JP5577012B2 - 多層基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置または照明装置に使用される低抵抗透明電極を有する多層基板およびその製造方法に関する。

有機ＥＬ素子を光源とする面光源照明装置には透明電極が必要であり、一般的には透明電極としてＩＴＯ透明電極が利用されている。

ＩＴＯ透明電極を使用する場合、ＩＴＯは電気抵抗の値が銅等の金属に比較して大きいために、大面積のＩＴＯ透明電極を作成すると、ＩＴＯ透明電極内で相当の電圧降下が生じてしまう。この電圧降下は面光源における輝度分布にバラツキを生じさせたり、熱を発生させたりし、結果として、有機ＥＬ素子の面光源としての寿命特性に大きな影響を与える。

同様の問題は、液晶表示装置の透明電極にＩＴＯ透明電極を使用する場合にも生じており、ＩＴＯ透明電極の配線抵抗を低減するために、ＩＴＯ透明電極に低抵抗の埋め込み補助電極を接触させる方法が文献１に開示されている。
特開２０００−４７２３５

しかしながら、文献１に開示されている方法は、エッチング工程を使用して補助電極を埋め込むものであり、製造コストの低減が困難であった。
また、一般的に補助電極は透明ではないために、補助電極を設置することにより光をさえぎってしまうという問題もある。

そこで、本発明は、エッチング工程を使用せずに、低抵抗の埋め込み電極を形成し、低抵抗の埋め込み電極をＩＴＯ透明電極に接触させて、ＩＴＯ透明電極の配線抵抗を低減させるとともに、多層基板を通過する光を増大する機能を有する多層基板及び多層基板の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は第１基板と、第２基板と、埋め込み電極と、透明電極と、を有する多層基板であって、
前記埋め込み電極の材料は導電性材料であり、
前記第２基板は前記第１基板の上に積層され、
前記埋め込み電極は前記第２基板に表面を露出する状態で埋め込まれ、
前記透明電極は前記埋め込み電極が埋め込まれた第２基板の上に積層され、
前記埋め込み電極と前記透明電極とは電気的に接触していることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は請求項１に記載の多層基板に係り、
前記第２基板の材料は有機無機ハイブリッド材料であり、
前記埋め込み電極はナノインプリント技術を用いた製造方法であって、前記第２基板の材料である有機無機ハイブリッド材料を第1基板に塗布するステップと、
前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を、圧着し、加熱するステップと、
前記金型を前記有機無機ハイブリッド材料から離型して、前記有機無機ハイブリッド材料に凹部を形成するステップと、
前記凹部に導電性材料を埋め込みながら、前記有機無機ハイブリッド材料よりなる前記第２基板の表面に導電性材料を積層するステップと、
前記積層された導電性材料の表面を研磨して、前記凹部に埋め込まれた導電性材料のみを残して、他の前記積層された導電性材料を削り取って、表面を平坦化するステップと、を有する製造方法によって形成されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は請求項1または2に記載の多層基板に係り、
前記第２基板は、屈折率が調整されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は請求項1乃至３のいずれかに記載の多層基板に係り、
前記埋め込み電極が埋め込まれている溝の側面を前記側面の法線が前記第１基板側に向くように構成することにより、透明電極側から第２基板に向かって入射した光を前記埋め込み電極の側面で、第１基板を通過し易い方向に反射させることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は有機ＥＬ素子であって、
請求項１乃至４のいずれかに記載の多層基板を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は有機ＥＬ素子を光源とする照明装置であって、
請求項１乃至４のいずれかに記載の多層基板を有することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は第１基板と、第２基板と、埋め込み電極と、透明電極と、を有する多層基板の製造方法であって、
前記第２基板の材料は有機無機ハイブリッド材料であり、
前記第２基板の材料である有機無機ハイブリッド材料を第1基板に塗布するステップと
前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を、圧着し、加熱するステップと、
前記金型を前記有機無機ハイブリッド材料から離型して、前記有機無機ハイブリッド材料に凹部を形成するステップと、
前記凹部に導電性材料を埋め込みながら、前記有機無機ハイブリッド材料よりなる前記第２基板の表面に導電性材料を積層するステップと、
前記積層された導電性材料の表面を研磨して、前記凹部に埋め込まれた導電性材料のみを残して、他の前記積層された導電性材料を削り取って、表面を平坦化するステップと、を有することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は請求項７に記載の多層基板の製造方法に係り、
前記微細な凹凸部を有する金型の凸部の形状を台形にすることにより、埋め込み電極の側面の法線が第１基板側に向くことを特徴とする。

本発明による多層配線基板によれば、透明電極の配線抵抗の値を小さくすることができる。その結果、この透明電極を使用した有機ＥＬ素子面光源において、配線抵抗による発熱および発光の輝度むらを低減できる。また、従来の多層配線基板の場合より、ＩＴＯ透明電極の配線抵抗を下げるために必要な埋め込み電極の製造コストを低減できる。

また、埋め込み電極をインプリント法を利用して形成することにより、埋め込み電極の長手方向の側面の法線を第１基板側に向かせ、透明電極から第２基板に入射した光が埋め込み電極の側面に入射して、反射し、第１基板に入射する入射角を小さくすることが可能となる。その結果、第２基板と第１基板の境界面において、第１基板に入射する光の量を増大させ、該多層基板側から光を取り出す場合に、光を外に取り出す効率を向上させることができる。

以下、図を参照しつつ、発明を実施するための最良の形態につき説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る多層基板の断面図である。
図１において、１０１は第１基板であり、１０２は第２基板であり、１０３は埋め込み電極であり、１０４は透明電極である。

第１基板１０１はガラス基板である。また、第２基板１０２は有機無機ハイブリッド材料からなる基板であり、その成分を調整することによって、屈折率を調整することができる。また、埋め込み電極１０３は導電性材料からなる。導電性材料としては、例えば、銀（Ａｇ）を含有する導電性ペーストを使用する。透明電極１０４はＩＴＯ透明電極であり、埋め込み電極１０３と電気的に接触している。

図５は図１の多層基板を透明電極側から視た平面図である。
図５において、１０３は埋め込み電極であり、第２基板の中をストライプ状に設置されている。埋め込み電極１０３は、その上に積層されているＩＴＯ透明電極と電気的に接触している。その結果、ＩＴＯ透明電極が相当に大面積になっても、配線抵抗は小さなものとなる。
したがって、配線抵抗による電圧効果や、発熱を低減させることができ、該多層基板を有機ＥＬ素子に利用した場合に、従来の多層基板において生じていた輝度ムラの発生を防止できる。なお、図１は本発明の実施の形態に係る多層基板の構造を説明するための図であり、図上の大きさは、実際のサイズとは一致しない。
図３は図１を第１基板１０１、第２基板１０２、埋め込み電極１０３及び透明電極１０４のサイズを実際のサイズに接近させた断面図である。

次に、本発明の実施の形態に係る多層基板の製造方法について説明する。
本発明の実施の形態に係る多層基板と従来の同様の埋め込み電極との主要な相違は、埋め込み電極の作成方法である。
図２は本発明に係る多層基板の製造方法の概略を示す工程図である。
図２において、１０１は第１基板であり、本実施の形態ではガラス基板である。１０２は第２基板であり、本実施の形態では、有機無機ハイブリッド材料からなる基板である。１０３は埋め込み電極である。１０４は透明電極であり、本実施の形態では、ＩＴＯ透明電極である。以下、製造方法を説明する。

最初に、図２の（ａ）と（ｂ）に示されているように第１基板であるガラス基板１０１の上に、有機無機ハイブリッド材料を積層する。積層方法は、例えばスピンコート法により均一に成膜する。スリットコート法、スプレイコート法でもよい。

次に、所謂インプリント法により、凹凸部を有する金型を有機無機ハイブリッド材料からなる第２基板に加熱しながら圧着する。そして、有機無機ハイブリッド材料からなる第２基板から、圧着した金型を離型する。その結果、図２の（ｃ）に示されているように有機無機ハイブリッド材料からなる第２基板に溝が形成される。なお、金型は図２に図示されていない。

次に、図２の（ｃ）と（ｄ）に示されているように溝が形成された有機無機ハイブリッド材料からなる第２基板の上に、導電性材料１０３を成膜する。成膜方法としては、例えば、溝にＡｇペーストを埋め込みながら、Ａｇペーストを塗布する。次に、加熱し乾燥させ、焼成して、表面を研磨砥石で研磨し、溝に埋め込まれたＡｇペーストを露出させる。そして、さらに、図２の（ｄ）と（ｅ）に示されているようにＣＭＰ（化学的機械研磨）法により、表面全体を研磨して、溝に埋め込まれたＡｇペースト以外のＡｇペーストを削り取り、表面を平坦化する。

最後に、図２の（ｆ）に示されているように，導電性材料１０３が埋め込まれて、表面が平坦化された有機無機ハイブリッド材料からなる第２基板の上に、スパッタリング法により、ＩＴＯ層を成膜し、焼成し、ＣＭＰ法により表面を研磨して、ＩＴＯ透明電極１０４を形成する。次に、実際に作成した実施例１について、説明する。

図４は実施例１の多層基板の断面図である。実施例１では、埋め込み電極はストライプ状に形成した。
図４において、ＡはＩＴＯ透明電極１０４の膜厚であり、Ｂは第２基板の厚みであり、Ｃはストライプ状に形成した埋め込み電極の間隔であり、Ｄは埋め込み電極の埋め込まれた深さであり、Ｅは埋め込み電極の表面側の幅であり、Ｆは埋め込み電極の底の幅であり、Ｇは第１基板の厚みである。実際のサイズはＩＴＯ透明電極の膜厚Ａは１５０ナノメートルで、第２基板の厚みＢは１．５マイクロメートルで、ストライプ状に形成された埋め込み電極のストライプの間隔Ｃは１ミリメートルで、埋め込み電極の埋め込まれた深さＤは０．５マイクロメートルで、埋め込み電極の表面側の幅Ｅは１マイクロメートルで、埋め込み電極の底の幅Ｆは０．８マイクロメートルであり、第１基板の厚みＧは０．７ミリメートルである。また、埋め込み電極の材料はＡｇペーストであり、第１基板の材料は無アルカリガラスである。

次に、本発明の実施の形態に係る多層基板の有する機能である埋め込み電極１０３の側面と透明電極面とがなす角度を調整して、多層基板の透明電極側から、第２基板側に入射した光のうち第１基板を通過する光の量を増加させる機能について説明する。最初に従来の多層基板の場合について説明する。

図７は埋め込み電極の側面が透明電極面と直交する従来の多層基板の場合において、透明電極側から入射した光が埋め込み電極の側面に入射し、反射して、さらに、第１基板と第２基板の境界面に入射し、反射する光の様子を示す説明用断面図である。
図７において、６１０は埋め込み電極の側面であり、Ｘは埋め込み電極の側面６１０と透明電極１０４と第２基板の境界面とがなす角度であり、６０１は透明電極１０４側から第２基板１０２に入射した光であり、６０２は光６０１が第２基板と第１基板の境界面に入射し、反射した光であり、６０３は光６０２が透明電極１０４と外部との境界面に入射し、反射した光であり、６０４は光６０３が埋め込み電極の側面６１０に入射して反射した光であり、Ｚは光６０４が第２基板１０２と第１基板１０１の境界面に入射する入射角であり、６０５は光６０４が第２基板１０２と第１基板１０１の境界面に入射し反射した光である。ただし、光６０１、６０２、６０３については透明電極１０４と第２基板１０２の境界面での屈折については省略している。

図７に示されるように、従来の埋め込み電極の側面が透明電極面と直交する多層基板の場合には、光６０４が第２基板１０２と第１基板１０１の境界面に入射する入射角Ｚが大きいために、光６０４は第２基板１０２と第１基板１０１の境界面で反射してしまい、第１基板に入ることができない。

次に、図６に基づいて、本発明の実施の形態に係る多層基板に、図７に示された光６０１が透明電極１０４に同じ入射角で入射した場合について説明する。

図６は本発明の実施の形態に係る多層基板の透明電極側から入射した光が埋め込み電極の側面に反射して、さらに第１基板に入射し、第１基板を通過する概略を示す断面図である。
図６においても図７と同様に、６１０は埋め込み電極の側面であり、Ｙは埋め込み電極の側面６１０と透明電極１０４と第２基板の境界面とがなす角度であり、６０１は透明電極１０４側から第２基板１０２に入射した光であり、６０２は光６０１が第２基板と第１基板の境界面に入射し、反射した光であり、６０３は光６０２が透明電極１０４と外部との境界面に入射し、反射した光であり、６０４は光６０３が埋め込み電極の側面６１０に入射して反射した光であり、Ｚは光６０４が第２基板１０２と第１基板１０１の境界面に入射する入射角である。
光６０５については図７の場合とは、進行方向が大きく異なり、光６０４は第２基板１０２と第１基板１０１の境界面に入射したときは、境界面で反射しないで、第１基板に入射する。このように、光６０５が境界面で反射しないで、第１基板１０１に入射する理由は、本発明の実施の形態の場合には、埋め込み電極の側面６１０と透明電極面とがなす角度Ｙが９０度より大きいために、埋め込み電極の側面６１０の法線が、下方、すなわち第１基板側に向くこととなり、光６０３は埋め込み電極の側面６１０に入射し反射したときに、第２基板と第１基板の境界面に入射する入射角が、図７の場合より小さくなる。その結果、光６０４は境界面で反射しないで、第１基板に入射し、光６０５となる。光６０５はその後、第１基板１０１を通過して、外部に放射される。

したがって、光６０１は従来の多層基板では、第１基板１０２と第２基板の境界面で反射をしてしまって、第１基板を通過して第１基板の下側に抜け出ることができないが、本発明に係る多層基板においては、光６０１は最終的に、第１基板の下側に抜け出ることができる。よって、本発明に係る多層基板の上に有機ＥＬ素子を形成して、有機ＥＬ素子の発光を第１基板側から取り出す構成とした場合において、従来の構成よりも、より効率よく光線を取り出すことができる。

本発明の実施の形態に係る多層基板の断面図である。 本発明に係る多層基板の製造方法の概略を示す工程図である。 図１を第１基板１０１、第２基板１０２、埋め込み電極１０３及び透明電極１０４のサイズを実際のサイズに接近させた断面図である。 実施例１の多層基板の断面図である。 図１の多層基板を透明電極側から視た平面図である。 本発明の実施の形態に係る多層基板の透明電極側から入射した光が埋め込み電極の側面に反射して、さらに第１基板に入射し、第１基板を通過する概略を示す断面図である。 埋め込み電極の側面が透明電極面と直交する従来の多層基板の場合において、透明電極側から入射した光が埋め込み電極の側面に入射し、反射して、さらに、第１基板と第２基板の境界面に入射し、反射する光の様子を示す説明用断面図である。

符号の説明

１０１ 第１基板
１０２ 第２基板
１０３ 埋め込み電極
１０４ 透明電極
６１０ 埋め込み電極の側面

Claims (4)

1. 第１基板と、
   第２基板と、
   埋め込み電極と、
   透明電極と、を有する多層基板であって、
   前記埋め込み電極の材料は銀を含有する導電性ペーストであり、
   前記埋め込み電極はナノインプリント技術を用いて形成され、
   前記埋め込み電極の形状は前記埋め込み電極の 両側の側面が斜めに形成され、
   前記第２基板の材料は有機無機ハイブリッド材料であり、
   前記第２基板は第２基板の材料を前記第1基板に塗布されることで
   前記第１基板の上に積層され、
   前記埋め込み電極は前記第２基板に表面を露出する状態で埋め込まれ、
   前記透明電極は前記埋め込み電極が埋め込まれた第２基板の上に積層され、
   前記埋め込み電極と前記透明電極とは電気的に接触している多層基板の製造方法であって、
   前記有機無機ハイブリッド材料を第1基板に塗布するステップと、
   前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を、圧着し、加熱するステップと、
   前記金型を前記有機無機ハイブリッド 材料から離型して、前記有機無機ハイブリッド材料に両側の側面が斜めに形成された形状の凹部を形成するステップと、
   前記凹部に前記銀を含有する導電性ペーストを埋め込みながら、前記有機無機ハイブリッド材料よりなる前記第２基板の表面の全面に前記導電性ペーストを積層するステップと、
   前記導電性ペーストを加熱し乾燥させるステップと、
   前記導電性ペーストの積層された表面を研磨して、前記凹部に埋め込まれた導電性ペーストのみを残して、他の前記積層された導電性材料を削り取って、表面を平坦化するステップと、を有している
   ことを特徴とする多層基板の製造方法。
2. 請求項1に記載の多層基板の製造方法において、
   前記第２基板は、前記有機 無機ハイブリッド材料の成分を調整することによって、屈折率が調整されていることを特徴とする多層基板の製造方法。
3. 請求項1又は２に記載の多層基板の製造方法において、
   前記埋め込み電極が埋め込まれている溝の側面を前記側面の法線が前記第１基板側に向くように構成することにより、透明電極側から第２基板に向かって入射した光を前記埋め込み電極の側面で、第１ 基板を通過し易い方向に反射させるようにした多層基板の製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の多層基板の製造方法を含む有機ＥＬ素子の製造方法。

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