TW202138873A - 導光板、及ar顯示器 - Google Patents

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越峠晴貴
梅田一徳
岩曽一恭
大栗彩香
小野雅彦
加藤幸男
杉原理規
清水浩司
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日商三菱化學股份有限公司
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Abstract

本發明之導光板具有每50×100 mm2 面積之平行度P為5 μm以下之樹脂基材。

Description

導光板、及AR顯示器
本發明係關於一種導光板、及使用其之AR顯示器。 本申請案係基於2020年3月13日於日本提出申請之特願2020-044442號、及2020年5月28日於日本提出申請之特願2020-093092號主張優先權，其內容引用至本申請案中。
於顯示裝置中會使用圖像顯示用導光板。例如於使用VR(虛擬實境)技術、AR(擴增實境)技術或MR(複合實境)之顯示裝置中，會使用全像層支持於透明基材上之圖像顯示用導光板、或包含具有凹凸狀繞射光學圖案之透明基材的圖像顯示用導光板。全像層中形成有具有例如波導、反射及繞射功能等各種光學功能之全像片。 在多數情況下，使用玻璃基材作為透明基材。然而，就加工性、輕量性、耐久性及可攜性之觀點而言，更佳為使用樹脂基材作為透明基材。
專利文獻1中揭示有一種車載用抬頭顯示器所用之全像片積層體。該全像片積層體依次積層有包含丙烯酸系樹脂基板、丙烯酸系接著劑層、丙烯酸系光聚合物之全像層、丙烯酸系接著劑層及丙烯酸系樹脂基板。 專利文獻1中記載，全像片之外觀會根據丙烯酸系樹脂基板之表面平滑性而發生變化。根據專利文獻1，若表示全像片積層體之表面平滑性的最大高度Rmax超過50 μm，則全像片之外觀變化較為顯著。於最大高度Rmax未達25 μm之情形時，全像片之外觀變化處於容許範圍內。但，專利文獻1中並未針對最大高度Rmax為1 μm以下之奈米級表面平滑性之必要性進行特別記載。專利文獻1中並無任何對於具有奈米級表面平滑性之具體例之記載。 專利文獻2中記載有一種光學裝置，其特徵在於，具有：第1導光體，其具備第1光入射部及第1光出射部；第1繞射光學元件，其設置於上述第1導光體之上述第1光入射部，使一部分入射光繞射，藉由反射使上述第1導光體之內部導光；及反射構件，其設置於上述第1導光體之與上述第1光入射部為相反側之面；上述反射構件配置成使上述入射光中之未經上述第1繞射光學元件繞射之光之至少一部分經上述反射構件反射後，藉由上述第1繞射光學元件繞射，藉由反射使上述第1導光體之內部導光。(技術方案1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-296583號公報 [專利文獻2]日本專利特許第6232863號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，上述相關技術中存在以下問題。 專利文獻1所記載之全像片積層體主要用於供騎乘者觀看之車載用抬頭顯示器。因此，顯示圖像之畫質無需為特別高之畫質。然而，例如在用於AR或MR之可穿戴顯示器或頭戴式顯示器之情形時，使用者之整個視野中較多情況下顯示寫實性之圖像，或表示細小之文字。於此種用途中要求畫質更高。 根據本發明者之研究，於圖像顯示用導光板中，全像層夾於樹脂基材之間時，即便最大高度Rmax未達25 μm，亦會觀察到畫質降低之情形。例如，若經擠出成形之樹脂基材之表面產生與擠出輥之驅動齒輪之嚙合間距相對應之間距之起伏(齒輪印)，則易產生圖像不清晰之部位。 又，於專利文獻2所記載之光學裝置中，導光體係由玻璃或透光性樹脂材料所形成之板狀構件(導光板)。相較於樹脂材料，玻璃之輕量性較差，耐衝擊性較低，安全性較差。另一方面，相較於玻璃，樹脂材料之尺寸會隨著吸水及加熱而變化，由此導致尺寸精度、光學特性及黃變性變差。因此，認為於藉由樹脂材料形成專利文獻2所記載之導光板之情形時，視認性尤有改善之餘地。
本發明係鑒於如上所述之問題所完成者，目的在於提供一種能夠顯示清晰之圖像且視認性優異之樹脂製圖像顯示用導光板。 [解決問題之技術手段]
本發明者進行了銳意研究，結果發現藉由使用成形為特定形狀之樹脂基材作為導光板能夠解決上述課題，從而完成了本發明。
為了解決上述課題，例如，本發明具有以下態樣。 [1]一種導光板，其具有每50×100 mm2 面積之平行度P為5 μm以下，較佳為0.2 μm以上4 μm以下，更佳為0.2 μm以上3 μm以下，進而較佳為0.2 μm以上1.2 μm以下，特佳為0.2 μm以上1.0 μm以下，最佳為0.2 μm以上0.8 μm以下之樹脂基材。 [2]如[1]所記載之導光板，其依據JIS K7209：2000測定之因吸濕而產生之尺寸變化率為1.0%以下，更佳為0.01～1.0%，進而較佳為0.02～0.9%，特佳為0.03～0.8%。 [3]如[1]或[2]所記載之導光板，其依據JIS K6718-1附件A測定之熱縮率為3%以下，更佳為0%以上2.5%以下，進而較佳為0%以上2.0%以下。 [4]如[1]～[3]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材之厚度為0.05～2 mm，更佳為0.1 mm以上1.5 mm以下，進而較佳為0.5 mm以上1 mm以下。 [5]如[1]～[4]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材表面之算術平均粗糙度Ra為10 nm以下，更佳為0.1 nm以上8 nm以下，進而較佳為0.5 nm以上5 nm以下，特佳為1 nm以上5 nm以下。 [6]如[1]～[5]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材之折射率為1.48以上，較佳為1.48以上2.00以下，更佳為1.48以上1.90以下，進而較佳為1.48以上1.80以下。 [7]如[1]～[6]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材包含選自由聚(甲基)丙烯酸樹脂、環氧樹脂、環狀聚烯烴及聚碳酸酯所組成之群中之至少一種樹脂。 [8]如[1]～[7]中任一項所記載之導光板，其於上述樹脂基材之至少一個表面上具有障壁層或硬塗層。 [9]如[1]～[8]中任一項所記載之導光板，其於上述樹脂基材之至少一個表面具有繞射光學圖案，繞射光學圖案之最大高度較佳為0.05 mm以上0.15 μm以下，較佳為0.1 mm以上0.14 μm以下，進而較佳為0.5 mm以上0.13 μm以下。 [10]如[1]～[9]中任一項所記載之導光板，其中導光板之平面度較佳為0.5～500 μm，更佳為0.6～450 μm，進而較佳為0.7～400 μm。 [11]如[1]～[10]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)較佳為50～200℃，更佳為60～190℃，進而較佳為70～180℃。 [12]如[1]～[11]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材之夏比衝擊強度較佳為0.5～15 kJ/m2 ，更佳為0.8～14.5 kJ/m2 ，進而較佳為1.0～14.0 kJ/m2 。 [13]如[1]～[12]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材之比重較佳為1.0～1.5 g/cm3 ，更佳為1.05～1.45 g/cm3 ，進而較佳為1.1～1.4 g/cm3 。 [14]如[1]～[13]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材之透光率較佳為85%以上100%以下，更佳為86%以上100%以下，進而較佳為87%以上100%以下。 [15]如[1]～[14]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材之黃度(YI)較佳為0以上5以下，更佳為0以上4以下，進而較佳為0以上3以下。 [16]如[1]～[15]中任一項所記載之導光板，其中上述樹脂基材之折射率較佳為1.2～2.0，更佳為1.3～1.9，進而較佳為1.4～1.8。 [17]如[1]～[16]所記載之導光板，其延遲較佳為1～200 nm，更佳為3～150 nm，進而較佳為4～100 nm。 [18]一種AR圖像顯示用導光板，其具有如[1]～[17]中任一項所記載之導光板。 [19]一種如[1]～[18]中任一項之導光板之用途，係使用於AR圖像顯示者。 [20]一種AR顯示器，其具備如[1]～[19]中任一項所記載之導光板。 [21]一種AR顯示器，其具備如[20]所記載之導光板，該導光板於圖像光入射面具有繞射光學圖案，上述圖像光入射面之繞射光學圖案之線寬(LIN )較佳為100～300 nm，更佳為120～280 nm，進而較佳為140～260 nm。 [22]一種AR顯示器，其具備如[20]或[21]所記載之導光板，該導光板於圖像光入射面具有繞射光學圖案，上述圖像光入射面之繞射光學圖案之高度(HIN )較佳為30～150 nm，更佳為40～140 nm，進而較佳為50～130 nm。 [23]一種AR顯示器，其具備如[20]～[22]中任一項所記載之導光板，該導光板於圖像光入射面具有繞射光學圖案，上述圖像光入射面之繞射光學圖案之高度(HIN )與線寬(LIN )之比值(高度(HIN )/線寬(LIN ))較佳為0.1～1.5，更佳為0.14～1.17，進而較佳為0.19～0.93。 [24]一種AR顯示器，其具備如[20]～[23]中任一項所記載之導光板，該導光板於圖像光出射面具有繞射光學圖案，上述圖像光出射面之繞射光學圖案之線寬(LOUT )較佳為50～250 nm，更佳為70～230 nm，進而較佳為90～210 nm。 [25]一種AR顯示器，其具備如[20]～[24]中任一項所記載之導光板，該導光板於圖像光出射面具有繞射光學圖案，圖像光出射面之繞射光學圖案之高度(HOUT )較佳為30～150 nm，更佳為40～140 nm，進而較佳為50～130 nm。 [26]一種AR顯示器，其具備如[20]～[25]中任一項所記載之導光板，該導光板於圖像光出射面具有繞射光學圖案，圖像光出射面之繞射光學圖案之高度與線寬之比值(高度(HOUT )/線寬(LOUT ))較佳為0.12～3.0，更佳為0.28～2.00，進而較佳為0.24～1.44。 [發明之效果]
根據本發明，能夠提供一種可顯示清晰之圖像且視認性優異之樹脂製圖像顯示用導光板。
本發明之導光板所用之樹脂基材每50×100 mm2 面積之平行度P為5 μm以下。 樹脂基材較佳為平板。平板表面可具有凹凸，亦可不具有凹凸。於平板表面具有凹凸之情形時，凹部之深度及凸部之高度較佳為30～150 nm，更佳為40～140 nm，進而較佳為50～130 nm。
該平行度P係藉由雷射干涉儀測定之值，該值作為樹脂基材之測定面(上表面或下表面)每50×100 mm2 面積之干涉條紋之數量與每條干涉條紋之厚度之變化量Δd之積而求得。關於干涉條紋之數量，根據藉由上述雷射干涉儀測定之干涉圖像，計算成形品中央部至成形品上下左右之端部之四個方向上之干涉條紋之數量，將平均值設為干涉條紋之數量。該Δd可藉由下述式(1)算出。 此處，n為樹脂基材之折射率，λ為632.8 nm(He-Ne雷射之波長)。樹脂基材之折射率係使用阿貝折射計，基於JIS K7142，於23℃下藉由589 nm之D-光線進行測定所獲得之值。 再者，於測得之樹脂基材之面積未達50×100 mm2 之情形時，將干涉條紋之數量換算成每50×100 mm2 之面積值，求出平行度P。
[數1]
Figure 02_image001
該平行度P之值係指可影響作為導光板之特性之程度之厚度變化的頻度，亦可稱為厚度變化度。可判斷為，該值越小，樹脂基材之上表面及下表面越近似平行，並且樹脂基材之厚度之精度越高。
即，藉由將該樹脂基材之平行度P設為5 μm以下，經由使用該樹脂基材之導光板之圖像可清晰地顯示。該平行度P較佳為4 μm以下，更佳為3 μm以下，進而較佳為1.2 μm以下，特佳為1.0 μm以下，最佳為0.8 μm以下。
另一方面，為了能夠抑制因處理樹脂基材時之變形或異物附著等所致之平行度P變差而使得導光板之品質降低或產生差異，較佳為將該樹脂基材之平行度P設為0.2 μm以上。
於本發明之導光板中，吸濕率較佳為0.01～1.0%之範圍。更佳為0.02～0.9%之範圍，進而較佳為0.03～0.8%之範圍。 又，於本發明之導光板中，因吸濕而產生之尺寸變化率較佳為1.0%以下。更佳為0.01～1.0%之範圍，進而較佳為0.02～0.9%之範圍，特佳為0.03～0.8%之範圍。 由於該因吸濕而產生之尺寸變化率為1.0%以下，因此，本發明之導光板之尺寸精度更加優異，有能夠抑制導光板之圖像顯示特性之經時性變動之傾向。該尺寸變化率進而較佳為0.9%以下，特佳為0.8%以下。 又，藉由將因吸濕而產生之尺寸變化率設為0.01%以上，而無需對本發明之導光板進行過度加工，故可提昇其生產性。該尺寸變化率進而較佳為0.02%以上，特佳為0.03%以上。 亦作為透光性樹脂材料之本發明之導光板之吸濕率係依據JIS K 7209：2000，將試驗片浸漬於23℃之蒸餾水中，算出因吸水產生之每24小時之重量增加率而求得之值。 又，亦作為透光性樹脂材料之本發明之導光板因吸濕而產生之尺寸變化率係依據JIS K 7209：2000，將試驗片浸漬於23℃之蒸餾水中，以樹脂材料之比重除以因吸水產生之每24小時之重量增加率而算出之值。
進而，於本發明之導光板中，依據JIS K 6718-1：2015之附件A測定之熱縮率較佳為3%以下。藉此，有使用該導光板所形成之AR或MR等之利用有全像片之顯示圖像之清晰性變得良好之傾向。該熱縮率更佳為2.5%以下，進而較佳為2.0%以下。
於本發明之圖像顯示用導光板中，上述樹脂基材表面之算術平均粗糙度Ra較佳為10 nm以下。藉此，有使用該導光板所形成之顯示圖像之清晰性更加良好之傾向。上述樹脂基材表面之算術平均粗糙度Ra更佳為8 nm以下，進而較佳為5 nm以下。
又，於本發明之圖像顯示用導光板中，上述樹脂基材表面之算術平均粗糙度Ra較佳為0.1 nm以上。藉此，有能夠抑制因處理樹脂基材時之變形或異物附著等所致之平行度P變差而使得導光板之品質降低或產生差異之傾向。上述樹脂基材表面之算術平均粗糙度Ra更佳為0.5 nm以上，進而較佳為1 nm以上。
於本發明之圖像顯示用導光板中，上述樹脂基材之折射率較佳為1.20以上。藉此，有用作圖像顯示用導光板時之視認性變得良好之傾向。上述樹脂基材之折射率更佳為1.30以上，進而較佳為1.40以上。又，要想擴大視角，上述樹脂基材之折射率較佳為1.48以上。更佳為1.49以上。 該樹脂基材之折射率係使用阿貝折射計，基於JIS K7142於23℃下藉由589 nm之D-光線進行測定所獲得之值。
又，於本發明之圖像顯示用導光板中，上述樹脂基材之折射率較佳為2.00以下。藉此，可使樹脂基材不至於過薄，以易於加工成圖像顯示用導光板之厚度進行處理。上述樹脂基材之折射率更佳為1.90以下，進而較佳為1.80以下。
於本發明之圖像顯示用導光板中，作為可使用於上述樹脂基材之材料，可使用透光性樹脂材料，例如可列舉：聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醚碸、聚醯亞胺、尼龍、聚苯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、氟樹脂膜、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、環狀聚烯烴、纖維素、乙醯基纖維素、聚偏二氯乙烯、芳香族聚醯胺、聚苯硫醚、聚胺基甲酸酯、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸樹脂、酚樹脂、環氧樹脂、聚芳酯、聚降冰片烯、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)、烯丙基二甘醇二碳酸酯等有機材料。較佳為包含選自由聚(甲基)丙烯酸樹脂、環氧樹脂、環狀聚烯烴及聚碳酸酯所組成之群中之至少一種樹脂。
該等樹脂材料可藉由利用公知之方法使聚合性材料聚合而獲得。聚合性材料較佳為包含單體、聚合起始劑、乳化劑等者。作為單體，例如為聚(甲基)丙烯酸樹脂之情形時，可列舉(甲基)丙烯酸酯，如：脂肪族甲基丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯)、脂環式甲基丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸環己酯)、芳香族甲基丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸苯酯)等。作為聚合起始劑，可列舉偶氮聚合起始劑、有機過氧化物等。作為偶氮聚合起始劑，可列舉2,2'-偶氮雙-(2,4-二甲基戊腈)等。作為有機過氧化物，可列舉過氧化特戊酸第三己酯等。作為乳化劑，可列舉二辛基磺基琥珀酸鈉等。
就上述樹脂基材之透明性之觀點而言，較佳為使用聚碳酸酯或聚(甲基)丙烯酸樹脂，就上述樹脂基材之耐化學品性及加工性等耐處理性之觀點而言，較佳為使用聚(甲基)丙烯酸樹脂、環氧樹脂或環狀聚烯烴，其中，為了能夠兼具透明性及耐處理性，更佳為聚(甲基)丙烯酸樹脂。
於在本發明之導光板中採用全像層之情形時，亦可於上述樹脂基材與該全像層之間導入障壁層。藉由導入障壁層，可抑制全像層劣化，而維持清晰之圖像。又，於本發明之導光板中，亦可於上述樹脂基材中導入硬塗層。藉由導入硬塗層，可抑制上述樹脂基材表面之損傷，而維持清晰之圖像。可使用該等障壁層、硬塗層中之任一者，亦可使用兩者。圖2中示出具有障壁層及硬塗層之導光板之剖視圖。於圖2中，在樹脂基材1與全像層2之間具備障壁層3，樹脂基材1之與障壁層3側之面為相反側之面具備硬塗層4。
作為障壁層之材料，例如可列舉：矽氧化物、矽氮氧化物、DLC(Diamond-like carbon，類鑽石-碳)、氧化鋁及玻璃，亦可為：氧化鋅、氧化銻、氧化銦、氧化鈰、氧化鈣、氧化鎘、氧化銀、氧化金、氧化鉻、氧化矽、氧化鈷、氧化鋯、氧化錫、氧化鈦、氧化鐵、氧化銅、氧化鎳、氧化鉑、氧化鈀、氧化鉍、氧化鎂、氧化錳、氧化鉬、氧化釩或氧化鋇等氧化物。 該障壁層之層厚較佳為10～300 nm之範圍，可藉由真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍覆法、或電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法等方法形成。
又，作為硬塗層之材料，例如可列舉包含藉由照射活性能量線而形成硬化物之聚合性單體或聚合性低聚物等的硬塗劑。作為上述聚合性單體，例如可列舉分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯單體。作為上述聚合性低聚物，可列舉分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯低聚物。 該硬塗層較佳為鉛筆硬度(JIS K 5600-5-4：1999)為H以上，且層厚為1～50 μm之範圍。 又，該硬塗層例如可藉由流延法、滾筒塗佈法、棒式塗佈法、噴霧塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬法等塗佈法將如上所述之硬塗劑直接塗佈於樹脂基材上，對所獲得之塗佈膜進行光照射而形成。
如上所述於樹脂基材之表面導入障壁層或硬塗層之情形時，於導光板中，每50×100 mm2 之平行度P亦較佳為5 μm以下。
具有上述平行度P且厚度精度優異之樹脂基材例如可使用澆鑄方式製造。又，亦可藉由對樹脂基材實施切削加工、研磨加工、加壓成形等後處理而製造。
上述切削加工、研磨加工、加壓成形等後處理亦適用於導入有障壁層、硬塗層之樹脂基材。
作為上述澆鑄方式，可使用玻璃澆鑄方式。於上述玻璃澆鑄方式中，使上述樹脂基材之原料流入表面平滑之玻璃板之間，隨後進行聚合步驟，藉此使上述樹脂之原料固化。於上述樹脂基材藉由上述玻璃澆鑄方式製造之情形時，用於玻璃澆鑄方式之玻璃(以下有時稱為「澆鑄用玻璃」)之表面形狀轉印於上述樹脂基材。
存在上述澆鑄用玻璃之內部應變越小，上述樹脂基材之平行度P越提昇之傾向。例如，作為上述澆鑄用玻璃，比起強化玻璃，非強化玻璃更佳。但即便是強化玻璃，若為應變少於風冷強化玻璃之化學強化玻璃，則亦有上述樹脂基材之平行度P進一步提昇之傾向。 上述澆鑄用玻璃之厚度越厚，上述澆鑄用玻璃之剛性越高，上述樹脂基材製造時之玻璃之變形越得到抑制，故可提昇上述樹脂基材之平行度P。 上述澆鑄用玻璃越不易變形，上述澆鑄用玻璃之剛性越高，上述樹脂基材製造時之玻璃之變形越得到抑制，故可提昇上述樹脂基材之平行度P。例如比起非強化玻璃，更佳為使用合成石英玻璃。
於上述澆鑄方式中之聚合步驟中，硬化速度越低，上述澆鑄之表面形狀越易於轉印至上述樹脂基材，故可提昇上述樹脂基材之平面性及平滑性。 作為降低上述硬化速度之手段，例如可使用減少聚合起始劑之量，或降低聚合溫度等手段。 上述澆鑄中可使用剝離劑，但其使用量越少越好。藉此，上述澆鑄之表面形狀更易於轉印至上述樹脂基材，而可提昇上述樹脂基材之平面性及平滑性。 於上述澆鑄方式中之聚合步驟中，使基材形成用單體預聚合，藉此可提昇上述樹脂基材之平面性及平滑性。 於上述澆鑄方式中之聚合步驟中，使用基材形成用單體中溶解有基材形成用聚合物之原料進行澆鑄聚合，藉此可減少硬化收縮，上述澆鑄之表面形狀易於轉印至上述樹脂基材，故可提昇上述樹脂基材之平面性及平滑性。 於上述澆鑄方式中，上述各技術可組合兩種以上而使用。此時，藉由各技術之協同效應，可進而提昇上述樹脂基材之平行度P。
對上述樹脂基材實施之切削加工、研磨加工、加壓成形等後處理可適當選擇公知技術等而實施。
上述樹脂基材之厚度並無特別限定，該樹脂基材之厚度較佳為0.05～2 mm。 若樹脂基材之厚度為0.05 mm以上，則有易於保持穩定之形狀，可將平行度P之測定誤差控制在較小程度之傾向，故較佳。樹脂基材之厚度更佳為0.1 mm以上，進而較佳為0.5 mm以上。 又，若樹脂基材之厚度為2 mm以下，則有可減輕圖像顯示用導光板之質量，實現輕量化，並且可減少樹脂基材因吸水所致之變形或殘留應變的傾向，故較佳。樹脂基材之厚度更佳為1.5 mm以下，進而較佳為1 mm以下。 樹脂基材之厚度係於23℃下藉由測微計對四個部位之厚度進行測定，算出該等之平均值所獲得之值。 樹脂基材之厚度公差較佳為±0 mm以上0.2 mm以下，更佳為±0.001 mm以上0.2 mm以下。
於本發明之導光板中，亦可對透光性樹脂基材之至少一個表面賦予繞射光學圖案，藉此，可作為圖像顯示用導光板較好地用於AR顯示器等。 例如，藉由將於模具上完成光學設計之繞射光學圖案轉印賦形至樹脂基材表面之圖像光入射面及圖像光出射面，可獲得形成有凹凸型繞射元件之導光板。 該繞射光學圖案並無特別限定，較佳為將繞射光學圖案之最大高度設為0.15 μm以下。藉此，可減輕繞射光學圖案對上述平行度P之影響，顯示清晰之圖像。該繞射光學圖案之最大高度更佳為0.14 μm以下，進而較佳為0.13 μm以下。 如上所述對樹脂基材之表面賦予繞射光學圖案之情形時，於導光板中，每50×100 mm2 之平行度P亦較佳為5 μm以下。
以下，適當參考圖式，對具有凹凸型繞射元件之AR顯示器用導光板之一例進行說明。 圖1係表示本發明之導光板之一例之主要部分剖視圖。圖1所示之導光板20具有凹凸型繞射元件(入射光側凹凸型繞射元件30a、出射光側凹凸型繞射元件30b)，該凹凸型繞射元件係藉由將於模具上完成光學設計之繞射光學圖案轉印賦形至樹脂基材30c之正面200之圖像光入射面20a及圖像光出射面20b而形成。 圖3係自圖1所示之箭頭A觀察導光板20所得之俯視圖。
圖1及圖3所示之導光板20之整體外觀藉由沿圖中YZ面平行延伸之平板狀構件之樹脂基材30c而形成。該導光板20係藉由透光性樹脂材料所形成之板狀構件，具有與圖像形成部10對向配置之正面200、作為正面200之背面側的第1面板面201、及作為背面203之背面側且與第1面板面201對向之第2面板面202，圖像光經由形成於正面200之圖像光入射面20a入射，藉由第1面板面201及第2面板面202向圖像光出射面20b導光。
圖1所示之圖像形成部10具有圖像顯示裝置11及投影光學系統12。圖像顯示裝置11例如為液晶顯示裝置，自光源產生包含紅、綠、藍3色之光，使自光源產生之光擴散成矩形剖面之光束，向投影光學系統12出射。另一方面，投影光學系統12例如係將自圖像顯示裝置11上之各點出射之圖像光轉換為平行狀態之光束，使其入射至導光板20之準直透鏡。
樹脂基材30c導光板20在與YZ面平行之正面200上具有：擷取來自圖像形成部10之圖像光之作為光入射部之圖像光入射面20a、及向觀察者眼睛EY出射圖像光之圖像光出射面20b。於圖像光入射面20a中，藉由將於模具上完成光學設計之繞射光學圖案轉印賦形至圖像光入射面20a而形成入射光側凹凸型繞射元件30a，於圖像光出射面20b中，藉由將於模具上完成光學設計之繞射光學圖案轉印賦形至圖像光出射面20b形成出射光側凹凸型繞射元件30b，該出射光側凹凸型繞射元件30b使自圖像光出射面20b向外部出射之圖像光繞射而透射，形成虛像光並投影至觀察者眼睛EY。
於圖1中，作為一例，入射光側凹凸型繞射元件30a與出射光側凹凸型繞射元件30b之晶格間距相同。然而，入射光側凹凸型繞射元件30a與出射光側凹凸型繞射元件30b之晶格間距亦可不同。 樹脂基材30c導光板20具有相互對向且平行於YZ面延伸之第1面板面201及第2面板面202，使藉由入射光側凹凸型繞射元件30a繞射之圖像光於樹脂基材30c導光板20內全反射，將藉由入射光側凹凸型繞射元件30a繞射之圖像光引導至觀察者眼睛前。換言之，自圖像形成部10出射之光L1入射至圖像光入射面20a，藉由入射光側凹凸型繞射元件30a繞射(光L2)，光L2入射至第2面板面202而全反射(光L3)，繼而，光L3入射至第1面板面201而全反射。以下，藉由重複該動作，圖像光被導入樹脂基材30c導光板20之圖像光出射面20b。導入圖像光出射面20b之圖像光藉由出射光側凹凸型繞射元件30b繞射後，向觀察者眼睛EY出射(光L4)。
再者，第1面板面201及第2面板面202中可不設置反射塗層，而自外界側入射至第1面板面201及第2面板面202之外界光以較高之透射率通過樹脂基材30c導光板20。藉此，可將導光板20製成可透視外界圖像之透視型。
導光板20係藉由透光性樹脂材料所形成之視認性優異之AR顯示器用導光板。
圖像光入射面20a之繞射光學圖案之線寬(LIN )較佳為100～300 nm，更佳為120～280 nm，進而較佳為140～260 nm。 圖像光入射面20a之繞射光學圖案之高度(HIN )較佳為30～150 nm，更佳為40～140 nm，進而較佳為50～130 nm。 圖像光入射面20a之繞射光學圖案之高度(HIN )與線寬(LIN )之比值(高度(HIN )/線寬(LIN ))較佳為0.1～1.5，更佳為0.14～1.17，進而較佳為0.19～0.93。 若圖像光入射面20a之繞射晶格圖案之線寬(LIN )、高度(HIN )及高度(HIN )/線寬(LIN )處於上述範圍內，則自圖像形成部出射之圖像光通過圖像入射面後之繞射角處於規定之範圍內，繞射光於導光板內藉由全反射傳播，而可到達圖像光出射面。 圖像光入射面20a之繞射晶格圖案之線寬(LIN )及高度(HIN )係使用原子力顯微鏡(Nano-R，Pacific Nanotechnology公司製造)進行測定所獲得之值。 圖像光入射面20a之繞射晶格圖案之高度(HIN )與線寬(LIN )之比值(HIN /LIN )係根據藉由上述方法測定之高度(HIN )及線寬(LIN )進行計算所求得之值。
圖像光出射面20b之繞射光學圖案之線寬(LOUT )較佳為50～250 nm，更佳為70～230 nm，進而較佳為90～210 nm。 圖像光出射面20b之繞射光學圖案之高度(HOUT )較佳為30～150 nm，更佳為40～140 nm，進而較佳為50～130 nm。 圖像光出射面20b之繞射光學圖案之高度與線寬之比值(高度(HOUT )/線寬(LOUT ))較佳為0.12～3.0，更佳為0.28～2.00，進而較佳為0.24～1.44。 若圖像光出射面20b之繞射晶格圖案之線寬(LOUT )、高度(HOUT )及高度(HOUT )/線寬(LOUT )處於上述範圍內，則於導光板內傳播之圖像光通過出射面後，繞射角處於規定之範圍內，可使圖像不存在模糊或重影，觀察者觀察到視認性優異之圖像。 圖像光出射面20b之繞射晶格圖案之線寬(LOUT )、高度(HOUT )及高度(HOUT )/線寬(LOUT )分別為與圖像光入射面20a之繞射晶格圖案之線寬(LIN )、高度(HIN )及高度(HIN )/線寬(LIN )同樣地計算所求得之值。
導光板20之平面度較佳為0.5～500 μm，更佳為0.6～450 μm，進而較佳為0.7～400 μm。 若導光板20之平面度處於上述範圍內，則本發明之導光板之尺寸精度可變得更加優異。 導光板20之平面度係使導光板20之背面203朝下置於花崗岩壓盤上，將厚度規插入壓盤與導光板20之間隙中進行測定所獲得之值。
導光板20之平行度P如上所述，較佳為5 μm以下。更佳為3 μm以下，進而較佳為1.2 μm以下，特佳為1.0 μm以下，最佳為0.8 μm以下。
上述透光性樹脂材料之玻璃轉移溫度(Tg)較佳為50～200℃，更佳為60～190℃，進而較佳為70～180℃。 若上述透光性樹脂材料之玻璃轉移溫度(Tg)處於上述範圍內，則本發明之導光板之尺寸精度可變得更優異。 上述透光性樹脂材料之玻璃轉移溫度(Tg)係藉由使用示差掃描熱量計(Diamond DSC，PerkinElmer公司製造)之示差掃描熱量測定進行測定所獲得之值。
上述透光性樹脂材料之夏比衝擊強度較佳為0.5～15 kJ/m2 ，更佳為0.8～14.5 kJ/m2 ，進而較佳為1.0～14.0 kJ/m2 。 若上述透光性樹脂材料之夏比衝擊強度處於上述範圍內，則本發明之導光板之安全性可變得更優異。 上述透光性樹脂材料之夏比衝擊強度係使用萬能衝擊試驗機(安田精機製作所公司製造)，基於JIS K 7111：2012，於試驗片上開出缺口，測定以擺錘碰撞試驗片時之衝擊強度所獲得之值。
上述透光性樹脂材料之比重較佳為1.0～1.5 g/cm3 ，更佳為1.05～1.45 g/cm3 ，進而較佳為1.1～1.4 g/cm3 。 若上述透光性樹脂材料之比重處於上述範圍內，則本發明之導光板之輕量性可變得更優異。 上述透光性樹脂材料之比重係依據JIS K 7112：1999，將試驗片投入密度梯度管時試驗片所懸浮之刻度之讀取值。
上述透光性樹脂材料之透光率較佳為85%以上，更佳為86%以上，進而較佳為87%以上。 上述透光性樹脂材料之黃度(YI)較佳為5以下，更佳為4以下，進而較佳為3以下。 上述透光性樹脂材料之黃變度(ΔYI)較佳為5以下，更佳為4以下，進而較佳為3以下。 若上述透光性樹脂材料之透光率、黃度(YI)及黃變度(ΔYI)處於上述範圍內，則本發明之導光板之透明性或視認性可變得更優異。
上述透光性樹脂材料之折射率較佳為1.2～2.0，更佳為1.3～1.9，進而較佳為1.4～1.8。 若上述透光性樹脂材料之折射率處於上述範圍內，則本發明之導光板之視認性可變得更優異。 上述透光性樹脂材料之折射率係使用阿貝折射計，基於JIS K7142，於23℃下藉由589 nm之D-光線進行測定所獲得之值。
導光板20之延遲較佳為1～200 nm，更佳為3～150 nm，進而較佳為4～100 nm。 若導光板20之延遲處於上述範圍內，則本發明之導光板之視認性可變得更優異。 導光板20之厚度(d)係於23℃下，藉由測微計測定四個部位之厚度，算出該等之平均值所獲得之值。 導光板之厚度公差較佳為±0 mm以上0.2 mm以下，更佳為±0.001 mm以上0.2 mm以下。
本發明之導光板例如亦可藉由準備具有入射光側凹凸型繞射元件形成用繞射圖案(圖4)及出射光側凹凸型繞射元件形成用繞射圖案(圖5)之射出成型用模具，使用上述透光性樹脂材料進行射出成型而製造。 具體可列舉下述(1)～(3)之製造方法： (1)包括向聚合單元中注入聚合性原料(注入步驟)、使聚合性原料硬化(硬化步驟)、及將樹脂基材自聚合單元剝離(剝離步驟)之導光板之製造方法； (2)包括對樹脂板實施切削加工及研磨加工(切削、研磨步驟)之導光板之製造方法；及 (3)包括使用射出成型用模具，使構成樹脂基材之樹脂材料射出成型(射出成型步驟)之導光板之製造方法。 於上述(1)之製造方法之注入步驟中，作為聚合單元，較佳為使用空間部之厚度為0.05 mm以上4.0 mm以下、空間部之厚度公差為±0.0001 mm以上±0.2 mm以下之聚合單元，更佳為使用空間部之厚度為0.1 mm以上3.8 mm以下、厚度公差為±0.0001 mm以上±0.01 mm以下之聚合單元。 於硬化步驟中，聚合性原料可藉由熱聚合、光聚合等進行硬化。於熱聚合之情形時，較佳為於30℃以上150℃以下、5分鐘以上120分鐘以下之條件下聚合，更佳為於50℃以上130℃以下、10分鐘以上60分鐘以下之條件下聚合。於光聚合之情形時，較佳為使200 nm以上500 nm以下之波長之光於照射強度10 mWcm-2 以上1000 mWcm-2 以下、照射時間1秒以上100秒以下之條件下聚合，更佳為使200 nm以上500 nm以下之波長之光於照射強度50 mWcm-2 以上500 mWcm-2 以下、照射時間2秒以上20秒以下之條件下聚合。 於剝離步驟中，較佳為於硬化步驟後，使聚合單元冷卻至室溫後進行剝離。 於上述(2)之製造方法之切削、研磨步驟中，所使用之樹脂板可為市售品，其中較佳為連續澆鑄丙烯酸系樹脂板。作為切削之方法，較佳為NC(Numerical Control，數控)加工、磨石加工、磨削加工等。作為研磨之方法，較佳為拋光研磨、化學研磨、電解研磨、化學機械研磨(CMP研磨)等。其中，化學機械研磨(CMP研磨)具有能以更短時間使樹脂基材之平行度P或表面粗糙度減小之傾向，故特佳。 該化學機械研磨係藉由研磨材料(研磨粒)所具有之表面化學作用、或包含研磨材料之漿料液中之化學成分之作用，增大由研磨材料與研磨對象物之相對運動所產生之機械研磨(表面去除)效果之研磨方法。 作為化學機械研磨，例如可採用如下步驟：以一定壓力將安裝有樹脂板之載具夾於貼附有研磨墊之上下壓盤之間，於控制上述上下壓盤之溫度使其保持於40℃以下之狀態下，使上述載具自轉、公轉並向上述上下壓盤與上述載具之間輸送包含研磨材料之漿料液，同時使上下壓盤以一定速度旋轉。 該化學機械研磨之條件可適當選擇可獲得具有上述平行度P之樹脂基材之條件，並無特別限定。又，研磨墊或漿料液亦可適當選擇使用公知者。 於上述(3)之製造方法之射出成形步驟中，為了提高於模具上完成光學設計之繞射光學圖案之轉印性，較佳為比起射出成形材料之標準成形條件，提高缸體溫度，加快射出速度，提高模具溫度。又，為了減小平行度P，較佳為使模具溫度分佈均勻。進而更佳為進行射出加壓成形。 [實施例]
以下藉由實施例具體地對本發明進行說明。然而，本發明並不限定於下述實施例，於不變更本發明之主旨之情況下可進行各種變更。
[實施形態之實施例及比較例(實施例1～4、比較例1～2)] 以下對實施形態之實施例及比較例進行說明。 將用於實施例1～4及比較例1～2之樹脂基材之構成及評價結果示於下述表1中。
[表1]
   樹脂基材 評價
材料 板厚[mm] 製造方法 製品名 折射率 平行度P [μm] 透光率[%] 黃變度∆YI 延遲[nm] 尺寸變化率[%] 熱縮率[%] Ra [nm] 圖像評價
實施例 1 丙烯酸樹脂 1 單元鑄造 (高精度石英) - 1.49 3.7 93 0.1 ＜5 0.9 2.0 3.2 A
實施例 2 丙烯酸樹脂 1 單元鑄造 (高精度石英) - 1.49 4.9 93 0.1 ＜5 0.9 2.0 2.3 B
實施例 3 丙烯酸樹脂 1 連續鑄造 ＋研磨 - 1.49 0.5 93 0.1 ＜5 0.9 2.0 1.7 S
實施例 4 光硬化性樹脂 1 單元鑄造(高精度石英) ＋研磨 - 1.62 0.8 90 0.8 ＜5 0.8 0.0 2.0 S
比較例1 丙烯酸樹脂 1 單元鑄造(普通玻璃) - 1.49 30以上 93 0.1 ＜5 0.9 2.0 1.2 C
比較例2 丙烯酸樹脂 1.5 連續鑄造 Acrylite L 1.49 30以上 93 0.1 ＜5 0.9 2.0 4.9 C
高精度石英…厚度10 mm，板厚公差±0.001 mm 普通玻璃…厚度6 mm，板厚公差±0.3 mm Acrylite L係三菱化學股份有限公司之日本之註冊商標。
＜實施例＞ 以下實施例係與圖像顯示用導光板之製造相對應之實施例。 如表1所示，作為樹脂基材之材料，使用丙烯酸樹脂(PMMA，折射率1.49)及光硬化性樹脂(OGSOL EA-F5710，Osaka Gas Chemicals股份有限公司製造，折射率1.62)。樹脂基材之板厚為1 mm或1.5 mm。
(實施例1) 實施例1之樹脂基材如下所述進行製造。 向具備冷卻管、溫度計及攪拌機之反應器(聚合釜)中投入MMA(甲基丙烯酸甲酯)100份，進行攪拌。通入氮氣後，開始加熱。於內部溫度達到80℃時，添加作為自由基聚合起始劑之2,2'-偶氮雙-(2,4-二甲基戊腈)0.05份。進而加熱至內部溫度達100℃後，保持10分鐘。隨後，使反應器冷卻至室溫，獲得MMA部分聚合之黏性混合物，即漿液。漿液之聚合率約為20質量%。 隨後，向漿液100份中添加過氧化特戊酸第三己酯0.2份、二辛基磺基琥珀酸鈉0.01份，於室溫下使其完全溶解，形成聚合性原料。 於減壓下，去除聚合性原料中之溶存空氣後，向經鏡面拋光之厚度10 mm、厚度公差±0.001 mm之合成石英玻璃製之一對聚合單元中注入原料。 將注入了聚合性原料之聚合單元保持於80℃之溫水浴中60分鐘後取出，於130℃之烘箱中加熱30分鐘，使漿液完全硬化。聚合單元冷卻至室溫後，剝離石英玻璃，獲得樹脂基材。
(實施例2) 實施例2之樹脂基材之製造條件除將注入了聚合性原料之聚合單元保持於80℃之溫水浴中30分鐘以外與實施例1同樣。
(實施例3) 如表1所示，實施例3係使用藉由化學機械研磨將與比較例2同等之厚度1.5 mm之連續澆鑄丙烯酸系樹脂板(聚甲基丙烯酸甲酯)即Acrylite L(註冊商標)加工成厚度1 mm者。
(實施例4) 向具有來自丙烯酸間苯氧基苄酯之結構單元、及茀結構之光硬化性樹脂即OGSOL EA-F5710(Osaka Gas Chemicals股份有限公司製造)100份中分別添加1份之Omnirad184及0.1份之Omnirad. TPO作為光聚合起始劑，製作聚合性原料。繼而，向石英玻璃一對聚合單元中注入上述聚合性原料，使高壓水銀燈灯於50 mW/cm2 之照度、1000 mJ/cm2 之曝光量下進行光聚合，藉此獲得厚度2.0 mm之樹脂基材。進而，藉由化學機械研磨將該樹脂基材加工成厚度1 mm。
(比較例1) 如表1所示，比較例1除聚合單元中使用厚度6 mm、厚度公差±0.3 mm之強化玻璃以外與實施例1同樣。
(比較例2) 如表1所示，比較例2中之樹脂基材使用厚度1.5 mm之連續澆鑄丙烯酸系樹脂板即Acrylite L(註冊商標，三菱化學股份有限公司製造)。
＜評價方法＞ 繼而，對實施例1～4及比較例1～2之評價方法進行說明。
(平行度P) 樹脂基材之平行度P係使用雷射Fizeau式干涉儀(製品名：雷射干涉儀G102，Fuji film公司製造)，以使用光源波長632.8 nm之He-Ne雷射測定之干涉條紋之數量與每條干涉條紋之厚度之變化量Δd之積算出。 一條干涉條紋之厚度變化量Δd係根據樹脂基材之折射率n、雷射波長λ，藉由下述式(1)所算出之值，例如，於樹脂基材為丙烯酸樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯，n=1.49)之情形時，Δd為0.212 μm。
[數2]
Figure 02_image003
作為該平行度P之測定樣品。使用寬50 mm、長100 mm、厚1.0 mm或1.5 mm之平板狀樹脂板。 測定獲得之干涉圖案藉由電荷耦合裝置(CCD)相機記錄，以數字形式保存。繼而，由測定面每50×100 mm2 面積之干涉條紋之數量與Δd之積算出平行度P。干涉條紋之數量係根據利用上述雷射干涉儀測定之干涉圖像，計數成形品中央部至成形品上下左右之端部之四個方向上之干涉條紋之數量，將平均值設為干涉條紋之數量。
(因吸濕而產生之尺寸變化率) 依據JIS K 7209：2000，將試驗片浸漬於23℃之蒸餾水中，以樹脂材料之比重除以因吸水而產生之每24小時之重量增加率，藉此算出因吸濕而產生之尺寸變化率。
(熱縮率) 依據JIS K 6718：2015之附件A「加熱時之尺寸變化(收縮)之測定」測定尺寸變化(收縮)，藉此算出熱縮率。
(Ra) 於Ra之評價中，測定各評價樣品表面之算術平均粗糙度Ra。作為測定裝置，使用白色干涉型表面形狀測定機Zygo New View(註冊商標) 6300(商品名；Zygo Corporation公司製造)。將物鏡之倍率設為2.5倍。觀察範圍設為2.8 mm×2.1 mm之矩形之範圍。
(透光率) 藉由HAZE METER NDH-5000(日本電色工業製造)測定全光線透過率。所獲得之全光線透過率越高，表示透明性越優異。
(黃變度ΔYI) 藉由S&M color computer SM-T型(Suga Test Instruments公司製造)，測定黃變度ΔYI。所獲得之黃變度ΔYI值越低，表示透明性越優異。
(延遲) 使用雙折射測定裝置KOBRA-WR(王子計測器(股)製造)，對於23℃且相對濕度55%下靜置2小時以上之樣品於波長550 nm下之延遲值進行測定。所獲得之延遲值越低，雙折射越低，下述顯示圖像之清晰性越優異。
(顯示圖像之清晰性) 將實施例1～4及比較例1～2之圖像顯示用導光板安裝於圖像顯示裝置。圖像顯示裝置中設置有：使進行顯示之圖像光入射至圖像顯示用導光板之入射部的光學系統、驅動電源、及供給用以獲得圖像光之圖像資訊等的電路系統。 作為用於評價之輸入圖像，使用白色圖像、及文字顯示圖像。 評價藉由以目視判定白色圖像及文字顯示圖像之外觀而進行。作為文字圖像，顯示大小10 mm×100 mm以內之「ABCDE」。 於白色圖像中未見彩虹色，文字顯示圖像中所見之文字非常清晰之情形時，判定為特好(very good，表1中記載為「S」)。 於白色圖像中未見彩虹色，文字顯示圖像中所見之文字清晰可見之情形時，判定為好(good，表1中記載為「A」)。 於白色圖像中可見少許彩虹色，但文字顯示圖像中所見之文字清晰可見之情形時，判定為合格(fair，表1中記載為「B」)。 於白色圖像中之至少一部分可見彩虹色，且文字顯示圖像中所見之文字輪廓模糊之情形時，判定為不合格(no good，表1中記載為「C」)。
＜評價結果＞ 如表1所示，實施例1～4之平行度P分別為3.7 μm、4.9 μm、0.5 μm、0.8 μm。實施例2比實施例1之平行度P低。認為其理由在於，比起實施例1，實施例2之聚合單元之保持時間短，故未聚合之漿液殘存較多，藉由於隨後之烘箱中急速聚合，表面之反應均勻性降低。實施例1～4之平行度P均未達5 μm，顯示圖像之清晰性優異。相對於此，比較例1～2之平行度P均超過30 μm，顯示圖像之清晰性較差。 認為其理由在於，各實施例之樹脂基材係藉由澆鑄法或研磨而製造。於澆鑄法中，於各實施例之樹脂基材之原料之表面，例如轉印有用於聚合單元之石英玻璃之表面形狀。此時，樹脂基材之表面之平面性達到與石英玻璃之平面性同等之程度，藉此樹脂基材可獲得良好之厚度精度。又，藉由研磨，樹脂基材可獲得極高之厚度精度。 相對於此，認為於比較例1～2中，由於被轉印有強化玻璃、或製造時之鑄模之表面形狀，故未能獲得充分之平行度P。
實施例1～4之算術平均粗糙度Ra分別為3.2 nm、2.3 nm、1.7 nm、2.0 nm，均未達10 nm。相對於此，比較例1～2之Ra分別為1.2 nm、4.9 nm，均未達10 nm。因此，關於Ra所表示之平滑性，實施例1～4與比較例1～2並無較大差異。
以上對本發明之較佳實施形態、及實施例進行了說明，但本發明並不限定於該等實施形態及實施例。於不脫離本發明之主旨之範圍內，可進行構成之補充、省略、置換、及其他變更。 又，本發明並不限定於上述說明，僅受限於後附之申請專利範圍。 [產業上之可利用性]
本發明之樹脂製之導光板可顯示清晰之圖像，例如適合用於AR或MR之可穿戴顯示器或頭戴式顯示器等顯示裝置用途。
1:樹脂基材 2:全像層 3:障壁層 4:硬塗層 10:圖像形成部 11:圖像顯示裝置 12:投影光學系統 20:導光板 20a:圖像光入射面 20b:圖像光出射面 30a:入射光側凹凸型繞射元件 30b:出射光側凹凸型繞射元件 30c:樹脂基材 200:正面 201:第1面板面 202:第2面板面 203:背面 EY:觀察者眼睛 L1:光 L2:光 L3:光 L4:光
圖1係表示本發明之導光板之一例之主要部分剖視圖。 圖2係表示本發明之導光板之另一例之剖視圖。 圖3係本發明之導光板之一例之俯視圖。 圖4係表示實施例中所使用之射出成型用模具之入射光側凹凸型繞射元件形成用圖案之一部分之模式圖。 圖5係表示實施例中所使用之射出成型用模具之出射光側凹凸型繞射元件形成用圖案之一部分之模式圖。

Claims (11)

  1. 一種導光板，其具有每50×100 mm2 面積之平行度P為5 μm以下之樹脂基材。
  2. 如請求項1之導光板，其依據JIS K7209：2000測定之因吸濕而產生之尺寸變化率為1.0%以下。
  3. 如請求項1之導光板，其依據JIS K6718-1附件A測定之熱縮率為3%以下。
  4. 如請求項1之導光板，其中上述樹脂基材之厚度為0.05～2 mm。
  5. 如請求項1之導光板，其中上述樹脂基材表面之算術平均粗糙度Ra為10 nm以下。
  6. 如請求項1之導光板，其中上述樹脂基材之折射率為1.48以上。
  7. 如請求項1之導光板，其中上述樹脂基材包含選自由聚(甲基)丙烯酸樹脂、環氧樹脂、環狀聚烯烴及聚碳酸酯所組成之群中之至少一種樹脂。
  8. 如請求項1之導光板，其於上述樹脂基材之至少一個表面上具有障壁層或硬塗層。
  9. 一種AR圖像顯示用導光板，其具有如請求項1至7中任一項之導光板。
  10. 一種如請求項1至8中任一項之導光板之用途，其係使用於AR圖像顯示者。
  11. 一種AR顯示器，其具備如請求項1至8中任一項之導光板。
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Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56109065A (en) 1980-02-01 1981-08-29 Fujitsu Ltd Selective callout system by push button telephone set
JP3389704B2 (ja) * 1994-09-22 2003-03-24 ジェイエスアール株式会社 導光板
JP2000296583A (ja) 1999-04-14 2000-10-24 Asahi Glass Co Ltd ホログラム積層体
JP4167909B2 (ja) * 2002-02-06 2008-10-22 積水化学工業株式会社 樹脂組成物
TW200527016A (en) * 2004-01-26 2005-08-16 Zeon Corp Light guide plate and backlight
JP2006196369A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Nippon Zeon Co Ltd 導光板及びバックライト装置
TWI340259B (en) * 2006-12-29 2011-04-11 Ind Tech Res Inst Light guide plate
JP2009098647A (ja) * 2007-09-27 2009-05-07 Toray Ind Inc 光導波路フィルムならびにそれを用いた光モジュール、照明装置、通信装置、表示装置およびライトガイド
US11510770B2 (en) 2008-01-29 2022-11-29 Peter Forsell Apparatus for treating reflux disease (GERD) and obesity
JP2011138698A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Nippon Zeon Co Ltd 面光源装置および液晶表示装置
JP5703876B2 (ja) * 2011-03-18 2015-04-22 セイコーエプソン株式会社 導光板及びこれを備える虚像表示装置並びに導光板の製造方法
JP2012212612A (ja) * 2011-03-31 2012-11-01 Nippon Zeon Co Ltd 導光部材及びバックライト装置
JP5554377B2 (ja) * 2011-08-30 2014-07-23 住友化学株式会社 光学シートの製造方法
JP6127359B2 (ja) * 2011-09-15 2017-05-17 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置及び虚像表示装置の製造方法
JP6232863B2 (ja) 2013-09-06 2017-11-22 セイコーエプソン株式会社 光学デバイス及び画像表示装置
JP6225657B2 (ja) * 2013-11-15 2017-11-08 セイコーエプソン株式会社 光学素子および画像表示装置並びにこれらの製造方法
WO2015125794A1 (ja) * 2014-02-21 2015-08-27 旭硝子株式会社 導光素子および映像表示装置
IL236491B (en) * 2014-12-25 2020-11-30 Lumus Ltd A method for manufacturing an optical component in a conductive substrate
CN108235739B (zh) * 2016-10-09 2021-03-16 鲁姆斯有限公司 使用矩形波导的孔径倍增器
WO2018135193A1 (ja) * 2017-01-20 2018-07-26 ソニー株式会社 光学装置及び表示装置
JP2018163252A (ja) * 2017-03-24 2018-10-18 大日本印刷株式会社 導光板及び表示装置
US10281726B2 (en) * 2017-04-04 2019-05-07 Microsoft Technology Licensing, Llc Refractive-diffractive display system with wide field of view
KR102215705B1 (ko) * 2017-12-15 2021-02-18 주식회사 엘지화학 웨어러블 디바이스
CN208818858U (zh) * 2018-09-30 2019-05-03 康宁股份有限公司 导光板、包含其的光导组件以及包含导光板或光导组件的显示器或者照明或电子设备
EP3666110B1 (fr) 2018-12-13 2022-04-20 Omega SA Fermoir de bracelet ajustable

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