(57)【要約】      （修正有）【課題】光取り出し効率が高い光取り出し層を安価に形成できる光取り出し層形成用ガラスと、これを用いた有機ＥＬ素子用ガラス基板を提供する。【解決手段】屈折率ｎｄが１．８〜２．２であり、モル％表示でＺｒＯ２を０．１％以上含有し、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が１５％以下であるガラスを用い、より好ましくはモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ２０〜３５％、Ｂ２Ｏ３  ２０〜３５％、ＳｉＯ２  ５超〜３５％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、ＺｎＯ  ０〜１０％、ＺｒＯ２  １〜８％含有するガラス１を用いて光取り出し層２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎｄが１．８０〜２．２０であり、モル％表示でＺｒＯ２を０．１％以上含有し、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が１５％以下であることを特徴とする、有機ＥＬ素子の光取り出し層形成用ガラス。
【請求項２】
ビスマス系ガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の光取り出し層形成用ガラス。
【請求項３】
モル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ２０〜３５％、Ｂ２Ｏ３  ２０〜３５％、ＳｉＯ２  ５％を超え３５％以下、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、ＺｎＯ  ０〜１０％、ＺｒＯ２  １〜８％含有することを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の光取り出し層形成用ガラス。
【請求項４】
モル％表示でＮｂ２Ｏ５＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３の含有量が３０％以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光取り出し層形成用ガラス。
【請求項５】
ＰｂＯを実質的に含有しないことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光取り出し層形成用ガラス。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかのガラスからなることを特徴とする、有機ＥＬ素子の光取り出し層形成用ガラス粉末。
【請求項７】
体積％で、請求項６に記載のガラス粉末８０〜１００％と、セラミック粒子０〜２０％を含むことを特徴とする、有機ＥＬ素子の光取り出し層形成用材料。
【請求項８】
請求項７に記載の材料を含むことを特徴とする、有機ＥＬ素子の光取り出し層形成用ガラスペースト。
【請求項９】
請求項１〜５の何れかのガラスを用いて光取り出し層を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子用ガラス基板の光取り出し層の形成方法。
【請求項１０】
ガラス板上に請求項１〜５の何れかに記載のガラスを含む光取り出し層が形成されてなることを特徴とする有機ＥＬ素子用ガラス基板。
【請求項１１】
光取り出し層が、体積％として２０％以下のセラミック粒子を含有することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ素子用ガラス基板。
【請求項１２】
ガラス板の少なくとも一方の表面が凹凸面であり、該凹凸面上に光取り出し層が形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の有機ＥＬ素子用ガラス基板。
【請求項１３】
請求項１０〜１２の何れかに記載のガラス基板を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
ガラス基板の光取り出し層上に透明導電膜が形成され、該透明導電膜上に有機ＥＬ層が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
照明デバイス用途に使用されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
請求項８のガラスペーストをガラス板上に塗布し、焼成して光取り出し層を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子用ガラス基板の製造方法。
【請求項１７】
少なくとも一方の表面に凹凸面を有するガラス板上に、ガラスペーストを塗布することを特徴とする請求項１６に記載の有機ＥＬ素子用ガラス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の光取り出し層を形成可能なガラス、これを用いた、光取り出し層形成用ガラス粉末、光取り出し層の形成方法、光取り出し層形成用材料、光取り出し層形成用ガラスペースト、光取り出し層が形成された有機ＥＬ素子用ガラス基板、有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子用ガラス基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電製品の普及、大型化・多機能化などの理由から、家庭などの生活空間で消費されるエネルギーが増えている。特に、照明用途におけるエネルギー消費が多いため、生活用の照明として普及している蛍光灯照明などに代わる高効率な代替照明が活発に検討されており、ＬＥＤ照明は白熱球の代替として採用され始めている。
【０００３】
照明用光源は、限られた範囲を照らす「指向性光源」と、広範囲に照らす「拡散光源」に分けられる。ＬＥＤ照明は、「指向性光源」に相当するため、「拡散光源」に該当する蛍光灯の代替光源が望まれており、このような代替光源として、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）照明が有力な候補と考えられている。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、ガラス基板と、陽極である透明導電膜と、電流の注入によって発光するエレクトロルミネッセンスを呈する有機化合物からなる一層または複数層の発光層を含む有機ＥＬ層と、陰極とを備えた素子である。有機ＥＬ素子に用いられる有機ＥＬ層としては、低分子色素系材料や共役高分子系材料などが用いられており、発光層として形成する場合、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層などとの積層構造が形成される。このような積層構造を有する有機ＥＬ層を、陽極と陰極の間に配置し、陽極と陰極に電界を印加することにより、陽極である透明電極から注入された正孔と、陰極から注入された電子とが、発光層内で再結合し、その再結合エネルギーによって発光中心が励起され、発光するという原理を有している。
【０００５】
有機ＥＬ素子は、薄型テレビとして普及している液晶やプラズマディスプレイと同等の発光効率を有しており、携帯電話やディスプレイ用途としての採用が進められている。しかしながら、照明用光源としては、輝度がまだ実用レベルには十分ではないといわれており、さらなる発光効率の改善が必要とされている。
【０００６】
輝度が低い原因の一つとして次の点が挙げられる。すなわち、有機ＥＬ層の屈折率ｎｄは１．８〜１．９であり、透明導電膜の屈折率ｎｄは１．９〜２．０である。これに対して、ガラス基板の屈折率ｎｄは、通常、１．５程度である。このため、従来の有機ＥＬデバイスは、透明導電膜とガラス基板の屈折率差が大きいことに起因して、有機ＥＬ層から放射された光が透明導電膜とガラス基板の界面で反射されてしまい、光を効率良く外部に取り出せないという問題があった。
【０００７】
そこで、照明用光源として用いる有機ＥＬ素子においては、有機ＥＬ層から発光する光を効率良く取り出すことのできる光取り出し層を、透明導電膜とガラス基板の間に介在させることが検討されている。
【０００８】
例えば特許文献１には、ガラス板の凹凸面上に高屈折率の低融点ガラスを塗布し焼成して光取り出し層を形成したガラス基板が開示されている。また特許文献２には、高屈折率ガラス中に散乱物質を分散させた光取り出し層を有するガラス基板が記載されている。これらの基板は、光取り出し層に高屈折率ガラスを採用することにより、透明導電膜から光取り出し層への光取り出し効率を高めている。さらにガラス板表面の凹凸や光取り出し層内の散乱物質の存在により、光取り出し層からガラス板へ効率よく光を取り出すことができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１９８７９７号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで光取り出し面上に透明導電膜を形成するためには、光取り出し層の表面が平坦であることが重要である。しかしながら特許文献１に記載された低融点ガラスを用いた場合、光取り出し層表面の平坦性を確保するために低融点ガラスを十分に流動させようとすると、ガラス板表面の凹凸形状が低融点ガラスに浸食されて消失しやすいという問題がある。特許文献２のガラス基板は、光取り出し層を形成する高屈折率ガラスとして、Ｎｂ２Ｏ５等を多量に含むガラスを採用しており、原料コストが高価である。
【００１１】
本発明の目的は、光取り出し効率が高い光取り出し層を安価に形成できる光取り出し層形成用ガラスと、これを用いた光取り出し層形成用ガラス粉末、光取り出し層の形成方法、光取り出し層形成用材料、光取り出し層形成用ガラスペースト、有機ＥＬ素子用ガラス基板、有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子用ガラス基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光取り出し層形成用ガラスは、屈折率ｎｄが１．８０〜２．２０であり、モル％表示でＺｒＯ２を０．１％以上含有し、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が１５％以下であることを特徴とする。ここで屈折率ｎｄは、Ｖブロック法で測定したものである。具体的には、島津製作所製のＫＰＲ−２００を用いて測定することができる。
【００１３】
上記構成のガラスを使用すれば、透明導電膜の屈折率に近い光取り出し層を形成できることから、透明導電膜と光取り出し層の界面における光の反射を低減することができ、光取り出し効率を高めることができる。また高価な原料を用いる必要がないため、光取り出し層形成用ガラスを安価に供給できる。さらにガラス組成中にＺｒＯ２を含有することから、ガラスの耐薬品性が高く、このガラスを用いて形成された光取り出し層は、後のデバイス製造工程での酸やアルカリ溶液といった薬液によるエッチングによって白濁し難い。
【００１４】
本発明のガラスにおいては、ビスマス系ガラスからなることが好ましい。本発明において「ビスマス系ガラス」とは、ガラス組成としてＢｉ２Ｏ３を２０モル％以上含有するガラスを意味する。
【００１５】
上記構成を採用すれば、軟化点の低いガラスとすることができ、光取り出し層形成のための焼成を低温で行うことが可能になる。
【００１６】
本発明のガラスにおいては、モル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ２０〜３５％、Ｂ２Ｏ３  ２０〜３５％、ＳｉＯ２  ５％を超え且つ３５％以下、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、ＺｎＯ  ０〜１０％、ＺｒＯ２  １〜８％含有することが好ましい。
【００１７】
上記構成を有するガラスは耐候性が高いことから、ガラス粉末を製造する際に微粉化が容易である。その結果、ＩＴＯ等の透明導電膜を形成するうえで必要な平滑な表面を有する光取り出し層を、低温短時間の焼成で形成することができる。特に、凹凸面を有するガラス板上に光取り出し層を形成する場合には、ガラス板の凹凸面を維持した状態で、平坦な表面を有する光取り出し層を形成することが可能であり、光取り出し層上に良好な膜質の透明導電膜を形成できる。
【００１８】
本発明のガラスにおいては、モル％表示でＮｂ２Ｏ５＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３の含有量が３０％以下であることが好ましい。ここで「Ｎｂ２Ｏ５＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３の含有量」とは、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３及びＬａ２Ｏ３の含有量の合量を意味する。
【００１９】
上記構成を採用すれば、光取り出し層形成用ガラスを、より安価に供給することが可能となる。
【００２０】
本発明のガラスにおいては、ＰｂＯを実質的に含有しないことが好ましい。ここで「ＰｂＯを実質的に含有しない」とは、意図的に含有させないことを意味しており、より客観的にはモル％表示でＰｂＯが０．１％以下であることを意味する。
【００２１】
上記構成を採用すれば、ガラスの製造過程等で環境汚染を引き起こすおそれがない。
【００２２】
本発明の光取り出し層形成用ガラス粉末は、上記したガラスからなることを特徴とする。
【００２３】
上記構成のガラス粉末を使用すれば、光取り出し効率の高い光取り出し層が形成できる。
【００２４】
本発明の有機ＥＬ素子用ガラス基板の光取り出し層の形成方法は、上記したガラスを用いることを特徴とする。
【００２５】
上記構成の方法における好適な例として、後述するように、上記ガラスを用いたガラスペーストをガラス板上に塗布し焼成する方法があるが、これに限定されるものではなく、その他の手法も適宜、適用し得る。
【００２６】
本発明の有機ＥＬ素子の光取り出し層形成用材料は、体積％で、上記ガラス粉末８０〜１００％と、セラミック粉末０〜２０％を含むことを特徴とする。
【００２７】
上記構成の材料を使用すれば、光取り出し効率の高い光取り出し層が形成できる。またセラミック粉末を含む場合には、入射した光を内部で散乱させることができる光取り出し層を形成可能である。光取り出し層内で光を散乱させることができれば、光取り出し層からガラス板へ効率良く光を取り出すことができる。
【００２８】
本発明の光取り出し層形成用ガラスペーストは、上記した材料を含むことを特徴とする。
【００２９】
上記構成のペーストを使用すれば、ガラス板上に材料を均一に塗布することができることから、容易に光取り出し層を形成することが可能になる。
【００３０】
本発明の有機ＥＬ素子用ガラス基板は、上記ガラスを含む光取り出し層が形成されてなることを特徴とする。
【００３１】
上記構成を採用すれば、光取り出し効率の高い有機ＥＬ素子を安価に作製することができる。
【００３２】
本発明のガラス基板においては、光取り出し層が、体積％として２０％以下のセラミック粉末を含有することが好ましい。
【００３３】
上記構成を採用すれば、光取り出し層に入射した光をガラス板へ効率良く取り出すことが可能になる。
【００３４】
本発明のガラス基板においては、ガラス板の少なくとも一方の表面が凹凸面であり、該凹凸面上に光取り出し層が形成されていることが好ましい。
【００３５】
上記構成を採用すれば、光取り出し層に入射した光をガラス板へ効率良く取り出すことが可能になる。
【００３６】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記ガラス基板を含むことを特徴とする。
【００３７】
上記構成を採用すれば、発光効率の高い有機ＥＬデバイスを安価に作製することができる。
【００３８】
本発明の有機ＥＬ素子においては、ガラス基板の光取り出し層上に透明導電膜が形成され、該透明導電膜上に有機ＥＬ層が形成されていることが好ましい。
【００３９】
上記構成を採用すれば、発光効率の高い有機ＥＬデバイスを安価に作製することができる。
【００４０】
本発明の有機ＥＬ素子は、照明デバイス用途に使用されることが好ましい。
【００４１】
上記構成を採用すれば、輝度の高い照明デバイスが作製可能となる。
【００４２】
本発明の有機ＥＬ素子用ガラス基板の製造方法は、上記ガラスペーストをガラス板上に塗布し、焼成して光取り出し層を形成することを特徴とする。
【００４３】
上記構成を採用すれば、光取り出し層を備えたガラス基板を容易に作製することができる。
【００４４】
本発明の製造方法においては、少なくとも一方の表面に凹凸面を有するガラス板上に、上記ガラスペーストを塗布することが好ましい。
【００４５】
上記構成を採用すれば、光取り出し効率の高いガラス基板を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に従う一実施形態の有機ＥＬ素子用ガラス基板を示す模式的断面図であり、（ａ）は凹凸面を有するガラス板を使用したガラス基板、（ｂ）は凹凸のない平坦な表面のガラス板を使用したガラス基板の断面図をそれぞれ示している。
【図２】本発明に従う一実施形態の有機ＥＬ素子を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明を詳述する。なお以下の説明において特に断りがない限り、「％」はモル％を意味し、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
【００４８】
本発明の光取り出し層形成用ガラスは、屈折率ｎｄが１．８０〜２．２０の範囲にある。ガラスの屈折率ｎｄが１．８０未満であると、透明導電膜と光取り出し層の屈折率の差が大きくなり過ぎて両者の界面での光の反射の割合が大きくなり、光取り出し効率を高めることができなくなる。また、ガラスの屈折率ｎｄが２．２０を超えると、透明導電膜の屈折率より大きくなるおそれがあり、光取り出し層と透明導電膜の界面での光の反射が大きくなり、光取り出し効率を高めることができない場合がある。
【００４９】
また本発明のガラスは、ＺｒＯ２を０．１％以上含有する。ＺｒＯ２はガラスの屈折率を高める成分であるとともに、ガラスの耐酸性を向上する成分である。
【００５０】
また本発明のガラスは、Ｎｂ２Ｏ５の含有量を１５％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは８％以下、特に好ましくは５％以下に制限している。Ｎｂ２Ｏ５はガラスの屈折率を高める成分であるが、原料が高価であるため、できる限り含有量を少なくすることが望まれる。同様の理由から、Ｇｄ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３の含有量もできる限り少なくすることが望ましい。これらの成分の合量（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３）は好ましくは３０％以下、より好ましくは１５％以下、１０％以下、８％以下、特に好ましくは５％以下である。
【００５１】
また本発明のガラスは、Ｂｉ２Ｏ３を２０％以上含有するビスマス系ガラス、より具体的にはＢｉ２Ｏ３  ２０〜３５％、Ｂ２Ｏ３  ２０〜３５％、ＳｉＯ２  ５％を超え且つ３５％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、ＺｎＯ  ０〜１０％、ＺｒＯ２  １〜８％含有するガラスであることが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に示す。
【００５２】
Ｂｉ２Ｏ３はガラスの軟化点を下げ、屈折率を上げる成分である。その含有量は２０〜３５％、特に２１〜３３％、さらには２２〜３１％であることが好ましい。Ｂｉ２Ｏ３の含有量が少なくなり過ぎると、ガラスの軟化点が上昇して、６００℃以下の温度で焼成し難くなる。一方、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が多くなり過ぎると、材料コストの上昇を招く。
【００５３】
Ｂ２Ｏ３はガラスの骨格を形成すると共に、ガラス化範囲を広げる成分であり、その含有量は２０〜３５％、特に２１〜３４％、２２〜３３％、さらには２３〜３３％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なくなり過ぎると、焼成する際にガラスが結晶化しやすくなり、平滑な焼成膜が得難くなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多くなり過ぎると、ガラスの軟化点が上昇して、６００℃以下の温度で焼成し難くなる。またガラスの耐候性が低下して、粉末作製の際に微粉化が難しくなる。
【００５４】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を形成すると共に、ガラスを安定化させて、焼成後に平滑な表面を得易くする成分である。またガラスの耐候性を高める効果がある。ＳｉＯ２の含有量は５％を超え且つ３５％、特に１５〜３４％、２０〜３４％、２１〜３４％、２５〜３４％、２６〜３４％、さらには２７〜３４％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なくなり過ぎると、ガラスを低温化させることが出来るが、同時に結晶化しやすくなり好ましくない。またガラスの耐候性が低下して粉末を作製する際に微粉化が難しくなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、ガラスの軟化点が上昇して、６００℃以下の温度で焼成し難くなる。
【００５５】
Ａｌ２Ｏ３はガラスを安定化させることができる成分であり、その含有量は０〜１０％、特に０．１〜９％、さらには０．１〜８％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多くなり過ぎると、ガラスの軟化点が上昇して、６００℃以下の温度で焼成し難くなる。
【００５６】
またＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の含有量の合量は５〜４５％であり、特に１０〜４０％、さらには２０〜４０％であることが好ましい。ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の含有量の合量が少なくなり過ぎると、ガラスの軟化点が低くなりすぎ、ガラス板表面の凹凸形状を侵食して消失させてしまうおそれがある。また、ガラスの耐候性が低下して粉末を作製する際に微粉化が難しくなる。一方、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の含有量の合量が多くなり過ぎると、ガラスの軟化点が高く成り過ぎて、光取り出し層の表面の平坦性を確保することができない。
【００５７】
ＺｎＯはガラスの軟化点を下げる効果を有する成分であり、その含有量は０〜１０％、特に０〜９％、さらには０〜８％であることが好ましい。ＺｎＯの含有量が多くなり過ぎると、ガラスの安定性が低下し、場合によっては焼成後に結晶化を引き起こして、平滑な表面が得難くなる。
【００５８】
ＺｒＯ２はガラスの屈折率を向上させる成分であり、またガラスの耐薬品性を向上させる成分でもある。ＺｒＯ２の含有量は１〜８％、特に２〜７％、さらには３〜６％であることが好ましい。ＺｒＯ２の含有量が少なくなり過ぎると、屈折率を向上させる効果が不十分になる。また耐薬品性が低下する。一方、ＺｒＯ２の含有量が多くなり過ぎると、焼成する際にガラスが結晶化しやすくなって平滑なガラス表面が得難くなり、またガラスの軟化点が上昇して６００℃以下の温度で焼成し難くなる。
【００５９】
また上記ビスマス系ガラスは、要求される特性を損なわない範囲で種々の成分を添加することができる。
【００６０】
例えばＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯのアルカリ土類金属酸化物は、ガラスの軟化点を低下させると共に、熱膨張係数を調整する成分であり、合量で０〜２０％、特に０〜１５％、さらには０〜１２％含有させることができる。これら成分の合量が多くなり過ぎると、熱膨張係数が大きくなりすぎて好ましくない。また、これらアルカリ土類金属酸化物の各成分の含有量は、それぞれ０〜６％であることが望ましい。
【００６１】
さらに、ガラスの軟化点を低下させるために、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏのアルカリ金属酸化物を合量で５％まで、また、ガラスを安定化させたり、耐水性や耐酸性、耐アルカリ性を向上させたりするために、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｐ２Ｏ５、ＣｕＯ、ＣｅＯ２、Ｖ２Ｏ５等を合量で１５％まで添加することができる。またＳｂ２Ｏ３を添加することもできる。Ｓｂ２Ｏ３の含有量は０．０１％未満であることが望ましい。
【００６２】
ＰｂＯは、ガラスの融点を低下させる成分であるが、環境負荷物質でもあるため、実質的な導入は避けるべきである。
【００６３】
以上の組成を有するガラスは、透明導電膜に近い１．８〜２．２の屈折率ｎｄを示す。また軟化点が低く、且つガラスが安定しており、６００℃以下の温度で結晶化することなく平滑な焼成膜を得ることが可能である。
【００６４】
さらに上記組成のガラスは、耐候性が高いことから、湿式粉砕等による微粉化が容易である。ガラス粉末の粒度を小さければ、粒度が大きい場合に比べて低い温度或いは短時間の熱処理でガラスが軟化流動する。よって光取り出し層形成のための焼成条件を低温、短時間に設定することができ、ガラス板表面に凹凸面がある場合でも、これを浸食、消失させることなく焼成できる。
【００６５】
上記組成のガラスは、軟化点が、５００〜６００℃であることが好ましく、５２０〜６００℃であることがより好ましく、５６０〜６００℃であることがさらに好ましい。
【００６６】
また上記組成のガラスは、熱膨張係数が、６５〜８５×１０−７／℃であることが好ましい。
【００６７】
本発明の光取り出し層形成用ガラス粉末は、上記組成のガラスとなるように原料を調合し、溶融、成形した後、粉砕、分級することによって作製することができる。ガラス粉末の粒度は、平均粒径Ｄ５０が０．３〜２．０μｍ、最大粒径Ｄｍａｘが１０μｍ以下のものを使用することが望ましい。平均粒径Ｄ５０及び最大粒径Ｄｍａｘのいずれか一方がその上限を超えると、平滑な焼成膜を作製することが難しくなる。また平均粒径Ｄ５０が０．３μｍを下回ると、ペースト等への分散が困難になるため、好ましくない。
【００６８】
本発明の光取り出し層形成用材料は、上記ガラス粉末を含む。また散乱粒子としてセラミック粉末を含んでもよい。セラミック粉末を含む場合、その混合量はガラス粉末８０〜１００体積％（より好ましくは８５〜９９．５体積％）、セラミック粉末０〜２０体積％（より好ましくは０．５〜１５体積％）であることが好ましい。セラミック粉末としては、種々の材料が使用でき、例えば、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、ムライト、シリカ、コーディエライト、チタニア、チサン酸化合物、酸化スズ、各種無機顔料等を１種又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００６９】
光取り出し層形成用材料がセラミック粉末を含有する場合、これを用いて作製された光取り出し層は、光が内部で散乱することから、ガラス板表面に凹凸が形成されていなくても、光取り出し層からガラス板へ効率よく光を取り出すことができる。よってセラミック粉末を添加すれば、ガラス板表面への凹凸形成を省略することも可能である。
【００７０】
本発明の光取り出し層形成用ペーストは、上記材料を含む。ペースト全体に占める上記材料の割合は、３０〜９０質量％程度が一般的である。またペーストには、上記材料に加えて、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を含む。
【００７１】
熱可塑性樹脂は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分である。ペースト全体に占める熱可塑性樹脂の割合は、０．１〜２０質量％程度が一般的である。熱可塑性樹脂としてはポリブチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。
【００７２】
可塑剤は、乾燥速度をコントロールすると共に、乾燥膜に柔軟性を与える成分である。ペースト全体に占める可塑剤の割合は、０〜１０質量％程度が一般的である。可塑剤としてはブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。
【００７３】
溶剤は材料をペースト化する成分である。ペースト全体に占める溶剤の含有量は１０〜３０質量％程度が一般的である。溶剤としては、例えばターピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチレート等を単独または混合して使用することができる。
【００７４】
ペーストの作製は、上記した光取り出し層形成用材料、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を所定の割合で混合し、均質に混練することにより行うことができる。
【００７５】
本発明の有機ＥＬ素子用ガラス基板は、図１に示すように、ガラス板１の透明導電膜が形成される側の表面上に、光取り出し層２が形成されている。光取り出し層２を構成するガラスは、透明導電膜の屈折率に近い１．８０〜２．２０の屈折率ｎｄを有していることから、透明導電膜と光取り出し層２の界面での反射を低減することができ、有機ＥＬ層から放射された光を効率良く光取り出し層２に取り込むことができる。また光取り出し層２には、散乱物質としてセラミック粉末を分散させておくことができる。なお光取り出し層２を構成するガラスやセラミック粉末については、既述の通りであり、ここでは説明を割愛する。
【００７６】
光取り出し層２の表面２ａの表面粗さＲａは、０．２μｍ以下であることが好ましく、好ましくは０．１μｍ以下、更に好ましくは０．０５μｍ以下である。光取り出し層２の表面２ａの表面粗さＲａは、小さい方がその上に形成される透明導電膜４の膜形成が容易となる。表面粗さＲａが大きくなりすぎると、透明導電膜の膜質が不均一となり、有機ＥＬ装置の発光に悪影響を与えるため好ましくない。
【００７７】
またガラス板１の光取り出し層２側の表面は、図１（ａ）に示すように、凹凸面１ａとすることができる。ガラス板１の光取り出し層２側の表面を凹凸面１ａとしておけば、光取り出し層２とガラス板１の界面での光の反射を低減でき、ガラス板１に光を取り込み易くなる。表面に凹凸面１ａが形成されたガラス板１は、例えば、平坦な表面を有するガラス板に対して、サンドブラスト法、ゾルゲルスプレー法、エッチング法などの方法を施し、表面に凹凸形状を付与することができる。或いは表面に凹凸が形成された金型でプレス成形したり、表面に凹凸が形成されたロールでロール成板したりすることにより作製することもできる。なお凹凸面１ａは、光取り出し層２側に加え、これと対向する表面に形成されていてもよい。また凹凸面１ａは、必ずしもガラス板１の表面全体にわたって形成されていなくてもよく、例えばガラス板１表面の中央部分のみに形成されていてもよい。凹凸面１ａの表面粗さＲａは、必要とされる有機ＥＬ素子からの光の散乱の程度を考慮し設定することができる。例えば、表面粗さＲａは、０．０５〜２μｍの範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは、０．０５〜１．５μｍの範囲である。凹凸面１ａの表面粗さＲａが小さすぎると、十分な光取り出し効率が得られない場合がある。また、凹凸面１ａの表面粗さＲａが大きすぎると、十分な光取り出し効率が得られないとともに、凹凸面１ａを埋めるためのガラスの量が多くなり、透過率が低下する場合がある。
【００７８】
また光取り出し層２からガラス板１への光の取り込み量が十分に確保できるのであれば、図１（ｂ）に示すように、凹凸面のないガラス板１を使用してもよい。例えばセラミック粉末が光取り出し層中に分散されている場合には、ガラス板１に凹凸面が形成されていなくても、光取り出し層２から十分な量の光をガラス板へ取り込むことができる。
【００７９】
なお本発明の基板においては、セラミック粉末を分散させた光取り出し層と、凹凸面を有するガラス板の組み合わせを排除するものではない。
【００８０】
本発明の有機ＥＬ素子用ガラス基板３は、例えば次のようにして作製することができる。まず、ガラス板１上に、ペースト状に調製した光取り出し層形成用材料を、例えばスクリーン印刷法や一括コート法などの方法を用いて所定の膜厚となるよう塗布した後、乾燥させる。その後、５００〜６００℃の温度で５〜６０分間保持し焼成することで、光取り出し層２がガラス板１上に形成されたガラス基板３を得ることができる。なお焼成温度が低すぎたり、保持時間が短くなり過ぎたりすると、焼結が不十分となり、緻密な光取り出し層を形成することが難しくなる。一方、焼成温度が高すぎたり、保持時間が長くなり過ぎたりすると、焼成の際に泡が発生して平滑な光取り出し層が得難くなり好ましくない。なお上記の説明においては、光取り出し層の形成方法として、ペーストを用いた方法を説明したが、これ以外にもグリーンシート法、静電塗装、電気泳動法といった方法を採用することができる。
【００８１】
凹凸面１ａが形成されたガラス板１を使用する場合は、ガラス板１の凹凸面１ａ上に、光取り出し層形成用材料を塗布した後、焼成すればよい。なおこの場合には、光取り出し層１ａの表面が平坦面となるように、焼成条件を調節することが重要である。
【００８２】
光取り出し層２の形成に使用する材料やペーストについては既述の通りであり、ここでは説明を割愛する。
【００８３】
本発明の有機ＥＬ素子は、例えば図２に示すように、ガラス基板３の光取り出し層２上に、透明導電膜４が形成されており、透明導電膜４の上には、有機ＥＬ層５が形成されており、有機ＥＬ層５の上には、陰極６が形成されている。有機ＥＬ層５は透明導電膜４と陰極６の間に形成されている。本実施形態では、透明導電膜４は陽極として機能する。また有機ＥＬ層５は、発光層（図示せず）を備えており、発光層と透明導電膜４の間には、必要に応じて、ホール注入層、ホール輸送層などが形成される。また、発光層と陰極６の間には、必要に応じて、電子輸送層、電子注入層などが形成される。有機ＥＬ層５の発光層で発光した光は、透明導電膜４及びガラス基板３を通り、外部に取り出される。
【００８４】
透明導電膜４は、有機ＥＬ素子において陽極として機能するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの導電性を有する複合酸化物薄膜を用いることができる。本発明においては、特に、インジウム錫酸化物が好ましく用いられる。なお透明導電膜４は、光取り出し層２の上に形成されていてもよいし、ＳｉＯ２やＴａ２Ｏ５などの保護膜を介して光取り出し層２上に形成されていてもよい。
【００８５】
さらに本発明の有機ＥＬ素子は、空気中の水分や酸素等を遮断するため、ガラスやエポキシ樹脂などを用いて気密に封止されていてもよい。
【実施例】
【００８６】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。表１は、本発明の光取り出し層形成用材料の実施例（例１〜１０）及び比較例（例１１）をそれぞれ示している。
【００８７】
【表１】
2014031310.tif 000003
【００８８】
［ガラス粉末試料の評価］
各ガラス粉末試料は次のようにして調製した。
【００８９】
まずモル％で表１に示すガラス組成となるように、各原料を調合し、均一に混合した。次いで、混合した原料を白金ルツボに入れ、１３００℃で２時間溶融した後、溶融ガラスを薄板状に成形した。次に、これらをボールミルにて粉砕して平均粒径Ｄ５０が０．８〜２．０μｍ、最大粒径Ｄｍａｘが５μｍのガラス粉末試料を得た。
【００９０】
得られたガラス試料について、熱膨張係数α、軟化点Ｔｓ、屈折率ｎｄ、及び平均粒径Ｄ５０について以下のようにして測定し、測定結果を表１に示した。
【００９１】
熱膨張係数は次の様にして測定した。まず各ガラス粉末試料をプレス成形し、得られた成形体を５８０℃で１０分間焼成した後、直径４ｍｍ、長さ４０ｍｍの円柱状に研磨加工した。この試料を用いて、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｒ３１０２に準拠して、３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数を求めた。
【００９２】
ガラスの軟化点は、マクロ型示差熱分析計を用いて測定し、第４の変曲点の値を軟化点とした。
【００９３】
屈折率は、ブロック状に成形した試料を切り出し、Ｖブロック法にて精密屈折率計、具体的には、島津製作所製のＫＰＲ−２００により測定し、ｎｄの値を求めた。
【００９４】
粒度は、レーザー回折式粒度分布計を用いて測定し、Ｄ５０の値を求めた。
【００９５】
表１に示すように、例１〜１０の各ガラス粉末試料は、熱膨張係数が６９．２〜８３．４×１０−７／℃であり、軟化点は５２８〜５６５℃であり、屈折率は１．８１０〜１．９２６の範囲であった。
［ガラス基板の評価］
次に各ガラス粉末試料を用いてガラス基板を作製した。
【００９６】
まず表１に示すように、ガラス試料粉末、或いはさらにセラミック粉末を混合した混合粉末試料を用意した。次いで、熱可塑性樹脂としてエチルセルロース（ダウケミカル社製、重量平均分子量（Ｍｗ）約１８万）を用い、有機溶剤としてテルピネオールを用い、ガラス粉末：樹脂バインダー：有機溶剤の重量比が７０：２：２８となるように、これらを混合し、３本ロールミルにて混練を行い、ガラスペーストを作製した。
【００９７】
またガラス板としては、日本電気硝子株式会社社製、商品名「ＰＰ−８Ｃ」（厚み１．８ｍｍ、熱膨張係数８４×１０−７／℃）を５ｃｍ角に分割したものを用意した。なお例１、８及び９で使用するガラス板には、さらにサンドブラスト法にてアルミナ粉末（＃６００）を用いて表面加工することで、一方の面に表面粗さＲａが０．６ミクロンの凹凸面を形成した。
【００９８】
次にガラス板上に、上記のようにして作製したガラスペーストをアプリケータで塗布し、１２０℃にて１０分間乾燥した後、表１に示す焼成温度で２０分間焼成して光取り出し層が表面に形成されたガラス基板試料を得た。
【００９９】
得られた基板試料について、光取り出し層表面の表面粗さＲａ及び層表面の結晶化の有無を評価した。結果を表１に示す。
【０１００】
なお表面粗さＲａは、東京精密社製サーフコムを用いて、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１）に準拠して測定した。
【０１０１】
ガラス焼成膜の結晶有無は、金属顕微鏡（倍率２００倍）にて観察することにより測定した。
【０１０２】
表１から明らかなように、実施例（例１〜１０）のガラスは、全て屈折率が１．８０〜２．２０の範囲にあり、この範囲は有機ＥＬ素子の透明導電膜の屈折率に近いことから、有機ＥＬ素子の光取り出し層に適用した場合に、優れた光取り出し効率を示すことが可能である。しかも平滑な焼成膜を形成することが可能であることから、光取り出し層上への透明導電膜の形成が容易である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明のガラスは、有機ＥＬ素子の光取り出し層の形成に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１    ガラス板
１ａ  凹凸面
２    光取り出し層
２ａ  光取り出し層の表面
３    有機ＥＬ素子用ガラス基板
４    透明導電膜
５    有機ＥＬ層
６    陰極
【図１】
2014031310.tif 000004
【図２】
2014031310.tif 000005