JP6592817B2 - ホウケイ酸ガラス、これを含む導光板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス、その用途及び製造技術に関し、より詳しくは、ホウケイ酸ガラス、これを含む導光板及びその製造方法に関する。

本出願は、２０１６年５月３日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−００５４８８６号及び２０１７年３月３１日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００４１９５３号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

通常、ノートブックＰＣ、デスクトップコンピューター、ＴＶのようなディスプレイ装置には、軽薄短小化及び低消費電力が実現可能な長所から液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が主に用いられている。ところが、ＬＣＤは、自ら光を出す素子ではなく受光素子であるため、液晶画面に加えてバックライトユニットを必要とする。

図１は、従来技術によるＬＣＤの概略的な断面図である。

図１を参照すれば、従来のＬＣＤ１は、液晶パネル１０、バックライトユニット２０、カバーバトム（ｃｏｖｅｒ ｂｏｔｔｏｍ）３０、ガイドパネル４０及び上部ケース５０を含む。

液晶パネル１０は、液晶層を挟んで相互対向して合着した薄膜トランジスタ基板１２及びカラーフィルタ基板１４で構成される。また、液晶パネル１０の下面及び上面には、偏光部材１６、１８が付着し得る。そして、バックライトユニット２０は、反射シート２１、液晶パネル１０に光を提供する光源２３、導光板２５、複数枚の光学シート２７及び光源２３を支持するハウジング２９を含む。

カバーバトム３０は、内部に収納空間が形成され、光源２３、反射シート２１、導光板２５及び光学シート２７を収納するとともにガイドパネル４０を支持する。前記ガイドパネル４０は、液晶パネル１０を支持するためのものであって、図１に示したように、液晶パネル１０を支持するパネル支持部及びバックライトユニット２０を囲む側壁からなり得る。上部ケース５０は、液晶パネル１０の上面の端部を囲むとともに、ガイドパネル４０及びカバーバトム３０の側面を囲む。

ここで、導光板２５は、前記光源２３から入射する光を液晶パネル１０の方向へ出射するためのものであって、主にポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ ＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ， ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＰＣ）のような高分子素材から形成される。導光板２５は、バックライトユニット２０の部品のうち、側面光源２３から出る光の損失を最小化しながら上面方向へ均一に分散して面光源にする核心部品である。

ところが、従来、導光板２５に主に使用する物質であるＰＭＭＡは、高温（９０℃）で形態が変形し、有害な揮発性有機化合物などが発生するという問題点がある。そして、熱膨脹係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ＣＴＥ）が約５０〜１００×１０^−６／Ｋで高く、液晶パネル１０の非表示領域であるベゼル部分の幅を減少させることに限界がある。しかのみならず、高分子であることから機械的強度が低く、これを補強するための金属フレームであるガイドパネル４０をさらに用いている。

そこで、使用過程で高温環境が造成されても変形することなく、有毒気体が発生しないなどの高温安定性を有し、熱膨脹係数が低く、機械的強度が高くて金属フレームなどを必要とせず、ディスプレイ装置の薄型化に有利な導光板及びその製造技術が求められている。

現在、導光板の材料としてガラスを適用した新規製品についての研究が盛んでいる。通常、ガラスは、既存の高分子素材に比べて機械的物性、熱的耐久性に優れているが、素材自体の特性上、高分子に比べて光吸収が大きいことから、バックライトユニットの光を効率的に伝達しにくい。

本発明は、高温安定性を有し、熱膨脹係数が低くて、機械的強度が高く、導光板としての利用時、高い輝度が維持され、色差が少ないガラスを提供することを目的とする。

また、本発明は、このようなガラスを用いて既存のＰＭＭＡと金属フレームを代替できる新たな導光板を提供することを他の目的とする。

また、本発明は、このようなガラスの製造方法を提供することをさらに他の目的とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、ＳｉＯ_２ ７５〜８５ｗｔ％と、Ｂ_２Ｏ_３ ５〜１５ｗｔ％と、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜５ｗｔ％と、Ｒ_２Ｏ １〜７ｗｔ％（ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち少なくとも一つ）と、Ｆｅ_２Ｏ_３＜０．００５ｗｔ％と、を含み、０．５以上の酸化還元比（ｒｅｄｏｘ ｒａｔｉｏ）を有するホウケイ酸ガラスを提案する。

望ましくは、前記ホウケイ酸ガラスの酸化還元比は、０．５〜０．８である。

前記酸化還元比の調節のために、前記ホウケイ酸ガラスは０．１ｗｔ％以下の炭素がさらに含まれたものであり得る。他の例として、前記ホウケイ酸ガラスは０．００１〜０．０５ｗｔ％の硫黄成分がさらに含まれたものであり得る。

一実施例によれば、前記ホウケイ酸ガラスは、色差調節のための転移金属成分を実質的に含まない。このような転移金属成分は、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_５またはＭｎＯである。

また、前記ホウケイ酸ガラスは、Ｋ_２Ｏ＞０．１ｗｔ％であり得る。

また、前記ホウケイ酸ガラスは、清澄剤としてＳＯ_３またはＣｌを０〜０．５ｗｔ％さらに含み得る。

前記ホウケイ酸ガラスは、２ｍｍの厚さを基準に可視光（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）透過率が高分子導光板以上または９２％以上である。また、前記ホウケイ酸ガラスは屈折率が１．４９以下、望ましくは１．４７５以下であり、熱膨脹係数が１０×１０^−６／Ｋ以下、望ましくは５×１０^−６／Ｋ以下である。前記ホウケイ酸ガラスの密度は２．０ｇ／ｃｍ^３以上、望ましくは２．２ｇ／ｃｍ^３以上であり得、２．５ｇ／ｃｍ^３以下であり得る。ガラス転移温度は５００℃ 以上、望ましくは５２０℃以上であり得る。生産の便宜のために、前記ホウケイ酸ガラスの作業温度（粘度１０^４ｄＰａｓにおける温度）は１，２７０℃以下であることが望ましく、１，２５０℃以下であることがより望ましい。前記ホウケイ酸ガラスは、既存の高分子材質の導光板に比べて優れた機械的剛性を付与するために適用されることで、前記ホウケイ酸ガラスの弾性係数（ヤング率）は６０ＧＰａ以上、望ましくは６５ＧＰａ以上であり得る。前記ホウケイ酸ガラスのポアソン比（横縦変形比）は０．２３以下、望ましくは０．２以下であり得る。強化処理していない母ガラス状態での曲げ強度は、最小２０ＭＰａ以上、望ましくは２５ＭＰａ以上であり得る。前記組成のホウケイ酸ガラスを化学的に強化させたガラスも本発明の範囲に含まれる。

なお、前記課題を達成するための本発明による導光板は、上述の本発明によるホウケイ酸ガラスを含む。

望ましくは、このような導光板は、５００ｍｍ導光時における色差が＋０．０１５〜−０．０１５であり、より望ましくは、５００ｍｍ導光時における色差が＋０．０１０〜−０．０１０である。

該導光板は、望ましくは、厚さが１．４ｍｍ以上２ｍｍ以下である。そして、本発明の導光板は、色補正のための光学フィルムの使用が不要である。また、前記導光板は、入射光の散乱のためのパターン構造が形成されていることもある。

本発明によるホウケイ酸ガラスは、上記の組成のとおりガラス原料を組み合わせて溶融する段階と、溶融したガラス原料を溶融錫フロートバス（ｆｌｏａｔ ｂａｔｈ）を用いるフロート（ｆｌｏａｔ）法によって成形する段階によって製造することができる。

望ましい例として、前記溶融したガラス原料の酸化還元比を維持しながら前記ホウケイ酸ガラスを成形した後、徐冷することができる。前記徐冷速度は、１０℃／分〜４０℃／分であり得る。そして、前記ホウケイ酸ガラスを化学的に強化させる段階をさらに含み得る。

本発明による導光板を含むディスプレイ装置も提案する。このディスプレイ装置は、望ましくはＬＣＤである。

本発明によれば、高温安定性を有し、既存の高分子材質の導光板と金属フレームを代替できる機械的物性を有し、より薄い厚さかつ優れた光学的特性を有する組成のホウケイ酸ガラスを提供することができ、このようなホウケイ酸ガラスを用いて導光板を製造することができる。

本発明によるホウケイ酸ガラスは剛性が大きいため、既存にＬＣＤモジュールの機械的剛性を維持するために使用すべきであったカバーバトムまたはこれを代替するＡＣＭ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）またはＧＣＭバックカバー（ｂａｃｋ ｃｏｖｅｒ）の削除が可能である。または、既存のＡＣＭ、ＧＣＭを代替できるフィルム、高分子、プラスチック、金属などの適用が可能である。

そして、このようなホウケイ酸ガラスは、熱膨脹係数が小さいため、外部の温度変化に対して膨張率が小さくて変形が殆どなく、ベゼル部分の幅を減少させるのに有利である。

したがって、本発明によるホウケイ酸ガラスは、高温安定性を有し、熱膨脹係数が低くて機械的強度が高いガラスを必要とする分野に利用でき、望ましくは、ＬＣＤの導光板として製造できる。

特に、本発明においては、導光板の輝度を維持するためにガラス内の鉄分含量を低く制御し、色差を減らすために酸化還元比を制御したガラスを提供する。このようなガラスを含む導光板をＬＣＤモジュールに適用すれば、既存の高分子素材水準以上に輝度及び色差性能を満足させることができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

従来技術によるＬＣＤの概略的な断面図である。 本発明の一実施例による導光板の構造を示す断面図である。 本発明の他の実施例による導光板の構造を示す断面図である。 図２の導光板を含むＬＣＤの断面図である。 本発明の一実施例によるホウケイ酸ガラス及びこれを含む導光板の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明のホウケイ酸ガラス及び導光板の製造方法を行うことができる、フロート法を用いた板ガラス製造装置の断面模式図である。 比較例及び本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスの吸収グラフである。 比較例及び本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスの透過グラフである。 比較例及び本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスのｘ方向色差（△Ｃｘ）グラフである。 比較例及び本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスのｙ方向色差（△Ｃｙ）グラフである。 バックライトユニットの一般的な白色ＬＥＤの波長別強度グラフである。 このような白色ＬＥＤをバックライトユニットとして使用するＬＣＤモジュールに比較例のガラスを適用した場合、ガラス透過特性による波長別色差敏感図を示すグラフである。 本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスの透過グラフである。 本発明の実施例及び比較例によるホウケイ酸ガラスの透過グラフである。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。しかし、本発明による実施例は多くの他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業界で通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状などは、より明確な説明を強調するために誇張されており、同一の参照番号は同一の構成要素を示す。

本願に開示された全ての範囲は、開始及び終結範囲値を含み、この範囲内に含まれる任意および全ての下位範囲を含むことと理解されるべきである。例えば、「１〜１０」と言及された範囲は、最小値１から最大値１０の間における任意及び全ての下位範囲（終結値を含む）、即ち、最小値１以上から始めて最大値１０以下で終決する全ての範囲（例えば、５．５〜１０）を含むことに解釈されるべきである。

特に明記しない限り、組成物の量についての任意の言及は、最終ガラス組成物の総重量を基準にする「ｗｔ％」とする。本願に開示のガラス組成物の「総鉄」の含量は、実存する形態に拘わらず、標準分析慣行によるＦｅ_２Ｏ_３の用語として表現される。同様に、第１状態の鉄の量は、実際にガラス中にＦｅＯとして存在できないとしても、ＦｅＯとして報告される。用語「酸化還元」、「酸化還元比」または「鉄の酸化還元比」とは、第２状態の総鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３で表される）の量で割った第１状態の鉄（ＦｅＯで表される）の量を意味する。

図２は、本発明の一実施例による導光板の構造を示す断面図である。

図２を参照すれば、本実施例による導光板１００は、ＳｉＯ_２とＢ_２Ｏ_３を主成分にするプレート形状のホウケイ酸ガラス１１５からなる。ここで、プレートとして記述したが、ディスプレイ装置の薄型化のためにホウケイ酸ガラス１１５は、シートまたはフィルム状として形成され得る。導光板１００の少なくともいずれか一面には、パターンが形成され得る。例えば、ホウケイ酸ガラス１１５の下面には、ガイドされた光が上部へ出射できるように散乱パターン（図示せず）が形成され得る。

特に、本実施例の導光板１００を構成するホウケイ酸ガラス１１５の組成は、ＳｉＯ_２ ７５〜８５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３ ５〜１５ｗｔ％、Ａ１_２Ｏ_３ ０〜５ｗｔ％、Ｒ_２Ｏ １〜７ｗｔ％（ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち少なくともいずれか一つ）及びＦｅ_２Ｏ_３＜０．００５ｗｔ％を含む。また、清澄剤としてＳＯ_３またはＣｌを０〜０．５ｗｔ％さらに含み得る。この際、ホウケイ酸ガラス１１５は、０．５以上の酸化還元比を有する。望ましくは、酸化還元比が ０．５〜０．８である。このように本発明のホウケイ酸ガラス１１５は、低い鉄含量（Ｆｅ_２Ｏ_３＜０．００５ｗｔ％）及び高い酸化還元比（０．５〜０．８）を有するガラスである。

ホウケイ酸ガラス１１５は、７５〜８５ｗｔ％のＳｉＯ_２を含む。ＳｉＯ_２はガラスを形成するネットワーク構造生成体酸化物であって、ガラスの化学的耐性を増加させ、ガラスの周辺材料と整合できる適切な熱膨脹係数を有させることに寄与できる。しかし、ＳｉＯ_２が余りにも高く含有される場合、ガラスの溶融や成形が困難であり、粘性が上昇してガラスの清澄及び均質化が困難となる。また、熱膨脹係数が余りにも低くなり、ガラスが透明性を失いやすくなり得る。これに対し、ＳｉＯ_２が余りにも低く含有される場合、化学的耐性が減少して密度が大きくなり、熱膨脹係数が大きくなって変形点が低下し得る。そこで、本発明による導光板１００のホウケイ酸ガラス１１５は、７５〜８５ｗｔ％のＳｉＯ_２を含み、望ましくは、８０〜８５ｗｔ％のＳｉＯ_２を含む。このようなＳｉＯ_２組成範囲において、導光板としての製造及び使用に適した程度の化学的耐性、熱膨脹係数、密度などを得ることができる。

また、ホウケイ酸ガラス１１５は、Ｂ_２Ｏ_３を５〜１５ｗｔ％含み得る。Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスのネットワーク構造生成体酸化物であって、ガラスの溶解反応性を良くし、熱膨脹係数を小さくし、また、耐失透性を向上させ、耐ＢＨＦ性のような化学的耐性を良くし、密度を低めることに寄与できる（ＢＨＦ：ＳｉＯｘやＳｉＮｘのエッチングのためのバッファードフッ酸、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）。しかし、Ｂ_２Ｏ_３が余りにも高く含有される場合、ガラスの耐酸性が劣り得、密度が高くなって変形点が低くなって耐熱性が劣化し得る。そこで、本発明による導光板１００のホウケイ酸ガラス１１５は、５〜１５ｗｔ％のＢ_２Ｏ_３を含み、望ましくは、８〜１５ｗｔ％のＢ_２Ｏ_３を含み、最も望ましくは、８〜１４ｗｔ％のＢ_２Ｏ_３を含む。このようなＢ_２Ｏ_３の組成範囲は、比較的高いＳｉＯ_２含量によって、低下した溶融性を補い、導光板としての製造及び使用に適した化学的耐性、耐熱性、熱膨脹係数が得られるようにする。

また、ホウケイ酸ガラス１１５は、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜５ｗｔ％含み得る。Ａｌ_２Ｏ_３はガラスの高温粘度、化学安定性、耐熱衝撃性などを増加させ、変形点及びヤング率などを高めることに寄与できる。しかし、Ａｌ_２Ｏ_３は余りにも高く含有される場合、耐失透性、耐塩酸性及び耐ＢＨＦ性を低下させ、粘度を増加させ得る。一方、Ａｌ_２Ｏ_３が余りにも低く含有される場合、その添加効果がまともに達成されにくく、ヤング率が低くなり得る。そこで、本発明による導光板１００のホウケイ酸ガラス１１５は、０〜５ｗｔ％のＡｌ_２Ｏ_３を含み、望ましくは１〜５ｗｔ％、さらに望ましくは２〜３ｗｔ％のＡｌ_２Ｏ_３を含む。このようなＡｌ_２Ｏ_３の組成範囲とすることで、導光板としての使用に適した程度の弾性係数、化学安定性、耐熱衝撃性など、機械的な剛性部分から希望する物性を得ることができる。

また、ホウケイ酸ガラス１１５は、Ｒ_２Ｏを１〜７ｗｔ％含み得る（ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち少なくとも何れか一つである）。特に、Ｒ_２ＯのうちＫ_２Ｏは＞０．１ｗｔ％であり得る。

Ｒ_２Ｏは、硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）溶液など中での化学強化処理工程時にイオン交換される成分であり、ガラスの溶融性、成形性または耐失透性を向上させ、ガラスの高温粘度を低下させて、クラック発生率を低減させることに寄与できる。しかし、Ｒ_２Ｏが余りにも高く含有される場合、ガラスの熱膨脹係数が大きくなりすぎて周辺材料と整合しにくく、耐失透性及び耐熱衝撃性が低下し得る。一方、Ｒ_２Ｏが余りにも低く含有される場合、その添加効果が達成されにくく、化学強化処理工程でイオン交換性能が劣り得る。そこで、本発明による導光板１００のホウケイ酸ガラス１１５は、１〜７ｗｔ％のＲ_２Ｏを含み、望ましくは３．５〜６ｗｔ％のＲ_２Ｏを含み、最も望ましくは３〜５ｗｔ％のＲ_２Ｏを含む。このようなＲ_２Ｏ組成範囲から導光板としての製造及び使用に適した程度の溶融性、成形性、耐熱衝撃性、イオン交換性能などを得ることができる。

特に、Ｋ_２Ｏは、ガラスの高温粘度を低下させ、ガラスの溶解性や成形性を向上させると共に、耐失透性を改善させる成分である。しかし、Ｋ_２Ｏの含有率が余りにも高くなれば、熱膨脹係数が余りにも大きくなる。そこで、Ｋ_２Ｏは０．１ｗｔ％よりも多くする。望ましくは、Ｋ_２Ｏの含量が０．１ｗｔ％超過１ｗｔ％以下である。このようなＫ_２Ｏの組成範囲は、導光板としての適切な屈折率（高すぎず反射性を高めない程度）を有させる。

特に、このような組成のホウケイ酸ガラス１１５は、Ｆｅ_２Ｏ_３＜０．００５ｗｔ％である低鉄分ガラスである。一般的に、透明なガラスであるとしても淡い緑色を帯びる特性がある。これは、ガラスに鉄分（Ｆｅ）が含まれているためであり、ガラスの基本的な原料である珪砂には少量の鉄分が含まれている。通常のガラスに比べてより透明なガラスを得るためには、原料に含まれている鉄分を除去しなければならず、鉄分の除去されたガラスは自体の色がほとんど存在せず透明であるといえる。Ｆｅ_２Ｏ_３＜０．００５ｗｔ％のために不純物の精製工程が必要となり得る。Ｆｅ_２Ｏ_３を除去することが最も望ましいが、Ｆｅ_２Ｏ_３の精製には高費用がかかるため、Ｆｅ_２Ｏ_３の含量は、０．００５ｗｔ％未満にすることが望ましく、可能であれば、０．００３ｗｔ％未満にすることがさらに望ましい。Ｆｅ_２Ｏ_３の含量が少ないことから、ガラスが変色しないため、このようなホウケイ酸ガラス１１５を含む導光板１００は、色補正のための光学フィルムの使用が不要となる。

特に、本発明は、導光板１００の色差を減らすために、ホウケイ酸ガラス１１５の酸化還元比を０．５以上に制御し、望ましくは０．５〜０．８に制御する。

当業者が理解するように、酸化還元比は、ガラス内における鉄分の存在形態であって、ＦｅＯ／ガラス中の全体鉄分値として定義され、このような酸化還元比は、第２鉄（Ｆｅ^３＋）を第１鉄（Ｆｅ^２＋）に還元することで増加できる。

導光板は、前述したように、側面光源から出る光の損失を最小化しながら上面方向に均一に分散して面光源にするものであり、この際、光源から近い部分の色と光源から遠い部分の色とが、ガラス内部の吸光物質によって差が発生することを色差と言う。

前記のような鉄分含量の組成において、酸化還元比を０．５以上にすると、導光板としての利用時、ｘ方向、ｙ方向の色差が改善する。しかし、酸化還元比を０．８よりも大きくすると、強い還元雰囲気下で鉄分イオンはガラス内の硫黄（Ｓ）などの不純物とＦｅＳという化合物を形成し、Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋イオンの光学特性と全く異なる光学特性を示すようになる。このように形成されたＦｅＳ化合物は、ガラスに琥珀色着色（Ｇｏｌｄ−ａｍｂｅｒ ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ）を起こし、ガラスの透過性能を低下させる。そこで、望ましくは、本発明においては、酸化還元比を０．５〜０．８に制御する。

酸化還元比の制御は、還元剤として硫黄または炭素のような成分を添加するか、または、原料溶融、精製条件及び／または徐冷条件を調節することで達成することができる。

例えば、ガラス原料に０．１ｗｔ％以下の炭素を添加してガラス溶融物の酸化還元比を制御する。または、ガラス原料に０．００１〜０．０５ｗｔ％の硫黄成分を添加してガラス溶融物の酸化還元比を制御することもできる。

一方、 ガラス状態の高温ではＦｅ^２＋の生成が多いため、高温で形成された酸化還元比を維持するために、ガラス生産時において、成形後、徐冷速度を速くして高温における酸化還元比の変化が起こらないようにすることができる。徐冷速度は１０℃／分〜４０℃／分にする。適切なガラスの徐冷は、ガラスの生産幅、厚さ、引出量によって決定される。徐冷速度が１０℃／分よりも遅ければ、高温における酸化還元比を維持しにくい。徐冷速度が４０℃／分よりも速ければ、ガラスに応力が誘発し得る。

ホウケイ酸ガラス１１５は、色差調節のための転移金属成分を実質的に含まない。このような転移金属成分は、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_５またはＭｎＯであり得る。「実質的に含まない」とは、原料自体に不純物として入ることを除いては、意図的に添加されないことを意味する。

このように、このような組成のホウケイ酸ガラス１１５からなる導光板１００を用いれば、使用過程で光源によって高温環境が造成されるとしても揮発性有機化合物などが排出されず、外部の湿気や熱によって変形しにくいといったガラスの長所を活用することができる。本発明が提案するこのような組成のホウケイ酸ガラス１１５は、機械的強度が優秀であることから、導光板１００の材質として選択することができる。

特に、ホウケイ酸ガラス１１５は、導光板１００の輝度を維持するために、ガラス内の鉄分の含量を低く制御し、色差を減らすために酸化還元比を制御したものである。このようなホウケイ酸ガラス１１５を含む導光板１００をＬＣＤモジュールに適用すれば、既存の高分子素材水準以上に輝度及び色差性能を満足させることができる。

ホウケイ酸ガラス１１５は、内部及び表面に、欠点（気泡、脈理、包有物、窪み、傷など）があってはいけない。このために、ホウケイ酸ガラスの製造方法においては、清澄剤を添加してガラスを溶解して清澄する。ホウケイ酸ガラス１１５は、清澄剤としてＳＯ_３またはＣｌを０〜０．５ｗｔ％さらに含み得る。この含有量は、ガラス原料における投入量ではなく、ガラス融液中に残存する量であり、製造後のガラスに存在する量である。このような清澄剤及び含量は、ガラス原料の溶解時における清澄効果を向上させ、清澄後の撹拌時に発生し得る再沸騰気泡の発生を抑制する。また、清澄剤を含むことにより酸化還元比が変わり得るため、清澄剤の種類及び量は、ホウケイ酸ガラス１１５の酸化還元比が０．５以上、望ましくは、０．５〜０．８になるようにする。

前記導光板１００は、厚さが２ｍｍ以下であることがＬＣＤの薄型化の面から望ましい。前記導光板１００に含まれるホウケイ酸ガラス１１５の組成は、ホウケイ酸ガラス１１５ ２ｍｍ厚さを基準に、可視光（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の透過率が高分子導光板以上または９２％以上になるよう、屈折率が１．４９以下になるよう、熱膨脹係数が１０×１０^−６／Ｋ以下になるように、上述の範囲内で調整され得る。望ましくは、屈折率が１．４７５以下であり、熱膨脹係数が５×１０^−６／Ｋ以下である。このような低い熱膨脹係数は、温度変化にもホウケイ酸ガラス１１５を含む導光板１００の寸法が大きく変わらないようにする。導光板１００が高い温度に露出しても、変形が起こりにくいため、導光板１００を高い温度範囲においても処理することができて、活用範囲が拡張する。

ホウケイ酸ガラス１１５の密度は、２．０ｇ／ｃｍ^３以上、望ましくは２．２ｇ／ｃｍ^３以上であり得る。そして、２．５ｇ／ｃｍ^３以下であり得る。このような実施例によれば、ガラスの密度が低くてガラス製品の軽量化を図ることに容易となる。特に、ガラスが適用される装置の大型化につれ、ガラスの面積が次第に増加しつつある状況で、ガラスの密度が低くなれば、ガラスの自体荷重による反り現象を減らし、ガラスが適用された装置の重さを減らすことができる。

ホウケイ酸ガラス１１５のガラス転移温度（ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ｔｇ）は、５００℃以上、望ましくは、５２０℃以上であり得る。このようなガラス転移温度は、通常の高分子に比べて非常に高いため、耐熱性に優れていることを意味する。

生産の便宜のために、ホウケイ酸ガラス１１５の作業温度Ｔ_４（粘度１０^４ｄＰａｓにおける温度）は、１，２７０℃以下であることが望ましく、１，２５０℃以下であることがさらに望ましい。このような実施例によれば、ガラスの加工温度に係わるＴ_４が低いため、ガラスの加工が容易となり、ガラスの加工に必要なエネルギー及び時間を節減することができる。

ホウケイ酸ガラス１１５は、既存の高分子材質の導光板に比べて優れた機械的剛性を付与するために適用されるため、ホウケイ酸ガラス１１５の弾性係数（ヤング率）は、６０ＧＰａ以上、望ましくは、６５ＧＰａ以上であり得る。このような実施例によれば、弾性係数が大きいので、厚さを薄くしても希望する機械的強度を得ることができる。

ポアソン比とは、物体に垂直応力が作用するときに発生した横変形率（ｌａｔｅｒａｌ ｓｔｒａｉｎ，ε_ｄ）対縦変形率（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｕａｌ ｓｔｒａｉｎ，ε_ｌ）の比を意味し、言い換えれば、長さ増加に対する横の減少比を意味する。単純引張応力が加えられるときに完全な非圧縮性固体のポアソン比は０．５であり、鋼鉄に対しては約０．３、コンクリートの場合は０．１〜０．２、コルクはほぼ０に近い値を有する。本発明のホウケイ酸ガラス１１５のポアソン比（横縦変形比）は０．２３以下、望ましくは０．２以下であり得る。

ガラスの中央張力、圧縮応力は、ポアソン比、熱膨脹係数、弾性係数などに係わる。このような範囲のポアソン比、そして前述の範囲の熱膨脹係数と弾性係数は、ガラスの中央張力と圧縮応力が、導光板という部品としての使用に適した程度になるようにする範囲である。

強化処理していない母ガラス状態におけるホウケイ酸ガラス１１５の曲げ強度（ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）は、最小２０ＭＰａ以上、望ましくは２５ＭＰａ以上であり得る。このような実施例によれば、曲げ強度が大きいことから曲げられにくくて、薄型化することができる。

このようなポアソン比、熱膨脹係数、弾性係数及び曲げ強度の範囲で、ホウケイ酸ガラス１１５は、厚さが２ｍｍ以下であっても導光板１００としての機械的強度を維持する。望ましくは、強化処理していない母ガラス状態であれば、ホウケイ酸ガラス１１５の厚さは１．６ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に調節でき、ＬＣＤの薄型化の面で非常に有利である。

また、このような組成のホウケイ酸ガラスを化学的に強化させた強化ガラスを導光板１００として用いることもできる。このような強化ガラスは、圧縮応力層の厚さ（ＤＯＬ）が１０ｕｍを超過し得る。即ち、本発明によるホウケイ酸ガラスは、化学的強化処理したとき、形成された圧縮応力層の厚さが１０ ｕｍを超過し得る。より望ましくは、前記圧縮応力層の厚さは２０ｕｍを超過し得る。さらに望ましくは、前記圧縮応力層の厚さは３０ｕｍを超過し得る。このような実施例によれば、圧縮応力層の厚さが厚いので、強化ガラスの機械的強度が向上する。特に、圧縮応力層の厚さが厚ければ、ある程度の深さの損傷にもガラスが破損しない。

このように化学強化処理まで行ったホウケイ酸ガラス１１５であれば、厚さが１．６ｍｍ以下であっても導光板１００としての機械的強度を維持できる。圧縮応力層の厚さと圧縮強度によって変わることはあるが、化学強化処理までを行ったホウケイ酸ガラス１１５の厚さは、１．４ｍｍ以上１．６ｍｍ以下の範囲に調節でき、ＬＣＤの薄型化の面でさらに有利である。

特に、上記のような組成のホウケイ酸ガラス１１５を用いた導光板１００は、低い鉄分含量のガラスであるため、色補正のための光学フィルムの使用が不要である。既にガラス材質の導光板が提案されてはいるが、既存のガラス組成は、光源の光が入射する入光部と、入光部の反対側である反入光部との色座標差及び色感差（いわゆる、色差）が発生するようになり、ＬＣＤの画像が不良になるという問題点があった。しかし、本発明によれば、このような問題が生じず、色補正のための光学フィルムの使用が一切不要である。

導光板１００は、ＬＣＤのバックライトユニットにおいて、側面から入射する光を拡散させて前面方向へ照射する構成要素である。したがって、ホウケイ酸ガラス１１５の下面には、入射光を拡散させて前面方向に照射する光学パターン（図示せず）が形成され得る。前記光学パターンは、凹凸化またはビード（ｂｅａｄ）粒子の膜コーティングなどによって行われ得る。従来は、ＰＭＭＡを食刻するか、ＰＭＭＡに高分子膜をコーティングすることでこのような光学パターンを形成したが、本発明においては、導光板１００がホウケイ酸ガラス１１５からなるので、ホウケイ酸ガラス１１５の製造後、レーザー食刻によってこのような光学パターンを形成するか、または、高分子パターンをガラスの表面にプリントすることで、このような光学パターンを形成することができる。

図３は、本発明の他の実施例による導光板の構造を示す断面図である

図３を参照すれば、導光板１００'がホウケイ酸ガラス１１５を含むことは前述の実施例と同一であるため、これについての詳細な説明は省く。

一方、導光板１００'は、側面における光損失を最小化するために、光が入射する面（本実施例では、左側面）を除いた他の面に反射膜をさらに含み得る。例えば、ホウケイ酸ガラス１１５の側面と下面に酸化チタン（ＴｉＯ_２）と金属膜との組合せでコーティングして、側面反射膜１１６及び下面反射膜１１７を形成することができる。この時、前記金属膜は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）またはクロム（Ｃｒ）などの金属をコーティングして形成できる。

なお、図示していないが、他の例として、ホウケイ酸ガラス１１５の光が入射する面は、内側へ凹んだ構造を有し得る。このようにホウケイ酸ガラス１１５の光入射面の表面積が広くなる構造を有すれば、光源によって入射する光の表面積を広げて輝度を高めることができるという長所がある。

凹んだ構造を形成するためには、適切な構成機械を用いてプレスするか、スタンプのような適した構成機械（ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を利用してローリングする方法などを利用することができ、ホウケイ酸ガラス１１５は粘性（ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）が前記目的に適する温度まで加熱され、前記温度は、ガラスの連火点（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）と作用点（ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）との間となる。前記のような種類の構造は、他の製造方法から得ることができ、例えば、打出（ｓｔａｍｐｉｎｇ）、エッチング、機械加工（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）、化学エッチング（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ）またはレーザー研磨（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）によって得られる。また、必要な構造が高温モールディングまたは形成処理過程（ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）によってガラス製造過程の溶融ガラスから直接的に得られることも可能である。

このような導光板１００、１００'は、ＬＣＤのバックライトユニットに含まれる。

図４は、図２の導光板１００を含むＬＣＤの断面図である。

図４を参照すれば、ＬＣＤ２００は、上部偏光フィルム１１０及び下部偏光フィルム１３０を備える液晶パネル１２０を含む。液晶パネル１２０は、既存のＬＣＤと同様に液晶層を挟んで相互対向して合着した薄膜トランジスタ基板とカラーフィルタ基板とで構成できる。下部偏光フィルム１３０に加え、二重輝度向上フィルム１３５（ＤＢＥＦ）がさらに備えられ得る。

液晶パネル１２０との間に所定間隔を置いてバックライトユニット１４０が備えられ、バックライトユニット１４０は、光学シート１５０、本発明による導光板１００、反射シート１６０及び光源（図示せず）を含み得る。液晶パネル１２０及びバックライトユニット１４０は、これらを側面から囲むミドルキャビネット（ｍｉｄｄｌｅ ｃａｂｉｎｅｔ）１７０及び底面を支持するバックカバー１８０によって維持される。ミドルキャビネット１７０とバックカバー１８０との間に、空間を通じる水分浸透を防止するための接着フィルム１８５がさらに含まれ得る。

光源は、既存のＬＣＤと同様に光を出すことができる少なくとも一つのＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを収容するパッケージを含み得、このような光源は、回路基板の上に配置される（図１の２３参照）。このような光源は、導光板１００の角部または入光側面に配置され得る。このような光源は、液晶パネル１２０の大きさ及び輝度均一性などを考慮して、導光板１００の一側面、両側面、または四側面の全てに形成され得、導光板１００の角部のうち少なくとも一つに形成され得る。

導光板１００は、光源から放出された光を入光側面で受けて、出光面へ出射する。導光板１００は、光源から提供された光を液晶パネル１２０に均一に供給する。

光学シート１５０は、導光板１００の上部に配置され、導光板１００から伝達される光を拡散して集光する役割を果たす。光学シート１５０は、拡散シート、プリズムシート、保護シートなどを含み得る。拡散シートは、導光板１００から入射される光を分散させて光が部分的に密集することを防止することができる。プリズムシートは、一面に三角柱形状のプリズムが一定な配列を有して形成され得、拡散シートの上に配置されて拡散シートから拡散した光を液晶パネル１２０に垂直な方向に集光する役割を行うことができる。保護シートは、プリズムシートの上に形成され得、プリズムシートの表面を保護し、光を拡散させて光の分布を均一にすることができる。

反射シート１６０は、導光板１００とバックカバー１８０との間に配置され、導光板１００の下部に放出する光を液晶パネル１２０に向けるように反射させて光の効率を向上させる。

反射シート１６０は、例えば、ポリエチレンテレフタルレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）からなり、反射性を有し、その一表面は、例えば、二酸化チタンを含む拡散層でコーティングされ得る。なお、反射シート１６０は、例えば、銀（Ａｇ）のような金属を含む材質から形成できる。

図３を参照して説明した導光板１００'は、その自体として下面反射膜１１７を有するので、このようなＬＣＤの組立てにおいて、反射シート１６０を省略できるという効果もある。

図１を参照して説明したように、既存のＬＣＤ１は、液晶パネル１０を固定するためにガイドパネル４０及びカバーバトム３０を用いた。さらに薄いＬＣＤを作るためにＴＶ製造社の部品の追加なくＬＣＤモジュール自体によってＴＶ外観を成すようにする場合、本実施例のように、カバーバトムの代りに２．０〜２．５ｍｍ厚さのアルミニウム複合材（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ＡＣＭ）やＧＣＭをバックカバー１８０として用い、縁を囲むアルミニウム素材のミドルキャビネット１７０を適用して剛性を維持することができる。

特に、本発明による導光板１００を用いれば、既存のＰＭＭＡ材質の導光板に比べて機械的剛性に優れているため、既存のカバーバトムを省略できるだけでなく、ひいては、図３の構造におけるバックカバー１８０も省略することができる。

ＡＣＭ、ＧＣＭのようなカバーバトム代替物質は、光源の光が透過できない不透明な特性を維持する。本発明による導光板１００は、ホウケイ酸ガラス１１５を含むため、透明である。また、このホウケイ酸ガラス１１５は、高温安定性を有し、既存の高分子材質の導光板と金属フレームを代替できる機械的物性を有するため、ＡＣＭやＧＣＭ材質のバックカバー１８０を省略する代りに、フィルム、高分子、プラスチックなどの薄い透明膜を適用することも可能となる。

そして、ホウケイ酸ガラス１１５からなる導光板１００の厚さが２ｍｍ以下になるため、ベゼル部分の厚さをさらに薄くすることができるという長所がある。これによって、全体的なＬＣＤモジュールの厚さを薄くして薄型化に非常に有利である。従来、ＰＭＭＡの厚さが約３．５ｍｍであることに比べて導光板厚さを４０％近く減少させることができる。そして、このようにベゼル部分を薄くしても導光板１００の熱膨脹係数が従来のＰＭＭＡの１／１０水準に小さいので、変形が発生しない。

このように本発明による導光板１００は、ＬＣＤ２００のための光源及びその他の光学材料とともに集積してバックライトユニット１４０を構成することができ、ＬＣＤモジュール構造の剛性維持のための別の構造が求められない。勿論、必要に応じて、フィルム、高分子、プラスチックなどの薄いフィルム膜、金属などをさらに適用することができる。

本発明によるディスプレイ装置は、上述したように、ＬＣＤであることが望ましく、上述の本発明による導光板を含む。

図５は、本発明の一実施例によるホウケイ酸ガラス及びこれを含む導光板の製造方法を説明するためのフローチャートである。

図５を参照すれば、先ず、ガラスに含有される各成分の原料を目標組成になるように組み合わせる（Ｓ１１０）。この際、前記Ｓ１１０段階においては、ＳｉＯ_２が７５〜８５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３が５〜１５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３が０〜５ｗｔ％、Ｒ_２Ｏが１〜７ｗｔ％（ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち少なくともいずれか一つ）、Ｆｅ_２Ｏ_３が０．００５ｗｔ％よりも少なく含まれるように原料成分を組み合わせる。この際、Ｋ_２Ｏは、＞０．１ｗｔ％になるようにし、清澄剤としてＳＯ_３またはＣｌをさらに含むこともできることは、前述のようである。ガラス原料は、Ｎａ、Ｋ及びＬｉのようなアルカリ酸化物を含む公知の出発物質から得ることができる。

特に、酸化還元比が０．５以上、望ましくは０．５〜０．８になるように、前記ガラス原料に０．１ｗｔ％以下の炭素をさらに含ませるか、０．００１〜０．０５ｗｔ％の硫黄成分をさらに含ませることができる。

次に、このように組み合わせられたガラス原料を、所定温度で、例えば、１，５００〜１，６００℃に加熱してガラス原料を溶融し（Ｓ１２０）、清澄工程を行った後、溶融したガラスを成形する（Ｓ１３０）。

溶解工程Ｓ１２０では、図示していない溶解炉でガラス原料が加熱されて溶融ガラスが作られる。次に、清澄工程では、溶融ガラスが図示していない清澄槽で、溶融ガラス中の気泡が上述の清澄剤を用いて除去される。清澄工程では、清澄槽内の溶融ガラスが昇温することで、溶融ガラス中に含まれるＯ_２、ＣＯ_２またはＳＯ_２などを含む気泡が、清澄剤の還元反応によって生じたＯ_２を吸収して成長し、溶融ガラスの液面に浮び上がって放出される（脱泡工程）。また、清澄工程では、脱泡後、溶融ガラスの温度を低下させることで、清澄剤の還元反応によって得られた反応物の酸化作用によって、溶融ガラスに残存する気泡のうちＯ_２が溶融ガラス中に吸収され、気泡が消滅する（吸収工程）。清澄剤による酸化反応及び還元反応は、溶融ガラスの温度を制御することで行われる。

清澄の後、撹拌工程が行われる。撹拌工程においては、ガラスの化学的及び熱的均一性を維持するために、垂直に向けられた図示していない撹拌槽に溶融ガラスが通過する。撹拌槽に設けられた撹拌機よって溶融ガラスは撹拌されながら、垂直下方の底部へ移動して後続工程に誘導される。これによって、脈理などのガラスの不均一を改善することができる。

次に、成形工程が行われる（Ｓ１３０）。この際、前記Ｓ１３０段階は、フロートバスを用いるフロート法によって行われる。

このようにＳ１３０段階でガラスが成形されれば、成形されたガラスは、徐冷炉に移送されて徐冷過程を経る（Ｓ１４０）。望ましくは、溶融したガラス原料状態における高い酸化還元比を維持しながら徐冷できるよう、徐冷速度は１０℃／分〜４０℃／分にする。適切なガラスの徐冷は、ガラス生産幅、厚さ、引出量によって決定される。

それから、徐冷したガラスは、希望するサイズで切断されて研磨などの加工がさらに行われ、このような一連の過程によってホウケイ酸ガラス１１５及びこれを含む導光板１００、１００'として製造される。

図６は、段階Ｓ１３０及びＳ１４０を行う板ガラスの製造装置の断面模式図である。

図６を参照すれば、板ガラスの製造装置３００は、内部に溶融錫２２１が収容され、溶融ガラスが平板形態に成形されるフロートバス２２０、溶融ガラスが徐冷される徐冷炉（ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ）２４０及びフロートバス２２０から溶融ガラスを引き出して溶融ガラスを徐冷炉２４０へ伝達するドロスボックス（ｄｒｏｓｓ ｂｏｘ）２３０を含む。

溶融ガラスは、フロートバス２２０の上流側から下流側に向けて移動しながら溶融錫２２１の表面でリボン形態の板ガラス２２２に成形され、フロートバス２２０の下流側に設定された離隔位置（ｔａｋｅ ｏｆｆ ｐｏｉｎｔ）でドロスボックス２３０に設けられたローラー２３１によって溶融錫２２１から遠ざかるように引き上げられ、ドロスボックス２３０を通して次の工程の徐冷炉２４０に向けて送り出される。

徐冷炉２４０は、いくつかのセクションで構成されており、一つのセクションには図示したように、複数のローラー２４１が用いられ、ローラー２４１の下部空間には、ヒーター２４２が設けられている。徐冷炉２４０では、リボン形態の板ガラス２２２が捻れ及び反りが発生しないように温度制御されながら、ガラスの徐冷点以下まで冷却される。

このような板ガラス製造装置３００は、大型平板の板ガラス２２２の製造が可能である。徐冷した板ガラス２２２をこのような板ガラス製造装置３００から取り出して希望するサイズに切断、研磨などの加工をさらに行うことで、ホウケイ酸ガラス１１５を製造することができ、このようなホウケイ酸ガラスを含むようにして導光板１００、１００'を製造することができる。大型平板の板ガラス２２２から複数の優れたホウケイ酸ガラス１１５を得ることができるため、導光板１００、１００'を高い生産性で製造することができる。

上述のように、本発明の一実施例による製造方法によって製造されたホウケイ酸ガラス及びこれを含む導光板は、厚さが１．４ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、２ｍｍ厚さを基準に可視光（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の透過率が高分子導光板以上または９２％以上になり、屈折率が１．４９、望ましくは１．４７５以下になるよう、熱膨脹係数が１０×１０^−６／Ｋ以下、望ましくは５×１０^−６／Ｋ 以下であるホウケイ酸ガラスからなるか、これを含むことができる。

また、本発明によるホウケイ酸ガラス及び導光板の製造方法は、上述の方法によって製造されたホウケイ酸ガラスを化学強化処理する段階を含むことができる。

即ち、本発明によるホウケイ酸ガラス及び導光板の製造方法は、前記Ｓ１１０ 段階からＳ１４０段階を経て製造されたホウケイ酸ガラスを化学強化処理する段階を、前記Ｓ１４０段階の後に行うことで、強化ガラスを製造することができる。この際、化学強化処理段階は、ホウケイ酸ガラスを硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）などの溶融塩に所定時間の間に浸漬する方式で行うことができる。この過程で、イオン交換によってホウケイ酸ガラスの機械的強度が向上できる。化学強化ガラスを製造するために、上述の組成のホウケイ酸ガラスはイオン交換性能が良好に確保できるようにする適切な組成を有する。しかし、本発明が必ずしもこのような化学強化処理方式に限定されることではない。

ディスプレイ装置が次第に大型化するにつれ、これに使用される導光板の面積も大きくなるべきである。この場合、ガラス自体の荷重によるガラスの反り現象はさらに大きくなり得るため、これを防止するためにガラスをより軽く製造する必要がある。本発明によるホウケイ酸ガラスは、軽量化を可能にすることでこのような特性を満足させることができる。

本発明によるホウケイ酸ガラスは、機械的強度に優れており、軽量化が可能である。また、適切な加工性及び成形性が確保される。このようなホウケイ酸ガラスを用いて導光板を製造することができる。

また、本発明による導光板の製造方法は、上述のガラスの製造方法によって製造されたガラスに入射光の散乱のためのパターン構造を形成する段階をさらに含むことができる。

パターンを形成する方法には、プリンティングとレーザー食刻がある。

プリンティングとは、散乱のための高分子パターンをガラスにプリントして形成することである。レーザー食刻とは、散乱のためのパターンをガラスの表面をレーザーで食刻して形成することである。

特に、本発明においては、導光板がホウケイ酸ガラスを含むため、ホウケイ酸ガラスの製造時、熱を加えてパターンを直接成形する方法も可能である。

パターンは、プリズム（ｐｒｉｓｍ）、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）、ピラミッド（ｐｙｒａｍｉｄ）、エンボシング（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ）などを含む突起形態に形成されるか、または、山と谷を有する凹凸構造に形成できる。プリズムまたはピラミッド形状を有するパターンの上面は、丸いかまたは偏平であり得る。エンボシング及びレンチキュラーは、半球形態に形成することができる。そして、このようなパターンは、導光板の入光面と水平に形状を有するようにすることが望ましい。

以下、本発明を具体的に説明するために比較例及び実施例を挙げて詳しく説明する。但し、本発明による実施例は多くの他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。

表１は、比較例及び実施例のサンプルのガラス組成を示す。

表１を見れば、サンプル１〜３は、ガラスの組成が本発明に当り、サンプル４はＦｅ含量が本発明の範囲から外れる。サンプル１〜３は、Ｆｅ含量が０．００４３ｗｔ％（４３ｐｐｍ）に固定され、酸化還元比が約０．２（２０％）、約０．４（４０％）、約０．６（６０％）の順に増加する。サンプル４の酸化還元比は、約０．５５として本発明の酸化還元比の範囲であるが、Ｆｅ含量が０．０１５ｗｔ％（１５０ｐｐｍ）組成であることから差がある。このようにサンプル１、２及び４は比較例であり、サンプル４は実施例である。

各成分の原料を表１に示したような組成になるよう組み合わせて、白金るつぼを用いて１，６５０℃の温度で３時間加熱して溶融した。溶融時には、白金攪拌棒を挿入して１時間撹拌してガラスを均質化した。続いて、溶融ガラスを５５０℃で徐冷してサンプルガラスを得た。このようにして得られたガラスを厚さ１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍになるように加工した。

製造したガラスに対して、吸収、透過及び色差をテストした。

先ず、図７は、比較例及び本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスの吸収グラフである。

図７から分かるように、上記組成のガラス、特に、サンプル３は、可視光（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の吸収が少なくてバックライトユニットの光を効率的に伝達する、即ち、輝度減少の問題がない導光板として適用できることを確認することができた。サンプル１〜３へ進むほど酸化還元比が大きくなり、サンプル３のように酸化還元比が約０．６である場合、サンプル１及び２に比べて長波長帯域の吸収が優勢である。

図８は、比較例及び本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスの透過グラフである。

図８から分かるように、上記組成のガラス、特に、サンプル３は、可視光（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の透過率が９３％以上であることに示された。具体的に、サンプル１及びサンプル２の透過率平均は、９３．１％、サンプル３の透過率平均は９３％であった。可視光以外の領域、例えば、長波長帯域では、以前の吸収結果の逆から予想できるように、サンプル３がサンプル１及び２に比べて透過が少なかった。このように、図８は、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおいて本発明によるホウケイ酸ガラスの良い透過性を見せる。したがって、このようなガラスは、導光板としての機能を行うことができる。

図９は、比較例及び本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスのｘ方向色差（△Ｃｘ）グラフであり、図１０は、比較例及び本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスのｙ方向色差（△Ｃｙ）グラフである。色座標上において、ｘ方向へ増加する場合は緑色、ｙ方向へ増加する場合は赤色へ色が変わる。したがって、ｘ、ｙが同時に増加すれば、色は黄色に変わる。

サンプル１〜３の比較から分かるように、酸化還元比が増加するほどガラスによる色差が減少する。サンプル２や３の場合、５００ｍｍ導光時において、色差が＋０．０１５〜−０．０１５である。特に、サンプル３のように酸化還元比が０．６である場合、「−」の色差を有することを確認することができる。

図１１は、バックライトユニットの一般的な白色ＬＥＤの波長別強度グラフであり、図１２は、このような白色ＬＥＤをバックライトユニットとして用いるＬＣＤモジュールにサンプル２のガラスを適用した場合におけるガラス透過特性による波長別色差敏感度を示すグラフである。

図１２を参照すれば、△Ｃｘの場合、５５０ｎｍ以下は「−」、５５０ｎｍ以上は「＋」の効果を示し、△Ｃｙの場合、４８０ｎｍ以下は「−」、４８０ｎｍ以上は「＋」の効果を示す。Ｆｅ^３＋は「−」、Ｆｅ^２＋は「＋」影響が優勢である。４１０ｎｍ以下と６９０ｎｍ以上の波長における透過率は、色差に影響がない。

サンプル４の場合、ガラスの酸化還元比は、サンプル３に類似であるが、鉄分含量が約４倍程度増加したガラスである。サンプル４のガラスの色差測定の結果、△Ｃｘが０．０１４、△Ｃｙが０．０５０程度で、鉄分が低いサンプル３の実施例のガラスに比べて大きい色差を有することを確認した。

このように、本発明に比べて高鉄分含量の１５０ｐｐｍサンプル４の高い酸化還元比は、計算された透過スペクトラムにおいて長波長の吸収を少なく、短波長の吸収を多く示されるようにして、結果的に色感差を増やす方向へ誤差を作り出す。

一方、ガラス導光板を実際のＬＣＤモジュールに適用すれば、ガラスによって発生する色差以外の他の光学構造及びＬＣＤセルによる色差が発生するようになり、これを全て合わせる場合、△Ｃｘは約＋０．０１０であり、△Ｃｙは約＋０．０２０水準である。即ち、ガラスによる色差は、可能であれば、（−）方向を有することが望ましい。

上記図９及び図１０から分かるように、本発明の実施例であるサンプル３のガラスの場合、「−」の色差を有するので、このガラスを実際ＬＣＤモジュールに適用すれば、色差減少の効果が優秀である。

このように、本発明によるガラスが比較例組成のガラスに比べて酸化還元比の制御による色差減少の効果に優れ、導光板にさらに適している。

表２は、他の実施例サンプルのガラスの組成を示す。

表２から分かるように、サンプル５〜８は、ガラスの組成が本発明に当り、酸化還元比が０．５よりも大きい。

各成分の原料を表２に示したような組成になるよう組み合わせて、白金るつぼを用いて１，６５０℃の温度で３時間加熱して溶融した。溶融時には、白金攪拌棒を挿入して１時間撹拌してガラスを均質化した。続いて、溶融ガラスを５５０℃で徐冷してサンプルガラスを得た。このようにして得られたガラスを厚さ１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍになるように加工した。

製造したガラスに対して、透過をテストした。

図１３は、本発明の実施例によるホウケイ酸ガラスの透過グラフである。

図１３から分かるように、前記表２の組成のガラスは、可視光（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）透過率が９０％以上であり、可視光範囲における透過率の平均は、サンプル５が９２．３％、サンプル６が９２．３％、サンプル７が９２．２％、サンプル８が９２．０％であった。全てのサンプルの透過率平均が９２％ 以上であった。このように、図１３は、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおいて本発明によるホウケイ酸ガラスの良い透過性を見せる。したがって、このようなガラスは、導光板としての機能を行うことができる。

表３は、実施例及び他の比較例サンプルのガラス組成を示す。

表３から分かるように、サンプル９〜１２は、ガラス組成が本発明の組成とは異なる。サンプル５は、本発明の実施例として比較例との対照のために一緒に表した。

各成分の原料を表１に示したような組成になるよう組み合わせて、白金るつぼを用いて１，６５０℃の温度で３時間加熱して溶融した。溶融時には、白金攪拌棒を挿入して１時間撹拌してガラスを均質化した。続いて、溶融ガラスを５５０℃で徐冷してサンプルガラスを得た。このようにして得られたガラスを厚さ１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍになるように加工した。

製造したガラスに対して、透過をテストした。

図１４は、本発明の実施例及び比較例によるホウケイ酸ガラスの透過グラフである。

図１４から分かるように、上記表３の組成のうち比較例のガラスは、本発明の実施例のガラスに比べて透過率が低い。具体的に、可視光範囲における透過率の平均は、サンプル９が９１．０％、サンプル１０が９１．４％、サンプル１１が９１．３％、サンプル１２が９１．５％であった。図１２の結果と比較してみても分かるように、比較例のガラスは全て、本発明の実施例のガラスよりも透過率が低い。

このように、本発明によるガラスは、酸化還元比の調節によって色差が少ないのみならず、良い透過性を示す組成のガラスであることが分かる。したがって、本発明によるガラスは、導光板としての機能を果たすことができる。

以上、本発明の望ましい実施例について図示して説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者であれば、だれでも多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は請求範囲内に含まれる。

Claims (17)

1. ＳｉＯ_２ ７５から８５ｗｔ％と、
   Ｂ_２Ｏ_３ ５から１５ｗｔ％と、
   Ａｌ_２Ｏ_３ ０から５ｗｔ％と、
   Ｒ_２Ｏ １から７ｗｔ％（ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち少なくとも一つ）と、
   Ｆｅ_２Ｏ_３＜０．００５ｗｔ％と、を含み、
   ０．５以上の酸化還元比を有する、
   ホウケイ酸ガラス。
2. 前記酸化還元比が、０．５から０．８である、
   請求項１に記載のホウケイ酸ガラス。
3. ０．１ｗｔ％以下の炭素がさらに含まれた、
   請求項１または２に記載のホウケイ酸ガラス。
4. ０．００１から０．０５ｗｔ％の硫黄成分がさらに含まれた、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のホウケイ酸ガラス。
5. 色差調節のための転移金属成分を含まない、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のホウケイ酸ガラス。
6. 前記転移金属成分が、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_５またはＭｎＯである、
   請求項５に記載のホウケイ酸ガラス。
7. Ｋ_２Ｏ＞０．１ｗｔ％である、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のホウケイ酸ガラス。
8. 清澄剤としてＳＯ_３またはＣｌを０から０．５ｗｔ％さらに含む、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のホウケイ酸ガラス。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のホウケイ酸ガラスを含む、
   導光板。
10. ５００ｍｍ導光時において、ＸＹＺ色空間におけるｘ方向の色差（ΔＣｘ）及びｙ方向の色差（ΔＣｙ）が＋０．０１５から−０．０１５である、
    請求項９に記載の導光板。
11. ５００ｍｍ導光時において、ＸＹＺ色空間におけるｘ方向の色差（ΔＣｘ）及びｙ方向の色差（ΔＣｙ）が＋０．０１０から−０．０１０である、
    請求項１０に記載の導光板。
12. ＳｉＯ_２ ７５から８５ｗｔ％と、
    Ｂ_２Ｏ_３ ５から１５ｗｔ％と、
    Ａｌ_２Ｏ_３ ０から５ｗｔ％と、
    Ｒ_２Ｏ １から７ｗｔ％（ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち少なくとも一つ）と、
    Ｆｅ_２Ｏ_３＜０．００５ｗｔ％と、
    を含むようにガラス原料を組み合わせて溶融する段階と、
    溶融したガラス原料を溶融錫フロートバスを用いるフロート法によって成形する段階と、
    を含む、
    ０．５以上の酸化還元比を有する
    ホウケイ酸ガラスの製造方法。
13. 前記酸化還元比が、０．５から０．８である、
    請求項１２に記載のホウケイ酸ガラスの製造方法。
14. 前記ガラス原料に０．１ｗｔ％以下の炭素をさらに含ませる、
    請求項１２または１３に記載のホウケイ酸ガラスの製造方法。
15. 前記ガラス原料に０．００１から０．０５ｗｔ％の硫黄成分をさらに含ませる、
    請求項１２から１４のいずれか１項に記載のホウケイ酸ガラスの製造方法。
16. 前記溶融したガラス原料の酸化還元比を維持しながら前記ホウケイ酸ガラスを成形した後、
    徐冷する、
    請求項１２から１５のいずれか１項に記載のホウケイ酸ガラスの製造方法。
17. 前記徐冷するときの速度は、１０℃／分から４０℃／分にする、
    請求項１６に記載のホウケイ酸ガラスの製造方法。

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