TWI583649B - 液晶透鏡用玻璃基板 - Google Patents

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Description

液晶透鏡用玻璃基板
本發明是有關於一種可適用於三維(three-dimensional，3D)顯示器的視域控制部等的液晶透鏡用玻璃基板。
近年來，市場上開始出現無需佩戴眼鏡的3D顯示器裝置。作為無需佩戴眼鏡的3D的顯示方式，提出了視差屏障(Parallax Barrier)式及使用透鏡的方式。視差屏障式是藉由設定為適當的間隔的條紋狀的屏障來覆蓋顯示器的畫素，從而形成兩眼視差的方式。最近，還出現一種由液晶來製作屏障的類型，可在2D與3D之間進行切換。然而，該類型因必須利用一些屏障來隱藏至少畫面的一部分，故存在顯示器的亮度下降的問題。
另一方面，使用透鏡的方式的基本原理類似於視差式，是代替屏障而藉由塑膠膜(plastic film)透鏡形成兩眼視差的方式。該方式中，因不會遮住畫面，故可容易維持顯示器的亮度，但存在無法在2D與3D之間進行切換的問題。
作為解決該些問題的方法，正研究使用液晶透鏡進行視域控制的方式。該方式為如下方式：對存在於形成著偏光膜、導電膜的2塊玻璃基板間的液晶施加電場，而使液晶的配向發生變化，藉此賦予如一種透鏡般的作用，從而可進行立體觀看。而且，該方式中，不會如視差屏障式那 樣遮住畫素，且亦可在2D與3D之間進行切換，因而可期待作為下一代的3D顯示器的視域控制機構。
然而，在使用液晶透鏡來進行視域控制的方式中，在將液晶透鏡配置在顯示器裝置的畫素上的情況下，存在畫素-透鏡間的距離變長，3D的視野角變窄的問題。
該問題是因為如下情況所造成：在液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)或有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，OLED)的顯示部，前面側已存在0.5mm~0.7mm的玻璃基板，進而附加液晶透鏡的玻璃基板的厚度。
另一方面，若減小液晶透鏡用玻璃基板的板厚，則能夠改善上述問題。然而，先前的玻璃基板若減小板厚，則容易撓曲。若玻璃基板撓曲，則會產生無法在玻璃的表面上進行所期望的成膜(例如透明導電膜等的成膜)的問題。
因此，本發明的技術性課題在於，藉由提供即便板厚減小亦不易撓曲的玻璃基板，而實現畫素-透鏡間的距離短且具有適當的透明導電膜等的3D顯示器的視域控制部。
本發明者等人反覆進行了各種實驗，結果發現，通過嚴格限制玻璃基板的玻璃組成、尺寸，而能夠解決上述技術性課題，從而提出了本發明。亦即，本發明的液晶透鏡用玻璃基板的特徵在於：作為玻璃組成，以莫耳%計，含有45%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、0%~15%的B2O3、0%~15%的MgO、及0%~15%的CaO，且板厚為 400μm以下。
若如上述般限制玻璃組成，則可提高耐失透性、比楊氏模量(specific Young's modulus)。若耐失透性高，則容易成形為板厚400μm以下，若比楊氏模量大，則即便在板厚為400μm以下的情況下，玻璃基板亦不易撓曲。而且，若如上述般限制玻璃組成，則亦可降低密度、高溫黏性。
而且，若如上述般將玻璃基板的板厚限制為400μm以下，則可擴大3D顯示器中可立體觀看的視野角。而且，能夠對玻璃基板賦予可撓性，從而可將玻璃基板捲繞為捲狀而製作玻璃捲。若將玻璃基板設為玻璃捲的狀態，則能夠連續地進行透明導電膜的形成或偏光膜的貼附，從而液晶透鏡的生產效率得到飛躍性提高。
第二，本發明的液晶透鏡用玻璃基板較佳為比楊氏模量為29GPa/(g/cm3)以上。此處，「比楊氏模量」為將楊氏模量除以密度的值所得的值。「楊氏模量」是指利用周知的共振法等測定所得的值。「密度」可利用周知的阿基米德法等來測定。
第三，本發明的液晶透鏡用玻璃基板較佳為應變點(strain point)為650℃以上。此處，「應變點」是指根據ASTM C336而測定的值。
第四，本發明的液晶透鏡用玻璃基板較佳為密度為2.7g/cm3以下。
第五，本發明的液晶透鏡用玻璃基板較佳為102.5dPa ˙s時的溫度為1650℃以下。此處，「102.5dPa˙s時的溫度」相當於熔融溫度，是指利用鉑球提拉法測定所得的值。
第六，本發明的液晶透鏡用玻璃基板較佳為液相黏度為104.0dPa˙s以上。此處，「液相黏度」是指利用鉑球提拉法測定液相溫度下的玻璃的黏度所得的值。「液相溫度」是指將通過標準篩30目(500μm)而殘留於50目(300μm)的玻璃粉末加入至鉑舟之後，將該鉑舟在溫度梯度爐中保持24小時，測定結晶析出的溫度所得到的值。
第七，本發明的液晶透鏡用玻璃基板較佳為30℃~380℃時的熱膨脹係數為30×10-7/℃~50×10-7/℃。此處，「熱膨脹係數」是利用膨脹計測定所得的值，且是指30℃~380℃的溫度範圍下的平均值。
第八，本發明的液晶透鏡用玻璃基板較佳為利用溢流下拉法成形。此處，「溢流下拉法」亦被稱作熔融法，是使熔融玻璃從耐熱性的槽狀構造物的兩側溢出，一邊使溢出的熔融玻璃於槽狀構造物的下端合流，一邊向下方延伸成形而成形為玻璃基板。
第九，本發明的液晶透鏡用玻璃基板的特徵在於：作為玻璃組成，以莫耳%計，含有45%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、0%~15%的B2O3、0%~15%的MgO、及0%~15%的CaO，莫耳比MgO/CaO為0~1.5，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)為0~1，莫耳比MgO/Al2O3為0~1，莫耳比CaO/Al2O3為0~3，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.3，實質上不含有鹼金屬氧化物(Li2O、Na2O、K2O)、 As2O3、Sb2O3、PbO以及Bi2O，比楊氏模量為29GPa/(g/cm3)以上，30℃~380℃時的熱膨脹係數為30×10-7/℃~50×10-7/℃，密度為2.6g/cm3以下，液相黏度為105.0dPa˙s以上，寬度尺寸為500mm以上，長度尺寸為500mm以上，板厚為400μm以下。此處，「SrO+BaO」是指SrO與BaO的合量。「MgO+CaO」是指MgO與CaO的合量。「實質上不含有~」是指玻璃組成中的對象成分的含量小於0.1莫耳%的情況。例如，「實質上不含有As2O3」是指玻璃組成中的As2O3的含量小於0.1莫耳%的情況。
第十，本發明的液晶透鏡用玻璃基板的特徵在於：作為玻璃組成，以莫耳%計，含有45%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、0%~15%的B2O3、0%~15%的MgO及0%~15%的CaO，莫耳比MgO/CaO為0~1.5，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)為0~1，莫耳比MgO/Al2O3為0~1，莫耳比CaO/Al2O3為0~3，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.3，實質上不含有鹼金屬氧化物、As2O3、Sb2O3、PbO、以及Bi2O3，比楊氏模量為29GPa/(g/cm3)以上，30℃~380℃時的熱膨脹係數為30×10-7/℃~50×10-7/℃，密度為2.6g/cm3以下，液相黏度為105.0dPa˙s以上，板厚為400μm以下。
第十一，本發明的液晶透鏡的特徵在於：包括上述任一液晶透鏡用玻璃基板。
第十二，本發明的玻璃基板的特徵在於：板厚為400μm以下，且比楊氏模量為29GPa/(g/cm3)以上。另外， 本發明的玻璃基板特別適用於液晶透鏡用途，但亦可適用於液晶透鏡以外的有機電致發光(electroluminescence，EL)顯示器的基板用途等。
第十三，本發明的玻璃基板較佳為用於液晶透鏡。
根據以上的本發明，可提供一種即便板厚小亦不易撓曲的玻璃基板。因此，若使用該玻璃基板，則可製造畫素-透鏡間的距離短且具有適當的透明導電膜等的3D顯示器的視域控制部。
本發明的實施形態的液晶透鏡用玻璃基板，作為玻璃組成，以莫耳%計，含有45%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、0%~15%的B2O3、0%~15%的MgO、及0%~15%的CaO。以下表示如上述般限定各成分的含有範圍的理由。
SiO2的含量為45%~75%，較佳為50%~73%，更佳為55%~72%，進而更佳為60%~70%。若SiO2的含量過少，則難以實現低密度化。另一方面，若SiO2的含量過多，則高溫黏度會不當地變高，熔融性降低，除此以外，玻璃中容易產生失透結晶(白矽石(cristobalite))等的缺陷。
Al2O3的含量為5%~15%。若Al2O3的含量過少，則難以提高楊氏模量或耐熱性，且高溫黏性會不當地變高，熔融性容易降低。因此，Al2O3的較佳的下限範圍為7%以上、9%以上、10%以上、11%以上，尤佳為12%以上。另一方面，若Al2O3的含量過多，則液相溫度變高，耐失透 性容易降低。因此，Al2O3的較佳的上限範圍為14.5%以下、14%以下、13.5%以下，尤佳為13%以下。
B2O3作為熔劑而發揮作用，且是降低高溫黏性並提高熔融性的成分。B2O3的含量為0%~15%。若B2O3的含量過多，則因楊氏模量的降低，而難以提高比楊氏模量，且耐熱性或耐候性容易降低。因此，B2O3的較佳的上限範圍為11%以下、8%以下、5%以下、3%以下、1%以下，尤佳為0.5%以下。另外，若B2O3的含量少，則存在高溫黏性增高、氣泡品質下降的傾向，進而存在密度上升的傾向。
MgO的含量為0%~15%。MgO是如下的成分。亦即，MgO是不會使應變點降低，而降低高溫黏性並提高熔融性的成分。而且，MgO是鹼土類金屬氧化物中降低密度的效果最大的成分。進而，是提高楊氏模量的效果大的成分。然而，若MgO的含量過多，則液相溫度上升而耐失透性容易降低。因此，MgO的較佳的上限範圍為12%以下、10%以下，尤佳為9%以下，MgO的較佳的下限範圍為1%以上、1.5%以上、3%以上、3.5%以上、4%以上、6%以上，尤佳為7.5%以上。
CaO的含量為0%~15%。CaO是不會使應變點降低，而降低高溫黏性並顯著提高熔融性的成分。而且，在鹼土類金屬氧化物中，若使CaO的含量相對增加，則容易導致玻璃低密度化。然而，若CaO的含量過多，則熱膨脹係數或密度會不當地變高，且玻璃組成的成分平衡性被破壞，從而耐失透性容易降低。因此，CaO的較佳的上限範圍為 13%以下、12%以下、11%以下、10.5%以下、9%以下，尤佳為8%以下。而且，CaO的較佳的下限範圍為1%以上、3%以上、4%以上、5%以上，尤佳為5.5%以上。
除上述成分以外，例如亦可添加以下的成分。
SrO是不會使應變點降低，而降低高溫黏性並提高熔融性的成分，但若SrO的含量增多，則密度或熱膨脹係數容易上升。而且，若SrO的含量增多，則為了與Si的熱膨脹係數匹配，而必須使CaO或MgO的含量相對降低。而且，因該CaO或MgO的含量的降低，會容易導致耐失透性降低、或者楊氏模量降低、而高溫黏性上升的事態。因此，SrO的含量較佳為0%~10%、0%~5%、0%~3%、0%~1.8%、0%~1.4%、0%~1%，尤佳為0%~0.5%。
BaO是不會使應變點降低，而降低高溫黏性並提高熔融性，或者提高耐失透性的成分。若BaO的含量增多，則密度或熱膨脹係數容易上升。而且，若BaO的含量增多，則為了與Si的熱膨脹係數匹配，而必須使CaO或MgO的含量相對降低。結果，會容易導致耐失透性降低、或者楊氏模量降低、而高溫黏性上升的事態。因此，BaO的含量較佳為0%~10%。BaO的較佳的上限範圍為8%以下、6%以下、5%以下，尤佳為3%以下。而且，BaO的較佳的下限範圍為0.5%以上、1%以上、1.5%以上，尤佳為2%以上。
莫耳比MgO/CaO較佳為0~1.5。存在該值越大，則楊氏模量變高且高溫黏性降低的傾向，而若該值過大，則玻璃越容易失透。因此，莫耳比MgO/CaO的較佳的上限 範圍為1.4以下，較佳的下限範圍為0.2以上、0.4以上、0.6以上、0.8以上，尤佳為1以上。
莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)較佳為0~1。存在該值越大，則耐失透性提高的傾向，而若該值過大，則有高溫黏性、密度、熱膨脹係數變得過高，或者比楊氏模量降低之虞。因此，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)的較佳的上限範圍為0.8以下、0.6以下、0.5以下、0.45以下、0.4以下，尤佳為0.35以下。而且，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)的較佳的下限範圍為0.05以上、0.1以上、0.15以上、0.2以上、0.25以上，尤佳為0.3以上。
莫耳比MgO/Al2O3較佳為0~1。存在該值越大，則楊氏模量變高且高溫黏性降低的傾向，而若該值過大，則耐失透性降低，或者密度或熱膨脹係數變得過高。因此，莫耳比MgO/Al2O3的較佳的上限範圍為0.9以下、0.8以下、0.75以下，尤佳為0.7以下。而且，莫耳比MgO/Al2O3的較佳的下限範圍為0.2以上、0.3以上，尤佳為0.5以上。
莫耳比CaO/Al2O3較佳為0~3。存在該值越大，則楊氏模量變高且高溫黏性降低的傾向，而若該值過大，則液相黏度變得極高，密度或熱膨脹係數變得過高。莫耳比CaO/Al2O3的較佳的上限範圍為2以下、1.5以下、1以下、0.8以下，尤佳為0.6以下，較佳的下限範圍為0.1以上、0.2以上、0.3以上、0.4以上，尤佳為0.5以上。
莫耳比B2O3/SiO2較佳為0~0.3。存在該值越大，則高溫黏度降低、熔融性提高或密度降低或液相溫度降低的 傾向。然而若該值過大，則應變點、楊氏模量容易降低。因此，莫耳比B2O3/SiO2的較佳的上限範圍為0.25以下、0.2以下、0.15以下，尤佳為0.1以下。
MgO+CaO+SrO+BaO是降低液相溫度，且在玻璃中不易產生結晶異物的成分，而且是提高熔融性或成形性的成分。MgO+CaO+SrO+BaO的含量較佳為0%~25%、3%~20%、5%~19%、10%~19%、12%~19%、12.5%~19%，尤佳為14%~19%。若MgO+CaO+SrO+BaO的含量過少，則無法充分發揮作為熔劑的作用，熔融性容易降低，此外，熱膨脹係數變得過低，而難以與Si的熱膨脹係數匹配。另一方面，若MgO+CaO+SrO+BaO的含量過多，則有密度上升，難以實現低密度化，此外比楊氏模量容易降低，進而熱膨脹係數不當變高之虞。另外，「MgO+CaO+SrO+BaO」為MgO、CaO、SrO以及BaO的合量。
澄清劑是為了提高氣泡品質而使用的成分。先前，作為澄清劑，使用As2O3、Sb2O3。然而，As2O3、Sb2O3是對環境造成負荷的物質，自環境的觀點考慮，較理想的是削減該些成分的使用量。因此，若使用SnO2作為澄清劑，則既顧及環境的要求亦可提高氣泡品質。SnO2是在高溫域下發揮良好澄清作用的成分，並且是降低高溫黏性的成分。SnO2的含量較佳為0%~1%、0.001%~1%、0.01%~0.5%，尤佳為0.05%~0.3%。若SnO2的含量過多，則SnO2的失透結晶容易在玻璃中析出。另外，若SnO2的含量少於0.001%，則難以享有上述的效果。
As2O3、Sb2O3亦有效地作為澄清劑而發揮作用，本實施形態中，並非完全排除該些成分的含有，但自環境的觀點考慮，較佳為將該些成分的含量分別限制為小於0.1%，尤佳為小於0.05%。另外，F、Cl等的鹵素具有使熔融溫度低溫化並且促進澄清劑的作用的效果。因此，若添加鹵素，則可實現熔融成本低廉化且玻璃製造爐的長壽命化。然而，若F、Cl的含量過多，則有時會使形成在液晶透鏡用玻璃基板上的金屬的配線圖案發生腐蝕。因此，F、Cl的含量較佳為各自為1%以下、0.5%以下，小於0.1%、0.05%以下，尤佳為0.01%以下。
在不破壞玻璃特性的範圍內，作為澄清劑，亦可添加CeO2、SO3、C、金屬粉末(例如Al、Si等)。
ZnO是提高熔融性的成分，但若其含量過多，則玻璃容易失透，並且應變點容易降低，而且密度亦容易上升。因此，ZnO的含量較佳為0%~10%、0%~5%、0%~3%、0%~0.5%、0%~0.3%，尤佳為0%~0.1%。
ZrO2是提高耐候性的成分，但若其含量過多，則耐失透性容易降低，此外介電率或介電正切(dielectric tangent)容易上升。因此，ZrO2的含量較佳為0%~5%、0%~3%、0%~0.5%，尤佳為0.01%~0.2%。另外，在以耐失透性的提高為優先的情況下，較佳為將ZrO2的含量限制為0.01%以下。
TiO2是降低高溫黏性且提高熔融性的成分，並且是抑制曝曬作用(solarization)的成分，但若在玻璃組成中較 多地添加TiO2，則玻璃會著色，且透過率容易降低。因此，TiO2的含量較佳為0%~5%、0%~3%、0%~1%，尤佳為0%~0.02%。
P2O5是提高耐失透性的成分，但若在玻璃組成中較多地添加P2O5，則有在玻璃中容易產生分相、乳白，此外耐水性顯著降低之虞。因此，P2O5的含量較佳為0%~5%、0%~1%，尤佳為0%~0.5%。
Y2O3、Nb2O5，La2O3具有提高應變點的作用，但若該些成分的含量過多，則密度容易上升。因此，Y2O3、Nb2O5，La2O3的含量各自較佳為0%~3%、0%~1%，尤佳為0%~0.1%。
若鹼金屬氧化物的含量增多，則熱膨脹係數變高，或者應變點降低，或者薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)的特性劣化。因此，鹼金屬氧化物的含量較佳為0%~6%、0%~3%、0%~1%，尤佳為0%~0.1%。進而理想的是，實質上不含有鹼金屬氧化物。
自環境的觀點考慮，較佳為實質上不含有PbO、Bi2O3。
當然可適當選擇各成分的較佳的含有範圍，而構築較佳的玻璃組成範圍，其中，自耐失透性、密度、比楊氏模量、高溫黏性、環境的要求等的觀點考慮，尤佳為以下的玻璃組成範圍。
(1)以莫耳%計，含有50%~75%的SiO2、7%~15%的Al2O3、0%~11%的B2O3、0%~10%的MgO及0%~12%的CaO，莫耳比MgO/CaO為0~1.5，莫耳比(SrO+BaO) /(MgO+CaO)為0~0.5，莫耳比MgO/Al2O3為0~0.8，莫耳比CaO/Al2O3為0~1.5，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.2，且實質上不含有鹼金屬氧化物、As2O3、Sb2O3、PbO以及Bi2O3。
(2)以莫耳%計，含有55%~73%的SiO2、9%~15%的Al2O3、0%~8%的B2O3、1.5%~10%的MgO及3%~10.5%的CaO，莫耳比MgO/CaO為0.2~1.4，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)為0.1~0.5，莫耳比MgO/Al2O3為0.2~0.8，莫耳比CaO/Al2O3為0.2~1，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.2，實質上不含有鹼金屬氧化物、As2O3、Sb2O3、PbO以及Bi2O3。
(3)以莫耳%計，含有60%~73%的SiO2、10%~15%的Al2O3、0%~5%的B2O3、2%~10%的MgO及3%~8%的CaO，莫耳比MgO/CaO為0.6~1.4，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)為0.15~0.45，莫耳比MgO/Al2O3為0.2~0.8，莫耳比CaO/Al2O3為0.2~0.6，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.2，實質上不含有鹼金屬氧化物、As2O3、Sb2O3、PbO以及Bi2O3。
(4)以莫耳%計，含有60%~73%的SiO2、11%~15%的Al2O3、0%~3%的B2O3、3%~9%的MgO及3%~8%的CaO，莫耳比MgO/CaO為0.8~1.4，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)為0.15~0.4，莫耳比MgO/Al2O3為0.3~0.75，莫耳比CaO/Al2O3為0.3~0.6，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.15，實質上不含有鹼金屬氧化物、As2O3、Sb2O3、PbO 以及Bi2O3。
(5)以莫耳%計，含有60%~72%的SiO2、12%~15%的Al2O3、0%~3%的B2O3、6%~9%的MgO及5%~8%的CaO，莫耳比MgO/CaO為1~1.4，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)為0.15~0.3，莫耳比MgO/Al2O3為0.5~0.75，莫耳比CaO/Al2O3為0.4~0.6，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.1，實質上不含有鹼金屬氧化物、As2O3、Sb2O3、PbO以及Bi2O3。
(6)以莫耳%計，含有60%~72%的SiO2、12%~15%的Al2O3、0%~3%的B2O3、7.5%~9%的MgO及5%~8%的CaO，莫耳比MgO/CaO為1~1.4，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)為0.15~0.3，莫耳比MgO/Al2O3為0.5~0.7，莫耳比CaO/Al2O3為0.4~0.6，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.1，實質上不含有鹼金屬氧化物、As2O3、Sb2O3、PbO以及Bi2O3。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板中，板厚較佳為400μm以下、300μm以下、200μm以下，尤佳為100μm以下。板厚越小，則3D顯示器中可立體觀看的視野角越廣，並且玻璃基板越輕量，因而可使裝置輕量化。進而，玻璃基板的可撓性提高，因而可容易對裝置賦予可撓性，捲對捲(roll to roll)製程中亦可製造液晶透鏡。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板中，長度、寬度尺寸的各自的下限值較佳為500mm以上、700mm以上，尤佳為1000mm以上。另外，長度、寬度尺寸的各自的上限 值較佳為3000mm以下，尤佳為2500mm以下。長度、寬度尺寸越大，則越可製作大型3D顯示器，但若長度、寬度尺寸過大，則撓曲量變得過大，從而玻璃基板容易破損。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板中，表面粗糙度Ra較佳為50埃(Å)以下、30埃(Å)以下、10埃(Å)以下、5埃(Å)以下、3埃(Å)以下，尤佳為2埃(Å)以下。若表面粗糙度Ra大，則有形成於玻璃基板上的氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)等的膜的品質降低，從而引起裝置顯示不良之虞。此處，「表面粗糙度Ra」是指藉由依據JIS B0601：2001的方法測定所得的值。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板中，密度較佳為2.7g/cm3以下、2.68g/cm3以下、2.66g/cm3以下、2.63g/cm3以下、2.61g/cm3以下、2.59g/cm3以下、2.57g/cm3以下，尤佳為2.55g/cm3以下。若密度大，則難以使玻璃輕量化。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板中，熱膨脹係數較佳為30×10-7/℃~50×10-7/℃、32×10-7/℃~50×10-7/℃、35×10-7/℃~50×10-7/℃、37×10-7/℃~50×10-7/℃、38×10-7/℃~49×10-7/℃，尤佳為38×10-7/℃~46×10-7/℃。若熱膨脹係數處於上述範圍外，則由於與透明導電膜或圖案化等的膜的熱膨脹係數差，而玻璃基板上容易產生翹曲。而且，難以與顯示器裝置側的基板進行貼合。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板中，應變點較佳為650℃以上、670℃以上、690℃以上、700℃以上、715℃以 上、720℃以上，尤佳為730℃以上。若應變點變高，則即便在玻璃基板上進行導電膜的圖案化等的情況下，玻璃基板的尺寸變化亦減小。因此，能夠在玻璃基板的兩面進行高精度的圖案化。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板中，液相溫度較佳為1320℃以下、1290℃以下、1250℃以下、1220℃以下、1190℃以下，尤佳為1170℃以下。這樣，玻璃中難以產生失透結晶，因而藉由溢流下拉法等，容易成形板厚400μm以下的玻璃基板。結果，可提高玻璃基板的表面品質，且使玻璃基板的製造成本低廉化。另外，液相溫度為耐失透性的指標。液相溫度越低，則耐失透性越優異。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板中，液相黏度較佳為104.0dPa˙s以上、104.3dPa˙s以上、104.5dPa˙s以上、104.7dPa˙s以上、105.0dPa˙s以上、105.3dPa˙s以上，尤佳為105.5dPa˙s以上。這樣，成形時在玻璃中不易產生失透結晶，因而藉由溢流下拉法等，容易成形板厚400μm以下的玻璃基板。結果，可提高液晶透鏡用玻璃基板的表面品質，且使液晶透鏡用玻璃基板的製造成本低廉化。另外，液相黏度為成形性的指標，液相黏度越高，成形性越優異。
一般而言，高溫熔融會使玻璃熔融爐的負擔增加。玻璃熔融爐中所使用的氧化鋁或氧化鋯等的耐火物，越為高溫，則越激烈地侵蝕熔融玻璃。若耐火物的侵蝕量增多，則玻璃熔融爐的生命週期(life cycle)變短，因而玻璃基 板的製造成本高漲。而且，在高溫熔融的情況下，因玻璃熔融爐的構成構件中必須使用高耐熱性的構成構件，故玻璃熔融爐的構成構件比例增高，結果，熔融成本高漲。進而，高溫熔融必須將玻璃熔融爐的內部保持為高溫，因而與低溫熔融相比，運轉成本高漲。因此，102.5dPa˙s時的溫度較佳為1650℃以下、1640℃以下、1620℃以下、1600℃以下，尤佳為1580℃以下。若102.5dPa˙s時的溫度變得過高，則玻璃基板的製造成本高漲，此外氣泡品質容易降低。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板中，比楊氏模量較佳為29GPa/(g/cm3)以上、30GPa/(g/cm3)以上、30.5GPa/(g/cm3)以上、31GPa/(g/cm3)以上，尤佳為31.5GPa/(g/cm3)以上。比楊氏模量越高，則大型、薄壁的玻璃基板越不易因自身重量而撓曲。
作為3D顯示器的構成，可考慮LCD與液晶透鏡、OLED與液晶透鏡的組合等。該情況下，較佳為採用在製作各個裝置後將彼此貼合的製程。這樣，能夠事先將各個裝置的不良品去除，從而可提高3D顯示器的製造良率。另一方面，這樣，因附加了LCD、OLED的對向基板的厚度，故有3D的視野角變窄之虞。該情況下，較佳為在對本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板進行透鏡裝置的圖案化後，在該玻璃基板的背面形成CF等之後，形成為LCD或OLED的對向基板。若為此種構造，則畫素-透鏡間的距離實質上成為液晶透鏡用玻璃基板的厚度，從而可提高3D顯示器的視野角。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板可藉由如下而製作：將調配成規定的玻璃組成的玻璃配料投入至連續式玻璃熔融爐後，對該玻璃配料進行加熱熔融後，將所獲得的熔融玻璃澄清，之後供給至成形裝置而成形為薄板形狀等。
本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板較佳為利用溢流下拉法而成形。這樣，可製作未研磨而表面品質便良好的玻璃基板。其理由在於，在溢流下拉法的情況下，玻璃基板的應成為表面的面不與槽狀耐火物接觸，而以自由表面的狀態來成形。槽狀構造物的構造或材質只要可實現所期望的尺寸或表面品質即可，不作特別限定。另外，在朝向下方進行延伸成形時，對玻璃施加力的方法只要可實現所期望的尺寸或表面品質，則不作特別限定。例如，可採用如下方法，即，使具有充分大的寬度的耐熱性捲在與玻璃接觸的狀態下旋轉而延伸的方法，或者使多對耐熱性捲僅與玻璃的寬度方向端面附近接觸而延伸的方法。另外，液相溫度越低，或者液相黏度越高，則藉由溢流下拉法，越容易成形板厚400μm以下的玻璃基板。
除溢流下拉法以外，亦可採用其他成形方法。例如，可採用流孔下引(slot down draw)法、再拉法、浮動法等。
本發明的實施形態的玻璃基板的特徵在於：板厚為400μm以下，且比楊氏模量為29GPa/(g/cm3)以上，較佳為用於液晶透鏡中。本實施形態的玻璃基板的技術性特徵(較佳的組成、較佳的特性、效果)與已說明的本實施形態的液晶透鏡用玻璃基板的技術性特徵相同，因而省略 詳細說明。
[實例1]
以下，對本發明的實例進行說明。另外，以下的實例僅為例示。本發明不受以下的實例任何限定。
表1~表5表示本發明的實例(試樣No.1~試樣No.35)。
以如下般製作試樣No.1~試樣No.35。首先，將已調配成表中的玻璃組成的玻璃配料加入至鉑坩堝中，以1600℃熔融24小時後，流出於碳板上而成形為平形板狀。其次，對於所獲得的各試樣，評估密度ρ、熱膨脹係數α、應變點Ps、緩冷點Ta、軟化點Ts、104dPa˙s時的溫度、103dPa˙s時的溫度、102.5dPa˙s時的溫度、液相溫度TL、 液相黏度log10ηTL、楊氏模量、比楊氏模量、剛性率。
密度ρ是利用周知的阿基米德法測定所得的值。
熱膨脹係數α是利用膨脹計測定所得的值，且是30℃~380℃的溫度範圍下的平均值。
應變點Ps、緩冷點Ta、軟化點Ts是基於ASTM C336測定所得的值。
104.0dPa˙s時的溫度、103.0dPa˙s時的溫度、102.5dPa˙s時的溫度是利用鉑球提拉法測定所得的值。
液相溫度TL是將通過標準篩30目(500μm)而殘留在50目(300μm)的玻璃粉末加入至鉑舟後，將該鉑舟在溫度梯度爐中保持24小時，測定結晶析出的溫度所得的值。
液相黏度log10ηTL是利用鉑球提拉法測定液相溫度TL下的玻璃的黏度所得的值。
楊氏模量、剛性率為利用周知的共振法測定所得的值。
如表1~表5可知，試樣No.1~試樣No.35中，將玻璃組成限制在規定範圍內，因此密度ρ為2.66g/cm3以下，熱膨脹係數α為38×10-7/℃~46×10-7/℃，應變點Ps為712℃以上，102.5dPa˙s時的溫度為1653℃以下，液相溫度TL為1229℃以下，液相黏度log10ηTL為4.7以上，楊氏模量為78GPa以上，比楊氏模量為29.7GPa/(g/cm3)以上。尤其，試樣No.1~試樣No.35的耐失透性良好，因而容易成形為板厚400μm以下，進而比楊氏模量大，因此即便在板厚為400μm以下的情況下，玻璃基板亦不易撓曲。 因此，可認為試樣No.1~試樣No.35作為液晶透鏡用玻璃基板較佳。另外，試樣No.1~試樣No.35在玻璃組成中不含有As2O3、Sb2O3，而含有SnO2，因此氣泡品質良好。
[實例2]
在試驗熔融爐中將與試樣No.6、試樣No.34相對應的玻璃配料熔融後，藉由溢流下拉法，成形板寬1500mm、板厚250μm的液晶透鏡用玻璃基板。結果，液晶透鏡用玻璃基板的表面粗糙度Ra為20埃(Å)以下(參照表1、表5)。另外，成形時，藉由適當調整拉伸輥的速度、冷卻輥的速度、加熱裝置的溫度分佈、熔融玻璃的溫度、熔融玻璃的流量、板提拉速度，攪拌器的轉數等，來調節液晶透鏡用玻璃基板的表面品質。

Claims (11)

  1. 一種液晶透鏡用玻璃基板，其特徵在於：作為玻璃組成，以莫耳%計，含有45%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、0%~5%的B2O3、0%~15%的MgO及0%~15%的CaO，鹼金屬氧化物的含量為0%~6%，且板厚為100μm以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡用玻璃基板，其中比楊氏模量為29GPa/(g/cm3)以上。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述液晶透鏡用玻璃基板，其中應變點為650℃以上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡用玻璃基板，其中密度為2.7g/cm3以下。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡用玻璃基板，其中102.5dPa˙s時的溫度為1650℃以下。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡用玻璃基板，其中液相黏度為104.0dPa˙s以上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡用玻璃基板，其中在30℃~380℃的熱膨脹係數為30×10-7/℃~50×10-7/℃。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡用玻璃基板，其利用溢流下拉法而成形。
  9. 一種液晶透鏡用玻璃基板，其特徵在於：作為玻璃組成，以莫耳%計，含有45%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、0%~5%的B2O3、0%~15%的MgO、 及0%~15%的CaO，莫耳比MgO/CaO為0~1.5，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)為0~1，莫耳比MgO/Al2O3為0~1，莫耳比CaO/Al2O3為0~3，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.3，實質上不含有鹼金屬氧化物、As2O3、Sb2O3、PbO以及Bi2O3，比楊氏模量為29GPa/(g/cm3)以上，在30℃~380℃的熱膨脹係數為30×10-7/℃~50×10-7/℃，密度為2.6g/cm3以下，液相黏度為105.0dPa˙s以上，寬度尺寸為500mm以上，長度尺寸為500mm以上，板厚為100μm以下。
  10. 一種液晶透鏡用玻璃基板，其特徵在於：作為玻璃組成，以莫耳%計，含有45%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、0%~5%的B2O3、0%~15%的MgO、及0%~15%的CaO，莫耳比MgO/CaO為0~1.5，莫耳比(SrO+BaO)/(MgO+CaO)為0~1，莫耳比MgO/Al2O3為0~1，莫耳比CaO/Al2O3為0~3，莫耳比B2O3/SiO2為0~0.3，實質上不含有鹼金屬氧化物、As2O3、Sb2O3、PbO以及Bi2O3，比楊氏模量為29GPa/(g/cm3)以上，在30℃~380℃的熱膨脹係數為30×10-7/℃~50×10-7/℃，密度為2.6g/cm3以下，液相黏度為105.0dPa˙s以上，板厚為100μm以下。
  11. 一種液晶透鏡，其特徵在於包括如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之液晶透鏡用玻璃基板。
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