KR101498938B1 - 복합 기판 - Google Patents

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아츠시 무시아케
타카시 무라타
신키치 미와
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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 복합 기판은 유리판과 수지판을 접합시킨 복합 기판에 있어서, 유리판의 굴절률(nd)이 1.55 이상 2.3 이하이고, 또한 수지판의 굴절률(nd)이 1.55 이상 2.3 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

복합 기판{COMPOSITE SUBSTRATE}
본 발명은 고굴절률의 유리판과 고굴절률의 수지판을 접합시킨 복합 기판에 관한 것이고, 예를 들면 유기 EL 디바이스, 특히 유기 EL 조명에 적합한 복합 기판에 관한 것이다.
최근, 유기 EL 발광 소자를 사용한 디스플레이, 조명이 점점 주목받고 있다. 이들 유기 EL 디바이스는 ITO 등의 투명 도전막이 형성된 기판에 의해 유기 발광 소자가 끼워 넣어진 구조를 갖는다. 이 구조에 있어서, 유기 발광 소자에 전류가 흐르면 유기 발광 소자 중의 정공과 전자가 회합해서 발광한다. 발광한 광은 ITO 등의 투명 도전막을 통해서 기판 중에 진입하고, 기판 내에서 반사를 반복하면서 외부로 방출된다.
그런데, 유기 발광 소자의 굴절률(nd)은 1.9∼2.1이고, ITO의 굴절률(nd)은 1.9∼2.0이다. 이것에 대해서, 기판의 굴절률(nd)은 통상 1.5정도이다. 이 때문에, 종래의 유기 EL 디바이스는 기판-ITO 계면의 굴절률차에 기인해서 반사율이 높고, 유기 발광 소자로부터 발생한 광을 효율 좋게 인출할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
한편, 유기 발광 소자로부터의 광을 인출하기 위해서 고굴절률의 유리 기판을 사용하면 기판-공기 계면에서의 반사율이 높아져서 광을 효율 좋게 인출할 수 없다고 하는 문제가 발생한다.
그래서, 본 발명은 광 인출 효율이 높은 기판을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명자들은 예의 검토를 행한 결과, 유리판과 수지판의 굴절률을 소정 범위로 규제하고, 또한 이것들을 접합함으로써 상기 기술적 과제를 해결할 수 있는 것을 찾아내어 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명의 복합 기판은 유리판과 수지판을 접합시킨 복합 기판으로서, 유리판의 굴절률(nd)이 1.55 이상 2.3 이하이고, 또한 수지판의 굴절률(nd)이 1.55 이상 2.3 이하인 것을 특징으로 한다. 여기서, 유리판에 수지판을 접합하는 목적은 유기층과 유리판과 수지판의 굴절률차에 의한 반사에 의해 유기층에서 발광한 광이 층 사이에서 반사되는 것을 억제하여 효율을 향상시킴과 아울러 유리판이 파손되었을 때의 비산을 방지하기 위해서이다.
이와 같이 하면, 기판-ITO 계면에서의 반사율을 저하시키면서 기판-공기 계면에서의 반사율도 저하시키는 것이 가능해진다. 또한 수지판의 경우 표면에 무반사 구조를 형성하기 쉽고, 그 표면을 유기 EL 조명 등의 공기와 접하는 측으로 하면 유기 발광층에서 발생한 광이 유기 발광층 내로 되돌아오기 어려워지며, 결과적으로 광의 인출 효율을 높일 수 있다.
여기서, 「유리판의 굴절률(nd)」은 굴절률 측정기에서 측정 가능하고, 예를 들면 25㎜×25㎜×약 3㎜의 직육면체 시료를 제작한 후 (Ta+30℃)~(왜점-50℃)의 온도역을 0.1℃/min이 되는 냉각 속도로 어닐 처리하며, 계속해서 굴절률이 정합하는 침지액을 유리-프리즘 사이에 침투시키면서 Shimadzu Corporation 제품의 굴절률 측정기 KPR-2000을 사용함으로써 측정 가능하다. 또한, 「수지판의 굴절률(nd)」은 굴절률 측정기에서 측정 가능하고, 예를 들면 엘립소미터에 의해 측정 가능하다.
제 2에, 본 발명의 복합 기판은 유리판이 유리 조성으로서 mol%로 SiO2 10∼70%, B2O3 0∼10%, SrO+BaO+La2O3+Nb2O5 0.1∼60%, La2O3 0∼35%, Li2O+Na2O+K2O 0∼15%, MgO 0∼20%, CaO 0∼15%, TiO2 0∼20%, ZrO2 0∼20%를 함유하고, 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 0.1∼4이며, 왜점이 600℃ 이상, 굴절률(nd)이 1.55∼2.3인 것이 바람직하다. 여기서 「SrO+BaO+La2O3+Nb2O5」는 SrO, BaO, La2O3, 및 Nb2O5의 합량을 가리킨다. 「Li2O+Na2O+K2O」는 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합량을 가리킨다. 「MgO+CaO+SrO+BaO」는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO의 합량을 가리킨다. 「La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2」는 La2O3, Nb2O5, BaO, TiO2, 및 ZrO2의 합량을 가리킨다. 「왜점」은 ASTM C336-71에 기재된 방법에 기초해서 측정한 값을 가리킨다.
제 3에, 본 발명의 복합 기판은 유리판이 액상 온도 1250℃ 이하의 유리로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 「액상 온도」는 표준 체 30메쉬(500㎛)를 통과하고, 50메쉬(300㎛)에 남은 유리 분말을 백금 보트에 넣어 온도 구배로 내에 24시간 유지해서 결정이 석출되는 온도를 측정한 값을 가리킨다.
제 4에, 본 발명의 복합 기판은 유리판이 액상 점도 103.5d㎩·s 이상의 유리로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 「액상 점도」는 액상 온도에 있어서의 유리의 점도를 백금구 인상법으로 측정한 값을 가리킨다.
제 5에, 본 발명의 복합 기판은 유리판이 오버플로우 다운드로우법으로 성형되어서 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 「오버플로우 다운드로우법」은 용융 유리를 내열성의 홈통 형상 구조물의 양측으로부터 넘치게 해서 넘친 용융 유리를 홈통 형상 구조물의 하단에서 합류시키면서 하방으로 연신 성형해서 유리판을 성형하는 방법이다.
제 6에, 본 발명의 복합 기판은 유리판의 적어도 한 쪽의 표면(특히 유효면)의 표면 거칠기(Ra)가 10㎚ 이하인 것이 바람직하다. 유기 EL 조명 디바이스의 경우, 통상 유리판의 한 쪽의 표면에 ITO가 형성된다. ITO가 형성된 표면의 평활성이 낮으면 유기 EL 조명 디바이스에 휘도 불균일이 발생하기 쉬워진다. 그래서, 유리판의 적어도 한 쪽의 표면(특히 유효면)의 표면 거칠기(Ra)를 10㎚ 이하로 하고, 그 표면에 ITO를 형성하면 이러한 문제를 방지하기 쉬워진다. 여기서, 「표면 거칠기(Ra)」는 JIS B0601:2001에 준거한 방법으로 측정한 값을 가리킨다.
제 7에, 본 발명의 복합 기판은 유리판의 판두께가 2.0㎜ 이하인 것이 바람직하다.
제 8에, 본 발명의 복합 기판은 유리판이 밀도 4.0g/㎤ 이하인 유리로 이루어지는 것이 바람직하다.
제 9에, 본 발명의 복합 기판은 유리판의 치수가 폭 100㎜ 이상, 길이 100㎜ 이상인 것이 바람직하다.
제 10에, 본 발명의 복합 기판은 수지판이 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 스티렌아크릴로니트릴 공중합체, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리카보네이트, 아크릴 중 어느 1종으로 이루어지는 것이 바람직하다.
제 11에, 본 발명의 복합 기판은 수지판의 적어도 한 쪽의 표면에 요철 구조가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 수지판의 표면의 요철 구조에 의해 기판 표면에서의 반사가 억제되기 때문에 광의 인출 효율을 높일 수 있다. 여기서, 유리판의 표면에 샌드 블라스트 등으로 요철 구조를 형성하는 것도 생각되지만, 이 경우에는 유리판의 강도가 저하함과 아울러 이상적인 요철 구성을 형성하는 것이 곤란하다고 하는 결점이 있다. 따라서, 상기와 같이 수지판의 표면에 요철 구조를 형성하는 것이 바람직하다.
제 12에, 본 발명의 복합 기판은 수지판의 적어도 한 쪽의 표면(특히 유효면)의 표면 거칠기(Ra)가 0.5㎚ 이상인 것이 바람직하다.
제 13에, 본 발명의 복합 기판은 수지판의 판 두께가 0.01∼3㎜인 것이 바람직하다.
제 14에, 본 발명의 복합 기판은 유리판과 수지판 사이의 접착재층을 갖고, 상기 접착재층의 두께가 100㎛ 이하인 것이 바람직하다.
제 15에, 본 발명의 복합 기판은 (수지판의 굴절률(nd))-(유리판의 굴절률(nd))의 값이 0.001∼0.1인 것이 바람직하다.
제 16에, 본 발명의 복합 기판은 헤이즈값이 5% 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 「헤이즈값」은 JIS K7361-1(1997)에 기초해서 측정한 값이고, 예를 들면 시판의 헤이즈미터로 측정 가능하다.
제 17에, 본 발명의 복합 기판은 조명 디바이스에 사용되는 것이 바람직하다.
제 18에, 본 발명의 복합 기판은 유기 EL 조명에 사용되는 것이 바람직하다.
제 19에, 본 발명의 복합 기판은 유기 EL 디스플레이에 사용되는 것이 바람직하다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 복합 기판에 포함되는 유리판과 수지판 각각의 굴절률이 적정하게 규제되기 때문에 광의 인출에 악영향을 주는 반사를 억제하고, 광의 인출 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 일실시형태에 의한 복합 기판은 유리판의 한 면에 수지판을 접합시킨 것이고, 예를 들면 유기 EL 디스플레이나 유기 EL 조명 등에 사용된다. 이하, 본 실시형태에 의한 복합 기판에 포함되는 유리판과 수지판에 대해서 상술한다. 또한, 이하의 실시형태에서는 유리판의 한 면에 수지판을 접합시킨 복합 수지판을 설명하지만, 본 발명의 복합 수지판은 유리판의 양면에 각각 수지판을 접합시킨 복합 수지판이어도 좋다.
본 실시형태에 의한 복합 기판에 포함되는 유리판의 굴절률(nd)은 1.55 이상이고, 바람직하게는 1.58 이상, 1.60 이상, 1.63 이상, 특히 1.64 이상이다. 유리판의 굴절률(nd)이 1.55 미만이 되면, ITO-유리 계면의 반사에 의해서 광을 효율 좋게 외부로 인출할 수 없게 된다. 한편, 유리판의 굴절률(nd)이 지나치게 높으면, 유리판과 수지판의 계면에서의 반사율이 높아져서 광 인출 효율이 저하하기 쉬워진다. 따라서, 유리판의 굴절률(nd)은 2.30 이하, 2.00 이하, 1.90 이하, 1.85 이하, 1.80 이하, 1.75 이하, 특히 1.70 이하가 바람직하다.
상기 유리판은 이하에 나타낸 유리 조성, 유리 특성 등을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 각 성분의 함유 범위의 설명에 있어서, % 표시는 특별히 언급이 있는 경우를 제외하고, mol%를 나타낸다.
SiO2의 함유량은 10∼70%가 바람직하다. SiO2의 함유량이 적어지면 유리 메쉬 구조를 형성하기 어려워져서 유리화가 곤란해진다. 또한 유리의 점성이 지나치게 저하해서 높은 액상 점도를 확보하기 어려워진다. 따라서, SiO2의 함유량은 15% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 특히 55% 이상이 바람직하다. 한편, SiO2의 함유량이 많아지면 용융성, 성형성이 저하하기 쉬워지고, 또한 굴절률(nd)이 저하하기 쉬워진다. 따라서, SiO2의 함유량은 68% 이하, 65% 이하, 특히 63% 이하가 바람직하다.
Al2O3의 함유량은 0∼20%가 바람직하다. Al2O3의 함유량이 많아지면 유리에 실투결정이 석출되기 쉬워져서 액상 점도가 저하하기 쉬워진다. 또한 굴절률(nd)이 저하하기 쉬워진다. 따라서, Al2O3의 함유량은 15% 이하, 10% 이하, 8% 이하, 특히 6% 이하가 바람직하다. 또한, Al2O3의 함유량이 적어지면 유리 조성의 성분 밸런스를 결여해서 반대로 유리가 실투하기 쉬워진다. 따라서, Al2O3의 함유량은 0.1% 이상, 0.5% 이상, 특히 1% 이상이 바람직하다.
B2O3의 함유량이 많아지면 굴절률(nd), 영률이 저하하기 쉬워지고, 또한 왜점이 저하하기 쉬워진다. 따라서, B2O3의 함유량은 10% 이하, 8% 이하, 특히 6% 이하가 바람직하다. 한편, B2O3의 함유량이 적어지면 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, B2O3의 함유량은 0.1% 이상, 특히 1% 이상이 바람직하다.
SrO+BaO+La2O3+Nb2O5는 내실투성을 손상시키지 않고 굴절률(nd)을 높이는 성분이다. 그러나, 다량으로 첨가하면 유리 조성의 성분 밸런스를 결여해서 반대로 내실투성이 저하하기 쉬워짐과 아울러 밀도나 열팽창 계수가 지나치게 높아질 우려가 있다. SrO+BaO+La2O3+Nb2O5의 적합한 하한 범위는 0.1% 이상, 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 특히 18% 이상이다. 또한 SrO+BaO+La2O3+Nb2O5의 적합한 상한 범위는 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 25% 이하, 특히 22% 이하이다.
SrO의 함유량은 0∼20%가 바람직하다. SrO의 함유량이 많아지면 굴절률(nd), 밀도, 열팽창 계수가 높아지기 쉽고, 그 함유량이 지나치게 많으면 유리 조성의 성분 밸런스를 결여해서 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, SrO의 함유량은 18% 이하, 14% 이하, 12% 이하, 11% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 특히 6% 이하가 바람직하다. 또한, SrO의 함유량이 적어지면 용융성이 저하하기 쉬워지고, 또한 굴절률(nd)이 저하하기 쉬워진다. 따라서, SrO의 함유량은 0.1% 이상, 0.8% 이상, 1.4% 이상, 3% 이상, 특히 4% 이상이 바람직하다.
BaO의 함유량은 0∼60%가 바람직하다. BaO는 알칼리 토류 금속 산화물 중에서는 점성을 극단적으로 저하시키지 않고 굴절률(nd)을 높이는 성분이다. BaO의 함유량이 많아지면 굴절률(nd), 밀도, 열팽창 계수가 높아지기 쉽다. 그러나, BaO의 함유량이 지나치게 많으면 유리 조성의 성분 밸런스를 결여해서 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, BaO의 함유량은 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 34% 이하, 32% 이하, 특히 30% 이하가 바람직하다. 또한, BaO의 함유량이 적어지면 소망의 굴절률(nd)을 얻기 어려워지는 것에 추가해서 높은 액상 점도를 확보하기 어려워진다. 따라서, BaO의 함유량은 0.1% 이상, 1% 이상, 2% 이상, 5% 이상, 10% 이상, 특히 13% 이상이 바람직하다.
La2O3은 굴절률(nd)을 높이는 성분이다. La2O3의 함유량이 많아지면 밀도, 열팽창 계수가 지나치게 높아지고, 또한 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, La2O3의 적합한 상한 범위는 35% 이하, 25% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 8% 이하, 5% 이하, 특히 3% 이하이다. 또한, La2O3을 첨가할 경우 그 첨가량은 0.1% 이상, 0.3% 이상, 0.5% 이상, 0.8% 이상, 특히 1% 이상이 바람직하다.
Nb2O5는 굴절률(nd)을 높이는 성분이다. Nb2O5의 함유량이 많아지면 밀도, 열팽창 계수가 지나치게 높아지고, 또한 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, Nb2O5의 함유량은 0∼10%, 0∼7%, 0∼5%, 0∼3%, 0∼1%, 0∼0.5%, 특히 0∼0.1%가 바람직하다.
몰비(MgO+CaO)/(SrO+BaO)는 0∼1이 바람직하다. 몰비(MgO+CaO)/(SrO+BaO)가 지나치게 크면 유리 조성의 밸런스를 결여해서 반대로 내실투성이 저하하기 쉬워지기 때문에 높은 액상 점도를 확보하기 어려워지고, 또한 왜점이 저하하기 쉬워진다. 한편, 몰비(MgO+CaO)/(SrO+BaO)가 지나치게 작으면 밀도가 지나치게 높아질 우려가 있다. 따라서, 몰비(MgO+CaO)/(SrO+BaO)의 적합한 하한 범위는 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 특히 0.35 이상이다. 또한 몰비(MgO+CaO)/(SrO+BaO)의 적합한 상한 범위는 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 특히 0.5 이하이다. 여기서, 「MgO+CaO」는 MgO와 CaO의 합량이다. 「SrO+BaO」는 SrO와 BaO의 합량이다.
MgO는 굴절률(nd), 영률, 왜점을 높이는 성분임과 아울러 고온 점도를 저하시키는 성분이지만, MgO를 다량으로 첨가하면 액상 온도가 상승해서 내실투성이 저하하거나, 또한 밀도나 열팽창 계수가 지나치게 높아질 우려가 있다. 따라서, MgO의 함유량은 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 3% 이하, 특히 1% 이하가 바람직하다.
CaO의 함유량은 0∼15%가 바람직하다. CaO의 함유량이 많아지면 밀도, 열팽창 계수가 높아지기 쉽고, 그 함유량이 지나치게 많으면 유리 조성의 밸런스를 결여해서 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, CaO의 함유량은 15% 이하, 13% 이하, 11% 이하, 특히 9.5% 이하가 바람직하다. 또한, CaO의 함유량이 적어지면 용융성이 저하하거나, 영률이 저하하거나, 굴절률(nd)이 저하하기 쉬워진다. 따라서, CaO의 함유량은 0.5% 이상, 1% 이상, 2% 이상, 4% 이상, 6% 이상, 특히 7% 이상이 바람직하다.
몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)는 0.1∼4가 바람직하다. 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 지나치게 크면 굴절률(nd)이 저하하기 쉬워진다. 그러나, 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 지나치게 작으면 높은 액상 점도가 얻어지기 어려워지거나, 밀도나 열팽창 계수가 지나치게 높아질 우려가 있다. 따라서, 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)의 적합한 하한 범위는 0.1 이상, 0.3 이상, 0.5 이상, 0.8 이상, 1 이상, 1.3 이상, 특히 1.5 이상이다. 또한 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)의 적합한 상한 범위는 4 이하, 3.5 이하, 3 이하, 2.8 이하, 2.5 이하, 특히 2.0 이하이다.
TiO2는 굴절률(nd)을 높이는 성분이다. TiO2의 함유량이 많아지면 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, TiO2의 함유량은 0∼20%, 0∼15%, 0∼10%, 0∼8%, 0∼6%, 특히 0∼5%가 바람직하다.
ZrO2는 굴절률(nd)을 높이는 성분이다. ZrO2의 함유량이 많아지면 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, ZrO2의 함유량은 0∼20%, 0∼15%, 0∼10%, 0∼8%, 0∼6%, 특히 0∼5%가 바람직하다.
Li2O+Na2O+K2O는 점성을 저하시키는 성분이고, 또한 열팽창 계수를 조정하는 성분이지만, 다량으로 첨가하면 점성이 지나치게 저하해서 높은 액상 점도를 확보하기 어려워진다. 따라서, Li2O+Na2O+K2O의 함유량은 10% 이하, 5% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하, 특히 0.1% 이하가 바람직하다. 또한, Li2O, Na2O, K2O의 함유량은 각각 8% 이하, 5% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하, 특히 0.1% 이하가 바람직하다.
청징제로서 As2O3, Sb2O3, CeO2, SnO2, F, Cl, SO3의 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 0∼3%, 특히 0.1∼2% 첨가해도 좋다. 단, As2O3, Sb2O3, 및 F, 특히 As2O3, 및 Sb2O3은 환경적 관점으로부터 그 사용을 최대한 삼가하는 것이 바람직하고, 각각의 함유량은 0.1% 미만이 바람직하다. 환경적 관점으로부터 말하면, 청징제로서 SnO2, SO3, 및 Cl이 바람직하다. 특히, SnO2의 함유량은 0∼3%, 0∼1%, 0.01∼0.5%, 특히 0.05∼0.4%가 바람직하다. 또한, SnO2+SO3+Cl의 함유량은 0∼3%, 0∼1%, 0.001∼1%, 0.01∼0.5%, 특히 0.01∼0.3%가 바람직하다. 여기서, 「SnO2+SO3+Cl」은 SnO2, SO3, 및 Cl의 합량을 가리킨다.
PbO는 고온 점성을 저하시킴과 아울러 굴절률을 높이는 성분이지만 환경적 관점으로부터 그 사용을 최대한 삼가하는 것이 바람직하고, 그 함유량은 0.5% 이하가 바람직하며, 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 여기서, 「실질적으로 PbO를 함유하지 않음」이란 유리 조성 중의 PbO의 함유량이 1000ppm(질량) 미만인 경우를 가리킨다.
상기 성분 이외에도 다른 성분을 예를 들면 15%까지 첨가해도 좋다.
각 성분의 적합한 함유 범위, 유리 특성을 조합함으로써 적합한 유리판을 제작하는 것이 가능하다. 그 중에서도, 특히 적합한 유리 조성 범위, 유리 특성의 조합은 이하와 같다.
(1) 유리 조성으로서 mol%로 SiO2 20∼70%, B2O3 0∼8%, SrO+BaO+La2O3+Nb2O5 5∼50%, La2O3 0.1∼30%, Li2O+Na2O+K2O 0∼5%, MgO 0∼20%, CaO 0∼15%, TiO2 0∼20%, ZrO2 0∼20%를 함유하고, 몰비로 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 0.5∼3.5이며, 굴절률(nd)이 1.55∼2.00.
(2) 유리 조성으로서 mol%로 SiO2 40∼70%, B2O3 0∼5%, SrO+BaO+La2O3+Nb2O5 10∼40%, La2O3 0.3∼15%, Li2O+Na2O+K2O 0∼3%, MgO 0∼20%, CaO 0∼15%, TiO2 0∼20%, ZrO2 0∼20%를 함유하고, 몰비로 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 1∼3.5이며, 굴절률(nd)이 1.55∼1.85.
(3) 유리 조성으로서 mol%로 SiO2 50∼70%, B2O3 0∼3%, SrO+BaO+La2O3+Nb2O5 15∼35%, La2O3 0.5∼10%, Li2O+Na2O+K2O 0∼1%, MgO 0∼20%, CaO 0∼15%, TiO2 0∼20%, ZrO2 0∼20%를 함유하고, 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 1.3∼3이며, 굴절률(nd)이 1.55∼1.80.
(4) 유리 조성으로서 mol%로 SiO2 50∼70%, B2O3 0∼1%, SrO+BaO+La2O3+Nb2O5 15∼25%, La2O3 0.8∼5%, Li2O+Na2O+K2O 0∼0.5%, MgO 0∼20%, CaO 0∼15%, TiO2 0∼20%, ZrO2 0∼20%를 함유하고, 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 1.5∼2.5이며, 굴절률(nd)이 1.55∼1.80.
(5) 유리 조성으로서 mol%로 SiO2 50∼70%, B2O3 0∼0.1%, SrO+BaO+La2O3+Nb2O5 18∼22%, La2O3 1∼3%, Li2O+Na2O+K2O 0∼0.1%, MgO 0∼20%, CaO 0∼15%, TiO2 0∼20%, ZrO2 0∼20%를 함유하고, 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 1.5∼2.5이며, 굴절률(nd)이 1.60∼1.70.
(6) 유리 조성으로서 mol%로 SiO2 50∼70%, B2O3 0∼8%, MgO 5∼15%, SrO+BaO+La2O3+Nb2O5 18∼22%, La2O3 0∼3%, Li2O+Na2O+K2O 0∼0.1%, MgO 0∼20%, CaO 0∼15%, TiO2 0∼20%, ZrO2 0∼20%를 함유하고, 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 1.5∼2.0이며, 굴절률(nd)이 1.62∼1.68.
상기 유리판의 밀도는 4.0g/㎤ 이하, 3.7g/㎤ 이하, 3.5g/㎤ 이하, 특히 3.4g/㎤ 이하가 바람직하다. 이와 같이 하면, 디바이스를 경량화할 수 있다.
상기 유리판에 있어서, 30∼380℃에 있어서의 열팽창 계수는 45×10-7∼110×10-7/℃, 50×10-7∼100×10-7/℃, 60×10-7∼95×10-7/℃, 65×10-7∼90×10-7/℃, 65×10-7∼85×10-7/℃, 특히 70×10-7∼80×10-7/℃가 바람직하다. 열팽창 계수가 지나치게 낮으면 유기 EL 박막이나 투명 도전막과의 열팽창 계수가 정합하지 않아 유리판에 휘어짐이 발생할 우려가 있다. 한편, 열팽창 계수가 지나치게 높으면 유리 프릿을 사용해서 유기 EL 디바이스를 레이저 실링할 경우 유리판이 열 충격에 의해 균열되기 쉬워진다. 그래서, 상기 범위로 열팽창 계수를 규제하면 이러한 사태를 방지하기 쉬워진다.
상기 유리판의 왜점은 630℃ 이상, 650℃ 이상, 670℃ 이상, 690℃ 이상, 특히 700℃ 이상이 바람직하다. 유리 프릿을 사용해서 유기 EL 조명 디바이스 등을 레이저 실링할 경우 유리판의 내열성이 낮으면 유리판에 균열이 발생하기 쉬워진다.
상기 유리판에 있어서, 102.5d㎩·s에 있어서의 온도는 1450℃ 이하, 1400℃ 이하, 1370℃ 이하, 1330℃ 이하, 특히 1290℃ 이하가 바람직하다. 이와 같이 하면, 용융성이 향상되기 때문에 유리판의 제조 효율이 향상된다.
상기 유리판의 액상 온도는 1250℃ 이하, 1150℃ 이하, 1130℃ 이하, 1110℃ 이하, 1090℃ 이하, 1070℃ 이하, 1050℃ 이하, 1030℃ 이하, 특히 1000℃ 이하가 바람직하다. 또한, 액상 점도는 103.5d㎩·s 이상, 103.8d㎩·s 이상, 104.2d㎩·s 이상, 104.4d㎩·s 이상, 104.6d㎩·s 이상, 105.0d㎩·s 이상, 특히 105.2d㎩·s 이상이 바람직하다. 이와 같이 하면, 성형시에 유리가 실투하기 어려워져서 오버플로우 다운드로우법으로 유리판을 성형하기 쉬워진다.
상기 유리판의 판 두께는 2.0㎜ 이하, 1.5㎜ 이하, 1.3㎜ 이하, 1.1㎜ 이하, 0.8㎜ 이하, 0.6㎜ 이하, 0.5㎜ 이하, 0.3㎜ 이하, 0.2㎜ 이하, 특히 0.1㎜ 이하가 바람직하다. 유리판의 판 두께가 작을수록 유리판의 가요성이 높아지고, 디자인성이 높은 조명 디바이스를 제작하기 쉬워진다. 그러나, 유리판의 판 두께가 극단적으로 작아지면 유리판이 파손되기 쉬워진다. 따라서, 유리판의 판 두께는 10㎛ 이상, 특히 30㎛ 이상이 바람직하다.
상기 유리판의 폭은 5㎜ 이상, 10㎜ 이상, 50㎜ 이상, 100㎜ 이상, 300㎜ 이상, 특히 500㎜ 이상이 바람직하다. 유리판의 길이는 5㎜ 이상, 10㎜ 이상, 50㎜ 이상, 100㎜ 이상, 300㎜ 이상, 특히 500㎜ 이상이 바람직하다. 이와 같이 하면, 유기 EL 조명 등의 대형화를 도모하기 쉬워진다.
상기 유리판은 적어도 한 쪽의 표면(바람직하게는 양면)이 미연마인 것이 바람직하다. 유리의 이론 강도는 매우 높은데도 불구하고 이론 강도보다 훨씬 낮은 응력에 의해 파괴에 이르는 경우가 많다. 이것은, 유리 표면에 그리피스플로우라 칭하는 작은 결함이 성형 후의 공정, 예를 들면 연마 공정 등에서 생기기 때문이다. 따라서, 유리 표면을 미연마로 하면 유리 본래의 기계적 강도를 손상시키기 어려워지기 때문에 유리판이 파괴되기 어려워진다. 또한, 유리판의 표면을 미연마로 하면 연마 공정을 생략할 수 있기 때문에 유리판의 제조 비용을 저렴화할 수 있다.
상기 유리판은 적어도 한 쪽의 표면(바람직하게는 양면)의 표면 거칠기(Ra)는 10㎚ 이하, 5㎚ 이하, 1㎚ 이하, 0.5㎚ 이하, 0.3㎚ 이하, 특히 0.2㎚ 이하가 바람직하다. 표면 거칠기(Ra)가 10㎚보다 크면, 그 표면에 ITO를 형성했을 경우 ITO의 품위가 저하해서 균일한 발광을 얻기 어려워진다.
상기 유리판은 오버플로우 다운드로우법으로 성형되어서 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 미연마로 표면 품위가 양호한 유리판을 제조할 수 있다. 그 이유는, 오버플로우 다운드로우법의 경우 표면이 되어야 할 면은 홈통 형상 내화물에 접촉되지 않아 자유 표면인 상태에서 성형되기 때문이다. 홈통 형상 구조물의 구조나 재질은 소망의 치수나 표면 정밀도를 실현시킬 수 있는 한, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 하방으로의 연신 성형을 행하기 위해서 용융 유리에 대하여 힘을 인가하는 방법도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 충분하게 큰 폭을 갖는 내열성 롤을 용융 유리에 접촉시킨 상태에서 회전시켜서 연신하는 방법을 채용해도 좋고, 복수의 쌍으로 된 내열성 롤을 용융 유리의 끝면 근방에만 접촉시켜서 연신하는 방법을 채용해도 좋다.
오버플로우 다운드로우법 이외에도, 예를 들면 다운드로우법(슬롯 다운법, 리드로우법 등), 플로트법, 롤아웃법 등을 채용할 수 있다.
또한, 상기 유리판은 예를 들면 다음과 같이 제조된다. 즉, 우선 소망의 유리 조성이 되도록 유리 원료를 조합해서 유리 배치를 제작한다. 이어서 이 유리 배치를 용융, 청징한 후 소망의 형상으로 성형한다. 그 후, 소망의 형상으로 가공한다.
본 실시형태에 의한 복합 기판에 포함되는 수지판의 굴절률(nd)은 1.55 이상이고, 바람직하게는 1.58 이상, 1.60 이상, 1.63 이상, 특히 1.64 이상이다. 수지판의 굴절률(nd)이 1.55 미만이 되면, 유기 EL 조명의 광 인출 효율을 높이기 어려워진다. 한편, 수지판의 굴절률(nd)이 지나치게 높으면 수지판의 투과율이 저하하거나, 판 형상으로 성형하기 어려워진다. 따라서, 수지판의 굴절률(nd)은 2.3 이하, 2.0 이하, 1.9 이하, 1.8 이하, 1.75 이하, 특히 1.7 이하가 바람직하다.
상기 수지판의 재질은 제조 비용의 관점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 스티렌아크릴로니트릴 공중합체, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리카보네이트, 아크릴 중 어느 하나가 바람직하다.
상기 수지판의 판 두께는 2.0㎜ 이하, 1.5㎜ 이하, 1.3㎜ 이하, 1.1㎜ 이하, 0.8㎜ 이하, 0.6㎜ 이하, 0.5㎜ 이하, 0.3㎜ 이하, 0.2㎜ 이하, 특히 0.1㎜ 이하가 바람직하다. 수지판의 판 두께가 작을수록 수지판의 가요성이 높아지고, 디자인성이 높은 조명 디바이스를 제작하기 쉬워진다. 그러나, 수지판의 판 두께가 극단적으로 작아지면 수지판이 파손되기 쉬워진다. 따라서, 수지판의 판 두께는 10㎛ 이상, 특히 30㎛ 이상이 바람직하다.
상기 수지판은 적어도 한 쪽의 표면의 표면 거칠기(Ra)는 10㎚ 이하, 5㎚ 이하, 1㎚ 이하, 0.5㎚ 이하, 0.3㎚ 이하, 특히 0.2㎚ 이하가 바람직하다. 표면 거칠기(Ra)가 10㎚보다 크면 유리 기판 상에 성막되는 투명 도전막이나 유기층의 막두께 제어가 곤란해진다. 또한 유리판과의 접착시에 그 계면에 기포가 들어와 외관 품위가 저하될 우려가 있다.
상기 수지판은 광 인출 효율을 높이기 위해서 적어도 한 쪽의 표면에 요철 구조, 특히 사각추가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 요철 구조는 유리판의 굴절률(nd), 유기 재료의 두께, 수지판의 굴절률(nd) 등을 고려하면서 요철 구조의 주기, 깊이, 형상 등을 결정하면 좋다.
본 실시형태에 의한 복합 기판에 있어서, (수지판의 굴절률(nd))-(유리판의 굴절률(nd))의 값은 0.001∼0.1, 0.001∼0.05, 0.001∼0.03, 0.001∼0.01, 0.001∼0.0008, 특히 0.001∼0.0005가 바람직하다. (수지판의 굴절률(nd))-(유리판의 굴절률(nd))의 값이 0.001 미만이 되면 유리판-수지판의 계면에서의 반사율이 커지고, 광 인출 효율이 저하하기 쉬워진다. 한편, (수지판의 굴절률(nd))-(유리판의 굴절률(nd))의 값이 지나치게 크면 수지판-공기의 계면에서의 반사 로스가 커지고, 광 인출 효율이 저하하기 쉬워진다.
본 실시형태에 의한 복합 기판에 있어서, 유리판과 수지판을 접합시키기 위해서 접착재를 사용해도 좋다. 접착재를 사용할 경우, EVA(에틸렌-아세트산 비닐 공중합 수지), 자외선 효과 수지, 열경화성 수지, OCA(Optical Clear Adhesive 고투명성 접착제 전사 테이프) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
접착재층의 두께는 100㎛ 이하, 80㎛ 이하, 50㎛ 이하, 30㎛ 이하, 10㎛ 이하, 8㎛ 이하, 5㎛ 이하, 특히 3㎛ 이하가 바람직하다. 이와 같이 하면, 복합 기판의 두께가 작아지기 때문에 디바이스의 경량화, 박형화를 달성하기 쉬워진다.
본 실시형태에 의한 복합 기판에 있어서, 헤이즈값은 5% 이상, 10% 이상, 30% 이상, 50% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 93% 이상, 특히 98% 이상이 바람직하다. 이와 같이 하면, 수지판-공기의 계면에서의 반사율이 저하하기 때문에 광 인출 효율을 높일 수 있다.
(실시예 1)
실시예에 기초해서 본 발명의 실시예를 설명한다. 또한, 실시예는 단순한 예시로서, 본 발명은 이하의 실시예에 조금도 한정되지 않는다.
표 1∼표 3은 본 발명의 실시예(시료 No.1∼14)를 나타내고 있다. 또한, 표 중에 있어서 PET는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 가리키고, PEN은 폴리에틸렌나프탈레이트를 가리키고 있다.
Figure 112013090962105-pct00001
Figure 112013090962105-pct00002
Figure 112013090962105-pct00003
우선 표 1∼표 3에 기재된 유리 조성이 되도록 유리 원료를 조합한 후 얻어진 유리 배치를 유리 용융로에 공급해서 1500∼1600℃에서 4시간 용융했다. 이어서, 얻어진 용융 유리를 카본판 상에 흘려 보내서 판 형상으로 성형한 후, 소정의 어닐 처리를 행했다. 계속해서, 표 중에 기재된 판 두께가 될 때까지 연마 처리를 행했다. 최후에, 얻어진 유리판에 대해서 다양한 특성을 평가했다.
밀도(ρ)는 주지의 아르키메데스법에 의해서 측정한 값이다.
열팽창 계수(α)는 딜라토미터를 사용해서 30∼380℃에 있어서의 평균값을 측정한 값이다. 측정 시료로서 φ5㎜×20㎜의 원기둥 형상 시료(끝면은 R가공되어 있음)를 사용했다.
왜점(Ps)은 ASTM C336-71에 기재된 방법에 기초해서 측정한 값이다. 또한, 왜점(Ps)이 높을수록 내열성이 높아진다.
연화점(Ta), 연화점(Ts)은 ASTM C338-93에 기재된 방법에 기초해서 측정한 값이다.
고온 점도 104.0d㎩·s, 103.0d㎩·s, 102.5d㎩·s, 및 102.0d㎩·s에 있어서의 온도는 백금구 인상법으로 측정한 값이다. 또한, 이것들의 온도가 낮을수록 용융성이 뛰어나다.
액상 온도(TL)는 표준 체 30메쉬(500㎛)를 통과하고, 50메쉬(300㎛)에 남은 유리 분말을 백금 보트에 넣고, 온도 구배로 내에 24시간 유지해서 결정이 석출되는 온도를 측정한 값이다. 또한, 액상 점도 log10ηTL은 액상 온도(TL)에 있어서의 유리의 점도를 백금구 인상법으로 측정한 값을 가리킨다. 또한, 액상 점도 log10ηTL이 높고, 액상 온도(TL)가 낮을수록 내실투성, 성형성이 뛰어나다.
유리판의 굴절률(nd, nC)은 우선 25㎜×25㎜×약 3㎜의 직육면체 시료를 제작한 후, (Ta+30℃)~(왜점-50℃)의 온도 영역을 0.1℃/min이 되는 냉각 속도로 어닐 처리하고, 계속해서 굴절률이 정합하는 침지액을 유리 사이에 침투시키면서 Shimadzu Corporation 제품의 굴절률 측정기 KPR-2000을 사용해서 측정한 값이다. 또한, 수지판의 굴절률(nd, nC)은 엘립소미터로 측정한 값이다.
OCA(두께 175㎛)를 사용해서 상기 유리판과 표 중에 기재된 수지판을 라미네이터로 접합해서 복합 기판을 제작했다.
표 3에 기재된 시료 No.11∼14의 복합 기판에 대해서 더블빔식 헤이즈미터에 의해 헤이즈값을 측정한 바, 시료 No.11이 88%, 시료 No.12가 95%, 시료 No.13이 82%, 시료 No.14가 74%였다.
(실시예 2)
표 1에 기재된 시료 No.5, 11에 기재된 유리 조성이 되도록 유리 원료를 조합한 후, 얻어진 유리 배치를 연속 가마에 투입하고, 1450∼1600℃의 온도에서 용융했다. 계속해서, 얻어진 용융 유리에 대해서 오버플로우 다운드로우법에 의한 성형을 행해서 두께 0.5㎜의 유리판을 얻었다. 얻어진 유리판에 대해서 양면의 표면 거칠기(Ra)를 측정한 바, 그 값은 0.2㎚였다. 또한, 표면 거칠기(Ra)는 JIS B0601:2001에 준거한 방법으로 측정한 값이다.
또한, EVA(두께 25㎛)를 사용해서 상기 유리판과 PET제의 수지판(두께 100㎛, 양면의 표면 거칠기(Ra) 5㎚)을 라미네이터로 접합해서 복합 기판을 제작했다.
(실시예 3)
표 1에 기재된 시료 No.5, 11에 기재된 유리 조성이 되도록 유리 원료를 조합한 후, 얻어진 유리 배치를 연속 가마에 투입하고, 1450∼1600℃의 온도로 용융했다. 계속해서, 얻어진 용융 유리에 대해서 오버플로우 다운드로우법에 의한 성형을 행해서 두께 0.5㎜의 유리판을 얻었다. 얻어진 유리판에 대해서 양면의 표면 거칠기(Ra)를 측정한 바, 그 값은 0.2㎚였다. 또한, 표면 거칠기(Ra)는 JIS B0601:2001에 준거한 방법으로 측정한 값이다.
또한, 상기 유리판에 UV 경화 수지를 도포한 다음, PET제의 수지판(두께 100㎛, 양면의 표면 거칠기(Ra) 1.0㎛)을 포갠 후 UV 조사를 행해서 복합 기판을 제작했다.

Claims (20)

  1. 유리판과 수지판을 접합시킨 복합 기판으로서,
    유리판의 굴절률(nd)이 1.55 이상 2.3 이하이고, 또한 수지판의 굴절률(nd)이 1.55 이상 2.3 이하이고, 또한 수지판의 한 쪽의 표면에 요철 주기 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유리판은 유리 조성으로서 mol%로 SiO2 10∼70%, B2O3 0∼10%, SrO+BaO+La2O3+Nb2O5 0.1∼60%, La2O3 0∼35%, Li2O+Na2O+K2O 0∼15%, MgO 0∼20%, CaO 0∼15%, TiO2 0∼20%, ZrO2 0∼20%를 함유하고, 몰비(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Nb2O5+BaO+TiO2+ZrO2)가 0.1∼4이며, 왜점이 600℃ 이상, 굴절률(nd)이 1.55∼2.3인 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리판은 액상 온도 1250℃ 이하의 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리판은 액상 점도 103.5d㎩·s 이상의 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리판은 오버플로우 다운드로우법으로 성형되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리판의 적어도 한 쪽 표면의 표면 거칠기(Ra)는 10㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리판의 판 두께는 2.0㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리판은 밀도 4.0g/㎤ 이하의 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리판의 치수는 폭 100㎜ 이상, 길이 100㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    수지판은 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 스티렌아크릴로니트릴 공중합체, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리카보네이트, 아크릴 중 어느 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  11. 삭제
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    수지판의 적어도 한 쪽 표면의 표면 거칠기(Ra)는 0.5㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    수지판의 판 두께는 0.01∼3㎜인 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리판과 수지판 사이에 접착재층을 갖고, 상기 접착재층의 두께는 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    (수지판의 굴절률(nd))-(유리판의 굴절률(nd))의 값은 0.001∼0.1인 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복합 기판의 헤이즈값은 5% 이상인 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    조명 디바이스에 사용되는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유기 EL 조명에 사용되는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유기 EL 디스플레이에 사용되는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
  20. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    수지판의 한 쪽 표면에 사각추의 요철 주기 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 기판.
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