KR20150031268A - 결정성 유리 기판, 결정화 유리 기판, 확산판, 및 그것을 구비한 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

소결체로 이루어지는 광 인출층을 형성하지 않아도 유기 EL 소자의 광 인출 효율을 높일 수 있고, 또한 생산성이 우수한 기판재료를 창안하는 것을 과제로 하는 것으로서, 기판재료로서 결정성 유리 기판(1)을 사용하고, 이것을 유기 EL 조명에 적용한다.

Description

결정성 유리 기판, 결정화 유리 기판, 확산판, 및 그것을 구비한 조명 장치{CRYSTALLINE GLASS SUBSTRATE, CRYSTALLIZED GLASS SUBSTRATE, DIFFUSION PLATE, AND ILLUMINATION DEVICE PROVIDED WITH SAME}
본 발명은 광산란 기능을 부여할 수 있는 결정성 유리 기판, 결정화 유리 기판, 확산판, 및 그것을 구비한 조명 장치에 관한 것이다.
최근, 가전제품의 보급, 대형화, 다기능화 등의 이유로부터 가정 등의 생활 공간에서 소비되는 에너지가 증가하고 있다. 특히, 조명 기기의 에너지 소비가 많아지고 있다. 이 때문에, 고효율의 조명이 활발하게 검토되고 있다.
조명용 광원은 한정된 범위를 비추는 「지향성 광원」과, 광범위를 비추는 「확산 광원」으로 나뉘어진다. LED 조명은 「지향성 광원」에 상당하고, 백열구의 대체로서 채용되고 있다. 한편, 「확산 광원」에 상당하는 형광등의 대체 광원이 요구되고 있으며, 그 후보로서 유기 EL(일렉트로 루미네선스) 조명이 유력하다.
도 3은 유기 EL 조명(10)의 단면 개념도이다. 유기 EL 조명(10)은 유리판(11)과, 양극(12)인 투명 도전막과, 전류의 주입에 의해 발광하는 일렉트로 루미네선스를 띠는 유기 화합물로 이루어지는 1층 또는 복수층의 발광층을 포함하는 유기 EL층(13)과, 음극을 구비한 소자이다. 유기 EL 조명(10)에 사용되는 유기 EL층(13)으로서 저분자 색소계 재료, 공역 고분자계 재료 등이 사용되고 있으며, 발광층을 형성할 경우, 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등과의 적층구조가 형성된다. 이러한 적층구조를 갖는 유기 EL층(13)을 양극(12)과 음극(14) 사이에 배치하고, 양극(12)과 음극(14)에 전계를 인가하면 양극(12)인 투명전극으로부터 주입된 정공과, 음극(14)으로부터 주입된 전자가 발광층내에서 재결합하고, 그 재결합 에너지에 의해 발광중심이 여기되어서 발광한다.
유기 EL 소자는 휴대전화, 디스플레이 용도로서 검토가 진행되고 있으며, 일부에서는 이미 실용화되고 있다.
또한 유기 EL 소자는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 박형 텔레비젼과 동등한 발광 효율을 갖고 있다. 그러나, 조명용 광원에 적용하기 위해서는 휘도가 아직 실용 레벨에 도달하고 있지 않고, 더한층 발광 효율의 개선이 필요하다.
휘도가 낮은 원인의 하나로서 굴절율의 부정합을 들 수 있다. 구체적으로는 유기 EL층의 굴절율nd는 1.8∼1.9이며, 투명 도전막의 굴절율nd는 1.9∼2.0이다. 이것에 대하여 유리 기판의 굴절율nd는 통상 1.5 정도가 된다. 따라서, 종래의 유기 EL 디바이스는 투명 도전막과 유리 기판의 굴절율차가 큰 것에 기인해서 유기 EL층으로부터 방사한 광이 투명 도전막과 유리 기판의 계면에서 반사되어 광인출 효율이 저하된다는 문제가 있었다.
또한 유리 기판과 공기의 굴절율차에 기인해서 유리 기판내에 광이 가두어짐과 아울러 휘도가 낮은 원인의 하나이다. 예를 들면 굴절율nd 1.5의 유리 기판을 사용했을 경우, 공기의 굴절율nd는 1.0이기 때문에 임계각은 스넬의 법칙으로부터 42°로 계산된다. 따라서, 이 임계각이상의 입사각의 광은 전체 반사를 일으켜서 유리 기판내에 가두어져서 공기중으로 인출되지 않게 된다.
일본 특허 공개 2012-25634호 공보 일본 특허 공개 2010-198797호 공보
상기 문제를 해결하기 위해서 투명 도전막과 유리 기판 사이에 광인출층을 형성하는 것이 검토되고 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는 광인출 효율을 향상시키기 위해서 소다유리 기판의 표면에 고굴절율의 유리 프릿을 소결시킨 광인출층을 형성하는 것이 기재되어 있다. 또한 특허문헌 1에는 광인출층내에 산란 물질을 분산시킴으로써 광인출 효율을 더욱 높이는 것도 기재되어 있다. 또한 특허문헌 2에는 유리판의 표면에 요철을 형성한 후에 그 요철부분에 대해서 고굴절율의 유리 프릿을 소결시킨 광인출층을 형성하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 유리 프릿은 Nb2O5 등을 다량 포함하기 때문에 원료 비용이 고가이다. 또한 유리 기판의 표면에 광인출층을 형성하기 위해서는 유리 기판의 표면에 유리 페이스트를 도포하는 인쇄 공정이 필요하게 되고, 이 공정은 생산 비용의 높아짐 등을 초래한다. 또한 유리 프릿 중에 산란 입자를 분산시키는 경우, 산란 입자 자체의 흡수에 의해 광인출층의 투과율이 낮아진다.
또한 특허문헌 2에 기재된 유리판을 제작하기 위해서는 유리판의 표면에 요철을 형성하는 공정이 필요하게 됨과 아울러 그 요철부분에 유리 페이스트를 도포하는 인쇄 공정도 필요하게 된다. 이들 공정은 제조 비용의 높아짐 등을 초래한다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 기술적 과제는 소결체로 이루어지는 광인출층을 형성하지 않아도 유기 EL 소자의 광인출 효율을 높일 수 있고, 또한 생산성이 우수한 기판재료를 창안하는 것이다.
본 발명자들은 예의 검토한 결과, 결정성 유리 기판을 결정화하고, 얻어진 결정화 유리를 유기 EL 조명에 적용하면 소결체로 이루어지는 광인출층을 형성하지 않아도 유기 EL층으로부터 방사한 광이 유리 매트릭스/석출 결정 계면에서 산란해서 광인출 효율이 향상되는 것을 찾아내고, 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명은 기판재료로서 결정성 유리 기판을 사용하고, 이것을 유기 EL 조명에 적용하는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 「결정성」이란 열처리에 의해 결정이 석출되는 성질을 가리킨다.
이 경우, 본 발명의 결정성 유리 기판은 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 40∼80%, Al2O3 10∼35%, Li2O 1∼10%를 함유하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 열처리에 의해 주결정으로서 Li2O-Al2O3-SiO2계 결정(LAS계 결정:예를 들면 β-석영 고용체, β-스포듀민 고용체)을 석출시키는 것이 가능하게 된다. 결과적으로 광산란 기능을 확보할 수 있음과 아울러 30∼750℃의 온도범위에 있어서의 열팽창계수가 -10×10-7∼30×10-7／℃로 되어서 내열충격성을 높일 수 있다.
또한 본 발명의 결정성 유리 기판은 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 55∼73%, Al2O3 17∼27%, Li2O 2∼5%, MgO 0∼1.5%, ZnO 0∼1.5%, Na2O 0∼1%, K2O 0∼1%, TiO2 0∼3.8%, ZrO2 0∼2.5%, SnO2 0∼0.6%를 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 결정성 유리 기판은 실질적으로 As2O3 및 Sb2O3을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 최근의 환경적 요청을 만족시킬 수 있다. 여기에서, 「실질적으로 As2O3을 포함하지 않는다」란 유리 조성 중의 As2O3의 함유량이 0.1질량%미만인 경우를 가리킨다. 「실질적으로 Sb2O3을 포함하지 않는다」란 유리 조성 중의 Sb2O3의 함유량이 0.1질량%미만인 경우를 가리킨다.
또한 본 발명의 결정성 유리 기판은 판두께가 2.0mm이하인 것이 바람직하다. 이렇게 하면 유기 EL 조명의 경량화를 꾀하기 쉬워진다.
또한, 본 발명의 결정성 유리 기판은 굴절율nd가 1.500초과인 것이 바람직하다. 이렇게 하면 유기 EL층과 결정화 유리 기판 계면에서의 굴절율차가 작아지고, 유기 EL층으로부터 방사한 광이 투명 도전막과 결정화 유리 기판의 계면에서 반사되기 어려워진다. 여기에서, 「굴절율nd」는 굴절율 측정기로 측정 가능하며, 예를 들면 25mm×25mm×약 3mm의 직육면체 시료를 제작한 후, (서냉점Ta+30℃)부터 (변형점Ps-50℃)까지의 온도역을 0.1도/min의 냉각 속도로 어닐 처리하고, 계속해서 굴절율nd가 조정하는 침액을 유리 사이에 침투시키면서 칼뉴제의 굴절율 측정기 KPR-2000을 사용함으로써 측정 가능하다.
또한 본 발명의 결정성 유리 기판은 롤아웃법에 의해 성형되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 대형의 결정성 유리 기판을 대량으로 제작할 수 있다. 여기에서, 「롤아웃법」은 용융 유리를 1쌍의 성형롤 사이에 통과시켜 끼워넣고, 용융 유리를 급냉하면서 압연 성형하여 유리 기판을 성형하는 방법이다.
또한, 본 발명의 결정성 유리 기판은 플로트법에 의해 성형되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 결정성 유리 기판의 표면 평활성(특히, 용융 금속 주석욕에 접하지 않는 측의 유리 표면의 표면 평활성)을 높일 수 있다. 여기에서, 「플로트법」은 용융 금속 주석욕(플로트 바스) 상에 용융 유리를 띄우고, 유리 기판을 성형하는 방법이다.
또한 본 발명의 결정화 유리 기판은 결정성 유리 기판을 열처리해서 되는 결정화 유리 기판으로서, 결정성 유리 기판이 상기 결정성 유리 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 결정화 유리 기판은 주결정이 β-석영 고용체 또는 β-스포듀민 고용체인 것이 바람직하다. 이렇게 하면 광산란 기능을 확보할 수 있음과 아울러 30∼750℃의 온도범위에 있어서의 열팽창계수가 -10×10-7∼30×10-7／℃로 되어서 내열충격성을 높일 수 있다. 여기에서, 「주결정」이란 석출량이 가장 많은 결정을 가리킨다.
또한 본 발명의 결정화 유리 기판은 평균 결정 입자지름이 10∼2000nm인 것이 바람직하다. 이렇게 하면 가시광역에 있어서의 광산란 기능을 높이기 쉬워진다.
또한, 본 발명의 결정화 유리 기판은 헤이즈값이 0.2%이상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면 유기 EL층으로부터 방사한 광이 결정화 유리 기판내에서 산란되기 쉬워진다. 여기에서, 「헤이즈값」은 예를 들면 양 표면이 경면연마된 시료(판두께 1.1mm)를 평가 시료로 하고, 스가 시켄키제 TM 더블빔식 자동 헤이즈 컴퓨터에 의해 측정할 수 있다.
또한 본 발명의 결정화 유리 기판은 한쪽의 표면으로부터 임계각이상의 광을 입사시켰을 때에 다른쪽의 표면으로부터 광이 인출되는 성질을 갖는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 결정화 유리 기판내에 가두어지는 광이 저감되어서 광인출 효율이 향상된다.
또한, 본 발명의 결정화 유리 기판은 (한쪽의 표면으로부터 입사각 60°의 광을 조사해서 다른쪽의 표면으로부터 얻어지는 방사속값)/(다른쪽의 표면으로부터 입사각 0°의 광을 조사해서 다른쪽의 표면으로부터 얻어지는 방사속값)의 값이 0.005이상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면 결정화 유리 기판내에 가두어지는 광이 저감되어서 광인출 효율이 향상된다.
또한 본 발명의 결정화 유리 기판의 제조 방법은 상기 결정성 유리 기판을 열처리해서 결정화 유리 기판을 얻는 결정화 유리 기판의 제조 방법으로서, 열처리시에 결정성 유리 기판의 결정핵 성장 온도역(예를 들면 800∼1100℃)에서 30분간이상 유지함과 아울러, 결정핵 형성 온도역(예를 들면 600∼800℃미만)에서 30분간이상 유지하지 않는 것을 특징으로 한다. 이렇게 하면 결정핵이 유리 매트릭스중에 다량 석출되지 않고 1개당 평균 결정 입자지름이 커지기 쉽다. 결과적으로, 가시광역에서 광산란 기능을 발휘하는 정도까지 결정 입자를 조대화시킬 수 있다.
또한, 본 발명자들은 예의 검토한 결과, 열처리에 의해 Al2O3 및/또는 SiO2를 포함하는 유리 기판 중에 미세결정을 다수 석출시키고, 이것을 확산판으로서 사용하면 발광한 광이 매트릭스 유리와 미세결정의 계면에서 산란해서 유기 EL 조명 등의 광인출 효율을 높일 수 있는 것을 찾아내어 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명의 확산판은 상기 결정성 유리 기판을 가열 처리해서 이루어지는 결정화 유리 기판으로서, 또한, 조성으로서 적어도 Al2O3 및/또는 SiO2를 포함하는 결정화 유리 기판을 그 결정화도를 10∼90%로 한 것을 특징으로 한다. 여기에서, 「결정화 유리 기판」에는 평판형상 뿐만 아니라, 굴곡부, 단차부 등을 갖는 대략 판형상을 포함하는 것으로 한다. 「결정화도」는 분말법에 의해 XRD를 측정함으로써 비정질의 질량에 상당하는 할로의 면적과, 결정의 질량에 상당하는 피크의 면적을 각각 산출한 후, [피크의 면적]×100/[피크의 면적+할로의 면적](%)의 식에 의해 구한 값을 가리킨다.
이 경우, 본 발명의 확산판은 적어도 Al2O3 및/또는 SiO2를 포함하는 결정화 유리 기판이다. 이렇게 하면 내후성을 높일 수 있다. 또한 본 발명의 확산판은 결정화 유리 기판의 결정화도가 10∼90%이다. 이렇게 하면 가시광선의 산란 기능을 높일 수 있다. 또한 본 발명의 확산판은 열처리에 의해 유리판을 결정화함으로써 제작 가능하다. 따라서, 확산판의 제조 비용를 저렴화할 수 있다.
또한 본 발명의 확산판은 주결정이 Al-Si-O계 결정인 것이 바람직하다. 여기에서, 「주결정」이란 XRD 패턴에 있어서 석출 비율이 가장 큰 결정종을 가리킨다. 「∼계 결정」이란 명시의 성분을 필수성분으로 하는 결정을 의미하고, 명시의 성분 이외의 성분을 실질적으로 포함하지 않는 결정인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 확산판은 주결정이 R-Al-Si-O계 결정인 것이 바람직하다. 여기에서, 「R」은 Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn 중 어느 하나를 가리킨다.
또한 본 발명의 확산판은 조성으로서 질량%로 SiO2 45∼75%, Al2O3 13∼30%, Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0∼30%를 함유하는 것이 바람직하다. 여기에서, 「Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO」란 Li2O, Na2O, K2O, MgO, CaO, SrO, BaO 및 ZnO의 합량을 가리킨다.
또한, 본 발명의 확산판은 조성으로서 질량%로 SiO2 45∼70%, Al2O3 13∼30%, Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 1∼35%를 함유하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 확산판은 주결정의 평균 결정 입자지름이 20∼30000nm인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 확산판은 헤이즈값이 10%이상인 것이 바람직하다. 여기에서, 「헤이즈값」은 전체 투과광 중 확산 투과광의 비율을 나타내는 것이며, 헤이즈값이 작을수록 투명성이 높은 것을 의미한다. 헤이즈값은 예를 들면 양 표면이 경면 연마된 시료(판두께 1mm)를 평가 시료로 하고, 스가 시험키제 TM 더블빔식 자동 헤이즈 컴퓨터에 의해 측정할 수 있다.
또한 본 발명의 확산판은 조명 장치에 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조명 장치는 상기 확산판을 구비해서 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 조명 장치는 상기 확산판을 구비해서 이루어지므로 발광한 광을 산란시켜서 광의 인출 효율을 높일 수 있다. 결과적으로 전류량이 저감되므로 조명 장치가 장기 수명화됨과 아울러 에너지 절약 효과를 향수할 수 있다.
도 1은 광산란 기능의 평가 방법을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 표 5의 데이터를 플롯한 챠트이다.
도 3은 유기 EL 조명의 단면 개념도이다.
본 발명의 결정성 유리 기판에 있어서 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 40∼80%, Al2O3 10∼35%, Li2O 1∼10%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이 각 성분의 함유량을 규정한 이유를 이하에 설명한다. 또, 본 발명의 결정화 유리 기판은 본 발명의 결정성 유리 기판과 같은 조성을 갖는 것이 바람직하다.
SiO2는 유리의 골격을 형성함과 아울러 LAS계 결정을 구성하는 성분이다. SiO2의 함유량이 적어지면 화학적 내구성이 저하되기 쉬워진다. 또한, SiO2의 함유량이 많아지면 용융성이 저하되기 쉬워지거나, 용융 유리의 점도가 높아지기 쉽고, 결과적으로 결정성 유리 기판으로의 성형이 곤란해진다. 따라서, SiO2의 바람직한 함유량은 40∼80%, 50∼75%, 55∼73%, 58∼70%, 특히 60∼68%이다.
Al2O3은 유리의 골격을 형성함과 아울러 LAS계 결정을 구성하는 성분이다. Al2O3의 함유량이 적어지면 화학적 내구성이 저하되기 쉬워진다. 한편, Al2O3의 함유량이 많아지면 용융성이 저하되기 쉬워지거나, 용융 유리의 점도가 높아지기 쉽고, 결과적으로 결정성 유리 기판으로의 성형이 곤란해진다. 또한 성형시에 뮬라이트의 결정이 석출되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 따라서, Al2O3의 바람직한 함유량은 10∼35%, 17∼27% 또는 19∼25%이며, 특히 바람직하게는 20∼23%이다.
Li2O는 LAS계 결정을 구성하는 성분이며, 결정성에 큰 영향을 부여함과 아울러 유리의 점성을 저하시켜서 용융성 및 성형성을 높이는 성분이다. Li2O의 함유량이 적어지면 열처리시에 LAS계 결정이 석출되기 어렵게 된다. 또한 성형시에 뮬라이트의 결정이 석출되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 한편, Li2O의 함유량이 많아지면 결정성이 지나치게 강해져서 성형시에 유리가 실투되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 따라서, Li2O의 바람직한 함유량은 1∼10%, 2∼5% 또는 2.3∼4.7%이며, 특히 바람직하게는 2.5∼4.5%이다.
상기 성분 이외에도 예를 들면 이하의 성분을 첨가해도 좋다.
MgO는 LAS계 결정에 고용되는 성분이다. MgO의 함유량이 많아지면 결정성이 지나치게 강해져서 성형시에 유리가 실투되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 따라서, MgO의 바람직한 함유량은 0∼5% 또는 0∼1.5%이며, 특히 바람직하게는 0∼1.2%이다.
ZnO는 굴절율을 높이는 성분임과 아울러 MgO와 같은 방법으로 LAS계 결정에 고용되는 성분이다. ZnO의 함유량이 많아지면 결정성이 지나치게 강해져서 성형시에 유리가 실투되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 따라서, ZnO의 바람직한 함유량은 0∼5%, 0∼3% 또는 0∼1.5%이며, 특히 바람직하게는 0∼1.2%이다.
Li2O, MgO 및 ZnO의 합량이 지나치게 적을 경우, 성형시에 뮬라이트의 결정이 석출되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 또한 결정성 유리를 결정화시킬 때에 LAS계 결정이 석출되기 어렵게 되고, 결정화 유리 기판의 내열충격성이 저하되기 쉬워진다. 한편, Li2O, MgO 및 ZnO의 합량이 많아지면 결정성이 지나치게 강해져서 성형시에 유리가 실투되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 따라서, Li2O, MgO 및 ZnO의 바람직한 함유량은 합량으로 1∼10% 또는 2∼5.2%이며, 특히 바람직하게는 2.3∼5%이다.
Na2O는 유리의 점성을 저하시켜서 용융성 및 성형성을 높이는 성분이다. Na2O의 함유량이 많아지면 성형시에 β-스포듀민 고용체에 도입되어 결정성장이 촉진된다. 이에 따라 유리가 실투되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 따라서, Na2O의 바람직한 함유량은 0∼3%, 0∼1% 또는 0∼0.6%이며, 특히 바람직하게는 0.05∼0.5%이다.
K2O는 유리의 점성을 저하시켜서 용융성 및 성형성을 높이는 성분이다. K2O의 함유량이 많아지면 열팽창계수가 높아지기 쉽고, 또 내크리프성이 저하되기 쉬워져 결정화 유리 기판을 고온하에서 장시간 사용하면 결정화 유리 기판이 변형되기 쉬워진다. 따라서, K2O의 바람직한 함유량은 0∼3%, 0∼1% 또는 0∼0.6%이며, 특히 바람직하게는 0.05∼0.5%이다.
β-스포듀민 고용체를 석출시킨 결정화 유리 기판을 제작하고 싶은 경우, Na2O와 K2O를 병용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 Na2O는 β-스포듀민 고용체에 도입되는 성분이기 때문에 K2O를 도입하지 않고, 용융성 및 성형성을 높이려고 하면 Na2O를 과잉으로 도입하지 않으면 안되고, 성형시에 유리가 실투되기 쉬워지기 때문이다. 성형시의 실투를 억제하면서 유리의 점성을 저하시키기 위해서는 Na2O와 함께 β-스포듀민 고용체에 도입되지 않고, 용융성 및 성형성을 높이는 K2O를 병용하는 것이 바람직하다. Na2O와 K2O의 합량이 많아지면 성형시에 유리가 실투되기 쉬워진다. 한편, Na2O와 K2O의 합량이 적어지면 용융성 및 성형성을 높이기 어려워진다. 따라서, Na2O와 K2O의 바람직한 함유량은 합량으로 0.05∼5%, 0.05∼3% 또는 0.05∼1%이며, 특히 바람직하게는 0.35∼0.9%이다.
TiO2는 굴절율을 높이는 성분이며, 또 결정핵 형성 성분이다. TiO2의 함유량이 많아지면 성형시에 유리가 실투되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 따라서, TiO2의 바람직한 함유량은 0∼10%, 0∼3.8% 또는 0.1∼3.8%이며, 특히 바람직하게는 0.5∼3.6%이다.
ZrO2는 TiO2와 마찬가지로 굴절율을 높이는 성분이며, 또 결정핵 형성 성분이다. ZrO2의 함유량이 많아지면 용융시에 유리가 실투되기 쉬워져 결정성 유리 기판으로의 성형이 곤란해진다. 따라서, ZrO2의 바람직한 함유량은 0∼5%, 0∼2.5% 또는 0.1∼2.5%이며, 특히 바람직하게는 0.5∼2.3%이다.
TiO2 및 ZrO2의 합량이 적어지면 결정성 유리를 결정화시킬 때에 LAS계 결정이 석출되기 어려워져서 광산란 기능을 확보하기 어려워진다. 한편, TiO2 및 ZrO2의 합량이 많아지면 성형시에 유리가 실투되어 유리가 파손되기 쉬워진다. 따라서, TiO2 및 ZrO2의 바람직한 함유량은 합량으로 1∼15%, 1∼10%, 1∼7% 또는 2∼6%이며, 특히 바람직하게는 2.7∼4.5%이다.
SnO2는 청징성을 높이는 성분이다. SnO2의 함유량이 많아지면 용융시에 유리가 실투되기 쉬워져 결정성 유리 기판으로의 성형이 곤란해진다. 따라서, SnO2의 바람직한 함유량은 0∼2%, 0∼1%, 0∼0.6% 또는 0∼0.45%이며, 특히 바람직하게는 0.01∼0.4%이다.
Cl, SO3은 청징성을 높이는 성분이다. Cl의 바람직한 함유량은 0∼2%이다. 또한 SO3의 바람직한 함유량은 0∼2%이다.
As2O3 및 Sb2O3도 청징성을 높이는 성분이지만, 이들 성분은 환경적 부하를 높이는 성분이며, 또 플로트법으로 성형할 경우, 플로트 바스 중에서 환원되어서 금속이물이 되는 성분이다. 따라서, 본 발명에서는 실질적으로 As2O3 및 Sb2O3을 함유하지 않는 것이 바람직하다.
유리의 골격을 형성하는 성분으로서 B2O3을 도입할 수 있다. 그러나, B2O3의 함유량이 많아지면 내열성이 저하되기 쉬워진다. 따라서, B2O3의 바람직한 함유량은 0∼2%이다.
P2O5는 성형시의 실투를 억제하면서 핵 형성을 촉진하는 성분이다. P2O5의 바람직한 함유량은 0∼5% 또는 0∼3%이며, 특히 바람직하게는 0∼2%이다.
CaO, SrO 및 BaO는 용융시의 실투를 조장하는 성분이다. CaO, SrO 및 BaO의 바람직한 함유량은 합량으로 0∼5% 또는 0∼2%이다.
NiO, CoO, Cr2O3, Fe2O3, V2O5, Nb2O3, Gd2O3은 착색제로서 첨가 가능한 성분이다. 이들 성분의 바람직한 함유량은 합량으로 0∼2%이다.
상기 성분 이외에도 다른 성분을 예를 들면 5%까지 도입해도 좋다.
본 발명의 결정성 유리 기판(및 결정화 유리 기판)에 있어서 판두께는 바람직하게는 2.0mm이하, 1.5mm이하, 1.3mm이하, 1.1mm이하, 0.8mm이하, 0.6mm이하, 0.5mm이하, 0.3mm이하 또는 0.2mm이하이며, 특히 바람직하게는 0.1mm이하이다. 판두께가 작을수록 유기 EL 조명이 경량화되기 쉬워지지만, 판두께가 극단적으로 작아지면 기계적 강도가 저하되기 쉬워진다. 따라서, 판두께는 바람직하게는 10㎛이상이며, 특히 바람직하게는 30㎛이상이다.
본 발명의 결정성 유리 기판에 있어서 굴절율nd는 바람직하게는 1.500초과, 1.580이상 또는 1.600이상이며, 특히 바람직하게는 1.630이상이다. 굴절율nd가 1.500이하가 되면 투명 도전막-결정화 유리 기판 계면의 반사에 의해 광을 외부로 인출하기 어려워진다. 한편, 굴절율nd가 2.3보다 높아지면 공기-결정화 유리 기판 계면에서의 반사율이 높아져서 광을 외부로 인출하기 어려워진다. 따라서, 굴절율nd는 바람직하게는 2.3이하, 2.2이하, 2.1이하, 2.0이하 또는 1.9이하이며, 특히 바람직하게는 1.75이하이다.
본 발명의 결정화 유리의 제조 방법을 설명한다. 우선 소정의 조성이 되도록 유리 원료를 조합하고, 얻어진 유리 배치를 1550∼1750℃의 온도에서 용융한 후, 판상으로 성형하고, 결정성 유리 기판을 얻는다. 또, 성형 방법으로서 플로트법, 롤아웃법, 프레스법 등이 있지만, 결정성 유리 기판의 표면 평활성을 높이고 싶은 경우에는 플로트법이 바람직하고, 대형의 결정성 유리 기판을 제작하고 싶은 경우에는 롤아웃법이 바람직하고, 성형시의 실투를 억제하고 싶은 경우에는 프레스법이 바람직하다.
계속해서, 800∼1100℃에서 0.5∼3시간 열처리하고, 결정을 성장시킴으로써 결정화 유리 기판을 제작할 수 있다. 또, 필요에 따라서 결정을 성장시키는 공정 전에 결정성 유리 기판에 결정핵을 형성시키는 결정핵 형성 공정을 설치할 수도 있다.
특히, 열처리시에 결정성 유리 기판의 결정핵 성장 온도역에서 30분간이상 유지함과 아울러 결정핵 형성 온도역에서 30분간이상 유지하지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 결정핵이 유리 매트릭스 중에 다량 석출되는 사태가 방지되어서 결정 입자 1개당 평균 결정 입자지름이 커지기 쉽다. 결과적으로 가시광역에서 광산란 기능을 발휘하는 정도까지 결정 입자가 조대화되기 쉬워진다.
본 발명의 결정화 유리 기판은 주결정으로서 LAS계 결정을 석출하고 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 광산란 기능을 확보하면서 30∼750℃의 온도범위에 있어서의 열팽창계수가 -10×10-7∼30×10-7／℃로 되어 내열충격성을 높일 수 있다.
LAS계 결정으로서 β-석영 고용체를 석출시키기 위해서는 결정핵을 형성한 후, 800∼950℃에서 0.5∼3시간 열처리하면 좋고, β-스포듀민 고용체를 석출시키기 위해서는 결정핵을 형성한 후, 1000∼1100℃에서 0.5∼3시간 열처리하면 좋다.
본 발명의 결정화 유리 기판에 있어서 평균 결정 입자지름은 바람직하게는 10∼2000nm, 20∼1800nm, 100∼1500nm 또는 200∼1500nm이며, 특히 바람직하게는 400∼1000nm이다. 이렇게 하면 가시광역에 있어서의 광산란 기능을 높이기 쉬워진다.
본 발명의 결정화 유리 기판에 있어서 헤이즈값은 바람직하게는 0.2%이상, 1%이상, 10%이상, 20%이상 또는 30%이상이며, 특히 바람직하게는 50∼95%이다. 헤이즈값이 지나치게 작으면 결정화 유리 기판내에 가두어지는 광이 많아지고, 광인출 효율이 저하되기 쉬워진다.
본 발명의 결정화 유리 기판에 있어서 전체 광선 투과율은 바람직하게는 40%이상, 50%이상 또는 60%이상이다. 이렇게 하면 유기 EL 소자를 장착했을 때에 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 결정화 유리 기판에 있어서 (한쪽의 표면으로부터 입사각 60°의 광을 조사해서 다른쪽의 표면으로부터 얻어지는 방사속값)/(다른쪽의 표면으로부터 입사각 0°의 광을 조사해서 다른쪽의 표면으로부터 얻어지는 방사속값)의 값은 바람직하게는 0.005이상, 0.01이상, 0.03이상, 0.05이상 또는 0.08이상이며, 특히 바람직하게는 0.1이상이다. 상기 값이 지나치게 작으면 결정화 유리 기판내에 가두어지는 광이 많아지고, 광인출 효율이 저하되기 쉬워진다.
또한, 본 발명의 확산판은 조성으로서 적어도 Al2O3 및/또는 SiO2를 포함하는 결정화 유리 기판이며, SiO2와 Al2O3의 합량은 바람직하게는 70질량%이상, 특히 75질량%이상이다. 이렇게 하면 내후성을 높일 수 있다.
본 발명의 확산판에 있어서 결정화 유리 기판의 결정화도는 10∼90%이며, 바람직하게는 40∼85% 또는 45∼80%이며, 특히 바람직하게는 50∼75%이다. 결정화도가 너무 낮으면 광산란성을 확보하기 어려워진다. 한편, 결정화도가 지나치게 높으면 광투과성이 저하되기 쉬워진다.
본 발명의 확산판에 있어서 결정화 유리 기판의 주결정은 Al-Si-O계 결정, R-Si-O계 결정, R-Al-O계 결정 또는 R-Al-Si-O계 결정이 바람직하고, 특히 Al-Si-O계 결정 또는 R-Al-Si-O계 결정이 바람직하다. Al-Si-O계 결정은 침상 결정으로 되기 쉽기 때문에 결정화도가 낮은 경우에도 매트릭스 유리와 결정의 계면의 면적이 커지고, 결과적으로 발광한 광을 산란시키기 쉬워진다. 또한 R-Al-Si-O계 결정은 밀도가 크고, 매트릭스 유리와 결정의 굴절율차가 커지기 쉽기 때문에 결정화도가 낮은 경우에도 매트릭스 유리와 결정의 계면에서 반사율이 향상되고, 결과적으로 발광한 광을 산란시키기 쉬워진다.
주결정으로서 Al-Si-O계 결정을 석출시킬 경우, 조성으로서 질량%로 SiO2 45∼75%, Al2O3 13∼30%, Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0∼30%를 함유하는 것이 바람직하다.
SiO2는 유리의 골격을 형성함과 아울러 Al-Si-O계 결정의 구성 성분이다. SiO2의 함유량은 바람직하게는 45∼75% 또는 50∼70%이며, 특히 바람직하게는 53∼65%이다. SiO2의 함유량이 지나치게 적으면 내후성이 저하되기 쉬워진다. 한편, SiO2의 함유량이 지나치게 많으면 유리화가 곤란해진다.
Al2O3은 유리의 골격을 형성함과 아울러 Al-Si-O계 결정의 구성 성분이다. Al2O3의 함유량은 바람직하게는 13∼30% 또는 15∼27%이며, 특히 바람직하게는 17∼25%이다. Al2O3의 함유량이 지나치게 적으면 내후성이 저하되기 쉬워진다. 한편, Al2O3의 함유량이 지나치게 많으면 유리화가 곤란해진다.
Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO는 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO의 함유량은 바람직하게는 0∼30%, 1∼25% 또는 5∼23%이며, 특히 바람직하게는 8∼20%이다. Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO의 함유량이 지나치게 적으면 용융성이나 성형성이 저하되기 쉬워진다. 한편, Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO의 함유량이 지나치게 많으면 내후성이 저하되기 쉬워진다. 또, Li2O의 함유량은 바람직하게는 0∼5%이며, 특히 바람직하게는 0∼1%이다. Na2O의 함유량은 바람직하게는 0∼10%이며, 특히 바람직하게는 0.5∼6%이다. K2O의 함유량은 바람직하게는 0∼10%이며, 특히 바람직하게는 1∼6%이다. MgO의 함유량은 바람직하게는 0∼6%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼1%이다. CaO의 함유량은 바람직하게는 0∼6%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼1%이다. SrO의 함유량은 바람직하게는 0∼6%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼3%이다. BaO의 함유량은 바람직하게는 0∼10% 또는 1∼9%이며, 특히 바람직하게는 2∼7%이다. ZnO의 함유량은 바람직하게는 0∼8%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼7%이다.
몰비 Al2O3/(Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)는 바람직하게는 1.3이상이며, 특히 바람직하게는 1.4이상이다. 몰비 Al2O3/(Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)가 지나치게 작으면 열처리시에 Al-Si-O계 결정이 석출되기 어려워진다.
상기 성분 이외에도 예를 들면 이하의 성분을 도입해도 좋다.
TiO2는 내후성을 높이는 성분이며, 또 결정핵으로서 기능하는 성분이다. TiO2의 함유량은 바람직하게는 0∼7% 또는 0∼5%이며, 특히 바람직하게는 0.01∼3%이다. TiO2의 함유량이 지나치게 많으면 성형시에 유리가 실투되기 쉬워진다.
ZrO2는 내후성을 높이는 성분이며, 또 결정핵으로서 기능하는 성분이다. ZrO2의 함유량은 바람직하게는 0∼7% 또는 0∼5%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼4%이다. ZrO2의 함유량이 지나치게 많으면 성형시에 유리가 실투되기 쉬워진다.
B2O3은 유리의 골격을 형성하는 성분이다. B2O3의 함유량은 바람직하게는 0∼10%이며, 특히 바람직하게는 0∼7%이다. B2O3의 함유량이 지나치게 많으면 내후성이 저하되기 쉬워지는 것에 추가해서 열처리시에 Al-Si-O계 결정이 석출되기 어려워진다.
P2O5는 유리의 골격을 형성하는 성분이다. P2O5의 함유량은 바람직하게는 0∼5%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼3%이다. P2O5의 함유량이 지나치게 많으면 내후성이 저하되기 쉬워지는 것에 추가해서 열처리시에 Al-Si-O계 결정이 석출되기 어려워진다.
전이금속 산화물은 유색이기 때문에 그 함유량을 1%이하, 특히 0.1%이하로 하는 것이 바람직하다.
청징제로서 As2O3, Sb2O3, SnO2, SO3, Cl 등을 합량으로 3%까지 도입해도 좋다.
주결정으로서 Al-Si-O계 결정을 석출시킬 경우, 850∼1100℃의 온도역에서 10∼60분간 유지함으로써 결정화시키는 것이 바람직하고, 필요에 따라서 이 결정화 공정 전에 650∼800℃의 온도역에서 10∼100분 정도 유지해서 결정핵을 석출시키는 공정을 설치해도 좋다.
주결정으로서 R-Al-Si-O계 결정을 석출시킬 경우, 조성으로서 질량%로 SiO2 45∼70%, Al2O3 13∼30%, Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 1∼35%를 함유하는 것이 바람직하다.
SiO2는 유리의 골격을 형성함과 아울러 R-Al-Si-O계 결정의 구성 성분이다. SiO2의 함유량은 바람직하게는 45∼70% 또는 50∼68%이며, 특히 바람직하게는 53∼65%이다. SiO2의 함유량이 지나치게 적으면 내후성이 저하되기 쉬워진다. 한편, SiO2의 함유량이 지나치게 많으면 유리화가 곤란해진다.
Al2O3은 유리의 골격을 형성함과 아울러 R-Al-Si-O계 결정의 구성 성분이다. Al2O3의 함유량은 바람직하게는 13∼30% 또는 15∼27%이며, 특히 바람직하게는 17∼25%이다. Al2O3의 함유량이 지나치게 적으면 내후성이 저하되기 쉬워진다. 한편, Al2O3의 함유량이 지나치게 많으면 유리화가 곤란해진다.
Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO는 R-Al-Si-O계 결정의 구성 성분임과 아울러 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO의 함유량은 바람직하게는 1∼35%, 2∼25% 또는 5∼23%이며, 특히 바람직하게는 8∼20%이다. Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO의 함유량이 지나치게 적으면 용융성이나 성형성이 저하되기 쉬워진다. 한편, Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO의 함유량이 지나치게 많으면 내후성이 저하되기 쉬워진다. 또, Li2O의 함유량은 바람직하게는 0∼5%이며, 특히 바람직하게는 0∼1%이다. Na2O의 함유량은 바람직하게는 0∼10%이며, 특히 바람직하게는 0.5∼6%이다. K2O의 함유량은 바람직하게는 0∼10%이며, 특히 바람직하게는 1∼6%이다. MgO의 함유량은 바람직하게는 0∼6%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼1%이다. CaO의 함유량은 바람직하게는 0∼6%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼1%이다. SrO의 함유량은 바람직하게는 0∼6%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼3%이다. BaO의 함유량은 바람직하게는 0∼10% 또는 1∼9%이며, 특히 바람직하게는 2∼7%이다. ZnO의 함유량은 바람직하게는 0∼11% 또는 1∼10%이며, 특히 바람직하게는 2∼9%이다.
몰비 Al2O3/(Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)는 바람직하게는 1.3이하이며, 특히 바람직하게는 1.25이하이다. 몰비 Al2O3/(Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)가 지나치게 작으면 열처리시에 R-Al-Si-O계 결정이 석출되기 어려워진다.
상기 성분 이외에도, 예를 들면 이하의 성분을 도입해도 좋다.
TiO2는 내후성을 높이는 성분이며, 또 결정핵으로서 기능하는 성분이다. TiO2의 함유량은 바람직하게는 0∼7% 또는 0∼5%이며, 특히 바람직하게는 0.01∼3%이다. TiO2의 함유량이 지나치게 많으면 성형시에 유리가 실투되기 쉬워진다.
ZrO2는 내후성을 높이는 성분이며, 또 결정핵으로서 기능하는 성분이다. ZrO2의 함유량은 바람직하게는 0∼7% 또는 0∼5%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼4%이다. ZrO2의 함유량이 지나치게 많으면 성형시에 유리가 실투되기 쉬워진다.
B2O3은 유리의 골격을 형성하는 성분이다. B2O3의 함유량은 바람직하게는 0∼10%이며, 특히 바람직하게는 0∼7%이다. B2O3의 함유량이 지나치게 많으면 내후성이 저하되기 쉬워지는 것에 추가해서, 열처리시에 R-Al-Si-O계 결정이 석출되기 어려워진다.
P2O5는 유리의 골격을 형성하는 성분이다. P2O5의 함유량은 바람직하게는 0∼5%이며, 특히 바람직하게는 0.1∼3%이다. P2O5의 함유량이 지나치게 많으면 내후성이 저하되기 쉬워지는 것에 추가해서 열처리시에 R-Al-Si-O계 결정이 석출되기 어려워진다.
전이금속 산화물은 유색이기 때문에 그 함유량을 1%이하, 특히 0.1%이하로 하는 것이 바람직하다.
청징제로서 As2O3, Sb2O3, SnO2, SO3, Cl 등을 합량으로 3%까지 도입해도 좋다.
주결정으로서 R-Al-Si-O계 결정을 석출시킬 경우, 850∼1100℃의 온도역에서 10∼60분간 유지함으로써 결정화시키는 것이 바람직하고, 필요에 따라서 이 결정화 공정 전에 650∼800℃의 온도역에서 10∼100분 정도 유지하고, 결정핵을 석출시키는 공정을 설치해도 좋다. 결정 입자지름의 제어는 열처리 온도와 열처리 시간을 조정함으로써 행할 수 있다. 특히, 결정화 전에 미리 결정핵을 형성하면 결정 입자지름을 제어하기 쉬워진다. 결정핵이 많을수록 결정 입자지름을 작게 할 수 있다.
본 발명의 확산판에 있어서 주결정의 평균 결정 입자지름은 20∼30000nm가 바람직하다. 주결정의 평균 결정 입자지름이 지나치게 작으면 광산란성이 불충분해지기 쉽다. 한편, 주결정의 평균 결정 입자지름이 지나치게 크면 결정이 성장할 때에 파손의 원인이 되기 쉽다.
본 발명의 확산판에 있어서 헤이즈값은 바람직하게는 10%이상, 20%이상, 30%이상 또는 40%이상이며, 특히 바람직하게는 50∼99%이다. 이렇게 하면 광산란성이 향상되어 조명 장치의 광인출 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 확산판은 여러가지 방법에 의해 제작할 수 있고, 예를 들면 이하와 같이 해서 제작할 수 있다.
우선 원하는 조성이 되도록 유리 원료를 조합한 후, 균일해지도록 용융한다. 다음에 각종 성형 방법에 의해 판상으로 성형한다. 성형 방법으로서 롤아웃법, 플로트법, 다운드로우법(예를 들면 슬롯 다운드로우법, 오버플로우 다운드로우법), 프레스법 등이 적용 가능하다. 또, 성형후의 유리판에 대하여 굽힘판 가공 등을 행해서 유리판의 한쪽 표면에 오목면, 볼록면, 파면을 형성해도 좋다.
계속해서, 필요에 따라서 적당한 치수로 유리 기판을 절단한 후, 열처리에 의해 결정화한다. 열처리 조건은 연화점 등의 점도 특성과 결정 성장 속도를 고려해서 결정된다.
마지막으로, 필요에 따라서 결정화 유리 기판의 표면을 연마하거나, 절단, 펀칭 가공을 행함으로써 확산판을 제작할 수 있다.
이렇게 해서 제작한 확산판은 조명 장치, 특히 유기 EL 조명에 적용 가능하다. 또, 본 발명의 확산판은 점광원인 LED의 광을 확산하는 용도에도 적용 가능하다.
유기 EL 조명에 사용할 경우, 예를 들면 본 발명의 확산판을 도 3에 나타내는 유리판(11)의 대체로 하는 것이 바람직하고, 본 발명의 확산판을 유리판(11)의 외표면에 점착해도 좋다.
실시예 1
이하, 실시예 1에 의거하여 상기 결정성 유리 및 결정화 유리에 따른 본 발명을 상세하게 설명한다. 또, 이하의 실시예 1은 단순한 예시이다. 본 발명은 이하의 실시예 1에 조금도 한정되지 않는다.
표 1∼4는 본 발명의 실시예 1(시료 No. 1∼23)을 나타내고 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
각 시료는 다음과 같이 해서 조제했다. 우선 표 중의 유리 조성이 되도록 원료를 조합하고, 균일하게 혼합한 후, 백금 도가니에 넣어서 1600℃에서 20시간 용융했다. 이어서, 용융 유리를 카본 정반 상에 흘려보내고, 롤러를 이용하여 5mm의 두께로 성형한 후, 서냉로를 이용하여 700℃에서부터 실온까지 100℃/시간의 강온속도로 냉각해서 결정성 유리를 제작했다.
다음에 하기 열처리 조건 (1)∼(3)에 의해 결정성 유리를 열처리하고, 결정화 유리를 제작했다. 또, 실온으로부터 핵형성 온도까지의 승온 속도를 300℃/시간, 핵형성 온도로부터 결정성장 온도까지의 승온 속도를 150℃/시간으로 하고, 결정성장 온도로부터 실온까지의 강온 속도를 100℃/시간으로 했다.
열처리 조건(1) 핵형성:780℃-2시간 →결정성장:900℃-1시간
열처리 조건(2) 핵형성:780℃-2시간 →결정성장:1160℃-1시간
열처리 조건(3) 핵형성:유지 없음→결정성장:900℃-1시간
각 결정화 유리에 대해서 X선 회절 장치(리가쿠제 RINT-2100)를 사용하여 주결정을 평가했다. 또, 측정범위를 2θ=10∼60°로 했다. 또, 표 중의 「β-Q」는 β-석영 고용체를 가리키고, 「β-S」는 β-스포듀민 고용체를 가리킨다.
표로부터 명백하듯이, 열처리 조건(1), (3)에 의해 주결정으로서 β-석영 고용체를 석출해서 이루어지는 결정화 유리를 얻을 수 있었다. 또한 열처리 조건(2)에 의해 주결정으로서 β-스포듀민을 석출해서 이루어지는 결정화 유리를 얻을 수 있었다.
<광산란 기능의 평가>
계속해서, 열처리전의 시료 No. 23에 대하여 이하의 열처리 조건(A)∼(C)으로 열처리를 행하고, 도 1에 나타내는 측정 장치에 의해 광산란 기능을 평가했다.
(A)로내온도 900℃로 유지된 서냉로내에 투입하고, 1시간 유지한 후, 로내로부터 시료를 인출하여 실온에서 정치한다.
(B)로내온도 940℃로 유지된 서냉로내에 투입하고, 1시간 유지한 후, 로내로부터 시료를 인출하여 실온에서 정치한다.
(C)전기로에서 실온으로부터 760℃까지 20℃/분으로 승온하고, 760℃에서 1분간 유지한 후에 940℃까지 20℃/분으로 승온하고, 940℃에서 1시간 유지한 후에, 로내로부터 시료를 인출하고, 실온에서 정치한다.
마찬가지로, 니폰 덴키 가라스제 SS-1에 대해서도 광산란 기능을 평가했다. 그 결과를 표 5에 나타낸다. 또, 평가 시료의 판두께는 모두 1.1mm이다.
광산란 기능의 평가 방법을 상세하게 설명한다. 우선 한쪽의 기판의 표면상에 침액을 이용하여 굴절율nd 1.74의 반구 렌즈를 설치하고, 반구 렌즈의 중심을 향해 광원을 입사시켰다. 다음에 기판의 내부를 통과하여 다른쪽의 기판의 표면으로부터 인출되는 광을 적분구에 의해 검출했다. 또한 입사각θ을 변화시켜서 같은 실험을 반복하고, 각각의 입사각에 있어서 인출되는 광을 적분구에 의해 검출했다. 그 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 여기에서, 광원에는 모리테크스제 적색 레이저 SNF-660-5, 분광기에는 오션포토닉스제 화이버 멀티 채널 분광기 USB4000, 소프트웨어에는 오션포토닉스제 OPWave를 사용했다. 또한 적분구와 분광기를 접속하는 광파이버에는 오션옵틱스제 P50-2-UV-VIS를 사용했다.
도 1은 광산란 기능의 평가 방법을 나타내는 개략 단면도이다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 기판(1)의 한쪽의 표면상에 반구 렌즈(2)가 배치되어 있고, 기판(1)의 다른쪽의 표면에 적분구(3)가 배치되어 있다. 기판(1)의 표면에 수직인 면으로부터의 경사를 θ로 하고, 이 각도로부터 광원(4)의 광이 반구 렌즈(2)의 중심을 향해서 출사됨과 아울러 기판(1)의 내부를 통과해서 적분구(3)에 의해 검출된다.
Figure pct00005
도 2는 표 5의 데이터를 플롯한 챠트이다. 도 2에 있어서 세로축은 방사속값(μW), 가로축은 입사각θ（°）을 나타내고 있고, 「○」는 열처리전의 시료 No. 23의 데이터, 「□」는 열처리 조건(A)을 행한 후의 시료 No. 23의 데이터, 「+」는 열처리 조건(B)을 행한 후의 시료 No. 23의 데이터, 「×」는 열처리 조건(C)을 행한 후의 시료 No. 23의 데이터, 「△」는 SS-1의 데이터이다.
헤이즈값 및 전체 광선 투과율은 양 표면이 경면 연마된 시료(판두께 1.1mm)를 평가 시료로 하고, 스가 시켄키제 TM 더블빔식 자동 헤이즈 컴퓨터에 의해 측정한 값이다.
표 5로부터 명백하듯이, 시료 No. 23에 대하여 열처리 조건(A)∼(C)을 행한 결과, 임계각 부근인 40°이상의 입사각에서도 높은 방사속값이 얻어졌다. 또, 열처리 조건(A)∼(C)에 의해 주결정으로서 β-석영 고용체가 석출되고 있었다. 한편, 니폰 덴키 가라스제 SS-1은 입사각이 40° 이상으로 되면 방사속값이 낮아졌다.
실시예 2
이하, 실시예 2에 의거하여 상기 확산판 및 그것을 사용한 조명 장치에 따른 본 발명을 상세하게 설명한다. 또, 이하의 실시예 2는 단순한 예시이다. 본 발명은 이하의 실시예 2에 조금도 한정되지 않는다.
표 6은 결정화 유리 기판(유리판)의 조성을 나타내고 있다.
Figure pct00006
표 6에 기재된 조성이 되도록 원료를 조합하고, 용융 도가니에서 1200∼1700℃에서 4∼24시간 용융한 후, 판상이 되도록 카본판 상에 흘려보내고, 어닐함으로써 유리 시료(시료 A∼E)를 제작했다.
다음에 각 유리 시료에 대해서 전기로에 의해, 표 7에 기재된 열처리 조건으로 열처리하고, 결정화 유리 기판(시료 No. 24∼29)을 얻었다. 시료 No. 24를 예로 해서, 구체적으로 설명하면 우선 500℃로 설정된 전기로내에 시료 A를 투입한 후에 600℃/시의 승온 속도로 780℃까지 승온한 후, 780℃에서 1시간 유지하고, 또한 780℃로부터 900℃까지 600℃/시의 승온 속도로 900℃까지 승온한 후, 900℃에서 1시간 유지하고, 마지막으로 900℃에서부터 25℃까지 100℃/시의 강온 속도로 강온한 후, 전기로 밖으로 인출했다. 또, 시료 No. 30은 열처리전의 시료 A이다.
Figure pct00007
주결정종과 결정화도는 각 시료의 일부를 분쇄하여 XRD 측정을 행함으로써 평가했다. 또, 측정에 있어서 측정범위를 10∼60°, 스캔 속도를 4°／분으로 했다. 또, 결정화도는 비정질의 질량에 상당하는 할로의 면적과, 결정의 질량에 상당하는 피크의 면적을 각각 산출한 후, [피크의 면적]×100/[피크의 면적+할로의 면적](%)의 식에 의해 구했다.
헤이즈값은 양 표면이 경면 연마된 시료(판두께 1mm)를 평가 시료로 하고, 스가 시켄키제 TM 더블빔식 자동 헤이즈 컴퓨터에 의해 측정한 값이다.
표 7로부터 명백하듯이, 시료 No. 24∼29는 헤이즈값이 높기 때문에 광산란성이 양호하다. 따라서, 시료 No. 24∼29를 확산판으로서 사용하면 조명 장치의 광인출 효율을 높일 수 있다고 생각된다. 한편, 시료 No. 30은 헤이즈값이 낮기 때문에 광산란성이 불량했다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 확산판은 유기 EL 조명 용도에 바람직하지만, LED 조명 용도, 수은등 용도, 형광등 용도 등에도 적용 가능하다.
1: 기판(결정화 유리 기판)
2: 반구 렌즈
3: 적분구
4l 레이저
10: 유기 EL 조명
11: 유리판
12: 양극
13: 유기 EL층
14: 음극

Claims (24)

  1. 유기 EL 조명에 사용하는 것을 특징으로 하는 결정성 유리 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유리 조성으로서 질량%로 SiO2 40∼80%, Al2O3 10∼35%, Li2O 1∼10%를 함유하는 것을 특징으로 하는 결정성 유리 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리 조성으로서 질량%로 SiO2 55∼73%, Al2O3 17∼27%, Li2O 2∼5%, MgO 0∼1.5%, ZnO 0∼1.5%, Na2O 0∼1%, K2O 0∼1%, TiO2 0∼3.8%, ZrO2 0∼2.5%, SnO2 0∼0.6%를 함유하는 것을 특징으로 하는 결정성 유리 기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    실질적으로 As2O3 및 Sb2O3를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 결정성 유리 기판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    판두께가 2.0mm이하인 것을 특징으로 하는 결정성 유리 기판.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    굴절율nd가 1.500초과인 것을 특징으로 하는 결정성 유리 기판.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    롤아웃법에 의해 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 결정성 유리 기판.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    플로트법에 의해 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 결정성 유리 기판.
  9. 결정성 유리 기판을 열처리해서 이루어지는 결정화 유리 기판으로서,
    결정성 유리 기판이 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 결정성 유리 기판인 것을 특징으로 하는 결정화 유리 기판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    주결정이 β-석영 고용체 또는 β-스포듀민 고용체인 것을 특징으로 하는 결정화 유리 기판.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    평균 결정 입자지름이 10∼2000nm인 것을 특징으로 하는 결정화 유리 기판.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    헤이즈값이 0.2%이상인 것을 특징으로 하는 결정화 유리 기판.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    한쪽의 표면으로부터 임계각이상의 광을 입사시켰을 때에 다른쪽의 표면으로부터 광이 인출되는 성질을 갖는 것을 특징으로 하는 결정화 유리 기판.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    (한쪽의 표면으로부터 입사각 60°의 광을 조사해서 다른쪽의 표면으로부터 얻어지는 방사속값)/(한쪽의 표면으로부터 입사각 0°의 광을 조사해서 다른쪽의 표면으로부터 얻어지는 방사속값)의 값이 0.005이상인 것을 특징으로 하는 결정화 유리 기판.
  15. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 결정성 유리 기판을 열처리해서 결정화 유리 기판을 얻는 결정화 유리 기판의 제조 방법으로서,
    열처리시에 결정성 유리 기판의 결정핵 성장 온도역에서 30분간이상 유지함과 아울러 결정핵 형성 온도역에서 30분간이상 유지하지 않는 것을 특징으로 하는 결정화 유리 기판의 제조 방법.
  16. 제 1 항에 기재된 결정성 유리 기판을 열처리해서 이루어지는 결정화 유리 기판이며, 또한 조성으로서 적어도 Al2O3 및/또는 SiO2를 포함하는 결정화 유리 기판을, 그 결정화도를 10∼90%로 한 것을 특징으로 하는 확산판.
  17. 제 16 항에 있어서,
    주결정이 Al-Si-O계 결정인 것을 특징으로 하는 확산판.
  18. 제 16 항에 있어서,
    주결정이 R-Al-Si-O계 결정인 것을 특징으로 하는 확산판.
  19. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    조성으로서 질량%로 SiO2 45∼75%, Al2O3 13∼30%, Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0∼30%를 함유하는 것을 특징으로 하는 확산판.
  20. 제 16 항 또는 제 18 항에 있어서,
    조성으로서 질량%로 SiO2 45∼70%, Al2O3 13∼30%, Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 1∼35%를 함유하는 것을 특징으로 하는 확산판.
  21. 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    주결정의 평균 결정 입자지름이 20∼30000nm인 것을 특징으로 하는 확산판.
  22. 제 16 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    헤이즈값이 10%이상인 것을 특징으로 하는 확산판.
  23. 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 장치에 사용하는 것을 특징으로 하는 확산판.
  24. 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 확산판을 구비해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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