JPWO2020004131A1 - ガラス基板積層体の製造方法、ガラス基板、ガラス基板積層体及びヘッドマウントディスプレイ - Google Patents
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Abstract
屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０のガラス基板（２）を準備する工程と、ガラス基板（２）の第一主表面（２ａ）に凹凸構造（４）を形成する工程と、ガラス基板（２）の第一主表面（２ａ）に液状樹脂（６）を塗布する工程と液状樹脂（６）又はそれを硬化させたものを介してガラス基板（２）を複数枚積層する工程とを備えている。
Description
本発明は、ガラス基板積層体の製造方法、ガラス基板、ガラス基板積層体及びヘッドマウントディスプレイに関する。
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、一方の主表面に凹凸構造を有するガラス基板を複数枚積層してなるガラス基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、ガラス基板の凹凸構造は、例えば、回折現象を生じ易くさせるためのものであり、ガラス基板の積層構造は、例えば、各ガラス基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。
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基板として、汎用の低屈折ガラス（例えば、屈折率ｎｄが約１．４９程度のもの）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、導光板の内部を光が全反射を繰り返しながら伝搬し難い。その結果、光学設計の自由度を高めることが困難である。
また、ヘッドマウントディスプレイには、所望の映像を表示できなくなるという問題も生じ得る。この問題の要因は、ヘッドマウントディスプレイの導光板におけるガラス基板の凹凸構造と他部材の密着性に由来するものと、ガラス基板の主表面の粗さに由来するものとに大別される。
まず、ガラス基板の凹凸構造と他部材の密着性に由来する要因を説明する。ヘッドマウントディスプレイの導光板を構成する複数枚のガラス基板は、他部材である樹脂フィルムにより互いに接着される場合がある。しかしながら、主表面に凹凸構造が形成されていると、ガラス基板と樹脂フィルムの密着性が不充分になり、ガラス基板の凹凸構造と樹脂フィルムとの間に隙間が形成され易い。このような隙間が生じていると、コリメート光をガラス基板の内部で全反射を繰り返しながら伝搬させようとした場合に、当該隙間によって散乱が生じて所望の映像を表示できなくなるという問題が生じ得る。
次に、ガラス基板の主表面の粗さに由来する要因を説明する。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基板は、例えばフォトリソグラフィ法を用いて、その主表面に凹凸構造が形成される場合がある。フォトリソグラフィ法では、まず、ガラス基板の主表面にスパッタリング等により薄膜を成膜する。次に、薄膜上にフォトレジストを塗布してレジスト層を形成すると共に、レジスト層にフォトマスクを被せて光（例えば紫外線）を照射する。その後、現像液によりレジスト層の露光部分を除去し、更にエッチングにより薄膜の不要部分（除去されたレジスト膜に対応する部分）を除去する。そして、レジスト膜の非露光部を除去することで、ガラス基板上に凹凸構造が形成される。
フォトリソグラフィ法のこれらの工程では、種々の酸、アルカリ、現像液等の薬液が使用される。しかしながら、光学設計の自由度を高めるために、光学レンズ等に使用される一般的な高屈折率のガラスは、耐薬品性が弱い傾向にある。その結果、図７に示すように、薬品によって、薄膜１０１が除去されるのみならず、ガラス基板１０２の主表面１０２ａも一緒に浸食されて粗くなってしまう。そして、このようなガラス基板を用いて、ヘッドマウントディスプレイの導光板を製作すると、コリメート光がガラス基板の内部で全反射せずに散乱し、設計上意図しない部分で光が外部に漏れるおそれがある。その結果、所望の映像を表示できなくなるという問題が生じ得る。
本発明は、光学設計の自由度の向上と、映像の表示性能の向上とを図ることができるガラス基板及びガラス板積層体を提供することを課題とする。
上記の課題を解決するために創案された本発明は、複数枚のガラス基板を樹脂層を介して積層してなるガラス基板積層体の製造方法であって、屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０のガラス基板を準備する工程と、ガラス基板の第一主表面に凹凸構造を形成する工程と、凹凸構造に液状樹脂を塗布する工程と、液状樹脂又はそれを硬化させたものを介して、凹凸構造を有するガラス基板を複数枚積層する工程とを備えていることを特徴とする。このような構成によれば、ガラス基板の第一主表面に形成された凹凸構造に液状樹脂が塗布されるため、凹凸構造の凹部の中に液状樹脂が入り込む。そのため、ガラス基板の凹凸構造と液状樹脂との密着性が向上し、ガラス基板の凹凸構造と液状樹脂（樹脂層）との間に隙間が形成され難い。従って、ヘッドマウントディスプレイの導光板として用いた場合に、ガラス基板の内部に全反射を繰り返しながら伝搬する光が隙間で散乱するという事態を防止できるため、映像の表示精度の向上を図ることができる。また、ガラス基板積層体を構成する各ガラス基板は、屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０であり、高屈折率ガラスである。従って、ヘッドマウントディスプレイの導光板として用いた場合に、ガラス基板の内部において、高屈折率ガラスの特性を利用して光の全反射が生じ易く、光学設計の自由度が向上する。ここで、「屈折率ｎｄ」は、市販の屈折率測定器（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。
上記の構成において、液状樹脂が、光エネルギーを与えることにより硬化するものであり、凹凸構造を有するガラス基板を積層する工程の後に、光エネルギーにより液状樹脂を硬化させて、凹凸構造を有するガラス基板同士を接着する工程を備えていることが好ましい。このようにすれば、ガラス基板を積層する工程では、液状樹脂が未硬化である。そのため、ガラス基板を積層した際に、ガラス基板の相互間で液状樹脂が流動し得るため、ガラス基板の相互間における隙間をより確実に埋めることができる。また、ガラス基板の主表面にフォトリソグラフィ法を用いて凹凸構造を形成する場合には、そのフォトリソグラフィ法の工程の一環として液状樹脂を硬化させることができる。
上記の構成において、ガラス基板の第一主表面と反対側の第二主表面の表面粗さＲａが、１０ｎｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラス基板の内部で全反射が生じ易くなる。ここで、「表面粗さＲａ」は、物理的に針を接触させて測定できる場合には、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。一方、物理的に針を接触させて測定できない場合には、種々の光学顕微鏡を用いて観察した画像から画像解析ソフトを用いて算出した値を指す。
上記の構成において、ガラス基板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０〜６０％、ＢａＯ １〜４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３ ０．５〜４０％を含有し、かつ、液相粘度が１０３．０ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。このようにすれば、耐失透性と屈折率が高いガラスを作製し易くなる。ここで、「ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３」は、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量を意味する。「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、標準ふるい３０メッシュ（目開き：５００μｍ）を通過し、標準ふるい５０メッシュ（目開き：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。
上記の課題を解決するために創案された本発明は、複数枚のガラス基板を樹脂層を介して積層してなるガラス基板積層体であって、ガラス基板は、第一主表面に凹凸構造を有すると共に、屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０であり、樹脂層は、光硬化性樹脂の硬化物であることを特徴とする。このような構成によれば、樹脂層を構成する光硬化性樹脂の硬化物は、未硬化状態では液状樹脂である。そのため、光硬化性樹脂の硬化物は、未硬化時の流動性に起因して、凹凸構造の凹部の中に入り込んだ状態で硬化している。その結果、ガラス基板の凹凸構造と樹脂層との密着性が向上し、ガラス基板の凹凸構造と樹脂層との間に隙間が形成され難い。従って、ヘッドマウントディスプレイの導光板として用いた場合に、ガラス基板の内部に全反射を繰り返しながら伝搬する光が隙間で散乱し、表示される映像が乱れるという事態を防止することができる。また、ガラス基板積層体を構成する各ガラス基板は、屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０であり、高屈折率ガラスである。従って、ヘッドマウントディスプレイの導光板として用いた場合に、ガラス基板の内部において、高屈折率ガラスの特性を利用して光の全反射が生じ易く、光学設計の自由度が向上する。
上記の課題を解決するために創案された本発明は、ヘッドマウントディスプレイであって、前述のガラス基板積層体を有する導光板を備えていることを特徴とする。このような構成によれば、前述のガラス基板積層体で説明した同様の作用効果を享受することができる。
上記の課題を解決するために創案された本発明は、第一主表面に凹凸構造を有するガラス基板であって、ガラス基板の屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０であり、凹凸構造の凹部底面がガラス面からなり、その表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とする。このような構成によれば、ガラス基板は、屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０であり、高屈折率ガラスである。従って、ヘッドマウントディスプレイの導光板として用いた場合に、ガラス基板の内部において、高屈折率ガラスの特性を利用して光の全反射が生じ易く、光学設計の自由度が向上する。更に、凹凸構造の凹部底面は、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下の平滑なガラス面である。従って、ヘッドマウントディスプレイの導光板として用いた場合に、コリメート光がガラス基板中を全反射せずに散乱し、設計上意図しない部分で光が外部に漏れるという事態を防止することができる。なお、フォトリソグラフィ法により凹凸構造を形成する場合、ガラス組成を調整して耐薬品性を高めると、凹凸構造の凹部底面の表面粗さＲａを１０ｎｍ以下に規制し易くなる。ここで、「屈折率ｎｄ」は、市販の屈折率測定器（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。また、「表面粗さＲａ」は、物理的に針を接触させて測定できる場合には、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。一方、物理的に針を接触させて測定できない場合には、種々の光学顕微鏡を用いて観察した画像から画像解析ソフトを用いて算出した値を指す。
上記の構成において、凹部底面のうねりが２０ｎｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、凹凸底面のうねりが小さくなるため、凹部底面における光の散乱をより確実に防止することができる。ここで、「うねり」は、種々の光学顕微鏡を用いて観察した画像から、画像解析ソフトを用いて算出された値である。
上記の構成において、凹凸構造の凸部がガラス基板と異なる材料からなり、凹凸構造の凸部とガラス基板の屈折率ｎｄ差が０．０１以上であることが好ましい。このようにすれば、ガラス基板に容易に凹凸構造を形成することができる。また、周辺部材との屈折率差が大きくなるため、回折現象が生じ易くなる。
上記の構成において、ガラス基板の最大厚みと最小厚みの差が０．５μｍ以下であることが好ましい。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として用いた場合、設計上意図しない部分で光が外部に漏れるという事態をより確実に防止することができる。ここで、「ガラス基板の最大厚みと最小厚みの差」は、凹凸構造が形成された部分を除いて算出したものである。
上記の構成において、ガラス基板の第一主表面と反対側の第二主表面の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラス基板の内部で全反射が生じ易くなる。
上記の構成において、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を作製し易くなる。ここで、「ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３」は、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量を意味する。
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を作製し易くなる。ここで、「ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３」は、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量を意味する。
上記の構成において、凹凸構造の凸部は、（高さ５％における幅）／（高さ９５％における幅）が０．５〜１．２であることが好ましい。このようにすれば、ガラス基板に設計通りの回折性能を付与することができる。ここで、「高さ５％における幅」とは凹凸構造の凸部の高さに０．０５を乗じた高さにおける凸部の幅を指す。「高さ９５％における幅」とは凹凸構造の凸部の高さに０．９５を乗じた高さにおける凸部の幅を指す。「幅」は、凹凸構造の凸部が円柱状である場合にはその直径、多角形状である場合には最も短い辺の長さを指す。
上記の課題を解決するために創案された本発明は、ヘッドマウントディスプレイであって、前述のガラス基板を有する導光板を備えていることを特徴とする。このような構成によれば、前述のガラス基板で説明した同様の作用効果を享受することができる。
本発明によれば、光学設計の自由度の向上と、映像の表示性能の向上とを図ることができるガラス基板積層体を提供することができる。
図１に示すように、本実施形態に係るガラス基板１は、厚み方向に対向する第一主表面１ａ及び第二主表面１ｂを有すると共に、第一主表面１ａに凹凸構造２を有する。ガラス基板１は、ヘッドマウントディスプレイの導光板として好適に利用可能であるが、その用途はこれに限定されない。
凹凸構造２は、例えば、回折現象によりガラス基板１の内部を伝搬する光を外部に取り出すためのものである。凹凸構造２の凸部は、ガラス基板１と同じ材料から形成されてもよいし、ガラス基板１と異なる材料から形成されてもよい。前者の場合、例えば、レーザーエッチング（レーザー彫刻）によりガラス基板１の第一主表面１ａを直接加工する方法などを用いることができる。後者の場合、例えば、フォトリソグラフィ法、マスクを用いたスパッタにより所定の構造を形成する方法、均一な膜を形成した後に当該膜をレーザーエッチングする方法、金型を用いたインプリント法などの方法を用いることができる。本実施形態では、凹凸構造２の凸部は、微小で緻密な凹凸構造を付与するために、ガラス基板１と異なる材料から形成されている。また、凹凸構造２の凹部底面２ａは、ガラス基板１の第一主表面（ガラス面）１ａで形成されている。
凹凸構造２の凸部をガラス基板１と異なる材料で形成する場合、凹凸構造２の凸部は透明材料で形成されることが好ましい。透明材料としては、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、有機材料などが挙げられる。ここで、「透明材料」とは、波長５５０ｎｍの内部透過率が光路長１ｍｍ換算で７０％以上のものを意味する。
凹凸構造２の凸部の高さ、すなわち、凹部底面２ａから凸部頂点２ｂまでの距離Ａは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、１５ｎｍ〜１０００ｎｍ、５０ｎｍ〜８００ｎｍ、１００ｎｍ〜７００ｎｍ、２００ｎｍ〜５００ｎｍが好ましい。このようにすることで回折現象が生じやすくなる。凹凸構造２は、その凹凸が周期的に形成されていることが好ましい。凹凸構造２の凸部の形状は円柱形状、多角柱形状、テーパー形状など、種々の形状を選択できる。なお、凹凸構造２の凸部の幅Ｂおよび凹凸構造２の凹部の幅（凸部の間の間隔）Ｃは、入射する光の波長に応じて適宜設計することができる。
ガラス基板１は、凹凸構造２の凹部底面２ａの表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である。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として用いた際に、コリメート光がガラス基板１の内部を全反射せずに散乱し、設計上意図しない部分で光が外部に漏れるという事態が発生するのを防止することができる。凹部底面２ａの表面粗さＲａは、５ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下であることが好ましい。
ガラス基板１の第二主表面１ｂの表面粗さＲａは、１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、ガラス基板１の内部で全反射が生じ易くなる。
凹凸構造２の凹部底面２ａのうねりが大きくなると、ヘッドマウントディスプレイの導光板として用いた際に、設計上意図しない部分で光が外部に漏れるおそれがある。よって、凹凸構造２の凹部底面２ａのうねりは、好ましくは２０ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下であり、特に好ましくは１ｎｍ以下である。
図２に示すように、凹凸構造２の凸部は、（高さ５％における幅Ｂ１）／（高さ９５％における幅Ｂ２）が０．５〜１．２であることが好ましい。このようにすることでガラス基板１に設計通りの回折性能を付与することができる。凹凸構造２を構成する際に、薄膜の不要部分を除去するエッチング条件を強くすると、（高さ５％における幅Ｂ１）／（高さ９５％における幅Ｂ２）が小さくなるが、強すぎると設計通りの回折性能が得られないことがある。よって、（高さ５％における幅Ｂ１）／（高さ９５％における幅Ｂ２）は、０．７以上、０．８以上、０．９以上、０．９５以上が好ましい。一方、エッチング条件が弱いとガラス基板１の主表面が浸食され難くなるが、弱すぎると、（高さ５％における幅Ｂ１）／（高さ９５％における幅Ｂ２）が大きくなり、設計通りの回折性能が得られない。よって、（高さ５％における幅Ｂ１）／（高さ９５％における幅Ｂ２）は、１．１５以下、１．１０以下、１．０８以下、１．０５以下、１．０２以下が好ましい。
ガラス基板１は、屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０の高屈折率ガラスである。ガラス基板１の屈折率ｎｄが低過ぎると、ガラス基板１の内部での全反射が生じ難くなり、光学設計の自由度が低下する。従って、ガラス基板１の屈折率ｎｄは、好ましくは１．５８以上、１．６０以上、１．６３以上、１．６５以上、１．６８以上であり、特に好ましくは１．７０以上である。一方、ガラス基板１の屈折率ｎｄが高過ぎると、板状に成形し難くなるため、ガラス基板１の生産効率が低下し易くなる。従って、ガラス基板１の屈折率ｎｄは、好ましくは２．００以下、１．９０以下、１．８５以下であり、特に好ましくは１．８０以下である。
凹凸構造２の凸部をガラス基板１と異なる材料で形成する場合、凹凸構造２の凸部とガラス基板１との屈折率ｎｄ差は、好ましくは０．０１以上、０．０２以上、０．０３以上であり、特に好ましくは０．０５以上である。このようにすれば、周辺部材との屈折率差が大きくなるため、回折現象が生じ易くなる。
ガラス基板１は、ガラス基板１の最大厚みと最小厚みの差が大きくなると、ヘッドマウントディスプレイを組み立てた際に、設計上意図しない部分で光が外部に漏れるおそれがある。よって、ガラス基板１の最大厚みと最小厚みの差は、０．５μｍ以下、０．２μｍ以下、０．１μｍ以下、０．０５μｍ以下であることが好ましい。
ガラス基板１は、ガラス組成中にＳｉＯ２を５質量％以上含むことが好ましく、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０〜６０％、ＢａＯ １〜４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ ２Ｏ３ ０．５〜４０％を含有することが更に好ましい。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５％以上、特に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。更に耐薬品性が低下し易くなる。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Ｌａ ２Ｏ３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Ｌａ２Ｏ ３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。また耐薬品性が低下し易くなる。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。
液相粘度の上昇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、Ａｓ ２Ｏ３、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、ＳｎＯ ２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、ガラス基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。
ガラス基板１の密度は、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以下であり、特に好ましくは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。
ガラス基板１の熱膨張係数は、好ましくは３０×１０−７〜１００×１０−７／℃、４０×１０−７〜９０×１０−７／℃、６０×１０−７〜８５×１０−７／℃であり、特に好ましくは６５×１０−７〜８０×１０−７／℃である。ガラス基板１の厚みが小さい場合、ガラス基板１の主表面に反射膜等の機能膜を形成すると、ガラス基板１が反り易くなる。そこで、熱膨張係数を上記範囲とすれば、このような事態を防止し易くなる。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。
ガラス基板１の歪点は、好ましくは５００℃以上、５５０℃以上、６００℃以上、６２０℃以上であり、特に好ましくは６４０℃以上である。このようにすれば、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基板１が熱収縮し難くなる。なお、「歪点」は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。
ガラス基板１の高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１４００℃以下、１３００℃以下、１２００℃以下であり、特に好ましくは１１００℃以下である。このようにすれば、溶融性が向上するため、ガラス基板の生産性が向上する。
ガラス基板１の液相温度は、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℃以下であり、特に好ましくは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以上であり、特に好ましくは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り、フロート法やオーバーフローダウンドロー法で成形し易くなる。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、標準ふるい３０メッシュ（目開き：５００μｍ）を通過し、標準ふるい５０メッシュ（目開き：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。
ガラス基板１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することができる。本実施形態では、ガラス基板１の両表面の表面平滑性を高める観点から、オーバーフローダウンドロー法を採用している。
ガラス基板１の波長５５０ｎｍにおける光路長１０ｍｍ換算の内部透過率は、好ましくは８０％以上、８５％以上、９０％以上であり、特に好ましくは９５％以上である。ガラス基板１の内部透過率が低過ぎると、ガラス基板１に入射した後、出射するまでの光の損失が大きくなる。
ガラス基板１の厚みＤは、好ましくは３ｍｍ以下、２ｍｍ以下であり、特に好ましくは１ｍｍ以下である。ガラス基板１の厚みが大き過ぎると、ガラス基板積層体３の質量が増加し、ヘッドマウントディスプレイ等のデバイスに適用し難くなる。一方、ガラス基板１の厚みが小さ過ぎると、デバイスを組み立てる際にハンドリングが困難になる。よって、ガラス基板１の厚みＤは、好ましくは０．０１ｍｍ以上、０．０３ｍｍ以上であり、特に好ましくは０．０５ｍｍ以上である。
図３に示すように、ガラス基板１は、ヘッドマウントディスプレイの導光板として用いる場合に、例えばガラス基板積層体３の状態とされる。ガラス基板積層体３は、複数枚のガラス基板１と、それぞれのガラス基板１の間に配置された樹脂層４とを備えている。すなわち、厚み方向において、ガラス基板１と樹脂層４とが交互に積層されている。
ガラス基板１の積層枚数は、図示例では３枚であるが、これに限定されるものではなく、例えば、２枚以上、５枚以上、１０枚以上であってもよい。
樹脂層４は、光硬化性樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂）の硬化物からなる。すなわち、樹脂層４は、硬化前は液状樹脂である。そのため、樹脂層４は、未硬化時の流動性に起因して、ガラス基板１に形成された凹凸構造２の凹部の中に入り込んだ状態で硬化している。これにより、ガラス基板１の凹凸構造２と樹脂層４との密着性が向上し、ガラス基板１の凹凸構造２と樹脂層４との間に隙間がない状態となっている。なお、ここでいう「隙間」は、ガラス基板１の内部を伝搬する光が散乱する原因となり得る隙間を意味する。ガラス基板１と樹脂層４との界面における隙間の有無は、例えば電子顕微鏡を用いてガラス基板１と樹脂層４の界面、特に凹凸構造２周辺において隙間があるか否かで判断することができる。このように樹脂層４を、樹脂フィルムではなく、光硬化性樹脂の硬化物から構成する場合、凹部底面２ａの表面粗さＲａを１０ｎｍ以下にしなくても、ヘッドマウントディスプレイの導光板に用いた際の映像の表示精度の向上を図ることができる。つまり、映像の表示精度の向上を図る観点からは、凹部底面２の表面粗さＲａを１０ｎｍ以下にすること、樹脂層４を光硬化性樹脂の硬化物から構成すること、の少なくともいずれか一方を選択することが好ましい。
樹脂層４は、透明材料からなることが好ましい。
樹脂層４の厚み（本実施形態では、厚み方向に隣接する二枚のガラス基板１のうちの一方のガラス基板１の第一主表面１ａから他方のガラス基板１の第二主表面１ｂまでの距離）Ｅは、好ましくは０．５ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下であり、特に好ましくは０．１ｍｍ以下である。樹脂層４の厚みが大き過ぎると、樹脂層４の質量が大きくなり、ガラス基板積層体３の質量の増加に繋がる。一方、樹脂層４の厚みが小さ過ぎると、ガラス基板１の接着力の低下が懸念される。よって、樹脂層４の厚みＥは、好ましくは１μｍ以上、５μｍ以上であり、特に好ましくは１０μｍ以上である。
図４に示すように、ガラス基板積層体３は、ヘッドマウントディスプレイ５の導光板として用いることができる。このように、ガラス基板積層体３を導光板（ディスプレイ部）に備えたヘッドマウントディスプレイ５は、次の３つの利点を有する。
第一に、ガラス基板積層体３は、前述のように、ガラス基板１の凹凸構造２と樹脂層４との間に隙間がない状態であるため、ガラス基板１の内部に全反射を繰り返しながら伝搬する光が隙間で散乱して表示映像が乱れるという事態の発生を確実に防止できる。
第二に、ヘッドマウントディスプレイ５がシースルーデバイスである場合には、隙間によって外部の景色を視認し難くなるという事態の発生も確実に防止できる。
第三に、ガラス基板積層体３を構成する各ガラス基板１が高屈折率ガラスであるため、ガラス基板１の内部において、高屈折率ガラスの特性を利用して光の全反射が生じ易く、光学設計の自由度が向上する。
なお、ヘッドマウントディスプレイ５は、ガラス基板積層体３を構成する各ガラス基板１に異なる映像を投影し、ユーザが視認する映像（ＶＲ又はＡＲ）を３Ｄ表示してもよい。また、ガラス基板積層体３の各ガラス基板１は、赤色を表示するガラス基板、緑色を表示するガラス基板、青色を表示するガラス基板など、予め決められた一色を表示する専用のガラス基板として用いてもよい（例えば、特許文献２の図５の形態を参照）。
次に、以上のように構成されたガラス基板積層体３の製造方法について説明する。なお、ガラス基板積層体３の製造方法の中で、ガラス基板１の製造方法も併せて説明する。もちろん、ガラス基板１の製造方法は、ガラス基板積層体３の製造方法に組み込まれる場合に限定されるものではなく、ガラス基板１を製造する方法として単独で実施することもできる。
本実施形態に係るガラス基板積層体３の製造方法は、ガラス基板準備工程、凹凸構造形成工程、液状樹脂塗布工程、積層工程、硬化工程とを順に備えている。このうち、ガラス基板準備工程と凹凸構造形成工程とが、ガラス基板１の製造方法に対応する。
ガラス基板準備工程は、屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０のガラス基板１を準備する工程である。ガラス基板準備工程では、例えば、屈折率ｎｄが前述の範囲内になるように調合されたガラス原料をオーバーフローダウンドロー法によって板状に成形することにより、ガラス基板１を得る。
凹凸構造形成工程は、図１に示すように、ガラス基板１の第一主表面１ａに凹凸構造２を形成する工程である。凹凸構造２を形成する方法としては、例えば、フォトリソグラフィ法、マスクを用いたスパッタにより所定の構造を形成する方法、均一な膜を形成した後に当該膜をレーザーエッチングする方法、金型を用いたインプリント法などの方法を利用することができる。
ここで、凹凸構造形成工程において、フォトリソグラフィ法を用いて凹凸構造２を形成する場合、ガラス基板１の耐薬品性が低いと、凹部底面２ａが荒れるおそれがあるが、上記のようにガラス基板１のガラス組成範囲（特にＳｉＯ２の含有量）を規制すると、耐薬品性が良好になるため、凹部底面２ａの表面粗さＲａを１０ｎｍ以下にすることができる。
液状樹脂塗布工程は、図５に示すように、ガラス基板１の第一主表面１ａに形成された凹凸構造２に液状樹脂６を塗布する工程である。凹凸構造２に液状樹脂６を塗布する方法としては、例えば、液状樹脂６をスプレーにより塗布する方法、液状樹脂６をガラス基板１の第一主表面１ａに滴下し、リコーターやローラーを用いて均一に塗布する方法などを利用することができる。また、液状樹脂６としては、液体状態を維持できれば、光硬化性樹脂の他、熱硬化性樹脂なども利用できる。
積層工程は、図６に示すように、液状樹脂６を介して複数枚のガラス基板１を積層する工程である。液状樹脂６は、厚み方向で隣接する二枚のガラス基板１のうちの一方のガラス基板１の第一主表面１ａに形成された凹凸構造２と、他方のガラス基板１の第二主表面１ｂとで挟まれる。これにより、一方のガラス基板１に形成された凹凸構造２と、他方のガラス基板１の第二主表面１ｂとが、液状樹脂６に直接接触した状態となる。
硬化工程は、液状樹脂６を硬化してガラス基板１同士を接着する工程である。液状樹脂６を硬化させる方法には、液状樹脂６の種類に応じた硬化方法を用いる。すなわち、例えば、液状樹脂６として熱硬化樹脂を用いた場合には、液状樹脂６に熱エネルギーを与えて硬化し、液状樹脂６として光硬化樹脂を用いた場合には、液状樹脂６に光エネルギーを与えて硬化する。特に、光エネルギーを用いて硬化させる場合、加熱を行う必要がないため、周辺部材の温度上昇を抑制することができる。また、凹凸構造２を形成する際にフォトリソグラフィ法を用いる場合、その工程の一環で液状樹脂６を硬化させることができる。光エネルギーとしては、例えば、紫外線領域、可視光領域の波長の光を用いることができる。
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。
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。得られたガラスについて、表中の特性を評価した。
屈折率ｎｄは、２５ｍｍ×２５ｍｍ×約３ｍｍの直方体試料を作製した後、（徐冷点Ｔａ＋３０℃）から（歪点Ｐｓ−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。
密度ρ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Ｐｓ、徐冷点Ｔａは、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値である。
軟化点Ｔｓ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ＴＬは、標準ふるい３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、標準ふるい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ｌｏｇηＴＬ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。
本実施例では、表１の試料Ｎｏ．４のガラスを用いて、以下のようにしてガラス基板積層体を製造した。もちろん、表１の試料Ｎｏ．１〜３、５〜１０のガラスを用いて、ガラス基板積層体を製造してもよい。
まず、表１の試料Ｎｏ．４の材料について、連続溶融炉で溶融し、オーバーフローダウンドロー法で厚み１ｍｍの板状に成形し、ガラス基板を得た。
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、製造したガラス基板の主表面にＳｉＯ２膜を所定の周期性を有する形状にパターニングし、凹凸構造を形成した。詳細には、まず、ガラス基板の上にスパッタ法により厚み２００ｎｍのＳｉＯ２膜を成膜した。次に、ＳｉＯ２膜上にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成すると共に、そのレジスト膜に所定のフォトマスクを被せて紫外線を照射した。更に、現像液によりレジスト膜の露光部を除去し、更に塩酸を用いたエッチングによりＳｉＯ２膜の不要部分（除去されたレジスト膜に対応する部分）を除去した。その後、レジスト膜の非露光部を除去することで、ガラス基板上に、高さ２００ｎｍ、直径５０ｎｍの円柱形状の凸部を含む周期的な凹凸構造を形成した。
得られたガラス基板の凹凸構造の凹部底面について、キーエンス株式会社製レーザー顕微鏡「ＶＫ−Ｘ／２５０／２６０」を用いて表面形状の観察及び解析を行ったところ、表面粗さＲａは１０ｎｍ以下、うねりは２０ｎｍ以下であった。また、ガラス基板を切断して電子顕微鏡を用いて断面観察を行ったところ、ガラス基板の最大厚みと最小厚みの差は０．５μｍであった。更に、凹凸構造の凸部について、ガラス基板の主表面より１０ｎｍの高さにおける直径は４９ｎｍ、ガラス基板の主表面より１９０ｎｍの高さにおける直径は５０ｎｍであり、（高さの５％における幅）／（高さの９５％における幅）が０．９８であった。
更に、ガラス基板の凹凸構造を有する表面に紫外線硬化樹脂を適量滴下し、リコーターにより均一の厚さとし、その上に別の凹凸構造を有するガラス基板を設置した。その後、上部より紫外線を照射することにより、紫外線硬化樹脂を硬化させ、ガラス基板積層体を得た。
このように製造されたガラス基板積層体を切断し、その切断面に含まれる凹凸構造を電子顕微鏡で確認したところ、高さ２００ｎｍ、幅５０ｎｍの周期的な凸部を有する凹凸構造が形成されており、凹凸構造周辺のガラス基板と樹脂との界面において隙間は認められなかった。また、凹凸構造を有する表面と対向する表面の表面粗さＲａを測定したところ、１０ｎｍであった。
本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、更に種々なる形態で実施し得る。
上記の実施形態では、ガラス基板を積層した後に、凹凸構造に塗布した液状樹脂を硬化する場合を説明したが、ガラス基板を積層する前に、凹凸構造に塗布した液状樹脂を硬化させてもよい。この場合、ガラス基板同士は、例えば、別の接着層によって接着することができる。この際、液状樹脂の流動性により、凹凸構造と樹脂層との間の隙間を予め除去しつつ、樹脂層の表面（凹凸構造と反対の面）を平滑化できるため、接着層としては、光硬化性樹脂の硬化物以外にも熱硬化性の樹脂フィルムなどの任意の材料を選択することができる。
１ ガラス基板
１ａ 第一主表面
１ｂ 第二主表面
２ 凹凸構造
２ａ 凹部底面
２ｂ 凸部頂点
３ ガラス基板積層体
４ 樹脂層
５ ヘッドマウントディスプレイ
６ 液状樹脂
１ａ 第一主表面
１ｂ 第二主表面
２ 凹凸構造
２ａ 凹部底面
２ｂ 凸部頂点
３ ガラス基板積層体
４ 樹脂層
５ ヘッドマウントディスプレイ
６ 液状樹脂
Claims (14)
- 複数枚のガラス基板を樹脂層を介して積層してなるガラス基板積層体の製造方法であって、
屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０のガラス基板を準備する工程と、
前記ガラス基板の第一主表面に凹凸構造を形成する工程と、
前記凹凸構造に液状樹脂を塗布する工程と、
前記液状樹脂又はそれを硬化させたものを介して、凹凸構造を有するガラス基板を複数枚積層する工程とを備えていることを特徴とするガラス基板積層体の製造方法。 - 前記液状樹脂が、光エネルギーを与えることにより硬化するものであり、
前記凹凸構造を有するガラス基板を積層する工程の後に、前記光エネルギーにより前記液状樹脂を硬化させて、前記凹凸構造を有するガラス基板同士を接着させる工程を備えていることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板積層体の製造方法。 - 前記ガラス基板の前記第一主表面と反対側の第二主表面の表面粗さＲａが、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス基板積層体の製造方法。
- 前記ガラス基板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０〜６０％、ＢａＯ １〜４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３ ０．５〜４０％を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板積層体の製造方法。
- 複数枚のガラス基板を樹脂層を介して積層してなるガラス基板積層体であって、
前記ガラス基板は、第一主表面に凹凸構造を有すると共に、屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０であり、
前記樹脂層は、光硬化性樹脂の硬化物であることを特徴とするガラス基板積層体。 - 請求項５に記載のガラス基板積層体を有する導光板を備えていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
- 第一主表面に凹凸構造を有するガラス基板であって、
前記ガラス基板の屈折率ｎｄが１．５５〜２．３０であり、
前記凹凸構造の凹部底面がガラス面からなり、その表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とするガラス基板。 - 前記凹部底面のうねりが２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のガラス基板。
- 前記凹凸構造の凸部が前記ガラス基板と異なる材料からなり、
前記凹凸構造の凸部と前記ガラス基板の屈折率ｎｄ差が０．０１以上であることを特徴とする請求項７又は８に記載のガラス基板。 - 前記ガラス基板の最大厚みと最小厚みの差が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載のガラス基板。
- 前記ガラス基板の前記第一主表面と反対側の第二主表面の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載のガラス基板。
- ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ １０〜６０％、ＢａＯ １〜４０％、ＴｉＯ ２＋Ｌａ２Ｏ３ ０．５〜４０％を含有することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載のガラス基板。
- 前記凹凸構造の凸部は、（高さの５％における幅）／（高さの９５％における幅）が０．５〜１．２であることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載のガラス基板。
- 請求項７〜１３のいずれか１項に記載のガラス基板を有する導光板を備えていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
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