい。ＭｇＯは、ヤング率を高める成分であると共に、高温粘度を低下させる成分であるが、ＭｇＯを多量に含有させると、屈折率が低下し易くなったり、液相温度が上昇して、耐失透性が低下したり、密度や熱膨張係数が高くなり過ぎる。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは１０％以下、５％以下、３％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下であり、特に好ましくは０．５％以下である。
ＣａＯの含有量は０～１５％が好ましい。ＣａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易く、その含有量が多過ぎると、ガラス組成のバランスが崩れて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは１３％以下、１０％以下、８％以下であり、特に好ましくは７％以下である。一方、ＣａＯの含有量が少なくなると、溶融性が低下したり、ヤング率が低下したり、屈折率が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは０．５％以上、１％以上、３％以上、４％以上であり、特に好ましくは５％以上である。
ＳｒＯの含有量は０～１５％が好ましい。ＳｒＯの含有量が多くなると、屈折率、密度、熱膨張係数が高くなり易く、その含有量が多過ぎると、ガラス組成のバランスが崩れて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは１３％以下、１２％以下であり、特に好ましくは１１％以下である。一方、ＳｒＯの含有量が少なくなると、溶融性が低下し易くなり、また屈折率が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは１％以上、３％以上、５％以上、７％以上であり、特に好ましくは１０％以上である。
ＺｎＯの含有量は０～１５％が好ましい。しかし、ＺｎＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり、その含有量が過剰になると、ガラス組成の成分バランスが崩れて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは１５％以下、１２％以下、１０％下、８％以下、６％以下であり、特に好ましくは４％以下である。一方、ＺｎＯの含有量が少なくなると、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０．１％以上、０．５％以上、１％超、１．５％以上、２％以上、２．５％以上であり、特に好ましくは３％以上である。
ＺｒＯ２は、屈折率を高める成分であるが、その含有量が多くなると、液相温度が低下し易くなる。よって、ＺｒＯ２の含有量は、好ましくは０～１０％、０．１～７％、０．５～６％であり、特に好ましくは１～５.５％である。
Ｎｂ２Ｏ５は、屈折率を高める成分であるが、その含有量が多くなると、原料コストが上昇し易くなる。よって、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は、好ましくは０～３０％、１～２５％、５～２３％、１０～２２％であり、特に好ましくは１５～２１％である。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、高温粘性を低下させる成分であり、また熱膨張係数を上昇させる成分であるが、これらの成分を多量に導入すると、高温粘性が低下し過ぎて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量は、好ましくは１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下であり、特に好ましくは０．１％以下である。また、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏのそれぞれの含有量は、好ましくは１０％以下、８％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下であり、特に好ましくは０．１％以下である。
液相粘度の向上よりも高温粘性の低下を優先する場合、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量は、好ましくは０．１～２５％、５～２３％、１０～２０％、特に１２～１８％である。また、Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは１０％以下、８％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下であり、特に好ましくは０．１％以下である。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは１～２２％、３～２０％、５～１５％であり、特に好ましくは８～１２％である。Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは０．１～１０％、１～９％、２～８％であり、特に好ましくは３～７％である。
清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ３の群から選択された一種又は二種以上を０～１％の範囲で添加することができる。但し、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３及びＦは、環境的観点から、その使用を極力控えることが好ましく、それぞれの含有量は０．１％未満が好ましい。ＣｅＯ２の含有量は、好ましくは０～１％、０．０１～０．５％であり、特に好ましくは０．０５～０．４％である。また、ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは０～１％、０．０１～０．５％であり、特に好ましくは０．０５～０．４％である。また、ＳｎＯ２、ＳＯ３及びＣｌの合量は、好ましくは０～１％、０．００１～１％、０．０１～０．５％であり、特に好ましくは０．０５～０．３％である。
ＰｂＯは、高温粘性を低下させる成分であるが、環境的観点から、その使用を極力控えることが好ましい。ＰｂＯの含有量は、好ましくは０．５％以下であり、特に好ましくは０．１％未満である。
Ｂｉ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５及びＷＯ３は、屈折率を高める成分であるが、高価であり、大量入手が困難であるため、使用を極力控えることが望ましい。これら各成分の含有量は、好ましくは１％以下、特に好ましくは０．５％以下である。
Ｆｅ２Ｏ３とＣｒ２Ｏ３は、原料不純物として混入する成分であるが、これらの成分が多くなると、ガラス板の内部の透過率が低下し易くなる。よって、Ｆｅ２Ｏ３の含有量の含有量は、好ましくは５００ｐｐｍ（０．０５％）以下、２００ｐｐｍ以下、１００ｐｐｍ以下、５０ｐｐｍ以下であり、特に好ましくは３０ｐｐｍ以下である。Ｃｒ２Ｏ３の含有量は、好ましくは５ｐｐｍ（０．０００５％）以下、３ｐｐｍ以下、２ｐｐｍ以下、１ｐｐｍ以下であり、特に好ましくは０．５ｐｐｍ以下である。なお、高純度のガラス原料を使用すると、Ｆｅ２Ｏ３とＣｒ２Ｏ３の含有量を低減することができる。
本発明のガラス板は、以下の特性を有することが好ましい。
密度は、好ましくは５．０ｇ／ｃｍ３以下、４．８ｇ／ｃｍ３以下、４．５ｇ／ｃｍ３以下、４．３ｇ／ｃｍ３以下、３．７ｇ／ｃｍ３以下、特に３．５ｇ／ｃｍ３以下である。このようにすれば、デバイスを軽量化することができる。なお、「密度」は、周知のアルキメデス法で測定可能である。
熱膨張係数は、好ましくは３０×１０－７～１００×１０－７／℃、４０×１０－７～９０×１０－７／℃、６０×１０－７～８５×１０－７／℃、特に６５×１０－７～８０×１０－７／℃である。熱膨張係数が上記範囲外になると、ガラス板の表面に反射膜等の機能膜を形成した場合に、ガラス板が反り易くなる。なお、「熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定した値であり、３０～３８０℃の温度範囲における平均値を指す。
歪点は、好ましくは５００℃以上、５５０℃以上、６００℃以上、６２０℃以上、特に６４０℃以上である。歪点が低過ぎると、デバイスの製造工程における高温の熱処理により、ガラス板が熱収縮し易くなる。なお、「歪点」は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。
高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１４００℃以下、１３００℃以下、１２００℃以下、特に１１００℃以下である。このようにすれば、溶融性が低下して、ガラス板の生産効率が低下する。なお、「高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１１３０℃以下、１１００℃以下、１０５０℃以下、１０３０℃以下、１０００℃以下、９８０℃以下、特に９５０℃以下である。また、液相粘度は、好ましくは１０３．０ｄＰａ・ｓ以上、１０３．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、１０５．０ｄＰａ・ｓ以上、１０５．２ｄＰａ・ｓ以上、特に１０５．３ｄＰａ・ｓ以上である。このようにすれば、成形時にガラスが失透し難くなるため、フロート法、オーバーフローダウンドロー法等でガラス板を成形し易くなる。ここで、「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値を指す。
光路長１０ｍｍ、波長５５０ｎｍにおける内部透過率は、好ましくは８０％以上、８５％以上、９０％以上、特に９５％以上である。内部透過率が低過ぎると、ガラス板の内部で光の損失が大きくなる。
本発明のガラス板において、板厚は、好ましくは３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下が好ましく、また０．０１ｍｍ以上、０．０３ｍｍ以上、特に０．０５ｍｍ以上が好ましい。ガラス板の板厚が大き過ぎると、ガラス板の質量が大きくなるため、ヘッドマウントディスプレイの導光板等に適用し難くなる。一方、ガラス板の板厚が小さ過ぎると、デバイスを組み立てる際にハンドリングが困難になる。
本発明のガラス板は、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウン法、リドロー法、フロート法、ロールアウト法で成形されてなることが好ましく、特に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、ガラス板の主面の表面平滑性を高めることができる。
本発明のガラス板を複数枚積層させて、積層体とすることが好ましい。このようにすれば、表示画像の奥行き方向に異なる映像を投影することが可能になり、３Ｄ表示を実現し易くなる。積層方法としては、赤色表示、緑色表示、青色表示のそれぞれに対応したガラス板を積層することが好ましい。積層枚数は、例えば３枚以上、５枚以上、特に１０枚以上である。
本発明のガラス板は、一方の主面上に凹凸構造が形成されていることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の内部を伝搬した光が外部へ出射し易くなる。結果として、ヘッドマウントディスプレイの映像が鮮明になる。凹凸構造としては、例えば、周期構造を形成し、回折現象により光を外部へ取り出す構造が好ましい。凹凸構造の形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィ法、マスクを用いたスパッタ法、均一な膜形成後にレーザーを用いて局所的にエッチングする方法、金型を用いたインプリント法等の方法を採択することができる。
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。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。
表１は、試料Ｎｏ．１～１０を示している。なお、表中の「Ｎ．Ａ．」は、未測定を意味する。
Figure 0007389409000001
次のようにして、表中の各試料を作製した。まず表中のガラス組成となるように、ガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１４００℃で２４時間溶融した。次に、得られた溶融ガラスをカーボン板の上に流し出し、平板形状に成形した。得られたガラス板について、表中の特性を評価した。
密度は、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
熱膨張係数αは、ディラトメーターで測定した値であり、３０～３８０℃の温度範囲における平均値である。
歪点、徐冷点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値である。軟化点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３８の方法に基づいて測定した値である。高温粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ、１０３．０ｄＰａ・ｓ、１０２．５ｄＰａ・ｓ及び１０２．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
液相温度は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値である。また、液相粘度は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
屈折率ｎｄは、２５ｍｍ×２５ｍｍ×約３ｍｍの直方体試料を作製した後、（徐冷点＋３０℃）から（歪点－５０℃）までの温度域を０．１℃／分になるような冷却速度でアニール処理し、続いて屈折率ｎｄが整合する浸液をガラス間に浸透させながら、島津製作所社製の屈折率測定器ＫＰＲ－２０００を用いて測定した値である。
続いて、表１の試料Ｎｏ．１のガラス組成になるようにガラス原料を調合し、得られたガラスバッチを連続溶融炉で溶融した後、オーバーフローダウンドロー法で板厚１ｍｍの板状に成形し、主面の表面粗さＲａが０．２ｎｍとなるガラス板をそれぞれ得た。得られたガラス板の端面の一部について、砥石を用いて、板厚方向の全体に亘って傾斜面を形成すると共に、傾斜面と主面とのなす角度を６０°、傾斜面の表面粗さＲａが０．２ｎｍになるように加工した。
続いて、ガラス板の一方の主面上に、フォトリソグラフィ法により、ＳｉＯ２からなる周期的な凹凸構造を形成すると共に、凹凸構造の隙間を樹脂で充填した。得られたガラス板を７枚積層して積層体を得た。更に、表１の試料Ｎｏ．１についても、同様の方法により、積層体を得た。
また、表１の試料Ｎｏ．２のガラス組成になるようにガラス原料を調合し、得られたガラスバッチを連続溶融炉で溶融した後、オーバーフローダウンドロー法で板厚０．５ｍｍの板状に成形し、主面の表面粗さＲａが０．２ｎｍとなるガラス板をそれぞれ得た。得られたガラス板の端面の一部について、レーザー光を用いて、板厚方向の全体に亘って傾斜面を形成すると共に、傾斜面と主面とのなす角度を３０°、傾斜面の表面粗さＲａが０．５ｎｍになるように加工した。
続いて、ガラス板の一方の主面上に、マスクを用いたスパッタ法により、ＳｉＯ２からなる周期的な凹凸構造を形成すると共に、凹凸構造の隙間を樹脂で充填した。得られたガラス板を１０枚積層して積層体を得た。更に、表１の試料Ｎｏ．３についても、同様の方法により、積層体を得た。
このようにして得られた積層体は、各ガラス板の傾斜面又は傾斜面とは反対側の主面に、主面と垂直な光を照射した場合に、入射した光を各ガラス板の内部に伝搬することができる。よって、ヘッドマウントディスプレイの導光板として好適に使用することができる。
１ ガラス板
１０ 主面
１１ 端面
１２ 傾斜面

Claims (6)

  1. 屈折率ｎｄが１．５５～２．３０であり、
    端面の少なくとも一部に傾斜面を有し、
    該傾斜面と主面とのなす角度が５～８５°であり、
    該傾斜面が研磨面であり、
    ガラス組成中のＴｉＯ ２ の含有量が２０～３５質量％であり、
    且つ該傾斜面の表面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とするガラス板。
  2. 少なくとも一方の主面の表面粗さＲａが１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のガラス板。
  3. ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０～６０％、ＢａＯ １～４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３ ２０～４０％を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス板。
  4. 一方の主面上に凹凸構造が形成されていることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載のガラス板。
  5. ヘッドマウントディスプレイの導光板に用いることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載のガラス板。
  6. ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０～６０％、Ｎｂ２Ｏ５ ５～３０％を含有することを特徴とする請求項１～５の何れかに記載のガラス板。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11481239B2 (en) 2016-12-07 2022-10-25 Vmware, Inc. Apparatus and methods to incorporate external system to approve deployment provisioning
DE112022003929T5 (de) * 2021-08-12 2024-05-29 Nippon Electric Glass Co., Ltd. Optische glasplatte

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013061593A (ja) 2011-09-15 2013-04-04 Seiko Epson Corp 虚像表示装置及び虚像表示装置の製造方法
JP2014153644A (ja) 2013-02-13 2014-08-25 Seiko Epson Corp 虚像表示装置
WO2017018375A1 (ja) 2015-07-30 2017-02-02 日本電気硝子株式会社 導光板及びこれを用いた積層導光板
JP2017122771A (ja) 2016-01-05 2017-07-13 株式会社リコー 虚像光学系及び虚像表示装置
JP2017161564A (ja) 2016-03-07 2017-09-14 セイコーエプソン株式会社 導光装置及び虚像表示装置
US20170285346A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 Coretronic Corporation Optical waveguide device and head-mounted display apparatus using the same
WO2017172861A1 (en) 2016-03-31 2017-10-05 Corning Incorporated High index glass and devices incorporating such

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2452926B1 (en) * 2009-07-08 2017-03-15 Nippon Electric Glass Co., Ltd. Glass sheet
KR101498938B1 (ko) * 2011-07-13 2015-03-05 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 복합 기판
WO2015137196A1 (ja) * 2014-03-14 2015-09-17 日本電気硝子株式会社 ディスプレイのカバー部材及びその製造方法
IL285033B2 (en) 2015-01-26 2023-04-01 Magic Leap Inc Virtual and augmented reality systems and methods with improved diffractive lattice structures
WO2016132985A1 (ja) * 2015-02-18 2016-08-25 コニカミノルタ株式会社 光学素子及び結像素子の製造方法
JP6260741B2 (ja) * 2015-06-09 2018-01-17 旭硝子株式会社 ガラス板
CN106324847B (zh) 2016-10-21 2018-01-23 京东方科技集团股份有限公司 一种三维显示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013061593A (ja) 2011-09-15 2013-04-04 Seiko Epson Corp 虚像表示装置及び虚像表示装置の製造方法
JP2014153644A (ja) 2013-02-13 2014-08-25 Seiko Epson Corp 虚像表示装置
WO2017018375A1 (ja) 2015-07-30 2017-02-02 日本電気硝子株式会社 導光板及びこれを用いた積層導光板
JP2017122771A (ja) 2016-01-05 2017-07-13 株式会社リコー 虚像光学系及び虚像表示装置
JP2017161564A (ja) 2016-03-07 2017-09-14 セイコーエプソン株式会社 導光装置及び虚像表示装置
US20170285346A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 Coretronic Corporation Optical waveguide device and head-mounted display apparatus using the same
WO2017172861A1 (en) 2016-03-31 2017-10-05 Corning Incorporated High index glass and devices incorporating such

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