KR20110081968A

KR20110081968A - 전자 디바이스용 기판, 그의 제조 방법, 이것을 이용한 전자 디바이스, 그의 제조 방법 및 유기 ｌｅｄ 소자용 기판

Info

Publication number: KR20110081968A
Application number: KR1020117007935A
Authority: KR
Inventors: 노부히로 나까무라; 유미꼬 아오끼; 나오야 와다
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2011-07-15
Also published as: US8530748B2; JP5655567B2; WO2010041611A1; US20110180308A1; JP2015008159A; EP2352360A1; TW201024245A; CN102172101B; JPWO2010041611A1; EP2352360B1; CN102172101A; EP2352360A4; JP5862736B2

Abstract

본 발명의 과제는 표면의 평활성을 유지하면서 내부에 배선을 매립함으로써, 배선의 박리나 열화를 억제하여 수명이 길어지고, 신뢰성이 높은 전자 디바이스를 제공하기 위한 전자 디바이스용 기판을 제공하는 것이다.
서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 구비하고, 상기 제1 주면에 전극 배선이 형성되는 전자 디바이스용 기판(100)이며, 유리 기판(101)과, 상기 유리 기판(101)의 상기 제1 주면에 형성된 보조 배선 패턴(200)과, 상기 보조 배선 패턴(200)의 상층을 덮도록, 상기 유리 기판(100) 표면에 형성된 투광성의 유리층(102)을 구비하고, 상기 유리층(102)의 일부에 상기 보조 배선 패턴(200)을 노출시키는 스루홀(H)이 형성되어 있고, 스루홀(H)로부터 노출되는 접속용 영역을 제외한, 보조 배선 패턴(200)의 전체를 유리층(102)으로 봉입하고 있으므로, 보조 배선 패턴(200)의 열화의 우려가 없어, 안정적이면서 또한 수명이 긴 보조 배선 패턴을 제공할 수 있다. 또한, 유리화에 의해 얻어진 유리층의 표면은 평활하며, 그의 상층에 형성되는 전극 배선을 비롯한 기능층의 막 두께를 안정되게 균일한 것으로 할 수 있다.

Description

전자 디바이스용 기판, 그의 제조 방법, 이것을 이용한 전자 디바이스, 그의 제조 방법 및 유기 ＬＥＤ 소자용 기판 {SUBSTRATE FOR ELECTRONIC DEVICE, METHOD FOR PRODUCING SAME, ELECTRONIC DEVICE USING SAME, METHOD FOR PRODUCING SAME AND SUBSTRATE FOR ORGANIC LED ELEMENT}

본 발명은 전자 디바이스용 기판, 그의 제조 방법, 이것을 이용한 전자 디바이스 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 유기 LED(Organic Light Emitting Diode) 등의 전자 디바이스용 기판에 관한 것이다.

유기 LED 소자는 유기층을 전극 사이에 두고, 전극 사이에 전압을 인가하여 홀, 전자를 주입하고, 유기층 내에서 재결합시켜, 발광 분자가 여기 상태로부터 기저 상태에 이르는 과정에서 발생하는 빛을 소자 외부로 취출하고 있다.

일반적으로, 유기층에서 생성된 빛이 전극으로 전달되어 유리 기판과의 계면에 도달한다. 그러나 전극과 유리 기판의 굴절률 차가 크기 때문에, 전극으로 전달된 빛이 유리 기판에서 반사되고, 다시 전극ㆍ유기층으로 되돌아오는 현상이 발생한다. 그로 인해, 유기 LED 소자의 외부로 취출할 수 있는 빛의 양은 발광광의 20％에 못 미치고 있는 것이 현실이다.

그래서 기판의 한쪽 면에 광 산란층을 설치하고, 광 취출 효율을 향상시키는 것을 제안하고 있는 문헌이 있다(하기 특허문헌 1).

또한, 유리 기판과 유리층 사이에 전극을 설치하는 것을 제안하고 있는 문헌이 있다(하기 특허문헌 2).

일본 특허 제2931211호 공보 일본 특허 공개 평 08-92551호 공보

그러나 어떠한 문헌도 대면적화라고 하는 점에 대해서는 전혀 개시 및 시사가 없다.

본 발명은 광 취출 효율이 높고, 또한 대면적화에 대응한 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그래서 본 발명은, 서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 구비한 유리 기판의 상기 제1 주면측에 전극 배선이 형성되는 전자 디바이스용 기판이며, 상기 유리 기판의 상기 제1 주면 상에 형성된 보조 배선 패턴과, 상기 보조 배선 패턴을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 상기 유리 기판 표면에 형성된 투광성의 유리층을 구비하고, 상기 보조 배선 패턴 상의 상기 유리층의 일부에 상기 보조 배선 패턴을 노출시키는 스루홀(through-hole)이 형성된 것을 특징으로 한다.

이 구성에 따르면, 스루홀로부터 노출되는 접속용 영역을 제외한, 보조 배선 패턴 전체를 유리층으로 봉입하고 있으므로, 보조 배선 패턴의 열화의 우려가 없어, 안정적이면서 또한 수명이 긴 보조 배선 패턴을 제공할 수 있다. 또한, 산화물, 칼코겐물, 할로겐화물 혹은 이들의 혼합물 등으로 이루어지는 유리 원료를 도포하여 소성함으로써 얻게 된 유리층의 표면은 평활하며, 그의 상층에 형성되는 전극 배선을 비롯한 기능층의 막 두께를 안정되게 균일한 것으로 할 수 있다. 여기서 유리라 함은, 유리 원료를 가열에 의해 용융 또는 연화되게 한 것을 냉각하여 얻을 수 있는 비정질 무기물을 말하는 것으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 스루홀 내에 도전성 부재가 충전되어, 상기 유리층 표면과 상기 도전성 부재의 표면이 대략 동일 면을 구성하는 것을 포함한다.

이 구성에 따르면, 스루홀의 영역도 포함하여 표면의 평탄화를 도모할 수 있으므로, 상층에 형성되는 기능층의 균일화를 한층 더 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 유리층은 투과하는 빛의 적어도 1파장에 대하여 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 중에 분산된, 상기 베이스재와 다른 제2 굴절률을 갖는 산란 물질을 구비한 유리로 이루어지는 산란성의 유리층이며, 상기 산란성의 유리층 위에 형성되어, 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극을 구비하고 있다.

또한 바람직하게는, 상기 구성에 추가로, 상기 산란 물질의 상기 산란성의 유리층 내 분포가 상기 산란성의 유리층 내부로부터 상기 투광성 전극을 향해 작아져 있는 것을 포함한다.

이 구성에 따르면, 빛의 취출 효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 산란성의 유리층의 상기 투광성 전극측의 표면으로부터의 거리 x(x ≤ 0.2㎛)에서의 산란 물질의 밀도 ρ₂가, 유리층 중심부에서의 상기 산란 물질의 밀도 ρ₁에 대하여, ρ₁ > ρ₂를 만족하는 것을 포함한다.

이 구성에 따르면, 산란성을 가지면서도 표면이 평활하고, 이 기판 상에 형성되는 소자의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 유리층 표면의 표면 거칠기 Ra가 30㎚ 이하인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 유리층 중에서의 상기 산란 물질의 함유율은 적어도 1vol％인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 산란 물질은 기포인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 산란 물질은 상기 베이스층과는 다른 조성을 갖는 재료 입자인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 산란 물질은 상기 베이스층을 구성하는 유리의 석출 결정인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 산란 물질의 상기 유리층 1㎟당의 수는 적어도 1 × 10⁴개인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 산란 물질 중, 최대 길이가 5㎛ 이상인 산란 물질의 비율이 15vol％ 이하인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 유리층은 상기 유리 기판 상에 원하는 패턴을 구성하도록 선택적으로 형성된 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 파장 λ(430㎚ < λ < 650㎚) 중 적어도 하나의 파장에서의 상기 제1 굴절률은 1.8 이상인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 유리층의 100℃ 내지 400℃에서의 평균 열 팽창 계수가 70 × 10^-7(℃^-1)로부터 95 × 10^-7(℃^-1)이며, 또한 유리 전이 온도가 450℃ 내지 550℃인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 유리층이 P₂O₅가 20 내지 30mol％, B₂O₃가 3 내지 14mol％, Li₂O와 Na₂O와 K₂O의 합량이 10 내지 20mol％, Bi₂O₃가 10 내지 20mol％, TiO₂가 3 내지 15mol％, Nb₂O₅가 10 내지 20mol％, WO₃가 5 내지 15mol％를 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 보조 배선 패턴은 후막 배선 패턴인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 보조 배선 패턴은 보호층으로 피복되고, 상기 보호층의 상층에 상기 유리층이 형성된 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 보조 배선 패턴은, 종횡으로 배열된 격자 형상 패턴인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 보조 배선 패턴은 빗살 형상 패턴인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 스루홀은 상기 격자 형상 패턴에 대하여, 등간격으로 형성된 복수의 개구로 구성되는 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 보조 배선 패턴은 차광성 패턴인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 스루홀은 상기 보조 배선 패턴으로부터 이격됨에 따라서 구경이 커지는 테이퍼 형상 단면을 갖는 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 스루홀은 단면이 상기 제1 주면에 대하여 수직인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 유리 기판의 제1 주면 위에 보조 배선 패턴을 형성하는 공정과, 상기 보조 배선 패턴의 일부를 제외한 전체면을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 상기 유리 기판 표면에 유리층을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 보조 배선 패턴의 일부가 노출된 스루홀을 갖는 유리층을 갖는 전자 디바이스용 기판을 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 유리 기판의 제1 주면 상에 보조 배선 패턴을 형성하는 공정과, 상기 보조 배선 패턴을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 상기 유리 기판 표면에 유리층을 형성하는 공정과, 상기 보조 배선 패턴 상의 일부의 유리층을 제거하여 상기 보조 배선 패턴을 노출시켜 스루홀을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 보조 배선 패턴의 일부가 노출된 스루홀을 갖는 유리층을 갖는 전자 디바이스용 기판을 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 유리층 표면과 상기 도전성 부재의 표면이 대략 동일 면을 구성하도록, 상기 스루홀 내에 도전성 부재를 충전하는 공정을 포함하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 충전하는 공정 후에, 표면을 연마하는 공정을 포함하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 전자 디바이스는 유리 기판과, 상기 유리 기판의 제1 주면 상에 형성된 보조 배선 패턴과, 스루홀을 구성하는 부분을 제외하고 상기 보조 배선 패턴을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 상기 유리 기판 표면에 형성된 유리층을 구비하여 이루어지는 전자 디바이스용 기판과, 상기 유리층 상에 형성된 기능 소자를 구비하고, 상기 기능 소자는 상기 유리층의 일부에 형성된 스루홀을 통하여 상기 보조 배선 패턴에 도전 접속된 것을 특징으로 하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 스루홀 내에 도전성 부재가 충전되고, 상기 기능 소자와 도전 접속되어, 상기 유리층 표면과 상기 도전성 부재의 표면이 대략 동일 면을 구성하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 보조 배선 패턴은, 종횡으로 배열된 격자 형상 패턴인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 보조 배선 패턴은 차광성 패턴이며, 블랙 매트릭스를 구성하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 보조 배선 패턴은 빗살 형상 패턴인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 스루홀은 상기 보조 배선 패턴을 따라 등간격으로 배열된 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 유리층은 투과하는 빛의 적어도 1파장에 대하여 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 중에 분산된, 상기 베이스재와 다른 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질을 구비한 유리로 이루어지는 유리층이며, 상기 유리층 상에 형성된 상기 기능 소자가 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 투광성 전극을 구비하고, 상기 투광성 전극이 상기 스루홀 내의 도전성 부재에 도전 접속된 것을 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 산란 물질의 상기 유리층 내 분포가 상기 유리층 내부로부터 상기 투광성 전극을 향해 작아져 있는 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 기능 소자가 상기 투광성 전극 상에 유기층으로 이루어지는 발광 기능을 가진 층과, 상기 투광성 전극과 대향하도록 형성된 제2 전극을 구비한 유기 LED 소자이며, 상기 제2 전극이 상기 스루홀 위를 피하여 형성되어 있다. 즉, 스루홀 상에는 존재하지 않는 패턴으로 형성되어 있다.

이 구성에 의해, 평탄하지 않은 표면에는 제2 전극이 형성되어 있지 않아, 발광 영역을 형성하지 않으므로, 전계 집중에 의한 투광성 전극 및 제2 전극 간의 단락이 생기는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스에 있어서, 외부 취출 단자가 상기 스루홀 상에 형성된 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 보조 배선 패턴은 스트라이프 형상으로 형성되어 있고, 상기 투광성 전극이 상기 보조 배선 패턴에 접속되어 있고, 상기 투광성 전극 상에 형성된 발광 기능을 갖는 층과, 상기 발광 기능을 갖는 층 상에 형성되고, 상기 보조 배선 패턴과는 직교하는 방향으로 배열된 반사성 전극을 구비한 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 보조 배선 패턴의 상층 또는 하층에 형성되고, 상기 보조 배선 패턴보다 폭 넓은 차광성 부재를 구비한 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스용 기판에 있어서, 상기 차광성 부재는 상기 보조 배선 패턴을 덮도록 형성된 보호층인 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 유리 기판의 제1 주면 상에 보조 배선 패턴을 형성하는 공정과, 상기 보조 배선 패턴의 일부를 스루홀 형성용으로 제외한 상기 보조 배선 패턴의 전체면을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 상기 유리 기판 표면에 스루홀을 마련한 유리층을 형성하는 공정과, 상기 유리층 상에 상기 유리층의 일부에 형성된 스루홀을 통하여 상기 보조 배선 패턴에 접속하도록 기능 소자를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전자 디바이스의 제조 방법에 있어서, 상기 스루홀 내에, 상기 유리층 표면과 대략 동일 면을 구성하는 도전성 부재를 충전하는 공정을 포함하고, 상기 기능 소자를 형성하는 공정은 상기 도전성 부재에 접촉하도록 상기 기능 소자의 전극을 형성하는 공정을 포함한다.

본 발명에 따르면, 광 취출 효율이 높고, 또한 대면적화에 대응한 기판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 전자 디바이스용 기판 및 유기 LED 소자의 구조를 도시한 도면으로서, (a)는 전자 디바이스용 기판의 평면도, (b)는 유기 LED 소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 유기 LED 소자의 제조 공정도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태의 전자 디바이스용 기판 및 유기 LED 소자의 구조를 도시한 도면으로서, (a)는 전자 디바이스용 기판의 평면도, (b)는 유기 LED 소자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태의 전자 디바이스용 기판 및 유기 LED 소자의 구조를 도시한 도면으로서, (a)는 전자 디바이스용 기판의 평면도, (b)는 유기 LED 소자의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태의 유기 LED 소자의 제조 공정도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태의 전자 디바이스용 기판의 변형예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시 형태의 전자 디바이스용 기판 및 유기 LED 소자의 구조를 도시한 도면으로서, (a)는 전자 디바이스용 기판의 평면도, (b)는 유기 LED 소자의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 유리층의 표면에 굴곡을 형성한 예의 단면 설명도로서, (a)는 굴곡의 상태를 나타내는 단면 설명도, (b)는 유기 LED 소자로 한 상태에서의 단면 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예 및 비교예의 전자 디바이스용 기판을 사용하여 형성한 유기 LED 소자의 전압 - 전류 특성을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예 및 비교예의 전자 디바이스용 기판을 사용하여 형성한 유기 LED 소자의 전류 - 휘도 특성을 도시한 도면이다.
도 11은 비교예의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 스펙트럼 데이터를 도시한 도면이다.
도 12는 비교예의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 스펙트럼 데이터를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 스펙트럼 데이터를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 스펙트럼 데이터를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예의 유기 LED 소자의 발광 휘도와 발광색의 각도 의존성의 색 좌표를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예의 유기 LED 소자의 유리층에서의 깊이와 기포의 수와의 관계를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예의 배선 저항 측정에서 사용되는 배선 패턴을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예의 배선·ITO의 콘택트 저항 측정에서 사용되는 패드를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예의 배선·ITO의 콘택트 저항 측정에서 사용되는 개구부를 갖는 유리층 패턴을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시예의 배선·ITO의 콘택트 저항 측정에서 사용되는 배선 패턴과 유리층 패턴의 겹침 상태를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예의 배선·ITO의 콘택트 저항 측정에서 사용되는 ITO를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 제4 실시예의 격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정에서 사용되는 격자 형상의 배선 패턴을 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 제4 실시예의 격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정에서 사용되는 개구부를 갖는 유리층을 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시예의 격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정에서 사용되는 배선과 개구부의 위치 관계를 도시한 도면이다.
도 25는 본 발명의 제4 실시예의 격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정에서 사용되는 보조 배선 패턴을 도시한 도면이다.
도 26은 본 발명의 제4 실시예의 격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정에서의 측정점을 도시한 도면이다.
도 27은 본 발명의 제4 실시예의 격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정에서의 보조 배선의 배치예를 도시한 도면이다.
도 28은 본 발명의 제4 실시예의 격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정에서의 보조 배선의 배치예의 변형예를 도시한 도면이다.
도 29는 본 발명의 제4 실시예의 격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정에서의 보조 배선의 배치예의 변형예를 도시한 도면이다.
도 30은 본 발명의 제4 실시예의 격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정에서의 보조 배선의 배치예의 변형예를 도시한 도면이다.

(제1 실시 형태)

이하, 도면을 이용하여, 본 발명의 제1 실시 형태의 전자 디바이스용 기판 및 이것을 이용한 유기 LED 소자에 대하여 설명한다. 도 1의 (a)는 본 발명의 실시 형태의 전자 디바이스용 기판을 도시한 평면도이며, 도 1의 (b)는 이 전자 디바이스용 기판 상에 형성된 유기 LED 소자를 나타내는 E-E'면에서의 단면도이다.

본 발명의 유기 LED 소자를 형성하기 위한 전자 디바이스용 기판은 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(101)과, 유리 기판(101)의 제1 주면 상에 격자 형상을 이루도록 형성된 보조 배선 패턴(도전성 배선)(200)과, 보조 배선 패턴(200)을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 유리 기판 표면에 형성된 투광성의 유리층(102)을 구비하고, 유리층(102)의 일부에 보조 배선 패턴(200)을 노출시키는 스루홀(H)이 형성되어 있다.

이 스루홀(H)은 1개의 격자를 구성하는 종횡 A의 변 위에 각각 3개씩 등간격으로 마련되어 있다. 각 스루홀(H)은 유리층(102)에 단면 테이퍼 형상으로 형성되고, 이 위에 투광성 전극(103)으로서의 ITO층이 전체면에 일체적으로 설치되어 있다. 따라서 투광성 전극(103)으로의 통전은, 이 스루홀을 통하여 보조 배선 패턴(200)으로부터 행해져서 발광 영역(300)을 구성하고, 유리 기판(101) 측으로 빛을 취출하는, 보텀 에미션형의 유기 LED 소자이다. 이 발광 영역(300)은 투광성 전극(103)과 그의 상층에 형성되는 유기층으로 이루어지는 발광 기능을 갖는 층(110)과, 또한 그의 상층에 형성되는 반사성 전극(120)의 중첩된 영역이지만, 발광 영역(300) 전체가 스루홀(H)로부터 일정 거리 내에 배치되므로, 전압 강하를 적게 할 수 있다. 여기서 C, D는 각각 위치를 나타낸다.

이어서, 이 전자 디바이스용 기판 및 이것을 이용한 전자 디바이스의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 2의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 제1 제조 방법의 예를 공정별로 나타내는 단면도이며, 도 1의 (b)에 상당하는 단면이다.

우선, 유리 기판(101)을 준비하고, 필요에 따라서 표면 연마를 행한 다음, 은 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄에 의해, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 페이스트 막 두께 10㎛, 라인 폭 200㎛이고, 10㎝ × 10㎝의 격자 형상의 은을 주 성분으로 하는 보조 배선 패턴(200)을 형성한다.

이 보조 배선 패턴은 배선 재료의 비저항, 막 두께, 배선 폭, 거기에 접속되는 기능 소자에 필요한 전류치, 전자 디바이스의 크기 등에 따라, 필요한 범위로 설정하면 된다. 목표로서는, 보조 배선의 막 두께는 0.5 내지 30㎛, 배선 폭은 0.05 내지 2㎜, 보조 배선의 간격은 2 내지 50㎝인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태의 제조 예에서는, 보조 배선의 막 두께는 0.5 내지 20㎛로 해 두는 쪽이 단차가 생기기 어려워 바람직하다. 보조 배선의 막 두께는 비저항을 줄이기 위해서는 두꺼운 쪽이 좋고, 0.5㎛ 이상인 것이 바람직하지만, 30㎛를 넘으면 단차 피복성이 저하되어 실용 면에서는 문제가 많다.

본 예에서는, 보조 배선의 패턴을 도 1과 같이 격자 형상으로 하였지만, 스트라이프 형상, 빗살 형상, 스트라이프의 직선으로부터 직교하는 방향으로 가지가 나와 있는 것 같은 형상, 저항의 기호와 같이 굽힌 선으로 연결된 형상, 원호가 연결된 것 같은 형상 등 다양한 형상이 가능하다.

이 후, 스크린 인쇄에 의해 스루홀을 형성하는 부분을 제외하고 유리 페이스트를 인쇄하고, 스루홀(H)을 갖는 유리층(102)을 형성한다.

그리고 소성을 행하고, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 보조 배선 패턴(200)을 스루홀을 구비한 유리층(102)으로 피복한 전자 디바이스용 기판을 형성한다. 또한, 외부로 취출되는 보조 배선(200)의 단부 부분에는 유리층(102)이 형성되어 있지 않아도 된다.

이 스루홀은, 본 예에서는 스루홀의 축에 평행한 면(기판면에 수직인 방향)의 단면이 비스듬해지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있으나, 단면이 수직이 되는 원통 형상이나 각이진 기둥 형상의 스루홀로 해도 된다. 단, 본 예와 같이 그 위에 직접 전극층을 형성할 경우에는, 스루홀은 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 쪽이 위에 형성하는 전극과 보조 배선의 도전 접속의 단선이 발생하기 어려우므로 바람직하다.

스루홀은 전압 강하에 의한 악영향이 생기지 않도록 적절히 마련하면 되지만, 보조 배선이 격자 형상인 경우에는 격자의 각 변에 최저 한 군데 마련하는 것이며, 각 변에 2 군데 이상 마련하는 것이 바람직하다. 단, 지나치게 수를 늘리면, 표면의 요철이 많아지는 일도 있으므로, 각 변에 2개 내지 5개 정도로 하는 것이 바람직하다. 보조 배선이 스트라이프 형상인 경우에는, 스트라이프의 간격과 동일한 간격으로 1개 내지 5개 정도 마련하면 된다.

스루홀의 평면에서의 형상은 원형, 타원형, 직사각형 등의 형상을 사용할 수 있지만, 보조 배선의 길이 방향에 대하여 개구가 커지는 타원형이나 직사각형인 형상이 바람직하다. 특히, 긴 축이나 긴 변이 짧은 축이나 짧은 변에 비하여 1.5배 이상인 타원형이나 직사각형인 형상이 바람직하다. 이것은, 보조 배선의 면 저항 < 투광성 전극의 면 저항으로부터, 실질적으로는 스루홀의 단부에 전류가 많이 흐르기 때문이다.

이 유리층(102)에 대해서는, 소성에 의해 투광성의 유리층이 형성되는 재료이면 되고, 이것에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다. 유리층의 두께는 기판으로서 완성된 시점에서의 보조 배선의 막 두께의 1.1배 내지 10배 정도의 두께이면 좋고, 2 내지 200㎛ 정도가 되면 좋다.

이 후, 이 스루홀 부분(H) 및 유리층(102) 위에 투광성 전극(103)으로서 ITO막을 전체면에 형성하고, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 전극을 구비한 전자 디바이스용 기판(100)을 얻는다.

그리고 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 정공 주입층, 발광층, 전자 주입층등의 발광 기능을 갖는 층(110)을 예를 들어 증착법으로 형성한다.

유기 LED 소자의 경우, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 통상 발광 기능을 갖는 층, 즉 정공 주입층, 발광층, 전자 주입층을 협지하여 사용하고 있으며, 여기에서는 이것이 기능성 소자를 구성한다. 또, 이들 발광 기능을 갖는 층은 증착법 등의 드라이 프로세스에 한정되는 일 없이, 도포법 등의 습윤 프로세스로 형성하는 것에도 적용 가능한 것은 물론이다. 물론, 본 발명은 이 5층 구조에 한정되는 것은 아니고, 유기 LED 소자에도 한정되는 것은 아니며, 적어도 기판측에 전극을 갖는 기능성 소자이면 된다.

정공 주입층, 발광층, 전자 주입층 등은 공지의 재료나 구조가 이용된다. 제1 전극은 투광성 전극이 되지만, 제2 전극은 투광성 전극이나 반사성 전극이라도 된다.

투광성 전극은 상기한 ITO 외에 산화주석이나 다른 재료라도 사용할 수 있다. 반사성 전극은 각종 금속성의 전극을 사용할 수 있지만, 대표적인 재료로서는 알루미늄, AgMg 합금, Ca 등을 생각할 수 있다.

본 예와 같이, 스루홀이 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 경우에는, 반사성 전극 패턴은 스루홀 위에는 형성되지 않도록 하는 것이 반사성 전극과 보조 배선 또는 투광성 전극의 단락을 방지하기 위해서는 바람직하다. 이러한 반사성 전극은, 예를 들어 마스크를 이용하여 그러한 패턴을 형성하는 것이 가능하다.

또, 상기 설명에서는, 보조 배선 패턴을 은 페이스트의 스크린 인쇄로 형성했지만, 다른 인쇄법, 침지법, 도금법, 증착법, 스퍼터법 등으로도 형성 가능하며, 재료로서는 Au, Ag, Cu, Al, Cr, Mo, Pt, W, Ni, Ru 등의 금속, 금속 화합물, 금속 페이스트 등이 적용 가능하다. 필요에 따라서 적절히 선택하면 된다.

단, 대면적에 막 두께가 두꺼운 보조 배선을 생산성 좋게, 저비용으로 제조하기 위해서는, 상기한 바와 같은 스크린 인쇄로의 제조가 적합하며, 유리층을 소성에 의해 형성하는 동시에 보조 배선을 형성할 수 있다고 하는 점에서는 금속 페이스트의 사용이 유리하다.

(제2 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태의 전자 디바이스용 기판 및 이것을 이용한 유기 LED 소자에 대하여 설명한다. 도 3의 (a)는 본 발명의 실시 형태의 전자 디바이스용 기판의 평면도이며, 도 3의 (b)는 이 전자 디바이스용 기판에 형성된 유기 LED 소자를 나타내는 F-F'면의 단면도이다.

본 발명의 유기 LED 소자를 형성하기 위한 전자 디바이스용 기판은 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(101)과, 상기 유리 기판(101)의 상기 제1 주면 상에 빗살 형상을 이루도록 형성된 제1 보조 배선 패턴(200a) 및 제2 보조 배선 패턴(200b)과, 상기 제1 및 제2 보조 배선 패턴(200a, 200b)을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 상기 유리 기판 표면에 형성된 투광성의 유리층(102)을 구비하고, 상기 유리층(102)의 일부에 상기 제1 및 제2 보조 배선 패턴(200a, 200b)을 노출시키는 스루홀(H_a, H_b)이 형성되어 있다.

이 스루홀(H_a, H_b)은 빗살을 구성하는 각 변 위에 각각 등간격으로 마련되어 있다. 제1 보조 배선 패턴(200a)에 접속하기 위한 각 스루홀(H_a)은 단면 테이퍼 형상으로 형성되고, 이 위에 제1 투광성 전극(103a)으로서의 ITO층이 서로 대향하는 빗살 형상 패턴으로 형성된 스루홀(H_b) 위를 피하여, 일체적으로 설치되어 있다. 따라서 제1 투광성 전극(103a)으로의 보조 배선 패턴(200a)으로부터의 통전은 이 스루홀(H_a)을 통하여 행해진다. 또한, 제2 보조 배선 패턴(103b)에 접속하기 위한 각 스루홀(H_b)은 단면 테이퍼 형상으로 형성되고, 이 위에 제2 투광성 전극(103b)으로서의 ITO층이 서로 대향하는 빗살 형상 패턴으로 형성된 스루홀(H_a) 위를 피하여, 일체적으로 설치되어 있다. 따라서 제2 투광성 전극(103b)으로의 보조 배선 패턴(200b)으로부터의 통전은 이 스루홀(H_b)을 통하여 행해진다.

이 유기 LED 소자는 발광 영역(300)을 구성하고, 유리 기판(101) 측 및 상방으로 빛을 취출하는, 보스 에미션형의 유기 LED 소자이다. 이 발광 영역(300)은 제1 및 제2 투광성 전극(103a, 103b)과 이 사이에 형성되는 발광 기능을 갖는 층(110)이 중첩된 영역이지만, 발광 영역(300) 전체가 스루홀(H_a, H_b)로부터 일정 거리 내에 배치되므로, 전압 강하를 적게 할 수 있다.

이 구성에 의해서도, 전압 강하를 줄여, 고효율의 유기 LED 소자를 제공할 수 있다. 또한, 제2 전극이 금속을 이용한 반사성 전극인 경우라도, 발광 면적이 커진 경우는 마찬가지로 전압 강하에 의한 발광 불균일을 생각할 수 있으므로, 본 방법은 제2 전극이 투광성일 경우와 마찬가지로 유효하다고 생각할 수 있다.

제조 시에는, 도 2의 (a) 내지 (d)에 도시한 방법과 마찬가지이다.

(제3 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태의 전자 디바이스용 기판 및 이것을 구비한 유기 LED 소자에 대하여 설명한다. 도 4의 (a)는 본 발명의 실시 형태의 전자 디바이스용 기판의 평면도이며, 도 4의 (b)는 이 전자 디바이스용 기판에 형성된 유기 LED 소자를 나타내는 G-G'면의 단면도이다.

본 발명의 유기 LED 소자를 형성하기 위한 전자 디바이스용 기판은 스루홀의 형상이 다른 것으로, 상기 제1 실시 형태에서는 단면 테이퍼 형상이었지만, 본 실시 형태에서는 단면 수직인 스루홀(H_S)을 형성하고, 이것에 도전성 페이스트(201)를 충전하고 있다. 그 밖에는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

이 구성에 의해, 스루홀(H_S)의 형성에 필요로 하는 면적을 줄일 수 있어, 점유 면적의 저감을 도모할 수 있게 된다.

제조 시에는, 스루홀을 갖는 유리층 패턴을 인쇄하고, 예비 소성을 행한 후, 이 스루홀(H_S) 내에 도전성 페이스트(201)를 충전하고, 본 소성을 행하고, 이 후 표면 연마를 행하여, 단차가 없는 평활한 표면을 얻는다. 도전 페이스트(201)를 충전하여 소성했을 때에 유리층(102)의 표면과의 단차가 거의 없으면, 표면 연마는 불필요하지만, 단차가 있는 경우에는 표면 연마를 행하는 쪽이 전자 디바이스로 했을 때에 전극 간 단락이나 발광 불균일이 발생하기 어려워 바람직하다. 단, 표면 연마를 행하는 경우는 표면의 거칠기에 기인하는 미세한 요철을 생성하지 않는 방법을 취할 필요가 있다.

그리고 이것을 출발 재료로서 표면에 전극을 형성하여 전자 디바이스를 형성한다.

이어서, 이 전자 디바이스용 기판 및 이것을 이용한 전자 디바이스의 제조 방법에 대하여 설명한다.

우선, 유리 기판(101)을 준비하고, 필요에 따라서 표면 연마를 행한 후, 스크린 인쇄에 의해, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 페이스트 막 두께 80㎛, 라인 폭 200㎛의 은을 주 성분으로 하는 보조 배선 패턴(200)을 형성한다.

본 예에서는 다음에 유리층(101)의 표면을 연마하므로, 보조 배선의 막 두께는 0.5 내지 5㎛ 정도가 바람직하다.

이 후, 스크린 인쇄에 의해 유리 기판(101)의 전체면에 유리 페이스트를 인쇄하여, 유리층(102)을 형성한다.

그리고 소성을 행하고, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 보조 배선 패턴을 유리층으로 피복한 전자 디바이스용 기판을 형성한다. 이 시점에서는, 보조 배선(200)은 유리층(102)으로 덮여져 있다. 또한, 외부로 취출되는 보조 배선(200)의 단부 부분에는 유리층(102)이 형성되어 있지 않아도 된다.

이 후, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 레이저에 의해 보조 배선 패턴 부분의 유리층(102)에 80㎛Φ의 스루홀(H_S)을 형성한다.

그리고 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 스루홀(H_S) 내에 도전 페이스트(201)로서 은 페이스트를 충전하고, 소성 후에 표면을 연마하여 평활한 표면을 얻는다.

이 후, 이 상층에 투광성 전극(103)으로서 ITO막을 전체면에 형성하고, 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 전극을 구비한 전자 디바이스용 기판(100)을 얻는다.

그리고 도 5의 (e)에 도시한 바와 같이, 정공 주입층, 발광층, 전자 주입층, 제2 전극 등의 발광 기능을 갖는 층(110)을 도포법 등에 의해 형성한다.

그리고 마지막으로, 스퍼터링법에 의해 제2 전극으로서 알루미늄 층을 형성한 후, 필요에 따라서 포토리소그래피에 의해 스루홀(H_S) 상의 알루미늄 층을 제거하고, 발광 기능을 갖는 층(110) 위에 반사성 전극(120)으로서 알루미늄 전극을 형성한다.

또한, 마스크 스퍼터 등으로 스루홀(H_S) 상에는 알루미늄 층이 형성되지 않도록 스퍼터해도 된다. 스루홀(H_S) 상에는 제2 전극이 형성되어 있지 않은 쪽이 전극 간의 단락이 생기기 어려우므로 바람직하다.

본 실시 형태에 따르면, 레이저로 형성한 스루홀에 도전성 부재를 충전하고, 필요에 따라서 표면 연마에 의해 표면을 평활화한 후, 이 평활한 유리층의 표면에 투광성 전극을 형성함으로써 투광성 전극과 스루홀의 전기적 접속을 행할 수 있다.

이 구성에 따르면, 스루홀의 미세화에 의해 발광 면적의 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 표면을 더욱 평활화할 수 있으므로, 유기 LED 소자를 형성할 때, 평활한 표면 전체에 일체적으로 신뢰성이 높은 소자 형성을 행할 수 있게 된다.

또한, 본 실시 형태의 전자 디바이스용 배선 기판에 있어서, 스루홀은 규칙적으로 표면의 보조 배선 위에 소정의 간격으로 형성해도 되지만, 이 위에 형성하는 디바이스에 맞추어, 스루홀을 형성하고, 이 스루홀의 일부에 도전 부재를 형성해도 된다.

한편, 이 변형예로서 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 스루홀(H)을 소정의 간격으로 형성한 보조 배선을 구비한 유리 기판을 형성해 두도록 하고 있어도 된다. 그리고 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 위에 형성하는 기능성 소자에 의해, 전기적 접속을 행하는 부위에서는 도전 부재(201)를 매립하는 동시에 전기적 접속을 행하지 않는 부위에서는 절연 부재(202)를 매립하도록 하고, 유리층의 소성 후 혹은 유리층의 소성과 동시에 소성하도록 해도 된다. 그리고 마지막으로 표면 연마를 행함으로써, 표면의 평활화를 높이는 것도 가능하다. 이에 의해, 그의 상층에 형성되는 전자 디바이스의 특성 향상 및 장기 수명화를 도모할 수 있다.

(제4 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제4 실시 형태로서, 전자 디바이스용 기판을 구비한 유기 LED 소자에 대하여 설명한다. 도 7의 (a)는 본 발명의 실시 형태의 전자 디바이스용 기판의 평면도이며, 도 7의 (b)는 이 전자 디바이스용 기판에 형성된 유기 LED 소자를 나타내는 I-I' 단면도이다.

본 발명의 유기 LED 소자를 형성하기 위한 전자 디바이스용 기판은, 제1 실시 형태에서 설명한 전자 디바이스용 기판과 마찬가지로 형성되어 있으나, 밀봉부의 외측으로 도출되는 외부 접속 단자(도시하지 않음)도 스루홀(H_out)을 통하여 형성되어 있다.

기타부에 대해서는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 형성된다.

이 구성에 의해, 소자 영역으로부터 밀봉부를 벗어나 유리 기판의 단부 가장자리 근방에 형성된 외부 접속 단자부가, 내부의 스루홀(H)과 동일 공정으로 마찬가지로 형성되어 있다.

그 밖에는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 또, 외부 접속 단자로서는 도금층을 형성하고, 본딩 가능해지도록 해도 되고, 범프를 형성하는 것도 가능하다.

이 구성에 의해, 외부 접속이 용이하고 또한 신뢰성이 높은 것이 된다.

제조 시에는, 보조 배선 패턴 및 스루홀의 형성 위치를 조정하는 것만으로, 외부 접속을 쉽게 할 수 있다.

또한, 여기서 유리층에 사용되는 유리로서는 B₂O₃-SiO₂-ZnO계, B₂O₃-SiO₂-PbO계, B₂O₃-P₂O₅-ZnO계 등의 유리를 들 수 있다. 한편, 발광 기능을 갖는 층으로서 사용되는 유기층의 굴절률은 430㎚에서 1.8 내지 2.1 정도이다. 한편, 예를 들어 투광성 전극층의 굴절률은 1.9 내지 2.1 정도가 일반적이다. 이와 같이 유기층과 투광성 전극층의 굴절률은 근접하고, 발광광은 유기층과 투광성 전극층 사이에서 전반사하는 일 없이, 투광성 전극층과 투광성 기판의 계면에 도달한다. 일반적인 유리 기판의 굴절률은 1.5 내지 1.6 정도이며, 유기층 혹은 투광성 전극층보다 저 굴절률이다.

유리 기판에 얕은 각도로 진입하고자 한 빛은 전반사에 의해 유기층 방향으로 반사되고, 반사성 전극에서 다시 반사되어, 유리 기판의 계면에 도달한다. 이때, 유리 기판으로의 입사 각도는 변화되지 않으므로, 반사를 유기층, 투광성 전극층 내에서 반복하여, 유리 기판으로부터 밖으로 취출할 수 없다.

따라서 유기 LED 소자의 외부로 취출할 수 있는 빛의 양은 발광광의 20％에 못 미치고 있는 것이 현실이다. 본 발명의 유리층에 광 산란성을 갖게 함으로써, 상기한 광 취출 효율을 개선할 수 있다. 왜냐하면, 소자 내부를 전파하는 빛을 산란에 의해 방향을 바꾸어, 외부로 방출하는 확률이 늘어나기 때문이다. 또한, 외부로 취출할 수 없는 각도로 소자 내를 전파하는 경우라도, 반사성 전극에서 반사되어 다시 빛이 유리 산란층에 도달하므로, 이것을 반복하는 동안에 빛을 외부로 취출할 수 있는 것이다. 이 경우, 유리 산란층의 굴절률은, 그것이 접하는 투광성 전극의 굴절률과 동일하거나 그 이상이 바람직하다.

구체적으로는, 유리 산란층의 유리의 굴절률이 있는 발광 파장에서 1.8 이상이 바람직하다.

이 경우의 유리 재료로서 바람직하게는, 네트워크 포머로서는, 예를 들어 P₂O₅, SiO₂, B₂O₃, Ge₂O, TeO₂로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상의 성분을, 고 굴절률 성분으로서 TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, ZnO, BaO, PbO, Sb₂O₃로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상의 성분을 함유하는 고 굴절률 유리를 사용할 수 있다.

산란 물질로서는, 기포와 결정 석출물 등을 고려할 수 있다. 또한, 유리 표면에 굴곡을 갖게 함으로써, 반사 전극의 비침을 방지할 수도 있다. 유기 LED 소자에서는 통상 소자 형성 박막이 기초의 굴곡을 트레이스하여 형성되므로, 기판이 평평한 경우 반사성 전극을 이용하면, 경면 형상이 되어 비침을 발생해 버린다. 그래서 유리층의 표면에 굴곡을 갖게 함으로써, 반사성 전극을 굴곡지게 하여 비침을 억제할 수 있다.

도 8은 유리층 표면에 굴곡을 형성한 예의 단면 설명도이다. 도 8의 (a)는 파장 λ와 표면 거칠기 Ra의 관계를 설명하기 위한 유리 기판(101)과 유리층(102)의 굴곡 상태를 나타내는 단면 설명도이며, 이해하기 쉽게 하기 위해 보조 배선은 도시되어 있지 않다. 도 8의 (b)는 유기 LED 소자로 한 상태에서의 단면 설명도이며, 유리 기판(101), 유리층(102), 투광성 전극(103), 산란 물질(104), 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115), 반사성 전극(120), 보조 배선 패턴(200)을 나타내고 있다.

전극을 구비한 투광성 기판(100)은, 유리 기판(101), 산란 물질(104)을 포함하는 유리층(102)과 보조 배선 패턴(200)으로 이루어지고, 그 표면은 굴곡을 가지고 있다. 또한, 그 위에 형성된 유기층(110)은 발광 기능을 갖는 층이며, 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)과 반사성 전극(120)으로 이루어져, 각 층 모두 굴곡을 가지고 있다.

구체적으로는, 컷오프 파장 10㎛에 있어서, 이 유리 산란층 표면의 표면 거칠기 Ra(JIS B0601-1994)의 표면 굴곡의 파장 Rλa에 대한 비 Ra/Rλa가 1.0 × 10^-6 이상 3.0 × 10^-5 이하인 것이 바람직하다. 이 범위에 들게 함으로써, 유리층(102)의 산란 특성이 충분하지 않아도, 굴곡에 의해 산란 특성을 높일 수 있어, 소등 시에 반사성 전극(120)을 보기 어려워 외관의 향상을 도모할 수 있다. 상세한 것에 대해서는 후술한다.

또한, 유기 LED 소자의 전극 간의 단락을 방지하기 위해 산란층 표면은 평활한 것이 바람직하고, 굴곡을 구성하는 표면의 표면 거칠기 Ra가 30㎚ 이하인 것이 바람직하고, 특히 10㎚ 이하인 것이 바람직하다. 이 유기 LED 소자는 전자 디바이스용 기판으로서의 굴곡을 갖는 보조 배선 및 투광성 전극을 구비한 투광성 기판(100)과, 유기층(110)과, 반사성 전극(120)에 의해 구성된다. 전극을 구비한 투광성 기판(100)은, 투광성 유리 기판으로 이루어지는 기판(101)과, 유리층(102)과, 투광성 전극(103)에 의해 구성된다.

이 범위에 들게 함으로써, 투광성 전극(103)의 막 두께를 균일하게 할 수 있어, 전극 간 거리를 균일하게 할 수 있다. 따라서 전계 집중을 억제할 수 있어, 소자의 장기 수명화를 도모할 수 있다.

본 발명에서 사용되는(전자 디바이스용 기판으로서의) 보조 배선 및 투광성 전극을 구비한 투광성 기판(100)은 투광성 유리 기판(101)과, 상기 유리 기판 위에 형성된 산란 특성을 갖는 유리층(102)과 투광성 전극(103)을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 유리층이 투과하는 빛의 1파장에 대하여 제1 굴절률을 갖는 베이스재와, 상기 베이스재 중에 분산된, 상기 베이스재와 다른 제2 굴절률을 갖는 복수의 산란 물질(104)을 구비하여, 산란성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 상기 산란 물질의 상기 유리층 내 분포가 상기 유리층 내부로부터 상기 투광성 전극을 향해 작아져 있는 것이 바람직하다. 그리고 이 투광성 전극(103)은 상기 제1 굴절률과 동일하거나 혹은 보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 발광광을 유리 기판측으로 효율적으로 유도하여, 광의 취출 특성을 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 유기 LED 소자의 전극 간의 단락을 방지하기 위해 산란성을 갖는 유리층 표면은 평활한 것이 바람직하고, 그를 위해서는 산란층의 주 표면으로부터 산란 물질이 돌출되어 있는 것은 바람직하지 않다. 산란 물질이 유리층 표면으로부터 돌출되지 않기 위해서도, 산란 물질이 유리층 표면으로부터 0.2㎛ 이내에 존재하지 않는 것이 바람직하다. 이로 인해, 유리층(102)의 절반 두께(δ/2)에서의 산란 물질의 밀도 ρ₁과, 상기 투광성 전극과 접하는 측의 유리층 표면에 가까운 부분에서의 산란 물질의 밀도 ρ₂는 ρ₁ > ρ₂를 만족시키는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 표면의 평활성을 유지하면서 산란성을 높일 수 있다.

특히, 유리층의 투광성 전극측 표면에 가까운 부분인, 투광성 전극측 표면으로부터의 거리 x(x ≤ 0.2㎛)에 있어서는, 산란 물질은 존재하지 않는 것이 바람직하다.

또한, 유리층은 유리 기판 상에 직접 형성되어 있으나, 예를 들어 유리 기판 상에 스퍼터법에 의해 실리카 박막을 형성한 후 유리층을 형성하는 등, 배리어층을 개재하여 형성해도 된다. 그러나 유리 기판 상에 접착제나 유기층을 개재하는 일 없이 유리층을 형성함으로써, 매우 안정적이고 또한 평탄한 표면을 얻을 수 있는데다가, 무기 물질만으로 구성함으로써, 열적으로 안정되고 수명이 긴 광 디바이스를 형성할 수 있게 된다.

이러한 투광성 기판이 갖는 특성에 대하여 상세하게 설명한다.

유리층을 유리 분말을 소성하여 형성하는 경우, 유리 분말을 적절한 방법으로 유리 기판 상에 도포하면 된다. 예를 들어, 용제 혹은 수지와 용제를 혼합한 것에 유리 입자를 분산시켜, 원하는 두께로 도포함으로써 얻을 수 있다. 예를 들어, 유리 입자의 크기는 최대 길이가 0.1 내지 10㎛ 정도인 것을 사용한다. 수지와 용제를 혼합한 경우에는, 유리 입자가 분산된 수지막을 가열하고, 수지를 분해하면, 유리 입자 사이에는 간극이 비어 있는 상태가 된다.

또한 온도를 올리면, 유리의 연화 온도보다 10℃ 내지 20℃ 낮은 온도에서, 유리 입자끼리 융착하기 시작한다. 유리 입자끼리 융착하면, 유리 입자 사이에 형성된 간극은 유리가 연화함으로써 변형되어, 유리 중에 닫힌 공간을 형성한다. 유리 입자의 최상층에서는, 유리 입자끼리 융착함으로써, 유리층 표면을 형성한다. 이 표면에서는 닫힌 공간이 되지 않은 간극은 오목부로서 남는다.

다시 온도를 올리면 유리의 연화, 유동이 진행되어 유리 내부의 간극은 구형의 기포를 형성한다. 한편, 유리층의 표면에서는, 유리 입자의 간극에 기인하는 오목부는 평활화되어 간다. 또, 유리 입자의 간극에 의한 기포뿐만 아니라, 유리가 연화될 때에 가스가 발생하여, 기포를 형성하는 경우도 있다. 예를 들어, 유리층의 표면에 유기물이 부착되어 있는 경우에는, 그것이 분해되어 CO₂를 발생하여 기포를 발생하는 경우도 있다. 또한, 이와 같이 열로 분해하는 물질을 도입하여 적극적으로 기포를 발생시켜도 된다. 이러한 상태는 통상 연화 온도 부근에서 얻을 수 있다. 유리의 점도는 연화 온도에서 10^7.6 포아즈로 높고, 기포의 크기가 수 ㎛ 이하이면 표면으로 부상하기 어렵다. 따라서 작은 기포를 발생하도록 재료 조성을 조정하는 동시에, 소성 온도를 조정하여 유지 시간을 길게 하는 것에 의해, 기포의 부상을 억제하면서 표면을 더욱 평활하게 할 수 있다. 이와 같이 하여, 표면을 평활하게 한 상태로부터 냉각하면, 산란 물질의 밀도가 유리층 내부보다 표면에서 작아, 표면이 평활한 산란성을 갖는 유리층을 얻을 수 있다.

이와 같이, 유리층을 형성하기 위한 재료 조성 및 소성 온도를 조정함으로써, 유리층 중에는 기포를 남기면서, 또한 유리층 표면에는 기포나 오목부의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 산란 물질의 상승을 방지하여, 유리층에 잔류시켜 표면까지 상승하지 않도록 소성 온도 프로파일을 조정하는 동시에 소성 시간을 조정함으로써, 산란 특성이 우수하고, 표면 평활성이 높은 전극을 구비한 투광성 기판을 제공할 수 있게 된다. 또한, 재료, 유리층 두께, 소성 조건 등의 선택에 의해, 산란성이 거의 없는 투광성의 유리층으로 할 수도 있다.

또한, 이 때에, 유리층 최표면은 굴곡을 갖는 만곡면을 형성할 수도 있다. 여기에서 굴곡이라 함은, 굴곡 파장의 주기 λ가 10㎛ 이상인 것이다. 굴곡의 크기는 Ra가 0.01㎛ 내지 5㎛ 정도이다. 이러한 굴곡이 존재하는 경우라도 극미한 평활성은 유지되고 있다. 여기서 굴곡을 형성하기 위해서는 처리 온도, 유리 재료 조성, 유리 입자의 크기, 기판 재료 등을 선택할 필요가 있다. 처리 온도가 낮은 경우에서는, 유리층의 표면에 극미한 오목부가 남는 경우가 있지만, 소성 시간을 길게 취함으로써, 오목부의 형상은 완만해진다. 여기에서, 완만하다고 하는 것은 오목부의 개구부의 지름 ≥ 내부 공간의 지름인 것을 말한다. 이와 같이 완만한 경우에는, 이 오목부에 의해 유기 LED 소자가 전극 간 단락을 일으킬 가능성은 낮다고 할 수 있다. 소성 온도는 유리 전이 온도로부터 40℃ 내지 60℃ 정도 높은 것이 바람직하다. 지나치게 온도가 낮으면, 소결 부족이 되어 표면이 평활해지지 않으므로, 소성 온도는 유리 전이 온도로부터 50℃ 내지 60℃ 정도 높은 것이 더욱 바람직하다.

또한, 유리층은 표면이 만곡면을 구성하는 굴곡을 형성함으로써, 상층에 형성하는 유기 LED 소자가 반사성 전극인 경우에는, 비침에 의한 미관의 저하를 억제할 수 있다. 반사성 전극을 사용할 경우에는, 비 발광 시에 반사성 전극에 의한 비침이 발생해 버려 미관을 손상시키는 것이 과제였지만, 본 발명에 따르면, 유리층을 형성할 때에 조건을 적합화함으로써, 상층에 형성하는 패턴의 정밀도를 저하시키거나, 전극 간 거리에 편차를 생기게 하거나 하는 일 없이, 또한 전극과 발광 기능을 갖는 층의 접촉 면적을 증대시킬 수 있으므로, 실효적인 소자 면적을 증대시킬 수 있어, 수명이 길고 휘도가 높은 유기 LED 소자를 형성할 수 있다.

투광성 기판 위에 유기 LED 소자를 형성하는 경우, 예를 들어 투광성 전극은 얇게 형성할 필요가 있지만, 이 투광성 전극이 기초의 영향을 받는 일 없이 형성할 수 있는 것은, 표면 거칠기가 30㎚ 이하, 바람직하게는 10㎚ 이하이다. 표면 거칠기가 30㎚를 초과하면, 그 위에 형성되는 유기층의 피복성이 나빠지는 경우가 있어, 유리층 위에 형성되는 투광성 전극과 다른 한쪽의 전극 사이에서 단락이 발생하는 경우가 있다. 전극 간 단락에 의해 소자는 점등이 되지 않지만, 과전류를 인가함으로써, 수복하는 것이 가능한 경우가 있다. 수복을 가능하게 한 다음, 유리층의 거칠기는 바람직하게는 10㎚ 이하이고, 더욱 바람직하게는 3㎚ 이하이다.

재료계에 따라 가장 적절한 소성 조건은 다르지만, 산란 물질의 종류나 크기를 컨트롤함으로써, 산란 물질이 최표면에 존재하는 것을 억제하여, 표면 평활성이 우수한 유리층을 얻을 수 있다.

또한, 산란 물질의 크기는 유리층 중에 기포가 있는 경우, 기포가 커지면, 소성 등의 유리층 형성 프로세스에서 부력이 커지고, 부상하기 쉬워져 유리층의 표면에 도달하면 기포가 파열되어, 표면 평활성을 현저하게 저하시키게 될 가능성이 있다. 또한, 상대적으로 그 부분의 산란 물질의 수가 적어지므로, 그 부분만 산란성이 저하되게 된다. 이와 같이 큰 기포가 응집되면, 불균일이 되어 육안으로 확인되게 된다. 이로 인해, 지름이 5㎛ 이상인 기포의 비율이 15vol％ 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10vol％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 7vol％ 이하이다. 또한, 산란 물질이 기포 이외인 경우에도, 상대적으로 그 부분의 산란 물질의 수가 적어지므로, 그 부분만 산란성이 저하되게 된다. 따라서 산란 물질의 최대 길이가5㎛ 이상인 것의 비율이 15vol％ 이하인 것이 바람직하며, 바람직하게는 10vol％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 7vol％ 이하이다.

또한, 반사성 전극을 사용하는 경우에는 비 발광 시에 반사성 전극에 의한 비침이 발생해 버려 미관을 손상시키는 것이 과제였지만, 유리층을 형성할 때에 조건을 최적화함으로써, 유리층 표면에 굴곡 형상을 형성하여, 비침을 줄일 수 있다.

또한, 결정화하기 쉬운 유리를 사용함으로써, 유리층 내부에 결정을 석출시키는 것이 가능하다. 이때, 결정의 크기가 0.1㎛ 이상이면, 광산란 물질로서 기능을 한다. 소성 온도를 적절하게 선택함으로써, 유리층 표면에서의 결정 석출을 억제하면서 또한, 유리층의 내부에 결정을 석출시킬 수 있게 된다. 구체적으로는, 유리 전이 온도로부터 60℃ 내지 100℃ 정도 온도를 높게 하는 것이 바람직하다. 이 정도의 온도 상승이면, 유리의 점성이 높아, 기포가 부상하기 어렵다.

온도가 지나치게 높을 경우에는, 유리층의 표면에서도 결정이 석출되어 버려, 표면의 평활성을 잃게 되므로 바람직하지 않다. 따라서 소성 온도는 유리 전이 온도로부터 60℃ 내지 80℃ 정도 높게 하는 것이 더욱 바람직하고, 나아가서는 60℃ 내지 70℃ 높게 하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 방법에 의해 유리층 중에 기포나 석출 결정을 산란 물질로서 존재시켜, 유리층 표면에서는 그들의 발생을 억제할 수 있다. 이것들이 가능한 것은, 유리가 어떤 온도 범위에서 스스로가 평탄화하고, 또한 기포는 부상하지 않는 고점성을 실현할 수 있거나 혹은 결정을 석출할 수 있기 때문이다. 수지에서는 상술한 바와 같은 고점성으로 프로세스를 제어하는 것은 곤란하며, 또한 결정을 석출시키는 것도 곤란하다.

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

또한, 유리층의 절반의 두께에서의 산란 물질의 밀도 ρ₁과, 유리층의 표면에 가까운 부분의 산란 물질의 밀도 ρ₂가, ρ₁ > ρ₂를 만족시키는 투광성 기판을 사용함으로써, 충분한 산란 특성을 가지고 또한 평활한 표면을 갖는 투광성 기판을 얻을 수 있게 된다.

또한, 산란 물질로서는 기포인 경우와, 베이스층과는 다른 조성을 갖는 재료 입자인 경우와, 베이스층의 석출 결정인 경우가 있으며, 이들 단일 부재라도 되고, 혼합해도 된다.

산란 물질이 기포인 경우에는, 소성 온도 등의 소성 조건을 조정함으로써, 기포의 크기나 기포 분포나 밀도를 조정할 수 있다.

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

상기 산란 물질이 상기 베이스층을 구성하는 유리의 석출 결정인 경우에는, 소성 온도 등의 소성 조건을 조정함으로써, 기포의 크기나 기포 분포나 밀도를 조정할 수 있다.

또한, 파장 λ(430㎚ < λ < 650㎚) 중 적어도 하나의 파장에서의 베이스층의 제1 굴절률은 1.8 이상인 것이 바람직하다. 고 굴절률 재료층을 형성하는 것은 곤란하지만, 유리 재료의 재료 조성을 조정함으로써, 굴절률의 조정이 쉬워진다.

이하 각 부재에 대하여 상세하게 설명한다.

<기판>

투광성 기판의 형성에 사용되는 투광성 기판으로서는, 유리 기판이 사용된다. 유리 기판의 재료로서는, 알칼리 유리, 무알칼리 유리 또는 석영 유리 등의 무기 유리가 있다. 유리 기판(101)의 두께는 0.1㎜ 내지 2.0㎜가 바람직하다. 단, 지나치게 얇으면 강도가 저하되므로 0.5㎜ 내지 1.0㎜인 것이 특히 바람직하다.

또한, 유리층을 유리 프릿으로 제작하기 위해서는, 왜곡 문제 등이 발생하므로, 열 팽창 계수는 50 × 10^-7/℃ 이상, 바람직하게는 70 × 10^-7/℃ 이상, 더욱 바람직하게는 80 × 10^-7/℃ 이상이 바람직하다.

또한, 나아가서는 유리층의 100℃ 내지 400℃에서의 평균 열 팽창 계수가 70 × 10^-7(℃^-1)로부터 95 × 10^-7(℃^-1)이며, 또한 유리 전이 온도가 450℃ 내지 550℃인 것이 바람직하다.

<유리층>

유리층 표면의 굴곡에 대해서는 이미 설명한 대로이다. 또한 계속해서, 유리층의 구성, 제작 방법, 특성 및 굴절률의 측정 방법에 대하여, 상세하게 설명한다. 또한, 상세한 것은 후술하지만, 유기 LED 소자의 주안인 광 취출 효율의 향상을 실현하기 위해서는, 유리층의 굴절률은 투광성 전극 재료의 굴절률보다 동등하거나 혹은 높게 하는 것이 바람직하다.

(구성)

본 실시 형태에서는, 유리층(102)은 전술한 바와 같이, 도포 등의 방법으로 유리 기판 위에 유리 분말을 형성하고, 원하는 온도로 소성함으로써 형성된다. 형성된 유리층은 제1 굴절률을 갖는 베이스재(102)와, 상기 베이스재(102) 중에 분산된, 상기 베이스재와 다른 제2 굴절률을 갖는 산란 물질(104)을 구비하고 있다. 이 유리층에서는 내부로부터 표면을 향해, 상기 유리층 중의 상기 산란 물질의 층내 분포가 작아지고 있어, 유리층을 사용함으로써 전술한 바와 같이 우수한 산란 특성을 가지면서도 표면의 평활성을 유지할 수 있다. 이에 의해, 발광 디바이스 등의 광 출사면 측에 사용함으로써 매우 효율적인 광 취출을 실현할 수 있다.

또한, 유리층으로서는 코팅된 주 표면을 갖는 광 투과율이 높은 재료(베이스재)가 사용된다. 베이스재로서는 각종 유리, 결정화 유리가 사용된다. 또한, 베이스재의 내부에는 산란성 물질(104)(예를 들어, 기포, 석출 결정, 베이스재와는 다른 재료 입자, 분상 유리가 있음)이 형성되어 있다. 여기서, 입자라 함은 고체의 작은 물질을 말하고, 예를 들어 필러나 세라믹스가 있다. 또한, 기포라 함은 공기 혹은 가스인 물체를 말한다. 또한, 분상 유리라 함은 2종류 이상의 유리상에 의해 구성되는 유리를 말한다. 또한, 산란 물질이 기포인 경우, 산란 물질의 지름이라 함은, 공극의 길이를 말한다.

또한, 본 발명의 주된 목적인 광 취출 효율의 향상을 실현하기 위해서는, 베이스재의 굴절률은 투광성 전극 재료의 굴절률과 동등하거나 혹은 높게 하는 것이 바람직하다. 굴절률이 낮은 경우, 베이스재와 투광성 전극 재료의 계면에 있어서, 전반사에 의한 손실이 발생해 버리기 때문이다. 베이스재의 굴절률은 적어도 발광층의 발광 스펙트럼 범위에서의 일부분(예를 들어, 적색, 청색, 녹색 등)에 있어서 상회하고 있으면 되지만, 발광 스펙트럼 범위 전역(430㎚ 내지 650㎚)에 걸쳐서 상회하고 있는 것이 바람직하고, 가시광의 파장 범위 전역(360㎚ 내지 830㎚)에 걸쳐서 상회하고 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 유기 LED의 전극 간의 단락을 방지하기 위해 유리층 주 표면은 평활한 것이 바람직하다. 그를 위해서는 유리층의 투광성 전극에 접하는 측의 표면으로부터 산란 물질이 돌출되어 있는 것은 바람직하지 않다. 산란 물질이 유리층 표면으로부터 돌출되지 않기 위해서도, 산란 물질이 유리층 표면으로부터 0.2㎛ 이내에 존재하지 않는 것이 바람직하다. 이로 인해, 유리층 표면의 평균 거칠기(Ra)는 30㎚ 이하가 바람직하고, 10㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1㎚ 이하가 특히 바람직하다. 산란 물질과 베이스재의 굴절률은 모두 높아도 상관없지만, 굴절률의 차(Δn)는 적어도 발광층의 발광 스펙트럼 범위에서의 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 걸쳐서 0.2 이상인 것이 더욱 바람직하다.

최대의 굴절률 차를 얻기 위해서는, 상기 높은 광투과율 재료로서는 고 굴절률 유리, 산란 물질로서는 기체인 물체, 즉 기포라고 하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 베이스재의 굴절률은 가능한 한 높은 것이 바람직하므로, 베이스재를 고 굴절률의 유리로 하는 것이 바람직하다. 고 굴절률의 유리 성분으로서, 네트워크 포머로서는 P₂O₅, SiO₂, B₂O₃, Ge₂O, TeO₂로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상의 성분을, 고 굴절률 성분으로서 TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, ZnO, BaO, PbO, Sb₂O₃로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상의 성분을 함유하는 고 굴절률 유리를 사용할 수 있다. 그 밖에, 유리의 특성을 조정하는 의미에서, 알칼리 산화물, 알칼리 토류 산화물, 불화물 등을 굴절률에 대하여 요구되는 물성을 손상시키지 않는 범위에서 사용해도 된다. 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'는 알칼리 금속 원소, R"는 알칼리 토류 금속 원소를 나타낸다. 또한, 이상은 예이며, 상기의 조건을 만족시키는 구성이면, 이 예에 한정되는 것은 아니다.

베이스재에 특정한 투과율 스펙트럼을 갖게 함으로써, 발광의 색미를 변화시킬 수도 있다. 착색제로서는, 전이 금속 산화물, 희토류 금속 산화물, 금속 콜로이드 등의 공지된 것을, 단독으로 혹은 조합하여 사용할 수 있다.

(유리층의 제작 방법)

유리층의 제작 방법은 도포 및 소성에 의해 행하지만, 특히 10 내지 100㎛의 후막을 대면적에 굴곡을 형성하도록, 균일하면서도 또한 신속하게 형성한다고 하는 관점에서, 유리를 프릿 페이스트화하여 제작하는 방법이 바람직하다. 프릿 페이스트법을 활용하기 위해, 유리 기판의 열 변형을 억제하기 위해, 유리층의 유리 연화점(Ts)이 유리 기판의 왜곡점(SP)보다도 낮고, 또한 열 팽창 계수 α의 차가 작은 것이 바람직하다. 연화점과 왜곡점의 차는 30℃ 이상인 것이 바람직하고, 50℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 유리층과 유리 기판의 팽창률 차는 ±10 × 10^-7(1/K) 이하인 것이 바람직하고, ±5 × 10^-7(1/K) 이하인 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 프릿 페이스트라 함은, 유리 분말이 수지, 용제, 필러 등에 분산된 것을 가리킨다. 프릿 페이스트를 스크린 인쇄 등의 패턴 형성 기술을 이용하여 패터닝, 소성함으로써, 유리층 피복이 가능해진다. 이하에 기술 개요를 나타낸다.

(프릿 페이스트 재료)

1. 유리 분말

유리 분말 입경은 1㎛ 내지 10㎛이다. 소성된 막의 열 팽창을 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 유리층으로서, 예를 들어 P₂O₅가 20 내지 30mol％, B₂O₃가 3 내지 14mol％, Li₂O와 Na₂O와 K₂O의 합량이 10 내지 20mol％, Bi₂O₃가 10 내지 20mol％, TiO₂가 3 내지 15mol％, Nb₂O₅가 10 내지 20mol％, WO₃가 5 내지 15mol％를 함유하고, 이상 성분의 합량이 90mol％ 이상인 것을 사용한다.

유리층을 형성하는 유리 조성으로서는, 원하는 산란 특성을 얻을 수 있고, 프릿 페이스트화하여 소성 가능하면 특별히 제한은 받지 않지만, 취출 효율을 최대화하기 위해서는, 예를 들어 P₂O₅를 필수 성분으로서 함유하고, 다시 Nb₂O₅, Bi₂O₃, TiO₂, WO₃ 중 1성분 이상을 함유하는 시스템, B₂O₃, ZnO 및 La₂O₃를 필수 성분으로서 함유하고, Nb₂O₅, ZrO₂, Ta₂O₅, WO₃ 중 1성분 이상을 함유하는 시스템, SiO₂를 필수 성분으로서 함유하고, Nb₂O₅, TiO₂ 중 1성분 이상을 함유하는 시스템, Bi₂O₃를 주 성분으로서 함유하고, 네트워크 형성 성분으로서 SiO₂, B₂O₃ 등을 함유하는 시스템 등을 들 수 있다.

또, 본 발명에 있어서 유리층으로서 사용하는 모든 유리계에 있어서, 환경에 대하여 악영향을 미치는 성분인, As₂O₃, PbO, CdO, ThO₂, HgO에 대해서는, 원료 유래의 불순물로서 부득이하게 혼입되는 경우를 제외하고 함유하지 않게 할 수 있다.

P₂O₅를 함유하고, Nb₂O₅, Bi₂O₃, TiO₂, WO₃ 중 1성분 이상을 함유하는 유리층은 mol％ 표기로, 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 mol％ 표기로, 이하와 같다.

P₂O₅는 이 유리계의 골격을 형성하여 유리화시키는 필수 성분이지만, 함유량이 지나치게 작을 경우, 유리의 실투성이 커져 유리를 얻을 수 없게 되므로, 15％ 이상이 바람직하고, 18％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 함유량이 지나치게 크면 굴절률이 저하되므로, 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다. 따라서 함유량은 30％ 이하가 바람직하고, 28％ 이하가 더욱 바람직하다.

B₂O₃는 유리 중에 첨가함으로써 내(耐)실투성을 향상시켜, 열 팽창률을 저하시키는 성분인 임의 성분이지만, 함유량이 지나치게 클 경우, 굴절률이 저하되어 버리므로, 18％ 이하가 바람직하고, 15％ 이하가 더욱 바람직하다.

SiO₂는 미량을 첨가함으로써 유리를 안정화시켜, 내실투성을 향상시키는 성분인 임의 성분이지만, 함유량이 지나치게 클 경우, 굴절률이 저하되어 버리므로, 15％ 이하가 바람직하고, 10％ 이하가 더욱 바람직하고, 8％ 이하가 특히 바람직하다.

Nb₂O₅는 굴절률을 향상시켜, 내후성을 높이는 효과도 동시에 갖는 필수 성분이다. 그로 인해, 함유량은 5％ 이상이 바람직하고, 8％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 함유량이 지나치게 크면, 실투성이 강해져 유리를 얻을 수 없게 되어 버리므로, 그의 함유량은 40％ 이하가 바람직하고, 35％ 이하가 더욱 바람직하다.

TiO₂는 굴절률을 향상시키는 임의 성분이지만, 함유량이 지나치게 크면 유리의 착색이 강해져, 유리층에서의 손실이 커져 버려, 광 취출 효율의 향상이라고 하는 목적을 달성할 수 없게 되어 버린다. 그로 인해 함유량은 15％ 이하가 바람직하고, 13％ 이하이면 더욱 바람직하다.

WO₃는 굴절률을 향상시켜, 유리 전이 온도를 저하시켜 소성 온도를 저하시키는 임의 성분이지만, 과도하게 도입하면 유리가 착색되어 버려, 광 취출 효율의 저하를 초래하므로 그의 함유량은 50％ 이하가 바람직하고, 45％ 이하가 더욱 바람직하다.

Bi₂O₃는 굴절률을 향상시키는 성분이며, 유리의 안정성을 유지하면서 비교적 다량으로 유리 중에 도입할 수 있다. 그러나 과도하게 도입함으로써, 유리가 착색되어, 투과율이 저하되어 버린다는 문제점이 발생하므로, 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 함유해야만 한다. 구체적으로는 (Nb₂O₅ ＋ TiO₂ ＋ WO₃ ＋ Bi₂O₃)의 합량이 20％ 이상인 것이 바람직하고, 25％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편 이들 성분의 합량이 지나치게 클 경우, 착색되거나 실투성이 지나치게 강해지므로, 60％ 이하인 것이 바람직하고, 55％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Ta₂O₅는 굴절률을 향상시키는 임의 성분이지만, 첨가량이 지나치게 클 경우, 내실투성이 저하되어 버리는데다가, 가격이 높은 점에서, 그의 함유량은 10％ 이하가 바람직하고, 5％ 이하가 더욱 바람직하다.

Li₂O, Na₂O, K₂O 등의 알칼리 금속 산화물(R₂O)은 용융성을 향상시켜 유리 전이 온도를 저하시키는 효과를 갖는 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 손상시켜 버리는데다가, 모두 굴절률을 저하시키는 성분이므로, 유리의 굴절률이 저하되어 버려 원하는 광 취출 효율의 향상이 바랄 수 없게 되어 버린다. 그로 인해, 합계 함유량은 40％ 이하인 것이 바람직하고, 35％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Li₂O는 유리 전이 온도를 저하시켜, 용해성을 향상시키기 위한 성분이다. 그러나 함유량이 지나치게 많으면 실투성이 지나치게 높아져, 균질한 유리를 얻을 수 없게 된다. 또한, 열 팽창률이 지나치게 커져, 기판과의 팽창률 차가 커져 버리는 동시에, 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 저하되고, 원하는 광 취출 효율을 달성할 수 없게 되어 버린다. 그로 인해, 함유량은 각각 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

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

BaO는 굴절률을 향상시키는 동시에, 용해성을 향상시키는 성분이지만, 과잉으로 첨가하면 유리의 안정성을 손상시키므로, 그의 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

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

고 굴절률이면서 또한 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, 청징제나 유리화 촉진 성분, 굴절률 조정 성분, 파장 변환 성분 등을 소량 첨가해도 된다. 구체적으로는, 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 함유하여, Nb₂O₅, ZrO₂, Ta₂O₅, WO₃ 중 1성분 이상을 함유하는 유리층은 mol％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 mol％ 표기로, 이하와 같다.

B₂O₃는 네트워크 형성 산화물이며, 이 유리계에서의 필수 성분이다.

함유량이 지나치게 적을 경우, 유리를 형성하지 않게 되거나, 유리의 내실투성의 저하를 초래하므로, 20％ 이상 함유하는 것이 바람직하며, 25％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 함유량이 지나치게 많으면 굴절률이 저하되고, 또한 대항성의 저하를 초래하므로, 함유량은 60％ 이하로 제한되고, 더욱 바람직하게는 55％ 이하이다.

SiO₂는 이 시스템의 유리 중에 첨가되면 유리의 안정성을 향상시키는 성분이지만, 도입량이 지나치게 클 경우, 굴절률의 저하나 유리 전이 온도의 상승을 초래한다. 그로 인해, 함유량은 20％ 이하가 바람직하며, 18％ 이하가 더욱 바람직하다.

Li₂O는 유리 전이 온도를 저하시키는 성분이다. 그러나 도입량이 지나치게 클 경우, 유리의 내실투성이 저하되어 버린다. 그로 인해, 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 18％ 이하가 더욱 바람직하다.

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

ZnO는 유리의 굴절률을 향상시키는 동시에, 유리 전이 온도를 저하시키는 필수 성분이다. 그로 인해, 도입량은 5％ 이상이 바람직하고, 7％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 첨가량이 지나치게 클 경우, 내실투성이 저하되어 버려 균질한 유리를 얻을 수 없게 되어 버리므로, 50％ 이하인 것이 바람직하며, 45％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

La₂O₃는 고 굴절률을 달성하고, 또한 B₂O₃계 유리에 도입하면 내후성을 향상시키는 필수 성분이다. 그로 인해, 함유량은 5％ 이상인 것이 바람직하고, 7％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 도입량이 지나치게 클 경우, 유리 전이 온도가 높아지거나, 유리의 내실투성이 저하되어, 균질한 유리를 얻을 수 없게 되어 버린다. 그로 인해, 함유량은 25％ 이하가 바람직하고, 22％ 이하가 더욱 바람직하다.

Gd₂O₃는 고 굴절률을 달성하고, 또한 B₂O₃계 유리에 도입하면 내후성을 향상시켜, La₂O₃와 공존시킴으로써, 유리의 안정성을 향상시키는 성분이지만, 도입량이 지나치게 클 경우, 유리의 안정성이 저하되어 버리므로, 그의 함유량은 25％ 이하가 바람직하고, 22％ 이하가 더욱 바람직하다.

Y₂O₃ 및 Yb₂O₃는 고 굴절률을 달성하고, 또한 B₂O₃계 유리에 도입하면 내후성을 향상시켜, La₂O₃와 공존시킴으로써, 유리의 안정성을 향상시키는 성분이지만, 도입량이 지나치게 클 경우, 유리의 안정성이 저하되어 버리므로, 함유량은 각각 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 바람직하다.

La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃ 등의 희토류 산화물은, 고 굴절률을 달성하고 또한 유리의 내후성을 향상시키기 위해서는 필수적인 성분이므로, 이들 성분의 합량, La₂O₃ ＋ Gd₂O₃ ＋ Y₂O₃ ＋ YB₂O₃는 5％ 이상인 것이 바람직하고, 8％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 그러나 도입량이 지나치게 클 경우, 유리의 내실투성이 저하되어, 균질한 유리를 얻을 수 없으므로, 30％ 이하인 것이 바람직하고, 25％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

ZrO₂는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 지나치게 크면 내실투성이 저하되거나, 액상 온도가 과도하게 향상되어 버리므로, 함유량은 15％ 이하인 것이 바람직하고, 10％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Ta₂O₅는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 지나치게 크면 내실투성이 저하되거나, 액상 온도가 과도하게 향상되어 버리므로, 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Nb₂O₅는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 지나치게 크면 내실투성이 저하되거나, 액상 온도가 과도하게 향상되어 버리므로, 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

WO₃는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 지나치게 크면 내실투성이 저하되거나, 액상 온도가 과도하게 향상되어 버리므로, 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Bi₂O₃는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 함유량이 지나치게 크면 내실투성이 저하되거나, 유리에 착색이 발생하여 투과율의 저하를 초래해 취출 효율을 저하시켜 버리므로, 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

BaO는 굴절률을 향상시키는 성분이지만, 함유량이 지나치게 크면 내실투성이 저하되어 버리므로, 20％ 이하인 것이 바람직하고, 15％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

고 굴절률 및 안정성(내습성)을 유지하기 위해서는, 이상에 기재된 성분의 합량은 90％ 이상인 것이 바람직하고, 95％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이상에 기재된 성분 이외라도, 청징, 용해성 향상 등의 목적으로 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 첨가해도 된다. 이러한 성분으로서, 예를 들어 Sb₂O₃, SnO₂, MgO, CaO, SrO, GeO₂, Ga₂O₃, In₂O₃, 불소를 들 수 있다.

SiO₂를 필수 성분으로서 함유하여, Nb₂O₅, TiO₂, Bi₂O₃ 중 1성분 이상을 함유하는 유리층은 mol％ 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 형성하기 위한 네트워크 포머로서 작용하는 필수 성분이며, 그의 함유량이 지나치게 적으면 유리를 형성하지 않게 되어 버리므로 20％ 이상인 것이 바람직하고, 22％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

B₂O₃는 SiO₂와 비교적 소량 첨가함으로써 유리 형성을 도와 실투성을 저하시키나, 함유량이 지나치게 많으면, 굴절률의 저하를 초래하므로, 그의 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

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

TiO₂는 굴절률을 향상시키기 위한 필수 성분이며, 그의 함유량은 1％ 이상인 것이 바람직하고, 3％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 그러나 과잉으로 첨가함으로써 유리의 내실투성을 저하시켜, 균질한 유리를 얻을 수 없게 되고, 또한 착색을 초래하여, 유리층을 빛이 전파할 때의 흡수에 의한 손실을 크게 해 버린다. 그로 인해, 그의 함유량은 20％ 이하인 것이 바람직하고, 18％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Bi₂O₃는 굴절률을 향상시키기 위한 성분이지만, 과잉으로 첨가함으로써 유리의 내실투성을 저하시켜, 균질한 유리를 얻을 수 없게 되고, 또한 착색을 초래하여, 유리층을 빛이 전파할 때의 흡수에 의한 손실을 크게 해 버린다. 그로 인해, 그의 함유량은 15％ 이하인 것이 바람직하고, 12％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

ZrO₂는 착색도를 악화시키는 일 없이 굴절률을 향상시키는 성분이지만, 함유량이 지나치게 클 경우, 유리의 내실투성이 저하되어 균질한 유리를 얻을 수 없게 되어 버린다. 그로 인해, 함유량은 15％ 이하가 바람직하고, 10％ 이하가 더욱 바람직하다.

고 굴절률의 유리를 얻기 위해서는, Nb₂O₅ ＋ TiO₂ ＋ Bi₂O₃ ＋ ZrO₂가 5％ 이상인 것이 바람직하고, 8％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 이 합량이 지나치게 크면, 유리의 내실투성이 저하되거나, 착색이 생기거나 하므로, 40％ 이하가 바람직하고, 38％ 이하가 더욱 바람직하다.

Li₂O, Na₂O, K₂O는 용해성을 향상시키는 동시에 유리 전이 온도를 저하시키는 성분이며, 또한 유리 기판과의 친화성을 높이는 성분이다. 그로 인해 이들 성분의 합량 Li₂O ＋ Na₂O ＋ K₂O는 1％ 이상인 것이 바람직하고, 3％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 알칼리 산화물 성분의 함유량이 지나치게 클 경우, 유리의 내실투성이 낮아져, 균질한 유리를 얻을 수 없게 되므로, 그의 함유량은 40％ 이하인 것이 바람직하고, 35％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

BaO는 굴절률을 향상시키는 동시에 용해성을 향상시키는 성분이지만, 과도하게 함유한 경우, 유리의 안정성을 손상시켜 균질한 유리를 얻을 수 없게 되므로, 그의 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 높아져버려 균질한 유리를 얻을 수 없게 되므로, 그의 함유량은 각각 20％ 이하가 바람직하고, 15％ 이하가 더욱 바람직하다.

또한, 고 굴절률 및 안정성(내습성)을 유지하기 위해서는, 이상에 기재된 성분의 합량은 90％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 이상에 기재된 성분 이외라도, 청징, 용해성 향상 등의 목적으로 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 첨가해도 된다. 이러한 성분으로서, 예를 들어 Sb₂O₃, SnO₂, GeO₂, Ga₂O₃, In₂O₃, WO₃, Ta₂O₅, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, YB₂O₃를 들 수 있다.

Bi₂O₃를 주 성분으로서 함유하고, 유리 형성 보조제로서 SiO₂, B₂O₃ 등을 함유하는 유리층은 mol％ 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 mol％ 표기로, 이하와 같다.

Bi₂O₃는 고 굴절률을 달성하고, 또한 다량으로 도입하여도 안정적으로 유리를 형성하는 필수 성분이다. 그로 인해, 그의 함유량은 10％ 이상이 바람직하고, 15％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 과잉으로 첨가하면, 유리에 착색이 생겨 원래 투과해야 할 빛을 흡수해 버려 취출 효율이 저하되어 버리는데다가, 실투성이 높아져 균질한 유리를 얻을 수 없게 되어 버린다. 그로 인해, 함유량은 50％ 이하가 바람직하며, 45％ 이하가 더욱 바람직하다.

B₂O₃는 Bi₂O₃를 다량으로 함유하는 유리에 있어서, 네트워크 포머로서 작용하여, 유리 형성을 돕는 필수 성분이며, 그의 함유량은 1％ 이상이 바람직하고, 3％ 이상이 더욱 바람직하다. 그러나 첨가량이 지나치게 클 경우, 유리의 굴절률이 저하되어 버리므로, 40％ 이하가 바람직하고, 38％ 이하가 더욱 바람직하다.

SiO₂는 Bi₂O₃를 네트워크 포머로서 유리 형성을 돕는 작용을 하는 성분이지만, 함유량이 지나치게 클 경우, 굴절률의 저하를 초래하므로, 30％ 이하가 바람직하고, 25％ 이하가 더욱 바람직하다.

B₂O₃와 SiO₂는 조합함으로써 유리 형성을 향상시키기 위해, 그의 합량은 5％ 이상인 것이 바람직하고, 10％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 도입량이 지나치게 클 경우, 굴절률이 저하되어 버리므로, 40％ 이하인 것이 바람직하고, 38％인 것이 더욱 바람직하다.

P₂O₅는 유리 형성을 돕는 동시에, 착색도의 악화를 억제하는 성분이지만, 함유량이 지나치게 클 경우, 굴절률의 저하를 초래하므로, 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 균질한 유리를 얻을 수 없게 되어 버린다. 이로 인해, 각각 15％ 이하가 바람직하고, 13％ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 이상의 알칼리 산화물 성분의 합량, Li₂O ＋ Na₂O ＋ K₂O가 지나치게 크면 굴절률의 저하를 초래하고, 또한 유리의 내실투성을 저하시키므로, 30％ 이하가 바람직하고, 25％ 이하가 더욱 바람직하다.

TiO₂는 굴절률을 향상시키는 성분이지만, 함유량이 지나치게 클 경우, 착색이 발생하거나, 내실투성이 저하되어 균질한 유리를 얻을 수 없게 되어 버린다. 그로 인해, 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 18％ 이하가 더욱 바람직하다.

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

TeO₂는 착색도를 악화되게 하지 않고 굴절률을 향상시키는 성분이지만, 과도한 도입에 의해, 내실투성이 저하되어 프릿화한 뒤에 소성하였을 때의 착색의 원인이 되므로, 그의 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 15％ 이하가 더욱 바람직하다.

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

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

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

2. 수지

수지는 스크린 인쇄 후, 도막 중의 유리 분말, 필러를 지지한다. 구체예로서는 에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 아크릴 수지, 아세트산 비닐, 부티랄 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 로진 수지 등이 사용된다.

3. 용제

용제는 수지를 용해하고 또한 인쇄에 필요한 점도를 조정한다. 또한, 인쇄 중에는 건조하지 않고, 건조 공정에서는 재빠르게 건조하는 것이 바람직하다. 비점 200℃ 내지 230℃인 것이 바람직하다. 점도, 고형분비, 건조 속도 조정을 위해 블렌드하여 사용한다. 구체예로서는, 스크린 인쇄 시의 페이스트의 건조 적합성으로부터 에테르계 용제[부틸카르비톨(BC), 부틸카르비톨 아세테이트(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-펜탄디올 모노이소부틸레이트), 프탈산에스테르계 용제[DBP(디부틸프탈레이트), DMP(디메틸프탈레이트), DOP(디옥틸프탈레이트)]가 있다. 주로 사용되고 있는 것은 α-테르피네올이나 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부틸레이트)이다.

4. 기타

점도 조정, 유리 분말 분산 촉진을 위해 계면 활성제를 사용해도 된다. 유리 분말 표면 개질을 위해 실란 커플링제를 사용해도 된다.

(유리 페이스트 막의 제작 방법)

(1) 유리 페이스트

유리 분말과 비히클을 준비한다. 여기서, 비히클이라 함은 수지, 용제, 계면 활성제를 혼합한 것을 말한다. 구체적으로는, 50℃ 내지 80℃로 가열한 용제 중에 수지, 계면 활성제 등을 투입하고, 그 후 4시간에서 12시간 정도 정치한 뒤, 여과하여 얻을 수 있다.

이어서, 유리 분말과 비히클을 플라네타리 믹서로 혼합한 후, 3축롤로 균일하게 분산시킨다. 그 후 점도 조정을 위해, 혼련기로 혼련한다. 통상 유리 분말 70 내지 80wt％에 대하여 비히클 20 내지 30wt％로 한다.

(2) 인쇄

(1)에서 제작한 유리 페이스트를 스크린 인쇄기를 사용하여 인쇄한다. 스크린판의 메쉬 거칠기, 유제의 두께, 인쇄 시의 압박압, 스퀴지 압입량 등으로 형성되는 유리 페이스트 막의 막 두께를 제어할 수 있다. 인쇄 후에 건조시킨다.

(3) 소성

소성은 유리 페이스트 중의 수지를 분해·소실시키는 탈 바인더 처리와 유리 분말을 소결, 연화되게 하는 소성 처리로 이루어진다. 탈 바인더 온도는 에틸셀룰로오스에서 350℃ 내지 400℃, 니트로셀룰로오스에서 200℃ 내지 300℃이며, 30분에서 1시간 대기 분위기로 가열한다. 그 후 온도를 올려, 유리를 소결, 연화되게 한다. 소성 온도는 연화 온도로부터 연화 온도보다 20℃ 높은 온도가 보통이다. 소성 온도에 따라 내부에 잔존하는 기포의 형상, 크기가 다르다. 그 후, 냉각하여 기판 위에 유리층이 형성된다. 이렇게 하여 얻을 수 있는 막의 두께는, 일반적인 스크린 인쇄기를 사용하는 경우에는 통상 5㎛ 내지 30㎛이지만, 인쇄 시에 적층함으로써 더욱 두꺼운 유리층이 형성 가능하다.

또, PET 필름 등의 위에, 닥터 블레이드 인쇄법, 다이코트 인쇄법 등을 이용하여 유리 페이스트 막을 형성한 후 건조하면 그린 시트를 얻을 수 있다. 계속해서 그린 시트를 기판 위에 열 압착하고, 마찬가지의 소성 행정을 거쳐 유리층을 얻을 수도 있다. 이 방법으로 얻을 수 있는 유리층의 두께는 50㎛ 내지 400㎛이지만, 그린 시트를 적층하여 이용함으로써, 더욱 두꺼운 유리층이 형성 가능하다.

이어서, 산란층으로서의 유리층의 특성을 얻기 위해, 광학 시뮬레이션을 행하고, 각각의 파라미터에 대하여, 그의 취출 효율에 미치는 영향을 조사하였다. 이용한 계산 소프트웨어는 OPTIS사 제품, 소프트웨어「SPEOS」(상품명)이다. 본 소프트웨어는 광선 추적 소프트웨어인 동시에, 유리층은 Mie 산란의 이론식을 적용할 수 있다. 여기서 유리 산란층은 막 두께를 30㎛, 굴절률을 2.0으로 하였다. 전하 주입ㆍ수송층, 발광층 등의 발광 기능을 갖는 층으로서 사용되는 유기층의 두께는, 실제로는 합계 0.1㎛ 내지 0.3㎛ 정도이지만, 광선 추적에서는 광선의 각도는 두께를 바꾸어도 변함이 없으므로, 소프트웨어에서 허용되는 최소 두께 1㎛로 하였다. 유리 기판 및 유리층의 합계 두께도 마찬가지의 이유에서 100㎛로 하였다.

또한, 계산을 간단하게 하기 위해, 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입층 및 발광층, 정공 주입ㆍ수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어 계산하였다. 계산에서는 이들의 굴절률을 동일하게 하고 있지만, 유기층과 투광성 전극의 굴절률은 동일한 정도의 값이며, 계산 결과를 크게 바꾸는 것은 아니므로, 어떠한 경우도 굴절률은 1.9로 하였다.

또한, 유기층이 얇으므로, 엄밀하게 생각하면 간섭에 의한 도파로 모드가 형성되지만, 기하 광학적으로 취급하여도 크게 결과를 바꾸는 것은 아니므로, 금회의 발명의 효과를 계산에 의해 예측하는 데에는 충분하다. 유기층에서는, 합계 6면으로부터 지향성을 갖지 않고 발광광이 출사되는 것으로 한다. 또한, 간단하게 하기 위해 음극의 반사율은 100％로 하였다. 모든 광속량을 1000㏐로 하고, 광선 개수를 10만개 혹은 100만개로 하여 계산하였다. 투광성 기판으로부터 출사된 빛은 투광성 기판의 상부 10㎛에 설치한 수광면에서 포착하여, 그의 조도로부터 취출 효율을 산출하였다.

(유리층 내의 산란 물질의 밀도와 산란 물질의 지름)

유리층 중에서의 산란 물질의 함유율은 1vol％ 이상이 바람직하다. 산란 물질의 크기에서 거동이 다르지만, 유리층 중에서의 산란 물질의 함유율이 1vol％이면, 광 취출 효율을 40％ 이상으로 할 수 있다. 또한, 유리층 중에서의 산란 물질의 함유율이 5vol％ 이상이면, 광 취출 효율을 65％ 이상으로 할 수 있으므로, 더욱 바람직하다. 또한, 유리층 중에서의 산란 물질의 함유율이 10vol％ 이상이면, 광 취출 효율을 70％ 이상으로 향상시킬 수 있으므로, 더욱 바람직하다. 또한, 유리층 중에서의 산란 물질의 함유율이 15vol％ 근방이면, 광 취출 효율을 80％ 이상으로 향상시킬 수 있으므로, 특히 바람직하다. 또, 유리층의 양산을 생각하면, 제조 편차의 영향을 받기 어려운 10vol％ 내지 15vol％가 바람직하다.

또, 산란 물질의 지름이 1㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％의 범위라도, 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 지름이 2㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％의 범위라도, 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 지름이 3㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％의 범위라도, 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 지름이 5㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％의 범위라도, 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 지름이 7㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％의 범위라도, 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 지름이 10㎛이면, 산란 물질의 함유율이 1vol％ 내지 20vol％의 범위라도, 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 지름이 큰 경우, 함유율이 많아질수록 광 취출 효율이 향상되는 것을 알 수 있다. 한편, 산란 물질의 지름이 작은 경우, 함유율이 적어도 광 취출 효율이 향상된다.

(산란 물질의 굴절률)

광 취출 효율(％)과 산란 물질의 굴절률과의 관계를 계산에 의해 구하였다. 여기에서도 계산을 간략하게 하기 위해, 유기층 및 투광성 전극을 전자 주입ㆍ수송층 및 발광층, 정공 주입ㆍ수송층 및 투광성 전극의 3개로 나누어서 계산하였다. 여기서, 전자 주입ㆍ수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 발광층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 정공 주입ㆍ수송층(두께 : 1㎛, 굴절률 : 1.9), 유리층(두께 : 30㎛, 베이스재의 굴절률 : 2.0, 산란 물질의 지름 : 2㎛, 산란 물질의 수 : 약 3600만개, 산란 물질의 함유량 : 15vol％), 유리 기판(두께 : 100㎛, 굴절률 : 1.54), 광속 1000㏐을 10만개로 분할하여 계산하였다(파장 550㎚). 이 결과, 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 0.1이라도(산란 물질의 굴절률이 1.9), 광 취출 효율을 65％ 이상으로 할 수 있다.

(유리층의 두께)

상기와 동일한 구성으로, 유리층의 Δn을 1.0으로 하였다. 이 경우, 유리층 중에서의 산란 물질의 함유율이 1vol％ 이상이면, 유리층의 두께가 약 15㎛라도, 광 취출 효율을 55％ 이상으로 할 수 있으므로, 바람직하다. 또한, 유리층 중에서의 산란 물질의 함유율이 5vol％ 내지 15vol％이면, 유리층의 두께가 15㎛ 이하나 60㎛ 이상이라도, 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있으므로, 특히 바람직하다.

(산란 물질의 수)

상기와 동일한 구성으로, 유리층의 Δn을 1.0으로 하였다. 이 경우, 유리층 1㎟당의 산란 물질의 수가 1 × 10⁴개 이상이면, 광 취출 효율을 55％ 이상으로 할 수 있으므로, 바람직하다. 또한, 유리층 1㎟당의 산란 물질의 수가 2.5 × 10⁵개 이상이면, 광 취출 효율을 75％ 이상으로 할 수 있으므로, 더욱 바람직하다. 또한, 유리층 1㎟당의 산란 물질의 수가 5 × 10⁵ 내지 2 × 10⁶개이면, 광 취출 효율을 80％ 이상으로 할 수 있으므로, 특히 바람직하다.

투광성 전극의 굴절률이 유리층의 굴절률보다 큰 경우, 유리층의 표면에서 전반사가 발생하고, 유리층으로 진입하는 빛의 양이 줄어든다. 따라서 빛의 취출 효율이 저하된다. 따라서 본 발명의 유리층의 굴절률은 투광성 전극의 굴절률과 동등하거나 혹은 그 이상인 것이 바람직하다.

(유리층의 굴절률의 측정 방법)

유리층의 굴절률을 측정하기 위해서는, 하기의 2개의 방법이 있다.

하나는, 유리층의 조성을 분석하고, 그 후 동일한 조성의 유리를 제작하고, 프리즘법으로 굴절률을 평가한다. 다른 하나는, 유리층을 1 내지 2㎛까지 얇게 연마하여, 거품이 없는 10㎛Φ 정도의 영역에서, 엘립소메트리 측정하고, 굴절률을 평가한다. 또, 본 발명에서는 프리즘법으로 굴절률을 평가하는 것을 전제로 하고 있다.

(유리층의 표면 거칠기)

유리층은, 투광성 전극이 설치되는 표면을 가지고 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 유리층은 산란 물질을 함유하고 있는 것도 있다. 상술한 바와 같이, 산란 물질의 지름으로서는, 크면 클수록 함유량이 적어도 광 취출 효율의 향상이 도모된다. 그러나 발명자의 실험에 따르면, 지름이 크면 클수록, 유리층의 주 표면으로부터 돌출된 경우에 유리층의 주 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 커지는 경향이 있다. 상술한 바와 같이, 유리층의 주 표면에는 투광성 전극이 설치된다. 그로 인해, 유리층의 주 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 클수록, 단락이 발생하기 쉬워져 유기 LED 소자가 발광하지 않는다고 하는 문제가 발생하기 쉽다.

<투광성 전극>

투광성 전극(양극)(103)은 유기층(110)에서 발생한 빛을 외부로 취출하기 위해, 80％ 이상의 투광성이 있는 것이 바람직하다. 또한, 많은 정공을 주입하기 위해, 일함수가 높은 것이 요구된다. 구체적으로는, ITO, 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. 투광성 전극(103)의 두께는 100㎚ 이상이 바람직하다. 또, 투광성 전극(103)의 굴절률은 1.9 내지 2.2이다. 여기서, ITO를 예로 들어 설명하면, 캐리어 농도를 증가시키면, ITO의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 시판되고 있는 ITO는, SnO₂가 10wt％가 표준으로 되어 있지만, 이것보다 Sn 농도를 늘림으로써, ITO의 굴절률을 낮출 수 있다. 단, Sn 농도 증가에 의해, 캐리어 농도는 증가하지만, 이동도 및 투과율의 저하가 있으므로, 이것들의 균형을 잡아 Sn량을 결정할 필요가 있다.

또, 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. 이들 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층은 통상의 유기 LED에 사용되는 재료나 구성이 사용되면 된다. 또한, 일부의 층을 설치하지 않거나, 일부의 층을 2층으로 하거나, 혹은 다른 층을 부가하는 등, 다양한 공지의 응용을 해도 된다.

<반사성 전극>

반사성 전극(음극)(120)은 일함수가 작은 금속 또는 그의 합금이 사용된다. 음극(120)은, 구체적으로는 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속 및 주기율표 제3 속의 금속 등을 들 수 있다. 이 중, 저렴하고 화학적 안정성이 좋은 재료이므로, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 또는 이들의 합금 등이 바람직하게 사용된다. 또한, Al, MgAg의 공증착 막, 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.

또, 반사성 전극을 양극으로 해도 되는 것은 물론이다. 또한, 양극과 음극 양쪽 모두 투광성 전극으로 할 수도 있다.

또한, 내구성을 향상시키기 위해, 밀봉용의 대향 기판을 유기 LED 발광 소자에 중첩하여 밀봉한 것에 대하여 설명한다. 우선, 대향 기판으로서, 소자 기판과는 다른 유리 기판을 준비한다. 이 유리 기판을 필요에 따라서 가공하여 수분 포획재를 수납하기 위한 수분 포획재 수납부를 형성한다. 수분 포획재 수납부는 유리 기판에 레지스트를 도포하고, 노광, 현상에 의해 기판의 일부를 노출시킨다. 이 노출 부분을 에칭에 의해 얇게 함으로써 수분 포획재 수납부를 형성한다.

이 수분 포획재 수납부에 산화 칼슘 등의 수분 포획재를 배치한 후, 유기 LED 소자를 형성한 기판과 대항 기판을 중첩하여 접착한다. 예를 들어, 대향 기판의 수분 포획재 수납부가 설치된 면에, 디스펜서를 사용하여 시일재를 도포한다. 시일재로서, 예를 들어 에폭시계 자외선 경화성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 시일재는 유기 LED 소자와 대향하는 영역의 외주 전체에 도포한다. 2장의 기판을 위치 정렬하여 대향시킨 후, 자외선을 조사하여 시일재를 경화시켜, 기판끼리를 접착한다. 이 후, 시일재의 경화를 보다 촉진시키기 위해, 예를 들어 80℃의 클린 오븐 속에서 1시간의 열 처리를 한다. 이 결과, 시일재 및 한 쌍의 기판에 의해, 유기 LED 소자가 존재하는 기판 사이와, 기판의 외부가 격리된다. 수분 포획재를 배치함으로써, 밀봉된 공간에 잔류 또는 침입해 오는 수분 등에 의한 유기 LED 소자의 열화를 방지할 수 있다.

필요에 따라서 기판의 외주 부근의 불필요 부분을 절단 제거하고, 투광성 전극과 반사성 전극을 구동 회로에 접속한다. 양극과 음극 모두 투광성 전극으로 한 경우에는, 양쪽의 투광성 전극을 구동 회로에 접속한다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 투광성 전극과 반사성 전극에 유기층을 끼운 구성에 대하여 설명하였지만, 양쪽 전극을 투광성으로 하고, 양면 발광형의 유기 EL층을 구성하도록 해도 된다.

또한, 본 발명의 투광성 전극을 구비한 투광성 기판은 유기 LED 소자에 한정되는 일 없이, 무기 LED 소자, 액정 등, 다양한 발광 디바이스, 혹은 광량 센서, 태양 전지 등의 수광 디바이스 등 광 디바이스의 고효율화에 유효하다.

실시예

(제1 실시예)

유리 기판(101)은 아사히 가라스 가부시키가이샤 제품 유리 기판「PD200」(상품명)을 사용하였다. 이 유리는 왜곡점 570℃, 열 팽창 계수 83 × 10^-7(1/℃)이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유리 기판(101)에, 은 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄에 의해, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 페이스트 막 두께 10㎛, 라인 폭 200㎛로, 10㎝ × 10㎝의 격자 형상의 은을 주 성분으로 하는 보조 배선 패턴(200)을 형성한다.

유리층(102)은 고 굴절률 유리 프릿 페이스트를 소성한 층이다. 여기에서는, 유리층(102)으로서, 하기의 표 1에 나타내는 조성을 갖는 유리를 사용한다. 이 유리의 유리 전이 온도는 483℃, 굴복점은 528℃, 열 팽창 계수는 83 × 10^-7(1/℃)이다.

이 유리의 F선(486.13㎚)에서의 굴절률 nF는 2.03558, d선(587.56㎚)에서의 굴절률 nd는 1.99810, C선(656.27㎚)에서의 굴절률 nC는 1.98344이다. 굴절률은 굴절률계(가르뉴 고가꾸고교사 제품, 상품명 : KRP-2)로 측정하였다. 유리 전이점(Tg) 및 굴복점(At)은 열 분석 장치(Bruker사 제품, 상품명 : TD5000SA)로 열 팽창법에 의해, 승온 속도(5℃/분)로 측정하였다.

이하의 순서에 의해, 유리층(102)을 형성하였다. 표 1의 비율에서 나타내는 조성이 되도록, 분말 원료를 조합하였다. 조합한 분말 원료를 알루미나로 된 볼밀로 12시간 건식 분쇄하고, 평균 입경(d50, 적산치 50％의 입도, 단위 ㎛)이 1 내지 3㎛인 유리 분말을 제작하였다. 그리고 얻게 된 유리 분말 75g을, 유기 비히클(α-테르피네올 등에 에틸셀룰로오스를 10 질량％ 정도 용해한 것) 25g과 혼련하여 페이스트 잉크(유리 페이스트)를 제작하였다.

이 유리 페이스트를, 유리 기판(101) 위에, 스루홀(H)을 형성하는 부분을 제외하고, 소성 후의 막 두께가 15㎛, 30㎛, 60㎛, 120㎛가 되도록 균일하게 인쇄한다. 스루홀의 형상은 타원형으로, 보조 배선에 접하는 부분에서 보조 배선의 길이 방향으로 긴 축(100㎛), 거기에 직교하는 방향으로 짧은 축(50㎛)이 오도록 5㎝ 간격으로 마련한다. 또한, 스루홀의 측면은 상방을 향해 퍼지는 형상으로 한다. 계속해서, 이것을 150℃에서 30분간 건조한 후, 일단 실온으로 복귀시켜 450℃까지 45분 승온하고, 450℃에서 10시간 유지하고, 그 후 550℃까지 12분 승온하고, 550℃에서 30분간 유지하고, 그 후 실온까지 3시간 강온하고, 유리 기판 위에 유리층을 형성한다. 막 두께 120㎛의 유리층에 대해서는, 막 두께가 60㎛가 될 때까지 표면을 연마한다. 이와 같이 하여 형성되는 유리막 중에는 많은 기포가 함유되어 있고, 이것에 의한 산란이 발생한다. 한편, 유리층 최표면에는, 굴곡은 있지만, 기포가 개구하는 등, 유기 LED의 전극 간 단락의 원인이 되는 국소적인 요철은 보이지 않는다. 이에 의해, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 보조 배선 패턴(200)을 스루홀(H)을 구비한 유리층(102)으로 피복한 전자 디바이스용 기판을 형성한다.

유리층의 스루홀(H) 부근을 제외한 표면의 굴곡에 의한 유리층의 경사면의 각도는 최대 27°정도로 할 수 있고, 이 각도는 패시브형 유기 LED 패널에 사용되는 개구 절연막의 에지부의 테이퍼각(40 내지 50°)보다 작아, 유기막, 금속막 등의 커버리지에 지장은 없다고 생각된다.

또한 여기서는, 프릿 제작 시에 유리 입자의 분급을 하고 있지 않아, 큰 입자가 들어 있다. 이 굴곡은, 소성 시에 큰 입자의 부분이 굴곡이 되어 남은 것이 원인이라 생각된다. 따라서 다른 조건이 동일한 경우, 입자의 크기를 작고 또한 균일하게 함으로써, 굴곡은 작아지고, 입자의 크기를 크게 함으로써 굴곡을 크게 하도록 조정할 수 있는 것이라 생각된다.

또한, 국소적인 거칠기에 대하여, 보조 배선 패턴을 형성하고 있지 않은 유리 기판에 대하여 측정하였다. 또한, 국소적인 거칠기에 대해서는, 유리층의 표면을 연마하고 있지 않은 경우에는, 유리층 표면의 산술 평균 거칠기 Ra는 31.0㎚이며, 연마된 경우에는 유리층 표면의 산술 평균 거칠기 Ra는 23.5㎚였다. 이들은 모두 유리층의 표면에는 국소적인 돌기는 보이지 않고, 연마되어 있지 않은 유리층 표면의 측정 결과는 경면 연마된 유리층 표면의 측정 결과를 닮은 요철 형상으로 되어 있었다. 이것은 유리층 속의 산란체가 기포이며, 또한 기포가 표면에는 존재하지 않기 때문이라 생각된다. 유기 재료에 산란재를 섞은 경우(베이스재로서 수지를, 산란재로서 고형 입자를 사용한 경우)에서는, 산란재가 표면에 노출되는 경우가 있으므로, 산란재 표면의 거칠기를 평활하게 하여, 유기 LED 소자의 단락을 방지할 필요가 있다.

한편 연마를 한 것은 평활한 표면이 형성되어 있다.

각 전자 디바이스용 유리 기판(유리층을 구비한 기판)의 전광 투과율과 헤이즈 값을 측정하였다. 측정 장치로서, 스가 시껭끼 헤이즈 미터 HGM-2를 사용하였다. 레퍼런스로서, 상술한 유리 기판「PD200」의 미가공 판을 측정하였다. 측정한 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

이와 같이 산란성을 갖는 유리층(산란층)의 막 두께가 두꺼워짐에 따라서 산란성이 강해져 있는 것을 알 수 있다.

이어서, 상기에서 형성한 전자 디바이스용 유리 기판 중, 두께 30㎛인 것을 사용하여, 도 1에 도시한 바와 같은 유기 LED 소자를 제조한다. 또한, 여기에서는 산란성의 유리층 평가를 위해, 보조 배선 패턴을 형성하고 있지 않은 전자 디바이스용 유리 기판에 있어서 유리층의 소성 온도에 대해서는 550℃인 것 외에, 570℃, 580℃인 것에 대해서도 실험을 행하였다. 우선, 산란성의 유리층(102) 및 산란성의 유리층(102)이 형성되어 있지 않은 유리 기판(101) 위에 투광성 전극(103)으로서의 ITO막을 막 두께가 150㎚가 되도록, 스퍼터에 의해 성막한다. 스퍼터는 실온에서 실시하고, Ar 99.5SCCM, O₂ 0.5SCCM, 압력 0.47Pa, 투입 전력 2.35W/㎠로 한다. 또한, 여기에서는 메탈 마스크를 사용하여 마스크 성막을 행한다. 계속해서, 순수를 사용한 초음파 세정을 행하고, 그 후 엑시머 UV 발생 장치로 자외선을 조사하여 표면을 청정화하였다. 이어서, 진공 증착 장치를 사용하여, 투광성 전극(103)으로서의 ITO막 위에 발광 기능을 갖는 유기막으로서 α-NPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'biphenyl-4,4"diamine)를 100㎚, Alq₃(tris8-hydroxyquinoline aluminum)을 60㎚, 전극으로서 LiF를 0.5㎚, 반사성 전극으로서 Al을 80㎚를 증착한다. 이때, α-NPD와 Alq₃는 마스크를 사용하여 지름 12㎜의 원형 패턴으로 하고, LiF와 Al은 상기 유기막을 통하여 ITO 패턴 위에 2㎜□의 영역을 갖는 마스크를 사용하여 패턴을 형성하고, 유기 LED 소자를 완성시킨다.

그 후, 대향 기판으로서 PD200에 샌드블라스트로 오목부를 형성하고, 오목부 주변의 제방에는 주변 시일용으로 감광성 에폭시 수지를 도포한다. 다음에, 글로브 박스 내에 소자 기판과 대향 기판을 넣고, 대향 기판 오목부에 CaO를 함유한 수분 포획재를 부착하고, 계속해서 소자 기판과 대향 기판을 접합하고, 자외선을 조사하여, 주변 시일용의 수지를 경화시켰다. 여기에서도 실험은 보조 배선 패턴을 형성하고 있지 않은 전자 디바이스용 유리 기판을 사용하여 유기 LED 소자를 형성하였다. 각 소자에서의 전극 간 단락의 발생 상황을 하기 표 3에 나타낸다. 여기서 자기 수복이란, 소자에 10㎃의 과전류를 흐르게 하여, 단락부를 그의 줄열로 자기 수복시키는 것을 가리킨다.

소자가 발광하고 있는 모습을 관찰하였다. 산란성 유리층이 없는 소자에서는 ITO 패턴과 Al 패턴이 교차하여 형성되는 대략 2㎜□의 영역에서만 발광이 확인되지만, 산란성의 유리층 위에 제작한 소자에서는, 상기한 대략 2㎜□ 영역뿐만 아니라 주변의 유리층 형성부에서도 빛이 대기 중으로 취출되고 있다.

그 후 유리층을 570℃에서 소성한 소자의 특성 평가를 행하였다. 전광속 측정은, 하마마쯔 포토닉스사 제품 EL 특성 측정기 C9920-12를 사용하였다. 유리층이 있는 소자와 없는 소자에서의 전류 전압 특성을 도 9에 도시한다. 이와 같이, 거의 동일한 정도의 특성을 얻을 수 있어, 유리층 위에 형성한 소자라도 큰 누설 전류가 존재하지 않는 것을 알 수 있다. 다음에 전류 휘도 특성을 도 10에 도시한다. 이와 같이 산란성의 유리층 유무에 관계없이, 광속량이 전류에 비례하고 있어, 산란성의 유리층이 있는 경우에는 없는 경우와 비교하여 광속량은 15％ 상승했다. 이것은, 유리층의 굴절률이 Alq₃의 발광 파장(450㎚ 내지 700㎚)에 있어서 투광성 전극인 ITO의 굴절률보다 높기 때문에, Alq₃의 EL 발광광이 ITO와 산란성의 유리층 계면에서 전반사되는 것을 억제하여, 효율적으로 빛이 대기 중으로 취출할 수 있는 것을 나타내고 있다.

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

이와 같이 하여 얻게 된 스펙트럼 데이터를 도 11 내지 도 14에 도시한다. 도 11은 산란성의 유리층이 없는 유기 LED 소자의 측정 결과이며, 도 12는 다시 각각의 측정 각도로 최대 휘도를 나타내는 파장에서의 휘도를 1로서 규격화한 것이다. 도 12에서 측정 각도에 의해 스펙트럼에 어긋남이 발생한 것을 알 수 있다.

이어서, 도 13은 산란성의 유리층이 있는 소자의 측정 결과이며, 도 14는 다시 각각의 측정 각도로 최대 휘도를 나타내는 파장에서의 휘도를 1로서 규격화한 것이다. 도 14에서 측정 각도가 바뀌어도 스펙트럼의 어긋남이 거의 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 스펙트럼을 색도 좌표로 변환한 결과를 하기 표 4와 도 15에 도시한다.

산란성의 유리층이 없는 소자가 측정 각도에 의해 색도가 크게 바뀌어 있는 것에 반해, 산란성의 유리층이 있는 소자에서는 변화가 적은 것을 알 수 있다. 이상에서, 소자에 산란성의 유리층을 부여함으로써, 본래의 목적인 광 취출 효율의 개선 효과 이외에도, 색의 각도 변화의 완화라고 하는 새로운 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 색의 각도 변화가 적다고 하는 것은, 발광 소자로서는 보는 각도가 한정되지 않는다고 하는 큰 장점이 된다.

상술한 평가 실험으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 시뮬레이션이 정확한 것을 알 수 있었다.

또한, 여기에서 사용한 산란성의 유리층 중, 570℃ 및 580℃로 소성한 것의 단면을 연마하고, 배율 1만배로 SEM 사진을 찍고, 그 사진으로부터 기포의 수와 기포의 유리층 표면으로부터의 거리 관계를 조사하였다. SEM 사진의 가로 방향의 길이는 12.5㎛였다. SEM 사진에 유리층 표층으로부터 0.25㎛ 단위로 라인을 긋고, 이 0.25㎛ × 12.5㎛의 프레임 안에서 확인할 수 있는 거품의 수를 카운트하였다. 여기서 복수의 프레임에 걸쳐서 존재하는 거품은, 아래의 프레임에 있는 것으로서 카운트하였다. 그의 결과를 도 16에 나타낸다. 여기서 X축은, 유리층 표면으로부터의 거리를 나타내고 있지만, 예를 들어 0.5㎛의 점은 유리층 표면으로부터 측정하여 0.25㎛ 내지 0.5㎛의 프레임에서 확인된 거품의 수이다. 또한, X = 0은 도 14 혹은 도 15에 도시한 바와 같이 유리 산란층 표면에 존재하고 있는 오목부의 수를 나타내고 있다. 이와 같이 소성 온도가 570℃인 경우에서는, 곡선 a로 나타낸 바와 같이, 표면에서 0.5㎛로부터, 580℃인 경우에서는, 곡선 b로 나타낸 바와 같이, 표면에서 1.25㎛로부터 표면에 근접함에 따라서 거품 수가 감소하고 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 표면에는 어떠한 경우에 있어서도 오목부는 확인되지 않았다.

또한, 도 16으로부터 유리층 표면으로부터의 거리 x(x ≤ 0.2㎛)에서의 산란 물질의 밀도 ρ₂가, 거리 x = 2㎛에서의 상기 산란 물질의 밀도 ρ₁에 대하여, ρ₁ > ρ₂를 만족시키는 점도 명확하다. 또한, 도 16에서는 소성 온도 570℃ 및 580℃의 경우에 대하여 나타냈지만, 소성 온도를 약간 변화시켜도 마찬가지의 결과를 얻을 수 있었다.

게다가 또한, 도 16으로부터, 유리층 표면으로부터의 거리 x(x ≤ 0.2㎛)에서의 산란 물질의 밀도 ρ₂가, 거리 x = 5㎛에서의 상기 산란 물질의 밀도 ρ₁에 대하여, ρ₁ > ρ₂를 만족시키는 점에 대해서도 명확하다.

또, 580℃ 소성품의 거품 수는 570℃ 소성품보다 많은 경향이 있지만, 원인은 단정할 수 없다. 가능성으로서, 이하의 2가지를 고려할 수 있다.

(1) 580℃ 소성품 쪽이, 온도가 높은만큼만 거품이 팽창되고 있어, 카운트하기 쉽게 되어 있다.

(2) 유리 분말에 부착된 유기계의 잔사물의 분해가 580℃에서 활발히 진행되고 있어, 거품 수가 많아졌다.

다음에 석출 결정의 발생 유무를 조사하였다. 산란성의 유리층 표면에 결정이 석출되어 있는 경우에는, 광학 현미경으로 쉽게 확인할 수 있다. 왜냐하면 결정이 석출되어 있지 않은 경우에는, 유리층 표면은 매우 평활하며, 특이적인 점은 두드러지기 때문이다. 결정인지 혹은 이물질인지의 구별은 그의 형태의 대칭성 등으로부터 쉽게 판단 가능하다. 또한, 산란성의 유리층 내부에 있는 석출 결정도 그의 형태로부터 쉽게 기포, 혹은 이물질이라 구별할 수 있다. 결과를 하기 표 5에 나타낸다. 570℃ 소성과 같이 적절한 소성 조건을 선택함으로써, 결정을 유리층 내부에만 석출시켜 표면에서의 발생을 억제할 수 있다.

또, 기포와 결정은 다른 메커니즘으로 발생하므로, 유리 재료, 분말 입경, 표면 상태, 소성 조건(분위기, 압력) 등을 제어함으로써, 기포만 혹은 결정만을 발생시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 유리의 네트워크 포머를 증가시키거나, 결정 석출을 억제하는 알칼리 산화물 성분을 증가시킴으로써, 결정 석출은 억제되고, 감압 하에서 소성하면, 기포 발생은 억제된다.

이어서, 금회 제작한 유리층 중의 기포의 입도 분포를 측정하였다. 유리층의 두께가 15㎛인 것이면 현미경 하에서 유리층 내의 모든 기포를 식별할 수 있다. 90.5㎛ × 68.1㎛의 시야 내의 기포를 화상 처리에 의해 식별, 카운트하였다. 유리층의 임의의 3군데에서의 계측한 결과를 하기 표 6에 나타낸다.

또한, 기포 지름 분포는, 모두 기포 지름은 2㎛ 이하인 것이 많으며, 평균 지름은 1.3 내지 1.4㎛였다. 또한, 유리층 1㎟당의 기포 수는 1.1 × 10⁵개 내지 2.2 × 10⁵개였다. 상술한 계측 결과(유리층의 두께가 15㎛)를 이용하여 유리층의 두께가 30㎛ 및 60㎛인 경우를 비례 계산하면, 유리층의 두께가 30㎛인 경우에서의 기포 수는 2.2 × 10⁵개 내지 4.4 × 10⁵개, 두께가 60㎛인 경우에서의 기포 수는 4.4 × 10⁵개 내지 8.8 × 10⁵개가 된다.

광의 취출 효율을 측정한 바, 상기 기포의 경우 약 20만개/㎟이면 광의 취출 효율은 산란 물질을 첨가하지 않은 경우에 비하여 15％ 향상되어 있는 것을 알 수 있었다.

(제2 실시예)

(배선 저항의 측정)

평균 입경 1㎛의 Ag 분말 87.2g과, Bi-Zn-B계 유리 프릿 2.7g, 유기 비히클(α-테르피네올에 에틸셀룰로오스를 10중량％ 용해한 용액) 10g을 혼련하여, Ag 페이스트를 작성하였다.

실리카 막으로 표면 코트된 크기 5㎝ 사각형, 두께 0.55㎜의 소다석회 유리 기판 위에, 도 17에 도시된 바와 같은 배선 패턴을 스크린 인쇄법에 의해 형성하였다. 여기서, X는 선 폭이며, 마스크 치수를 100㎛, 200㎛, 500㎛로 하였다. 또한, 도면 중에서의 숫자의 단위는 ㎜이다.

이것을 150℃에서 30분간 건조한 후, 일단 실온으로 복귀시켜 450℃까지 30분 승온하고, 450℃에서 30분간 유지하여 유기 비히클의 수지를 분해·소실시켰다. 그 후, 575℃까지 12분 승온하고, 575℃에서 30분간 유지하여, Ag 가루를 소결시켰다. 그 후, 실온까지 3시간 강온하고, 소다석회 유리 기판 위에 Ag 배선 패턴을 형성하였다.

또한, 평균 입경 1㎛의 Au 분말 88.5g과, Bi계 유리 프릿 1.5g, 유기 비히클(α-테르피네올에 에틸셀룰로오스를 10중량％ 용해한 용액) 10g을 혼련하여, Au 페이스트를 제조하였다. 이 Au 페이스트를 사용하여, Ag 페이스트와 동일한 방법으로, Au 배선 패턴을 형성하였다.

형성한 배선 패턴의 저항을 측정하였다. 측정에는, SANWA의 테스터-CD-782C를 사용하여, 2단자법으로 측정하였다. 프로브와 배선의 접촉 저항은 프로브를 근접하였을 때의 값을 이용하여, 실측값으로부터 차감해 보정하였다. 배선 치수와 저항 측정 결과를 하기 표 7에 나타낸다.

(제3 실시예)

(배선·ITO의 콘택트 저항 측정)

이어서, 투광성 전극과 보조 배선의 콘택트 특성을 평가하는 TEG(Test Element Group)를 제작하였다. 상술한 방법으로 얻게 된 Ag 페이스트 및 Au 페이스트를 사용하여, 도 18에 도시한 패드를 형성하였다. 여기서, 도면 중의 숫자 단위는 ㎜이다. Ag 및 Au 패턴의 막 두께는 각각 11.5㎛와 5.0㎛였다. 이어서, 이하의 순서로 유리층을 형성하였다. 하기 표 8의 몰％로 나타내는 조성이 되도록 P₂O₅, B₂O₃, Li₂O, Bi₂O₃, Nb₂O₅, WO₃, ZnO의 각 분말 원료를 합계 200g이 되도록 칭취하고, 혼합하였다. 그 후, 혼합한 분말 원료를, 백금 도가니를 이용하여 1050℃에서 1시간 용해하고, 계속해서 950℃에서 1시간 용해하여 융액을 얻었다. 이 융액의 1/2량을 카본 주형에 흐르게 하여, 벌크 형상의 유리를 얻었다. 이어서, 나머지 융액을 쌍 롤의 간극에 흐르게 하여, 플레이크 형상의 유리를 얻었다. 또한, 벌크 형상 유리는 500℃의 전기로에 넣어, 1시간당 100℃의 속도로 실온까지 온도를 낮춤으로써, 왜곡을 제거하였다. 제작한 플레이크를 알루미나로 된 볼밀로 1시간 건식 분쇄하여, 유리 분말을 얻었다. 이와 같이 하여 얻게 된 유리 분말의 질량 평균 입경은 모두 3㎛였다.

이와 같이 하여 얻게 된 유리에 대하여 굴절률(n_d), 유리 전이점(T_g), 50℃ 내지 300℃에서의 평균 선 팽창 계수(α_50-300), 유리 연화점(T_s)을 이하와 같이 하여 측정하였다. 결과를 표 8에 나타낸다.

1. 굴절률(n_d)

유리를 연마한 후, 가르뉴사 제품 정밀 굴절계 KPR-2000에 의해, V 블록법에 의해, 측정 파장 587.6㎚에서 25℃로 측정하였다.

2. 유리 전이점(T_g)

유리를 지름 5㎜ 길이 200㎜의 둥근 막대 형상으로 가공한 후, 불카·에이엑스에스사 제품 열 팽창계 TD5000SA에 의해, 승온 속도를 5℃/min으로 하여 측정하였다.

3. 50℃ 내지 300℃에서의 평균 선 팽창 계수(α_50-300)

유리를 지름 5㎜ 길이 200㎜의 둥근 막대 형상으로 가공한 후, 불카·에이엑스에스사 제품 열 팽창계 TD5000SA에 의해, 승온 속도를 5℃/min으로 하여 측정하였다. 50℃에서의 유리 막대의 길이를 L₅₀으로 하고, 300℃에서의 유리 막대의 길이를 L₃₀₀으로 하였을 때, 50℃ 내지 300℃에서의 평균 선 팽창 계수(α_50-300)는 α_50-300 = {(L₃₀₀/L₅₀)-1}/(300-50)에 의해 구하였다.

4. 유리 연화점(T_s)

유리를 마노 유발로 분쇄한 후, 입경 74㎛에서 106㎛까지의 유리 분말을 선별하여, 이 120㎎을 백금 팬에 넣고, 에스아이아이·나노테크놀로지사 제품 열 TG/DTA EXSTAR6000에 의해 승온 속도를 10℃/min으로 하여 측정하고, 유리 전이점(T_g)보다도 고온측에 나타나는 연화 유동에 수반하는 DTA 곡선의 굴곡점에서의 온도를 유리 연화점(T_s)으로 하였다.

계속해서, 유리 프릿 75g과, 유기 비히클(α-테르피네올에 에틸셀룰로오스를10 질량％ 용해한 것) 25g을 혼련하여 유리 페이스트를 제작하였다. 이 유리 페이스트를 사용하여, 도 19에 도시한 바와 같은 개구부를 갖는 유리층 패턴을 도 18에 도시한 배선 패턴 위에, 스크린 인쇄법에 의해 형성하였다. 여기서, Y는 정사각형인 개구부의 1변의 길이를 나타낸다. 도 20에 배선 패턴과 유리층 패턴의 중첩된 상태를 나타낸다. 또한, 도면 중의 숫자 단위는 ㎜이다. 여기서, Ag 배선 패턴 위에 형성한 유리층의 막 두께는 20㎛이며, Au 배선 패턴 위에 형성한 유리층의 막 두께는 17㎛이다. 이어서, ITO를 마스크 스퍼터법에 의해 도 21에 도시한 바와 같이 성막하였다. 또한, 도면 중의 숫자 단위는 ㎜이다. 스퍼터는 실온에서 실시하여, Ar : 99.5SCCM, O₂ : 0.5SCCM, 압력 : 0.47Pa, 투입 전력 : 2.35W/㎠이며, 막 두께는 150㎚이다. 그 후, ITO의 투과율 향상 및 저항 저하를 위해, 200℃에서 1시간 대기 분위기로 어닐하였다. 어닐 후의 ITO의 시트 저항은 33Ω/□였다. 이에 의해, 유리층 개구부를 통하여 6개의 ITO와 배선 금속의 콘택트를 갖는 TEG가 형성되었다. 이 콘택트 TEG의 양단부 저항을 측정하고, 그 값으로부터 ITO의 저항을 차감함으로써, 콘택트 저항을 산출하였다. ITO의 저항은 시트 저항(33Ω/□) 및, 콘택트 간 거리 및 ITO 패턴 폭 3㎜에서 산출하였다. 콘택트 홀 지름은 ITO 폭(3㎜)보다도 작으므로, ITO의 저항은 상술한 값보다도 큰 것이 예상되고, 그 오차는 콘택트 지름이 작을수록 커진다. 따라서 콘택트 지름이 작은 경우에는, 실제 콘택트 저항은 산출값보다 작은 것이 예상된다. 결과를 하기 표 9에 나타낸다.

이와 같이, Ag, Au의 어떠한 경우도, 콘택트 지름이 커짐에 따라서 콘택트 저항이 작아지지만, 500㎛와 1000㎛에서는 거의 동등한 값인 것을 알 수 있었다.

(제4 실시예)

(격자 형상 보조 배선을 구비한 ITO의 저항 측정)

다음에 격자 형상의 보조 배선 패턴 위에 유리층의 개구부를 통하여 ITO를 접속하는 테스트 패턴을 형성하여, ITO가 보조 배선과의 전기적 접속에 의해 저 저항화되고 있는지 조사하였다. 상술한 유리 기판, Ag 페이스트 및 Au 페이스트를 사용하여 도 22에 도시한 격자 형상의 배선 패턴을 형성하였다. 여기서, Ag 배선 패턴의 막 두께는 13.5㎛이며, Au 배선 패턴의 막 두께는 7㎛이다. 또한, 도면 중의 숫자 단위는 ㎜이다. 계속해서 상술한 유리 페이스트를 사용하여, 도 23에 도시한 격자 형상 배선 패턴 위에 500㎛□의 개구부를 갖는 유리층을 형성하였다. 여기서, Ag 배선 패턴 위에 형성한 유리층의 막 두께는 20㎛이며, Au 배선 패턴 위에 형성한 유리층의 막 두께는 15㎛이다. 이와 같이 하여 제작된 유리층을 구비한 기판의 모든 광 투과율은 85.0, 헤이즈 값은 71.0이었다. 측정 장치는 스가 시껭끼사 제품 헤이즈 컴퓨터(상품명 : HZ-2)를 이용하여, 레퍼런스로서 유리 기판 PD200의 미가공 판을 사용하여 측정하였다. 도 24에 배선과 개구부의 위치 관계를 나타낸다. 또한, 도면 중의 숫자 단위는 ㎜이다. 계속해서 ITO를 마스크 스퍼터한다. 형성된 ITO의 패턴은, 1변의 길이가 31㎜인 정사각형으로 유리층의 개구부를 피복하도록 형성한다. 그 후 상술한 것과 동일한 열 처리를 실시하여, ITO의 저 저항화, 고 투과율화를 행하였다. 이에 의해, 격자 형상의 Ag 배선 및 Au 배선으로 전기적으로 보조된 ITO가 형성되었다. ITO의 저 저항화의 정도를 조사하기 위해, 도 25의 점 1에서 점 5의 위치의 ITO에 센지 긴조꾸사 제품 세라솔저를 땜납 인두에 의해 가열, 부착시키고, 테스터와의 콘택트 저항을 저하시킨 다음 각 점과 좌측 하방 단자부와의 사이의 저항을 측정하였다.

또한, 도면 중의 숫자 단위는 ㎜이다. 여기서, 점 1에서 점 4는 각 격자의 중심에 위치하고 있다. 레퍼런스로서, 어닐 처리를 한 1변이 31㎜인 ITO 패턴에 도 26과 같이 세라솔저를 부착시키고, 점 0과 점 1에서 점 5의 사이의 각 저항을 측정하였다. 결과를 하기 표 10에 나타낸다.

이와 같이, 보조 배선이 없는 레퍼런스의 경우에는, 점 0과 거리가 멀어짐에 따라서 저항값이 올라가 바람직하지 않다. 한편, Ag 혹은 Au의 보조 배선을 설치한 것은, 점 0과 거리가 멀어져도 저항값이 거의 일정하여, 게다가 레퍼런스와 비교하여 저 저항이 되고 있다. 통상 스퍼터로 형성되는 Al계, Ag계 보조 배선에서는 시트 저항이 50mΩ/□ 내지 100mΩ/□이므로, 이 1/10 이상의 저 저항 보조 배선이 실현되고 있는 것을 알 수 있다. 이 배선의 단차는 그의 상에 형성된 유리층에서 평탄화되므로 배선부에서의 ITO의 단선 등의 문제는 인정되지 않는다. 제3 실시예의 결과로부터 마스크 치수 500㎛□의 콘택트 저항은, Ag 배선의 경우에는 32Ω이고, Au 배선의 경우에는 17Ω이다. 본 실시예에서는, 하나의 보조 배선 격자에 500㎛□의 개구부가 16개 배치되어 있으므로, 보조 배선과의 콘택트 저항은 Ag인 경우에는 2.0Ω이고 Au인 경우에는 1.1Ω이 되고, ITO의 시트 저항보다 충분히 작아져 있다.

또한, 제작한 기판 위에 유기 EL 소자를 제작하는 경우, 유리층 개구부에 소자를 형성하면, 개구부 보조 배선의 표면이 거칠어져 있으므로, 소자가 단락할 가능성이 있다. 이 경우에는, 개구부에 음극을 성막하지 않도록 하거나, 혹은 개구부를 평활ㆍ절연화하기 위해 수지를 충전하는 등의 방법을 이용하면, 개구부에서의 소자의 단락을 방지할 수 있다.

본 발명은 이하에 나타낸 바와 같이, OLED 소자의 대면적화에 유효하다. 여기에서 예를 들어 시트 저항이 10Ω/□인 ITO를 보조하는 경우를 고려한다. 이 시트 저항의 ITO를 사용하여 균일하게 발광할 수 있는 정사각형의 크기는 5㎝□ 정도라 생각된다. 이 5㎝□의 ITO에 도 27(유리층, 및 그의 개구부는 생략함)과 같이, 폭 125㎛의 보조 배선을 ITO의 변을 따라서 설치하면 개구율은 약 1％ 저하된다. 보조 배선의 시트 저항을 3mΩ/□로 하면 1변의 보조 배선의 저항은 3mΩ/□ × 400□ = 1.2Ω이 된다. 이것을 도 28과 같이 격자 형상으로 배치하면, 겉보기의 시트 저항은 0.6Ω/□가 된다. 가령 10Ω/□로 5㎝ 균일 발광을 얻을 수 있다면, 이 보조 배선을 사용하여 1변이 83㎝(5㎝ × 10/0.6 ≒ 83㎝)의 균일 발광이 가능하다고 추정된다. 개구율에서 1％의 손실이 있지만, 유리층을 고 굴절률 유리 산란층으로 하면, 광 취출은 대폭 개선되므로, 문제가 안 된다. 또한, 이 정도의 배선선이면, 외관상도 염려가 되지 않거나, 혹은 패널 외면에 산란 필름을 붙이면, 눈에 보이지 않게 된다. 또한, 보조 배선선 폭을 더욱 증가시키면, 한층 더 대형화가 가능해진다. 한편, 종래법으로서 사용되고 있는 스퍼터 알루미늄 막 등에서는, 시트 저항은 0.1Ω/□ 정도이다. 5㎝□의 ITO에 폭 125㎛의 이 보조 배선을 설치한 경우에는 0.1Ω/□ × 400□ = 40Ω이 되어, 보조 배선으로서 기능을 하지 않는다. 보조 배선으로서 기능시키기 위하여, 예를 들어 격자 위에 배치하였을 때의 시트 저항을 1Ω로 하기 위해 필요한 선 폭은 2.5㎜가 되고(도 29), 개구율은 약20％나 저하되어 버린다(도 30). 이 경우에는, 빛의 이용 효율이 저하될 뿐만 아니라, 격자 형상의 외관이 문제가 되는 경우도 있다. 이상과 같이 고 굴절률 유리 산란층과 그의 아래에 매립되어 산란층 개구부를 통하여 투광성 전극에 콘택트한 후막 보조 배선을 사용하면, 종래 기술에서는 불가능했던 대면적 유기 LED 소자와 높은 광 취출 효율을 동시에 실현할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 유기 LED 소자에 대하여 설명하였지만, 유기 LED 소자의 경우에는 톱 에미션 구조 혹은 백 에미션 구조 중 어느 쪽에도 유효하며, 또한 상기 구조에 한정되는 일 없이, 무기 LED 소자를 비롯하여, 태양 전지 등의 광 디바이스뿐만 아니라, DRAM 등의 전자 디바이스에의 적용도 유효하다.

본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이 다양한 변경이나 수정을 더할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다.

본 출원은 2008년 10월 6일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2008-259948)에 의거하는 것이고, 그의 내용은 여기에 참조로 하여 도입된다.

이상 설명해 온 바와 같이, 본 발명의 전자 디바이스용 기판은 보조 배선을 유리층으로 피복하고, 평활한 표면을 가지고 있으므로, 수명이 길고 신뢰성이 높은 전자 디바이스를 제공할 수 있다. 또한, 굴곡을 가짐으로써 반사성 전극의 시인성을 억제할 수 있다.

또한, 광 산란성이 양호하며 또한 안정되고 신뢰성이 높은 산란성의 유리층을 사용함으로써, 빛의 취출 효율 혹은 도입 효율을 증대할 수 있고, 발광 디바이스, 수광 디바이스 등을 비롯해 전자 디바이스 전반에 적용 가능하다.

Claims

서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 구비한 유리 기판의 상기 제1 주면측에 전극 배선이 형성되는 전자 디바이스용 기판이며,
상기 유리 기판의 상기 제1 주면 상에 형성된 보조 배선 패턴과,
상기 보조 배선 패턴을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 상기 유리 기판 표면에 형성된 투광성의 유리층을 구비하고,
상기 보조 배선 패턴 상의 상기 유리층의 일부에 상기 보조 배선 패턴을 노출시키는 스루홀(through-hole)이 형성된 것을 특징으로 하는 전자 디바이스용 기판.
유리 기판과,
상기 유리 기판 상에 설치되는 도전성 배선과,
유리를 포함하고, 제1 면과 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖고, 상기 제2 면이 상기 유리 기판 및 상기 도전성 배선에 대면하도록 상기 유리 기판 및 상기 도전성 배선 상에 형성되는 산란층과,
상기 산란층의 상기 제1 면 상에 형성되는 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 디바이스용 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리층 표면의 표면 거칠기 Ra가 30nm 이하인 전자 디바이스용 기판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 배선 패턴이, 종횡으로 배열된 격자 형상 패턴인 전자 디바이스용 기판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 기판의 제1 주면 상에 형성된 보조 배선 패턴이, 라인 폭이 0.05 내지 2mm, 막 두께가 0.5 내지 30㎛인 도체층에 의해 형성되어 있는 전자 디바이스용 기판.
제5항에 있어서, 상기 보조 배선 패턴이 은 도체로 구성되어 있는 전자 디바이스용 기판.
유리 기판의 제1 주면 상에 보조 배선 패턴을 형성하는 공정과,
상기 보조 배선 패턴을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 상기 유리 기판 표면에 유리층을 형성하는 공정과,
상기 보조 배선 패턴 상의 일부의 유리층을 제거하여 상기 보조 배선 패턴을 노출시켜 스루홀을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 보조 배선 패턴의 일부가 노출된 스루홀을 갖는 유리층을 갖는 전자 디바이스용 기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스용 기판의 제조 방법.
유리 기판과,
상기 유리 기판의 제1 주면 상에 형성된 보조 배선 패턴과,
스루홀을 구성하는 부분을 제외하고 상기 보조 배선 패턴을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록 형성된 투광성의 유리층을 구비하여 이루어지는 전자 디바이스용 기판과,
상기 유리층 상에 형성된 기능 소자를 구비하고,
상기 기능 소자는 상기 유리층의 일부에 형성된 스루홀을 통하여 상기 보조 배선 패턴에 도전 접속된 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
유리 기판과,
상기 유리 기판 상에 설치되는 도전성 배선과,
유리를 포함하고, 제1 면과 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖고, 상기 제2 면이 상기 유리 기판 및 상기 도전성 배선에 대면하도록 상기 유리 기판 및 상기 도전성 배선 상에 형성되는 산란층과,
상기 산란층의 상기 제1 면 상에 형성되는 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 유기 LED용 기판.
제9항에 있어서, 상기 산란층은 P₂O₅를 필수 성분으로서 함유하고 Nb₂O₅, Bi₂O₃, TiO₂, WO₃ 중 1성분 이상을 함유하는 유리, B₂O₃, ZnO 및 La₂O₃를 필수 성분으로서 함유하고 Nb₂O₅, ZrO₂, Ta₂O₅, WO₃ 중 1성분 이상을 함유하는 유리, SiO₂를 필수 성분으로서 함유하고 Nb₂O₅, TiO₂ 중 1성분 이상을 함유하는 유리 및 Bi₂O₃를 주성분으로서 함유하고 네트워크 형성 성분으로서 SiO₂ 및 B₂O₃를 함유하는 유리로 이루어지는 그룹 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 LED용 기판.
유리 기판의 제1 주면 상에 보조 배선 패턴을 형성하는 공정과,
상기 보조 배선 패턴을 포함하고 상기 제1 주면 상을 덮도록, 상기 유리 기판 표면에 유리층을 형성하는 공정과,
상기 보조 배선 패턴 상의 일부의 유리층을 제거하여 상기 보조 배선 패턴을 노출시켜 스루홀을 형성하는 공정과,
상기 유리층 상에 기능 소자를 형성하는 공정과,
상기 기능 소자와 상기 보조 배선 패턴을 전기적으로 접속하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조 방법.