JP2016132601A - 分相ガラス - Google Patents
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Abstract
【課題】焼結体からなる光取り出し層を形成しなくても、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を高めることができ、しかも生産性に優れるガラスを創案する。【解決手段】本発明の分相ガラスは、少なくとも第一の相と第二の相を含む分相構造を有し、屈折率ｎｄが１．５１以上であり、且つ液相粘度が１０３．５ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする。【選択図】なし
Description
本発明は、分相ガラスに関し、具体的には、光散乱機能を有する分相ガラスに関する。
近年、家電製品の普及、大型化、多機能化等の理由から、家庭等の生活空間で消費されるエネルギーが増えている。特に、照明機器のエネルギー消費が多くなっている。このため、高効率の照明が活発に検討されている。
照明用光源は、限られた範囲を照らす「指向性光源」と、広範囲を照らす「拡散光源」とに分けられる。ＬＥＤ照明は、「指向性光源」に相当し、白熱球の代替として採用されつつある。その一方で、「拡散光源」に相当する蛍光灯の代替光源が望まれており、その候補として、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）照明が有力である。
有機ＥＬ素子は、ガラス板と、陽極である透明導電膜と、電流の注入によって発光するエレクトロルミネッセンスを呈する有機化合物からなる一層又は複数層の発光層を含む有機ＥＬ層と、陰極とを備えた素子である。有機ＥＬ素子に用いられる有機ＥＬ層として、低分子色素系材料、共役高分子系材料等が用いられており、発光層を形成する場合、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層等との積層構造が形成される。このような積層構造を有する有機ＥＬ層を、陽極と陰極の間に配置し、陽極と陰極に電界を印加することにより、陽極である透明電極から注入された正孔と、陰極から注入された電子とが、発光層内で再結合し、その再結合エネルギーによって発光中心が励起されて、発光する。
有機ＥＬ素子は、携帯電話、ディスプレイ用途として検討が進められており、一部では既に実用化されている。また、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬディスプレイは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の薄型テレビと同等の発光効率を有している。
しかし、有機ＥＬ素子を照明用光源に適用するためには、輝度が未だ実用レベルに到達しておらず、更なる発光効率の改善が必要である。
輝度低下の原因の一つは、ガラス板と空気の屈折率差に起因して、ガラス板内に光が閉じ込められることにある。例えば、屈折率ｎｄ１．５０のガラス板を用いた場合、空気の屈折率ｎｄは１．０であるため、臨界角はスネルの法則より４２°と計算される。よって、この臨界角以上の入射角の光は、全反射を起こし、ガラス板内に閉じ込められて、空気中に取り出されないことになる。
上記問題を解決するために、透明導電膜等とガラス板の間に、光取り出し層を形成することが検討されている。例えば、特許文献１には、ソーダガラス板の表面に、高屈折率のガラスフリットを焼結させた光取り出し層を形成すると共に、光取り出し層内に散乱物質を分散させることにより、光取り出し効率を高めることも記載されている。
しかし、ガラス板の表面に光取り出し層を形成するためには、ガラス板の表面にガラスペーストを塗布する印刷工程が必要になり、この工程は生産コストの高騰を招く。更に、ガラスフリット中に散乱粒子を分散させる場合、散乱粒子自体の吸収により光取り出し層の透過率が低くなる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、焼結体からなる光取り出し層を形成しなくても、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を高めることができ、しかも生産性に優れるガラスを創案することである。
本発明者は、鋭意検討の結果、分相ガラスを用いると共に、その分相ガラスの屈折率と耐失透性を所定範囲に規制することにより、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、本発明の分相ガラスは、すなわち、本発明の分相ガラスは、少なくとも第一の相と第二の相を含む分相構造を有し、屈折率ｎｄが１．５１以上であり、且つ液相粘度が１０３．５ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする。ここで、「屈折率ｎｄ」は、屈折率測定器で測定したｄ線の値を指す。例えば、まず２５ｍｍ×２５ｍｍ×約３ｍｍの直方体試料を作製し、（徐冷点Ｔａ＋３０℃）から（歪点Ｐｓ−５０℃）までの温度域を０．１℃／分の冷却速度で徐冷処理した後、屈折率ｎｄが整合する浸液を浸透させながら、島津製作所社製の屈折率測定器ＫＰＲ−２０００により測定可能である。「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を指す。「液相温度」は、３０メッシュ（篩目開き５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（篩目開き３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持した後、結晶の析出する温度を測定した値を指す。なお、少なくとも第一の相と第二の相を含む分相構造は、表面の光散乱により目視確認が可能である。
本発明の分相ガラスは、少なくとも第一の相と第二の相を含む分相構造を有する。このようにすれば、有機ＥＬデバイスに適用した場合、有機ＥＬ層からガラス板へ入射した光が、第一の相と第二の相の界面で散乱するため、光を外部に取り出し易くなり、結果として、焼結体からなる光取り出し層を形成しなくても、光取り出し効率を高めることができる。
本発明の分相ガラスは、屈折率ｎｄが１．５１以上である。従来の有機ＥＬ照明等の有機ＥＬデバイスは、ガラス板と透明導電膜等の屈折率差が大きいことに起因して、有機ＥＬ層から入射した光がガラス板と透明導電膜等の界面で反射し、光取り出し効率が低下するという問題もあった。具体的には、透明導電膜の屈折率ｎｄは１．９〜２．０であり、有機ＥＬ層の屈折率ｎｄは１．８〜１．９であった。これに対して、ガラス板の屈折率ｎｄは、通常、１．５０程度であった。そこで、上記のように屈折率ｎｄを規制すれば、ガラス板と透明導電膜等の屈折率差が小さくなるため、有機ＥＬ層から入射した光がガラス板と透明導電膜等の界面で反射し難くなり、光取り出し効率を高めることができる。
本発明の分相ガラスは、液相粘度が１０３．５ｄＰａ・ｓ以上である。従来の高屈折率の分相ガラスは、液相粘度が低いため、大量のガラス板を作製することが困難であった。そこで、上記のように液相粘度を規制すれば、成形時にガラスが失透し難くなり、特に平板形状の分相ガラスを大量生産し易くなる。結果として、分相ガラスの製造コストを低減することができる。
第二に、本発明の分相ガラスは、屈折率ｎｄが１．６３未満であることが好ましい。
第三に、本発明の分相ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ３０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３５％、Ｂ２Ｏ３ ０．１〜５０％を含有することが好ましい。このようにすれば、分相性と耐失透性を高めることができる。
第四に、本発明の分相ガラスは、ガラス組成中のＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３の含有量が５５〜８０質量％であることが好ましい。このようにすれば、耐失透性を更に高めることができる。ここで、「ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３」は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３の合量を指す。
第五に、本発明の分相ガラスは、ガラス組成中のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯの含有量が１５〜３５質量％であることが好ましい。ここで、「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ」は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯの合量を指す。
第六に、本発明の分相ガラスは、ガラス組成中のＰ２Ｏ５の含有量が０．００１〜２０質量％であることが好ましい。このようにすれば、分相性を高め易くなる。
第七に、本発明の分相ガラスは、ガラス組成中のＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が５質量％以下であることが好ましい。ここで、「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量を指す。
第八に、本発明の分相ガラスは、平板形状であることが好ましい。
第九に、本発明の分相ガラスは、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。
第十に、本発明の分相ガラスは、照明に用いることが好ましい。
第十一に、本発明の分相ガラスは、有機ＥＬ照明に用いることが好ましい。
第十二に、本発明の有機ＥＬデバイスは、上記の分相ガラスを備えてなることが好ましい。
本発明の分相ガラスは、少なくとも第一の相と第二の相を含む分相構造を有すると共に、第一の相中のＳｉＯ２の含有量が、第二の相中のＳｉＯ２の含有量よりも多いことが好ましい。このようにすれば、第一の相と第二の相の屈折率が相違し易くなり、ガラスの散乱機能を高めることができる。なお、２体積％のフッ酸溶液に２分間浸漬させた後の試料表面を電界放射型走査型電子顕微鏡で観察すれば、各相の詳細、特に各相のＳｉＯ２の含有量を確認可能である。
本発明の分相ガラスにおいて、少なくとも一方の相（第一の相及び／又は第二の相）の分相粒子の平均粒子径は０．０１〜５μｍ、特に０．０２〜１μｍが好ましい。分相粒子の平均粒子径が小さいと、有機ＥＬ層から放射した光が、第一の相と第二の相の界面で散乱し難くなる。一方、分相粒子の平均粒子径が大きいと、散乱強度が強くなり過ぎて、全光線透過率が低下する虞がある。
本発明の分相ガラスにおいて、屈折率ｎｄは１．５１以上であり、好ましくは１．５２以上、１．５３以上、１．５４以上、特に１．５５以上である。屈折率ｎｄが１．５１未満になると、ガラス板と透明導電膜等の界面の反射によって光を効率良く取り出すことが困難になる。一方、屈折率ｎｄが高過ぎると、耐失透性を高める成分の導入が制限されるため、液相粘度を高めることが困難になる。またガラス板と空気の界面での反射率が高くなり、光を外部に取り出し難くなる。よって、屈折率ｎｄは、好ましくは２．３０以下、２．００以下、１．８０以下、１．７０以下、１．６５以下、１．６３未満、１．６２以下、１．６１以下、１．６０以下、１．５９以下、特に１．５８以下である。
本発明の分相ガラスにおいて、液相粘度は１０３．５ｄＰａ・ｓ以上であり、好ましくは１０３．５ｄＰａ・ｓ以上、１０３．８ｄＰａ・ｓ以上、１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．２ｄＰａ・ｓ以上、１０４．４ｄＰａ・ｓ以上、１０４．６ｄＰａ・ｓ以上、特に１０４．８ｄＰａ・ｓ以上である。液相粘度が低いと、耐失透性が低下して、オーバーフローダウンドロー法、フロート法等により、ガラス板を成形し難くなる。
本発明の分相ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ３０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３５％、Ｂ２Ｏ３ ０．１〜５０％を含有することが好ましい。以下、上記のように各成分を限定した理由を説明する。なお、各成分の含有範囲の説明において、％表示は、質量％を意味する。
ＳｉＯ２の含有量が多くなると、溶融性、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の好適な上限範囲は７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、５０％以下、特に４８％以下である。一方、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。またガラスの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の好適な下限範囲は３０％以上、３５％以上、４０％以上、４２％以上、４４％以上、特に４６％以上である。
Ａｌ２Ｏ３は、耐失透性を高める成分であるが、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、分相性が低下し易くなることに加えて、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆に耐失透性が低下し易くなる。また耐酸性が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な上限範囲は３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１２％以下、１０％以下、特に９％以下であり、好適な下限範囲は０．１％以上、３％以上、４％以上、特に５％以上である。
Ｂ２Ｏ３は、分相性を高める成分であるが、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなることに加えて、耐酸性が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の好適な上限範囲は５０％以下、４０％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１７％以下、特に１５％以下であり、好適な下限範囲は０．１％以上、０．５％以上、１％以上、４％以上、７％以上、９％以上、１０％以上、１１％以上、特に１２％以上である。
ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３の含有量は、屈折率と耐失透性の観点から、好ましくは５５〜８０％、５８〜７５％、６０〜７０％、特に６４〜６８％である。
上記成分以外にも、例えば、以下の成分を導入することができる。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、分相性を高めつつ、高温粘度を低下させる成分であるが、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、液相粘度が低下し易くなり、また歪点が低下し易くなる。更に、酸によるエッチング工程において、アルカリ成分が溶出し易くなる。よって、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの好適な上限範囲は３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、１％未満、０．５％以下、特に０．１％未満である。
Ｌｉ２Ｏは、分相性を高める成分であるが、Ｌｉ２Ｏの含有量が多過ぎると、液相粘度が低下し易くなり、また歪点が低下し易くなる。更に、酸によるエッチング工程において、アルカリ成分が溶出し易くなる。よって、Ｌｉ２Ｏの好適な上限範囲は３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、１％未満、０．５％以下、特に０．１％未満である。
Ｎａ２Ｏは、高温粘度を低下させる成分であるが、Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると、液相粘度が低下し易くなり、また歪点が低下し易くなる。更に、酸によるエッチング工程において、アルカリ成分が溶出し易くなる。よって、Ｎａ２Ｏの好適な上限範囲は３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、１％未満、０．５％以下、特に０．１％未満である。
Ｋ２Ｏは、分相性を高める成分であるが、Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、液相粘度が低下し易くなり、また歪点が低下し易くなる。更に、酸によるエッチング工程において、アルカリ成分が溶出し易くなる。よって、Ｋ２Ｏの好適な上限範囲は３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、１％未満、０．５％以下、特に０．１％未満である。
ＭｇＯは、屈折率、ヤング率、歪点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、液相温度が上昇して、耐失透性が低下したり、密度が高くなり過ぎる虞がある。よって、ＭｇＯの好適な上限範囲は３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、特に１％未満である。なお、ＭｇＯを導入する場合、好適な下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．２％以上、特に０．５％以上である。
ＣａＯは、高温粘度を低下させる成分であるが、ＣａＯの含有量が多くなると、密度が高くなり易く、またガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの好適な上限範囲は３０％以下、２０％以下、１０％以下、８％以下、５％以下、３％以下、２％以下、特に１％以下であり、好適な下限範囲は０％以上、０．１％以上、特に０．５％以上である。
ＳｒＯの含有量が多くなると、屈折率、密度が高くなり易く、またガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの好適な上限範囲は３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、特に１０％以下であり、好適な下限範囲は０％以上、１％以上、３％以上、５％以上、７％以上、特に８％以上である。
ＢａＯは、アルカリ土類金属酸化物の中ではガラスの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の含有量が多くなると、屈折率が高くなり易く、またＢａＯの含有量が多過ぎると、密度が上昇し易くなり、またガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＢａＯの好適な上限範囲は４０％以下、３０％以下、２６％以下、２４％以下、２２％以下、特に２０％以下であり、好適な下限範囲は０％以上、１％以上、５％以上、７％以上、１０％以上、１２％以上、１４％以上、特に１５％以上である。
ＺｎＯの含有量が多くなると、屈折率が高くなり易いが、密度が上昇し易くなり、またガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＺｎＯの好適な上限範囲は２０％以下、１０％以下、７％以下、５％以下、特に４％以下であり、好適な下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、１．５％以上、特に２％以上である。
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯの含有量は、屈折率と耐失透性を両立させる観点から、好ましくは１５〜３５％、２０〜３４％、２２〜３３％、２４〜３２％、特に２６〜３１％である。また質量比（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）は、屈折率と耐失透性を両立させる観点から、好ましくは１．８〜４．０、２．０〜３．２、２．１〜３．０、２．２〜２．９、特に２．３〜２．８である。ここで、「（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）」は、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３の含有量をＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯの含有量で割った値である。
ＴｉＯ２は、屈折率を高める成分であるが、ＴｉＯ２の含有量が多くなると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＴｉＯ２の好適な上限範囲は２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、特に３％以下であり、好適な下限範囲は０％以上、０．００１％以上、０．０１％以上、０．１％以上、１％以上、１．５％以上、特に２％以上である。
ＺｒＯ２は、屈折率を高める成分であるが、ＺｒＯ２の含有量が多くなると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＺｒＯ２の好適な上限範囲は２０％以下、１０％以下、６％以下、４％以下、３％以下、特に２％以下であり、好適な下限範囲は０％以上、０．００１％以上、０．０１％以上、０．１％以上、０．５％以上、特に１％以上である。
Ｐ２Ｏ５は、分相性を高める成分であるが、Ｐ２Ｏ５の含有量が多くなると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、Ｐ２Ｏ５の好適な上限範囲は２０％以下、１５％以下、１０％以下、７％以下、４％以下、３％以下、特に２．５％以下であり、好適な下限範囲は０％以上、０．００１％以上、０．０１％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、１．２％以上、特に１．４％以上である。
Ｌａ２Ｏ３は、屈折率を高める成分であるが、Ｌａ２Ｏ３の含有量が多くなると、密度が高くなり易く、また耐失透性や耐酸性が低下し易くなる。更に原料コストが上昇して、ガラス板の製造コストが高騰し易くなる。よって、Ｌａ２Ｏ３の好適な上限範囲は１０％以下、５％以下、３％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。
Ｎｂ２Ｏ５は、屈折率を高める成分であるが、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が多くなると、密度が高くなり易く、また耐失透性が低下し易くなる。更に原料コストが上昇して、ガラス板の製造コストが高騰し易くなる。よって、Ｎｂ２Ｏ５の好適な上限範囲は１０％以下、５％以下、３％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。
Ｇｄ２Ｏ３は、屈折率を高める成分であるが、Ｇｄ２Ｏ３の含有量が多くなると、密度が高くなり過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを欠いて、耐失透性が低下したり、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、Ｇｄ２Ｏ３の好適な上限範囲は１０％以下、５％以下、３％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。
レアメタル酸化物は、屈折率を高める成分であるが、これらの成分の含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易く、また耐失透性が低下して、高い液相粘度を確保し難くなる。更に原料コストが上昇して、ガラス板の製造コストが高騰し易くなる。よって、レアメタル酸化物の好適な上限範囲は１０％以下、５％以下、３％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。なお、本発明でいう「レアメタル酸化物」は、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２等の希土類酸化物、Ｙ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５を指す。
清澄剤として、下記酸化物換算で、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ３、ＣｅＯ２の群から選択された一種又は二種以上を０〜３％導入することができる。特に、清澄剤として、ＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３及びＣｅＯ２が好ましい。一方、Ａｓ２Ｏ３とＳｂ２Ｏ３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、各々の含有量は０．３％未満、特に０．１％未満が好ましい。ここで、「下記酸化物換算」は、表記の酸化物とは価数が異なる酸化物であっても、表記の酸化物に換算した上で取り扱うことを意味する。
ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは０〜１％、０．００１〜１％、特に０．０１〜０．５％である。
Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、特に０．００１〜０．０２％である。
ＣｅＯ２の含有量は０〜６％が好ましい。ＣｅＯ２の含有量が多くなると、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＣｅＯ２の好適な上限範囲は６％以下、５％以下、３％以下、２％以下、１％以下、特に０．１％以下である。一方、ＣｅＯ２を導入する場合、ＣｅＯ２の好適な下限範囲は０．００１％以上、特に０．０１％以上である。
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０．５％以下、特に０．１％未満が好ましい。
上記成分以外にも、他の成分を合量で好ましくは１０％（望ましくは５％、より望ましくは２％）まで導入してもよい。
本発明の分相ガラスは、以下の特性を有することが好ましい。
歪点は、好ましくは４５０℃以上、５００℃以上、５５０℃以上、特に６００℃以上である。透明導電膜を高温で形成する程、透明性が高く、電気抵抗が低くなり易い。しかし、従来のガラス板は、耐熱性が不十分であるため、透明導電膜を高温で成膜することが困難であった。そこで、歪点を上記範囲とすれば、耐熱性が向上するため、透明導電膜の透明性と低電気抵抗の両立が可能になり、更には有機デバイスの製造工程において、熱処理によりガラス板が熱収縮し難くなる。
１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１４５０℃以下、１４００℃以下、１３８０℃以下、特に１３６０℃以下である。このようにすれば、溶融性が向上するため、ガラス板の生産性が向上する。
液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１１００℃以下、特に１０６０℃以下である。このようにすれば、成形時にガラスが失透し難くなり、例えば、オーバーフローダウンドロー法、フロート法等によりガラス板を成形し易くなる。
分相温度は、好ましくは８００℃以上、８５０℃以上、９００℃以上、９５０℃以上、１０００℃以上、特に１１００℃以上である。また、分相粘度は、好ましくは１０９．０ｄＰａ・ｓ以下、１０８．０ｄＰａ・ｓ以下、１０７．０ｄＰａ・ｓ以下、特に１０３．５〜１０６．０ｄＰａ・ｓである。このようにすれば、成形工程及び／又は徐冷工程でガラスが分相し易くなり、オーバーフローダウンドロー法、フロート法等により分相構造を有するガラス板を成形し易くなる。結果として、ガラス板を成形した後に、ガラスを分相させるための別途の熱処理工程が不要になり、ガラス板の製造コストを低減し易くなる。ここで、「分相温度」は、ガラス片を白金ボートに入れ、１４００℃でリメルトした後、白金ボートを温度勾配炉に移し、温度勾配炉中で３０分間保持した時に、明確な白濁が認められる温度を指す。「分相粘度」は、分相温度におけるガラスの粘度を白金引き上げ法で測定した値を指す。なお、本発明の分相ガラスは、成形工程及び／又は徐冷工程でガラスが分相することが好ましいが、これらの工程以外、例えば溶融工程でガラスが分相していてもよい。
厚み（平板形状の場合、板厚）は、好ましくは１．５ｍｍ以下、１．３ｍｍ以下、１．１ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ以下である。厚みが小さい程、可撓性が高まり、有機ＥＬ照明の意匠性を高め易くなるが、厚みが極端に小さくなると、ガラスが破損し易くなる。よって、厚みは、好ましくは１０μｍ以上、特に３０μｍ以上である。
本発明の分相ガラスは、平板形状を有することが好ましく、つまりガラス板であることが好ましい。このようにすれば、有機ＥＬデバイスに適用し易くなる。平板形状を有する場合、少なくとも一方の表面に未研磨面を有すること（特に、少なくとも一方の表面の有効面全体が未研磨面であること）が好ましい。ガラスの理論強度は、非常に高いが、理論強度よりも遥かに低い応力でも破壊に至ることが多い。これは、ガラス板の表面にグリフィスフローと呼ばれる小さな欠陥が成形後の工程、例えば研磨工程等で生じるからである。よって、ガラス板の表面を未研磨にすれば、本来の機械的強度を損ない難くなるため、ガラス板が破壊し難くなる。また、研磨工程を簡略化又は省略し得るため、ガラス板の製造コストを低廉化することができる。
平板形状を有する場合、少なくとも一方の表面（特に未研磨面）の表面粗さＲａは０．０１〜１μｍが好ましい。表面粗さＲａが大きいと、その表面に透明導電膜等を形成する場合、透明導電膜の品位が低下して、均一な発光を得難くなる。表面粗さＲａの好適な上限範囲は１μｍ以下、０．８μｍ以下、０．５μｍ以下、０．３μｍ以下、０．１μｍ以下、０．０７μｍ以下、０．０５μｍ以下、０．０３μｍ以下、特に１０ｎｍ以下である。
本発明の分相ガラスは、ダウンドロー法、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、未研磨で表面品位が良好なガラス板を製造することができる。その理由は、オーバーフローダウンドロー法の場合、表面になるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形されるからである。なお、オーバーフローダウンドロー法以外にも、スロットダウンドロー法を採用することができる。このようにすれば、薄肉のガラス板を作製し易くなる。
上記成形方法以外にも、例えば、リドロー法、フロート法、ロールアウト法等を採用することができる。特に、フロート法では、大型のガラス板を効率良く成形することができる。
本発明の分相ガラスは、切断工程後に、ガラスを分相させるための熱処理工程を経ていないことが好ましく、また成形工程でガラスが分相しているか、或いは成形直後の徐冷（冷却）工程でガラスが分相していることが好ましい。特に、オーバーフローダウンドロー法でガラス板を成形する場合、樋状構造物内で分相現象が生じていてもよく、延伸成形時や徐冷時に分相現象が生じていてもよい。このようにすれば、製造工程数が減少し、分相ガラスの生産性を高めることができる。なお、分相現象は、ガラス組成、成形条件、徐冷条件等により制御することができる。
本発明の分相ガラスは、平板形状を有する場合、少なくとも一方の表面を粗面化面としてもよい。粗面化面を有機ＥＬ照明等の空気と接する側に配置すれば、ガラス板の散乱効果に加えて、粗面化面の無反射構造により、有機ＥＬ層から放射した光が有機ＥＬ層内に戻り難くなり、結果として、光の取り出し効率を高めることができる。粗面化面の表面粗さＲａは、好ましくは１０Å以上、２０Å以上、３０Å以上、特に５０Å以上である。粗面化面は、ＨＦエッチング、サンドブラスト等で形成することができる。また、リプレス等の熱加工により、ガラス板の表面に凹凸形状を形成してもよい。このようにすれば、ガラス表面に正確な無反射構造を形成することができる。凹凸形状は、屈折率ｎｄを考慮しながら、その間隔と深さを調整すればよい。
また、大気圧プラズマプロセスにより粗面化面を形成することもできる。このようにすれば、ガラス板の一方の表面の平滑な表面状態を維持した上で、他方の表面に対して、均一に粗面化処理を行うことができる。また、大気圧プラズマプロセスのソースとして、Ｆを含有するガス（例えば、ＳＦ６、ＣＦ４）を用いることが好ましい。このようにすれば、ＨＦ系ガスを含むプラズマが発生するため、粗面化面を効率良く形成することができる。
更に、ガラス板の成形時に、少なくとも一方の表面に粗面化面を形成することもできる。このようにすれば、別途独立した粗面化処理が不要になり、粗面化処理の効率が向上する。
なお、ガラス板に粗面化面を形成せずに、所定の凹凸形状を有する樹脂フィルムをガラス板の表面に貼り付けてもよい。なお、凹凸形状の表面粗さＲａは、好ましくは１０Å以上、２０Å以上、３０Å以上、特に５０Å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。なお、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１〜３は、試料Ｎｏ．１〜３２を示している。
まず、表１〜３に記載のガラス組成になるように、ガラス原料を調合した後、得られたガラスバッチをガラス溶融炉に供給して１４００℃で７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後、歪点より室温まで１０時間かけて徐冷処理を行った。最後に、得られたガラス板について、必要に応じて加工を行い、種々の特性を評価した。なお、得られたガラス板は少なくとも第一の相と第二の相を含む分相構造を有し、つまり分相性を示し、２体積％のフッ酸溶液に２分間浸漬させた後の試料表面を電界放射型走査型電子顕微鏡で観察したところ、第一の相中のＳｉＯ２の含有量が、第二の相中のＳｉＯ２の含有量よりも多かった。
歪点Ｐｓは、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に記載の方法で測定した値である。なお、歪点Ｐｓが高い程、耐熱性が高くなる。
徐冷点Ｔａ、軟化点Ｔｓは ＡＳＴＭ Ｃ３３８−９３に記載の方法で測定した値である。
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。なお、高温粘度が低い程、溶融性に優れる。
液相温度は、３０メッシュ（篩目開き５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（篩目開き３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持した後、結晶の析出する温度を測定したものである。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により測定した値である。
分相温度は、ガラス片を白金ボートに入れ、１４００℃でリメルトした後、白金ボートを温度勾配炉に移し、温度勾配炉中で３０分間保持した時に、明確な白濁が認められる温度を測定したものである。分相粘度は、分相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法により測定した値である。
屈折率ｎｄは、島津製作所社製の屈折率測定器ＫＰＲ−２０００により測定したｄ線の値である。具体的には、まず２５ｍｍ×２５ｍｍ×約３ｍｍの直方体試料を作製し、（徐冷点Ｔａ＋３０℃）から（歪点Ｐｓ−５０℃）までの温度域を０．１℃／分の冷却速度で徐冷処理した後、屈折率ｎｄが整合する浸液を浸透させて測定した値である。
表１〜３から分かるように、試料Ｎｏ．１〜３２は、少なくとも第一の相と第二の相を含む分相構造を有しており、液相粘度が１０３．５ｄＰａ・ｓ以上であり、屈折率ｎｄが１．５５０以上であった。よって、試料Ｎｏ．１〜３２は、有機ＥＬ照明に用いるガラス板として好適に使用可能であると考えられる。
Claims (12)
- 少なくとも第一の相と第二の相を含む分相構造を有し、
屈折率ｎｄが１．５１以上であり、
且つ液相粘度が１０３．５ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする分相ガラス。 - 屈折率ｎｄが１．６３未満であることを特徴とする請求項１に記載の分相ガラス。
- ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ３０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３５％、Ｂ２Ｏ３ ０．１〜５０％を含有することを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の分相ガラス。
- ガラス組成中のＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３の含有量が５５〜８０質量％であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の分相ガラス。
- ガラス組成中のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯの含有量が１５〜３５質量％であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の分相ガラス。
- ガラス組成中のＰ２Ｏ５の含有量が０．００１〜２０質量％であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の分相ガラス。
- ガラス組成中のＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が５質量％以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の分相ガラス。
- 平板形状であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の分相ガラス。
- オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の分相ガラス。
- 照明に用いることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の分相ガラス。
- 有機ＥＬ照明に用いることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の分相ガラス。
- 請求項１〜１１の何れかに記載の分相ガラスを備えてなることを特徴とする有機ＥＬデバイス。
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