JP5582462B2 - ガラス板 - Google Patents
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Description
本発明は、照明デバイス、有機ELデバイス等に好適なガラス板に関し、特に有機EL照明に好適なガラス板に関する。なお、このガラス板には、薄肉でフィルム状の形態をなすガラスフィルム、具体的には厚み150μm以下のガラスフィルムも含まれる。
例えば、自発光型のEL素子は、EL(エレクトロルミネッセンス)現象を利用しているので、発熱がほとんどなく、また軽量、薄型であり、更には駆動電圧が低く、省電力である等の種々の利点を有している。
従来、これらの利点を活かし、有機ELディスプレイに関する研究開発が盛んに行われてきたが、近年では照明用途の研究開発も活発化している。
有機EL照明は、約0.5〜0.7mm厚の基板の上に、ITO、IZO等の透明電極、有機発光層、光反射用の金属膜からなる背面電極が順次積層された構成を有している。
有機EL照明の効率を高めるためには、有機発光層から発生する光を効率良く外部に取り出すことが重要である。しかし、有機発光層から発生した光は、基板−透明電極界面で反射して有機発光層内に戻り易い。このため、外部へ取り出すことができる光は、せいぜい15〜20%であることが知られている。
また、有機発光層は、水分等により著しく特性が低下することが知られている。このため、この用途の基板は、水分等がデバイス内に透過しないように、高いガスバリア性を有することが要求される。
また、有機EL照明は、平面部分以外に、湾曲した部分に設置することが検討されており、湾曲した部分に設置するために、可撓性(フレキシビリティー性)を有することも要求される。従来、基板の可撓性を高めるために、基板材料として、樹脂フィルムを用いることが検討されてきた。しかし、樹脂フィルムは、高いガスバリア性を付与することが困難であった。
本発明の課題は、有機発光層から発生した光を効率良く外部に取り出せると共に、高いガスバリア性を有する基板材料を提供し、有機EL照明等の光の取り出し効率および信頼性を高めることである。
本発明の他の課題は、高いガスバリア性を有すると共に、湾曲した部分にも設置し得る可撓性を有する基板材料を提供することである。
本発明者は、鋭意努力の結果、基板材料としてガラス板を採用し、ガスバリア性を高めると共に、ガラス板の板厚と屈折率を所定範囲に規制すれば、有機発光層から発生した光が基板−透明電極界面で反射し難くなり、有機EL照明等の光の取り出し効率が向上することを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明のガラス板は、ガラス組成として、質量%で、SrO 0.5〜15%、BaO 5〜40%、La2O3 5.8%以下、Nb2O5 20%以下、ZnO 8.5%以下を含有し、板厚が2mm以下であり、且つ屈折率ndが1.55以上であることを特徴とする。ガラス板の板厚が2mm以下であることにより、光の透過率が高くなり、また、ガラス板の屈折率ndが1.61以上であることにより、有機発光層から発生した光が基板−透明電極界面で反射し難くなる。ここで、「屈折率nd」は、市販の屈折率測定器(例えば、カルニュー社製の屈折率測定器KPR−200)により測定することができる。測定試料として、例えばダイシングにより、ガラス板を25mm角に切り出し、次にこのガラス板間に屈折率ndが整合する浸液を浸透させた状態で、ガラス板を積層し、25mm×25mm×約3mm厚の直方体としたものを用いることができる。また、ガラス板が薄肉であり、ガラスフィルムの形態をなす場合は、測定試料として、例えば、レーザースクライバーを用いて25mm角のガラスフィルムを複数枚切り出し、次にこのガラスフィルム間に屈折率ndが整合する浸液を浸透させた状態で、ガラスフィルムを積層し、25mm×25mm×約3mm厚の直方体としたものを用いることができる。
本発明のガラス板は、屈折率ndが1.65以上であり、且つ厚み0.7mm、400nmにおける透過率が75%以上であることが好ましい。なお、透過率の測定に際し、段落[0065]に記載の方法等により、厚み0.7mmのガラス板を別途作製して、測定試料とすることができる。
本発明のガラス板は、板厚が150μm以下のガラスフィルムの形態であることが好ましい。これにより、ガラス板は可撓性に優れたものとなる。
本発明のガラス板は、ガラス組成として、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2(BaO、TiO2、Nb2O5、La2O3、ZnO、及びZrO2の合量)を10〜60質量%含有することを特徴とする。また、本発明のガラス板は、ガラス組成として、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+Gd2O3+WO3+Ta2O5+ZrO2(BaO、TiO2、Nb2O5、La2O3、Gd2O3、WO3、Ta2O5、及びZrO2の合量)を10〜70質量%含有することが好ましい。このようにすれば、耐失透性の低下を抑制しながら、屈折率ndを高めることができる。
本発明のガラス板は、ガラス組成として、TiO2を0〜10質量%(但し、10質量%は含まない)含有することが好ましい。TiO2は310nm付近に吸収がある。このため、TiO2含有量が10質量%以上であると、400nmにおける透過率が低下するため、光取り出し効率が低下し易くなる。
また、本発明のガラス板は、ガラス組成として、Fe2O3を0〜0.1質量%(但し、0.1質量%は含まない)含有していてもよい。Fe2O3は230nm付近に吸収がある。このため、Fe2O3の含有量が0.1質量%以上であると、400nmにおける透過率が低下するため、光取り出し効率が低下し易くなる。なお、本発明において、ガラス組成中の酸化鉄の含有量は、Fe2O3に換算して表記するものとする。
本発明のガラス板は、少なくとも一方の表面(表面と裏面とが区別される場合は、表面及び裏面のうち少なくとも一方の面)が未研磨面であり、且つ未研磨面の表面粗さRaが1nm未満であることが好ましい。少なくとも一方の表面を未研磨面にすれば、ガラス板が破壊し難くなる。また、未研磨面の表面粗さRaを1nm未満にすれば、未研磨面に形成されるITOの品位が向上するため、面内の電界の分布を均一に保ち易くなり、結果として、面内に輝度ムラが発生し難くなる。なお、樹脂板は、表面平滑性に劣り、ITOの品位を高めることが困難である。ここで、「表面粗さRa」は、JIS B0601:2001で定義された算術平均粗さである。
上記構成において、他方の表面の表面粗さRaは1nm以上であってもよい。特に、他方の表面は粗面化処理が施されることにより、その表面粗さが1nm以上に調整されたものであってもよい。有機発光層から発生した光は、ガラス板と空気の屈折率差に起因して、ガラス板−空気界面で反射し、有機発光層や透明電極内に閉じ込められ易い。その結果、光の取り出し効率が低下し易くなる。粗面化処理等により空気に接する側の表面の表面粗さRaを1nm以上に調整することにより、そのような事態を防止して、光の取り出し効率を高め易くなる。また、本発明のガラス板は、少なくとも一方のガラス板の表面に、表面の表面粗さRaが1nm以上であり、且つ屈折率が整合したガラスフィルム(フィルム厚150μm以下)又は樹脂フィルムを貼り付けてもよいし、少なくとも一方のガラス板の表面に、表面の表面粗さRaが1nm以上であり、且つ屈折率が整合した膜を成膜してもよい。このようにすれば、光の取り出し効率を高め易くなる。
本発明のガラス板は、液相粘度が103.5dPa・s以上であることが好ましい。ここで、「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。また、「液相温度」は、標準篩30メッシュ(500μm)を通過し、50メッシュ(300μm)に残るガラス粉末を白金ボートに入れた後、温度勾配炉中に24時間保持して、結晶が析出する温度を測定した値を指す。なお、液相粘度が高く、液相温度が低い程、耐失透性や成形性に優れている。従来、高屈折率のガラス板は、液相粘度が低く、板状に成形し難かった。しかし、ガラス板のガラス組成を適正に調整して、液相粘度を103.5dPa・s以上に規制すれば、板状に成形し易くなる。
本発明のガラス板は、照明デバイスや有機ELデバイスの基板、その他の構成要素として好適である。
また、本発明のガラス板は、照明デバイスや有機ELデバイスの封止(封止基板)に好適である。
本発明によれば、有機発光層から発生した光を効率良く外部に取り出せると共に、高いガスバリア性を有する基板材料を提供することができ、これにより、有機EL照明等の光の取り出し効率および信頼性を高めることができる。
また、ガラス板を薄肉のガラスフィルムの形態にすることにより、高いガスバリア性を有すると共に、湾曲した部分にも設置し得る可撓性を有する基板材料を提供することができる。
本発明のガラス板において、屈折率ndは1.61以上であり、1.62以上、1.65以上、1.68以上、1.70以上、1.72以上、特に1.75以上であることが好ましい。屈折率ndが1.55未満になると、ITO−ガラス板界面における反射によって、有機発光層もしくはITOに光が閉じ込められる確率が高まり、結果として、光取り出し効率が低下する。一方、屈折率ndが2.3以上になると、空気−ガラス板界面における反射によって、光の取り出し効率が低下し易くなる。よって、屈折率ndは2.3以下、2.2以下、2.1以下、特に2.0以下が好ましい。なお、屈折率ndは、ガラス組成を調整することによって高めることができる。
本発明のガラス板において、板厚は2mm以下、1.5mm以下、1mm以下、0.7mm以下、特に0.5mm以下であることが好ましい。また、ガラス板に可撓性を付与したい場合は、ガラス板を薄肉のガラスフィルムの形態にすることが好ましく、この場合のガラス板の板厚は200μm以下、特に150μm以下が好ましい。さらに、ガラス板の板厚は、100μm以下、80μm以下、特に50μm以下がより好ましく、30μm以下、20μm以下、とりわけ10μm以下が最も好ましい。板厚が小さい程、デバイスを軽量化し易くなると共に、ガラス板の可撓性を高めることができるが、板厚を極端に小さくし過ぎると、ガラス板が破損し易くなるので、ガラス板の板厚は、1μm以上、3μm以上、特に5μm以上であることが好ましい。ガラスフィルムの形態において、ガラス板が取り得る最小曲率半径は200mm以下、150mm以下、100mm以下、50mm以下、特に30mm以下が好ましい。なお、取り得る最小曲率半径が小さい程、可撓性に優れるため、有機EL照明等の設置の自由度が高まる。
本発明のガラス板において、厚み0.7mm、400nmにおける透過率は75%以上、78%以上、80%以上、85%以上、特に90%以上であることが好ましい。400nmにおける透過率が低くなると、有機発光層で発生した光がガラス板に吸収されて、光取り出し効率が低下し易くなる。また、本発明のガラス板は、可視全域に亘り透過率が高いことが望ましい。400nmにおける透過率を上記範囲に規制すれば、可視全域における透過率も高めることができる。なお、ガラス組成、特にFe2O3、TiO2の含有量を調整すれば、400nmにおける透過率を高めることができる。
本発明のガラス板は、ガラス組成として、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+Gd2O3+WO3+Ta2O5+ZrO2を10〜70質量%、10〜60質量%、30〜70質量%含有することが好ましい。BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+Gd2O3+WO3+Ta2O5+ZrO2の含有量が多くなると、ガラス組成のバランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。よって、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+Gd2O3+WO3+Ta2O5+ZrO2の含有量の上限は65質量%以下、特に60質量%以下、58質量%以下が好ましい。一方、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+Gd2O3+WO3+Ta2O5+ZrO2の含有量が少なくなると、耐失透性の低下を抑制した状態で、屈折率ndを高め難くなる。よって、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+Gd2O3+WO3+Ta2O5+ZrO2の含有量の下限は20質量%以上、30質量%以上、35質量%以上、40質量%以上、45質量%以上、特に50質量%以上が好ましい。なお、BaO、TiO2、Nb2O5、La2O3、Gd2O3、WO3、Ta2O5、ZrO2の内、二種以上、好ましくは三種以上、より好ましくは四種以上を混合して添加すると、上記効果を更に享受し易くなる。
さらに、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2は、耐失透性の低下を抑制しながら、屈折率ndを高める成分である。BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2の含有量が多くなると、ガラス組成のバランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。よって、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2の含有量は70%以下、60%以下、特に58%以下が好ましい。一方、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2は、耐失透性の低下を抑制しながら、屈折率ndを高める成分である。よって、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2の含有量は10%以上、20%以上、30%以上、35%以上、40%以上、45%以上、特に50%以上が好ましい。なお、BaO、TiO2、Nb2O5、La2O3、ZnO、ZrO2の内、二種以上を混合して添加すると、上記効果を更に享受し易くなる。
本発明のガラス板は、ガラス組成として、TiO2を0〜10質量%(但し、10質量%は含まない)、0〜9.5質量%、0〜8質量%、特に0〜7質量%含有することが好ましい。TiO2含有量が少ない程、400nmにおける透過率が上昇するが、その含有量が少なくなると、屈折率ndが低下し易くなる。よって、TiO2含有量は1質量%以上、2質量%以上、特に3質量%以上が好ましい。
本発明のガラス板は、ガラス組成として、Fe2O3を0〜0.1質量%(但し、0.1質量%は含まない)、0〜0.05質量%、0〜0.03質量%、0〜0.02質量%、0〜0.01質量%、0〜0.005質量%含有していてもよい。Fe2O3の含有量が多くなると、400nmにおける透過率が低下するため、光取り出し効率が低下し易くなる。一方、ガラス組成中へのFe2O3の含有を完全に排除するには、高純度のガラス原料を用い、且つ原料調合設備等から原料へFe2O3が混入しないような特別に設計された製造設備を使用する必要があるため、ガラス板の製造コストが高騰し、現実的ではない。よって、Fe2O3の含有量は0.001質量%以上、特に0.004質量%以上が好ましい。なお、市販のガラス板は、通常、ガラス組成中にFe2O3を0.05質量%以上含有している。
本発明のガラス板は、少なくとも一方の表面が未研磨面であることが好ましい。ガラスの理論強度は、本来非常に高いのであるが、理論強度よりも遥かに低い応力でも破壊に至ることが多い。その理由は、ガラスの表面にグリフィスフローと呼ばれる小さな欠陥が成形後の工程、例えば研磨工程等で生じるからである。そこで、ガラス板において、少なくとも一方の表面を未研磨面とすれば、ガラス本来の機械的強度を損ない難くなり、結果として、ガラス板が破壊し難くなる。また、ガラス板の両面を未研磨面にすれば、ガラス板が更に破壊し難くなると共に、研磨工程が省略されていることに起因して、ガラス板の製造コストを低廉化することができる。
本発明のガラス板において、未研磨面の表面粗さRaは1nm以下、5Å以下、3Å以下、特に2Å以下が好ましい。未研磨面の表面粗さRaが1nm以上であると、未研磨面に形成されるITOの品位が低下し、面内に輝度ムラが発生し易くなる。
本発明のガラス板は、他方の表面の表面粗さRaが1nm以上であってもよく、特に、粗面化処理が施されることにより、その表面粗さが1nm以上に調整されたものであってもよい。他方の表面の表面粗さRaは2nm以上、3nm以上、特に5nm以上が好ましい。この粗面化された他方の表面を有機EL照明等の空気と接する側にすれば、粗面化された表面が無反射構造になるため、有機発光層で発生した光が有機発光層内に戻り難くなり、結果として、光の取り出し効率を高めることができる。粗面化処理として、HF等によるエッチング、研磨、サンドブラスト、リプレス(ナノインプリントを含む)、大気圧プラズマプロセス等が挙げられる。一方、他方の表面の表面粗さRaが20μm以上になると、他方の表面で光散乱して、逆に光の取り出し効率が低下するおそれがある。このため、他方の表面の表面粗さRaは20μm以下、15μm以下、10μm以下、5μm以下、3μm以下、特に2μm以下が好ましい。また、粗面化処理として、少なくとも一方の表面の表面粗さRaが1nm以上であり、且つ屈折率が整合した薄肉のガラスフィルム、樹脂フィルム、或いは膜を、一方の表面を上にしてガラス板の他方の表面に貼り付け、或いは成膜して複合化してもよい。
リプレス等の熱加工により粗面化処理すれば、ガラス板の表面に、光の取り出しに最適な反射構造(凹凸形状)を正確に形成することができる。なお、凹凸形状は、ガラス板の屈折率ndを考慮しながら、その間隔と深さを調整すればよい。
大気圧プラズマプロセスにより粗面化処理すれば、ガラス板の一方の表面の表面状態を維持した上で、ガラス板の他方の表面を均一に粗面化することができる。また、大気圧プラズマプロセスのソースとして、Fを含有するガス(例えば、SF6、CF4)を用いることが好ましい。このようにすれば、HF系ガスを含有したプラズマを発生させることができ、このプラズマによりガラス板の表面を効率良く粗面化することができる。
なお、成形時にガラス板の表面に無反射構造(例えば、一方の表面の表面粗さRa1nm以上)を形成する場合、粗面化処理しなくても同様の効果を享受することができる。
本発明のガラス板は、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。ここで、「オーバーフローダウンドロー法」は、フュージョン法とも称されており、耐熱性の樋状構造物の両側から溶融ガラスを溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス板を製造する方法である。このようにすれば、未研磨で表面品位が良好なガラス板を成形することができる。その理由は、オーバーフローダウンドロー法の場合、ガラス板の表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形されるからである。樋状構造物の構造や材質は、所望の寸法や表面品位を実現できるものであれば、特に限定されない。また、下方への延伸成形を行うために、ガラス板に対して力を印加する方法は、所望の寸法や表面品位を実現できるものであれば、特に限定されない。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラス板に接触させた状態で回転させて延伸する方法を採用してもよいし、複数の対になった耐熱性ロールをガラス板の端面近傍のみに接触させて延伸する方法を採用してもよい。
本発明のガラス板は、スロットダウンドロー法で成形されてなることも好ましい。スロットダウンドロー法は、オーバーフローダウンドロー法と同様にして、ガラス板の寸法精度を高めることができる。なお、スロットダウンドロー法は、スロットの形状を変更することにより、ガラス板の表面を粗面化することができる。
本発明のガラス板の成形方法として、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法以外にも、種々の方法を採用することができる。例えば、フロート法、ロールアウト法、リドロー法等を採用することができる。
本発明のガラス板において、液相温度は1150℃以下、1110℃以下、1090℃以下、1070℃以下、1050℃以下、1020℃以下、1000℃以下、980℃以下、特に960℃以下が好ましい。また、液相粘度は103.5dPa・s以上、103.8dPa・s以上、104.0dPa・s以上、104.3dPa・s以上、104.5dPa・s以上、104.8dPa・s以上、105.0dPa・s以上、105.6dPa・s以上、105.8dPa・s以上、特に106.0dPas以上が好ましい。このようにすれば、成形時にガラスが失透し難くなるため、オーバーフローダウンドロー法で板状に成形し易くなり、結果として、ガラス板の表面品位を高めることができる。
本発明のガラス板において、密度は5g/cm3以下、4.8g/cm3以下、4.5g/cm3以下、4.3g/cm3以下、3.7g/cm3以下、3.6g/cm3以下、3.4g/cm3以下、3.3g/cm3以下、特に3.0g/cm3以下が好ましい。密度が小さい程、デバイスを軽量化し易くなる。ここで、「密度」は、周知のアルキメデス法で測定した値を指す。
本発明のガラス板において、102.5dPa・sにおける温度は1350℃以下、1300℃以下、1270℃以下、特に1250℃以下が好ましい。102.5dPa・sにおける温度が低い程、低温で溶融し易くなり、ガラス板の製造コストを低廉化し易くなる。ここで、「102.5dPa・sにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
本発明のガラス板において、熱膨張係数は50×10−7/℃〜120×10−7/℃、60×10−7/℃〜120×10−7/℃、70×10−7/℃〜110×10−7/℃、70×10−7/℃〜100×10−7/℃、特に70×10−7/℃〜95×10−7/℃が好ましい。このようにすれば、ガラス板の熱膨張係数がガラス板の表面上に形成される種々の金属膜の熱膨張係数に整合し易くなるため、金属膜の反り等を防止し易くなる。ここで、「熱膨張係数」は、30〜380℃の温度範囲において、ディラトメーターにより測定した平均値を指す。
本発明のガラス板において、水蒸気の透過度は、温度40℃、湿度90%の環境下において1g/(m2・day)以下、0.1g/(m2・day)以下、0.01g/(m2・day)以下、0.001g/(m2・day)以下、0.0001g/(m2・day)以下、0.00001g/(m2・day)以下、0.000001g/(m2・day)以下、特に0.0000001g/(m2・day)以下が好ましい。このようにすれば、有機発光層等の特性劣化を防止し易くなり、有機EL照明等の信頼性を高め易くなる。
本発明のガラス板において、酸素の透過度は、温度40℃、湿度90%の環境下において1cc/(m2・day)以下、0.1cc/(m2・day)以下、0.01cc/(m2・day)以下、0.001cc/(m2・day)以下、0.0001cc/(m2・day)以下、0.00001cc/(m2・day)以下、0.000001cc/(m2・day)以下、特に0.0000001cc/(m2・day)以下が好ましい。このようにすれば、有機発光層等の特性劣化を防止し易くなり、有機EL照明等の信頼性を高め易くなる。
本発明のガラス板は、ガラス組成として、質量%で、SiO2 0〜55%、Al2O3 0〜10%、B2O3 0〜20%、MgO+CaO+SrO(MgO、CaO、及びSrOの合量) 0〜25%、SrO 0.5〜15%、BaO 5〜40%、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+Gd2O3+WO3+Ta2O5+ZrO2(或いは、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2) 10〜70%、Fe2O3 0〜0.1%(但し、0.1%は含まない)、La2O3 5.8%以下、Nb2O5 20%以下、ZnO 8.5%以下を含有することが好ましい。上記のようにガラス組成範囲を限定した理由を以下に説明する。なお、以下のガラス組成範囲の説明において、%表示は質量%を意味する。
SiO2の含有量は0〜55%である。SiO2の含有量が多くなると、溶融性や成形性が低下し、また屈折率ndが低下し易くなる。よって、SiO2の含有量は50%以下、45%以下、42%以下、40%以下、38%以下、特に35%以下が好ましい。一方、SiO2の含有量が少なくなると、ガラス網目構造を形成し難くなるため、ガラス化が困難になり、またガラスの粘性が低下し過ぎて、液相粘度を高め難くなる。よって、SiO2の含有量は2%以上、5%以上、7%以上、特に10%以上が好ましい。
Al2O3の含有量は0〜10%である。Al2O3の含有量が10%より多くなると、ガラスに失透結晶が析出し易くなり、液相粘度が低下し易くなる。また、Al2O3の含有量が少なくなると、ガラス組成のバランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。よって、Al2O3の含有量は0.1〜8%、0.5〜6%、特に1〜5%が好ましい。
B2O3の含有量は0〜20%である。B2O3の含有量が多くなると、屈折率ndやヤング率が低下し易くなる。よって、B2O3の含有量は17%以下、15%以下、特に11%以下が好ましい。なお、B2O3を添加すれば、耐失透性を高めることができる。よって、耐失透性が不十分の場合は、B2O3を1%以上、2%以上、3%以上、特に5%以上添加してもよい。
MgO+CaO+SrOは、屈折率ndを高めつつ、液相粘度を高める成分であり、その含有量は0〜25%である。MgO+CaO+SrOの含有量が多くなると、液相粘度を高め難くなる。よって、MgO+CaO+SrOの含有量は22%以下、20%以下、16%以下、特に13%以下である。一方、MgO+CaO+SrOの含有量が少なくなると、屈折率ndを高め難くなる。よって、MgO+CaO+SrOの含有量は3%以上、5%以上、特に8%以上が好ましい。
MgOは、屈折率nd、ヤング率、歪点を高め、高温粘度を低下させる成分であるが、多量に添加すると、液相温度が上昇し、耐失透性が低下したり、密度や熱膨張係数が高くなり過ぎる。よって、MgOの含有量は10%以下、8%以下、5%以下、3%以下、2%以下、1.5%以下、1%以下、特に0.5%以下が好ましい。
CaOの含有量は0〜15%が好ましい。CaOの含有量が多くなると、屈折率nd、密度、熱膨張係数が上昇する傾向にあるが、その含有量が15%より多くなると、ガラス組成のバランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。よって、CaOの含有量は12%以下、10%以下、9%以下、特に8.5%以下が好ましい。一方、CaOの含有量が少なくなると、溶融性、ヤング率、屈折率ndが低下し易くなる。よって、CaOの含有量は0.5%以上、1%以上、2%以上、3%以上、特に5%以上が好ましい。
SrOの含有量は0.5〜15%が好ましい。SrOの含有量が多くなると、屈折率nd、密度、熱膨張係数が上昇する傾向にあるが、その含有量が15%より多くなると、ガラス組成のバランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。よって、SrOの含有量は12%以下、10%以下、9%以下、特に8.5%以下が好ましい。一方、SrOの含有量が少なくなると、溶融性や屈折率ndが低下し易くなる。よって、SrOの含有量は1%以上、2%以上、3%以上、特に3.5%以上が好ましい。
BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+Gd2O3+WO3+Ta2O5+ZrO2は、耐失透性の低下を抑制しながら、屈折率ndを高める成分である。なお、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3Gd2O3+WO3+Ta2O5+ZrO2の好適な含有範囲等は上記の通りである。
BaOは、アルカリ土類金属酸化物の中ではガラスの粘性を極端に低下させることなく、屈折率ndを高める効果が最も大きい成分であり、その含有量は5〜40%である。BaOの含有量が多くなると、屈折率nd、密度、熱膨張係数が上昇し易くなり、その含有量が40%より多くなると、ガラス組成のバランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。よって、BaOの含有量は35%以下が好ましい。一方、BaOの含有量が少なくなると、所望の屈折率ndを得難くなる上、液相粘度を高め難くなる。よって、BaOの含有量は10%以上、15%以上、20%以上、特に25%以上が好ましい。
TiO2は、屈折率ndを高める成分であるが、400nmにおける透過率を低下させる成分でもある。なお、TiO2の好適な含有範囲等は上記の通りである。
Nb2O5、La2O3、Gd2O3、WO3、Ta2O5、ZrO2は、屈折率ndを高める成分である。よって、Nb2O5、La2O3、Gd2O3、WO3、Ta2O5、ZrO2の含有量は、それぞれ1%以上、特に3%以上が好ましい。特に、La2O3の含有量は4%以上が好ましい。しかし、Nb2O5、La2O3、Gd2O3、WO3、Ta2O5、ZrO2の含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が上昇し、またガラス組成のバランスが損なわれて、耐失透性が極端に低下するおそれがある。よって、Gd2O3、WO3、Ta2O5、ZrO2の含有量は、それぞれ35%以下、30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、特に12%以下が好ましい。La2O3の含有量は5.8%以下である。Nb2O5の含有量は20%以下である。
屈折率ndと400nmにおける透過率のバランスを考慮すると、質量比TiO2/La2O3の値は0.01〜2.45が好ましい。
Fe2O3は、紫外域における透過率を低下させる成分である。なお、Fe2O3の好適な含有範囲等は上記の通りである。
上記成分以外に、ZnOを含有させてもよく、この場合、ZnOの含有量は0〜8.5%である。ZnOの含有量が多くなると、屈折率nd、密度、熱膨張係数が上昇する傾向にあるが、その含有量が15%より多くなると、ガラス組成のバランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。一方、ZnOの含有量が少なくなると、溶融性、ヤング率、屈折率ndが低下し易くなる。よって、ZnOの含有量は0.5%以上、1%以上、2%以上、3%以上、特に5%以上が好ましい。また、MgO+CaO+SrO+ZnOの含有量は0〜25%が好ましい。MgO+CaO+SrO+ZnOの含有量が多くなると、液相粘度を高め難くなる。MgO+CaO+SrO+ZnOの含有量は22%以下、20%以下、16%以下、特に13%以下が好ましい。一方、MgO+CaO+SrO+ZnOの含有量が少なくなると、屈折率ndを高め難くなる。よって、MgO+CaO+SrO+ZnOの含有量は3%以上、5%以上、特に8%以上が好ましい。さらに、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2は、耐失透性の低下を抑制しながら、屈折率ndを高める成分である。なお、BaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2の好適な含有範囲等は上記の通りである。
また、上記の成分以外にも、例えば以下の成分を30%まで添加することができる。
Li2O+Na2O+K2O(Li2O、Na2O、及びK2Oの合量)は、ガラスの粘性を低下させる成分であり、また熱膨張係数を調整する成分であるが、多量に添加すると、ガラスの粘性が低下し過ぎて、液相粘度を高め難くなる。よって、Li2O+Na2O+K2Oの含有量は15%以下、10%以下、5%以下、2%以下、1%以下、0.5%以下、特に0.1%以下が好ましい。
Bi2O3、Y2O3は、屈折率ndを高める成分である。しかし、Bi2O3、Y2O3の含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が上昇し、耐失透性が極端に低下するおそれがある。よって、Bi2O3、Y2O3の含有量は、それぞれ0〜30%、0〜25%、0〜20%、1〜15%、特に3〜12%が好ましい。PbOにも屈折率を高める効果があるが、環境面から含有しないことが望ましい。
清澄剤として、As2O3、Sb2O3、CeO2、SnO2、F、Cl、SO3の群から選択される一種または二種以上を0〜3%添加することができる。但し、As2O3、Sb2O3、F、特にAs2O3、Sb2O3は、環境的観点から、その使用を極力控えるべきであり、それぞれの含有量は0.1%未満が好ましい。環境的観点から見れば、清澄剤として、SnO2、Cl、SO3が好ましい。SnO2+Cl+SO3(SnO2、Cl、及びSO3の合量)の含有量は0.001〜1%、0.01〜0.5%、特に0.01〜0.3%が好ましい。
SnO2は、清澄剤として作用すると共に、Fe2O3の光吸収を妨げる効果(Feの価数を3価から2価へ変化させる効果)を有する。SnO2の含有量は0〜1%、0〜0.5%、特に0.01〜0.4%が好ましい。なお、SnO2の含有量が多くなると、耐失透性が低下し易くなる。
本発明のガラス板は、所望のガラス組成になるように、ガラス原料を調合した後、このガラス原料を溶融した上で、溶融ガラスを板状に成形することにより、作製することができる。
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。
表1、2は、試料No.1〜11を示している。
まず、表中に記載のガラス組成になるように、ガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉に供給して1300〜1500℃で溶融した。次いで、溶融ガラスをオーバーフローダウンドロー成形装置に供給し、幅が1000mm、板厚が0.5mmになるように成形した。なお、ガラス板の表面粗さRaは、両面共に0.2nmであった。
このようにして得られたガラス板について、各種の特性を評価した。その結果を表1、2に示す。
屈折率ndは、カルニュー社製の屈折率測定器KPR−200で測定した値である。測定試料として、市販のダイサーを用いて、ガラス板を25mm角に切り出し、次にこのガラス板間に屈折率ndが整合する浸液を浸透させた状態で、ガラス板を積層し、25mm×25mm×約3mm厚の直方体としたものを用いた。
400nmにおける透過率Tは、島津製作所製UV-3100で測定した値である。なお、透過率Tの測定に際し、段落[0065]に記載の方法により作製した厚み0.7mmのガラス板を使用した。
密度ρは、周知のアルキメデス法で測定した値である。
熱膨張係数αは、30〜380℃の温度範囲において、ディラトメーターにより測定した平均値である。なお、測定試料として、複数枚のガラス板を白金ボートに入れて1400〜1450℃で30分リメルトした後、φ5mm×20mmの円柱形状(端面にR加工を有する)に加工したものを用いた。
歪点Ps、徐冷点Taは、ASTM C336−71の方法に基づいて測定した値である。
軟化点Tsは、ASTM C338−93の方法に基づいて測定した値である。
104.0dPa・s、103.0dPa・s、102.5dPa・s、102.0dPa・sにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
液相温度TLは、標準篩30メッシュ(500μm)を通過し、50メッシュ(300μm)に残るガラス粉末を白金ボートに入れた後、温度勾配炉中に24時間保持して、結晶が析出する温度を測定した値である。
液相粘度logηTLは、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
さらに、表1、2の試料No.1〜11について、所定のサンドブラストプロセスにより、ガラス板の一方の表面を粗面化処理したところ、その表面の表面粗さRaが0.2nmから2μmになった。したがって、粗面化処理した表面を空気に接する側に適用すると、有機EL照明等の光の取り出し効率が向上すると考えられる。
さらに、表1、2の試料No.1〜11について、所定の大気圧プラズマプロセスにより、ガラス板の一方の表面を粗面化処理したところ、その表面の表面粗さRaが0.2nmから0.5nmになった。したがって、粗面化処理した表面を空気に接する側に適用すると、有機EL照明等の光の取り出し効率が向上すると考えられる。なお、大気圧プラズマプロセスのソースとして、Fを含有するガスを用いた。
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
表3〜10は、試料No.12〜78を示している。
まず、表中に記載のガラス組成になるように、ガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉に供給して1500〜1600℃で溶融した。次いで、溶融ガラスをオーバーフローダウンドロー成形装置に供給し、幅が1000mm、板厚が30μmになるように成形した。なお、ガラス板(ガラスフィルム)の表面の平均表面粗さRaは、両面共に0.2nmであった。
このようにして得られたガラス板(ガラスフィルム)について、各種の特性を評価した。その結果を表3〜10に示す。
屈折率ndは、まずレーザースクライバーを用いて25mm角のガラスフィルムを100枚切り出し、次にこのガラスフィルム間に屈折率ndが整合する浸液を浸透させた状態で、ガラスフィルムを積層し、25mm×25mm×約3mm厚の直方体の測定試料を作製した上で、カルニュー社製の屈折率測定器KPR−200を用いることにより算出した値である。
密度ρは、歪点Ps、徐冷点Ta、軟化点Ts、104.0dPa・s、103.0dPa・s、102.5dPa・sにおける温度、熱膨張係数αは、液相温度TL、液相粘度logηTLは、それぞれ前述した方法を用いて測定した値である。
さらに、試料No.12〜78のガラスフィルムについて、CF4ガスを用いた大気圧プラズマプロセスにより、片面を粗面化処理したところ、その面の平均表面粗さRaが2Åから5nmになった。
Claims (14)
- ガラス組成として、質量%で、SrO 0.5〜15%、BaO 5〜40%、La2O3 5.8%以下、Nb2O5 20%以下、ZnO 8.5%以下を含有し、板厚が2mm以下であり、且つ屈折率ndが1.61以上であることを特徴とするガラス板。
- 屈折率ndが1.65以上であり、且つ厚み0.7mm、400nmにおける透過率が75%以上であることを特徴とする請求項1に記載のガラス板。
- ガラス組成中にSiO2を10〜55質量%含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス板。
- ガラス組成中にBaO+TiO2+Nb2O5+La2O3+ZnO+ZrO2を20〜60質量%含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガラス板。
- ガラス組成中にAl2O3を0.1〜10質量%含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガラス板。
- ガラス組成中にTiO2を1〜10質量%含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガラス板。
- ガラス組成中にZnOを0.5〜8.5質量%含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガラス板。
- ガラス組成中にZrO2を1〜12質量%含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のガラス板。
- ガラス組成中のLi2O+Na2O+K2Oの含有量が1質量%以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のガラス板。
- 少なくとも一方の表面が未研磨面であり、且つ該未研磨面の表面粗さRaが1nm未満であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のガラス板。
- 他方の表面の表面粗さRaが1nm以上であることを特徴とする請求項10に記載のガラス板。
- 液相粘度が103.5dPa・s以上であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のガラス板。
- 照明デバイス又は有機ELデバイスの基板に用いることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のガラス板。
- 請求項1〜12のいずれかに記載のガラス板を備えていることを特徴とする照明デバイス。
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