WO2014156906A1 - 透明基体の光学特性の評価方法、光学装置 - Google Patents

透明基体の光学特性の評価方法、光学装置 Download PDF

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light
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具展 妹尾
裕介 小林
聡司 大神
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旭硝子株式会社
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1306—Details
    • G02F1/1309—Repairing; Testing

Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating optical characteristics of a transparent substrate and an optical apparatus.
  • a cover made of a transparent substrate is disposed for protection of the display device.
  • a method of performing an anti-glare process for forming a concavo-convex shape on the surface of a transparent substrate is employed.
  • Patent Document 1 discloses a method for evaluating the reflection on a display device using a special device.
  • Patent Document 1 discloses a method for evaluating the reflection on a display device using a special device.
  • the optical characteristics required for the transparent substrate are not limited to the reduction of reflection. That is, the transparent substrate is required to have appropriate optical characteristics for resolution and reflected image diffusibility depending on the application. Accordingly, when selecting a transparent substrate, it is not sufficient to simply consider any one of the optical characteristics, and it is often necessary to consider a plurality of appropriate optical characteristics at the same time.
  • the resolution described here represents how much an image that matches the display image can be obtained when the display image is viewed through the transparent substrate.
  • the reflected image diffusibility indicates how much the reflected image of an object (for example, illumination) placed around the transparent substrate matches the original object.
  • some optical properties required for the transparent substrate are often in a trade-off relationship.
  • antiglare treatment is applied to the surface of the transparent substrate.
  • the resolution of the transparent substrate tends to be lowered.
  • an antiglare treatment is to be applied to a transparent substrate based on a plurality of optical characteristics, it may be difficult to select an appropriate antiglare treatment.
  • the present invention has been made in view of such a background, and in the present invention, according to the purpose and application, the transparent substrate can be appropriately selected, an evaluation method of the optical properties of the transparent substrate, An object of the present invention is to provide an optical device having a transparent substrate in an appropriate range by the evaluation method.
  • the present invention relates to a method for evaluating the optical characteristics of a transparent substrate having first and second surfaces arranged on the display surface side of a display device, wherein the quantified resolution index value of the transparent substrate is quantified.
  • a method for evaluating the optical characteristics of a transparent substrate is provided, wherein the optical characteristics of the transparent substrate are evaluated using two index values of the reflected image diffusivity index value.
  • the quantified resolution index value is: First light is irradiated from the second surface side of the transparent substrate in a direction parallel to the thickness direction of the transparent substrate (direction of angle 0 °), and the light receiving angle is set in the thickness direction of the transparent substrate. And measuring the brightness of the transmitted light transmitted from the first surface side to obtain the brightness of the total transmitted light, by changing in the range of ⁇ 90 ° to + 90 °.
  • a step of obtaining an angle (peak angle) at which the luminance of the transmitted light is maximum, a step of calculating a resolution index value T from the following equation (1), and a resolution index value T (Brightness of total transmitted light ⁇ Brightness of transmitted light at peak angle) / (Brightness of total transmitted light) Equation (1) May be obtained.
  • the quantified reflected image diffusivity index value is:
  • the second light is irradiated from the first surface side of the transparent substrate in the direction of 30 ° with respect to the thickness direction of the transparent substrate, and the light receiving angle is 0 ° with respect to the thickness direction of the transparent substrate.
  • the resolution index value and / or the reflected image diffusibility index value may be obtained using a goniometer.
  • the display device may be one selected from the group consisting of an LCD device, an OLED device, a PDP device, an electronic book, and a tablet display device.
  • the transparent substrate may be made of soda lime glass or aluminosilicate glass.
  • At least one of the first and second surfaces of the transparent substrate may be chemically strengthened.
  • the first surface of the transparent substrate may be antiglare treated.
  • At least one treatment method selected from the group consisting of frost treatment, etching treatment, sand blast treatment, lapping treatment, and silica coating treatment is applied to the first surface of the transparent substrate. May be implemented.
  • an optical device having a display device and a transparent substrate disposed on the display surface side of the display device,
  • the transparent substrate has first and second surfaces;
  • a resolution index value T quantified by the following method and a reflected image diffusivity index value D, Resolution index value T ⁇ 0.7, Reflected image diffusivity index value D ⁇ 0.6
  • An optical device is provided that is characterized by:
  • the resolution index value T is First light is irradiated from the second surface side of the transparent substrate in a direction parallel to the thickness direction of the transparent substrate (direction of angle 0 °), and the light receiving angle is set in the thickness direction of the transparent substrate.
  • the brightness of the reflected light reflected from the first surface is measured in a range of up to + 90 °, and an angle at which the brightness of the reflected light is maximized (referred to as a peak angle) is obtained.
  • a peak angle an angle at which the brightness of the reflected light is maximized
  • the transparent substrate may be made of soda lime glass or aluminosilicate glass.
  • At least one of the first and second surfaces of the transparent substrate may be chemically strengthened.
  • the first surface of the transparent substrate may be antiglare treated.
  • At least one treatment method selected from the group consisting of a frost treatment, an etching treatment, a sand blast treatment, a lapping treatment, and a silica coating treatment is applied to the first surface of the transparent substrate. May be implemented.
  • the display device may be one selected from the group consisting of an LCD device, an OLED device, a PDP device, an electronic book, and a tablet display device.
  • FIG. 5 is a view collectively showing transparent substrates having reflected image diffusivities of level 1 to level 12; It is the graph which showed an example of the relationship between the level (vertical axis) of the reflected image diffusivity visually obtained in each transparent substrate, and the reflected image diffusivity index value D (horizontal axis).
  • a method for evaluating the optical properties of a transparent substrate having first and second surfaces, which is disposed on the display surface side of a display device An optical characteristic of the transparent substrate is evaluated using two index values of the quantified resolution index value of the transparent substrate and the quantified reflected image diffusibility index value.
  • An evaluation method is provided.
  • the transparent substrate disposed on the display surface side of the display device is required to have optical characteristics such as resolution and reflected image diffusibility. Therefore, in selecting a transparent substrate, it is often insufficient to consider only a single optical characteristic.
  • the two optical characteristics of the resolution index value of the transparent substrate and the reflected image diffusivity index value are determined.
  • the transparent substrate can be selected in consideration of the two optical characteristics in total, the transparent substrate can be selected more appropriately.
  • values obtained by quantifying the resolution of the transparent substrate and the reflected image diffusivity are used. For this reason, regarding each optical characteristic of resolution and reflected image diffusibility, these optical characteristics can be objectively and quantitatively determined regardless of the subjectivity or preconception of the observer.
  • the two optical characteristics of the transparent substrate can be quantitatively and comprehensively evaluated. Therefore, in the method according to the present invention, it is possible to appropriately select a transparent substrate having optimal optical characteristics according to the purpose and application.
  • FIG. 1 schematically shows a flow of a method for obtaining a resolution index value of a transparent substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the method for obtaining the resolution index value of the transparent substrate is as follows: (A) First light is irradiated from the second surface side of the transparent substrate in a direction parallel to the thickness direction of the transparent substrate, and the light receiving angle is ⁇ 90 ° to + 90 ° with respect to the thickness direction of the transparent substrate.
  • Step S110 First, a transparent substrate having first and second surfaces facing each other is prepared.
  • the transparent substrate may be made of any material as long as it is transparent.
  • the transparent substrate may be, for example, glass or plastic.
  • the composition of the glass is not particularly limited.
  • the glass may be, for example, soda lime glass or aluminosilicate glass.
  • the first and / or second surfaces may be chemically strengthened.
  • the chemical strengthening treatment means that a glass substrate is immersed in a molten salt containing an alkali metal, and an alkali metal (ion) having a small ionic radius existing on the outermost surface of the glass substrate is converted into an ionic radius existing in the molten salt.
  • This is a generic term for technologies that substitute for large alkali metals (ions).
  • an alkali metal (ion) having an ionic radius larger than that of the original atom is arranged on the surface of the treated glass substrate. For this reason, compressive stress can be given to the surface of a glass substrate, and the intensity
  • the glass substrate contains sodium ions (Na + )
  • the sodium ions are replaced with, for example, potassium ions (Ka + ) by the chemical strengthening treatment.
  • the lithium ions may be replaced with, for example, sodium ions (Na + ) and / or potassium ions (Ka + ) by chemical strengthening treatment.
  • the transparent substrate is made of plastic
  • the composition of the plastic is not particularly limited.
  • the transparent substrate may be a polycarbonate substrate, for example.
  • an anti-glare step may be performed on the first surface of the transparent substrate before step S110.
  • the method of anti-glare processing is not particularly limited.
  • the anti-glare process may be, for example, a frost process, an etching process, a sand blast process, a lapping process, or a silica coat process. Further, a similar effect can be obtained by applying a film that has been subjected to anti-glare treatment in advance to the transparent substrate without subjecting the transparent substrate itself to anti-glare treatment.
  • the first surface of the transparent substrate after the antiglare treatment may have a surface roughness (arithmetic average roughness Ra) in the range of 0.05 ⁇ m to 0.5 ⁇ m, for example.
  • the first light passes through the transparent substrate and is emitted from the first surface.
  • the angle ⁇ for receiving the light emitted from the first surface in the direction of 0 ° is changed in the range of ⁇ 90 ° to + 90 °, and the brightness of the transmitted light is measured for each angle.
  • the pitch of the light receiving angle may be determined by the capability of the measuring apparatus, but in this embodiment, the pitch is 1 °.
  • Step S120 the angle at which the brightness of the transmitted light is maximum among the measured angles is defined as “peak angle”, and the brightness at that angle is defined as “the brightness of transmitted light at the peak angle”. Further, the sum of the luminance distribution of the light transmitted through the transparent substrate and emitted from the first surface is defined as “the luminance of all transmitted light”.
  • the peak angle is obtained.
  • the brightness of the transmitted light at the peak angle can also be obtained from the measurement result in step S110. Note that the measurement curve obtained by smoothly connecting the measured values of the brightness of the transmitted light measured in step S110 is assumed to be substantially bilaterally symmetric about the incident direction, that is, the direction at an angle of 0 °. If there is an irregular peak, the peak angle is obtained by excluding this peak in advance.
  • the resolution index value T (Brightness of total transmitted light ⁇ Brightness of transmitted light at peak angle) / (Brightness of total transmitted light) Equation (1)
  • the brightness of the total transmitted light means an integrated value in a range where the light receiving angle is in the range of ⁇ 90 ° to + 90 ° in the measurement curve obtained by smoothly connecting the measured values of the brightness of the transmitted light measured in step S110.
  • the brightness of the transmitted light at the peak angle means an integrated value in the range of the peak angle ⁇ 0.5 ° determined in step S120 in the measurement curve of the brightness of the transmitted light measured in step S110. .
  • the resolution index value T correlates with an observer's visual resolution determination result, as will be described later, and shows a behavior close to human visual perception.
  • a transparent substrate having a large resolution index value T close to 1
  • a transparent substrate having a small resolution index value T has a good resolution. Therefore, the resolution index value T can be used as a quantitative index when determining the resolution of the transparent substrate.
  • FIG. 2 schematically shows an example of a measuring apparatus used when obtaining the resolution index value T represented by the above-described formula (1).
  • the measuring apparatus 200 includes a light source 250 and a detector 270, and a transparent substrate 210 is disposed in the measuring apparatus 200.
  • the transparent substrate 210 has a first surface 212 and a second surface 214.
  • the light source 250 emits first light 262 toward the transparent substrate 210.
  • the type of the light source 250 is not particularly limited, and may be anything that emits light in the visible light region, for example.
  • a halogen lamp or the like can be used.
  • the detector 270 receives the transmitted light 264 emitted from the first surface 212 and detects its luminance.
  • the detector 270 is not particularly limited as long as it can measure the luminance corresponding to the light source used. A photodiode or the like can be used.
  • the transparent substrate 210 is arranged so that the second surface 214 is on the light source 250 side and the first surface 212 is on the detector 270 side. Accordingly, the first light detected by the detector 270 is transmitted light 264 that has passed through the transparent substrate 210.
  • the surface subjected to the antiglare treatment becomes the first surface 212 of the transparent substrate 210. That is, in this case, the transparent substrate 210 is disposed in the measuring apparatus 200 such that the antiglare-treated surface is on the detector 270 side.
  • the first light 262 is irradiated at an angle ⁇ parallel to the thickness direction of the transparent substrate 210.
  • this angle ⁇ is defined as 0 °.
  • the range of ⁇ 0 ° ⁇ 0.5 ° is defined as the angle 0 ° in consideration of the error of the measuring apparatus.
  • the first light 262 is irradiated from the light source 250 toward the transparent substrate 210. Then, for example, at the position shown in FIG. 2, that is, at the position where the detector 270 is symmetrical with the light source across the transparent substrate 210, the transmission emitted from the first surface 212 side of the transparent substrate 210 using the detector 270. Light 264 is detected. As a result, 0 ° transmitted light is detected.
  • the angle ⁇ at which the detector 270 receives the transmitted light 264 is changed in the range of ⁇ 90 ° to + 90 °, and the same operation is performed.
  • the transmitted light 264 transmitted through the transparent substrate 210 and emitted from the first surface 212 in the range of ⁇ 90 ° to + 90 °, that is, the total transmitted light is detected.
  • the resolution index value T of the transparent substrate 210 can be obtained by the above-described equation (1).
  • FIG. 3 schematically shows a flow of a method for obtaining a reflection image diffusivity index value of a transparent substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the method for obtaining the reflected image diffusivity index value of the transparent substrate is as follows: (A ′) Second light is irradiated from the first surface side of the transparent substrate in the direction of 30 ° with respect to the thickness direction of the transparent substrate, and the light receiving angle is 0 ° with respect to the thickness direction of the transparent substrate.
  • Step S210 First, a transparent substrate having first and second surfaces facing each other is prepared.
  • the material, composition, etc. of the transparent substrate are the same as those shown in step S110 described above, and will not be described further here.
  • the second light is irradiated from the first surface side of the prepared transparent substrate toward the direction of 30 ° ⁇ 0.5 ° with respect to the thickness direction of the transparent substrate.
  • the second light is reflected on the first surface of the transparent substrate.
  • the light receiving angle is changed in the range of 0 ° to + 90 ° with respect to the thickness direction of the transparent substrate, and the received luminance is measured.
  • Step S220 Next, an angle at which the luminance of the reflected light is maximized is obtained, and the angle is called “peak angle”, and the luminance at the angle is called “luminance at the peak angle”. Further, the luminance at an angle 1 ° larger than the peak angle is called “the luminance at the peak angle + 1 °”, and the luminance at an angle 1 ° smaller than the peak angle is called “the luminance at the peak angle ⁇ 1 °”. Note that the measurement curve obtained by smoothly connecting the measured values of the brightness of the reflected light measured in step S210 is assumed to be substantially symmetrical about the specular reflection angle, but an irregular peak due to the presence of surface foreign matter or the like. If there is, the peak angle is obtained by excluding this in advance.
  • the reflected image diffusivity index value D ((Luminance at peak angle + 1 °) + (Luminance at peak angle-1 °)) / 2 / (Luminance at peak angle) Equation (2)
  • the luminance at the peak angle means an integrated value in the range of the peak angle ⁇ 0.5 ° in the measurement curve obtained by smoothly connecting the measured values of the luminance of the reflected light.
  • the luminance at the peak angle + 1 ° means the integrated value in the range of the peak angle + 1 ° ⁇ 0.5 ° in the measurement curve of the luminance of the reflected light
  • the luminance at the peak angle ⁇ 1 ° is the same.
  • This reflected image diffusivity index value D correlates with the result of the judgment of the reflected image diffusibility by the observer's visual observation, as will be described later, and it has been confirmed that the reflected image diffusibility index value D exhibits a behavior close to human visual perception.
  • a transparent substrate having a large reflected image diffusivity index value D (a value close to 1) is excellent in reflected image diffusivity, and conversely, a transparent substrate having a small reflected image diffusivity index value D is reflected. Image diffusibility tends to be inferior. Therefore, the reflected image diffusibility index value D can be used as a quantitative index when judging the reflected image diffusibility of the transparent substrate.
  • FIG. 4 schematically shows an example of a measuring apparatus used when obtaining the reflected image diffusivity index value D represented by the above-described formula (2).
  • the measurement apparatus 300 includes a light source 350 and a detector 370, and the transparent substrate 210 is disposed in the measurement apparatus 300.
  • the transparent substrate 210 has a first surface 212 and a second surface 214.
  • the light source 350 emits the second light 362 toward the transparent substrate 210.
  • the type of the light source 350 is not particularly limited, and may be any light source that emits light in the visible light region, for example. For example, a halogen lamp or the like can be used.
  • the detector 370 receives the reflected light 364 reflected from the first surface 212 and detects its brightness.
  • the detector 370 is not particularly limited as long as it can measure the luminance corresponding to the light source used. A photodiode or the like can be used.
  • the transparent substrate 210 is disposed so that the first surface 212 is on the light source 350 and the detector 370 side. Therefore, the second light detected by the detector 370 is reflected light 364 reflected by the transparent substrate 210.
  • the surface subjected to the antiglare treatment becomes the first surface 212 of the transparent substrate 210. That is, in this case, the transparent substrate 210 is disposed in the measurement apparatus 300 such that the antiglare-treated surface is on the light source 350 and the detector 370 side.
  • the second light 362 is irradiated at an angle inclined by 30 ° with respect to the thickness direction of the transparent substrate 210.
  • a range of 30 ° ⁇ 0.5 ° is defined as an angle of 30 ° in consideration of an error of the measuring apparatus.
  • a peak angle range of ⁇ 0.5 ° is a peak angle
  • a peak angle range of + 1 ⁇ 0.5 ° is a peak angle of + 1 °
  • a peak angle range of ⁇ 1 ⁇ 0.5 ° is a peak angle of ⁇ 1 °.
  • the second light 362 is irradiated from the light source 350 toward the transparent substrate 210, and the detector 370 is moved in the range of 0 ° to + 90 ° at an angle ⁇ at which the reflected light 364 is measured. Change the brightness of the reflected light.
  • the peak angle at which the light reception luminance of the detector 370 is maximized is detected, and from the luminance at the peak angle, the peak angle + 1 °, and the peak angle ⁇ 1 °, the above equation (2) is used to calculate the transparent substrate 210.
  • the reflected image diffusivity index value D can be acquired.
  • Such measurement can be easily performed by using a commercially available goniometer (variable photometer).
  • FIG. 5 is a diagram plotting an example of the relationship between the resolution index value T (horizontal axis) and the reflected image diffusivity index value D (vertical axis) obtained in various transparent substrates.
  • the resolution index value T on the horizontal axis is smaller, the resolution of the transparent substrate is improved, and as the reflected image diffusivity index value D on the vertical axis is larger, the reflected image diffusibility of the transparent substrate is improved.
  • an ideal transparent substrate region having both a good (high) resolution and a good reflected image diffusibility is represented by a hatched region labeled Ideal.
  • a candidate transparent substrate is selected from various transparent substrates in consideration of only a single optical characteristic, for example, resolution, it is included in the area A indicated by hatching in FIG.
  • the transparent substrate to be selected is uniformly selected. That is, in such a method, a transparent substrate having poor reflected image diffusibility is included in the selection candidate transparent substrate.
  • the transparent substrate included in the area B indicated by hatching in FIG. 5 is uniformly selected, and a transparent substrate with inferior resolution is selected as a selection candidate. It will be included in the transparent substrate.
  • the resolution and the reflected image diffusivity are in a trade-off relationship, and it is substantially possible to obtain a transparent substrate having both characteristics, that is, a transparent substrate existing in an area indicated as Ideal. Impossible. For this reason, an appropriate transparent substrate cannot be selected simply by separately considering resolution and reflected image diffusibility.
  • an appropriate transparent substrate can be selected in consideration of both optical characteristics at once. It becomes possible. That is, in such a selection method, a transparent substrate can be appropriately selected according to the purpose and application, that is, the transparent substrate is selected so that the best characteristics can be exhibited in terms of resolution and reflected image diffusibility. It becomes possible to select.
  • the range between the resolution index value T and the reflected image diffusivity index value D can be selected according to the distance between the display unit of the display device and the transparent substrate, the required performance, and the like. it can.
  • the outline of the reflected image is not visible particularly on a transparent substrate applied to an optical device intended to read a text such as an electronic book (E-reader, a display device equipped with electronic paper).
  • Such reflection image diffusivity is regarded as important. Therefore, the reflected image diffusivity index value D in which the outline of the reflected image cannot be seen is selected (for example, D ⁇ 0.6), and the highest possible resolution index value is selected (for example, T ⁇ 0.7).
  • the two optical characteristics can be considered comprehensively and quantitatively, and therefore, the transparent substrate is more appropriately selected according to the purpose of use and application. It becomes possible.
  • the use of the peak angle makes it difficult to be affected by irregularities on the sample surface, so that an effect of stabilizing the measurement result can be expected.
  • FIG. 6 schematically shows a cross section of an optical device according to an embodiment of the present invention.
  • the optical device 500 includes a display device 510 and a transparent substrate 560.
  • the transparent substrate 560 has a first surface 562 and a second surface 564, and is disposed on the display surface side of the display device 510 so that the second surface is on the display device 510 side.
  • the transparent substrate 560 is directly placed on the display device 510.
  • the transparent substrate 560 is not necessarily in contact with the display device 510, and another transparent member or space may be disposed between the two.
  • the transparent substrate 560 is made of, for example, glass (for example, soda lime glass or aluminosilicate glass) or plastic (for example, polycarbonate).
  • glass for example, soda lime glass or aluminosilicate glass
  • plastic for example, polycarbonate
  • at least one of the first surface 562 and the second surface 564 of the transparent substrate 560 may be chemically strengthened. Thereby, the strength of the transparent substrate 560 is improved.
  • the first surface 562 of the transparent substrate 560 may be antiglare treated. Since the anti-glare processing has already been described, the description thereof is omitted here.
  • the display device 510 has a display surface (not shown), and the transparent substrate 560 is disposed so as to cover the display surface.
  • the display device 510 may be any device as long as it has a function of displaying an image on the display surface.
  • the display device 510 is, for example, an LCD device, an OLED device, a PDP device, an electronic book (also referred to as a display device equipped with electronic paper, an E-reader, or the like) or a tablet display device.
  • the first surface 562 side of the transparent substrate 560 is the viewing side.
  • the transparent substrate 560 has the following optical characteristics: Resolution index value T ⁇ 0.7, Reflected image diffusivity index value D ⁇ 0.6.
  • the resolution index value T and the reflected image diffusivity index value D are values obtained by the above-described method.
  • the resolution index value T is preferably not more than 0.6, more preferably not more than 0.5, since 500 or more are favorable as a visual resolution level (number of TVs).
  • the reflection image diffusibility index value D is preferably 7 or more, more preferably 0.8 or more, since the reflection image diffusibility level is preferably 7 or more.
  • the transparent substrate 560 having such optical characteristics has good resolution and reflected image diffusibility, and the light (image) from the display device 510 side can be viewed relatively clearly.
  • the optical device 500 including the transparent substrate 560 having such optical characteristics is, for example, an electronic book or the like (E-reader, a display device including electronic paper), an optical device intended to read a sentence, Is preferred.
  • a transparent substrate whose first surface was antiglare treated by various methods was prepared. All the transparent substrates were made of glass. The thickness of the transparent substrate was selected from the range of 0.5 mm to 3.0 mm.
  • each transparent substrate was placed above the standard test chart.
  • the transparent substrate was disposed so that the first surface (that is, the antiglare-treated surface) side of the transparent substrate was opposite to the standard test chart.
  • the distance between the transparent substrate and the standard test chart was 1 cm.
  • the standard test chart was visually observed through the transparent substrate, and the limit (number of Tv) of bars that could be visually confirmed was evaluated. Thereby, the visual resolution level was determined for each transparent substrate.
  • the maximum value of the number of Tvs in this standard test chart is 2000.
  • Step S110 to S130 were performed, and the resolution of each transparent substrate was calculated from Equation (1).
  • the index value T was calculated.
  • step S120 the range of the light receiving angle in this measuring apparatus was ⁇ 85 ° to + 85 ° due to the restrictions on the configuration of the measuring apparatus. Since the amount of transmitted light at ⁇ 90 ° to ⁇ 85 ° and + 85 ° to + 90 ° is almost 0, there is no significant effect on the calculation of the resolution index value T even within this measurement range.
  • FIG. 7 shows an example of the relationship between the visually determined resolution level determination result (vertical axis) and the resolution index value T (horizontal axis) obtained for each transparent substrate.
  • FIG. 7 shows that a negative correlation is obtained between the two.
  • the resolution index value T is around 0.1, there are a plurality of visual resolution levels that are saturated at the maximum value of 2000.
  • the resolution index value T corresponds to the tendency of the observer to visually determine the resolution, and therefore the resolution index value T can be used to determine the resolution of the transparent substrate.
  • the resolution of the transparent substrate can be objectively and quantitatively determined by using the resolution index value T.
  • each transparent substrate was visually observed from the first surface (that is, antiglare-treated surface) side, and the reflection image diffusibility was evaluated in 12 stages from level 1 to level 12.
  • the observation direction is 45 ° with respect to the thickness direction of the transparent substrate. However, the observation direction is not substantially different from the result of 30 °.
  • FIG. 8 collectively shows examples of reflected image diffusibility of each of level 1 to level 12 for reference.
  • this figure was obtained by each image
  • the reflected image of the transparent substrate gradually decreases from level 1 to level 12, that is, the reflected image diffusivity of the transparent substrate tends to improve.
  • This level 1 state was obtained with a transparent substrate on which no antiglare treatment was applied to any surface.
  • Steps S210 to S230 described above were performed, and the reflection of each transparent substrate was calculated from Equation (2).
  • the image diffusivity index value D was calculated.
  • step S210 the range of the light receiving angle in the present measuring device was + 5 ° to + 85 ° due to structural limitations as the measuring device. Since the amount of reflected light at 0 ° to + 5 ° and + 85 ° to + 90 ° is almost 0, there is no significant effect on the calculation of the reflected image diffusibility index value D even in this measurement range.
  • FIG. 9 shows an example of the relationship between the visually reflected image diffusibility level (vertical axis) and the reflected image diffusivity index value D (horizontal axis) obtained in each transparent substrate.
  • the angle (incident angle) of the irradiation direction of the second light with respect to the thickness direction of the transparent substrate is 20 ° and 45 °. The measurement results are also shown.
  • the correlation coefficient is 0.8 when the reflected image diffusivity level is 7 or more. It was found to be preferable.
  • the transparent substrate considering the purpose of use of the transparent substrate, it is preferable to combine good resolution and reflected image diffusibility at a wide incident angle of about 0 to 60 °, and therefore evaluation at an intermediate value of 30 ° is particularly preferable. .
  • the reflected image diffusivity index value D corresponds to the tendency of the level of reflected image diffusivity visually observed by the observer, and therefore the reflected image diffusivity index value D is used to determine the reflected image diffusibility of the transparent substrate. It suggests that you can. In other words, it can be said that the reflected image diffusibility of the transparent substrate can be objectively and quantitatively determined by using the reflected image diffusivity index value D.
  • the resolution index value T and the reflected image diffusivity index value D can be used as quantitative indices of the resolution and reflected image diffusivity of the transparent substrate, respectively.
  • the present invention can be used for a transparent substrate installed in various display devices such as an LCD device, an OLED device, a PDP device, an electronic book, and a tablet display device.

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Abstract

【解決手段】表示装置の表示面側に配置される、第１および第２の表面を有する透明基体の光学特性の評価方法であって、透明基体の定量化された解像度指標値、および定量化された反射像拡散性指標値の２つの指標値を用いて、前記透明基体の光学特性を評価することを特徴とする透明基体の光学特性の評価方法。

Description

透明基体の光学特性の評価方法、光学装置
　本発明は、透明基体の光学特性の評価方法、光学装置に関する。
　一般に、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）装置等の表示装置の表示面側には、該表示装置の保護のため、透明基体で構成されたカバーが配置される。
　しかしながら、表示装置上にこのような透明基体を設置した場合、透明基体を介して表示装置の表示画を視認しようとした際に、しばしば、周辺に置かれているものの映り込みが発生する場合がある。透明基体にそのような映り込みが生じると、表示画の視認者は、表示画を視認することが難しくなる上、不快な印象を受けるようになる。
　そこで、このような映り込みを抑制するため、例えば、透明基体の表面に、凹凸形状を形成するアンチグレア処理を実施する方法等が採用されている。
　なお、特許文献１には、特殊な装置を用いて、表示装置への映り込みを評価する方法が示されている。
日本国特開２００７－１４７３４３号公報
　前述のように、特許文献１には、特殊な装置を用いて、表示装置への映り込みを評価する方法が示されている。
　しかしながら、透明基体に要求される光学特性は、映り込みの低減のみに限られるものではない。すなわち、透明基体には、用途に応じて、解像度、反射像拡散性は適切な光学特性が求められる。従って、透明基体を選定する際に、いずれか１つの光学特性を単純に考慮するのみでは不十分であり、しばしば、適切な複数の光学特性を同時に考慮する必要が生じ得る。
　ここで述べる解像度は、透明基体を通して表示画を視認した際に、表示画とどの程度一致した像が得られるかを表すものである。また反射像拡散性は、透明基体の周辺に置かれている物体（例えば照明）の反射像が、元の物体とどの程度一致しているかを表すものである。
　一方、透明基体に要求される光学特性の中には、しばしば、トレードオフの関係にあるものが存在する。例えば、一般に、反射像拡散性を高める際には、透明基体の表面にアンチグレア処理が施工される。しかしながら、このようなアンチグレア処理を施工した場合、透明基体の解像度は低下する傾向にある。このように、複数の光学特性に基づいて、透明基体にアンチグレア処理を施工しようとすると、適正なアンチグレア処理を選定することが難しくなる場合がある。
　本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、目的や用途などに応じて、透明基体を適正に選定することが可能な、透明基体の光学特性の評価方法と、前記評価方法で適切な範囲にある透明基体を有する光学装置を提供することとを目的とする。
　本発明では、表示装置の表示面側に配置される、第１および第２の表面を有する透明基体の光学特性の評価方法であって、透明基体の定量化された解像度指標値、定量化された反射像拡散性指標値の２つの指標値を用いて、前記透明基体の光学特性を評価することを特徴とする透明基体の光学特性の評価方法が提供される。
　ここで、本発明による方法において、前記定量化された解像度指標値は、
　前記透明基体の前記第２の表面側から、前記透明基体の厚さ方向と平行な方向（角度０゜の方向）に第１の光を照射し、受光角度を前記透明基体の厚さ方向に対して－９０゜～＋９０゜の範囲で変化させ、前記第１の表面側から透過する透過光の輝度を測定して全透過光の輝度を求めるステップと、
　前記透過光の輝度が最大となる角度（ピーク角度）を求めるステップと
　以下の式（１）から、解像度指標値Ｔを算定するステップと
　解像度指標値Ｔ＝
　（全透過光の輝度－ピーク角度での透過光の輝度）／（全透過光の輝度）　式（１）
　により得られても良い。
　また、本発明による方法において、前記定量化された反射像拡散性指標値は、
　前記透明基体の前記第１の表面側から、前記透明基体の厚さ方向に対して３０゜の方向に第２の光を照射し、受光角度を前記透明基体の厚さ方向に対して０°～＋９０°の範囲で変化させ、前記第１の表面で反射される反射光の輝度を測定するステップと、
　前記反射光の輝度が最大となる角度（ピーク角度）を求めるステップと、
　以下の式（２）から、反射像拡散性指標値Ｄを算定するステップと
　反射像拡散性指標値Ｄ＝
（（ピーク角度＋１°での輝度）＋（ピーク角度－１°での輝度））／２
／（ピーク角度での輝度）　　式（２）
　により得られても良い。
　また、本発明による方法において、前記解像度指標値および／または反射像拡散性指標値は、ゴニオメータを用いて取得されても良い。
　また、本発明による方法において、前記表示装置は、ＬＣＤ装置、ＯＬＥＤ装置、ＰＤＰ装置、電子書籍およびタブレット型表示装置からなる群から選択された一つであっても良い。
　また、本発明による方法において、前記透明基体は、ソーダライムガラスまたはアルミノシリケートガラスで構成されても良い。
　この場合、前記透明基体は、前記第１および第２の表面のうちの少なくとも一方が、化学強化処理されていても良い。
　また、本発明による方法において、前記透明基体は、前記第１の表面がアンチグレア処理されていても良い。
　この場合、前記アンチグレア処理は、前記透明基体の前記第１の表面に、フロスト処理、エッチング処理、サンドブラスト処理、ラッピング処理、およびシリカコート処理からなる群から選択された、少なくとも一つの処理方法を適用することにより実施されても良い。
　さらに、本発明では、表示装置と、該表示装置の表示面側に配置される透明基体とを有する光学装置であって、
　前記透明基体は、第１および第２の表面を有し、
　前記透明基体は、以下の方法で定量化される解像度指標値Ｔ、および反射像拡散性指標値Ｄの２つの指標値を用いて評価した場合、
　　解像度指標値Ｔ≦０．７、
　　反射像拡散性指標値Ｄ≧０．６
　を満たすことを特徴とする光学装置が提供される：
　ここで、前記解像度指標値Ｔは、
　前記透明基体の前記第２の表面側から、前記透明基体の厚さ方向と平行な方向（角度０゜の方向）に第１の光を照射し、受光角度を前記透明基体の厚さ方向に対して－９０゜～＋９０゜の範囲で変化させ、前記第１の表面側から透過する透過光の輝度を測定し、全透過光の輝度と前記透過光の輝度が最大となるピーク角度とを求め、
　以下の式（１）
　解像度指標値Ｔ＝
　（全透過光の輝度－ピーク角度での透過光の輝度）／（全透過光の輝度）　式（１）
　から算定され、
　前記反射像拡散性指標値Ｄは、
　前記透明基体の前記第１の表面側から、前記透明基体の厚さ方向に対して３０゜の方向に第２の光を照射し、受光角度を前記透明基体の厚さ方向に対して０°～＋９０°の範囲で変化させ、前記第１の表面で反射される反射光の輝度を測定し、前記反射光の輝度が最大となる角度（ピーク角度という）を求め、
　以下の式（２）
　反射像拡散性指標値Ｄ＝
（（ピーク角度＋１°での輝度）＋（ピーク角度－１°での輝度））／２
／（ピーク角度での輝度）　　式（２）
　から算定される。
　ここで、本発明による光学装置において、前記透明基体は、ソーダライムガラスまたはアルミノシリケートガラスで構成されても良い。
　この場合、前記透明基体は、前記第１および第２の表面のうちの少なくとも一方が、化学強化処理されていても良い。
　また、本発明による光学装置において、前記透明基体は、前記第１の表面がアンチグレア処理されていても良い。
　また、前記アンチグレア処理は、前記透明基体の前記第１の表面に、フロスト処理、エッチング処理、サンドブラスト処理、ラッピング処理、およびシリカコート処理からなる群から選択された、少なくとも一つの処理方法を適用することにより実施されていてもよい。
　また、本発明による光学装置において、前記表示装置は、ＬＣＤ装置、ＯＬＥＤ装置、ＰＤＰ装置、電子書籍およびタブレット型表示装置からなる群から選択された一つであっても良い。
　本発明では、目的や用途などに応じて、透明基体を適正に選定することが可能な、透明基体の透明基体の光学特性の評価方法を提供することができる。
本発明の一実施形態における透明基体の解像度指標値を取得する方法のフローを概略的に示した図である。 解像度指標値を取得する際に使用される、測定装置の一例を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態における透明基体の反射像拡散性指標値を取得する方法のフローを概略的に示した図である。 反射像拡散性指標値を取得する際に使用される、測定装置の一例を模式的に示した図である。 各種透明基体において得られた、解像度指標値Ｔ（横軸）と反射像拡散性指標値Ｄ（縦軸）の関係の一例をプロットした図である。 本発明の一実施形態における光学装置を概略的に示した断面図である。 各透明基体において得られた、目視による解像度レベルの判定結果（縦軸）と、解像度指標値Ｔ（横軸）の間の関係の一例を示したグラフである。 レベル１～レベル１２のそれぞれの反射像拡散性を有する透明基体をまとめて示した図である。 各透明基体において得られた、目視による反射像拡散性のレベル（縦軸）と、反射像拡散性指標値Ｄ（横軸）の間の関係の一例を示したグラフである。
　以下、本発明について詳しく説明する。
　本発明では、表示装置の表示面側に配置される、第１および第２の表面を有する透明基体の光学特性の評価方法であって、
　透明基体の定量化された解像度指標値、および定量化された反射像拡散性指標値の２つの指標値を用いて、前記透明基体の光学特性を評価することを特徴とする透明基体の光学特性の評価方法が提供される。
　前述のように、表示装置の表示面側に配置される透明基体には、解像度、反射像拡散性といった光学特性が要求される。従って、透明基体を選定する際に、単一の光学特性を考慮するのみでは不十分な場合がしばしばある。
　これに対して、本発明では、透明基体の解像度指標値、反射像拡散性指標値２つの光学特性が判断対象とされる。
　この方法では、二つの光学特性を総合的に考慮して、透明基体を選定することができるため、透明基体をより適正に選定することが可能となる。
　また、本発明による方法では、透明基体の解像度および反射像拡散性を数値化した値が使用される。このため、解像度、反射像拡散性の各光学特性に関して、観察者の主観や先入観にとらわれず、これらの光学特性を、客観的かつ定量的に判断することができる。
　また、透明基体に要求される光学特性の中には、解像度と反射像拡散性など、しばしば、トレードオフの関係にあるものが存在する。従来、このような場合、選定の際のよりどころとなる指標が存在しないため、２つの光学特性を両立させる透明基体を適正に選定することは難しい。
　これに対して、本発明による方法では、透明基体の２つの光学特性を、定量的かつ総合的に評価することができる。従って、本発明による方法では、目的および用途等に応じて、最適な光学特性を有する透明基体を、適正に選定することが可能となる。
　ここで、図面を参照して、本発明による方法において使用される、透明基体の解像度指標値および反射像拡散性指標値を取得する方法の一実施例について説明する。
　（解像度指標値について）
　図１には、本発明の一実施例による透明基体の解像度指標値を取得する方法のフローを概略的に示す。
　図１に示すように、この透明基体の解像度指標値を取得する方法は、
　（ａ）透明基体の第２の表面側から、透明基体の厚さ方向と平行な方向に第１の光を照射し、受光角度を透明基体の厚さ方向に対して－９０゜～＋９０゜の範囲で変化させ、第１の表面側から透過する透過光の輝度を測定するステップ（ステップＳ１１０）と、
　（ｂ）透過光の輝度が最大となる角度（ピーク角度）を求めるステップ（ステップＳ１２０）と、
　（ｃ）以下の式（１）から、解像度指標値Ｔを算定するステップ（ステップＳ１３０）
 
　解像度指標値Ｔ＝
　（全透過光の輝度－ピーク角度での透過光の輝度）／（全透過光の輝度）　式（１）
 
　と、を有する。
　以下、各ステップについて説明する。
　（ステップＳ１１０）
　まず、相互に対向する第１および第２の表面を有する透明基体が準備される。
　透明基体は、透明である限り、いかなる材料で構成されても良い。透明基体は、例えば、ガラスまたはプラスチック等であっても良い。
　透明基体がガラスで構成される場合、ガラスの組成は特に限られない。ガラスは、例えば、ソーダライムガラスまたはアルミノシリケートガラスであっても良い。
　また、透明基体がガラスで構成される場合、第１および／または第２の表面は、化学強化処理されても良い。
　ここで、化学強化処理とは、アルカリ金属を含む溶融塩中にガラス基板を浸漬させ、ガラス基板の最表面に存在するイオン半径の小さなアルカリ金属（イオン）を、溶融塩中に存在するイオン半径の大きなアルカリ金属（イオン）と置換する技術の総称を言う。化学強化処理法では、処理されたガラス基板の表面には、元の原子よりもイオン半径の大きなアルカリ金属（イオン）が配置される。このため、ガラス基板の表面に圧縮応力を付与することができ、これによりガラス基板の強度（特に割れ強度）が向上する。
　例えば、ガラス基板がナトリウムイオン（Ｎａ＋）を含む場合、化学強化処理により、このナトリウムイオンは、例えばカリウムイオン（Ｋａ＋）と置換される。あるいは、例えば、ガラス基板がリチウムイオン（Ｌｉ＋）を含む場合、化学強化処理により、このリチウムイオンは、例えばナトリウムイオン（Ｎａ＋）および／またはカリウムイオン（Ｋａ＋）と置換されても良い。
　一方、透明基体がプラスチックで構成される場合、プラスチックの組成は特に限られない。透明基体は、例えばポリカーボネート基板であっても良い。
　なお、ステップＳ１１０の前に、透明基体の第１の表面を、アンチグレア処理するステップが実施されていても良い。アンチグレア処理の方法は、特に限られない。アンチグレア処理は、例えば、フロスト処理、エッチング処理、サンドブラスト処理、ラッピング処理、またはシリカコート処理等であっても良い。また、透明基体自体にアンチグレア処理を施さずに、透明基体に予めアンチグレア処理が施されたフィルムを貼付して同様の効果を得ることもできる。
　アンチグレア処理後の透明基体の第１の表面は、例えば、０．０５μｍ～０．５μｍの範囲の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を有しても良い。
　次に、透明基体の第２の表面側から、透明基体の厚さ方向と平行な方向、具体的には角度θ＝０゜±０．５゜の方向（以下、「角度０°の方向」ともいう）に、第１の光が照射される。第１の光は、透明基体を透過し、第１の表面から出射される。第１の表面から角度０°の方向に出射された光を受光する角度θを、－９０゜～＋９０゜の範囲で変化させ、角度ごとに透過光の輝度を測定する。なお、受光角度のピッチは測定装置の能力によって定めればよいが、本実施形態では１°ピッチである。
　（ステップＳ１２０）
　次に、測定した角度の中で透過光の輝度が最大となる角度を「ピーク角度」とし、その角度の輝度を、「ピーク角度での透過光の輝度」とする。また、透明基体を透過して、第１の表面から出射される光の輝度分布の合計を、「全透過光の輝度」とする。本ステップではピーク角度を求める。また、この際にステップＳ１１０での測定結果から、ピーク角度での透過光の輝度も求めることができる。なお、ステップＳ１１０で測定した透過光の輝度の測定値をなめらかにつないだ測定曲線は、入射方向、すなわち角度０°の方向を中心に概ね左右対称になると想定されるが、表面異物の存在等によるイレギュラーなピークがある場合は、これを予め除外してピーク角度を求める。
　（ステップＳ１３０）
　次に、以下の式（１）から、解像度指標値Ｔを算定する：
 
　解像度指標値Ｔ＝
　（全透過光の輝度－ピーク角度での透過光の輝度）／（全透過光の輝度）　式（１）
 
　ここで、全透過光の輝度とは、ステップＳ１１０で測定した透過光の輝度の測定値をなめらかにつないだ測定曲線において、受光角度が－９０°～＋９０°の範囲における積分値を意味している。また、ピーク角度での透過光の輝度とは、ステップＳ１１０で測定した透過光の輝度の測定曲線のうち、ステップＳ１２０で求めたピーク角度±０．５°の範囲の積分値を意味している。
　この解像度指標値Ｔは、後述するように、観察者の目視による解像度の判断結果と相関し、人の視感に近い挙動を示すことが確認されている。例えば、解像度指標値Ｔが大きな（１に近い）値を示す透明基体は、解像度が劣り、逆に解像度指標値Ｔが小さな値を示す透明基体は、良好な解像度を有する。従って、この解像度指標値Ｔは、透明基体の解像度を判断する際の定量的指標として、使用することができる。
　図２には、前述の式（１）で表される解像度指標値Ｔを取得する際に使用される、測定装置の一例を模式的に示す。
　図２に示すように、測定装置２００は、光源２５０および検出器２７０を有し、測定装置２００内に、透明基体２１０が配置される。
　透明基体２１０は、第１の表面２１２および第２の表面２１４を有する。
　光源２５０は、透明基体２１０に向かって、第１の光２６２を放射する。光源２５０の種類は特に限定されるものではなく、例えば可視光領域の光を発光するものであればよい。例えば、ハロゲンランプ等を用いることができる。
　検出器２７０は、第１の表面２１２から出射される透過光２６４を受光し、その輝度を検出する。検出器２７０も用いている光源に対応して、その輝度を測定できるものであればよく、特に限定されるものではない。フォトダイオード等を用いることができる。
　なお、透明基体２１０は、第２の表面２１４が光源２５０の側となり、第１の表面２１２が検出器２７０の側となるように配置される。従って、検出器２７０が検出する第１の光は、透明基体２１０を透過した透過光２６４である。なお、透明基体２１０の一方の表面がアンチグレア処理されている場合、このアンチグレア処理されている表面が、透明基体２１０の第１の表面２１２となる。すなわち、この場合、透明基体２１０は、アンチグレア処理されている表面が検出器２７０の側となるようにして、測定装置２００内に配置される。
　また、第１の光２６２は、透明基体２１０の厚さ方向と平行な角度θで照射される。以降、この角度θを０゜と規定する。なお、本願では、測定装置の誤差を考慮して、θ＝０゜±０．５゜の範囲を、角度０゜と定義する。
　このような測定装置２００において、光源２５０から透明基体２１０に向かって第１の光２６２を照射する。そして、例えばまず、図２に示す位置、すなわち、検出器２７０が透明基体２１０を挟んで光源と対称位置において、検出器２７０を用いて透明基体２１０の第１の表面２１２側から出射される透過光２６４を検出する。これにより、０゜透過光が検出される。
　次に、検出器２７０が透過光２６４を受光する角度θについて、－９０゜～＋９０゜の範囲で変化させ、同様の操作を実施する。
　これにより、検出器２７０を用いて、－９０゜～＋９０゜の範囲で、透明基体２１０を透過して、第１の表面２１２から出射される透過光２６４、すなわち全透過光を検出する。
　得られた全透過光の輝度分布から、ピーク角度、ピーク角度での透過光の輝度を求め、前述の式（１）により、透明基体２１０の解像度指標値Ｔを取得できる。
　なお、このような測定は、市販のゴニオメータ（変角光度計）を使用することにより、容易に実施できる。
　（反射像拡散性指標値について）
　図３には、本発明の一実施例による透明基体の反射像拡散性指標値を取得する方法のフローを概略的に示す。
　図３に示すように、この透明基体の反射像拡散性指標値を取得する方法は、
　（ａ’）透明基体の第１の表面側から、透明基体の厚さ方向に対して３０゜の方向に第２の光を照射し、受光角度を透明基体の厚さ方向に対して０°～＋９０°の範囲で変化させ、第１の表面で反射される反射光の輝度を測定するステップ（ステップＳ２１０）と、
　（ｂ’）反射光の輝度が最大となる角度（ピーク角度）を求めるステップ（ステップＳ２２０）と、
　（ｃ’）以下の式（２）から、反射像拡散性指標値Ｄを算定するステップ（ステップＳ２３０）
 
　反射像拡散性指標値Ｄ＝
（（ピーク角度＋１°での輝度）＋（ピーク角度－１°での輝度））／２
／（ピーク角度での輝度）　　式（２）
　と、を有する。
　以下、各ステップについて説明する。
　（ステップＳ２１０）
　まず、相互に対向する第１および第２の表面を有する透明基体が準備される。
　なお、透明基体の材質、組成等は、前述のステップＳ１１０において示したものと同様であるため、ここではこれ以上説明しない。
　次に、準備された透明基体の第１の表面側から、透明基体の厚さ方向に対して３０゜±０．５゜の方向に向かって、第２の光が照射される。第２の光は、透明基体の第１の表面で反射される。受光角度を前記透明基体の厚さ方向に対して０°～＋９０°の範囲で変化させ、受光した輝度を測定する。
　（ステップＳ２２０）
　次に、反射光の輝度が最大となる角度を求め、その角度を「ピーク角度」と呼び、その角度における輝度を「ピーク角度での輝度」と呼ぶ。さらに、ピーク角度より１°大きい角度の輝度を「ピーク角度＋１°での輝度」、ピーク角度より１°小さい角度の輝度を「ピーク角度－１°での輝度」と呼ぶ。なお、ステップＳ２１０で測定した反射光の輝度の測定値をなめらかにつないだ測定曲線は、鏡面反射の角度を中心に概ね左右対称になると想定されるが、表面異物の存在等によるイレギュラーなピークがある場合は、これを予め除外してピーク角度を求める。
　（ステップＳ２３０）
　次に、以下の式（２）から、反射像拡散性指標値Ｄを算定する：
 
　反射像拡散性指標値Ｄ＝
（（ピーク角度＋１°での輝度）＋（ピーク角度－１°での輝度））／２
／（ピーク角度での輝度）　　式（２）
　なお、ここで、ピーク角度での輝度とは、反射光の輝度の測定値をなめらかにつないだ測定曲線におけるピーク角度±０．５°の範囲の積分値を意味している。また、ピーク角度＋１°の輝度とは、同様に反射光の輝度の測定曲線におけるピーク角度＋１°±０．５°の範囲の積分値を意味し、ピーク角度－１°の輝度とは、同様に反射光の輝度の測定曲線におけるピーク角度－１°±０．５°の範囲の積分値を意味する。
　この反射像拡散性指標値Ｄは、後述するように、観察者の目視による反射像拡散性の判断結果と相関し、人の視感に近い挙動を示すことが確認されている。例えば、反射像拡散性指標値Ｄが大きな値（１に近い値）を示す透明基体は、反射像拡散性に優れ、逆に反射像拡散性指標値Ｄが小さな値を示す透明基体は、反射像拡散性が劣る傾向にある。従って、この反射像拡散性指標値Ｄは、透明基体の反射像拡散性を判断する際の定量的指標として、使用することができる。
　図４には、前述の式（２）で表される反射像拡散性指標値Ｄを取得する際に使用される、測定装置の一例を模式的に示す。    
　図４に示すように、測定装置３００は、光源３５０および検出器３７０を有し、測定装置３００内に、透明基体２１０が配置される。透明基体２１０は、第１の表面２１２および第２の表面２１４を有する。光源３５０は、透明基体２１０に向かって、第２の光３６２を放射する。光源３５０の種類は特に限定されるものではなく、例えば可視光領域の光を発光するものであればよい。例えば、ハロゲンランプ等を用いることができる。
　検出器３７０は、第１の表面２１２において反射される反射光３６４を受光し、その輝度を検出する。検出器３７０も用いている光源に対応して、その輝度を測定できるものであればよく、特に限定されるものではない。フォトダイオード等を用いることができる。
　なお、透明基体２１０は、第１の表面２１２が光源３５０および検出器３７０の側となるように配置される。従って、検出器３７０が検出する第２の光は、透明基体２１０で反射された反射光３６４である。また、透明基体２１０の一方の表面がアンチグレア処理されている場合、このアンチグレア処理されている表面が、透明基体２１０の第１の表面２１２となる。すなわち、この場合、透明基体２１０は、アンチグレア処理されている表面が光源３５０および検出器３７０の側となるようにして、測定装置３００内に配置される。
　また、第２の光３６２は、透明基体２１０の厚さ方向に対して、３０゜傾斜した角度で照射される。なお、本願では、測定装置の誤差を考慮して、３０゜±０．５゜の範囲を、角度３０゜と定義する。同様に、ピーク角度±０．５゜の範囲をピーク角度、ピーク角度＋１±０．５゜の範囲をピーク角度＋１°、ピーク角度－１±０．５゜の範囲をピーク角度－１°と定義する
　このような測定装置３００において、光源３５０から透明基体２１０に向かって第２の光３６２を照射し、反射光３６４を測定する角度φにおいて、検出器３７０を０゜～＋９０゜の範囲で変化させ、反射光の輝度を測定する。
　この際に、検出器３７０の受光輝度が最大となるピーク角度を検出し、ピーク角度とピーク角度＋１°とピーク角度－１°での輝度から、前述の式（２）により、透明基体２１０の反射像拡散性指標値Ｄを取得できる。
　なお、このような測定は、市販のゴニオメータ（変角光度計）を使用することにより、容易に実施することができる。
　（２つの指標による評価）
　次に、２つの指標を用いて、透明基体の光学特性を評価する場合について、説明する。
　まず、透明基板の解像度と反射像拡散性とを同時に評価する場合、例えば、図５に示すような相関図が使用される。
　図５は、各種透明基体において得られた、解像度指標値Ｔ（横軸）と反射像拡散性指標値Ｄ（縦軸）の関係の一例をプロットした図である。図５において、横軸の解像度指標値Ｔが小さいほど、透明基体の解像度は向上し、縦軸の反射像拡散性指標値Ｄが大きいほど、透明基体の反射像拡散性は向上する。
　なお、図５においては、反射像拡散性指標値Ｄを測定した際に、第２の光の照射方向の透明基体の厚さ方向に対する角度（入射角）を２０°と４５°とした場合の結果もあわせて示している。
　図５には、参考のため、良好な（高い）解像度と良好な反射像拡散性を兼ね備えた、理想的な透明基体の領域がＩｄｅａｌと表示された斜線の領域で表されている。
　ここで、従来のように、単一の光学的特性、例えば解像度のみを考慮して、各種透明基体の中から、候補透明基体を選定した場合、図５のハッチングで示された領域Ａに含まれる透明基体が一様に選定されることになる。すなわち、そのような方法では、反射像拡散性の劣る透明基体が、選定候補透明基体に含まれてしまう。同様に、反射像拡散性のみを考慮して、透明基体を選定した場合、図５のハッチングで示された領域Ｂに含まれる透明基体が一様に選定され、解像度の劣る透明基体が選定候補透明基体に含まれてしまう。
　また、前述のように、解像度と反射像拡散性は、トレードオフの関係にあり、両方の特性を兼ね備えた透明基体、すなわちＩｄｅａｌと表示された領域に存在する透明基体を得ることは実質的に不可能である。このため、単に、解像度および反射像拡散性を別々に考慮しても、適正な透明基体を選定することはできない。
　これに対して、図５のような解像度指標値Ｔと反射像拡散性指標値Ｄの相関図を使用した場合、一度に両方の光学特性を考慮して、適正な透明基体を選定することが可能となる。すなわち、このような選定方法では、目的および用途などに応じて、透明基体を適正に選定することができ、すなわち、解像度と反射像拡散性に関して、最も良好な特性が発揮できるように透明基体を選定することが可能となる。
　透明基体を適用する表示装置における表示装置の表示部と透明基体との間の距離や、要求される性能等に応じて解像度指標値Ｔと反射像拡散性指標値Ｄの範囲を選択することができる。例えば、電子書籍（Ｅ－ｒｅａｄｅｒ、電子ペーパーを備えた表示装置）などのような、文章を読むことを目的とした光学装置に適用される透明基体には、特に、反射像の輪郭が見えないような反射像拡散性が重要視される。従って、反射像の輪郭が見えない反射像拡散性指標値Ｄを選定（例えばＤ≧０．６）し、可能な限り高い解像度指標値を選定（たとえばＴ≦０．７）すれば良い。
　このように、本発明の一実施形態による方法では、２つの光学的特性を総合的かつ定量的に考慮することができるため、使用目的や用途等に応じて、透明基体をより適正に選定することが可能となる。
　また、本発明による方法では、透明基体の解像度指標値および反射像拡散性指標値として、数値化された値が使用される。このため、解像度および反射像拡散性の各光学特性に関して、観察者の主観や先入観にとらわれず、これらの光学特性を、客観的かつ定量的に判断することができる。
　なお、ピーク角度を用いることで、サンプル表面の凹凸の影響を受けにくくなるため、測定結果が安定する効果が見込める。
　（本発明の一実施形態による光学装置について）
　次に、図６を参照して、本発明の一実施形態による光学装置の一構成例について説明する。
　図６には、本発明の一実施形態による光学装置の断面を概略的に示す。
　図６に示すように、この光学装置５００は、表示装置５１０と、透明基体５６０とを有する。
　透明基体５６０は、第１の表面５６２および第２の表面５６４を有し、第２の表面が、表示装置５１０の側となるようにして、表示装置５１０の表示面側に配置される。
　なお、図６の例では、透明基体５６０は、直接、表示装置５１０の上に置載されている。しかしながら、透明基体５６０は、必ずしも表示装置５１０と接触している必要はなく、両者の間に、別の透明部材、または空間が配置されても良い。
　透明基体５６０は、例えば、ガラス（例えばソーダライムガラスまたはアルミノシリケートガラス）またはプラスチック（例えばポリカーボネート）等で構成される。また、透明基体５６０がガラスで構成される場合、透明基体５６０の第１の表面５６２および第２の表面５６４の少なくとも一方は、化学強化処理されていても良い。これにより、透明基体５６０の強度が向上する。
　また、透明基体５６０の第１の表面５６２は、アンチグレア処理されていても良い。アンチグレア処理は既に説明したため、ここでは説明を省略する。
　表示装置５１０は、表示面（図示されていない）を有し、透明基体５６０は、この表示面を覆うように配置される。なお、表示装置５１０は、表示面に画像を表示する機能を有する限り、いかなる装置であっても良い。
　表示装置５１０は、例えば、ＬＣＤ装置、ＯＬＥＤ装置、ＰＤＰ装置、電子書籍（電子ペーパーを備えた表示装置、Ｅ－ｒｅａｄｅｒ等ともいう）またはタブレット型表示装置である。
　なお、この光学装置５００において、透明基体５６０の第１の表面５６２側が、視認側となる。
　ここで、このように構成される光学装置５００において、透明基体５６０は、以下の光学特性を有する：
　　解像度指標値Ｔ≦０．７、
　　反射像拡散性指標値Ｄ≧０．６。
　なお、解像度指標値Ｔおよび反射像拡散性指標値Ｄは、それぞれ、前述の方法で取得される値である。
　解像度指標値Ｔは、目視による解像度レベル（ＴＶ本数）で５００本以上が良好であることから、０．６以下がより好ましく、０．５以下がさらに好ましい。
　反射像拡散性指標値Ｄは、反射像拡散性のレベルで７以上が良好であることから、０．７以上がより好ましく、０．８以上がさらに好ましい。
　このような光学特性を有する透明基体５６０は、良好な解像度および反射像拡散性を有しており、表示装置５１０側からの光（像）を、比較的鮮明に視認することができる。
　従って、このような光学特性を有する透明基体５６０を備える光学装置５００は、例えば、電子書籍等（Ｅ－ｒｅａｄｅｒ、電子ペーパーを備えた表示装置）、文章を読むことを目的とした光学装置として、好適である。
　次に、実際の透明基体を用いて実施した、解像度評価および反射像拡散性評価の結果について説明する。
　（解像度評価について）
　各種透明基体を準備し、この透明基体の解像度を、以下のような方法で評価した。
　まず、第１の表面が各種方法でアンチグレア処理された透明基体を準備した。透明基体は、いずれもガラス製とした。透明基体の厚さは、０．５ｍｍ～３．０ｍｍの範囲から選定した。
　また、プラスチック製の標準テストチャート（高精細度解像度チャートＩ型：大日本印刷社製）を準備した。
　次に、各透明基体を標準テストチャートの上方に配置した。この際には、透明基体の第１の表面（すなわちアンチグレア処理された表面）の側が、標準テストチャートと反対の側となるようにして透明基体を配置した。なお、透明基体と標準テストチャートの間の間隔は、１ｃｍとした。
　次に、透明基体を介して標準テストチャートを目視観察し、視認できるバーの限界（Ｔｖ本数）を評価した。これにより、各透明基体に対して、目視による解像レベルを判定した。なお、本標準テストチャートのＴｖ本数の最大値は２０００本である。
　次に、変角光度計（ＧＣ５０００Ｌ：日本電色工業社製）を用いて、前述のステップＳ１１０～ステップＳ１３０に示したような操作を実施して、式（１）から、各透明基体の解像度指標値Ｔを算定した。なお、ステップＳ１２０において、本測定装置での受光角度の範囲は、測定装置としての構成上の制約から、－８５°～＋８５°であった。－９０°～－８５°および＋８５°～＋９０°での透過光量はほぼ０であるため、本測定範囲であっても解像度指標値Ｔを算出するに当たって大きな影響は生じない。
　図７には、各透明基体において得られた、目視による解像度レベルの判定結果（縦軸）と、解像度指標値Ｔ（横軸）の間の関係の一例を示す。
　図７から、両者の間には、負の相関関係が得られることがわかる。なお、解像度指標値Ｔが０．１付近においては、目視による解像度レベルが最大値２０００で飽和しているものが複数あった。
　この結果は、解像度指標値Ｔが観察者の目視による解像度の判断傾向と対応し、従って解像度指標値Ｔを用いて、透明基体の解像度を判断することができることを示唆するものである。換言すれば、解像度指標値Ｔを使用することにより、透明基体の解像度を、客観的かつ定量的に判断することができると言える。
　（反射像拡散性評価について）
　次に、前述の解像度評価で使用した各種透明基体を使用して、これらの透明基体の反射像拡散性を、以下のような方法で評価した。
　まず、各透明基体を、第１の表面（すなわちアンチグレア処理された表面）の側から目視で観察し、反射像拡散性をレベル１～レベル１２までの１２段階で評価した。なお、観察方向は、透明基体の厚さ方向に対して、４５゜の方向としたが、３０°の結果とほぼ変わらないため、相関を調べる上で大きな影響は生じない。
　図８には、参考として、レベル１～レベル１２のそれぞれの反射像拡散性の例をまとめて示す。なお、この図は、各レベルに相当する反射像拡散性を有する透明基体を、それぞれ別個に撮影することにより得られたものである。
　この図８から、レベル１からレベル１２に向かって、透明基体の反射像が徐々に軽微になっていくこと、すなわち、透明基体の反射像拡散性が向上していく傾向にあることがわかる。なお、このレベル１の状態は、何れの表面もアンチグレア処理を実施していない透明基体で得られたものである。
　次に、変角光度計（ＧＣ５０００Ｌ：日本電色工業社製）を用いて、前述のステップＳ２１０～ステップＳ２３０に示したような操作を実施して、式（２）から、各透明基体の反射像拡散性指標値Ｄを算定した。
　なお、ステップＳ２１０において、本測定装置での受光角度の範囲は、測定装置としての構成上の制約から、＋５°～＋８５°であった。０°～＋５°および＋８５°～＋９０°での反射光量はほぼ０であるため、本測定範囲であっても反射像拡散性指標値Ｄを算出するに当たって大きな影響は生じない。
　図９には、各透明基体において得られた、目視による反射像拡散性のレベル（縦軸）と、反射像拡散性指標値Ｄ（横軸）の間の関係の一例を示す。なお、図９においては反射像拡散性指標値Ｄを測定した際に、第２の光の照射方向の、透明基体の厚さ方向に対する角度（入射角）を２０°、４５°とした場合の測定結果もあわせて示している。
　図９から、両者の間には、第２の光の照射方向の透明基体の厚さ方向に対する角度によらず、相関関係があり、３０°のデータが２０°と４５°のデータの間にあることがわかる。反射像拡散性レベルが７以上となるときの反射像拡散性指標値Ｄとの相関係数は、第２の光の照射方向の透明基体の厚さ方向に対する角度（入射角）を２０°、３０°、４５°とした場合、それぞれ０．９５、０．８８、０．７７と、いずれも高い数値であった。特に第２の光の照射方向の、透明基体の厚さ方向に対する角度（入射角）を２０°と３０°とした場合、反射像拡散性レベルが７以上のとき相関係数がともに０．８を超えるので、好ましいことが分かった。
　さらに、透明基体の使用目的を考えると、０～６０°くらいの幅広い入射角で良好な解像度と反射像拡散性とを兼ね備えることが好ましいため、その中間値である３０°での評価が特に好ましい。
　この結果は、反射像拡散性指標値Ｄが観察者の目視による反射像拡散性のレベルの傾向と対応し、従って反射像拡散性指標値Ｄを用いて、透明基体の反射像拡散性を判断することができることを示唆するものである。換言すれば、反射像拡散性指標値Ｄを使用することにより、透明基体の反射像拡散性を、客観的かつ定量的に判断することができると言える。
　このように、解像度指標値Ｔおよび反射像拡散性指標値Ｄを、それぞれ、透明基体の解像度および反射像拡散性の定量的な指標として使用することができることが確認された。
　本発明は、例えば、ＬＣＤ装置、ＯＬＥＤ装置、ＰＤＰ装置、電子書籍およびタブレット型表示装置のような、各種表示装置等に設置される透明基体に利用することができる。
　以上に透明基体の光学特性の評価方法、光学装置を、実施形態および実施例等で説明したが、本発明は上記実施形態および実施例等に限定されない。特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
　本出願は、２０１３年３月２９日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－０７３３７５号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１３－０７３３７５号の全内容を本国際出願に援用する。
　２００　　測定装置
　２１０　　透明基体
　２１２　　第１の表面
　２１４　　第２の表面
　２５０　　光源
　２６２　　第１の光
　２６４　　透過光
　２７０　　検出器
　３００　　測定装置
　３５０　　光源
　３６２　　第２の光
　３６４　　反射光
　３７０　　検出器
　５００　　光学装置
　５１０　　表示装置
　５６０　　透明基体
　５６２　　第１の表面
　５６４　　第２の表面

Claims (15)

  1. 　表示装置の表示面側に配置される、第１および第２の表面を有する透明基体の光学特性の評価方法であって、
    　透明基体の定量化された解像度指標値、および定量化された反射像拡散性指標値の２つの指標値を用いて、前記透明基体の光学特性を評価することを特徴とする透明基体の光学特性の評価方法。
  2. 　前記定量化された解像度指標値は、
    　前記透明基体の前記第２の表面側から、前記透明基体の厚さ方向と平行な方向に第１の光を照射し、受光角度を前記透明基体の厚さ方向に対して－９０゜～＋９０゜の範囲で変化させ、前記第１の表面側から透過する透過光の輝度を測定して全透過光の輝度を求めるステップと、
    　前記透過光の輝度が最大となる角度（ピーク角度）を求めるステップと
    　以下の式（１）から、解像度指標値Ｔを算定するステップと
     
    　解像度指標値Ｔ＝
    　（全透過光の輝度－ピーク角度での透過光の輝度）／（全透過光の輝度）　式（１）
     
    　により得られることを特徴とする請求項１に記載の透明基体の光学特性の評価方法。
  3. 　前記定量化された反射像拡散性指標値は、
    　前記透明基体の前記第１の表面側から、前記透明基体の厚さ方向に対して３０゜の方向に第２の光を照射し、受光角度を前記透明基体の厚さ方向に対して０°～＋９０°の範囲で変化させ、前記第１の表面で反射される反射光の輝度を測定するステップと、
    　前記反射光の輝度が最大となる角度（ピーク角度）を求めるステップと
    　以下の式（２）から、反射像拡散性指標値Ｄを算定するステップと
     
    　反射像拡散性指標値Ｄ＝
    （（ピーク角度＋１°での輝度）＋（ピーク角度－１°での輝度））／２／（ピーク角度での輝度）　　式（２）
     
    　により得られることを特徴とする請求項１または２に記載の透明基体の光学特性の評価方法。
  4. 　前記解像度指標値および／または反射像拡散性指標値は、ゴニオメータを用いて取得されることを特徴とする請求項２または３に記載の透明基体の光学特性の評価方法。
  5. 　前記表示装置は、ＬＣＤ装置、ＯＬＥＤ装置、ＰＤＰ装置、電子書籍およびタブレット型表示装置からなる群から選択された一つであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の透明基体の光学特性の評価方法。
  6. 　前記透明基体は、ソーダライムガラスまたはアルミノシリケートガラスで構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の透明基体の光学特性の評価方法。
  7. 　前記透明基体は、前記第１および第２の表面のうちの少なくとも一方が、化学強化処理されていることを特徴とする請求項６に記載の透明基体の光学特性の評価方法。
  8. 　前記透明基体は、前記第１の表面がアンチグレア処理されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の透明基体の光学特性の評価方法。
  9. 　前記アンチグレア処理は、前記透明基体の前記第１の表面に、フロスト処理、エッチング処理、サンドブラスト処理、ラッピング処理、およびシリカコート処理からなる群から選択された、少なくとも一つの処理方法を適用することにより実施されることを特徴とする請求項８に記載の透明基体の光学特性の評価方法。
  10. 　表示装置と、該表示装置の表示面側に配置される透明基体とを有する光学装置であって、
    　前記透明基体は、第１および第２の表面を有し、
    　前記透明基体は、以下の方法で定量化される解像度指標値Ｔ、および反射像拡散性指標値Ｄの２つの指標値を用いて評価した場合、
    　　解像度指標値Ｔ≦０．７、
    　　反射像拡散性指標値Ｄ≧０．６
    　を満たすことを特徴とする光学装置：
    　ここで、前記解像度指標値Ｔは、
    　前記透明基体の前記第２の表面側から、前記透明基体の厚さ方向と平行な方向に第１の光を照射し、受光角度を前記透明基体の厚さ方向に対して－９０゜～＋９０゜の範囲で変化させ、前記第１の表面側から透過する透過光の輝度を測定し、全透過光の輝度と前記透過光の輝度が最大となるピーク角度とを求め
    　以下の式（１）
     
    　解像度指標値Ｔ＝
    　（全透過光の輝度－ピーク角度での透過光の輝度）／（全透過光の輝度）　式（１）
     
    　から算定され、
    　前記反射像拡散性指標値Ｄは、
    　前記透明基体の前記第１の表面側から、前記透明基体の厚さ方向に対して３０゜の方向に第２の光を照射し、受光角度を前記透明基体の厚さ方向に対して０°～＋９０°の範囲で変化させ、前記第１の表面で反射される反射光の輝度を測定し、前記反射光の輝度が最大となる角度（ピーク角度）を求め、
    　以下の式（２）
     
    　反射像拡散性指標値Ｄ＝
    （（ピーク角度＋１°での輝度）＋（ピーク角度－１°での輝度））／２／（ピーク角度での輝度）　　式（２）
     
    　から算定される。
  11. 　前記透明基体は、ソーダライムガラスまたはアルミノシリケートガラスで構成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
  12. 　前記透明基体は、前記第１および第２の表面のうちの少なくとも一方が、化学強化処理されていることを特徴とする請求項１１に記載の光学装置。
  13. 　前記透明基体は、前記第１の表面がアンチグレア処理されていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一つに記載の光学装置。
  14. 　前記アンチグレア処理は、前記透明基体の前記第１の表面に、フロスト処理、エッチング処理、サンドブラスト処理、ラッピング処理、およびシリカコート処理からなる群から選択された、少なくとも一つの処理方法を適用することにより実施されることを特徴とする請求項１３に記載の光学装置。
  15. 　前記表示装置は、ＬＣＤ装置、ＯＬＥＤ装置、ＰＤＰ装置、電子書籍およびタブレット型表示装置からなる群から選択された一つであることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか一つに記載の光学装置。
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