JP2002063987A

JP2002063987A - 複合基板の製造方法、複合基板およびｅｌ素子

Info

Publication number: JP2002063987A
Application number: JP2000248630A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Shirakawa; 幸彦白川; Taku Takeishi; 卓武石
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-02-28
Also published as: CA2355417C; US6672922B2; CA2355417A1; US20020039000A1

Abstract

(57)【要約】【課題】電極層や、印刷時のムラ、厚膜誘電体特有の
表面のあれによる影響で生じる誘電体層表面の凹凸が少
なく、研磨行程等が不要で、簡単に製造でき、薄膜発光
素子に応用した場合に高い表示品質が得られる複合基板
の製造方法、複合基板、及びこれを用いた薄膜ＥＬ素子
を提供する。【解決手段】電気絶縁性を有する基板上に、少なくと
も電極層と厚膜法による誘電体グリーン層を有する複合
基板前駆体を形成し、これを温間静水圧プレス法を用い
て表面を平滑にし、その後焼成して複合基板を得る構成
の複合基板の製造方法、複合基板、及びこれを用いた薄
膜ＥＬ素子とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体と電極を有
する複合基板、その製造方法、およびその複合基板を用
いたエレクトロルミネセンス素子（ＥＬ素子）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電界の印加によって物質が発光する現象
をエレクトロルミネセンス（ＥＬ）といい、この現象を
用いた素子は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や時計のバッ
クライトとして実用化されている。

【０００３】ＥＬ素子には粉末蛍光体を有機物やホウロ
ウに分散させ、上下に電極を設けた構造をもつ分散型素
子と、電気絶縁性の基板上に２つの電極と２つの薄膜絶
縁体の間に挟む形で形成した薄膜蛍光体を用いた薄膜型
の素子がある。また、それぞれについて、駆動方式によ
り直流電圧駆動型、交流電圧駆動型がある。分散型ＥＬ
素子は古くから知られており、製造が容易であるという
利点があるが、輝度が低く寿命も短いのでその利用は限
られていた。一方、薄膜型ＥＬ素子は高輝度、長寿命と
いう特性をもち、ＥＬ素子の実用範囲を大きく広げた。

【０００４】従来、薄膜型ＥＬ素子においては基板とし
て液晶ディスプレイやＰＤＰなどに用いられている青板
ガラスを用い、かつ基板に接する電極をＩＴＯなどの透
明電極とし、蛍光体で生じた発光を基板側から取り出す
方式が主流であった。また蛍光体材料としては黄橙色発
光を示すＭｎを添加したＺｎＳが、成膜のしやすさ、発
光特性の観点から主に用いられてきた。カラーディスプ
レイを作製するには、赤色、緑色、青色の３原色に発光
する蛍光体材料の採用が不可欠である。これらの材料と
しては青色発光のＣｅを添加したＳｒＳやＴｍを添加し
たＺｎＳ、赤色発光のＳｍを添加したＺｎＳやＥｕを添
加したＣａＳ、緑色発光のＴｂを添加したＺｎＳやＣｅ
を添加したＣａＳなどが候補に上げられており、研究が
続けられている。しかし現在までのところ、発光輝度、
発光効率、色純度の点に問題があり、実用化には至って
いない。

【０００５】これらの問題を解決する手段として、高温
で成膜する方法や成膜後に高温で熱処理を行うことが有
望であることが知られている。このような方法を用いた
場合、基板として青板ガラスを用いることは耐熱性の観
点から不可能である。耐熱性のある石英基板を用いるこ
とも検討されているが、石英基板は非常に高価であり、
ディスプレーなどの大面積を必要とする用途には適さな
い。

【０００６】近年、特開平７−５０１９７号公報や、特
公平７−４４０７２号公報に記載されているように、基
板として電気絶縁性のセラミック基板を用い、蛍光体下
部の薄膜絶縁体のかわりに厚膜誘電体を用いた素子の開
発が報告された。

【０００７】この素子の基本的な構造を図２に示す。図
２に示されるＥＬ素子は、セラミックなどの基板１１上
に、下部電極１２、厚膜誘電体層１３、発光層１４、薄
膜絶縁体層１５、上部電極１６が順次形成された構造と
なっている。このように、従来の構造とは異なり、蛍光
体の発光を基板とは反対側の上部から取り出すため、２
つの電極はＥＬ構造体の上／下に設けられている。

【０００８】この素子では厚膜誘電体は数１０μm と薄
膜絶縁体の数１０〜数１０００倍の厚さをもっている。
そのためピンホールなどに起因する絶縁破壊が少なく、
高い信頼性と高い製造時の歩留まりを得ることができる
という利点を有している。

【０００９】厚い誘電体を用いることによる蛍光体層へ
の電圧降下は高誘電率材料を誘電体層として用いること
により克服している。またセラミック基板と厚膜誘電体
を用いることにより、熱処理温度を高めることができ
る。その結果、従来は結晶欠陥の存在により不可能であ
った高い発光特性を示す発光材料の成膜が可能となっ
た。

【００１０】しかしながら厚膜誘電体層上に形成される
発光層は、数１００nmと厚膜誘電体層の１／１００程度
の厚さしか有していない。このため、厚膜誘電体層は発
光層の厚み以下のレベルでその表面が平滑でなければな
らないが、通常の厚膜工程で作製された誘電体表面を十
分平滑にすることは困難であった。

【００１１】誘電体層の表面が平滑でないと、その上に
形成される発光層を均一に形成できなかったり、この発
光層との間で剥離現象を生じたりして表示品質を著しく
損なってしまう恐れがあった。このため、従来のプロセ
スでは大きな凹凸を研磨加工により取り除き、さらに微
細な凹凸をゾル、ゲル工程により取り除くといった作業
を必要としていた。

【００１２】しかしディスプレー用などの体面積基板を
研磨するのは技術的に困難であり、ゾルーゲル工程を用
いる場合、単独では大きな凹凸には対処できず、しかも
原料コストが高くなったり、工程数が多くなるといった
問題を有していた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電極
層や、セラミック基板の影響により誘電体層表面に凹凸
を生じることなく、研磨工程が不要で、簡単に製造で
き、薄膜発光素子に応用した場合に高い表示品質が得ら
れる複合基板の製造方法、複合基板、およびこれを用い
た薄膜ＥＬ素子を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち上記目的は、以
下の本発明の構成により達成される。（１）電気絶縁性を有する基板上に、少なくとも電極
層と厚膜法による誘電体グリーン層を有する複合基板前
駆体を形成し、これを温間静水圧プレス法を用いて表面
を平滑にし、その後焼成して複合基板を得る複合基板の
製造方法。（２）前記温間静水圧プレス法は４０℃以上、または
前記誘電体グリーン層のバインダーのガラス転移温度
（Ｔｇ）以上で処理される上記（１）の複合基板の製造
方法。（３）前記誘電体グリーン層のバインダーに熱可塑性
樹脂を用いる上記（１）または（２）の複合基板の製造
方法。（４）前記加熱加圧時に、圧力伝達流体と、前記複合
基板前駆体との接触を避けるための真空包装を用い、こ
の真空包装を行う際に、前記真空包装と前記誘電体グリ
ーン層との間に樹脂フィルムを介する上記（１）〜
（３）のいずれかの複合基板の製造方法。（５）前記樹脂フィルムとの間に剥離材を有する上記
（４）の複合基板の製造方法。（６）上記（１）〜（５）のいずれかの方法により製
造され、得られた厚膜誘電体層の上に機能性薄膜が形成
される複合基板。（７）上記（６）の複合基板上に、少なくとも発光層
と透明電極とを有するＥＬ素子。

【００１５】

【作用】本発明においては、焼成前の厚膜誘電体層に温
間静水圧プレスを用いて加熱加圧を行うといった簡単な
工程で、表面が平滑な厚膜誘電体層を有する基板／電極
／誘電体層からなる複合基板を作製することができる。

【００１６】このような表面が平滑な複合基板を用いて
ＥＬ素子を作製すると、その上に形成される発光層を、
剥離現象などを生じることなく均一に形成することがで
きる。その結果、発光特性、信頼性に優れたＥＬ素子を
作製することができる。加熱加圧することにより、従来
必要であった研磨行程が不要となり、大面積のディスプ
レーにも対応できると共に、工程数が削減できるため、
製造コストも低減することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の複合基板の製造方法は、
電気絶縁性を有する基板上に、少なくとも電極層と厚膜
法による誘電体グリーン層を有する複合基板前駆体を形
成し、これを温間静水圧プレス法を用いて表面を平滑に
し、その後焼成して複合基板を得るものである。

【００１８】図１に本発明の方法により製造される複合
基板、これを用いたＥＬ素子の基本構成を示す。本発明
の方法により製造される複合基板は、基板１上に、所定
のパターンで形成された電極２と、その上に厚膜法で形
成された誘電体層３とを有する。また、このような複合
基板を有するＥＬ素子は、前記誘電体層３上に発光層４
と、好ましくは薄膜絶縁層５とを有し、さらにその上に
透明電極６を有している。

【００１９】上記の複合基板前駆体は、通常の厚膜法に
より製造することができる。すなわち、例えばＡｌ₂Ｏ₃
や結晶化ガラスのような電気絶縁性を有するセラミック
やガラス基板上にＰｄやＡｇ／Ｐｄのような導体粉末に
バインダーや溶媒を混合して作製されたペーストがスク
リーン印刷法などによりパターンに印刷する。

【００２０】この電極層を例えばベルト炉にて大気中で
８００〜９００℃（８５０℃）−１０〜２０分（１５
分）程度焼成する事により、電極層が形成される。

【００２１】なお、この電極層の組成としては、PdやＡ
ｇ／Ｐｄ等に限る必要はなく、耐熱性電極で有れば何で
もよく、例えばＡｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等の貴金属や、Ｎｉ、
Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ，Ｔａ等の高融点金属やその合金を用い
ても良い。また、そのハ゜ターニンク゛法も、スクリーン印刷法
で直接パターンに印刷せず、全面に形成し、焼成後、通
常のフォトリソグラフィーの手法を用いてエッチングで
形成しても良い。また、電極層の構成方法として、印刷
法に限る必要はなく、上記材料を真空蒸着法やスパッタ
リング法で形成しても良い。

【００２２】次いで、その上に粉末状の誘電体材料に、
必要によりバインダーと溶媒を混合して作製された誘電
体ペーストを同様にスクリーン印刷法により印刷され
る。あるいは誘電体ペーストをキャスティング成膜する
ことによりグリーンシートを形成し、これを電極上に積
層してもよい。

【００２３】以上のようにして形成された複合基板前駆
体に加熱加圧処理を施し、表面を平滑化する。加熱加圧
処理の方法としては、温間静水圧プレスを用いる。

【００２４】温間静水圧プレスは、４０℃以上の温度、
または必要により用いられるバインダーのガラス転移温
度（Ｔｇ）以上、３００℃以下の温度で加熱加圧する。
温度の上限値である３００℃を超えると封止部材が劣化
ないし破損してくる。その条件としては、圧力５００kg
〜６０００kg/cm² 、特に１０００kg〜４０００kg/cm ²
が好ましく、温度として４０℃、またはバインダーのガ
ラス転移温度（Ｔｇ）以上、３００℃以下、好ましくは
６０℃〜１５０℃、さらには７０〜１２０℃程度が好ま
しい。また、特にバインダーに熱可塑性樹脂を用いる場
合には、バインダーのガラス転移温度（Ｔｇ）以上であ
る必要があり、Ｔｇ＋数度以上であることが好ましい。
加圧時間としては、予定圧力到達後の保持時間にして１
〜３０分程度である。

【００２５】圧力を印加するための圧力伝達流体として
は、水、シリコンオイル等を挙げることができるが、取
り扱いのし易さなどから水系の圧力伝達流体が好まし
い。

【００２６】さらに、加熱による表面平滑化効果を改善
するために、誘電体ペーストを作製するとき、バインダ
ーとして熱可塑性のものを用いると効果的である。

【００２７】温間静水圧プレスの圧力伝達流体と、前記
複合基板前駆体との接触を避けるための真空包装時に、
前記誘電体グリーン層と前記真空包装材との付着、癒着
を防止するために、真空包装材と誘電体層グリーンの間
に剥離材を有する樹脂フィルムを挟むことが好ましい。

【００２８】このような樹脂フィルムとして、テトラア
セチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥ
Ｎ）、シンジオクタチックポリステレン（ＳＰＳ）、ポ
リフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート
（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡｒ）、ポリスルフォン
（ＰＳＦ）、ポリエステルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリ
エーテルイミド（ＰＥＩ）、管状ポリオレフィン、ブロ
ム化フェノキシ、ポリイミド（ＰＩ）等が挙げられ、特
にＰＥＴフィルム、ポリイミドフィルムが好ましい。

【００２９】また、これらのフィルム上に、アルミやニ
ッケル、ステンレス等の薄膜を蒸着法や、メッキ法等で
形成しても良い。このような金属膜は、樹脂フィルと比
較して、弾性率が１００倍程度大きく、薄い膜であって
も樹脂フィルムの機械的強度を向上させる効果があり、
温間静水圧プレスの加熱加圧処理による表面平滑化効果
をさらに効果的にすることができる。

【００３０】真空包装材は、複合基板と圧力伝達流体と
の接触を防止し、温間静水圧プレスの効果を妨げないも
のであれば特に限定されるものではなく、温間静水圧プ
レスに通常用いられている真空包装材用をいることがで
きる。具体的には、ポリウレタンシート、ナイロン・ポ
リエチレンシート等を挙げることができる。真空包装材
の内部は必ずしも真空である必要はなく、複合基板と真
空包装材とが密着していればよい。

【００３１】剥離材としては、例えばジメチルシリコー
ンを主体とするもののように、シリコーン系材料を用い
ることができる。シリコーン樹脂塗膜はフィルムに剥離
特性を付与する層であり、硬化性シリコーン樹脂を含有
する塗液をコーティングし乾燥、硬化させることで形成
させる。シリコーン樹脂塗料をコーティングする方法と
しては、リバースロールコート法、グラビアロールコー
ト法、エアーナイフコート法等公知の方法によりコーテ
ィングすることができる。

【００３２】得られた、複合基板上の誘電体グリーンの
表面粗さＲａは、好ましくは０．５μm以下である。こ
のような表面粗さは、表面が平坦な樹脂フィルムを用い
た真空包装材を用いることや、前記の誘電体グリーンと
の間に挿入する樹脂フィルムの表面を平坦なものとする
ことで、容易に達成できる。

【００３３】誘電体グリーンの焼成条件は、誘電体層の
種類に応じて適宣決定すればよいが、通常、脱バインダ
ー処理として、酸化性雰囲気中で３５０〜５００℃にて
１０分〜１０時間程度、脱バインダー処理後の焼成条件
として７５０〜１２００℃程度である。焼成温度が前記
範囲未満であると緻密化が不十分であり、前記範囲を超
えると電極層にダメージが入りやすくなる。また、焼成
時の温度保持時間は５分から１時間程度が好ましい。

【００３４】焼成後、さらにゾルゲル法によりＰＺＴ等
の誘電体を溶液塗布焼成法により形成し、表面を平滑化
させるとさらに効果的である。この場合、通常のゾルゲ
ル法により平滑化しても良いが、プロパンジオールなど
のジオール類（ＯＣ（ＣＨ₂）_n ＯＨ）の溶媒中に金属
化合物を溶解させることにより作製されるものが好まし
い。金属化合物原料として、金属アルコキシドがゾルゲ
ル溶液作製にはよく用いられるが、金属アルコキシドは
加水分解しやすいので、高濃度溶液を作製する場合、原
料の析出沈殿や溶液の固化を防ぐためにアセチルアセト
ネート化合物およびその誘導体を用いるのが好ましい。

【００３５】平坦化層の膜厚としては、０．１〜５μm
、特に０．５μm 以上が好ましい。

【００３６】本発明に用いる基板は、絶縁性を有し、そ
の上に形成される電極層、誘電体層を汚染することな
く、所定の強度を維持できるもので有れば特に限定され
るものではない。

【００３７】具体的な材料としては、アルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃ ）、石英ガラス（ＳｉＯ₂ ）、マグネシア（Ｍｇ
Ｏ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂ ）、ステ
アタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ₂ ）、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃
・２ＳｉＯ₂ ）、ベリリア（ＢｅＯ）、ジルコニア
（ＺｒＯ₂ ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリ
コン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ＋ＢｅＯ）等の
セラミック基板、結晶化ガラスなど耐熱性ガラス基板を
挙げることができる。その他、Ｂａ系、Ｓｒ系、及びＰ
ｂ系ペロブスカイトを用いることができ、この場合、誘
電体層と同系列の組成物を用いることができる。

【００３８】これらの中でも特にアルミナ基板がその機
械的強度、耐熱性から好ましい。また、基板材料とし
て、厚膜誘電体層と同系列の組成物を用いた場合、熱膨
張の違いによるそり、はがれ現象を生じないので好まし
い。

【００３９】基板には、そのほかにも結晶化ガラスや、
高耐熱ガラス等を用いてもよく、またホウロウ等の絶縁
処理を行った金属基板等も使用可能である。

【００４０】誘電体層を構成する材料としては、特に限
定されるものではなく、種々の誘電体材料を用いて良い
が、例えば高誘電率系誘電体材料である、ペロブスカイ
ト系強誘電体材料、即ちチタン酸系複合酸化物（ＢａＴ
ｉＯ₃ ，ＰＺＴ等）や、複合ペロブスカイト型リラクサ
ー強誘電体（ＰＭＮ，ＰＷＮ，ＰＦＷ等）、やタングス
テンブロンズ系強誘電体材料（ＰＢＮ，ＳＢＮ）等や、
これらの複合材料が、高誘電率が得られるため、特にＥ
Ｌ素子に適している。

【００４１】誘電体ペーストを調整する場合、有機バイ
ンダーを有していてもよい。有機バインダーとしては、
特に限定されるものではなく、セラミックス材のバイン
ダーとして一般的に使用されているものの中から、適宣
選択して使用すればよい。このような有機バインダーと
しては、エチルセルロース、アクリル樹脂、ブチラール
樹脂等が挙げられ、溶剤としては、α-ターピネオー
ル、ブチルカルビトール、ケロシン等が挙げられる。ペ
ースト中の有機バインダーおよび溶剤の含有量は、特に
限定されるものではなく、通常使用されている量、例え
ば有機バインダー１〜５wt％、溶剤１０〜５０wt％程度
とすればよい。

【００４２】有機バインダーとしては、これらの中でも
熱可塑性樹脂を用いると、本発明の温間静水圧プレス効
果がより効果的に発揮できるため望ましい。特に、アク
リル系、ブチラール系が好ましい。アクリル系樹脂とし
ては、メチルメタクリレート〔デュポン社製、商品名：
エルバサイト２０４６（Ｔｇ＝３５℃）等〕等が挙げら
れ、ブチラール系樹脂としては、積水化学社製、商品
名：エスレックＢＭＳ等が挙げられる。これらのなかで
も特にアクリル系樹脂が好ましい。

【００４３】さらに、誘電体層用ペースト中には、必要
に応じて各種分散材、可塑剤、絶縁体等の添加物が含有
されていても良い。

【００４４】誘電体層厚膜の抵抗率としては、１０⁸ Ω
・cm以上、特に１０¹⁰〜１０¹⁸ Ω・cm程度である。ま
た比較的高い誘電率を有する物質であることが好まし
く、その誘電率εとしては、好ましくはε＝１００〜１
００００程度である。膜厚としては、１００μm 以下、
特に５〜５０μｍが好ましく、さらには１０〜４０μｍ
が好ましい。

【００４５】本発明の複合基板は、その上に発光層、他
の絶縁層、他の電極層等の機能性膜を形成することによ
り、薄膜ＥＬ素子とすることができる。特に本発明の複
合基板の誘電体層の高誘電率材料を用いることで、良好
な特性の薄膜ＥＬ素子を得ることができる。本発明の複
合基板は焼結材料であるため、機能性膜である発光層を
形成した後に加熱処理を行うような薄膜ＥＬ素子にも適
している。

【００４６】本発明の複合基板を用いて薄膜ＥＬ素子を
得るには、誘電体層上に発光層／他の誘電体層／他の電
極層の順で形成すればよい。

【００４７】発光層の材料としては、例えば、月刊ディ
スプレイ ’９８４月号最近のディスプレイの技術
動向田中省作 p1〜10に記載されているような材料を
挙げることができる。具体的には、赤色発光を得る材料
として、ＺｎＳ、Ｍｎ／ＣｄＳＳｅ等、緑色発光を得る
材料として、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ、ＺｎＳ：Ｔｂ、Ｚｎ
Ｓ：Ｔｂ等、青色発光を得るための材料として、Ｓｒ
Ｓ：Ｃｅ、（ＳｒＳ：Ｃｅ／ＺｎＳ）ｎ、Ｃａ₂Ｇａ₂Ｓ
₄：Ｃｅ、Ｓｒ₂Ｇａ₂Ｓ₄：Ｃｅ等を挙げることができ
る。

【００４８】また、白色発光を得るものとして、Ｓｒ
Ｓ：Ｃｅ／ＺｎＳ：Ｍｎ等が知られている。

【００４９】これらのなかでも、上記ＩＤＷ(Internati
onal Display Workshop)’97 X.Wu"Multicolor Thin-Fi
lm Ceramic Hybrid EL Displays" p593 to 596 で検討
されている、ＳｒＳ：Ｃｅの青色発光層を有するＥＬに
本発明を適用することにより特に好ましい結果を得るこ
とができる。

【００５０】発光層の膜厚としては、特に制限されるも
のではないが、厚すぎると駆動電圧が上昇し、薄すぎる
と発光効率が低下する。具体的には、蛍光材料にもよる
が、好ましくは１００〜２０００nm、より好ましくは３
００〜１５００nm程度である。

【００５１】発光層の形成方法は、気相堆積法を用いる
ことができる。気相堆積法としては、スパッタ法や蒸着
法等の物理的気相堆積法や、ＣＶＤ法等の化学的気相堆
積法を挙げることができる。

【００５２】また、特に上記ＩＤＷに記載されているよ
うに、ＳｒＳ：Ｃｅの発光層を形成する場合には、Ｈ₂
Ｓ雰囲気下、エレクトロンビーム蒸着法により形成する
と、高純度の発光層を得ることができる。

【００５３】発光層の形成後、好ましくは加熱処理を行
う。加熱処理は、基板側から電極層、絶縁層、発光層と
積層した後に行ってもよいし、基板側から電極層、絶縁
層、発光層、絶縁層、あるいはこれに電極層を形成した
後にキャップアニールしてもよい。通常、キャップアニ
ール法を用いることが好ましい。熱処理の温度は、発好
材料にもよるが、好ましくは３００〜焼結温度、より好
ましくは４００〜９００℃程度、処理時間は１０〜６０
０分、特に１０〜１８０分程度である。アニール処理時
の雰囲気としては、大気雰囲気中、Ｎ₂、Ａｒ、Ｈｅ雰
囲気中等で行うことができる。また、６００℃以上の高
温で処理を行う場合には、Ｎ₂、Ａｒ、Ｈ₂等の不活性
ガス雰囲気が好ましい。

【００５４】発光層上に形成される絶縁層（他の絶縁
層）は、その抵抗率として、１０⁸Ω・cm以上、特に１
０¹⁰〜１０¹⁸Ω・cm程度が好ましい。また、比較的高い
誘電率を有する物質であることが好ましく、その誘電率
εとしては、好ましくはε＝３〜１０００程度である。

【００５５】この絶縁層の構成材料としては、例えば酸
化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸
化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、チタン酸ストロンチウム（Ｓ
ｒＴｉＯ₃）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、チタン酸
バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉ
Ｏ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、シリコンオキシナイト
ライド（ＳｉＯＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ニオブ酸
鉛（ＰｂＮｂ₂Ｏ₆）、ＰＭＮ〔Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）
Ｏ₃〕等を挙げることができ。

【００５６】これらの材料で絶縁層を形成する方法とし
ては、上記発光層と同様である。この場合の絶縁層の膜
厚としては、好ましくは２０〜１０００nm、特に５０〜
５００nm程度である。

【００５７】また、必要により設けられる上部電極層
（他の電極層）は、所定の発光波長域で透光性を有する
透明な電極が良い。この場合、上記ＺｎＯ、ＩＴＯなど
の透明電極を用いることが好ましい。

【００５８】また、この電極層は、シリコンを有するも
のでも良い。このシリコン電極層は、多結晶シリコン
（ｐ−Ｓｉ）であっても、アモルファス（ａ−Ｓｉ）で
あってもよく、必要により単結晶シリコンであってもよ
い。

【００５９】電極層は、主成分のシリコンに加え、導電
性を確保するため不純物をドーピングする。不純物とし
て用いられるドーパントは、所定の導電性を確保しうる
ものであればよく、シリコン半導体に用いられている通
常のドーパントを用いることができる。具体的には、
Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ等が挙げられ、これらのなか
でも、特にＢ、Ｐ、Ａｓ、ＳｂおよびＡｌが好ましい。
ドーパントの濃度としては０．００１〜５at％程度が好
ましい。

【００６０】これらの材料で電極層を形成する方法とし
ては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、印
刷焼成法など既存の方法を用いればよい。

【００６１】電極層の好ましい抵抗率としては、発光層
に効率よく電界を付与するため、１Ω・cm以下、特に
０．００３〜０．１Ω・cmである。電極層の膜厚として
は、形成する材料にもよるが、好ましくは５０〜１００
００nm、特に１００〜５０００nm、さらには１００〜３
０００nm程度である。

【００６２】上記のような方法により、複合基板、ＥＬ
素子を構成することができる。本発明の方法により、特
別な研磨工程を省略することができ、製造プロセスが簡
単にになり、製造コストを大幅に低減することができ
る。また、大型のディスプレイも容易に製造することが
できる。

【００６３】なお、上記例では、単一発光層のみの場合
を例示して説明したが、本発明の薄膜ＥＬ素子は、この
ような構成に限定されるものではなく、膜厚方向に発光
層を複数積層しても良いし、マトリックス状にそれぞれ
種類の異なる発光層（画素）を組み合わせて平面的に配
置するような構成としても良い。

【００６４】本発明の薄膜ＥＬ素子は、焼成により得ら
れる基板材料を用いることにより、高輝度の青色発光が
可能な発光層も容易に得られ、しかも、発光層が積層さ
れる誘電体層の表面が平滑であるため、高性能、高精細
のカラーディスプレイを構成することもできる。また、
比較的製造工程が容易であり、製造コストを低く抑える
ことができる。そして、効率の良い、高輝度の青色発光
が得られることから、白色発光の素子としてカラーフィ
ルターと組み合わせても良い。

【００６５】カラーフィルター膜には、液晶ディスプレ
イ等で用いられているカラーフィルターを用いればよい
が、ＥＬ素子の発光する光に合わせてカラーフィルター
の特性を調整し、取り出し効率、色純度を最適化すれば
よい。

【００６６】また、ＥＬ素子材料や、蛍光変換層が光吸
収するような短波長の外光をカットできるカラーフィル
ターを用いれば、素子の耐候性、表示のコントラストも
向上する。

【００６７】また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用
いてカラーフィルターの代わりにしても良い。

【００６８】蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を
吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させること
で、発光色の色変換を行うものであるが、組成として
は、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の３つから形成
される。

【００６９】蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高
いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いこ
とが望ましい。実際にはレーザー色素などが適してお
り、ローダミン系化合物、ペリレン系化合物、シアニン
系化合物、フタロシアニン系化合物（サブフタロシアニ
ン等も含む）ナフタロイミド系化合物、縮合環炭化水素
系化合物、縮合複素環系化合物、スチリル系化合物、ク
マリン系化合物等を用いればよい。

【００７０】バインダーは、基本的に蛍光を昇降しない
ような材料を選べはよく、フォトリソグラフィー、印刷
等で微細なパターニングが出来るようなものが好まし
い。

【００７１】光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りな
い場合に用いるが、必要のない場合は用いなくても良
い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しな
いような材料を選べばよい。

【００７２】本発明の薄膜ＥＬ素子は、通常、パルス駆
動、交流駆動され、その印加電圧は、５０〜３００Ｖ程
度である。

【００７３】なお、上記例では、複合基板の応用例とし
て、薄膜ＥＬ素子について記載したが、本発明の複合基
板はこのような用途に限定されるものではなく、種々の
電子材料等に適用可能である。例えば、薄膜／厚膜ハイ
ブリッド高周波用コイル素子等への応用が可能である。

【００７４】

【実施例】次に、実施例により本発明をより具体的に説
明する。以下の実施例で用いたＥＬ構造体は、複合基板
の誘電体層表面に、薄膜法により発光層、上部絶縁層、
上部電極を順次積層した構造を持つものである。

【００７５】＜実施例１＞Ａｇ−Ｐｄ粉末にバインダー
と溶媒を混合して作製したぺーストを、９９．５％Ａｌ
₂Ｏ₃基板上に１．５mm幅、ギャップ１．５mmのストライ
プ状のパターンに印刷し、１１０oC で数分間乾燥を行
った後、８５０℃で１５分焼成を行った。

【００７６】誘電体ペーストは平均粒径が約０．４μm
のＰｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ −ＰｂＴｉＯ₃ 粉末原料
にバインダーとして、エチルセルロース（ハーキュレス
社製、商品名：Ｎ２００）３wt％と溶媒としてα−ター
ピネオールを混合することにより作製した。この誘電体
ペーストを前記の電極のパターンを印刷焼成した基板上
に６回印刷、乾燥を繰り返した。得られた誘電体層グリ
ーンの厚みは約４０μmであった。次にこれら全体の構
造体をポリエチレン製樹脂フィルムにより真空パックを
行い、温間静水圧プレスにて、温度８５℃、４０００kg
/cm² の圧力で３分間加熱加圧を行った。最後にこれを
大気中９００℃で１５分焼成を行った。焼成後の厚膜誘
電体層の厚みは約３０μmであった。

【００７７】＜実施例２＞実施例１において、誘電体ペ
ーストを作製する際、バインダーにアクリル系熱可塑性
樹脂（メチルメタクリレート、デュポン社製、商品名：
エルバサイト２０４６、Ｔｇ＝３５℃）３．５wt％と溶
媒として塩化メチレン３５wt％、および可塑剤としてフ
タル酸ヘキシル２wt％を用いた。

【００７８】＜実施例３＞実施例２の誘電体グリーンを
形成した複合基板前駆体を真空パックする際に、誘電体
グリーンとポリエチレン製樹脂フィルムの真空パック材
との間にシリコーン系剥離材を塗布したPETフィルムを
挟みこんだ。

【００７９】＜実施例４＞実施例２において、誘電体ペ
ーストを作製する際、バインダーにポリメタクリル酸エ
ステル（Ｔｇ＝６５℃）を用いた。

【００８０】＜比較例１＞実施例１において、温間静水
圧プレスを行わない以外は、実施例１と同様にしてサン
プルを得た。

【００８１】＜比較例２＞実施例２において、静水圧プ
レスの条件を、温度２０℃、４０００kg/cm² の圧力で
３分間とした。

【００８２】以上の各実施例、比較例において、誘電体
層の表面粗度は、タリステップを用い、０．１mm／秒の
速さで０．８mmプローブを移動させることにより測定を
行った。また、誘電体層の電気特性を測定するために誘
電体層上に上部電極を形成した。上部電極は前記の電極
ペーストを１．５mm幅、ギャップ１．５mmのストライプ
状のパターンで前記の基板上電極のパターンに直交する
ように印刷乾燥を行い、その後８５０℃で１５分間の焼
成を行うことにより形成した。

【００８３】誘電特性はＬＣＲメータを用いて１kHzの
周波数で測定した。また絶縁抵抗は２５Vの電圧を１５
秒間印加した後、１分間保持した後の電流値を測定する
ことにより求めた。さらに試料に印加する電圧を１００
V/秒の速度で上げていき、０．１mA以上の電流が流れた
電圧値を破壊電圧とした。表面粗度および電気特性の測
定は１つの試料につき異なった部位で３回行い、その平
均値を測定値とした。

【００８４】実施例３の複合基板の電気特性は、誘電率
が約５０００、tanδが２．０%、比抵抗が８×１０¹¹Wc
m、破壊電圧が１４V/μmであった。

【００８５】ＥＬ素子は、上記実施例１〜４および比較
例で作製された誘電体基板上に、以下の方法で形成した
ゾルゲル溶液をスピンコーティング法にて塗布し、７０
０℃１５分間焼成する作業を数回繰り返すことで誘電体
基板上にゾルゲル膜を約０．５μm相当の厚さで形成し
た基板を用いた。

【００８６】ゾルゲル溶液の作成方法としては、８．４
９gの酢酸鉛三水和物と４．１７gの１，３プロパンジオ
ールを２時間、加熱攪拌し、透明な溶液を得た。これと
は別に３．７０gのジルコニウム・ノルマルプロポキシ
ド７０wt%１−プロパノール溶液と１．５８gのアセチル
アセトンを乾燥窒素雰囲気中で３０分間加熱攪拌し、こ
れに３．４１gのチタニウム・ジイソプロポキシド・ビ
スアセチルアセトネート７５wt%２−プロパノール溶液
と２．３２gの１，３プロパンジオ−ルを加え、更に２
時間加熱攪拌した。これら２つの溶液を８０℃で混合
し、乾燥窒素雰囲気中で２時間加熱攪拌し、褐色透明な
溶液が作製された。ＰＺＴ溶液はこの溶液を１３０℃で
数分間保持することにより副生成物を取り除き、更に３
時間加熱攪拌することにより作製された。

【００８７】このようにして形成された基板上に、上部
電極のない複合基板を２００oCに加熱した状態でＭｎを
ドープしたＺｎＳターゲットを用い、ＺｎＳ蛍光体薄膜
を厚さ０．７μm となるようスパッタリング法により形
成した後、真空中６００℃で１０分間熱処理した。次
に、第２絶縁層としてＳｉ₃Ｎ₄薄膜と第２電極としてＩ
ＴＯ薄膜をスパッタリング法により順次形成することに
よりＥＬ素子とした。発光特性は、得られた素子構造の
印刷焼成電極、ＩＴＯ透明電極から電極を引き出し、１
KHzのパルス幅５０μｓの電界を印加して測定した。

【００８８】以上の結果を表１に示す。

【００８９】

【表１】

【００９０】表１から本発明の効果が明らかである。

【００９１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電極層
や、印刷時のムラ、厚膜誘電体特有の表面のあれによる
影響で生じる誘電体層表面の凹凸が少なく、研磨行程等
が不要で、簡単に製造でき、薄膜発光素子に応用した場
合に高い表示品質が得られる複合基板の製造方法、複合
基板、及びこれを用いた薄膜ＥＬ素子を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合基板、ＥＬ素子の基本構成を示し
た断面図である。

【図２】従来のＥＬ素子の基本構成を示した断面図であ
る。

【符号の説明】

１基板２電極３厚膜誘電体層４発光層５絶縁層６透明電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２３Ｃ 14/06 Ｃ２３Ｃ 14/06 ＰＦターム(参考） 3K007 AB02 AB07 AB18 BA06 CA02 CB01 DA05 DB02 EA02 EC03 FA01 4G031 AA03 AA11 AA14 AA32 BA09 CA08 GA04 GA12 4K029 AA04 BA45 BA47 BA50 BA51 BA58 BB02 BC09 BD01 CA05 DC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気絶縁性を有する基板上に、少なくと
も電極層と厚膜法による誘電体グリーン層を有する複合
基板前駆体を形成し、これを温間静水圧プレス法を用い
て表面を平滑にし、その後焼成して複合基板を得る複合
基板の製造方法。
【請求項２】前記温間静水圧プレス法は４０℃以上、
または前記誘電体グリーン層のバインダーのガラス転移
温度（Ｔｇ）以上で処理される請求項１の複合基板の製
造方法。
【請求項３】前記誘電体グリーン層のバインダーに熱
可塑性樹脂を用いる請求項１または２の複合基板の製造
方法。
【請求項４】前記加熱加圧時に、圧力伝達流体と、前
記複合基板前駆体との接触を避けるための真空包装を用
い、この真空包装を行う際に、前記真空包装と前記誘電
体グリーン層との間に樹脂フィルムを介する請求項１〜
３のいずれかの複合基板の製造方法。
【請求項５】前記樹脂フィルムとの間に剥離材を有す
る請求項４の複合基板の製造方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかの方法により製
造され、得られた厚膜誘電体層の上に機能性薄膜が形成
される複合基板。
【請求項７】請求項６の複合基板上に、少なくとも発
光層と透明電極とを有するＥＬ素子。