WO2020004141A1 - ガラス板 - Google Patents

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WO2020004141A1
WO2020004141A1 PCT/JP2019/024078 JP2019024078W WO2020004141A1 WO 2020004141 A1 WO2020004141 A1 WO 2020004141A1 JP 2019024078 W JP2019024078 W JP 2019024078W WO 2020004141 A1 WO2020004141 A1 WO 2020004141A1
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less
glass plate
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glass
main surface
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篤 虫明
隆 村田
鈴木　良太
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日本電気硝子株式会社
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    • C03C2204/00—Glasses, glazes or enamels with special properties
    • C03C2204/08—Glass having a rough surface

Definitions

  • the present invention relates to a glass plate suitable for a light guide plate of a head mounted display.
  • Hat-type devices are often used as a system to cover the user's field of view and to experience virtual reality (VR), while eyeglass-type devices can be used in augmented reality (AR) without blocking the user's field of view.
  • AR augmented reality
  • a light guide plate having transparency may be used.
  • an image displayed on the light guide plate can be viewed while looking at an external scenery or the like (see-through device).
  • 3D display is realized by displaying different images on the light guide plates corresponding to the left and right pupils of the user, or an image is directly projected on the retina of the user by coupling to the retina using the crystalline lens of the pupil. You can also.
  • collimated light is incident from an end face of the light guide plate, and the incident light is totally reflected inside the light guide plate and is extracted to the outside by a diffraction phenomenon, and is incident on a user's pupil. There is something to make it.
  • the light guide plate may be constituted by a glass plate laminate obtained by laminating a plurality of glass plates each having an uneven structure on one main surface (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • the concavo-convex structure of the glass plate is, for example, for easily causing a diffraction phenomenon
  • the laminated structure of the glass plate is, for example, an image which is visually recognized by a user by displaying a different image on each glass plate. This is for obtaining an advantage such as giving the viewer a sense of depth and easily realizing a realistic 3D display.
  • JP-T-2018-506068 Chinese Patent Application Publication No. 106324847
  • Acrylic resin plate is mainly used for the light guide plate.
  • the acrylic resin plate has a low refractive index nd (about 1.49), it is difficult to increase the degree of freedom in optical design. Further, when an acrylic resin plate is used, the minimum incident angle at which total reflection occurs is large, so that it is difficult for light to propagate inside the acrylic resin plate while repeating total reflection.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a technical problem of the present invention is to increase the degree of freedom of optical design in a light guide plate or the like of a head mounted display.
  • the present inventors have found that the use of a high-refractive-index glass plate having a predetermined shape as a light guide plate can solve the above technical problems, and propose the present invention. That is, the glass plate of the present invention has a refractive index nd of 1.55 to 2.30, an angle between the main surface and the end surface of 85 to 90 °, and a surface roughness Ra of the end surface of 1 ⁇ m or less.
  • the “refractive index nd” indicates a value measured using a refractive index measuring device (for example, a refractive index measuring device KPR-2000 manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the “angle between the main surface and the end surface” is different between the two main surfaces facing each other in the plate thickness direction, but in the present invention, indicates the smaller angle (the same applies to the angle between the main surface and the inclined surface).
  • Surface roughness Ra refers to a value measured according to JIS B-0601 (1994) using Surfcoder @ ET-4000AK manufactured by Kosaka Laboratory.
  • the glass plate of the present invention has a refractive index nd of 1.55 to 2.30. With this configuration, when used for a light guide plate or the like of a head-mounted display, total reflection of light easily occurs, and the degree of freedom in optical design can be increased.
  • the angle between the main surface and the end surface is 85 to 90 °.
  • the optical system is provided on the side surface (end surface side) of the glass plate, light is easily incident on the inside of the glass plate.
  • the glass plate of the present invention has an end face having a surface roughness Ra of 1 ⁇ m or less.
  • Ra surface roughness
  • the glass plate of the present invention preferably has an inclined surface in at least a part of a region between the end surface and the main surface, and more preferably has a plurality of inclined surfaces. In this way, breakage and chipping are less likely to occur when the end face receives an impact.
  • At least one main surface has a surface roughness Ra of 100 nm or less. This makes it easy for light to be totally reflected inside the glass plate.
  • the glass plate of the present invention contains, by mass%, 10 to 60% of SiO 2 , 1 to 40% of BaO, and 0.5 to 40% of TiO 2 + La 2 O 3 by mass%, and has a liquidus viscosity of it is preferred but is 10 3.0 dPa ⁇ s or more.
  • TiO 2 + La 2 O 3 indicates the total amount of TiO 2 and La 2 O 3 .
  • Liquid phase viscosity refers to a value obtained by measuring the viscosity of glass at a liquidus temperature by a platinum ball pulling-up method.
  • the glass plate of the present invention preferably has an uneven structure formed on one main surface. With this configuration, light guided inside the glass plate is easily emitted to the outside. As a result, the image of the head mounted display becomes clear.
  • the glass plate of the present invention is preferably used for a light guide plate of a head mounted display.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining an example of the glass plate of the present invention.
  • the glass plate 1 has two main surfaces 10a and 10b (front and back surfaces) opposed to each other in the thickness direction and an end surface 11, and an angle ⁇ between the main surface 10a and the end surface 11 is 90 °. (The angle between the main surface 10b and the end surface 11 is also 90 °).
  • An inclined surface 12 is formed between each of the main surfaces 10a and 10b and the end surface 11, and the angle between each of the main surfaces 10a and 10b and the inclined surface 12 is 45 °.
  • the main surfaces 10a and 10b and the inclined surface 12 are directly connected.
  • FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view for explaining an example of the glass plate 1 of the present invention.
  • the difference from FIG. 1 is that two inclined surfaces 121 and 122 are formed between the main surface 10 a and the end surface 11. That is, no inclined surface is formed between the main surface 10b and the end surface 11.
  • the angle between the main surface 10a and the inclined surface 121 is 30 °
  • the angle between the main surface 10a and the inclined surface 122 is 70 °.
  • the main surface 10 b and the end surface 11 are directly connected.
  • a rounded chamfered surface may be provided on the main surface 10 b and the end surface 11. .
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the direction in which light travels inside the glass plate.
  • FIGS. 3A to 3C show directions in which light travels inside the glass plate when light is directly applied to the end face. 3A to 3C, light propagates while causing total internal reflection inside the glass plate.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the glass plate of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the glass plate of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a direction in which light travels inside a glass plate.
  • the refractive index nd is 1.55 or more, preferably 1.58 or more, 1.60 or more, 1.63 or more, 1.65 or more, 1.68 or more, particularly 1.70 or more. It is. If the refractive index nd is too low, it becomes difficult for total reflection of light to occur inside the glass plate, and the degree of freedom in optical design tends to decrease. On the other hand, when the refractive index nd is too high, the glass skeleton tends to be unstable, and in that case, it is difficult to form the glass skeleton, so that the production efficiency of the glass plate tends to decrease. Therefore, the refractive index nd is 2.30 or less, preferably 2.00 or less, 1.90 or less, 1.85 or less, particularly 1.80 or less.
  • the angle between the main surface and the end surface is 85 to 90 °, preferably 87 to 90 °, and 89 to 90 °.
  • the angle between the main surface and the end surface is out of the above range, it becomes difficult to make light incident on the inside of the glass plate when the optical system is provided on the side surface (end surface side) of the glass plate.
  • the surface roughness Ra of the end face is 1 ⁇ m or less, preferably 500 nm or less, 100 nm or less, 10 nm or less, 2 nm or less, particularly 1 nm or less. If the surface roughness Ra of the end face is too large, light is easily scattered on the end face when an optical system is provided on the side face (end face side) of the glass plate. Further, when an impact is applied to the end face, breakage or chipping tends to occur.
  • the glass plate of the present invention preferably has an inclined surface in at least a part of a region between the end surface and the main surface, and preferably has a plurality of inclined surfaces (particularly, two inclined surfaces).
  • the plurality of inclined surfaces may be continuously formed adjacent to each other, or may be separated from each other (for example, an inclined surface is formed between one main surface and an end surface). And an inclined surface is formed between the other main surface and the end surface), but the latter is more preferable in consideration of the strength surface.
  • the angle between the main surface and the inclined surface is preferably 5 to 85 °, 20 to 70 °, and more preferably 30 to 60 °. If the angle between the main surface and the inclined surface is out of the above range, the glass plate is likely to be damaged or chipped when subjected to an impact.
  • the surface roughness Ra of the inclined surface is preferably 500 nm or less, 100 nm or less, 10 nm or less, 2 nm or less, particularly 1 nm or less. If the surface roughness Ra of the inclined surface is too large, the glass plate is likely to be damaged or chipped when subjected to an impact.
  • ⁇ ⁇ Various methods can be adopted as a method of forming the inclined surface between the main surface and the end surface. For example, a method of forming an inclined surface by grinding and polishing, a method of forming an inclined surface by laser processing, and a method of forming an inclined surface by hot pressing can be adopted.
  • the surface roughness Ra of at least one main surface is preferably 100 nm or less, 10 nm or less, 2 nm or less, 1 nm, particularly preferably 0.5 nm or less. If the surface roughness Ra of the main surface is too large, it is difficult for light to be totally reflected inside the glass plate.
  • the glass plate preferably contains 10 to 60% of SiO 2 , 1 to 40% of BaO, and 0.5 to 40% of TiO 2 + La 2 O 3 by mass% as a glass composition.
  • the reasons for defining the glass composition in this way are described below. In the description of the content range of each component,% means mass%.
  • the content of SiO 2 is preferably from 10 to 60%.
  • the content of SiO 2 is preferably at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, particularly preferably at least 35%.
  • the content of SiO 2 is preferably at most 55%, at most 51%, at most 48%, at most 45%, particularly preferably at most 42%.
  • BaO is a component among alkaline earth metal oxides that raises the refractive index without extremely lowering the high-temperature viscosity.
  • the content of BaO is preferably from 1 to 40%.
  • the content of BaO is preferably at most 35%, at most 32%, at most 30%, particularly preferably at most 28%.
  • the content of BaO is preferably 5% or more, 10% or more, 12% or more, 15% or more, 17% or more, 20% or more, and 23% or more, and particularly preferably 25% or more.
  • TiO 2 and La 2 O 3 are components that effectively increase the refractive index. Therefore, the total amount of TiO 2 and La 2 O 3 is preferably 0.5% or more, 1% or more, 3% or more, 5% or more, 8% or more, 11% or more, 15% or more, and particularly preferably. Is 17% or more. On the other hand, when the total amount of TiO 2 and La 2 O 3 increases, the devitrification resistance tends to decrease. Therefore, the total amount of TiO 2 and La 2 O 3 is preferably at most 40%, at most 30%, at most 25%, particularly preferably at most 22%.
  • TiO 2 is a component that maximizes the refractive index among general oxides except for heavy metal oxides such as rare earth oxides.
  • the content of TiO 2 is preferably 0 to 35%, 0.1 to 30%, 0.1 to 15%, 1 to 12%, 2 to 11%, and 3 to 10%, and particularly preferably. 4 to 9%.
  • the content of TiO 2 is preferably 7 to 35%, 15 to 32%, and particularly preferably 20 to 30%.
  • La 2 O 3 is a component that effectively increases the refractive index.
  • the content of La 2 O 3 is preferably 0 to 15%, 0 to 13%, 5 to 12%, and particularly preferably 7 to 11%.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 8%.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 8% or less, 7% or less, and particularly preferably 6% or less.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably at least 0.1%, at least 0.5%, at least 1%, at least 3%, particularly preferably at least 5%.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 0 to 15%.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 9% or less, 8% or less, and particularly preferably 7% or less.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 1% or more and 3% or more, and particularly preferably 5% or more.
  • the content of MgO is preferably 0 to 12%.
  • MgO is a component that increases the Young's modulus and reduces the high-temperature viscosity.
  • the content of MgO is preferably 10% or less, 5% or less, 3% or less, 2% or less, 1.5% or less, 1% or less, and particularly preferably 0.5% or less.
  • the content of CaO is preferably 0 to 15%.
  • the content of CaO is preferably 13% or less, 10% or less, 8% or less, and particularly preferably 7% or less.
  • the content of CaO is preferably at least 0.5%, at least 1%, at least 3%, at least 4%, particularly preferably at least 5%.
  • the content of SrO is preferably 0 to 15%.
  • the content of SrO is preferably 13% or less, 12% or less, and particularly preferably 11% or less.
  • the content of SrO is preferably at least 1%, at least 3%, at least 5%, at least 7%, particularly preferably at least 10%.
  • the content of ZnO is preferably 0 to 15%.
  • the content of ZnO is preferably 15% or less, 12% or less, 10% or less, 8% or less, 6% or less, and particularly preferably 4% or less.
  • the content of ZnO is preferably at least 0.1%, at least 0.5%, more than 1%, at least 1.5%, at least 2%, at least 2.5%, particularly preferably at least 3%. It is.
  • ZrO 2 is a component that raises the refractive index, but when its content increases, the liquidus temperature tends to decrease. Therefore, the content of ZrO 2 is preferably 0 to 10%, 0.1 to 7%, and 0.5 to 6%, and particularly preferably 1 to 5.5%.
  • Nb 2 O 5 is a component that increases the refractive index, but as the content increases, the raw material cost tends to increase. Therefore, the content of Nb 2 O 5 is preferably 0 to 30%, 1 to 25%, 5 to 23%, 10 to 22%, and particularly preferably 15 to 21%.
  • Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O are components that lower the high-temperature viscosity and are components that increase the coefficient of thermal expansion. However, when these components are introduced in a large amount, the high-temperature viscosity is excessively reduced. , It is difficult to ensure a high liquidus viscosity. Therefore, the total amount of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O is preferably 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less, 1% or less, and particularly preferably 0.5% or less. Is 0.1% or less. The content of each of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O is preferably 10% or less, 8% or less, 5% or less, 2% or less, 1% or less, 0.5% or less, Especially preferably, it is 0.1% or less.
  • the total amount of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O is preferably 0.1 to 25%, 5 to 23%, and 10 to 20%. , Especially 12 to 18%.
  • the content of Li 2 O is preferably 10% or less, 8% or less, 5% or less, 2% or less, 1% or less, 0.5% or less, and particularly preferably 0.1% or less.
  • the content of Na 2 O is preferably 1 to 22%, 3 to 20%, 5 to 15%, and particularly preferably 8 to 12%.
  • the content of K 2 O is preferably from 0.1 to 10%, from 1 to 9%, from 2 to 8%, particularly preferably from 3 to 7%.
  • one or more selected from the group consisting of As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , CeO 2 , SnO 2 , F, Cl and SO 3 can be added in the range of 0 to 1%. .
  • As 2 O 3 , Sb 2 O 3 and F are preferably used as much as possible from an environmental point of view, and their contents are preferably less than 0.1%.
  • the content of CeO 2 is preferably 0 to 1%, 0.01 to 0.5%, and particularly preferably 0.05 to 0.4%.
  • the content of SnO 2 is preferably 0 to 1%, 0.01 to 0.5%, and particularly preferably 0.05 to 0.4%.
  • the total amount of SnO 2 , SO 3 and Cl is preferably 0 to 1%, 0.001 to 1%, 0.01 to 0.5%, and particularly preferably 0.05 to 0.3%. It is.
  • PbO is a component that reduces high-temperature viscosity, but it is preferable to minimize its use from an environmental point of view.
  • the content of PbO is preferably 0.5% or less, particularly preferably less than 0.1%.
  • Bi 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Ta 2 O 5, and WO 3 are components that increase the refractive index, but are expensive and difficult to obtain in large quantities.
  • the content of each of these components is preferably 1% or less, particularly preferably 0.5% or less.
  • Fe 2 O 3 and Cr 2 O 3 are components that are mixed as raw material impurities, but when these components increase, the transmittance inside the glass plate tends to decrease. Therefore, the content of Fe 2 O 3 is preferably 500 ppm (0.05%) or less, 200 ppm or less, 100 ppm or less, 50 ppm or less, and particularly preferably 30 ppm or less.
  • the content of Cr 2 O 3 is preferably 5 ppm (0.0005%) or less, 3 ppm or less, 2 ppm or less, 1 ppm or less, and particularly preferably 0.5 ppm or less. When a high-purity glass raw material is used, the contents of Fe 2 O 3 and Cr 2 O 3 can be reduced.
  • the glass plate of the present invention preferably has the following characteristics.
  • the density is preferably 5.0 g / cm 3 or less, 4.8 g / cm 3 or less, 4.5 g / cm 3 or less, 4.3 g / cm 3 or less, 3.7 g / cm 3 or less, particularly 3.5 g / cm 3 or less. cm 3 or less. In this way, the weight of the device can be reduced.
  • the “density” can be measured by the well-known Archimedes method.
  • the thermal expansion coefficient is preferably 30 ⁇ 10 ⁇ 7 to 100 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., 40 ⁇ 10 ⁇ 7 to 90 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., and 60 ⁇ 10 ⁇ 7 to 85 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., particularly 65 ⁇ 10 ⁇ 7 to 80 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C.
  • the “thermal expansion coefficient” is a value measured by a dilatometer and indicates an average value in a temperature range of 30 to 380 ° C.
  • the strain point is preferably 500 ° C or higher, 550 ° C or higher, 600 ° C or higher, 620 ° C or higher, particularly 640 ° C or higher. If the strain point is too low, the glass plate tends to thermally shrink due to high-temperature heat treatment in the device manufacturing process.
  • the “strain point” indicates a value measured based on the method of ASTM C336.
  • the temperature in the high temperature viscosity 10 2.5 dPa ⁇ s preferably 1400 ° C. or less, 1300 ° C. or less, 1200 ° C. or less, in particular 1100 ° C. or less.
  • the melting property is reduced, and the production efficiency of the glass sheet is reduced.
  • the temperature in the high temperature viscosity of 10 2.5 dPa ⁇ s is refers to a value measured by a platinum ball pulling method.
  • the liquidus temperature is preferably 1200 ° C or lower, 1150 ° C or lower, 1130 ° C or lower, 1100 ° C or lower, 1050 ° C or lower, 1030 ° C or lower, 1000 ° C or lower, 980 ° C or lower, particularly 950 ° C or lower.
  • the liquidus viscosity is preferably 10 3.0 dPa ⁇ s or more, 10 3.5 dPa ⁇ s or more, 10 4.0 dPa ⁇ s or more, 10 4.5 dPa ⁇ s or more, 10 4.8 dPa ⁇ s or more, 10 5.0 dPa ⁇ s or more, 10 5.2 dPa ⁇ s or more, particularly 10 5.3 dPa ⁇ s or more.
  • the glass is less likely to be devitrified at the time of molding, so that the glass plate can be easily formed by a float method, an overflow down draw method, or the like.
  • the “liquidus temperature” is such that the glass powder passing through a standard sieve 30 mesh (500 ⁇ m) and remaining in a 50 mesh (300 ⁇ m) is put into a platinum boat and kept in a temperature gradient furnace for 24 hours to precipitate crystals. It refers to the value obtained by measuring the temperature at which the temperature changes.
  • the internal transmittance at an optical path length of 10 mm and a wavelength of 550 nm is preferably 80% or more, 85% or more, 90% or more, particularly 95% or more. If the internal transmittance is too low, the loss of light inside the glass plate increases.
  • the plate thickness is preferably 3 mm or less, 2 mm or less, particularly preferably 1 mm or less, and is preferably 0.01 mm or more, 0.03 mm or more, particularly 0.05 mm or more. If the thickness of the glass plate is too large, the mass of the glass plate becomes large, so that it becomes difficult to apply the glass plate to a light guide plate or the like of a head mounted display. On the other hand, if the thickness of the glass plate is too small, handling becomes difficult when assembling the device.
  • the glass plate of the present invention is preferably formed by an overflow down draw method, a slot down method, a redraw method, a float method, or a roll out method, and particularly preferably formed by an overflow down draw method. By doing so, the surface smoothness of the main surface of the glass plate can be improved.
  • the glass plate of the present invention preferably has an uneven structure formed on one main surface. This makes it easier for light that has propagated inside the glass plate to exit to the outside. As a result, the image of the head mounted display becomes clear.
  • the concavo-convex structure for example, a structure in which a periodic structure is formed and light is extracted outside by a diffraction phenomenon is preferable.
  • a method of forming the uneven structure for example, a method such as a photolithography method, a sputtering method using a mask, a method of locally etching using a laser after forming a uniform film, and an imprint method using a mold is adopted. can do.
  • ⁇ It is preferable to laminate a plurality of the glass plates of the present invention to form a laminate. By doing so, it is possible to project different images in the depth direction of the display image, and it is easy to realize 3D display.
  • As a lamination method it is preferable to laminate glass plates corresponding to each of red display, green display, and blue display.
  • the number of laminations is, for example, 3 or more, 5 or more, especially 10 or more.
  • Table 1 shows sample No. 1 to 10 are shown.
  • NA in a table means unmeasured.
  • Each sample in the table was prepared as follows. First, a glass raw material was prepared so as to have the glass composition shown in the table, and was melted at 1400 ° C. for 24 hours using a platinum pot. Next, the obtained molten glass was poured onto a carbon plate and formed into a flat plate shape. The properties in the table were evaluated for the obtained glass plate.
  • Density is a value measured by the well-known Archimedes method.
  • the coefficient of thermal expansion ⁇ is a value measured by a dilatometer and is an average value in a temperature range of 30 to 380 ° C.
  • the strain point and the annealing point are values measured based on the method of ASTM C336.
  • the softening point is a value measured based on the method of ASTM C338.
  • Temperature at the high temperature viscosity 10 4.0 dPa ⁇ s, 10 3.0 dPa ⁇ s, 10 2.5 dPa ⁇ s and 10 2.0 dPa ⁇ s is a value measured by a platinum ball pulling method.
  • the liquidus temperature was measured by passing through a standard sieve 30 mesh (500 ⁇ m), placing the glass powder remaining on the 50 mesh (300 ⁇ m) in a platinum boat, and holding it in a temperature gradient furnace for 24 hours to measure the temperature at which crystals precipitated. Value.
  • the liquidus viscosity is a value obtained by measuring the viscosity of glass at a liquidus temperature by a platinum ball pulling-up method.
  • a glass raw material was prepared so as to have a glass composition of No. 4, and the obtained glass batch was melted in a continuous melting furnace, and then formed into a plate having a thickness of 1 mm by an overflow down draw method, and a surface roughness Ra of a main surface was obtained.
  • a surface roughness Ra of a main surface was obtained.
  • the end surface of the obtained glass plate was polished with a grindstone so that the angle between the main surface and the end surface of the glass plate was 89 ° and the surface roughness Ra of the end surface was 5 nm. Further, an inclined surface having a surface roughness Ra of 2 nm was formed between the one main surface and the end surface. The angle formed between the other main surface and the end surface was 35 °.
  • a periodic concavo-convex structure made of SiO 2 was formed on one main surface of the glass plate by photolithography, and a gap between the concavo-convex structures was filled with a resin. Seven obtained glass plates were laminated to obtain a laminate. Further, the sample Nos. With respect to 1, a laminate was obtained in the same manner.
  • the glass raw material was prepared so as to have a glass composition of 2, and the obtained glass batch was melted in a continuous melting furnace, and then formed into a 0.5 mm-thick plate by an overflow downdraw method, and the surface roughness of the main surface was adjusted. Glass plates each having a thickness Ra of 0.2 nm were obtained.
  • the end face of the obtained glass plate was laser-processed so that the angle between the main surface and the end face of the glass plate was 89 ° and the surface roughness Ra of the end face was 0.5 nm. Further, an inclined surface having a surface roughness Ra of 0.5 nm was formed between both the main surface and the end surface. The angle formed between one main surface and the end surface was 45 °, and the angle formed between the other main surface and the end surface was 45 °.
  • a periodic concavo-convex structure made of SiO 2 was formed on one main surface of the glass plate by a sputtering method using a mask, and a gap between the concavo-convex structures was filled with a resin.
  • Ten obtained glass plates were laminated to obtain a laminate. Further, the sample Nos. Regarding No. 3, a laminate was obtained in the same manner.
  • the laminated body thus obtained can propagate the incident light into each glass plate. Therefore, it can be suitably used as a light guide plate of a head mounted display.

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Abstract

本発明のガラス板は、屈折率ｎｄが１．５５～２．３０であり、主面と端面とのなす角度が８５～９０°であり、該端面の表面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とする。

Description

ガラス板
　本発明は、ヘッドマウントディスプレイの導光板に好適なガラス板に関する。
　近年、ヘッドマウントディスプレイとして、帽子型デバイスやメガネ型デバイスなどの種々の形態が開発されている。帽子型デバイスは、ユーザの視界を覆うと共に、仮想現実（ＶＲ）を体験するためのシステムとして利用される場合が多く、メガネ型デバイスは、ユーザの視界を遮断することなく、拡張現実（ＡＲ）を体験するためのシステムとして利用される場合が多い。
　ヘッドマウントディスプレイでは、透過性を有する導光板を用いることがある。この場合、例えば、外部の景色などを見ながら導光板に表示される映像を見ることができる（シースルーデバイス）。また、例えば、ユーザの左右の瞳に対応する導光板に異なる映像を表示することで３Ｄ表示を実現したり、瞳の水晶体を利用して網膜に結合させることでユーザの網膜に直接映像を投射したりすることもできる。
　導光板を用いた映像の表示方法としては、コリメート光を導光板の端面から入射すると共に、その入射した光を導光板の内部で全反射させながら回折現象により外部に取り出し、ユーザの瞳に入射させるというものがある。
　この際、導光板は、一方の主面に凹凸構造を有するガラス板を複数枚積層してなるガラス板積層体から構成される場合がある（例えば特許文献１及び２を参照）。ここで、ガラス板の凹凸構造は、例えば、回折現象を生じ易くさせるためのものであり、ガラス板の積層構造は、例えば、各ガラス板に異なる映像を表示することで、ユーザが視認する映像に奥行き感を持たせ、臨場感のある３Ｄ表示を実現し易いなどの利点を得るためのものである。
特表２０１８－５０６０６８号公報 中国特許出願公開第１０６３２４８４７号明細書
　導光板には、主にアクリル樹脂板が使われている。しかし、アクリル樹脂板は、屈折率ｎｄ（約１．４９）が低いため、光学設計の自由度を高めることが困難である。また、アクリル樹脂板を用いた場合、全反射を生じさせる最小の入射角が大きくなるため、アクリル樹脂板の内部において、光が全反射を繰り返しながら伝搬し難くなる。
　本発明は、上記事情に鑑み成されたものであり、その技術的課題は、ヘッドマウントディスプレイの導光板等において、光学設計の自由度を高めることである。
　本発明者等は、鋭意検討の結果、所定の形状を有する高屈折率のガラス板を導光板に用いると、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明のガラス板は、屈折率ｎｄが１．５５～２．３０であり、主面と端面とのなす角度が８５～９０°であり、該端面の表面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とする。ここで、「屈折率ｎｄ」は、屈折率測定器（例えば、島津製作所社製の屈折率測定器ＫＰＲ－２０００）を用いて測定した値を指す。「主面と端面とのなす角度」は、板厚方向に相対する二つの主面で角度が異なるが、本発明では、小さい方の角度を指す（主面と傾斜面とのなす角度でも同様）。「表面粗さＲａ」は、小坂研究所製Ｓｕｒｆｃｏｒｄｅｒ　ＥＴ―４０００ＡＫを用いて、ＪＩＳ　Ｂ―０６０１（１９９４）に従って測定した値を指す。
　本発明のガラス板は、屈折率ｎｄが１．５５～２．３０である。このようにすれば、ヘッドマウントディスプレイの導光板等に用いた時に、光の全反射が生じ易くなり、光学設計の自由度を高めることができる。
　また、本発明のガラス板は、主面と端面とのなす角度が８５～９０°である。このようにすれば、ガラス板の側面側（端面側）に光学系を設けた場合に、ガラス板の内部に光を入射させ易くなる。
　更に、本発明のガラス板は、端面の表面粗さＲａが１μｍ以下である。このようにすれば、ガラス板の側面側（端面側）に光学系を設けた場合に、端面で光が散乱し難くなる。更に端面に衝撃を受けた際に破損や欠けが生じ難くなる。
　また、本発明のガラス板は、端面と主面の間の領域の少なくとも一部に傾斜面を有することが好ましく、複数の傾斜面を有することが更に好ましい。このようにすれば、端面に衝撃を受けた際に破損や欠けが生じ難くなる。
　また、本発明のガラス板は、少なくとも一方の主面の表面粗さＲａが１００ｎｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の内部で光が全反射し易くなる。
　また、本発明のガラス板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　１０～６０％、ＢａＯ　１～４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３　０．５～４０％を含有し、且つ液相粘度が１０３．０ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。ここで、「ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３」は、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量を指す。「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。
　また、本発明のガラス板は、一方の主面上に凹凸構造が形成されていることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の内部を導光した光が外部へ出射し易くなる。結果として、ヘッドマウントディスプレイの映像が鮮明になる。
　また、本発明のガラス板は、ヘッドマウントディスプレイの導光板に用いることが好ましい。
　図１は、本発明のガラス板の一例を説明するための断面概念図である。ガラス板１は、板厚方向に相対する二つの主面１０ａ、１０ｂ（おもて面と裏面）と、端面１１を有しており、主面１０ａと端面１１とのなす角度θは９０°になっている（主面１０ｂと端面１１とのなす角度も９０°になっている）。そして、主面１０ａ、１０ｂと端面１１の間には、それぞれ傾斜面１２が形成されており、主面１０ａ、１０ｂと傾斜面１２とのなす角度はそれぞれ４５°である。なお、図１では、主面１０ａ、１０ｂと傾斜面１２は直接連結されているが、ガラス板１の強度を高めるために、例えば、主面１０ａと傾斜面１２の間に丸みを帯びた面取り面を設けてもよい。図２は、本発明のガラス板１の一例を説明するための断面概念図であり、図１との相違は、主面１０ａと端面１１との間に二つの傾斜面１２１、１２２が形成されており、主面１０ｂと端面１１との間には傾斜面が形成されていないことである。そして、主面１０ａと傾斜面１２１とのなす角度は３０°、主面１０ａと傾斜面１２２とのなす角度は７０°である。なお、図２では、主面１０ｂと端面１１は直接連結されているが、ガラス板１の強度を高めるために、例えば、主面１０ｂと端面１１に丸みを帯びた面取り面を設けてもよい。
　図３は、ガラス板の内部で光が進む方向を説明するための断面概略図である。図３（ａ）～（ｃ）は、端面に光を直接照射した時に、ガラス板の内部で光が進む方向を示している。図３（ａ）～（ｃ）において、光は、ガラス板の内部で全反射を起こしながら伝搬していく。
本発明のガラス板の一例を説明するための断面概略図である。 本発明のガラス板の一例を説明するための断面概略図である。 ガラス板の内部で光が進む方向を説明するための断面概略図である。
　本発明のガラス板において、屈折率ｎｄは１．５５以上であり、好ましくは１．５８以上、１．６０以上、１．６３以上、１．６５以上、１．６８以上、特に１．７０以上である。屈折率ｎｄが低過ぎると、ガラス板の内部で光の全反射が生じ難くなると共に、光学設計の自由度が低下し易くなる。一方、屈折率ｎｄが高過ぎる場合、ガラス骨格が不安定になり易く、その場合、板状に成形し難くなるため、ガラス板の生産効率が低下し易くなる。よって、屈折率ｎｄは２．３０以下であり、好ましくは２．００以下、１．９０以下、１．８５以下、特に１．８０以下である。
　本発明のガラス板において、主面と端面とのなす角度は８５～９０°であり、好ましくは８７～９０°、８９～９０°である。主面と端面とのなす角度が上記範囲外になると、ガラス板の側面側（端面側）に光学系を設けた場合に、ガラス板の内部に光を入射させ難くなる。
　端面の表面粗さＲａは１μｍ以下であり、好ましくは５００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、２ｎｍ以下、特に１ｎｍ以下である。端面の表面粗さＲａが大き過ぎると、ガラス板の側面側（端面側）に光学系を設けた場合に、端面で光が散乱し易くなる。更に端面に衝撃を受けた際に破損や欠けが生じ易くなる。
　本発明のガラス板は、強度を高めるために、端面と主面の間の領域の少なくとも一部に傾斜面を有することが好ましく、複数の傾斜面（特に２つの傾斜面）を有することが好ましい。そして、複数の傾斜面を有する場合、複数の傾斜面は、隣接して連続的に形成されていてもよく、また離間した状態（例えば、一方の主面と端面の間に傾斜面が形成されており、且つ他方の主面と端面の間に傾斜面が形成されている状態）で形成されていてもよいが、強度面を考慮すれば、後者の方が好ましい。
　主面と傾斜面とのなす角度は、好ましくは５～８５°、２０～７０°、特に３０～６０°である。主面と傾斜面とのなす角度が上記範囲外になると、ガラス板に衝撃を受けた際に破損や欠けが生じ易くなる。
　傾斜面の表面粗さＲａは、好ましくは５００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、２ｎｍ以下、特に１ｎｍ以下である。傾斜面の表面粗さＲａが大き過ぎると、ガラス板に衝撃を受けた際に破損や欠けが生じ易くなる。
　主面と端面の間に傾斜面を形成する方法としては、種々の方法を採択することができる。例えば、研削、研磨により傾斜面を形成する方法、レーザー加工により傾斜面を形成する方法、熱間プレスにより傾斜面を形成する方法を採択することができる。
　本発明のガラス板において、少なくとも一方の主面（好ましくは両方の主面）の表面粗さＲａは、１００ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ、特に０．５ｎｍ以下が好ましい。主面の表面粗さＲａが大き過ぎると、ガラス板の内部で光が全反射し難くなる。
　ガラス板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　１０～６０％、ＢａＯ　１～４０％、ＴｉＯ２＋Ｌａ２Ｏ３　０．５～４０％を含有することが好ましい。このようにガラス組成を規定した理由を下記に示す。なお、各成分の含有範囲の説明において、％は質量％を意味する。
　ＳｉＯ２の含有量は１０～６０％が好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なくなると、ガラス網目構造を形成し難くなり、ガラス化が困難になる。また高温粘性が低下し過ぎて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上であり、特に好ましくは３５％以上である。一方、ＳｉＯ２の含有量が多くなると、溶融性や成形性が低下し易くなり、また屈折率が低下し易くなる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５５％以下、５１％以下、４８％以下、４５％以下であり、特に好ましくは４２％以下である。
　ＢａＯは、アルカリ土類金属酸化物の中では、高温粘性を極端に低下させずに、屈折率を高める成分である。ＢａＯの含有量は１～４０％が好ましい。ＢａＯの含有量が多くなると、液相粘度が低くなり易く、また屈折率、密度、熱膨張係数が高くなり易い。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは３５％以下、３２％以下、３０％以下であり、特に好ましくは２８％以下である。一方、ＢａＯの含有量が少なくなると、所望の屈折率を得難くなる上、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは５％以上、１０％以上、１２％以上、１５％以上、１７％以上、２０％以上、２３％以上であり、特に好ましくは２５％以上である。
　ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３は、屈折率を有効に高める成分である。よって、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量は、好ましくは０．５％以上、１％以上、３％以上、５％以上、８％以上、１１％以上、１５％以上であり、特に好ましくは１７％以上である。一方、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量が多くなると、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＴｉＯ２とＬａ２Ｏ３の合量は、好ましくは４０％以下、３０％以下、２５％以下であり、特に好ましくは２２％以下である。
　ＴｉＯ２は、希土類酸化物等の重金属酸化物を除く、一般的な酸化物の中では、屈折率を最も高める成分である。しかし、ＴｉＯ２の含有量が多くなると、ガラスが着色したり、耐失透性が低下し易くなったりする。よって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは０～３５％、０．１～３０％、０．１～１５％、１～１２％、２～１１％、３～１０％であり、特に好ましくは４～９％である。なお、耐失透性の向上よりも屈折率の上昇を優先する場合、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは７～３５％、１５～３２％であり、特に好ましくは２０～３０％である。
　Ｌａ２Ｏ３は、屈折率を有効に高める成分である。しかし、Ｌａ２Ｏ３の含有量が多くなると、液相温度が低下し易くなる。よって、Ｌａ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０～１５％、０～１３％、５～１２％であり、特に好ましくは７～１１％である。
　上記成分以外にも、任意成分として、例えば以下の成分を添加することができる。
　Ａｌ２Ｏ３の含有量は０～８％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多くなると、成形時に失透結晶が析出し易くなって、液相粘度が低下し易くなり、また屈折率が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは８％以下、７％以下であり、特に好ましくは６％以下である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なくなると、ガラス組成のバランスが崩れて、逆にガラスが失透し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０．１％以上、０．５％以上、１％以上、３％以上であり、特に好ましくは５％以上である。
　Ｂ２Ｏ３の含有量は０～１５％が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、屈折率やヤング率が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは９％以下、８％以下であり、特に好ましくは７％以下である。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が少なくなると、液相温度が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１％以上、３％以上であり、特に好ましくは５％以上である。
　ＭｇＯの含有量は０～１２％が好ましい。ＭｇＯは、ヤング率を高める成分であると共に、高温粘度を低下させる成分であるが、ＭｇＯを多量に含有させると、屈折率が低下し易くなったり、液相温度が上昇して、耐失透性が低下したり、密度や熱膨張係数が高くなり過ぎる。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは１０％以下、５％以下、３％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下であり、特に好ましくは０．５％以下である。
　ＣａＯの含有量は０～１５％が好ましい。ＣａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易く、その含有量が多過ぎると、ガラス組成のバランスが崩れて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは１３％以下、１０％以下、８％以下であり、特に好ましくは７％以下である。一方、ＣａＯの含有量が少なくなると、溶融性が低下したり、ヤング率が低下したり、屈折率が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは０．５％以上、１％以上、３％以上、４％以上であり、特に好ましくは５％以上である。
　ＳｒＯの含有量は０～１５％が好ましい。ＳｒＯの含有量が多くなると、屈折率、密度、熱膨張係数が高くなり易く、その含有量が多過ぎると、ガラス組成のバランスが崩れて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは１３％以下、１２％以下であり、特に好ましくは１１％以下である。一方、ＳｒＯの含有量が少なくなると、溶融性が低下し易くなり、また屈折率が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは１％以上、３％以上、５％以上、７％以上であり、特に好ましくは１０％以上である。
　ＺｎＯの含有量は０～１５％が好ましい。しかし、ＺｎＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり、その含有量が過剰になると、ガラス組成の成分バランスが崩れて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは１５％以下、１２％以下、１０％下、８％以下、６％以下であり、特に好ましくは４％以下である。一方、ＺｎＯの含有量が少なくなると、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０．１％以上、０．５％以上、１％超、１．５％以上、２％以上、２．５％以上であり、特に好ましくは３％以上である。
　ＺｒＯ２は、屈折率を高める成分であるが、その含有量が多くなると、液相温度が低下し易くなる。よって、ＺｒＯ２の含有量は、好ましくは０～１０％、０．１～７％、０．５～６％であり、特に好ましくは１～５.５％である。
　Ｎｂ２Ｏ５は、屈折率を高める成分であるが、その含有量が多くなると、原料コストが上昇し易くなる。よって、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は、好ましくは０～３０％、１～２５％、５～２３％、１０～２２％であり、特に好ましくは１５～２１％である。
　Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、高温粘性を低下させる成分であり、また熱膨張係数を上昇させる成分であるが、これらの成分を多量に導入すると、高温粘性が低下し過ぎて、高い液相粘度を確保し難くなる。よって、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量は、好ましくは１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下であり、特に好ましくは０．１％以下である。また、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏのそれぞれの含有量は、好ましくは１０％以下、８％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下であり、特に好ましくは０．１％以下である。
　液相粘度の向上よりも高温粘性の低下を優先する場合、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量は、好ましくは０．１～２５％、５～２３％、１０～２０％、特に１２～１８％である。また、Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは１０％以下、８％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下であり、特に好ましくは０．１％以下である。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは１～２２％、３～２０％、５～１５％であり、特に好ましくは８～１２％である。Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは０．１～１０％、１～９％、２～８％であり、特に好ましくは３～７％である。
　清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ３の群から選択された一種又は二種以上を０～１％の範囲で添加することができる。但し、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３及びＦは、環境的観点から、その使用を極力控えることが好ましく、それぞれの含有量は０．１％未満が好ましい。ＣｅＯ２の含有量は、好ましくは０～１％、０．０１～０．５％であり、特に好ましくは０．０５～０．４％である。また、ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは０～１％、０．０１～０．５％であり、特に好ましくは０．０５～０．４％である。また、ＳｎＯ２、ＳＯ３及びＣｌの合量は、好ましくは０～１％、０．００１～１％、０．０１～０．５％であり、特に好ましくは０．０５～０．３％である。
　ＰｂＯは、高温粘性を低下させる成分であるが、環境的観点から、その使用を極力控えることが好ましい。ＰｂＯの含有量は、好ましくは０．５％以下であり、特に好ましくは０．１％未満である。
　Ｂｉ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５及びＷＯ３は、屈折率を高める成分であるが、高価であり、大量入手が困難であるため、使用を極力控えることが望ましい。これら各成分の含有量は、好ましくは１％以下、特に好ましくは０．５％以下である。
　Ｆｅ２Ｏ３とＣｒ２Ｏ３は、原料不純物として混入する成分であるが、これらの成分が多くなると、ガラス板の内部の透過率が低下し易くなる。よって、Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、好ましくは５００ｐｐｍ（０．０５％）以下、２００ｐｐｍ以下、１００ｐｐｍ以下、５０ｐｐｍ以下であり、特に好ましくは３０ｐｐｍ以下である。Ｃｒ２Ｏ３の含有量は、好ましくは５ｐｐｍ（０．０００５％）以下、３ｐｐｍ以下、２ｐｐｍ以下、１ｐｐｍ以下であり、特に好ましくは０．５ｐｐｍ以下である。なお、高純度のガラス原料を使用すると、Ｆｅ２Ｏ３とＣｒ２Ｏ３の含有量を低減することができる。
　本発明のガラス板は、以下の特性を有することが好ましい。
　密度は、好ましくは５．０ｇ／ｃｍ３以下、４．８ｇ／ｃｍ３以下、４．５ｇ／ｃｍ３以下、４．３ｇ／ｃｍ３以下、３．７ｇ／ｃｍ３以下、特に３．５ｇ／ｃｍ３以下である。このようにすれば、デバイスを軽量化することができる。なお、「密度」は、周知のアルキメデス法で測定可能である。
　熱膨張係数は、好ましくは３０×１０－７～１００×１０－７／℃、４０×１０－７～９０×１０－７／℃、６０×１０－７～８５×１０－７／℃、特に６５×１０－７～８０×１０－７／℃である。熱膨張係数が上記範囲外になると、ガラス板の表面に反射膜等の機能膜を形成した場合に、ガラス板が反り易くなる。なお、「熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定した値であり、３０～３８０℃の温度範囲における平均値を指す。
　歪点は、好ましくは５００℃以上、５５０℃以上、６００℃以上、６２０℃以上、特に６４０℃以上である。歪点が低過ぎると、デバイスの製造工程における高温の熱処理により、ガラス板が熱収縮し易くなる。なお、「歪点」は、ＡＳＴＭ　Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。
　高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１４００℃以下、１３００℃以下、１２００℃以下、特に１１００℃以下である。このようにすれば、溶融性が低下して、ガラス板の生産効率が低下する。なお、「高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
　液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１１３０℃以下、１１００℃以下、１０５０℃以下、１０３０℃以下、１０００℃以下、９８０℃以下、特に９５０℃以下である。また、液相粘度は、好ましくは１０３．０ｄＰａ・ｓ以上、１０３．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、１０５．０ｄＰａ・ｓ以上、１０５．２ｄＰａ・ｓ以上、特に１０５．３ｄＰａ・ｓ以上である。このようにすれば、成形時にガラスが失透し難くなるため、フロート法、オーバーフローダウンドロー法等でガラス板を成形し易くなる。ここで、「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値を指す。
　光路長１０ｍｍ、波長５５０ｎｍにおける内部透過率は、好ましくは８０％以上、８５％以上、９０％以上、特に９５％以上である。内部透過率が低過ぎると、ガラス板の内部で光の損失が大きくなる。
　本発明のガラス板において、板厚は、好ましくは３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下が好ましく、また０．０１ｍｍ以上、０．０３ｍｍ以上、特に０．０５ｍｍ以上が好ましい。ガラス板の板厚が大き過ぎると、ガラス板の質量が大きくなるため、ヘッドマウントディスプレイの導光板等に適用し難くなる。一方、ガラス板の板厚が小さ過ぎると、デバイスを組み立てる際にハンドリングが困難になる。
　本発明のガラス板は、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウン法、リドロー法、フロート法、ロールアウト法で成形されてなることが好ましく、特にオーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の主面の表面平滑性を高めることができる。
　本発明のガラス板は、一方の主面上に凹凸構造が形成されていることが好ましい。このようにすれば、ガラス板の内部を伝搬した光が外部へ出射し易くなる。結果として、ヘッドマウントディスプレイの映像が鮮明になる。凹凸構造としては、例えば、周期構造を形成し、回折現象により光を外部へ取り出す構造が好ましい。凹凸構造の形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィ法、マスクを用いたスパッタ法、均一な膜形成後にレーザーを用いて局所的にエッチングする方法、金型を用いたインプリント法等の方法を採択することができる。
　本発明のガラス板を複数枚積層させて、積層体とすることが好ましい。このようにすれば、表示画像の奥行き方向に異なる映像を投影することが可能になり、３Ｄ表示を実現し易くなる。積層方法としては、赤色表示、緑色表示、青色表示のそれぞれに対応したガラス板を積層することが好ましい。積層枚数は、例えば３枚以上、５枚以上、特に１０枚以上である。
　以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。但し、以下の実施例は、単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
　表１は、試料Ｎｏ．１～１０を示している。なお、表中の「Ｎ．Ａ．」は、未測定を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　次のようにして、表中の各試料を作製した。まず表中のガラス組成となるように、ガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１４００℃で２４時間溶融した。次に、得られた溶融ガラスをカーボン板の上に流し出し、平板形状に成形した。得られたガラス板について、表中の特性を評価した。
　密度は、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
　熱膨張係数αは、ディラトメーターで測定した値であり、３０～３８０℃の温度範囲における平均値である。
　歪点、徐冷点は、ＡＳＴＭ　Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値である。軟化点は、ＡＳＴＭ　Ｃ３３８の方法に基づいて測定した値である。高温粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ、１０３．０ｄＰａ・ｓ、１０２．５ｄＰａ・ｓ及び１０２．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
　液相温度は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値である。また、液相粘度は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
　屈折率ｎｄは、２５ｍｍ×２５ｍｍ×約３ｍｍの直方体試料を作製した後、（徐冷点＋３０℃）から（歪点－５０℃）までの温度域を０．１℃／分になるような冷却速度でアニール処理し、続いて屈折率ｎｄが整合する浸液をガラス間に浸透させながら、島津製作所社製の屈折率測定器ＫＰＲ－２０００を用いて測定した値である。
　続いて、表１の試料Ｎｏ．４のガラス組成になるようにガラス原料を調合し、得られたガラスバッチを連続溶融炉で溶融した後、オーバーフローダウンドロー法で板厚１ｍｍの板状に成形し、主面の表面粗さＲａが０．２ｎｍとなるガラス板をそれぞれ得た。得られたガラス板の端面について、ガラス板の主面と端面とのなす角が８９°、且つ端面の表面粗さＲａが５ｎｍになるように、砥石により研磨加工した。更に、一方の主面と端面の間に、更に表面粗さＲａが２ｎｍになる傾斜面を形成した。なお、他方の主面と端面とがなす角度は３５°であった。
　続いて、ガラス板の一方の主面上に、フォトリソグラフィ法により、ＳｉＯ２からなる周期的な凹凸構造を形成すると共に、凹凸構造の隙間を樹脂で充填した。得られたガラス板を７枚積層して積層体を得た。更に、表１の試料Ｎｏ．１についても、同様の方法により、積層体を得た。
　続いて、表１の試料Ｎｏ．２のガラス組成になるようにガラス原料を調合し、得られたガラスバッチを連続溶融炉で溶融した後、オーバーフローダウンドロー法で板厚０．５ｍｍの板状に成形し、主面の表面粗さＲａが０．２ｎｍとなるガラス板をそれぞれ得た。得られたガラス板の端面について、ガラス板の主面と端面とのなす角が８９°、且つ端面の表面粗さＲａが０．５ｎｍになるように、レーザー加工した。更に、双方の主面と端面の間に、表面粗さＲａが０．５ｎｍになる傾斜面を形成した。なお、一方の主面と端面とがなす角度は４５°であり、且つ他方の主面と端面とがなす角度は４５°であった。
　続いて、ガラス板の一方の主面上に、マスクを用いたスパッタ法により、ＳｉＯ２からなる周期的な凹凸構造を形成すると共に、凹凸構造の隙間を樹脂で充填した。得られたガラス板を１０枚積層して積層体を得た。更に、表１の試料Ｎｏ．３についても、同様の方法により、積層体を得た。
　このようにして得られた積層体は、各ガラス板の端面に光を照射した場合に、入射した光を各ガラス板の内部に伝搬することができる。よって、ヘッドマウントディスプレイの導光板として好適に使用することができる。
１　ガラス板
１０ａ、１０ｂ　主面
１１　端面
１２、１２１、１２２　傾斜面

Claims (7)

  1. 　屈折率ｎｄが１．５５～２．３０であり、
    　主面と端面とのなす角度が８５～９０°であり、
    　該端面の表面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とするガラス板。
  2. 　端面と主面の間の領域の少なくとも一部に傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載のガラス板。
  3. 　複数の傾斜面を有することを特徴とする請求項２に記載のガラス板。
  4. 　少なくとも一方の主面の表面粗さＲａが１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載のガラス板。
  5. 　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１～４の何れかに記載の高屈折率ガラス。
  6. 　一方の主面上に凹凸構造が形成されていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載のガラス板。
  7. 　ヘッドマウントディスプレイの導光板に用いることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載のガラス板。
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