KR101548025B1 - 투광성 기판, 그의 제조 방법, 유기 ｌｅｄ 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

취출 효율을 최대에서 발광 광의 80％까지 향상시킨 유기 LED 소자를 제공한다. 본 발명의 전극을 갖는 투광성 기판은 투광성 기판과, 투광성 기판 위에 형성되고 유기 LED 소자의 발광 광의 파장 중 적어도 하나의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 베이스재 내부에 위치하고 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층과, 산란층 위에 형성되고, 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극을 갖고, 상기 산란 물질의 상기 산란층 내 분포가, 상기 산란층 내부로부터 상기 투광성 전극으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 한다.

Description

투광성 기판, 그의 제조 방법, 유기 ＬＥＤ 소자 및 그의 제조 방법{TRANSLUCENT SUBSTRATE, METHOD FOR MANUFACTURING THE TRANSLUCENT SUBSTRATE, ORGANIC LED ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE ORGANIC LED ELEMENT}

본 발명은 투광성 기판, 그의 제조 방법, 유기 LED 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 유기 LED(Organic Light Emitting Diode) 등의 광 취출 구조에 관한 것이다.

유기 LED 소자는 유기층을 전극 사이에 두고, 전극 사이에 전압을 인가하고, 홀, 전자를 주입하고, 유기층 내에서 재결합시켜 발광 분자가 여기 상태로부터 기저 상태에 이르는 과정에서 발생하는 광을 취출함으로써 디스플레이나 백라이트, 조명 용도로 사용되고 있다.

유기층의 굴절률은 430㎚에서 1.8 내지 2.1 정도이다. 한편, 예를 들어 투광성 전극층으로서 ITO(산화 인듐 주석 : Indium Tin Oxide)를 사용하는 경우의 굴절률은 ITO 성막 조건이나 조성(Sn-In 비율)에 따라 상이하지만, 1.9 내지 2.1 정도가 일반적이다. 이렇게 유기층과 투광성 전극층의 굴절률은 가까워, 발광 광은 유기층과 투광성 전극층 사이에서 전반사하지 않고, 투광성 전극층과 투광성 기판의 계면에 도달한다. 투광성 기판에는 통상 유리나 수지 기판이 사용되지만, 이들의 굴절률은 1.5 내지 1.6 정도이며, 유기층 혹은 투광성 전극층보다 저굴절률이다. 스넬의 법칙으로부터 생각하면 유리 기판에 얕은 각도로 진입하려고 한 광은 전반사로 유기층 방향으로 반사되고, 반사성 전극에 의해 다시 반사되고 다시 유리 기판의 계면에 도달한다. 이때, 유리 기판으로의 입사 각도는 바뀌지 않기 때문에 반사를 유기층, 투광성 전극층 내에서 반복하여 유리 기판으로부터 밖으로 취출할 수 없다. 개산으로는, 발광 광의 60％ 정도가 이 모드(유기층·투광성 전극층 전파 모드)에 의해 취출할 수 없는 것을 알았다. 마찬가지의 것이 기판, 대기 계면에서도 일어나고, 이에 의해 발광 광의 20％ 정도가 유리 내부를 전파하여 광을 취출할 수 없다(기판 전파 모드). 따라서, 유기 LED 소자의 외부로 취출할 수 있는 광의 양은 발광 광의 20％ 미만으로 되어 있는 것이 현상태이다.

하기 특허 문헌 1에서는 반투명 물질층인 광산란층을 기판의 편면에 형성하는 구조를 제안하고 있다(단락 0039 내지 0040). 유리 입자를 아크릴계 접착제로 기판면에 고착시켜 기판면에 응집 배치함으로써 기판과 유기 EL 소자 사이에 광산란부를 형성한 구조를 제안하고 있다.

또한, 하기 특허 문헌 2에서는 취출 효율을 개선하는 것을 기도하고, 「투광성의 기판 위에 수지계 접착제, 스프레이, 증착, 스퍼터링, 딥(dip), 스핀 코팅 등에 의해 SiO₂ 입자, 수지 입자, 금속분, 금속 산화물 입자가 분산된 투명한 재료로 구성된 부가층을 포함하는 산란층을 형성한 유기 EL 소자」(예를 들어 단락 0057)를 개시하고 있다.

하기 특허 문헌 3에서는 수지 중에 평균 입자 직경이 1자리수 이상 다른 적어도 2종의 미립자를 분산시킨 확산층을 투광성 전극에 인접하여 형성하고, 도파광을 효율적으로 취출하도록 한 발광 디바이스를 개시하고 있다.

또한, 하기 특허 문헌 4에서는 발광 디바이스를 사용하여 형성된 디스플레이 내부의 전반사를 방지하여 고휘도화를 도모하도록 한 기술이 제안되어 있다. 하기 특허 문헌 4 중에는 「고확산체를 기판, 투명 전극, 광학 필름 또는 다른 성분 등의 발광 디바이스의 층 위에 코팅해도 된다」(하기 특허 문헌 4 단락 0027)는 점이 기재되어 있고, 나아가 「예를 들어, 입자를 유리 프릿 중에 배치하고, 적절하게 코팅하고, 평평하게 하고, 소성하고, 유리 기판 또는 고확산 TIR 프러스트레이터의 작용을 하는 유리 기판 위의 층을 형성해도 좋다」 (하기 특허 문헌 4 단락 0027)고 기재되어 있다.

또한, 하기 특허 문헌 5에도 하기 특허 문헌 4와 마찬가지의 기재가 있다(하기 특허 문헌 5 단락 0026).

특허문헌1:일본특허제2931211호 특허문헌2:일본특허공개제2005-63704호공보 특허문헌3:일본특허공개제2005-190931호공보 특허문헌4:일본특허공표제2004-513483호공보 특허문헌5:일본특허공표제2004-513484호공보

그러나, 특허 문헌 1에서는 반투명 물질층은 파라핀 등을 수지 바인더에 의해 기판 위에 고착하고 있다(단락 0040). 즉, 특허 문헌 1의 광산란부는 수지이며, 수분을 흡수하기 쉽다. 따라서, 특허 문헌 1의 유기 EL 장치는 장기 사용에 견딜 수 없다고 하는 문제점이 있다.

또한, 특허 문헌 2에서는 투광성의 기판의 굴절률과 산란층의 굴절률을 근접하는 것을 개시하고 있지만, 산란층의 굴절률과 투광성 전극층의 굴절률의 관계에 대해서는 전혀 언급되어 있지 않다. 또한, 특허 문헌 2에는 명세서 본문에 있어서, 산란층의 표면에 요철이 있어도 된다고 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 4 및 5에서는 고온 열화가 적어 안정된 유리층을 사용하는 점도 시사되어 있지만, 산란층 표면의 요철에 대해서는 전혀 언급되어 있지 않다.

여기서, 표면에 요철이 있으면 이 상층에 형성되는 제1 전극 표면에 요철이 형성되기 쉽고, 이 상층에 증착법 등에 의해 발광 기능을 갖는 층 등을 형성하면, 이들 유기층의 요철에 대한 피복성이 나빠져 유기층의 막 두께에 편차가 발생하거나, 또한 그 결과 상기 제1 전극과 유기층 위에 형성되는 제2 전극 표면 사이의 전극간 거리에 편차가 발생하게 된다. 그 결과, 전극간 거리가 작은 영역에 있어서는 유기층에 국소적으로 대전류가 흐르게 되어 전극간 단락을 발생시켜 부등(不燈)의 원인이 되는 것을 알았다. 또한, 고해상도 디스플레이와 같이, 미세 화소로 구성하는 표시 장치를 형성하는 경우에는 미세한 화소 패턴을 형성할 필요가 있고, 표면의 요철은 화소의 위치나 크기에 편차가 발생하는 원인이 될뿐만 아니라, 이 요철에 의해 유기 소자가 단락되는 문제가 있었다.

전술한 바와 같이, 상기 특허 문헌 1 내지 5 중 어디에 있어서도 산란층의 표면의 평탄도(산술 평균 거칠기)에 대해서는 언급되어 있지 않았다. 또한, 어느 특허 문헌도 유리로 산란층을 제작한 실시예를 기재하고 있지 않았다.

또한, 유기 EL 소자는 박막을 적층하여 형성하므로 간섭에 의해 색의 각도 의존성이 높아 보는 방향에 따라 색이 정확하게 재현되지 않는다는 문제도 있었다.

이러한 관점에서도 얇으면서도 평탄성이 높고, 나아가 굴절률이 높은 산란층을 갖는 투광성 기판으로의 요구가 증대하고 있다.

본 발명은 광 취출 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 어느 한 형태에서는 표면의 평활성을 유지하면서 산란 특성이 우수하고, 원하는 굴절률을 갖는 산란층을 갖는 투광성 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 어느 한 형태에서는 광의 취출 효율을 향상시켜, 고효율이고 수명이 긴 유기 LED 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 어느 한 형태에서는 색의 각도 의존성을 억제 가능한 유기 LED 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 어느 한 형태에서는 투광성 기판 위에 형성되는 투광성 전극에 대향하는 전극으로서 반사성 전극을 사용하는 경우에 비발광 시에 반사성 전극에 의한 투영이 발생하여 미관을 손상시키지 않는 투광성 기판 및 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명의 전극을 갖는 투광성 기판은 투광성의 유리 기판과, 상기 유리 기판 위에 형성되고, 투과되는 광의 적어도 하나의 파장에 대하여 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 내에 분산된, 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 유리를 포함하는 산란층과, 상기 산란층 위에 형성되고, 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극을 구비한 전극을 갖는 투광성 기판이며, 상기 산란 물질의 상기 산란층 내 분포가, 상기 산란층 내부로부터 상기 투광성 전극으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 투광성 기판에 있어서 상기 산란층이, 표면이 만곡면을 구성하는 굴곡을 형성한다.

또한, 본 발명에서는 상기 투광성 기판에 있어서 상기 산란층 표면의 표면 거칠기(Ra)의, 표면의 굴곡의 파장(Rλa)에 대한 비(Ra/Rλa)가 1.0×10^-6 이상 3.0×10^-5 이하인 것을 포함한다.

또한 본 발명은, 상기 투광성 기판을 사용한 유기 LED 소자이며, 제1 전극으로서의 상기 투광성 전극 위에 형성된 발광 기능을 갖는 층과, 상기 발광 기능을 갖는 층 위에 형성된 제2 전극을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 투광성의 유리 기판을 준비하는 공정과, 상기 유리 기판 위에, 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 내에 분산된, 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층을 형성하는 공정과, 상기 산란층 위에 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 산란층을 형성하는 공정은 상기 유리 기판 위에 유리 분말을 포함하는 도포 재료를 도포하는 공정과, 상기 도포된 유리 분말을 소성하는 공정을 포함하고, 상기 산란층 내부로부터 최표면으로 갈수록 산란층 내의 산란 물질의 층 내 분포가 작아지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소성하는 공정은 상기 도포된 유리 재료의 유리 전이 온도보다 60 내지 100℃ 이상 높은 온도에서 소성하는 공정을 포함한다.

또한, 상기 소성하는 공정은 상기 도포된 유리 재료의 유리 전이 온도보다 40 내지 60℃의 높은 온도에서 소성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 전극을 갖는 투광성 기판(유기 LED 소자용 적층체)은 투광성 기판과, 투광성 기판 위에 형성되고, 유기 LED 소자의 발광 광의 파장 중 적어도 하나의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와 베이스재 내부에 위치하고 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층과, 산란층 위에 형성되고 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극을 갖는다.

본 발명의 유기 LED 소자는 투광성 기판과, 투광성 기판 위에 형성되고, 유기 LED 소자의 발광 광의 파장 중 적어도 하나의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와 베이스재 내부에 위치하고 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층과, 산란층 위에 형성되고 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극과, 투광성 전극 위에 형성되는 유기층과, 유기층 위에 형성되는 반사성 전극을 갖는다.

본 발명의 유기 LED 소자용 적층체(전극을 갖는 투광성 기판)의 제조 방법은 투광성 기판을 준비하는 공정과, 투광성 기판 위에 유기 LED 소자의 발광 광의 파장 중 적어도 하나의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와 베이스재 내부에 위치하고 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층을 형성하는 공정과, 산란층 위에 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극을 형성하는 공정을 갖는다.

본 발명의 유기 LED 소자용 소자의 제조 방법은, 투광성 기판을 준비하는 공정과, 상기 투광성 기판 위에 유기 LED 소자의 발광 광의 파장 중 적어도 하나의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와 베이스재 내부에 위치하고 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층을 형성하는 공정과, 산란층 위에 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극층을 형성하는 공정과, 투광성 전극층 위에 유기층을 형성하는 공정과, 유기층 위에 반사성 전극을 형성하는 공정을 갖는다.

본 발명에 따르면, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있고, 취출 효율이 높은 광 디바이스를 제공하는 것이 가능한 투광성 기판을 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 산란성을 높일 수 있기 때문에 색의 각도 의존성을 저감시킬 수 있다.

또한, 산란층을 유리로 구성함으로써 안정성과 고강도성을 실현할 수 있어, 본래의 유리를 포함하는 투광성 기판에 비교하여 두께를 증대시키지 않고, 산란성이 우수한 투광성 기판을 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 취출 효율을 최대 발광 광의 80％까지 향상시킨 유기 LED 소자를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태1의 투광성 기판 및 유기 LED 소자의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태1의 투광성 기판의 산란층을 구성하는 유리 입자의 도포 시의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태1의 투광성 기판의 산란층을 구성하는 유리 입자의 소성 시의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 비교예로서 유리의 연화 온도보다 낮은 온도에서 소성했을 때의 산란층의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태1의 산란층(유리의 연화 온도보다 충분히 높은 온도에서 소성했을 때)의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태1의 산란층 표면의 굴곡의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 7은 산란층 표면의 미시적인 오목부를 도시하는 모식도이다.
도 8은 산란층 표면의 미시적인 오목부를 도시하는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태1의 산란층 표면의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 10은 비교예(소성 온도가 너무 높았을 때)의 산란층 표면의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 11은 광 취출 효율(％)과 산란 물질의 함유율(vol％)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 광 취출 효율(％)과 산란 물질의 굴절률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 광 취출 효율(％)과 산란 물질의 함유율(vol％)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 광 취출 효율(％)과 산란 물질의 개수(개/㎟)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는 광 취출 효율(％)과 산란층의 베이스재의 투과율(@1㎜t％)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 광 취출 효율(％)과 음극의 반사율(％)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17은 산란층에 출사하는 광의 비율과 산란층의 베이스재의 굴절률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은 파장과 산란층과 베이스재의 굴절률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는 파장과 수광면 조도의 관계의 시뮬레이션 결과이다.
도 20은 본 발명의 유기 LED 소자용 기판의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 유기 LED 소자의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 22는 유기 EL 표시 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 23은 본 발명의 유기 LED 소자용 적층체 및 유기 LED 소자의 다른 구조를 도시하는 단면도이다.
도 24는 예1과 예2의 조건에 있어서, 정면으로부터 관측한 결과이다.
도 25는 평가 소자의 구조를 나타낸, 도 26의 C 방향으로부터 본 A-A선에 있어서의 단면도이다.
도 26은 도 25의 B 방향으로부터 본 평가 소자의 상면도이다.
도 27은 산란층의 표면의 굴곡을 나타내는 그래프이다. (A)는 막 두께 60㎛의 산란층의 표면의 굴곡을 나타내고, (B)는 막 두께 120㎛의 산란층을 연마하여 얻어진 막 두께 60㎛의 산란층의 표면의 굴곡을 나타내는 그래프이다.
도 28은 산란층의 표면 형상을 표면 조도계에 의해 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 29는 산란층의 표면의 국소적인 거칠기의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. (A)는 연마되지 않은 산란층의 표면의 측정 결과를 나타내고, (B)는 연마된 산란층의 표면의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 30은 발광 특성을 평가하기 위한 평가 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 31은 측정점을 도시하는 블록도이다.
도 32는 중앙 발광 영역(2210)과 주변 발광 영역(2220)의 휘도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 33은 산란층의 두께를 바꾸어, 각각의 측정점 5점의 평균 정면 휘도를 나타내는 그래프이다.
도 34는 산란층의 두께를 바꾸어, 각각의 주변 발광 영역의 광량을 측정하여 5점 평균치를 보정한 경우의 휘도를 나타내는 그래프이다.
도 35는 각 평가 소자의 산란층이 없는 영역과 산란층이 있는 영역에서의 정면 휘도의 비를 나타내는 그래프이다.
도 36은 산란층이 있는 영역과 산란층이 없는 영역의 형광 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 37은 산란층이 있는 영역의 형광 스펙트럼의 측정 결과에 산란층이 없는 영역의 스펙트럼 강도를 2배로 하여, 산란층이 있는 영역의 스펙트럼에 겹쳐 쓴 그래프이다.
도 38은 광도의 방향 의존성의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 39는 도 38의 데이터를 정면광도로 규격화한 그래프이다.
도 40은 기포 직경 분포를 나타내는 그래프이다.
도 41은 기포 직경 2㎛일 때의, 1㎟당 기포 수와 광 취출 효율의 관계와 금회의 측정 결과를 비교한 그래프이다.
도 42는 평가 실험의 산란층용 유리, ITO막, Alq₃막의 굴절률을 나타내는 그래프이다.
도 43은 본 발명의 실시예2의 투광성 기판의 산란층의 소성 온도와 표면 거칠기의 관계를 측정한 결과를 도시하는 도면이다.
도 44는 본 발명의 실시예2의 투광성 기판의 산란층의 소성 온도와 굴절률의 관계를 측정한 결과를 도시하는 도면이다.
도 45는 본 발명의 실시예2의 투광성 기판을 사용하여 형성한 유기 LED 소자의 발광 상태를 도시하는 도면이다.
도 46은 비교예의 투광성 기판을 사용하여 형성한 유기 LED 소자의 발광 상태를 도시하는 도면이다.
도 47은 본 발명의 실시예2 및 비교예의 투광성 기판을 사용하여 형성한 유기 LED 소자의 전압-전류 특성을 도시하는 도면이다.
도 48은 본 발명의 실시예2 및 비교예의 투광성 기판을 사용하여 형성한 유기 LED 소자의 전류-휘도 특성을 도시하는 도면이다.
도 49는 본 발명의 실시예3의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성을 측정하기 위한 측정 장치를 도시하는 도면이다.
도 50은 비교예의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 스펙트럼 데이터를 도시하는 도면이다.
도 51은 비교예의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 스펙트럼 데이터를 도시하는 도면이다.
도 52는 본 발명의 실시예3의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 스펙트럼 데이터를 도시하는 도면이다.
도 53은 본 발명의 실시예3의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 스펙트럼 데이터를 도시하는 도면이다.
도 54는 본 발명의 실시예3의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 색 좌표를 도시하는 도면이다.
도 55는 본 발명의 실시예3의 유기 LED 소자의 산란층에 있어서의 깊이와 기포의 수의 관계를 도시하는 도면이다.
도 56은 본 발명의 실시예4의 산란층의 투과율을 측정하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 57은 본 발명의 실시예4의 산란층의 막 두께와 전체 광투과율의 관계를 측정한 결과를 도시하는 도면이다.
도 58은 본 발명의 실시예4의 산란층의 막 두께와 헤이즈 값의 관계를 도시하는 도면이다.
도 59는 본 발명의 실시예4의 전체 광투과율과 산란층이 없는 경우와 비교한 광 취출 효율비(광 취출 배율)을 도시하는 도면이다.
도 60은 본 발명의 실시예4의 헤이즈 값과 산란층이 없는 경우와 비교한 광 취출 효율비(광 취출 배율)를 도시하는 도면이다.

(실시 형태1)

이하, 도면을 사용하여 본 발명의 실시 형태1의 전극을 갖는 투광성 기판(유기 LED 소자용 적층체) 및 유기 LED 소자용 적층체를 구비한 유기 LED 소자에 대하여 설명한다. 도 1은 유기 LED 소자용 적층체 및 유기 LED 소자용 적층체를 구비한 유기 LED 소자의 구조를 도시하는 단면도이다.

본 발명의 유기 LED 소자는, 도 1에 도시된 바와 같이 전극을 갖는 투광성 기판(유기 LED 소자용 적층체)(100)과, 유기층(110)과, 반사성 전극(120)에 의해 구성된다. 전극을 갖는 투광성 기판(100)은 투광성의 유리 기판을 포함하는 기판(101)과, 산란층(102)과, 투광성 전극(103)에 의해 구성된다.

본 발명에서 사용되는 전극을 갖는 투광성 기판(100)은 투광성의 유리 기판(101)과, 상기 유리 기판 위에 형성된 유리를 포함하는 산란층(102)과 투광성 전극(103)을 구비하고, 상기 산란층이, 투과되는 광의 하나의 파장에 대하여 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 내에 분산된, 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질(104)을 구비하고, 상기 산란 물질의 상기 산란층 내 분포가 상기 산란층 내부로부터 상기 투광성 전극으로 갈수록 작아진다. 그리고 이 투광성 전극(103)은 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제3 굴절률을 갖는다.

또한, 유리를 포함하는 상기 산란층(102)의 절반의 두께(δ/2)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₁)와, 상기 투광성 전극과 대향하는 측의 상기 산란층의 표면(즉 기판측의 표면)으로부터 거리 x(δ/2<x≤δ)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)는 ρ₁≥ρ₂를 만족한다.

또한, 유리를 포함하는 상기 산란층의 투광성 전극측 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가 거리 x=2㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족한다. 이 점에 대해서는 후술하겠지만 도 55로부터도 명확하다. 또한, 도 55에서는 소성 온도 570℃ 및 580℃의 경우에 대하여 나타냈지만, 소성 온도를 약간 변화시켜도 마찬가지의 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 유리를 포함하는 상기 산란층의 투광성 전극측 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가, 거리 x=5㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족한다. 이 점에 대해서도 후술하겠지만 도 55로부터도 명확하다.

이 구성에 따르면, 기포나 석출 결정 혹은 베이스재와 다른 조성의 재료를 포함하는 산란 물질이 유리층을 포함하는 산란층 표층 및 바로 아래에 존재하는 확률이 산란층 내부보다 낮게 구성되어 있으며, 평활한 표면을 얻을 수 있다. 이로 인해, 예를 들어 유기 EL 소자를 형성하는 경우, 투광성 기판의 표면, 즉 산란층 표면이 평활하기 때문에 이 상층에 형성되는 투광성 전극(제1 전극) 표면이 평활하여, 이 상층에 도포법 등에 의해 발광 기능을 갖는 층 등을 형성하는 경우에도 발광 기능을 갖는 층을 균일하게 형성할 수 있어, 투광성 전극과, 발광 기능을 갖는 층 위에 형성되는 반사성 전극(제2 전극) 표면 사이의 전극간 거리도 균일하게 된다. 그 결과, 발광 기능을 갖는 층에 국소적으로 대전압이 인가되지도 않기 때문에 장기 수명화를 도모할 수 있다. 또한, 고해상도 디스플레이와 같이 미세 화소에 의해 구성하는 표시 장치를 형성하는 경우에는 미세한 화소 패턴을 형성할 필요가 있고, 표면의 요철은 화소의 위치나 크기에 편차가 발생하는 원인이 될뿐만 아니라, 이 요철에 의해 유기 EL 소자가 단락된다는 문제가 있었지만, 미세 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다.

또한, 산란층은 유리 기판 위에 직접 형성되어 있으나, 예를 들어 유리 기판 위에 스퍼터링법에 의해 실리카 박막을 형성한 후, 산란층을 형성하는 등, 배리어층을 개재하여 형성해도 좋다. 그러나, 유리 기판 위에 접착제나 유기층을 개재하지 않고 유리를 포함하는 산란층을 형성함으로써 매우 안정적이면서 평탄한 표면을 얻을 수 있는데다가, 무기 물질만으로 구성함으로써 열적으로 안정적이고 장수명의 광 디바이스를 형성하는 것이 가능해진다.

이와 같은 투광성 기판이 갖는 특성에 대하여 상세하게 설명한다.

유리 분말을 소성하는 경우, 유리 분말을 적합한 방법으로 도포한 상태의 개념도를 도 2에 나타낸다. 여기에서는 본 발명의 투광성 기판을 구성하는 산란층인 유리층의 최상부의 단면을 나타내고 있다. 이 상태는, 예를 들어 용제 혹은 수지와 용제를 혼합한 것에 유리 입자(G)를 분산시켜 원하는 두께로 도포함으로써 얻어진다. 예를 들어, 유리 입자(G)의 크기는 최대 길이 0.1로부터 10㎛ 정도의 것을 사용한다. 수지와 용제를 혼합한 경우에는 유리 입자(G)가 분산된 수지막을 가열하고, 수지를 분해함으로써 도 2의 상태가 얻어진다. 도 2는 간략하게 기재하고 있지만, 유리 입자 사이에는 간극이 벌어져 있다.

가령 유리 입자(G)가 유리 입자의 크기에 분포를 갖는다면, 큰 유리 입자(G) 사이의 간극에 작은 유리 입자가 들어가는 구조가 된다고 생각된다. 더욱 온도를 올리면, 유리의 연화 온도보다 10℃ 내지 20℃의 낮은 온도에서 유리의 입자끼리 융착되기 시작한다. 이때의 모습을 도 3에 도시한다. 유리 입자끼리 융착되면, 도 2의 유리 입자 사이에 형성된 간극은 유리가 연화됨으로써 변형되어 유리 내에 닫힌 공간을 형성한다. 유리 입자의 최상층에서는 유리 입자끼리 융착됨으로써 산란층(102)(유리층)의 최표면을 형성한다. 최표면(200)에서는, 닫힌 공간이 되지 않는 간극은 오목부로서 존재하고 있다.

더욱 온도를 올리면 유리의 연화, 유동이 진행되어 유리 내부의 간극은 구형의 기포를 형성하는 유리 최표면(200)에서는 유리 입자(G)의 간극에 기인하는 오목부는 평활화되어 간다. 이 모습을 도 4에 도시한다. 유리 입자(G)의 간극에 의한 기포뿐만 아니라, 유리가 연화될 때에 가스가 발생하여 기포를 형성하는 경우도 있다. 예를 들어, 유리층 표면에 유기물이 부착되어 있는 경우에는 그것이 분해되어 CO₂를 발생시켜 기포를 발생시키는 경우도 있다. 또한, 이렇게 열로 분해되는 물질을 도입하여 적극적으로 기포를 발생시켜도 좋다. 이러한 상태는 통상 연화 온도 부근에서 얻어진다. 유리의 점도는 연화 온도에서 10^7.6 푸아즈(poise)로 높고, 기포의 크기가 수 마이크로미터 이하이면 부상할 수 없다. 따라서 작은 기포를 발생하도록 재료 조성을 조정함과 함께 더욱 온도를 올리거나, 유지 시간을 길게 하는 것에 의해, 기포의 부상을 억제하면서 표면을 더욱 평활하게 하는 것이 가능하다. 이와 같이 하여, 표면을 평활하게 한 상태로부터 냉각하면 도 5에 도시된 바와 같은 산란 물질의 밀도가, 유리층 내부보다 표면에서 작아, 표면이 평활한 유리 산란층이 얻어진다.

이와 같이, 유리층을 형성하기 위한 재료 조성 및 소성 온도를 조정함으로써 유리층 내에는 기포를 남기면서, 또한 유리층 최표면에는 기포나 오목부의 발생을 억제하는 것이 가능하다. 즉, 산란 물질의 상승을 방지하고, 유리층에 잔류시켜 표면까지 상승되지 않도록 소성 온도 프로파일을 조정함과 함께 소성 시간을 조정함으로써 산란 특성이 우수하고, 표면 평활성이 높은, 전극을 갖는 투광성 기판을 제공하는 것이 가능해진다.

또한 이때에 처리 온도, 유리층용 유리 재료, 유리 입자의 크기, 기판 재료에 따라서는 유리층 최표면이 굴곡지는 경우가 있다. 그 개념도를 도 6에 도시한다. 여기서 굴곡이란, 주기(λ)가 10㎛ 이상인 것이다. 굴곡의 크기는 Ra에서 0.01㎛ 내지 5㎛ 정도이다. 이러한 굴곡이 존재하고 있는 경우에도 미시적인 평활성은 유지되고 있다. 처리 온도가 낮은 경우에는 최표면의 미시적인 오목부가 남은 경우가 있지만, 소성 시간을 오래 취함으로써 오목부의 형상은 도 7에 도시된 바와 같은 오버행 형상이 아니라, 도 8에 도시된 바와 같이 완만해진다. 여기서 오버행이란, 도 7과 같이 θ가 예각으로 되어 있는 것이며, 완만하면 도 8 중의 θ가 둔각 혹은 직각인 것을 의미한다. 이렇게 완만한 경우에는 이 오목부에 의해 유기 EL 소자가 전극간 단락을 일으킬 가능성은 낮다고 할 수 있다. 소성 온도는 유리 전이 온도로부터 40℃ 내지 60℃ 정도로 높은 것이 바람직하다. 온도가 너무 낮으면 소결 부족으로 되어 표면이 평활해지지 않으므로, 소성 온도는 유리 전이 온도로부터 50℃ 내지 60℃ 정도로 높은 것이 더욱 바람직하다.

또한, 결정화되기 쉬운 유리를 사용함으로써 유리층 내부에 결정을 석출시키는 것이 가능하다. 이때 결정의 크기가 0.1㎛ 이상이면, 광산란 물질로서 기능한다. 이때의 모습을 도 9에 도시한다. 소성 온도를 적절하게 선택함으로써 이렇게 유리층 최표면에서의 결정 석출을 억제하면서 유리층 내부에 결정을 석출시키는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 유리 전이 온도로부터 60℃ 내지 100℃ 정도로 온도를 높게 하는 것이 바람직하다. 이 정도의 온도가 상승하면 유리의 점성이 높아, 기포가 부상하지 않는다.

온도가 너무 높은 경우에는 유리층 최표면에서도 결정이 석출되어, 최표면의 평활성이 상실되기 때문에 바람직하지 않다. 개념도를 도 10에 도시한다. 따라서, 소성 온도는 유리 전이 온도로부터 60℃ 내지 80℃도 정도로 높게 하는 것이 더욱 바람직하고, 나아가 60℃ 내지 70℃로 높게 하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 방법에 의해 유리층 내에 기포나 석출 결정을 산란 물질로서 존재시켜, 유리 최표면에서는 그들의 발생을 억제하는 것이 가능하다. 이들이 가능한 것은 유리가 어느 온도 범위에서 스스로 평탄화되면서 기포는 부상하지 않는 고점성을 실현할 수 있거나, 혹은 결정을 석출할 수 있기 때문이다. 수지로는 상술한 바와 같은 고점성으로 프로세스를 제어하는 것은 곤란하고, 또한 결정을 석출시킬 수도 없다.

이와 같이, 재료 조성이나 소성 조건을 조정함으로써 상기 산란층 최표면의 산란 물질의 밀도가 상기 산란층 내부의 산란 물질의 밀도보다 작은 투광성 기판을 얻을 수 있다.

또한, 유리를 포함하는 상기 산란층의 반 정도의 두께에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ1)와, 산란층 최표면으로부터의 거리 x가 0≤x≤δ를 만족하는 x에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ2)가, ρ1≥ρ2를 만족하는 δ가 존재하는 투광성 기판을 사용함으로써 충분한 산란 특성을 가지면서 평활한 표면을 갖는 투광성 기판을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 산란층은 표면이 만곡면을 구성하는 굴곡을 형성함으로써, 상층에 형성하는 유기 EL 소자가 반사성 전극인 경우에는 투영에 의한 미관의 저하를 억제할 수 있다. 반사성 전극을 사용하는 경우에는 비발광 시에 반사성 전극에 의한 투영이 발생해버려 미관을 손상시키는 것이 과제였으나, 본 발명에 따르면 산란층을 형성할 때에 조건을 적합화함으로써 상층에 형성하는 패턴의 정밀도를 저하시키거나, 전극간 거리에 편차를 생기게 하거나 하지 않고, 또한 전극과 발광 기능을 갖는 층과의 접촉 면적을 증대시킬 수 있기 때문에 실효적인 소자 면적을 증대시킬 수 있어 수명이 길고 고휘도인 유기 EL 소자를 형성할 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 이 산란층 표면의 표면 거칠기(Ra)의, 표면의 굴곡의 파장(Rλa)에 대한 비(Ra/Rλa)가 1.0×10^-6 이상 3.0×10^-5 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 산란층 표면의 표면 거칠기(Ra)는 30㎚ 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 산란층의 표면 거칠기가 10㎚ 이하인 것이 바람직하다.

예를 들어, 이러한 투광성 기판 위에 유기 EL 소자를 형성하는 경우, 예를 들어 투광성 전극은 얇게 형성할 필요가 있으나, 이 투광성 전극이 기초의 영향을 받지 않고 형성할 수 있는 것은 표면 거칠기가 30㎚ 이하, 바람직하게는 10㎚ 이하이다. 표면 거칠기가 30㎚를 넘으면, 그 위에 형성되는 유기층의 피복성이 나빠지는 경우가 있어 유리 산란층 위에 형성되는 투명 전극과 다른 한쪽의 전극 사이에서 단락이 발생하는 경우가 있다. 전극간 단락에 의해 소자는 부등이 되지만, 과전류를 인가함으로써 수복되는 것이 가능한 경우가 있다. 수복을 가능하게 하는데 있어서, 유리 산란층의 거칠기는 바람직하게는 10㎚ 이하이며, 더욱 바람직하게는 3㎚ 이하이다.

또한, 어떤 재료계에서는 소성 온도를 570℃ 이상으로 했을 때에 표면 거칠기 10㎚ 이하로 할 수 있는 것이 공지되어 있다(하기 표 1 참조). 재료계에 의해 최적의 소성 조건은 상이하지만, 산란 물질의 종류나 크기를 컨트롤함으로써 산란 물질이 최표면에 존재하는 것을 억제하여 표면 평활성이 우수한 산란층을 얻을 수 있다.

또한, 산란 물질의 크기는 산란층 내에 기포가 있는 경우, 기포가 커지면 소성 등의 산란층 형성 프로세스에 의해 부력이 커져 부상하기 쉬워지고, 최표면에 도달하면 기포가 파열되어 표면 평활성을 현저하게 저하시키게 될 가능성이 있다. 또한 상대적으로 그 부분의 산란 물질의 수가 적어지기 때문에 그 부분만 산란성이 저하되기도 한다. 이렇게 큰 기포가 응집되면 불균일해져 시인되기도 한다. 또한, 직경이 5㎛ 이상인 기포의 비율이 15％ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 7％ 이하이다. 또한, 산란 물질이 기포 이외인 경우에도 상대적으로 그 부분의 산란 물질의 수가 적어지기 때문에 그 부분만 산란성이 저하되게 된다. 따라서 산란 물질의 최대 길이가 5㎛ 이상인 것의 비율이 15％ 이하인 것이 바람직하고, 바람직하게는 10％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 7％ 이하이다.

또한, 반사성 전극을 사용하는 경우에는 비발광 시에 반사성 전극에 의한 투영이 발생되어, 미관을 손상시키는 것이 과제였지만 산란층을 형성할 때에 조건을 최적화함으로써 산란층 표면에 굴곡 형상을 형성할 수 있다. 형성된 산란층 표면의 굴곡 측정을 행했다. 측정에는 도쿄 정밀제, SURFCOM1400D를 사용했다. 여기서 컷오프 파장은 2.5㎜로 했다. 계속하여 이 산란층을 갖는 유리 기판에 알루미늄을 80㎚ 진공 증착하고, 알루미늄층의 성막면의 확산 반사율을 측정하여 산란광의 비율을 산출했다. 측정에는 PERKIN ELMER사제의 LANBDA 950을 사용했다.

그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

여기서 A는 P₂O₅가 23.1㏖％, B₂O₃가 12.0㏖％, Li₂O가 11.6㏖％, Bi₂O₃가 16.6㏖％, TiO₂가 8.7㏖％, Nb₂O₅가 17.6㏖％, WO₃가 10.4㏖％인 것을 각 온도에서 소성한 것, B는 Bi₂O₃를 5.5㏖％로 감하고, Na₂O와 K₂O를 각각 4㏖％, 2.5㏖％ 추가한 것을 530℃에서 소성한 것, C는 산란층을 하기 표 12에 조성을 나타낸 것으로 구성하고, 소성한 것이다. A의 유리 전이 온도(Tg)는 499℃, B는 481℃이다.

이렇게 소성 조건을 조정함으로써 표면에 굴곡을 갖게 할 수 있고, 그에 의해 경면 반사성을 경감시키는 것이 가능해진다. 따라서, 산란층의 산란성이 적은 경우에 있어서도 반사 전극이 경면성을 갖는 것에 의한 투영을 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 산란층 내에 있어서의 상기 산란 물질의 함유율이 적어도 1vol％인 것이 바람직하다.

이것은 실험 결과로부터 1vol％ 이상 산란 물질이 함유되어 있을 때 충분한 광산란성을 얻을 수 있는 것을 알았다.

또한, 산란 물질로서는 기포인 경우와, 베이스층과는 다른 조성을 갖는 재료 입자인 경우와, 베이스층의 석출 결정인 경우가 있으며, 이들 단체이어도 좋고, 혼합이어도 좋다.

산란 물질이 기포인 경우에는 소성 온도 등의 소성 조건을 조정함으로써 기포의 크기나 기포 분포나 밀도를 조정 가능하다.

산란 물질이 베이스층과는 다른 조성을 갖는 재료 입자인 경우에는 재료 조성물의 조정, 소성 온도 등의 소성 조건을 조정함으로써 산란 물질의 크기나 분포나 밀도를 조정 가능하다.

상기 산란 물질이 상기 베이스층을 구성하는 유리의 석출 결정인 경우에는 소성 온도 등의 소성 조건을 조정함으로써 기포의 크기나 기포 분포나 밀도를 조정 가능하다.

또한, 파장(λ)(430㎚<λ<650㎚) 중 적어도 하나의 파장에 있어서의 베이스층의 제1 굴절률은 1.8 이상인 것이 바람직하다. 고굴절률 재료층을 형성하는 것은 곤란하지만, 유리 재료의 재료 조성을 조정함으로써 굴절률의 조정이 용이하게 된다.

이하 각 부재에 대하여 상세하게 설명한다.

<기판>

투광성 기판의 형성에 사용되는 투광성의 기판(101)으로서는, 주로 유리 기판 등 가시광에 대한 투과율이 높은 재료가 사용된다. 투과율이 높은 재료는 구체적으로는 유리 기판 이외에는 플라스틱 기판이 사용된다. 유리 기판의 재료로서는 알칼리 유리, 무알칼리 유리 또는 석영 유리 등의 무기 유리가 있다. 또한, 플라스틱 기판의 재료로서는 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리에테르, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리비닐알코올 및 폴리불화비닐리덴 및 폴리불화비닐 등의 불소 함유 중합체가 있다. 또한, 기판을 수분이 투과하는 것을 방지하기 위해 플라스틱 기판에 배리어성을 갖게 하는 구성으로 해도 좋다. 투광성의 기판(101)의 두께는 유리의 경우 0.1㎜ 내지 2.0㎜가 바람직하다. 단, 너무 얇으면 강도가 저하되므로 0.5㎜ 내지 1.0㎜인 것이 특히 바람직하다.

또한, 산란층을 유리 프릿으로 제작하기 위해서는 왜곡의 문제 등이 발생하므로 열팽창 계수는 50×10^-7/℃ 이상, 바람직하게는 70×10^-7/℃ 이상, 더욱 바람직하게는 80×10^-7/℃ 이상이 바람직하다.

또한, 산란층의 100℃ 내지 400℃에 있어서의 평균 열팽창 계수가 70×10^-7(℃^-1)로부터 95×10^-7(℃^-1)이며, 또한 유리 전이 온도가 450℃ 내지 550℃인 것이 바람직하다.

<산란층>

이하, 산란층의 구성, 제작 방법, 특성 및 굴절률의 측정 방법에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 상세한 것은 후술하겠지만, 본 발명의 주목적인 광 취출 효율의 향상을 실현하기 위해서 산란층의 굴절률은 투광성 전극 재료의 굴절률보다 동등하거나 혹은 높아야한다.

(계산 방법)

본 발명자들은 후술하는 산란층의 특성을 얻기 위해 광학 시뮬레이션을 행하여 각각의 파라미터에 대해 그 취출 효율에 끼치는 영향을 조사했다. 사용한 계산 소프트웨어는 OPTIS사제, 소프트 SPEOS이다. 본 소프트웨어는 광선 추적 소프트웨어임과 동시에, 산란층은 Mie 산란의 이론식을 적용하는 것이 가능하다. 실제로 전하 주입·수송층, 발광층 등의 발광 기능을 갖는 층으로서 사용되는 유기층의 두께는 실제는 합계 0.1㎛ 내지 0.3㎛ 정도이지만, 광선 추적에서는, 광선의 각도는 두께를 바꾸어도 바뀌지 않기 때문에 소프트웨어로 허용되는 최소 두께 1㎛로 했다. 유리 기판 및 산란층의 합계 두께도 마찬가지의 이유로 인하여 100㎛로 했다. 또한 간단하게 하기 위해, 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입층 및 발광층, 정공 주입·수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산했다. 계산에서는 이들 굴절률을 동일하게 하고 있지만, 유기층과 투광성 전극의 굴절률은 동일 정도의 값이며, 계산 결과를 크게 바꾸는 것은 아니다. 또한, 유기층이 얇기 때문에 엄밀하게 생각하면 간섭에 의한 도파로 모드가 성립되지만, 기하 광학적으로 취급해도 크게 결과를 바꾸는 일은 없기 때문에 금회의 발명의 효과를 계산에 의해 어림하기에는 충분하다. 유기층에서는 합계 6면으로부터 지향성을 갖지 않고 발광 광이 출사하는 것으로 한다. 전체 광속량을 1000lm로 하고 광선 개수를 10만개 혹은 100만개로 하여 계산했다. 투광성 기판으로부터 출사된 광은 투광성 기판의 상부 10㎛로 설치된 수광면에 의해 취하여 그의 조도로부터 취출 효율을 산출했다.

(구성)

본 실시 형태에서는, 산란층(102)은 전술한 바와 같이 도포 등의 방법에 의해 유리 기판 위에 유리 분말을 형성하고, 원하는 온도에서 소성함으로써 형성되고, 제1 굴절률을 갖는 베이스재(102)와, 상기 베이스재(102) 내에 분산된, 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질(104)을 구비하고, 상기 산란층 내부로부터 최표면으로 갈수록 상기 산란층 내의 상기 산란 물질의 층 내 분포가 작아지고, 유리층을 사용함으로써 전술한 바와 같이 우수한 산란 특성을 가지면서도 표면의 평활성을 유지할 수 있고, 발광 디바이스 등의 광 출사면측에 사용함으로써 매우 고효율의 광 취출을 실현할 수 있다.

또한, 산란층으로서는 코팅된 주 표면을 갖는 광투과율이 높은 재료(베이스재)가 사용된다. 베이스재로서는 유리, 결정화 유리, 투광성 수지, 투광성 세라믹스가 사용된다. 유리의 재료로서는 소다석회 유리, 붕규산염 유리, 무알칼리 유리, 석영 유리 등의 무기 유리가 있다. 또한, 베이스재의 내부에는 복수의 산란성 물질(104)(예를 들어, 기포, 석출 결정, 베이스재와는 다른 재료 입자, 분상 유리가 있다)이 형성되어 있다. 여기서, 입자란 고체의 작은 물질을 말하고, 예를 들어 필러나 세라믹스가 있다. 또한, 기포란 공기 혹은 가스의 물체를 말한다. 또한, 분상 유리란 2종류 이상의 유리상에 의해 구성되는 유리를 말한다. 또한, 산란 물질이 기포인 경우, 산란 물질의 직경이란 공극의 길이를 말한다.

또한, 본 발명의 주된 목적인 광 취출 효율의 향상을 실현하기 위해서는, 베이스재의 굴절률은 투광성 전극 재료의 굴절률과 동등하거나 혹은 높아야 한다. 굴절률이 낮은 경우, 베이스재와 투광성 전극 재료의 계면에 있어서, 전반사에 의한 손실이 발생하기 때문이다. 베이스재의 굴절률은, 적어도 발광층의 발광 스펙트럼 범위에 있어서의 일부분(예를 들어, 적, 청, 녹색 등)에 있어서 상회하고 있으면 되나, 발광 스펙트럼 범위 전역(430㎚ 내지 650㎚)에 걸쳐 상회하고 있는 것이 바람직하고, 가시광의 파장 범위 전역(360㎚ 내지 830㎚)에 걸쳐 상회하고 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 유기 LED 소자의 전극 사이의 단락을 방지하기 위하여 산란층 주 표면은 평활할 필요가 있다. 그를 위해서는 산란층의 주 표면으로부터 산란 물질이 돌출되어 있는 것은 바람직하지 않다. 산란 물질이 산란층의 주 표면으로부터 돌출하지 않기 위해서도 산란 물질이 산란층의 주 표면으로부터 0.2㎛ 이내에 존재하고 있지 않은 것이 바람직하다. 산란층의 주 표면의 JIS B0601-1994에 규정되는 산술 평균 거칠기(Ra)는 30㎚ 이하가 바람직하고, 10㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하고(표 1 참조), 1㎚ 이하가 특히 바람직하다. 산란 물질과 베이스재의 굴절률은 모두 높아도 상관없지만, 굴절률의 차(Δn)는 적어도 발광층의 발광 스펙트럼 범위에 있어서의 일부분에 있어서 0.2 이상인 것이 바람직하다. 충분한 산란 특성을 얻기 위해 굴절률의 차(Δn)는 발광 스펙트럼 범위 전역(430㎚ 내지 650㎚) 혹은 가시광의 파장 범위 전역(360㎚ 내지 830㎚)에 걸쳐 0.2 이상인 것이 더욱 바람직하다.

최대의 굴절률차를 얻기 위해서는, 상기 고 광투과율 재료로서는 고굴절률 유리, 산란 물질로서는 기체의 물체, 즉 기포라는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 베이스재의 굴절률은 가능한 한 높은 것이 바람직하기 때문에 베이스재를 고굴절률의 유리로 하는 것이 바람직하다. 고굴절률의 유리의 성분으로서 네트워크 포머로서는 P₂O₅, SiO₂, B₂O₃, Ge₂O, TeO₂로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상의 성분을, 고굴절률 성분으로서, TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, ZnO, BaO, PbO, Sb₂O₃로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상의 성분을 함유하는 고굴절률 유리를 사용할 수 있다. 그 밖에, 유리의 특성을 조정하는 의미에서, 알칼리 산화물, 알칼리토류 산화물, 불화물 등을 굴절률에 대하여 요구되는 물성을 손상시키지 않는 범위에서 사용해도 좋다. 구체적인 유리계로서는 B₂O₃-ZnO-La₂O₃계, P₂O₅-B₂O₃-R'₂O-R"O-TiO₂-Nb₂O₅-WO₃-Bi₂O₃계, TeO₂-ZnO계, B₂O₃-Bi₂O₃계, SiO₂-Bi₂O₃계, SiO₂-ZnO계, B₂O₃-ZnO계, P₂O₅-ZnO계 등을 들 수 있다. 여기서, R'은 알칼리 금속 원소, R"은 알칼리 토류금속 원소를 나타낸다. 또한, 이상은 예이며, 상기한 조건을 만족하는 구성이면, 이 예에 한정되는 것은 아니다.

베이스재에 특정한 투과율 스펙트럼을 갖게 함으로써 발광의 색을 변화시킬 수도 있다. 착색제로서는, 천이 금속 산화물, 희토류 금속 산화물, 금속 콜로이드 등의 공지의 것을 단독이나 혹은 조합하여 사용할 수 있다.

여기서, 일반적으로 백라이트나 조명 용도에서는 백색 발광시키는 것이 필요하다. 백색화는 적, 청, 녹색을 공간적으로 나누어 칠하는 방법(분리 칠법), 다른 발광색을 갖는 발광층을 적층하는 방법(적층법), 청색 발광한 광을 공간적으로 분리하여 형성한 색 변환 재료에 의해 색 변환하는 방법(색 변환법)이 알려져 있다. 백라이트나 조명 용도에서는 균일하게 백색을 얻으면 되므로 적층법이 일반적이다. 적층되는 발광층은 가색 혼합에 의해 백색이 되는 조합을 사용하는, 예를 들어 청록색층과 오렌지층을 적층하는 경우나, 적, 청, 녹색을 적층하는 경우가 있다. 특히, 조명 용도에서는 조사면에서의 색 재현성이 중요하여 가시광 영역에 필요한 발광 스펙트럼을 갖고 있는 것이 바람직하다. 청록색층과 오렌지층을 적층하는 경우에는 녹색의 발광 강도가 낮기 때문에 녹색을 많이 함유한 것을 조명하면 색 재현성이 나빠져버린다. 적층 방법은 공간적으로 색 배치를 바꿀 필요가 없다는 장점이 있는 한편, 이하 2개의 과제를 안고 있다. 첫번째 문제는 상기와 같이 유기층의 막 두께가 얇기 때문에 취출된 발광 광은 간섭의 영향을 받는다. 따라서, 보는 각도에 따라 색미가 변화하게 된다. 백색의 경우에는 인간의 눈의 색미에 대한 감도가 높기 때문에 이러한 현상은 문제가 되는 경우가 있다. 두번째 문제는 발광하고 있는 동안에 캐리어 밸런스가 어긋나 각 색에 의한 발광 휘도가 바뀌어, 색미가 바뀌는 것이다.

종래의 유기 LED 소자는 산란층 혹은 확산층에 형광체를 분산시키는 사상이 없기 때문에, 상술한 색미가 바뀌는 문제점을 해결할 수 없다. 그로 인해, 종래의 유기 LED 소자는 백라이트나 조명 용도로서는 아직 불충분했다. 그러나, 본 발명의 유기 LED 소자용 기판 및 유기 LED 소자는 산란 물질 또는 베이스재에 형광성 물질을 사용할 수 있다. 그로 인해, 유기층으로부터의 발광에 의해, 파장 변환을 행하여 색미를 변화시키는 효과를 초래할 수 있다. 이 경우에는 유기 LED의 발광색을 감하는 것이 가능하고, 또한 발광 광은 산란되어 출사되므로 색미의 각도 의존성이나 색미의 경시 변화를 억제할 수 있다.

(산란층의 제작 방법)

산란층의 제작 방법은 도포 및 소성에 의해 행하지만, 특히 10 내지 100㎛의 두꺼운 막을 대면적(大面積)으로 균일하면서 신속하게 형성한다는 관점에서 유리를 프릿 페이스트화하여 제작하는 방법이 바람직하다. 프릿 페이스트법을 활용하기 위해, 기판 유리의 열변형을 억제하기 위해 산란층의 유리의 연화점(Ts)이 기판 유리의 왜곡점(SP)보다 낮고, 또한 열팽창 계수(α)의 차가 작은 것이 바람직하다. 연화점과 왜곡점의 차는 30℃ 이상인 것이 바람직하고, 50℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 산란층과 기판 유리의 팽창률차는 ±10×10^-7(1/K) 이하인 것이 바람직하고, ±5×10^-7(1/K) 이하인 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 프릿 페이스트란, 유리 분말이 수지, 용제, 필러 등에 분산한 것을 가리킨다. 프릿 페이스트를 스크린 인쇄 등의 패턴 형성 기술을 사용하여 패터닝, 소성함으로써 유리층 피복이 가능해진다. 이하 기술 개요를 나타낸다.

(프릿 페이스트 재료)

1. 유리 분말

유리 분말 입경은 1㎛ 내지 10㎛이다. 소성된 막의 열팽창을 제어하기 위해 필러를 넣는 경우가 있다. 필러는 구체적으로는 지르콘, 실리카, 알루미나 등이 사용되고, 입경은 0.1㎛ 내지 20㎛이다.

이하에 유리 재료에 대하여 설명한다.

본 발명에서는, 상기 산란층의 베이스재가, P₂O₅가 20 내지 30㏖％, B₂O₃가 3 내지 14㏖％, Li₂O와 Na₂O와 K₂O의 총량이 10 내지 20㏖％, Bi₂O₃가 10 내지 20㏖％, TiO₂가 3 내지 15㏖％, Nb₂O₅가 10 내지 20㏖％, WO₃가 5 내지 15㏖％를 함유하고, 이상 성분의 합량이 90㏖％ 이상인 것을 사용한다.

산란층을 형성하는 유리 조성으로서는 원하는 산란 특성을 얻을 수 있고, 프릿 페이스트화하여 소성 가능하면 특별히 한정은 되지 않으나, 취출 효율을 최대화하기 위해서는 예를 들어 P₂O₅를 필수 성분으로서 함유하고, 또한 Nb₂O₅, Bi₂O₃, TiO₂, WO₃의 1성분 이상을 함유하는 계, B₂O₃, ZnO 및 La₂O₃를 필수 성분으로서 함유하고, Nb₂O₅, ZrO₂, Ta₂O₅, WO₃의 1성분 이상을 함유하는 계, SiO₂를 필수 성분으로서 함유하고, Nb₂O₅, TiO₂의 1성분 이상을 함유하는 계, Bi₂O₃를 주성분으로서 함유하고, 네트워크 형성 성분으로서 SiO₂, B₂O₃ 등을 함유하는 계 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 산란층으로서 사용하는 모든 유리계에 있어서, 환경에 대하여 악영향을 미치는 성분인 As₂O₃, PbO, CdO, ThO₂, HgO에 대해서는 원료 유래의 불순물로서 할 수 없이 혼입되는 경우를 제외하고 함유하지 않는다.

P₂O₅를 함유하고, Nb₂O₅, Bi₂O₃, TiO₂, WO₃의 1성분 이상을 함유하는 산란층은, ㏖％ 표기에 의해 P₂O₅ 15 내지 30％, SiO₂ 0 내지 15％, B₂O₃ 0 내지 18％, Nb₂O₅ 5 내지 40％, TiO₂ 0 내지 15％, WO₃ 0 내지 50％, Bi₂O₃ 0 내지 30％, 단 Nb₂O₅+TiO₂+WO₃+Bi₂O₃ 20 내지 60％, Li₂O 0 내지 20％, Na₂O 0 내지 20％, K₂O 0 내지 20％, 단 Li₂O+Na₂O+K₂O 5 내지 40％, MgO 0 내지 10％, CaO 0 내지 10％, SrO 0 내지 10％, BaO 0 내지 20％, ZnO 0 내지 20％, Ta₂O₅ 0 내지 10％의 조성 범위의 유리가 바람직하다.

각 성분의 효과는 ㏖％ 표기로 이하와 같다.

P₂O₅는 이 유리계의 골격을 형성하여 유리화시키는 필수 성분이지만, 함유량이 너무 작은 경우 유리의 실투성(失透性)이 커져 유리를 얻을 수 없게 되기 때문에 15％ 이상이 바람직하고, 18％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 함유량이 너무 크면 굴절률이 저하되기 때문에 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다. 따라서, 함유량은 30％ 이하가 바람직하고, 28％ 이하가 더욱 바람직하다.

B₂O₃는 유리 내에 첨가함으로써 내실투성을 향상시키고, 열팽창율을 저하시키는 성분인 임의 성분이지만, 함유량이 너무 큰 경우 굴절률이 저하되기 때문에 18％ 이하가 바람직하고, 15％ 이하가 더욱 바람직하다.

SiO₂는 미량을 첨가함으로써 유리를 안정화시키고, 내실투성을 향상시키는 성분인 임의 성분이지만, 함유량이 너무 큰 경우 굴절률이 저하되기 때문에 15％ 이하가 바람직하고, 10％ 이하가 더욱 바람직하고, 8％ 이하가 특히 바람직하다.

Nb₂O₅는 굴절률을 향상시키고, 내후성(耐候性)을 높이는 효과도 동시에 갖는 필수 성분이다. 그로 인해, 함유량은 5％ 이상이 바람직하고, 8％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 함유량이 너무 크면 실투성이 강해져 유리를 얻을 수 없게 되기 때문에 그 함유량은 40％ 이하가 바람직하고, 35％ 이하가 더욱 바람직하다.

TiO₂는 굴절률을 향상시키는 임의 성분이지만, 함유량이 너무 크면 유리의 착색이 강해져 산란층에 있어서의 손실이 커져버려, 광 취출 효율의 향상이라고 하는 목적을 달성할 수 없게 된다. 그 때문에 함유량은 15％ 이하가 바람직하고, 13％ 이하이면 더욱 바람직하다.

WO₃는 굴절률을 향상시키고, 유리 전이 온도를 저하시키고 소성 온도를 저하시키는 임의 성분이지만, 과도하게 도입하면 유리가 착색되어, 광 취출 효율의 저하를 초래하기 때문에 그 함유량은 50％ 이하가 바람직하고, 45％ 이하가 더욱 바람직하다.

Bi₂O₃는 굴절률을 향상시키는 성분이며, 유리의 안정성을 유지하면서 비교적 다량으로 유리 내에 도입할 수 있다. 그러나 과도하게 도입함으로써 유리가 착색되고, 투과율이 저하되는 문제점이 발생하기 때문에 함유량은 30％ 이하가 바람직하고, 25％ 이하가 더욱 바람직하다.

굴절률을 원하는 값보다 높게 하기 위해서는 상기 Nb₂O₅, TiO₂, WO₃, Bi₂O₃ 중 1성분 또는 그 이상을 반드시 함유해야 한다. 구체적으로는 (Nb₂O₅+TiO₂+WO₃+Bi₂O₃)의 합량이 20％ 이상인 것이 바람직하고, 25％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편 이들 성분의 합량이 너무 큰 경우 착색되거나, 실투성이 너무 강해지기 때문에 60％ 이하인 것이 바람직하고, 55％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Ta₂O₅는 굴절률을 향상시키는 임의 성분이지만, 첨가량이 너무 큰 경우 내실투성이 저하되는 것 외에 추가로, 가격이 높기 때문에 그 함유량은 10％ 이하가 바람직하고, 5％ 이하가 더욱 바람직하다.

Li₂O, Na₂O, K₂O 등의 알칼리 금속 산화물(R₂O)은 용융성을 향상시키고, 유리 전이 온도를 저하시키는 효과를 가짐과 동시에, 유리 기판과의 친화성을 높여, 밀착력을 높이는 효과를 갖는다. 그로 인해, 이들의 1종류 또는 2종류 이상을 함유하고 있는 것이 바람직하다. Li₂O+Na₂O+K₂O의 합량으로서 5％ 이상을 함유하는 것이 바람직하고, 10％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 유리의 안정성을 손상시켜버리는 것 외에, 모두 굴절률을 저하시키는 성분이기 때문에 유리의 굴절률이 저하되어, 원하는 광 취출 효율의 향상을 바랄 수 없게 된다. 그로 인해, 합계의 함유량은 40％ 이하인 것이 바람직하고, 35％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Li₂O는 유리 전이 온도를 저하시키고, 용해성을 향상시키기 위한 성분이다. 그러나, 함유량이 너무 많으면 실투성이 너무 높아져 균질의 유리를 얻을 수 없게 된다. 또한, 열팽창율이 너무 커져 기판과의 팽창률차가 커져버림과 함께, 굴절률도 저하되어 원하는 광 취출 효율의 향상을 달성할 수 없게 된다. 그로 인해, 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Na₂O, K₂O는 모두 용융성을 향상시키는 임의 성분이지만, 과도한 함유에 의해 굴절률이 저하되어 원하는 광 취출 효율을 달성할 수 없게 된다. 그로 인해, 함유량은 각각 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

ZnO는 굴절률을 향상시키고, 유리 전이 온도를 저하시키는 성분이지만, 과잉으로 첨가하면 유리의 실투성이 높아져 균질의 유리를 얻을 수 없게 된다. 그로 인해, 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하가 더욱 바람직하다.

BaO는 굴절률을 향상시킴과 동시에, 용해성을 향상시키는 성분이지만, 과잉으로 첨가하면 유리의 안정성을 손상시키기 때문에 그 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

MgO, CaO, SrO는 용융성을 향상시키는 임의 성분이지만, 동시에 굴절률을 저하시키는 성분이기 때문에 모두 10％ 이하인 것이 바람직하고, 8％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

고굴절률이면서 안정된 유리를 얻기 위해서는 상기 성분의 합량은 90％ 이상인 것이 바람직하고, 93％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 95％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

이상에 기재된 성분 외에, 필요한 유리의 특성을 손상시키지 않는 범위에서 청징제(淸澄劑)나 유리화 촉진 성분, 굴절률 조정 성분, 파장 변환 성분 등을 소량 첨가해도 좋다. 구체적으로 청징제로서는 Sb₂O₃, SnO₂를 들 수 있고, 유리화 촉진 성분으로서는 GeO₂, Ga₂O₃, In₂O₃, 굴절률 조정 성분으로서는 ZrO₂, Y₂O₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Yb₂O₃, 파장 변환 성분으로서는 CeO₂, Eu₂O₃, Er₂O₃ 등의 희토류 성분 등을 들 수 있다.

B₂O₃, La₂O₃를 필수 성분으로서 함유하고, Nb₂O₅, ZrO₂, Ta₂O₅, WO₃의 1성분 이상을 함유하는 산란층은, ㏖％ 표기로 B₂O₃ 20 내지 60％, SiO₂ 0 내지 20％, Li₂O 0 내지 20％, Na₂O 0 내지 10％, K₂O 0 내지 10％, ZnO 5 내지 50％, La₂O₃ 5 내지 25％, Gd₂O₃ 0 내지 25％, Y₂O₃ 0 내지 20％, Yb₂O₃ 0 내지 20％, 단 La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃+Yb₂O₃ 5％ 내지 30％, ZrO₂ 0 내지 15％, Ta₂O₅ 0 내지 20％, Nb₂O₅ 0 내지 20％, WO₃ 0 내지 20％, Bi₂O₃ 0 내지 20％, BaO 0 내지 20％의 조성 범위의 유리가 바람직하다.

각 성분의 효과는, ㏖％ 표기로 이하와 같다.

B₂O₃는 네트워크 형성 산화물이며, 이 유리계에 있어서의 필수 성분이다. 함유량이 너무 적은 경우, 유리를 형성하지 않게 되거나, 유리의 내실투성의 저하를 초래하기 때문에 20％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 25％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 함유량이 너무 많으면 굴절률이 저하되고, 또한 대항성의 저하를 초래하기 때문에 함유량은 60％ 이하로 제한되며, 더욱 바람직하게는 55％ 이하이다.

SiO₂는 이 계의 유리 중에 첨가되면 유리의 안정성을 향상시키는 성분이지만, 도입량이 너무 큰 경우, 굴절률의 저하나 유리 전이 온도의 상승을 초래한다. 그로 인해, 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 18％ 이하가 더욱 바람직하다.

Li₂O는 유리 전이 온도를 저하시키는 성분이다. 그러나, 도입량이 너무 큰 경우, 유리의 내실투성이 저하된다. 그로 인해, 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 18％ 이하가 더욱 바람직하다.

Na₂O 및 K₂O는 용해성을 향상시키지만, 도입에 의해 내실투성의 저하나 굴절률의 저하가 초래되기 때문에 각각 10％ 이하가 바람직하고, 8％ 이하가 더욱 바람직하다.

ZnO는 유리의 굴절률을 향상시킴과 함께, 유리 전이 온도를 저하시키는 필수 성분이다. 그로 인해, 도입량은 5％ 이상이 바람직하고, 7％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 첨가량이 너무 큰 경우 내실투성이 저하되어 균질의 유리를 얻을 수 없게 되기 때문에 50％ 이하인 것이 바람직하고, 45％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

La₂O₃는 고굴절률을 달성하고, 또한 B₂O₃계 유리에 도입하면 내후성을 향상시키는 필수 성분이다. 그로 인해, 함유량은 5％ 이상인 것이 바람직하고, 7％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 도입량이 너무 큰 경우, 유리 전이 온도가 높아지거나, 유리의 내실투성이 저하되어 균질의 유리를 얻을 수 없게 된다. 그로 인해, 함유량은 25％ 이하가 바람직하고, 22％ 이하가 더욱 바람직하다.

Gd₂O₃는 고굴절률을 달성하고, 또한 B₂O₃계 유리에 도입하면 내후성을 향상시키고, La₂O₃와 공존시킴으로써 유리의 안정성을 향상시키는 성분이지만, 도입량이 너무 큰 경우 유리의 안정성이 저하되기 때문에 그 함유량은 25％ 이하가 바람직하고, 22％ 이하가 더욱 바람직하다.

Y₂O₃ 및 Yb₂O₃는 고굴절률을 달성하고, 또한 B₂O₃계 유리에 도입하면 내후성을 향상시키고, La₂O₃와 공존시킴으로써 유리의 안정성을 향상시키는 성분이지만, 도입량이 너무 큰 경우, 유리의 안정성이 저하되기 때문에 함유량은 각각 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 바람직하다.

La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃ 등의 희토류 산화물은 고굴절률을 달성하고, 또한 유리의 내후성을 향상시키기 위해서는 필수적인 성분이기 때문에 이들 성분의 합량, La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃+Yb₂O₃는 5％ 이상인 것이 바람직하고, 8％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 그러나, 도입량이 너무 큰 경우, 유리의 내실투성이 저하되어 균질의 유리를 얻을 수 없게 되기 때문에 30％ 이하인 것이 바람직하고, 25％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

ZrO₂는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 너무 크면 내실투성이 저하되거나, 액상 온도가 과도하게 향상되기 때문에 함유량은 15％ 이하인 것이 바람직하고, 10％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Ta₂O₅는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 너무 크면 내실투성이 저하되거나, 액상 온도가 과도하게 향상되기 때문에, 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Nb₂O₅는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 너무 크면 내실투성이 저하되거나, 액상 온도가 과도하게 향상되기 때문에 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

WO₃는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 너무 크면 내실투성이 저하되거나, 액상 온도가 과도하게 향상되기 때문에 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Bi₂O₃는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 너무 크면 내실투성이 저하되거나, 유리에 착색이 발생하여 투과율의 저하를 초래하여 취출 효율을 저하시키기 때문에 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

BaO는 굴절률을 향상시키는 성분이지만, 함유량이 너무 크면 내실투성이 저하되기 때문에 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 목적과 합치시키기 위해서는, 이상에 기재된 성분의 합량은 90％ 이상인 것이 바람직하고, 95％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이상에 기재된 성분이외에도 청징, 용해성 향상 등의 목적으로 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 첨가해도 좋다. 이러한 성분으로서, 예를 들어 Sb₂O₃, SnO₂, MgO, CaO, SrO, GeO₂, Ga₂O₃, In₂O₃, 불소를 들 수 있다.

SiO₂를 필수 성분으로서 함유하고, Nb₂O₅, TiO₂, Bi₂O₃ 중 1성분 이상을 함유하는 산란층은 ㏖％ 표기로 SiO₂ 20 내지 50％, B₂O₃ 0 내지 20％, Nb₂O₅ 1 내지 20％, TiO₂ 1 내지 20％, Bi₂O₃ 0 내지 15％, ZrO₂ 0 내지 15％, Nb₂O₅+TiO₂+Bi₂O₃+ZrO₂ 5 내지 40％, Li₂O 0 내지 40％, Na₂O 0 내지 30％, K₂O 0 내지 30％, Li₂O+Na₂O+K₂O 1 내지 40％, MgO 0 내지 20％, CaO 0 내지 20％, SrO 0 내지 20％, BaO 0 내지 20％, ZnO 0 내지 20％의 조성 범위의 유리가 바람직하다.

SiO₂는 유리를 형성시키기 위한 네트워크 포머로서 작용하는 필수 성분이며, 그 함유량이 너무 적으면 유리를 형성하지 않게 되기 때문에 20％ 이상인 것이 바람직하고, 22％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

B₂O₃는 SiO₂와 비교적 소량 첨가함으로써 유리 형성을 도와 실투성을 저하시키나, 함유량이 너무 많으면 굴절률의 저하를 초래하기 때문에 그 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Nb₂O₅는 굴절률을 향상시키기 위한 필수 성분이며, 그 함유량은 1％ 이상인 것이 바람직하고, 3％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 그러나, 과잉으로 첨가함으로써 유리의 내실투성을 저하시켜 균질의 유리를 얻을 수 없게 되기 때문에 그 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

TiO₂는 굴절률을 향상시키기 위한 필수 성분이며, 그 함유량은 1％ 이상인 것이 바람직하고, 3％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 그러나, 과잉으로 첨가함으로써 유리의 내실투성을 저하시켜 균질의 유리를 얻을 수 없게 되고, 또한 착색을 초래하여 산란층을 광이 전파할 때의 흡수에 의한 손실을 크게 해버린다. 그로 인해, 그 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Bi₂O₃는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 과잉으로 첨가함으로써 유리의 내실투성을 저하시켜 균질의 유리를 얻을 수 없게 되고, 또한 착색을 초래하여 산란층을 광이 전파할 때의 흡수에 의한 손실을 크게 해버린다. 그로 인해, 그 함유량은 15％ 이하인 것이 바람직하고, 12％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

ZrO₂는 착색도를 악화시키지 않고 굴절률을 향상시키는 성분이지만, 함유량이 너무 큰 경우 유리의 내실투성이 저하되어 균질의 유리를 얻을 수 없게 된다. 그로 인해, 함유량은 15％ 이하가 바람직하고, 10％ 이하가 더욱 바람직하다.

고굴절률의 유리를 얻기 위해서는 Nb₂O₅+TiO₂+Bi₂O₃+ZrO₂가 5％ 이상인 것이 바람직하고, 8％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 이 합량이 너무 크면 유리의 내실투성이 저하되거나, 착색을 발생하거나 하기 때문에 40％ 이하가 바람직하고, 38％ 이하가 더욱 바람직하다.

Li₂O, Na₂O, K₂O는 용해성을 향상시킴과 함께 유리 전이 온도를 저하시키는 성분이며, 또한 유리 기판과의 친화성을 높이는 성분이다. 그로 인해 이들의 성분의 합량 Li₂O+Na₂O+K₂O는 1％ 이상인 것이 바람직하고, 3％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 알칼리 산화물 성분의 함유량이 너무 큰 경우, 유리의 내실투성이 낮아져, 균질의 유리를 얻을 수 없게 되기 때문에 그 함유량은 40％ 이하인 것이 바람직하고, 35％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

BaO는 굴절률을 향상시킴과 동시에 용해성을 향상시키는 성분이지만, 과도하게 함유한 경우 유리의 안정성을 손상시켜, 균질의 유리를 얻을 수 없게 되기 때문에 그 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 15％ 이하가 더욱 바람직하다.

MgO, CaO, SrO, ZnO는 유리의 용해성을 향상시키는 성분이며, 적절하게 첨가하면 유리의 내실투성을 저하시킬 수 있으나, 과도하게 함유하면 실투성이 높아져 균질의 유리를 얻을 수 없게 되기 때문에 그 함유량은 각각 20％ 이하가 바람직하고, 15％ 이하가 더욱 바람직하다.

본 발명의 목적에 합치시키기 위해서는, 이상에 기재된 성분의 합량은 90％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 이상에 기재된 성분 이외에도 청징, 용해성 향상 등의 목적으로 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 첨가해도 좋다. 이러한 성분으로서, 예를 들어 Sb₂O₃, SnO₂, GeO₂, Ga₂O₃, In₂O₃, WO₃, Ta₂O₅, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃를 들 수 있다.

Bi₂O₃를 주성분으로서 함유하고, 유리 형성 보조제로서 SiO₂, B₂O₃ 등을 함유하는 산란층은 ㏖％ 표기로 Bi₂O₃ 10 내지 50％, B₂O₃ 1 내지 40％, SiO₂ 0 내지 30％, 단, B₂O₃+SiO₂ 10 내지 40％, P₂O₅ 0 내지 20％, Li₂O 0 내지 15％, Na₂O 0 내지 15％, K₂O 0 내지 15％, TiO₂ 0 내지 20％, Nb₂O₅ 0 내지 20％, TeO₂ 0 내지 20％, MgO 0 내지 10％, CaO 0 내지 10％, SrO 0 내지 10％, BaO 0 내지 10％, GeO₂ 0 내지 10％, Ga₂O₃ 0 내지 10％의 조성 범위의 유리가 바람직하다.

각 성분의 효과는, ㏖％ 표기로 이하와 같다.

Bi₂O₃는 고굴절률을 달성하고, 또한 다량으로 도입해도 안정적으로 유리를 형성하는 필수 성분이다. 그로 인해, 그 함유량은 10％ 이상이 바람직하고, 15％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 과잉으로 첨가하면 유리에 착색이 발생하여 원래 투과해야 할 광을 흡수해서, 취출 효율이 저하되는 것 외에 추가로, 실투성이 높아져 균질의 유리를 얻을 수 없게 된다. 그로 인해, 함유량은 50％ 이하가 바람직하고, 45％ 이하가 더욱 바람직하다.

B₂O₃는 Bi₂O₃를 다량으로 함유하는 유리에 있어서, 네트워크 포머로서 작용하여 유리 형성을 돕는 필수 성분이며, 그 함유량은 1％ 이상이 바람직하고, 3％ 이상이 더욱 바람직하다. 그러나, 첨가량이 너무 큰 경우 유리의 굴절률이 저하되기 때문에 40％ 이하가 바람직하고, 38％ 이하가 더욱 바람직하다.

SiO₂는 Bi₂O₃를 네트워크 포머로서 유리 형성을 돕는 작용을 하는 성분이지만, 함유량이 너무 큰 경우 굴절률의 저하를 초래하기 때문에 30％ 이하가 바람직하고, 25％ 이하가 더욱 바람직하다.

B₂O₃와 SiO₂는 조합시킴으로써 유리 형성을 향상시키기 위해 그 합량은 5％ 이상인 것이 바람직하고, 10％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 도입량이 너무 큰 경우, 굴절률이 저하되기 때문에 40％ 이하인 것이 바람직하고, 38％인 것이 더욱 바람직하다.

P₂O₅는 유리 형성을 도우면서 착색도의 악화를 억제하는 성분이지만, 함유량이 너무 큰 경우 굴절률의 저하를 초래하기 때문에 20％ 이하가 바람직하고, 18％ 이하가 더욱 바람직하다.

Li₂O, Na₂O, K₂O는 유리 용해성을 향상시키고, 또한 유리 전이 온도를 저하시키기 위한 성분이지만, 과도하게 함유하면 유리의 내실투성이 저하되어 균질의 유리를 얻을 수 없게 된다. 이로 인해, 각각 15％ 이하가 바람직하고, 13％ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 이상의 알칼리 산화물 성분의 합량, Li₂O+Na₂O+K₂O가 너무 크면 굴절률의 저하를 초래하고, 또한 유리의 내실투성을 저하시키기 때문에 30％ 이하가 바람직하고, 25％ 이하가 더욱 바람직하다.

TiO₂는 굴절률을 향상시키는 성분이지만, 함유량이 너무 큰 경우 착색을 발생시키거나, 내실투성이 저하되어 균질의 유리를 얻을 수 없게 된다. 그로 인해, 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 18％ 이하가 더욱 바람직하다.

Nb₂O₅는 굴절률을 향상시키는 성분이지만, 도입량이 너무 크면 유리의 내실투성이 저하되어 안정된 유리를 얻을 수 없게 된다. 그로 인해, 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

TeO₂는 착색도를 악화시키지 않고 굴절률을 향상시키는 성분이지만, 과도한 도입에 의해 내실투성이 저하되어, 프릿화한 뒤에 소성했을 때의 착색의 원인이 되기 때문에 그 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 15％ 이하가 더욱 바람직하다.

GeO₂는 굴절률을 비교적 높게 유지하면서 유리의 안정성을 향상시키는 성분이지만, 매우 고가이기 때문에 함유량은 10％ 이하가 바람직하고, 8％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 함유하지 않는 것이 더욱 바람직하다.

Ga₂O₃는 굴절률을 비교적 높게 유지하면서 유리의 안정성을 향상시키는 성분이지만, 매우 고가이기 때문에 함유량은 10％ 이하가 바람직하고, 8％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 함유하지 않는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 목적에 합치시키기 위해서는 이상에 기재된 성분의 합량은 90％ 이상인 것이 바람직하고, 95％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이상에 기재된 성분 이외에도 청징, 용해성 향상, 굴절률 조정 등의 목적으로 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 첨가해도 좋다. 이러한 성분으로서, 예를 들어 Sb₂O₃, SnO₂, In₂O₃, ZrO₂, Ta₂O₅, WO₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃, Al₂O₃를 들 수 있다.

산란층을 형성하는 유리 조성으로서는 원하는 산란 특성을 얻을 수 있고, 프릿 페이스트화하여 소성 가능하면 특별히 한정은 되지 않으나, 취출 효율을 최대화하기 위해서는, 예를 들어 P₂O₅를 함유하고, Nb₂O₅, Bi₂O₃, TiO₂, WO₃의 1성분 이상을 함유하는 계, B₂O₃, La₂O₃를 필수 성분으로서 함유하고, Nb₂O₅, ZrO₂, Ta₂O₅, WO₃의 1성분 이상을 함유하는 계, SiO₂를 필수 성분으로서 함유하고, Nb₂O₅, TiO₂의 1성분 이상을 함유하는 계, Bi₂O₃를 주성분으로서 함유하고, 유리 형성 보조제로서 SiO₂, B₂O₃ 등을 함유하는 계 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 산란층으로서 사용하는 모든 유리계에 있어서, 환경에 대하여 악영향을 미치는 성분인 As₂O₃, PbO, CdO, ThO₂, HgO에 대해서는 원료 유래의 불순물로서 할 수 없이 혼입되는 경우를 제외하고 함유하면 안된다.

P₂O₅를 함유하고, Nb₂O₅, Bi₂O₃, TiO₂, WO₃의 1성분 이상을 함유하는 성분에 있어서는, 이하의 조성 범위의 유리가 바람직하다. 또한, 이하 조성은 ㏖％로 표기한다.

2. 수지

수지는 스크린 인쇄 후, 도막 내의 유리 분말, 필러를 지지한다. 구체예로서는 에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 아크릴 수지, 아세트산 비닐, 부티랄 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 로진 수지 등이 사용된다. 주제(主劑)로서 사용되는 것은 에틸셀룰로오스와 니트로셀룰로오스가 있다. 또한, 부티랄 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 로진 수지는 도막 강도 향상을 위한 첨가로서 사용된다. 소성 시의 탈바인더 온도는 에틸셀룰로오스에서 350℃ 내지 400℃, 니트로셀룰로오스에서 200℃ 내지 300℃이다.

3. 용제

수지를 용해하고 또한 인쇄에 필요한 점도를 조정한다. 또한, 인쇄 중에는 건조하지 않고, 건조 공정에서는 재빨리 건조시킨다. 비점 200℃ 내지 230℃의 것이 바람직하다. 점도, 고형분비, 건조 속도 조정을 위해 섞어 사용한다. 구체예로서는, 스크린 인쇄 시의 페이스트의 건조 적합성으로부터 에테르계 용제(부틸 카르비톨(BC), 부틸카르비톨아세테이트(BCA), 디에틸렌글리콜 디-n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜 부틸에테르, 트리프로필렌글리콜 부틸에테르, 아세트산 부틸셀로솔브), 알코올계 용제(α-테르피네올, 파인 오일, 다우아놀), 에스테르계 용제(2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올모노이소부틸레이트), 프탈산 에스테르계 용제[DBP(디부틸프탈레이트), DMP(디메틸프탈레이트), DOP(디옥틸프탈레이트)]가 있다. 주로 사용되고 있는 것은 α-테르피네올이나 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올모노이소부틸레이트)이다. 또한, DBP(디부틸프탈레이트), DMP(디메틸프탈레이트), DOP(디옥틸프탈레이트)는 가소제로서도 기능한다.

4. 기타

점도 조정, 프릿 분산 촉진을 위해 계면 활성제를 사용해도 좋다. 프릿 표면 개질을 위해 실란 커플링제를 사용해도 좋다.

(프릿 페이스트막의 제작 방법)

(1) 프릿 페이스트

유리 분말과 비히클을 준비한다. 여기서 비히클이란 수지, 용제, 계면 활성제를 혼합한 것을 의미한다. 구체적으로는, 50℃∼80℃로 가열한 용제 내에 수지, 계면 활성제 등을 투입하고, 그 후 4시간 내지 12시간 정도 정치한 후, 여과하여 얻을 수 있다.

다음에, 유리 분말과 비히클을 플라너터리 믹서에 의해 혼합한 후, 3축 롤에 의해 균일 분산시킨다. 그 후 점도 조정을 위해 혼련기로 혼련한다. 통상 유리 재료 70 내지 80wt％에 대하여 비히클 20 내지 30wt％로 한다.

(2) 인쇄

(1)에 의해 제작된 프릿 페이스트를 스크린 인쇄기를 사용하여 인쇄한다. 스크린판의 메쉬 거칠기, 유제의 두께, 인쇄 시의 누름 압력, 스퀴지 압입량 등에 의해 형성된, 프릿 페이스트막의 막 두께를 제어할 수 있다. 인쇄 후 소성로에 의해 건조시킨다.

(3) 소성

소성로에 의해 인쇄, 건조한 기판을 소성한다. 소성은 프릿 페이스트 내의 수지를 분해·소실시키는 탈바인더 처리와 유리 분말을 소결, 연화시키는 소성 처리를 포함한다. 탈바인더 온도는 에틸셀룰로오스에서 350℃∼400℃, 니트로셀룰로오스에서 200℃∼300℃이며, 30분 내지 1시간 대기 분위기에서 가열한다. 그 후 온도를 올려 유리를 소결, 연화시킨다. 소성 온도는 연화 온도로부터 연화 온도 +20℃이며, 처리 온도에 의해 내부에 잔존하는 기포의 형상, 크기가 상이하다. 그 후, 냉각하여 기판 위에 유리층이 형성된다. 얻어지는 막의 두께는 5㎛ 내지 30㎛이지만, 인쇄 시에 적층함으로써 더욱 두꺼운 유리층이 형성 가능하다.

또한, 상기에서 인쇄 공정을 닥터 블레이드 인쇄법, 다이 코팅 인쇄법을 사용하면 보다 두꺼운 막 형성이 가능해진다(그린 시트 인쇄). PET 필름 등 위에 막을 형성한 후, 건조하면 그린 시트가 얻어진다. 계속하여 롤러 등에 의해 그린 시트를 기판 위에 열 압착하고, 프릿 페이스트와 마찬가지의 소성 공정을 거쳐 소성막을 얻는다. 얻어지는 막의 두께는 50㎛ 내지 400㎛이지만, 그린 시트를 적층하여 사용함으로써 더욱 두꺼운 유리막이 형성 가능하다.

(산란층 내의 산란 물질의 밀도와 산란 물질의 직경)

도 11은 광 취출 효율(％)과 산란 물질의 함유율(vol％)의 관계를 나타내는 그래프이다. 이하, 간략하게 하기 위해 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입·수송층 및 발광층, 정공 주입·수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산했다. 여기서, 상기 그래프는 전자 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 발광층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 정공 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 산란층(두께 : 30㎛, 베이스재의 굴절률 : 1.9, 산란 물질의 굴절률 : 1.0), 투광성 기판(두께 : 100㎛, 굴절률 : 1.54), 광속 1000lm을 10만개로 분할하여 계산하였다(파장 550㎚). 그래프로 나타낸 바와 같이, 산란층 내에 있어서의 산란 물질의 함유율은 1vol％ 이상이 바람직하다. 산란 물질의 크기로 거동이 상이하지만, 산란층 내에 있어서의 산란 물질의 함유율이 1vol％이면, 광 취출 효율을 40％ 이상으로 할 수 있다. 또한, 산란층 내에 있어서의 산란 물질의 함유율이 5vol％ 이상이면, 광 취출 효율을 65％ 이상으로 할 수 있으므로 더욱 바람직하다. 또한, 산란층 내에 있어서의 산란 물질의 함유율이 10vol％ 이상이면, 광 취출 효율을 70％ 이상으로 향상시킬 수 있으므로 더욱 바람직하다. 또한, 산란층 내에 있어서의 산란 물질의 함유율이 15vol％ 근방이면 광 취출 효율을 80％ 이상으로 향상시킬 수 있으므로 특히 바람직하다. 또한, 산란층의 양산을 생각하면 제조 편차의 영향을 받기 어려운 10vol％ 내지 15vol％가 바람직하다.

또한, 그래프로부터 산란 물질의 직경과 광 취출 효율의 관계도 알았다. 구체적으로는 산란 물질의 직경이 1㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％인 범위에서도 광 취출 효율을 70％ 이상으로 할 수 있고, 특히 산란 물질의 함유율이 2vol％ 내지 15vol％의 범위이면 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있다. 또한, 산란 물질의 직경이 2㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％인 범위에서도 광 취출 효율을 65％ 이상으로 할 수 있고, 특히 산란 물질의 함유율이 5vol％ 이상이면 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있다. 또한, 산란 물질의 직경이 3㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％인 범위에서도 광 취출 효율을 60％ 이상으로 할 수 있고, 특히 산란 물질의 함유율이 5vol％ 이상이면 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있다. 또한, 산란 물질의 직경이 5㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％인 범위에서도 광 취출 효율을 50％ 이상으로 할 수 있고, 특히 산란 물질의 함유율이 10vol％ 이상이면 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있다. 또한, 산란 물질의 직경이 7㎛이면 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％인 범위에서도 광 취출 효율을 45％ 이상으로 할 수 있고, 특히 산란 물질의 함유율이 10vol％ 이상이면 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있다. 또한, 산란 물질의 직경이 10㎛이면 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％인 범위에서도 광 취출 효율을 40％ 이상으로 할 수 있고, 특히 산란 물질의 함유율이 15vol％ 이상이면 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있다. 이상으로부터, 산란 물질의 직경이 큰 경우 함유율이 많아질수록 광 취출 효율이 향상되는 것을 알았다. 한편, 산란 물질의 직경이 작은 경우 함유율이 적어도 광 취출 효율이 향상되는 것을 알았다.

(산란 물질의 굴절률)

도 12는 광 취출 효율(％)과 산란 물질의 굴절률의 관계를 나타내는 그래프이다. 이하, 간략하게 하기 위해, 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입·수송층 및 발광층, 정공 주입·수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산했다. 여기서, 상기 그래프는 전자 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 발광층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 정공 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 산란층(두께 : 30㎛, 베이스재의 굴절률 : 2.0, 산란 물질의 직경 : 2㎛, 산란 물질의 수 : 약 3600만개, 산란 물질의 함유량 : 15vol％), 투광성 기판(두께 : 100㎛, 굴절률 : 1.54), 광속 1000lm을 10만개로 분할하여 계산하였다(파장 550㎚). 그래프로 나타낸 바와 같이, 베이스재의 굴절률(2.0)과 산란 물질의 굴절률의 차가 0.2 이상(산란 물질의 굴절률이 1.8 이하)이면 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있으므로 특히 바람직하다. 또한, 베이스재의 굴절률과 산란 물질의 굴절률의 차가 0.1이어도(산란 물질의 굴절률이 1.9), 광 취출 효율을 65％ 이상으로 할 수 있다.

(산란층의 두께)

도 13은 광 취출 효율(％)과 산란 물질의 함유율(vol％)의 관계를 나타내는 그래프이다. 이하, 간략하게 하기 위해, 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입·수송층 및 발광층, 정공 주입·수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산했다. 여기서, 상기 그래프는 전자 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 발광층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 정공 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 산란층(베이스재의 굴절률 : 2.0, 산란 물질의 직경 : 2㎛, 산란 물질의 굴절률 : 1.0), 투광성 기판(두께 : 100㎛, 굴절률 : 1.54), 광속 1000lm을 10만개로 분할하여 계산하였다(파장 550㎚). 그래프로 나타낸 바와 같이, 산란층 내에 있어서의 산란 물질의 함유율이 1vol％ 이상이면 산란층의 두께가 15㎛ 이하이어도 광 취출 효율을 55％ 이상으로 할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 산란층 내에 있어서의 산란 물질의 함유율이 20vol％ 이상이면 산란층의 두께가 60㎛ 이상이어도 광 취출 효율을 70％ 이상으로 할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 산란층 내에 있어서의 산란 물질의 함유율이 5vol％ 내지 15vol％이면 산란층의 두께가 15㎛ 이하나 60㎛ 이상이어도 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있으므로 특히 바람직하다.

(산란 물질의 수)

도 14는 광 취출 효율(％)과 산란 물질(입자)의 개수(개/㎟)의 관계를 나타내는 그래프이다. 이하, 간략하게 하기 위해 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입·수송층 및 발광층, 정공 주입·수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산했다. 여기서, 상기 그래프는 전자 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 발광층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 정공 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 산란층(베이스재의 굴절률 : 2.0, 산란 물질의 직경 : 2㎛, 산란 물질의 굴절률 : 1.0), 투광성 기판(두께 : 100㎛, 굴절률 : 1.54), 광속 1000lm을 10만개로 분할하여 계산하였다(파장 550㎚). 그래프로 나타낸 바와 같이, 산란층의 두께에 관계없이 산란 물질의 수에 의해 광 취출 효율이 바뀌는 것을 알았다. 그래프로 나타낸 바와 같이, 산란층 1㎟당 산란 물질의 수가 1×10⁴개 이상이면 광 취출 효율을 55％ 이상으로 할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 산란층 1㎟당 산란 물질의 수가 2.5×10⁵개 이상이면 광 취출 효율을 75％ 이상으로 할 수 있으므로 더욱 바람직하다. 또한, 산란층 1㎟당 산란 물질의 수가 5×10⁵ 내지 2×10⁶개이면 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있으므로 특히 바람직하다. 여기서, 산란 물질의 직경이 60㎛ 이상이든 3×10⁶개이든 광 취출 효율을 70％ 이상으로 할 수 있다.

(산란층의 베이스재의 투과율)

도 15는 광 취출 효율(％)과 산란층의 베이스재의 1㎜t％에 있어서의 투과율의 관계를 나타내는 그래프이다. 이하, 간략하게 하기 위해 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입·수송층 및 발광층, 정공 주입·수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산했다. 여기서, 상기 그래프는 전자 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 발광층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 정공 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 산란층(두께 : 30㎛, 베이스재의 굴절률 : 2.0, 산란 물질의 직경 : 2㎛, 산란 물질의 굴절률 : 1.0, 산란 물질의 수: 약 3600만개, 산란 물질의 함유량 : 15vol％), 투광성 기판(두께 : 100㎛, 굴절률 : 1.54), 광속 1000lm을 10만개로 분할하여 계산했다. 그래프로 나타낸 바와 같이, 산란층의 베이스재의 투과율이 50％이어도 광 취출 효율은 55％ 이상으로 할 수 있다. 또한, 산란층의 베이스재의 투과율이 90％이면, 광 취출 효율은 80％ 이상으로 할 수 있다. 베이스재를 유리로 한 경우, 그 투과율은 98％ 정도이기 때문에 광 취출 효율은 80％를 초과할 수 있다.

(음극의 반사율)

도 16은 광 취출 효율(％)과 음극의 반사율(％)의 관계를 나타내는 그래프이다. 이하, 간략하게 하기 위해 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입·수송층 및 발광층, 정공 주입·수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산했다. 여기서, 상기 그래프는 전자 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 발광층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 정공 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 산란층(두께 : 30㎛, 베이스재의 굴절률 : 2.0, 산란 물질의 직경 : 2㎛, 산란 물질의 굴절률 : 1.0, 산란 물질의 수 : 약 3600만개, 산란 물질의 함유량 : 15vol％), 투광성 기판(두께 : 100㎛, 굴절률 : 1.54), 광속 1000lm을 10만개로 분할하여 계산하였다(파장 550㎚). 그래프로 나타낸 바와 같이, 음극의 반사율이 저하되면 광 취출 효율도 저하된다. 여기서, 청색 LED의 음극 반사율은 80％ 내지 90％이기 때문에 광 취출 효율이 40％ 내지 50％를 얻을 수 있는 것을 알았다. 여기서, 특허 문헌 1의 유기 LED 소자는 반사율 100％를 상정하고, 그 광 취출 효율이 약 50％이다. 한편, 본 발명의 유기 LED 소자의 반사율을 100％로 하여 특허 문헌 1의 유기 LED 소자의 반사율과 동일한 조건으로 한 경우, 그래프로부터 알 수 있듯이 그의 광 취출 효율은 80％를 초과한다. 즉, 본 발명의 유기 LED 소자의 광 취출 효율은, 특허 문헌 1의 유기 LED 소자의 광 취출 효율에 비해 1.6배 좋은 것을 알았다. 따라서, 본 발명의 유기 LED는 형광등을 대신하는 조명용 광원으로서 사용될 수 있다.

(산란층과 양극의 굴절률)

도 17은 산란층에 출사하는 광의 비율과 산란층의 베이스재의 굴절률의 관계를 나타내는 그래프이다. 이하, 간략화를 위해 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입·수송층 및 발광층, 정공 주입·수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산했다. 여기서, 상기 그래프는 전자 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 발광층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 정공 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 산란층(두께 : 30㎛, 산란 물질의 직경 : 2㎛, 산란 물질의 굴절률 : 1.0, 산란 물질의 수 : 약 3600만개, 산란 물질의 함유량 : 15vol％), 투광성 기판(두께 : 100㎛, 굴절률 : 1.54), 광속 1000lm을 10만개로 분할하여 계산하였다(파장 550㎚). 그래프로 나타낸 바와 같이, 양극의 굴절률이 산란층의 굴절률보다 큰 경우 산란층의 표면에서 전반사가 발생하여 산란층에 진입하는 광의 양이 줄어든다. 따라서, 광의 취출 효율이 저하되는 것을 알았다. 따라서, 본 발명의 산란층의 굴절률은 양극의 굴절률과 동등하거나 혹은 그 이상인 것이 바람직하다.

(산란층의 베이스재의 굴절률과 백색 발광 색미의 관계)

도 18은 파장과 산란층의 베이스재의 굴절률의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 19는 파장과 수광면 조도의 관계를 나타내는 결과이다. 또한, 도 19의 (a)는 도 18의 케이스1에, 도 19의 (b)는 도 18의 케이스2에, 도 19의 (c)는 도 18의 케이스3에, 도 19의 (d)는 도 18의 케이스4에 대응하는 스펙트럼도이다. 이하, 간략하게 하기 위해, 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입·수송층 및 발광층, 정공 주입·수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산했다. 여기서, 상기 그래프는 전자 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 발광층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 정공 주입·수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 산란층(두께 : 30㎛, 베이스재의 굴절률 : 2.0, 산란 물질의 직경 : 2㎛, 산란 물질의 굴절률 : 1.0, 산란 물질의 수 : 약 3600만개, 산란 물질의 함유량 : 15vol％), 투광성 기판(두께 : 100㎛, 굴절률 : 1.54), 광속 1000lm을 10만개로 분할하여 계산했다. 또한, 투광성 전극의 굴절률을 1.9로 했다. 도 19에 도시된 바와 같이, 산란층의 베이스재의 굴절률이 유기층 및 투광성 전극의 굴절률보다 낮은 경우, 그 파장에서의 취출 효율이 저하되어 색미가 변화되는 것을 알았다. 구체적으로 설명하면 도 19의 (c)로부터 알 수 있듯이 파장이 550㎚ 이상인 경우, 굴절률이 1.9 이하로 되면 발광 효율이 저하되는 것을 알았다. 즉, 유기 LED 소자의 붉은 빛에 있어서 특성이 열화된다. 이 경우에는 소자의 구성으로서, 붉은 빛을 강하게 한 소자를 형성하는 것이 필요해진다.

(산란층의 굴절률의 측정 방법)

산란층의 굴절률을 측정하기 위해서는, 하기의 2개의 방법이 있다.

하나는, 산란층의 조성을 분석하고, 그 후 동일한 조성의 유리를 제작하고, 프리즘법에 의해 굴절률을 평가한다. 다른 하나는, 산란층을 1 내지 2㎛까지 얇게 연마하고, 거품이 없는 10㎛Φ 정도의 영역에서 엘립소 측정하여 굴절률을 평가한다. 또한, 본 발명에서는 프리즘법에 의해 굴절률을 평가하는 것을 전제로 하고 있다.

(산란층의 표면 거칠기)

산란층은 투광성 전극이 형성되는 주 표면을 갖고 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 산란층은 산란 물질을 함유하고 있다. 상술한 바와 같이, 산란 물질의 직경으로서는 크면 클수록 함유량이 적어도 광 취출 효율의 향상이 도모된다. 그러나, 발명자의 실험에 따르면 직경이 크면 클수록 산란층의 주 표면으로부터 돌출한 경우에 산란층의 주 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 커지는 경향이 있다. 상술된 바와 같이 산란층의 주 표면에는 투광성 전극이 형성된다. 그로 인해, 산란층의 주 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 클수록 투광성 전극과 산란층 사이에서 단락되어 유기 EL 소자가 발광하지 않는 문제가 있다. 상술한 특허 문헌 1은, 단락 0010에 있어서 기판에 형성된 요철이 수㎛ 정도라도 문제인 것이 개시되어 있지만, 발명자들의 실험에 의하면 ㎛의 단위로는 유기 EL 소자의 발광이 얻어지지 않는 것을 알았다.

<투광성 전극>

투광성 전극(양극)(103)은 유기층(110)에 의해 발생한 광을 외부로 취출하기 위해 80％ 이상의 투광성이 요구된다. 또한, 많은 정공을 주입하기 위해 일함수가 높은 것이 요구된다. 구체적으로는, ITO(Indium Tin Oxide), SnO₂, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(ZnO-Al₂O₃ : 알루미늄이 도핑된 아연 산화물), GZO(ZnO-Ga₂O₃ : 갈륨이 도핑된 아연 산화물), Nb 도프 TiO₂, Ta 도프 TiO₂ 등의 재료가 사용된다. 양극(103)의 두께는 100㎚ 이상이 바람직하다. 또한, 양극(103)의 굴절률은 1.9 내지 2.2이다. 여기서, 캐리어 농도를 증가시키면 ITO의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 시판되고 있는 ITO는 SnO₂가 10wt％인 것이 표준으로 되어 있지만, 이것으로부터 Sn 농도를 증가시킴으로써 ITO의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 단, Sn 농도 증가에 의해 캐리어 농도는 증가하지만, 이동도 및 투과율의 저하가 있기 때문에 이들 균형을 위해 Sn양을 정할 필요가 있다.

또한, 투광성 전극을 음극으로 해도 되는 것은 물론이다.

<유기층(발광 기능을 갖는 층)>

유기층(110)은 발광 기능을 갖는 층이며, 정공 주입층(111)과, 정공 수송층(112)과, 발광층(113)과, 전자 수송층(114)과, 전자 주입층(115)에 의해 구성된다. 유기층(110)의 굴절률은 1.7 내지 1.8이다.

<정공 주입층>

정공 주입층(111)은 양극(103)으로부터의 정공 주입 장벽을 낮추기 위해 이온화 퍼텐셜의 차가 작은 것이 요구된다. 정공 주입층(111)에 있어서의 전극 계면으로부터의 전하의 주입 효율의 향상은 소자의 구동 전압을 저하시킴과 함께 전하의 주입 효율을 높인다. 고분자에서는, 폴리스티렌술폰산(PSS)이 도프된 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT : PSS), 저분자에서는 프탈로시아닌계의 구리 프탈로시아닌(CuPc)이 널리 사용된다.

<정공 수송층>

정공 수송층(112)은 정공 주입층(111)으로부터 주입된 정공을 발광층(133)으로 수송하는 역할을 한다. 적절한 이온화 퍼텐셜과 정공 이동도를 갖는 것이 필요하다. 정공 수송층(112)은, 구체적으로는 트리페닐아민 유도체, N,N'-비스(1-나프틸)-N,N'-디페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스[N-페닐-N-(2-나프틸)-4'-아미노비페닐-4-일]-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(NPTE), 1,1-비스[(디-4-트릴아미노)페닐]시클로헥산(HTM2) 및 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민(TPD) 등이 사용된다. 정공 수송층(112)의 두께는 10㎚ 내지 150㎚가 바람직하다. 두께는 얇으면 얇을수록 저전압화할 수 있지만, 전극간 단락의 문제로 인해 10㎚ 내지 150㎚인 것이 특히 바람직하다.

<발광층>

발광층(113)은 주입된 전자와 정공이 재결합하는 장소를 제공하고, 또한 발광 효율이 높은 재료를 사용한다. 상세하게 설명하면 발광층(113)에 사용되는 발광 호스트 재료 및 발광 색소의 도핑 재료는 양극 및 음극으로부터 주입된 정공 및 전자의 재결합 중심으로서 기능하고, 또한 발광층에 있어서의 호스트 재료에의 발광 색소의 도핑은 높은 발광 효율을 얻음과 함께, 발광 파장을 변환시킨다. 이들은 전하 주입을 위한 적절한 에너지 레벨을 갖는 것, 화학적 안정성이나 내열성이 우수하고, 균질의 아몰퍼스 박막을 형성하는 것 등이 요구된다. 또한, 발광색의 종류나 색순도가 우수한 것이나 발광 효율이 높은 것이 요구된다. 유기 재료인 발광 재료에는 저분자계와 고분자계의 재료가 있다. 또한, 발광 기구에 의해 형광 재료, 인광 재료로 분류된다. 발광층(113)은, 구체적으로는 트리스(8-퀴놀리놀레이트)알루미늄착체(Alq₃), 비스(8-히드록시)퀴날딘알루미늄페녹사이드(Alq'₂OPh), 비스(8-히드록시)퀴날딘알루미늄-2,5-디메틸페녹사이드(BAlq), 모노(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)리튬착체(Liq), 모노(8-퀴놀리놀레이트)나트륨착체(Naq), 모노(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)리튬착체, 모노(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)나트륨착체 및 비스(8-퀴놀리놀레이트)칼슘착체(Caq₂) 등의 퀴놀린 유도체의 금속 착체, 테트라페닐부타디엔, 페닐퀴나크리돈(QD), 안트라센, 페릴렌 및 코로넨 등의 형광성 물질을 들 수 있다. 호스트 재료로서는 퀴놀리놀레이트 착체가 바람직하고, 특히 8-퀴놀리놀 및 그의 유도체를 배위자로 한 알루미늄착체가 바람직하다.

<전자 수송층>

전자 수송층(114)은 전극으로부터 주입된 전자를 수송한다는 역할을 한다. 전자 수송층(114)은, 구체적으로는 퀴놀리놀알루미늄착체(Alq₃), 옥사디아졸 유도체(예를 들어, 2,5-비스(1-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸(BND) 및 2-(4-t-부틸페닐)-5-(4-비페닐)-1,3,4-옥사디아졸(PBD) 등), 트리아졸 유도체, 바소페난트롤린 유도체, 시롤 유도체 등이 사용된다.

<전자 주입층>

전자 주입층(115)은 전자의 주입 효율을 높이는 것이 요구된다. 전자 주입층(115)은, 구체적으로는 음극 계면에 리튬(Li), 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속을 도프한 층을 형성한다.

<반사성 전극>

반사성 전극(음극)(120)은 일함수가 작은 금속 또는 그의 합금이 사용된다. 음극(120)은 구체적으로는 알칼리 금속, 알칼리 토류금속 및 주기율표 제3족의 금속등을 들 수 있다. 이 중, 저렴하고 화학적 안정성이 좋은 재료이기 때문에 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 또는 이들의 합금 등이 바람직하게 사용된다. 또한, Al, MgAg의 공증착막, LiF 또는 Li₂O의 박막 증착막 위에 Al을 증착한 적층 전극 등이 사용된다. 또한, 고분자계에서는 칼슘(Ca) 또는 바륨(Ba)과 알루미늄(Al)의 적층 등이 사용된다.

또한, 반사성 전극을 양극으로 해도 되는 것은 물론이다.

<투광성 전극을 갖는 투광성 기판(유기 LED 소자용 적층체)의 제조 방법>

이하에, 도면을 사용하여 본 발명의 투광성 전극을 갖는 투광성 기판의 제조 방법을 설명한다. 도 20은 본 발명의 투광성 전극을 갖는 투광성 기판의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 발명의 투광성 전극을 갖는 투광성 기판의 제조 방법은, 투광성 기판을 준비하는 공정(스텝 1100)과, 투광성 기판 위에 유기 LED 소자의 발광 광의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 베이스재 내부에 형성되고 베이스재와 다른 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층을 형성하는 공정(스텝 1110)과, 산란층 위에 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제2 굴절률을 갖는 투광성 전극을 형성하는 공정(스텝 1120)을 갖는다.

처음으로, 투광성 기판을 준비한다(스텝 1100). 여기서, 투광성 기판은 구체적으로는 유리 기판이나 플라스틱 기판이 사용된다.

다음으로, 유기 LED 소자의 발광 광의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 베이스재 내부에 형성되고 베이스재와 다른 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층을 준비한다. 그리고, 준비한 산란층을 투광성 기판 위에 형성한다(스텝 1110).

다음으로, 산란층 위에 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제2 굴절률을 갖는 투광성 전극을 형성한다(스텝 1120). 구체적으로 설명하면 기판 위에 ITO를 성막하고, 그 ITO막에 에칭을 실시함으로써 형성한다. ITO는 스퍼터링이나 증착에 의해 유리 기판 전면에 균일하게 성막할 수 있다. 포토리소그래피 및 에칭에 의해 ITO 패턴을 형성한다. 이 ITO 패턴이 투광성 전극(양극)이 된다. 레지스트로서는 페놀 노볼락 수지를 사용하여 노광 현상을 행한다. 에칭은 습식 에칭 혹은 드라이 에칭 중 무엇이든 괜찮으나, 예를 들어 염산 및 질산의 혼합 수용액을 사용하여 ITO를 패터닝할 수 있다. 레지스트 박리재로서는 예를 들어 모노에탄올아민을 사용할 수 있다.

<유기 LED 소자의 제조 방법>

이하에, 도면을 사용하여 본 발명의 유기 LED 소자의 제조 방법을 설명한다. 도 21은 본 발명의 유기 LED 소자의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 발명의 유기 LED 소자의 제조 방법은 투광성 기판을 준비하는 공정(스텝 1100)과, 투광성 기판 위에 유기 LED 소자의 발광 광의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 베이스재 내부에 형성되고 베이스재와 다른 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층을 형성하는 공정(스텝 1110)과, 산란층 위에 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제2 굴절률을 갖는 투광성 전극을 형성하는 공정(스텝 1120)과, 투광성 전극 위에 유기층을 형성하는 공정(스텝 1200)과, 유기층 위에 반사성 전극을 형성하는 공정(스텝 1210)을 갖는다.

상술한 스텝 1100으로부터 스텝 1120을 행한 후, 투광성 전극 위에 유기층을 형성한다(스텝 1200). 여기서, 유기층은 도포법과 증착법의 병용에 의해 형성된다. 예를 들어, 유기층의 어느 1층 이상이 도포법에 의해 형성되면, 그 밖의 층은 증착법에 의해 형성된다. 도포법에 의해 형성한 층 후에, 그 위의 층을 증착법으로 형성하는 경우, 증착법에 의해 유기층을 형성하기 전에 농축 건조 경화를 행한다. 또한, 유기층은 도포법만으로 혹은 증착법만으로 형성하도록 해도 좋다.

다음으로, 유기층 위에 반사성 전극을 형성한다(스텝 1210). 구체적으로 설명하면 유기층 위에 알루미늄 등의 금속 재료를 증착함으로써 반사성 전극을 형성한다.

다음으로, 상술한 공정에 의해 형성된 유기 EL 발광 소자를 밀봉하기 위해 밀봉용의 대향 기판을 제조하는 공정에 대하여 설명한다. 우선, 소자 기판과는 다른 유리 기판을 준비한다. 이 유리 기판을 가공하여 포수재(捕水材)를 수납하기 위한 포수재 수납부를 형성한다. 포수재 수납부는 유리 기판에 레지스트를 도포하고, 노광, 현상에 의해 기판의 일부를 노출시킨다. 이 노출 부분을 에칭에 의해 얇게 함으로써 포수재 수납부를 형성한다.

도 22에 도시된 바와 같이, 이 포수재 수납부(1300)에 산화칼슘 등의 포수재(1310)를 배치한 후, 2매의 기판을 포개어 접착한다. 또한, 도 22는 유기 EL 표시 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 구체적으로는, 대향 기판(1320)의 포수재 수납부(1300)가 형성된 면에 디스펜서를 사용하여 시일재(1330)를 도포한다. 시일재(1330)로서, 예를 들어 에폭시계 자외선 경화성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 시일재(1330)는 유기 LED 소자와 대향하는 영역의 외주 전체에 도포한다. 2매의 기판을 위치 정렬하여 대향시킨 후, 자외선을 조사하여 시일재를 경화시켜 기판끼리를 접착한다. 이 후, 시일재의 경화를 보다 촉진시키기 위해, 예를 들어 80℃의 크린 오븐 내에서 1시간의 열처리를 실시한다. 이 결과, 시일재 및 한 쌍의 기판에 의해 유기 EL 소자가 존재하는 기판 사이와, 기판의 외부가 격리된다. 포수재(1310)를 배치함으로써 밀봉된 공간에 잔류 또는 침입해 오는 수분 등에 의한 유기 EL 소자의 열화를 방지할 수 있다.

유기층(110)으로부터의 발광이 화살표의 방향으로 출사된다. 기판(101)의 유기 LED 소자가 형성된 면과는 반대측의 면, 즉 출사면에 광학 시트(1340)를 부착한다. 광학 시트(1340)는 편광판과 1/4 파장판을 갖고 있으며, 반사 방지막으로서 기능한다. 이 광학 시트(1340)가 형성된 면측에 유기 박막층으로부터의 광이 취출된다.

기판의 외주 부근의 불필요 부분을 절단 제거하고, 양극 배선(1350)에 신호 전극 드라이버를 접속하고, 음극 접속 배선에 주사 전극 드라이버를 접속한다. 기판 단부에 있어서 각 배선에 접속되는 단자부가 형성되어 있다. 이 단자부에 이방성 도전 필름(ACF)을 부착하고, 구동 회로가 형성된 TCP(Tape Carrier Package)를 접속한다. 구체적으로는 단자부에 ACF를 가압착한다. 계속하여 구동 회로가 내장된 TCP를 단자부에 본압착한다. 이에 의해 구동 회로가 실장된다. 이 유기 EL 표시 패널이 하우징에 형성되어 유기 EL 표시 장치가 완성된다. 상기는 도트 매트릭스 표시 소자의 경우를 나타냈지만, 캐릭터 표시이어도 좋고, 또 소자 사양에 따라서는 상기한 구성에 한하지 않는다.

(실시 형태2)

<유기 LED 소자의 다른 구성예>

다음으로, 도면을 사용하여, 본 발명의 실시 형태2의 전극을 갖는 투광성 기판(유기 LED 소자용 적층체) 및 유기 LED 소자용 적층체의 구성에 대하여 설명한다. 또한, 도 1과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 번호를 부여하고, 설명을 생략한다. 도 23은 본 발명의 유기 LED 소자용 적층체 및 유기 LED 소자용 적층체의 다른 구조를 도시하는 단면도이다. 본 발명의 다른 유기 LED 소자는 투광성 전극을 갖는 투광성 기판(유기 LED 소자용 적층체)(1400)과, 유기층(1410)과, 반사성 전극(120)에 의해 구성된다. 투광성 전극을 갖는 투광성 기판(1400)은 투광성의 기판(101)과, 산란층(1401)과, 투광성 전극(103)에 의해 구성된다. 유기층(1410)은 정공 주입·수송층(1411)과, 발광층(1412)과, 전자 주입·수송층(1413)에 의해 구성된다.

여기서, 도 1의 유기 LED 소자의 발광층(113)은 3개의 층에 의해 구성되어 있다. 3개 중 어느 한 층은 3색의 발광색(적, 녹, 청) 중 어느 한 색을 발광하도록 형성되어 있다. 그러나, 도 23의 유기 LED 소자의 발광층(1412)은 산란층(1401)의 내부에 형성되는 복수의 산란 물질(1420)을 적색 및 녹색의 발광을 행하는 형광 발광 재료(예를 들어, 필러)로 함으로써 청색만을 발광하는 하나의 층에 의해 구성할 수 있다. 즉, 본 발명의 유기 LED 소자의 다른 구성에 따르면 발광층을 청·녹·적색 중 어느 한 색을 발광하는 층으로 할 수 있어, 유기 LED 소자를 다운 사이즈할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 상기 실시 형태에서는 투광성 전극과 반사성 전극에 의해 유기층을 사이에 둔 구성에 대하여 설명했지만, 양쪽의 전극을 투광성으로 하고 양면 발광형의 유기 EL층을 구성하도록 해도 좋다.

또한, 본 발명의 투광성 전극을 갖는 투광성 기판은 유기 EL 소자에 한정되지 않고, 무기 EL 소자, 액정 등, 다양한 발광 디바이스, 혹은 광량 센서, 태양 전지등의 수광 디바이스 등 광 디바이스의 고효율화에 유효하다.

실시예

(산란층의 효과의 실증)

이하, 광 취출 효율의 향상을 위해 산란층이 효과적이라는 실증을 설명한다. 시료 1은 본 발명의 산란층을 구비한 실시예이며, 시료 2가 내부에 산란 물질이 형성되어 있지 않은 산란층을 구비한 비교예이다. 계산 방법은 상술한 산란층의 계산 방법과 동일하다. 이하, 각 조건 및 결과(전방면 취출 효율)를 하기 표 2에 나타낸다.

실시예와 비교예의 전방면 취출 효율의 비교 결과를 도 24에 나타낸다. 도 24의 (a) 및 (b)는 각각 시료 2와 시료 1의 조건에 있어서, 정면으로부터 관측한 결과를 도시하는 도면이다. 도 24에 도시된 바와 같이 본 발명의 전극을 갖는 투광성 기판(유기 LED 소자용 적층체) 및 유기 LED 소자에 따르면, 미처치인 경우에 20％ 정도의 광 취출 효율을 80％ 정도까지 향상시키는 것이 가능해진다.

이하에, 도면을 사용하여 본 발명의 전극을 갖는 투광성 기판이 외부 취출 효율을 개선하고 있는 것을 확인하기 위하여 행한 평가 실험의 내용 및 결과에 대하여 설명한다.

우선, 도 25 및 도 26에 도시된 평가 소자를 준비했다. 여기서, 도 25는 평가 소자의 구조를 도시한, 도 26의 C 방향으로부터 본 A-A선에 있어서의 단면도이다. 도 26은 도 25의 B 방향으로부터 본 평가 소자의 상면도이다. 또한, 도 26은 유리 기판(1610)과 산란층(1620)의 위치 관계를 명확히 하기 위해 유리 기판(1610)과 산란층(1620)만을 기재하고 있다.

평가 소자는 유리 기판(1610)과, 산란층(1620)과, ITO(Indium Tin Oxide)막(1630)과, Alq₃(트리스(8-퀴놀리놀레이트)알루미늄착체)막(1640)과, Ag막(1650)을 갖는다. 여기서, 산란층의 유무에 의한 광 취출 효율의 차이를 비교하기 위해 평가 소자를 산란층이 있는 영역(1600A)과 산란층이 없는 영역(1600B)의 2개로 나누었다. 산란층이 있는 영역(1600A)의 평가 소자는 유리 기판(1610) 위에 산란층(1620)이 형성되어 있다. 산란층이 없는 영역(1600B)의 평가 소자는 유리(1610) 위에 ITO막(1630)이 형성되어 있다.

유리 기판은 아사히 가라스 가부시키가이샤제 유리 기판 PD200을 사용했다. 이 유리는 왜곡점 570℃, 열팽창 계수 83×10^-7(1/℃)이다. 이러한 고왜곡점과 높은 열팽창 계수를 갖는 유리 기판은 유리 프릿 페이스트를 소성하여 산란층을 형성하는 경우에 적합하다.

산란층(1620)은 고굴절률 유리 프릿 페이스트층이다. 여기에서는, 산란층 (1620)으로서 하기 표 3에 나타내는 조성을 갖는 유리를 제작했다. 이 유리의 유리 전이 온도는 483℃, 굴복점은 528℃, 열팽창 계수는 83×10^-7(1/℃)이다. 이 유리의 F선(486.13㎚)에서의 굴절률(nF)은 2.03558, d선(587.56㎚)에서의 굴절률(nd)은 1.99810, C선(656.27㎚)에서의 굴절률(nC)은 1.98344이다. 굴절률은 굴절률계(가루뉴 광학공업사제, 상품명 : KRP-2)에 의해 측정했다. 유리 전이점(Tg) 및 굴복점(At)은 열분석 장치(Bruker사제, 상품명 : TD5000SA)에 의해 열팽창법에 의해 승온 속도 5℃/분으로 측정했다.

이하의 수순으로 산란층(1620)을 형성했다. 표 3의 비율로 나타낸 조성이 되도록 분말 원료를 조합했다. 조합된 분말 원료를 알루미나제의 볼밀에 의해 12시간 건식 분쇄하여 평균 입경(d50, 적산치 50％의 입도, 단위 ㎛)이 1 내지 3㎛인 유리 분말을 제작했다. 그리고, 얻어진 유리 분말 75g을, 유기 비히클(α-테르피네올 등에 에틸셀룰로오스를 10질량％ 정도 용해한 것) 25g과 혼련하여 페이스트 잉크(유리 페이스트)를 제작했다. 이 유리 페이스트를 전술한 유리 기판 위에 소성 후의 막 두께가 15㎛, 30㎛, 60㎛, 120㎛로 되도록 균일하게 인쇄하고, 이것을 150℃에서 30분간 건조한 후, 일단 실온으로 복귀시켜 450℃까지 45분 승온하다가, 450℃로 10시간 유지하고, 그 후 550℃까지 12분 승온하다가 550℃로 30분간 유지하고, 그 후 실온까지 3시간 강온하여 유리 기판 위에 유리층을 형성했다. 막 두께 120㎛의 산란층에 대해서는 막 두께가 60㎛로 될 때까지 표면을 연마했다. 이에 의해 형성된 유리막 내에는 많은 기포가 함유되어 있어, 이에 의한 산란이 발생한다. 한편 산란층 유리 최표면에는 굴곡이 있기는 하지만, 기포가 개구되는 등 유기 LED의 전극간 단락의 원인이 되는 국소적인 요철은 보이지 않았다.

도 27은 산란층의 표면의 굴곡을 나타내는 그래프이다. 도 27의 (A)는 막 두께 60㎛의 산란층의 표면의 굴곡을 나타내고, 도 27의 (B)는 막 두께 120㎛의 산란층을 연마하여 얻어진 막 두께 60㎛의 산란층의 표면의 굴곡을 나타낸다. 도 28은 도 27의 (A)에서의 굴곡 경사면의 각도를 산출한 그래프이다. 도 27의 (A) 및 도 27의 (B)는 표면 조도계(도쿄정밀제, SURFCOM 1400D)를 사용하여 측정했다. 굴곡에 의한 산란층의 경사면의 각도는 최대 27° 정도이며, 이 각도는 패시브형 유기 LED 패널에 사용되는 개구 절연막의 에지부의 테이퍼각(40 내지 50°)보다 작아, 유기막, 금속막 등의 커버리지에 지장은 없다고 사료된다. 또한, 이 굴곡은 프릿 제작 시에 유리 입자의 분급을 하지 않아, 큰 입자가 들어 있다. 이에 의해 소성 시에 큰 입자의 부분이 굴곡이 되어 남는 것이 원인이라고 사료된다. 따라서, 입자의 크기를 작고 또한 균일하게 함으로써 굴곡은 피할 수 있다. 또한, 국소적인 거칠기의 측정 결과예를 도 29에 나타낸다. 도 29의 (A)는 산란층의 표면을 연마하고 있지 않은 경우이며, 도 29의 (B)는 표면을 연마한 경우이다. 연마되지 않은 산란층의 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)는 31.0㎚, 연마된 산술 평균 거칠기(Ra)는 23.5㎚이었다. 도 29로부터 알 수 있듯이, 산란층의 표면에는 국소적인 돌기는 보이지 않고, 연마되지 않은 산란층의 표면의 측정 결과(도 29의 (A))는 경면 연마된 산란층의 표면의 측정 결과(도 29의 (B))와 닮은 요철 형상으로 되어 있다. 이것은 산란체가 기포이며, 또한 기포가 표면에는 존재하지 않기 때문이다. 유기 재료에 산란재를 섞은 경우(베이스재로서 수지를, 산란재로서 고형 입자를 사용한 경우)에는 산란재가 표면에 노출되는 경우가 있기 때문에 산란재 표면의 거칠기를 평활하게 하여 유기 LED 소자의 단락을 방지할 필요가 있다.

한편 연마를 한 것은 평활한 표면이 형성되어 있다.

각 산란층을 갖는 기판의 전체 광투과율과 헤이즈 값을 측정했다. 측정 장치로서, 스가 시험기 헤이즈 미터 HGM-2를 사용했다. 레퍼런스로서, 상술한 유리 기판 PD200의 원래의 판을 측정했다. 측정한 결과를 하기 표 4에 나타낸다.

이와 같이 산란층의 막 두께가 두꺼워짐에 따라 산란성이 강해져 있는 것을 알았다.

산란층(1620) 및 산란층(1620)이 형성되어 있지 않은 유리 기판(1610) 위에 ITO막(1630)을 막 두께가 150㎚로 되도록 스퍼터링에 의해 성막했다. 스퍼터링은 실온에서 실시하여 Ar 99.5SCCM, O₂ 0.5SCCM, 압력 0.47Pa, 투입 전력 2.35W/㎠이었다. 그 후, 증착 장치를 사용하여 ITO막(1630) 위에 Alq₃막(1640)을, Alq₃막(1640) 위에 Ag막(1650)을 각각 막 두께가 200㎚ 및 70㎚로 되도록 성막했다. 금회의 평가에서는 Ag막(1650)의 상방측으로부터 자외선을 조사하고, Alq₃막(1640)을 여기했다. Ag막(1650)의 막 두께가 두꺼운 경우에는 자외선이 투과되지 않고, 너무 얇으면 Alq₃막(1640)으로부터의 형광 광이 반사되지 않고 투과되어버린다. Ag막(1650)의 막 두께를 70㎚로 함으로써 320㎚의 자외광의 경우 25％ 정도를 투과할 수 있고, 한쪽에서 형광 광 중 Ag막(1650)을 투과하는 비율을 1％ 이하로 억제하는 것이 가능해졌다. Alq₃막(1640)은 Ag막(1650)측으로부터 입사해 온 자외선에 의해 여기되지만, Alq₃막(1640)의 Ag막(1650)에 가까운 측에서는 유리 기판(1610)측에 발광한 광과 Ag막(1650)측에 발광하여 Ag에 의해 반사하여 유리 기판측으로 진행하는 광의 간섭에 의해 서로 약화시킨다. 왜냐하면 광로차는 적은 한편, Ag에 의한 반사에 의해 위상이 π정도 어긋나기 때문이다. 이 문제에 대해서는 Alq₃막(1640)의 막 두께를 200㎚로 두껍게 함으로써 해결할 수 있어 측정되는 발광 휘도를 올릴 수 있었다.

상술한 바와 같이 제작된 평가 소자를 사용하여 즉시 발광 특성을 평가했다. 발광 휘도 측정 평가 방법을 도 21에 나타낸다. 여기 광원에는 아사히 글래스사제 수은 크세논 램프(상품명 : SUNCURE202-LS)(2100)를 사용했다. 광원으로부터는 가시 성분도 있기 때문에 이것을 가시광 필터(2110)를 사용하여 제거했다. 평가 소자(1600)의 바로 앞에는 스테인리스제 애퍼쳐(15㎜×10㎜)(2120)를 배치하고, 자외선 빔을 정형했다. 평가 소자(1600)에 입사한 자외광의 일부는 Ag막(1650)을 투과하고 Alq₃막(1640)을 여기하여 형광을 발한다. 자외광을 평가 소자(1600)의 산란층이 있는 영역(1600A)과, 산란층이 없는 영역(1600B)에 조사하여 각각의 형광 휘도를 휘도계(2140)에 의해 측정했다. 휘도계는 코니카 미놀타사제(상품명 : LS-110)를 사용하여 휘도계 앞에는 자외선 필터(2130)를 삽입했다.

도면을 사용하여 측정점을 나타낸다. 도 31은 도 26에 대응하는 도면이다. 도 31에 도시된 바와 같이, 측정점은 자외선 조사 영역의 중심 및 네 코너로 합계 5점이다. 산란층(1620)이 없는 부분에서는 자외선 조사 영역과 형광 발광 영역은 동일하지만, 산란층(1620)이 있는 경우 형광 발광 영역은 자외선 조사 영역에 해당하는 강한 중앙 발광 영역(2210)과, 그의 외측에서 주변으로 감에 따라 발광이 약해지는 주변 발광 영역(2220)의 2개로 분류할 수 있다. 중앙 발광 영역(2210)과 주변 발광 영역(2220)의 휘도 분포의 예를 도 32에 나타낸다. 여기에서는 도 31의 D-D선에서의 휘도를 측정했다. 도 32로부터 알 수 있듯이, 산란층이 있는 경우 형광 발광 영역(중앙 발광 영역(2210))뿐만 아니라, 그의 주위로부터도 광을 취출할 수 있는 것을 알았다. 이것은 본 발명의 유기 LED 소자를 조명에 사용한 경우, 종래의 유기 LED 소자에 비해 휘도가 높은 효과가 있다고 할 수 있다.

도 33은 산란층의 두께(15㎛, 30㎛, 60㎛, 연마 후 60㎛)를 바꾸고, 각각의 측정점 5점의 평균 정면 휘도를 나타낸다. 이렇게 산란층의 막 두께가 두꺼워짐에 따라 정면 휘도가 커지고 있는 것을 알았다. 또한, 산란층 막 두께 60㎛에서 표면 연마품은 미연마의 것과 동일 정도의 휘도로 되어 있다. 이것으로부터 휘도가 상승하고 있는 것은 표면 굴곡이 아니라, 본 발명의 기포 함유 고굴절률 유리층에 의한 산란이 주원인이라고 사료된다.

실제로는, 전술한 바와 같이 주변 발광 영역(2220)을 갖는다. 주변으로부터 취출되는 광은 도 32에 도시된 바와 같이 중앙 발광 영역으로부터 멀어짐에 따라 휘도가 저하되어 중앙 발광 영역의 단부로부터 8㎜ 정도의 지점에서 거의 0으로 된다. 본 발명을 적용한 제품을 생각한 경우, 발광부의 크기가 이 8㎜보다 충분히 큰 경우에는 주변 발광 영역으로부터 취출되는 광도, 취출되는 광속으로서 생각해도 지장없다. 도 34는 산란층의 두께(15㎛, 30㎛, 60㎛, 연마 후 60㎛)를 바꾸고, 각각의 주변 발광 영역의 광량을 측정하여 5점 평균치를 보정한 경우의 휘도를 나타낸다. 구체적으로는, 주변 발광 영역의 휘도 분포를 측정하여 전체의 광속량을 산출한다. 그 값을 중앙 발광 영역의 면적에 의해 나눈 값을 중앙 발광 영역의 휘도에 더하여 보정한다. 산란층이 없는 영역에서는 주변 발광 영역이 존재하지 않기 때문에, 산란층이 있는 영역과의 정면 휘도비는 더욱 커지고 있는 것을 알았다.

도 35는 각 평가 소자의 산란층이 없는 영역과 산란층이 있는 영역에서의 정면 휘도의 비를 나타낸다. 이렇게 본 발명의 산란층을 삽입함으로써 자외선 조사 영역에서만 산란층이 없는 경우의 1.7 내지 2.0배의 정면 휘도가 얻어져 주변 발광부까지 고려한 경우에는 2.2배 내지 2.5배에 도달할 것으로 추정할 수 있다.

다음으로, 산란층(두께 : 30㎛)이 있는 영역과 산란층이 없는 영역의 형광 스펙트럼을 히따찌 하이테크놀러지스사제 형광 광도계(상품명 : F4500)에 의해 측정했다. 측정 결과를 도 36에 도시한다. 또한, 산란층이 없는 영역의 스펙트럼 강도를 2배로 하여, 산란층이 있는 영역의 스펙트럼과 겹쳐 쓴 것을 도 37에 도시한다. 도 36 및 도 37로부터 명백해진 바와 같이 산란층이 있는 영역과 산란층이 없는 영역에서는 스펙트럼 형상은 거의 동일하고 발광 강도는 2배 정도인 것을 알았다. 그 결과, 유기 LED 소자에서는 소자 내부의 간섭에 의해 발광 스펙트럼이 변화하여 휘도가 변화하는 경우가 있지만, 여기에서는 그 영향은 없다고 할 수 있다.

다음으로, 광도의 방향 의존성을 측정했다. 측정 방법은 도 30에 도시된 측정 방법과 동일하여 휘도계의 위치를 바꾸면서 휘도를 측정하고, 그 값으로부터 광도를 산출했다. 측정 결과를 도 28에 도시한다. 도 39는 도 38의 데이터를 정면광도에 의해 규격화한 것이다. 이렇게 산란층의 유무에 상관없이 광도의 각도 의존성은 변화하지 않고, 무지향성이 강한 것이 확인되었다. 이것으로부터, 정면 휘도로 확인된 본 발명의 광 취출 효율의 개선은 전체 광속에 대해서도 마찬가지로 개선되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

다음으로, 금회 제작한 산란층 내의 기포의 입도 분포를 측정했다. 산란층의 두께가 15㎛인 것이면 현미경 하에서 산란층 내의 모든 기포를 식별할 수 있다. 90.5㎛×68.1㎛의 시야 내의 기포를 화상 처리에 의해 식별, 카운트했다. 산란층의 임의의 3개소에서의 계측한 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

또한, 계측점 #2에 있어서의 기포 직경 분포를 도 40에 도시한다. 표 5 및 도 40으로부터 명백해진 바와 같이 기포 직경은 2㎛ 이하의 것이 많으며, 평균 직경은 1.3 내지 1.4㎛이었다. 또한, 산란층 1㎟당 기포 수는 1.1×10⁵개로부터 2.2×10⁵개이었다. 상술한 계측 결과(산란층의 두께가 15㎛)를 이용하여 산란층의 두께가 30㎛ 및 60㎛인 경우를 비례 계산하면, 산란층의 두께가 30㎛인 경우에 있어서의 기포 수는 2.2×10⁵개 내지 4.4×10⁵개, 두께가 60㎛인 경우에 있어서의 기포 수는 4.4×10⁵개 내지 8.8×10⁵개로 된다.

도 41은 기포 직경 2㎛일 때의, 1㎟당 기포 수와 광 취출 효율의 관계와 금회의 측정 결과를 비교한 것이다. 도 41의 측정 결과를 도 14의 시뮬레이션 결과와 대비하면 평가 소자는 시뮬레이션 결과와 마찬가지의 결과가 얻어지는 것을 알았다. 구체적으로 설명하면 산란층의 두께가 15㎛인 경우 기포 수가 불충분하여 광 취출 효율이 불충분하다. 산란층의 두께가 60㎛인 경우 광 취출 효율도 포화 영역에 있다.

도 42는 실시예의 산란층용 유리, ITO막, Alq₃막의 굴절률을 나타낸다. 여기서 ITO막의 굴절률은 실온 성막한 것과 마찬가지의 것의 데이터를 사용했다. Alq₃막의 발광 파장은 430㎚ 내지 670㎚ 정도이므로 이 파장 전체 영역에 걸쳐 굴절률의 대소 관계는 산란층 유리>ITO막>Alq₃막으로 되어 있다. 이것으로부터 Alq₃막이나 ITO막의 내부로 전파되는 광의 손실은 없다고 생각된다. 또한, 광 취출 효율의 손실의 원인으로서는 Ag막의 반사율, Alq₃막, ITO막, 산란층 유리, 기판 유리의 흡수를 생각할 수 있다. Alq₃ 발광 피크 파장 520㎚에서의 Ag, Alq₃의 굴절률, 감쇠 계수를 각각 (n1, k1), (n2, k2)로 하면 Ag와 Alq₃ 계면에서의 수직 방향의 반사율은 ((n1-n2)²+(k1-k2)²)/((n1+n2)²+(k1+k2)²)로 된다. n1=0.129, k1=3.25, n2=1.728, k2=0.0016이므로, 이들로부터 반사율은 93％ 정도로 된다. 이때의 광 취출 효율은 도 16의 산란 물질이 있는 그래프로부터, 이외에 손실이 없는 경우에 60％ 정도로 된다. 금회 제작한 산란층의 막 두께가 60㎛인 경우의 전체 광투과율은 83％로 낮다는 점에서, 산란층에서의 손실도 무시할 수 없는 레벨로 추정된다. 여기서 산란층에서의 광로 길이는 불분명하지만, 가령 1㎜ 정도라고 하면 17％의 흡수에서의 손실은 전술한 시뮬레이션 결과로부터 12％ 정도로 짐작할 수 있다. 상술한 Ag막의 반사 손실과 산란층 유리에서의 손실을 곱하면 광 취출 효율은 60％×(100-12)％=53％로 된다. 산란층이 없는 경우의 광 취출 효율을 20％라고 가정하면 광 취출 효율 53％는 미처리의 2.65배로 되어, 주변 확산광까지 고려한 경우의 2.5배와 거의 일치한다. Ag막의 반사 손실과 산란층 유리에서의 손실에 의한 광 취출 효율의 저하를 개선하기 위해서는 반사성 전극의 반사율이나 유리 산란층의 투과율을 올리는 것 외에 유리 기판과 대기의 반사율을 내리는 것 등도 유효하다고 생각된다. 구체적으로는 반사 방지막을 유리 기판 최표면에 형성하는 것 등을 들 수 있다. 이렇게 본 발명을 사용함으로써 유기층이나 투광성 전극 내부를 전파하는 광을 외부로 취출할 수 있다.

(실시예2)

(산란층의 주 표면의 평탄성의 실증)

이하, 광 취출 효율의 향상을 위해 산란층의 주 표면이 평탄(산술 평균 거칠기가 30㎚ 이하)인 것이 효과적이라는 실증을 설명한다.

우선, 유리 기판으로서는 상술한 아사히 가라스 가부시키가이샤제 유리 기판 PD200을 사용했다. 산란층은 이하와 같이 제작했다. 우선 유리 조성이 표 3이 되도록 분말 원료를 조합하여 1100℃의 전기로에서 용해하고, 롤에 캐스팅하여 유리의 조각을 얻었다. 이 유리의 유리 전이 온도는 499℃, 굴복점은 545℃, 열팽창 계수는 74×10^-7(1/℃)(100 내지 300℃의 평균치)이다. 이 유리의 F선(486.13㎚)에서의 굴절률(nF)은 2.0448, d선(587.56㎚)에서의 굴절률(nd)은 2.0065, C선(656.27㎚)에서의 굴절률(nC)은 1.9918이다. 굴절률 및 유리 전이점·굴복점의 측정 방법은 상술한 예와 마찬가지이다.

또한 제작된 조각을 지르코니아제의 유성 밀로 2시간 분쇄한 후, 체로 걸러 분말을 제작했다. 이때의 입도 분포는 D₅₀이 0.905㎛, D₁₀이 0.398㎛, D₉₀이 3.024㎛이었다. 다음으로, 얻어진 유리 분말 20g을 유기 비히클 7.6g과 혼련하여 유리 페이스트를 제작했다. 이 유리 페이스트를, 전술한 유리 기판 위에 직경이 10㎜인 원형이고 소성 후의 막 두께가 15㎛로 되도록 균일하게 인쇄하고, 이것을 150℃에서 30분간 건조한 후, 일단 실온으로 복귀시켜 450℃까지 45분 승온하다가, 450℃로 30분간 유지·소성하고, 그 후 550℃까지 12분 승온하다가, 550℃로 30분간 유지하고, 그 후 실온까지 3시간 강온하여 유리 기판 위에 산란층을 형성했다. 그 외 마찬가지의 온도 프로파일에 의해 유지·소성 온도만 570℃, 580℃로 한 산란층도 제작했다.

이어서 이들 표면 거칠기를 측정했다. 측정에는, 료까 시스템사제 3차원 비접촉 표면 형상 계측 시스템 Micromap을 사용했다. 측정은 원형 산란층의 중앙부 부근의 2개소이며, 측정 영역은 1변이 30㎛인 정사각형으로 했다. 또한, 굴곡의 컷오프 파장은 10㎛로 했다. 10㎛ 이상의 주기를 갖는 요철이면 유기 LED 소자 형성에 사용되는 스퍼터링, 증착, 스핀 코팅, 스프레이 등의 방식에 의해 형성된 막은, 그의 요철에 충분히 추종할 수 있다고 사료되며, 10㎛보다 작은 주기의 요철에 대해서 증착 등에서는 그 피복성이 충분하지 않게 되는 경우가 있다고 사료된다. 도 43에 각 온도에서 소성된 산란층의 산술 표면 거칠기(Ra)를 나타낸다. 550℃에서 소성된 것은 소성이 불완전하고 산란층 내의 기포가 구형이 아니거나, 표면이 거칠기 때문에 그 위에 소자를 제작하면 전극간 단락 등의 문제를 일으키기 쉽다. 이에 비하여 570℃, 580℃ 소성품에서는 산란층 내의 기포가 구형으로 되어 있으며, 표면도 평활하게 되어 있다.

이렇게 제작된 산란층을 갖는 유리 기판의 전체 광투과율은 77.8, 헤이즈 값은 85.2이었다. 측정 장치는 스가 시험기사제 헤이즈 컴퓨터(상품명 : HZ-2)를 사용하여 레퍼런스로서 유리 기판 PD200의 원래의 판을 사용하여 측정했다.

다음으로, 상술한 바와 같이 제작한 산란층을 갖는 유리 기판과 산란층이 없는 유리 기판 PD200을 각각 준비하여 유기 LED 소자를 제작했다. 우선, 투광성 전극으로서 ITO를 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 150㎚를 마스크 성막했다. 산란층용 유리와 ITO의 굴절률을 도 44에 도시한다. 계속하여, 순수를 사용한 초음파 세정을 행하고, 그 후 엑시머 UV 발생 장치에 의해 자외선을 조사하여 표면을 청정화했다. 계속해서, 진공 증착 장치를 사용하여 α-NPD(N,N'-디페닐-N,N'-비스(l-나프틸)-l,l'비페닐-4,4"디아민)를 100㎚, Alq₃(트리스8-히드록시퀴놀린 알루미늄)을 60㎚, LiF를 0.5㎚, Al을 80㎚ 증착했다. 이때, α-NPD와 Alq₃는 마스크를 사용하여 직경 12㎜의 원형 패턴으로 하고 LiF와 Al은 상기 유기막을 개재하여 ITO 패턴 위에 2㎜□의 영역을 갖는 마스크를 사용하여 패턴을 형성하여 소자를 완성시켰다.

그 후, 대향 기판으로서 PD200에 샌드블라스트에 의해 오목부를 형성하고, 오목부 주변의 제방에는 주변 시일용으로 감광성 에폭시 수지를 도포했다. 다음으로 글로브 박스 내에 소자 기판과 대향 기판을 넣고, 대향 기판 오목부에 CaO를 함유한 포수재를 부착하고, 계속하여 소자 기판과 대향 기판을 접합하고, 자외선을 조사하여 주변 시일용의 수지를 경화시켰다. 각 소자에서의 전극간 단락의 발생 상황을 하기 표 7에 나타낸다. 여기서 자기 수복이란, 소자에 10㎃의 과전류를 흘려 단락부를 그 쥴(joule) 열로 자기 수복시키는 것을 가리킨다.

소자가 발광하고 있는 모습을 도 45 및 도 46에 도시한다. 여기서 산란층을 갖는 소자가 도 45이고, 산란층이 없는 소자가 도 46이다. 산란층이 없는 소자에서는 ITO 패턴과 Al 패턴이 교차하여 형성되는 대략 2㎜□의 영역으로부터만 발광이 확인되지만, 산란층 위에 제작한 소자에서는 상기한 대략 2㎜□ 영역뿐만 아니라 주변의 산란층 형성부로부터도 광이 대기 중으로 취출되고 있는 것을 알았다.

그 후 산란층을 570℃에서 소성한 소자의 특성 평가를 행했다. 전체 광속 측정은 하마마쯔포토닉스사제 EL 특성 측정기 C9920-12를 사용했다. 산란층이 있는 소자와 없는 소자에서의 전류 전압 특성을 도 47에 도시한다. 이와 같이, 거의 동일 정도의 특성이 얻어지고 있어, 산란층 위에 형성한 소자에서도 큰 누설 전류가 존재하지 않는 것을 알았다. 다음으로 전류 휘도 특성을 도 48에 도시한다. 이렇게 산란층의 유무에 관계없이 광속량이 전류에 비례하고 있고, 산란층이 있는 경우에는 없는 경우와 비교하여 광속량은 15％ 상승했다. 이것은, 도 44에 도시된 바와 같이 산란층의 굴절률이 Alq₃의 발광 파장(450㎚ 내지 700㎚)에 있어서 투광성 전극인 ITO의 굴절률보다 높기 때문에, Alq₃의 EL 발광 광이 ITO와 산란층의 계면에서 전반사하는 것을 억제하여 효율적으로 광이 대기 중으로 취출되고 있는 것을 나타내고 있다.

다음으로 색미의 각도 의존성을 평가했다. 광학 측정에는 하마마쯔포토닉스사제 멀티 채널 분광기(상품명 : C10027)를 사용하여 그 분광기에 대하여 소자를 회전시키면서 측정을 행함으로써 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 측정을 행했다. 각도의 정의는 소자의 법선 방향과 소자로부터 분광기를 향하는 방향이 이루는 각을 측정 각도(θ)[°]로 하였다(도 49). 즉, 소자의 정면에 분광기를 설치한 상태가 0°로 된다.

얻어진 스펙트럼 데이터를 도 50, 도 51, 도 52, 도 53에 도시한다. 도 50은 산란층이 없는 유기 LED 소자의 측정 결과이며, 도 51은 또한 각각의 측정 각도로 최대 휘도를 나타내는 파장에서의 휘도를 1로서 규격화한 것이다. 도 51로부터 측정 각도에 따라 스펙트럼에 어긋남이 발생하고 있는 것을 알았다.

다음으로, 도 52는 산란층이 있는 소자의 측정 결과이며, 도 53은 또한 각각의 측정 각도로 최대 휘도를 나타내는 파장에서의 휘도를 1로서 규격화한 것이다. 도 53으로부터 측정 각도가 바뀌어도 스펙트럼의 어긋남이 거의 발생하지 않고 있는 것을 알았다. 또한 상기 스펙트럼을 색도 좌표로 변환한 결과를 하기 표 8과 도 54에 도시한다.

산란층이 없는 소자가 측정 각도에 따라 색도가 크게 바뀌고 있는 것에 비하여, 산란층이 있는 소자에서는 변화가 적은 것을 알았다. 이상에서, 소자에 산란층을 부여함으로써 본래의 목적인 광 취출 효율의 개선의 효과 이외에도 색의 각도 변화의 완화라는 한층 더한 효과가 얻어지는 것을 알았다. 색의 각도 변화가 적다고 하는 것은 발광 소자로서는 보는 각도가 한정되지 않는다는 큰 장점이 된다.

상술한 평가 실험에서 알 수 있듯이, 본 발명의 시뮬레이션이 정확한 것을 알았다.

또한 여기에서 사용한 산란층 중 570℃ 및 580℃에서 소성한 것의 단면을 연마하고, 배율 1만배로 SEM 사진을 찍어, 그 사진으로부터 기포의 수와 기포의 유리 산란층 표면으로부터의 거리의 관계를 조사했다. SEM 사진의 가로 방향의 길이는 12.5㎛이었다. SEM 사진에 산란층 표층으로부터 0.25㎛ 간격으로 라인을 그어, 이 0.25㎛×12.5㎛의 프레임 내에 확인할 수 있는 거품의 수를 카운트했다. 여기서 복수의 프레임에 걸쳐 존재하는 거품은, 하측 프레임에 있는 것으로서 카운트했다. 그 결과를 도 55에 나타낸다. 여기서 X축은 유리 산란층 표면으로부터의 거리를 나타내고 있지만, 예를 들어 0.5㎛의 점은 유리 산란층 표면으로부터 측정하여 0.25㎛ 내지 0.5㎛의 프레임에서 확인된 거품의 수이다. 또한 X=0은, 도 7 혹은 도 8에 도시된 바와 같이 유리 산란층 표면에 존재하고 있는 오목부의 수를 나타내고 있다. 이렇게 소성 온도 570℃의 경우에는 곡선 a로 나타낸 바와 같이 표면으로부터 0.5㎛로부터, 580℃인 경우에는 곡선 b로 나타낸 바와 같이 표면으로부터 1.25㎛로부터 표면에 근접함에 따라 거품 수가 감소하고 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 표면에는 어떤 경우에도 오목부는 확인되지 않았다.

또한, 도 55로부터 유리를 포함하는 상기 산란층의 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가, 거리 x=2㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족하는 점도 명확하다. 또한, 도 55에서는 소성 온도 570℃ 및 580℃의 경우에 대하여 나타냈지만, 소성 온도를 약간 변화시켜도 마찬가지의 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 도 55로부터 유리를 포함하는 상기 산란층의 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가 거리 x=5㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족하는 점에 대해서도 명확하다.

또한, 580℃ 소성품의 거품 수는 570℃ 소성품보다 많은 경향이 있지만, 원인은 단정할 수 없다. 가능성으로서, 이하의 2개를 생각할 수 있다.

(1) 580℃ 소성품쪽이, 온도가 높은 만큼 거품이 팽창되어 있어, 카운트하기 쉽게 되어 있고,

(2) 유리 분말에 부착된 유기계의 잔사물의 분해가 580℃에서 더욱 진행되어, 거품 수가 많아졌다.

다음으로, 석출 결정의 발생 유무를 조사했다. 유리 산란층 표면에 결정이 석출되어 있는 경우에는 광학 현미경에 의해 용이하게 시인할 수 있다. 왜냐하면 결정이 석출되어 있지 않은 경우에는 산란층 표면은 매우 평활하여 특이적인 점은 눈에 띄기 때문이다. 결정인지 이물질인지의 구별은 그 형태의 대칭성 등으로부터 용이하게 판단 가능하다. 또한, 유리 산란층 내부에 있는 석출 결정도 그 형태로부터 용이하게 기포, 이물질로 구별할 수 있다. 결과를 하기 표 9에 나타낸다. 570℃ 소성과 같이 적절한 소성 조건을 선택함으로써 결정을 산란층 내부에만 석출시켜 표면에서의 발생을 억제하는 것이 가능하다.

또한, 기포와 결정은 다른 메커니즘에 의해 발생하기 때문에 유리 재료, 분말 입경, 표면 상태, 소성 조건(분위기, 압력) 등을 제어함으로써 기포만 혹은 결정만을 발생시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 유리의 네트워크 포머를 늘리거나, 결정 석출을 억제하는 알칼리 산화물 성분을 늘림으로써 결정 석출은 억제되고, 감압 하에서 소성하면 기포 발생은 억제된다.

(실시예3)

<굴곡에 대하여 >

다음으로, 본 발명의 실시예3에 대하여 설명한다.

우선, 측정용 샘플로서 PD200 기판 위에 산란층을 성막하고, 또한 그 위에 두께 약 80㎚의 Al 박막을 증착법에 의해 성막한 것을 준비했다. 산란층으로서는 하기 표 10에 나타낸 6종류를 사용했다. 유리 조성 A, B, C를 각각 하기 표 11, 하기 표 12에 나타낸다.

그 후 굴곡을 측정했다. 장치는 가부시끼가이샤 도쿄정밀제 SURFCOM(상품명1400D-12)를 사용했다. 측정 길이는 5.0㎜이고, 단파장 컷오프값(λs)을 25.0㎛, 장파장 컷오프값(λc)을 2.5㎜로 하고, 측정 속도 0.15㎜/s로 거칠기 측정을 행했다. 이 측정 데이터로부터 JIS2001 규격(ISO97의 번역 규격)에 기초하여 산술 평균 거칠기(Ra) 및 산술 평균 파장(Rλa)을 장치 내에서 계산하고 있다. 또한, 굴곡의 데이터로부터 표면적을 산출하여 평탄한 경우와의 차를 비교했다. 계속해서, 확산 반사비의 측정을 행했다. 측정계는 적분구의 1개소의 개구부로부터 평행광을 입사시키고, 그의 대각에 해당하는 개구부에 샘플을 설치하고, 또한 다른 개구부에 출사광의 검출 장치를 설치한다. 검출 장치로서는 퍼킨엘머사제 분광 광도계 Lambda950을 사용했다.

우선 처음으로, 다른 개구부는 막은 상태에서 전반사의 분광 측정을 행하고, 그 데이터를 사용하여 반사율을 산출한다. 반사율의 산출 방법은 측정된 분광 데이터에 광원의 분광 분포와 등색 함수 y(λ)를 곱함으로써 행한다. 또한, 광원 데이터에는 D65 표준 광원, 등색 함수는 2° 시야의 데이터를 사용했다.

다음으로, 샘플에 정반사된 광이 출사하는 위치에 있는 적분구의 개구부를 개방한 상태에서 분광 측정을 행하여, 그때의 반사율을 산출한다. 이 때의 반사율을 확산 반사율이라고 칭하기로 한다. 그리고, 확산 반사율을 전반사율로 나눔으로써 확산 반사비를 산출했다. 이들 측정 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

유리 산란층 내에는 산란 물질이 있기 때문에 금속 전극면은 경면과 같이 시인되지 않지만, 가령 산란성을 낮게 한 경우에는 경면으로서 시인되어, 외관상 바람직하지 않을 가능성이 있다. 금회, 산란층에 Al을 성막하여, Al 전극측으로부터 관찰한 경우에는 산란층의 영향을 받지 않고 금속 전극의 외관을 평가할 수 있다. 표 13과 같이 굴곡에 의해 확산 반사비가 증대하고 있어, 어떤 경우든 외관상의 경면성을 억제하고 있다.

유리 기판 위에 직접 Al을 성막한 경우의 확산 반사비를 측정한 바 40％이며, 재료 C의 38％와 비교하면 큰 값으로 되어 있었지만, 외관 상으로는 명백하게 재료 C에 의해 산란층을 형성한 쪽이 경면 시인성은 억제되어 있었다. 단, 재료 C의 케이스(Ra/λRa=0.0234×10^-5)에서는 투영되어 있는 물체의 윤곽이 번져 있어 경면성은 억제할 수 있기는 하지만, 더욱 바람직하게는 재료 A로 580℃ 소성(Ra/λRa=0.556×10^-5)과 동등하거나 그 이상의 확산 반사비가 바람직하다. 그 경우에는 투영된 물체의 윤곽은 전혀 시인되지 않는다.

(실시예4)

<산란층의 전체 투과율(헤이즈 값)>

다음으로, 산란층의 전체 투과율에 대하여 측정한 결과를 설명한다.

유리 기판 위에 표 1에 나타낸 유리 조성에 의해 두께가 서로 다른 산란층을 제작했다. 각각의 두께는 9㎛, 15㎛, 30㎛이다. 이들 산란층 위에 전술한 바와 마찬가지로 유기 LED 소자를 제작하고, 평가하여, 산란층이 없는 경우와의 광 취출 효율의 비율을 평가했다. 전술한 헤이즈 미터를 사용하여, 전체 광투과율, 헤이즈 값을 측정하는 경우, 도 56에 도시된 바와 같이 샘플은 적분구(300) 내부에 세트하고, 기판(101)을 도파하여 횡방향으로 전파하는 광을 손실되지 않도록 하여 측정했다. 산란층(102)의 막 두께와 전체 광투과율의 관계를 도 57에, 산란층(102)의 막 두께와 헤이즈 값의 관계를 도 58에 도시한다.

이와 같이 산란층(102)의 막 두께를 두껍게 함에 따라, 전체 광투과율의 저하와 헤이즈 값의 상승이 확인된다. 계속해서, 전체 광투과율과 산란층(102)이 없는 경우의 비교에 의한 광 취출 효율비(광 취출 배율)를 도 59에, 헤이즈 값과 산란층이 없는 경우의 비교에 의한 광 취출 효율비(광 취출 배율)를 도 60에 도시한다.

유리 재료는 일정한 흡수를 갖기 때문에 산란 정도가 커지면 산란층 내를 통과하는 광로 길이가 길어져, 취출 배율이 저하된다. 반대로 산란이 적은 경우에는 광의 방향을 바꿀 수 없기 때문에 전반사를 억제할 수 없어 취출 효율이 저하된다. 이들로부터 취출 효율을 최대로 하기에 적합한 전체 광투과율, 헤이즈 값이 존재한다.

이상의 실험 결과로부터 전체 광투과율이 75％ 이상인 것이 바람직하다. 또한 이 투광성 기판은 헤이즈 값이 80 내지 87인 것이 바람직하다.

본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다.

본 출원은 2007년 7월 27일 출원의 일본 특허 출원(특허 출원 제2007-195797), 2007년 9월 18일 출원의 일본 특허 출원(특허 출원 제2007-241287)에 기초한 것이며, 그 내용은 여기에 참조로 하여 원용된다.

<산업상 이용 가능성>

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 전극을 갖는 투광성 기판은 광산란성이 양호하면서도 안정적이고 신뢰성이 높은 산란층을 구비하고 있기 때문에 광의 취출 효율 혹은 도입 효율을 증대시킬 수 있어, 발광 디바이스, 수광 디바이스 등에 적용 가능하다.

100 : 전극을 갖는 투광성 기판(유기 LED 소자용 적층체)
101 : 유리 기판
102 : 산란층
103 : 투광성 전극
104 : 산란 물질
110 : 유기층
120 : 반사성 전극

Claims (24)

1. 투광성의 유리 기판과,
   상기 유리 기판 위에 형성되고, 투과되는 광의 적어도 하나의 파장에 대하여 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 내에 분산된, 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 유리를 포함하는 산란층과,
   상기 산란층 위에 형성되고, 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극을 구비한, 전극을 갖는 투광성 기판이며,
   상기 산란 물질의 상기 산란층 내 분포가, 상기 산란층 내부로부터 상기 투광성 전극으로 갈수록 작아지고,
   상기 산란층의 투광성 전극측의 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가, 거리 x=2㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족하는 투광성 기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 산란층은, 표면이 만곡면을 구성하는 굴곡을 형성하는 투광성 기판.
3. 제2항에 있어서, 상기 산란층 표면의 표면 거칠기(Ra)의, 표면의 굴곡의 파장(Rλa)에 대한 비(Ra/Rλa)가 1.0×10^-6 이상 3.0×10^-5 이하인 투광성 기판.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란층 표면의 표면 거칠기(Ra)가 30㎚ 이하인 투광성 기판.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란층 내에 있어서의 상기 산란 물질의 함유율은 적어도 1vol％인 투광성 기판.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란 물질은 기포인 투광성 기판.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란 물질은 상기 베이스재와는 다른 조성을 갖는 재료 입자인 투광성 기판.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란 물질은 상기 베이스재를 구성하는 유리의 석출 결정인 투광성 기판.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란 물질의 상기 산란층 1㎟당 수는 적어도 1×10⁴개인 투광성 기판.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란 물질 중 최대 길이가 5㎛ 이상인 산란의 비율이 15％ 이하인 투광성 기판.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란층은, 상기 유리 기판 위에 원하는 패턴을 구성하도록 선택적으로 형성된 투광성 기판.
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 파장 λ(430㎚<λ<650㎚) 중 적어도 하나의 파장에 있어서의 상기 제1 굴절률은 1.8 이상인 투광성 기판.
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란층의, 100℃ 내지 400℃에 있어서의 평균 열팽창 계수가 70×10^-7(℃^-1) 내지 95×10^-7(℃^-1)이며, 또한 유리 전이 온도가 450℃ 내지 550℃인 것을 특징으로 하는 투광성 기판.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란층의 베이스재가, P₂O₅가 20 내지 30㏖％, B₂O₃가 3 내지 14㏖％, Li₂O와 Na₂O와 K₂O의 총량이 10 내지 20㏖％, Bi₂O₃가 10 내지 20㏖％, TiO₂가 3 내지 15㏖％, Nb₂O₅가 10 내지 20㏖％, WO₃가 5 내지 15㏖％를 함유하는 것인 투광성 기판.
15. 투광성의 유리 기판을 준비하는 공정과,
    상기 유리 기판 위에, 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 내에 분산된, 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층을 형성하는 공정과,
    상기 산란층 위에 투광성 전극을 형성하는 공정
    을 포함하는 투광성 기판의 제조 방법이며,
    상기 산란층을 형성하는 공정은,
    상기 유리 기판 위에 유리 분말을 포함하는 도포 재료를 도포하는 공정과,
    상기 도포된 유리 분말을 소성하는 공정을 포함하고,
    상기 산란층 내부로부터 최표면으로 갈수록 산란층 내의 산란 물질의 층 내 분포가 작아지고,
    상기 산란층의 투광성 전극측의 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가, 거리 x=2㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족하는 투광성 기판의 제조 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 소성하는 공정은, 상기 도포된 유리 재료의 유리 전이 온도보다 60 내지 100℃ 이상 높은 온도에서 소성하는 공정을 포함하는 투광성 기판의 제조 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 소성하는 공정은, 상기 도포된 유리 재료의 유리 전이 온도보다 40 내지 60℃ 높은 온도에서 소성하는 공정을 포함하는 투광성 기판의 제조 방법.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도포하는 공정은, 입경의 D₁₀이 0.2㎛ 이상이고 또한 D₉₀이 5㎛ 이하인 유리 분말을 도포하는 공정을 포함하는 투광성 기판의 제조 방법.
19. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 투광성 기판의 제조 방법을 포함하고,
    제1 전극으로서의 상기 투광성 전극 위에 발광 기능을 갖는 층을 형성하는 공정과,
    상기 발광 기능을 갖는 층 위에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하는 유기 LED 소자의 제조 방법.
20. 투광성 기판과,
    상기 투광성 기판 위에 형성되고, 유기 LED 소자의 발광 광의 파장 중 적어도 하나의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 내부에 위치하고 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층과,
    상기 산란층 위에 형성되고, 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 상기 파장에 있어서의 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극층을 구비하고,
    상기 산란층의 투광성 전극층측의 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가, 거리 x=2㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족하는, 전극을 갖는 투광성 기판.
21. 투광성 기판과,
    상기 투광성 기판 위에 형성되고, 유기 LED 소자의 발광 광의 파장 중 적어도 하나의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 내부에 위치하고 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층과,
    상기 산란층 위에 형성되고, 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 상기 파장에 있어서의 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극층과,
    상기 투광성 전극층 위에 형성되는 유기층과,
    상기 유기층 위에 형성되는 반사 전극을 구비하고,
    상기 산란층의 투광성 전극층측의 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가, 거리 x=2㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족하는 유기 LED 소자.
22. 투광성 기판을 준비하는 공정과,
    상기 투광성 기판 위에, 유기 LED 소자의 발광 광의 파장 중 적어도 하나의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 내부에 위치하고 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층을 형성하는 공정과,
    상기 산란층 위에 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 상기 파장에 있어서의 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극층을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 산란층의 투광성 전극층측의 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가, 거리 x=2㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족하는 투광성 기판의 제조 방법.
23. 투광성 기판을 준비하는 공정과,
    상기 투광성 기판 위에, 유기 LED 소자의 발광 광의 파장 중 적어도 하나의 파장에 있어서 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 내부에 위치하고 상기 베이스재와 상이한 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 산란층을 형성하는 공정과,
    상기 산란층 위에 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 더 낮은 상기 파장에 있어서의 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극을 형성하는 공정과,
    상기 투광성 전극 위에 유기층을 형성하는 공정과,
    상기 유기층 위에 반사 전극을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 산란층의 투광성 전극측의 표면으로부터의 거리 x(x≤0.2㎛)에 있어서의 산란 물질의 밀도(ρ₂)가, 거리 x=2㎛에 있어서의 상기 산란 물질의 밀도(ρ₁)에 대하여 ρ₁>ρ₂를 만족하는 유기 LED 소자의 제조 방법.
24. 삭제

Images