JPH0744072B2 - Ｅｌ素子とその製造方法 - Google Patents
Ｅｌ素子とその製造方法Info
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- JPH0744072B2 JPH0744072B2 JP60072159A JP7215985A JPH0744072B2 JP H0744072 B2 JPH0744072 B2 JP H0744072B2 JP 60072159 A JP60072159 A JP 60072159A JP 7215985 A JP7215985 A JP 7215985A JP H0744072 B2 JPH0744072 B2 JP H0744072B2
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- green sheet
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は平型ディスプレイや面光源に利用されるEL（エ
レクトロルミネセンス）素子とその製造方法に関するも
のである。
レクトロルミネセンス）素子とその製造方法に関するも
のである。
（従来技術とその問題点） 螢光体物質に電圧を印加することにより発光を呈する、
所謂エレクトロルミネセンスが1936年に発見されて以
来、面光源や表示装置への応用を目的として多くの研究
開発が行なわれてきた。各種のEL素子構成が提案検討さ
れてきたが、現時点では絶縁体薄膜を挿入した交流駆動
の薄膜EL素子が輝度特性、安定性に優れ、各種のディス
プレイとして実用に供されている。第２図に代表的な２
重絶縁型薄膜EL素子の基本構造を示す（エス・アイ・デ
ィ・74・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーバーズ
84頁,SID74 diaest of tcchnical papers）。透明ガラ
ス基体21上にITOやネサ膜等の透明電極22、薄膜第１絶
縁体層23、ZnS:Mn等のエレクトロルミネセンスを呈する
螢光体薄膜からなる薄膜発光層24、更にその上に薄膜第
２絶縁体層25、Al薄膜等の背面電極26からなる多層薄膜
構造を有している。第１及び第２絶縁体層はY2O3，Ta2O
5，Al2O3，Si3N4，BaTiO3，SrTiO3等の透明誘電体薄膜
でありスパッタリングや蒸着等により形成されている。
このような絶縁体層は発光層内を流れる電流を制限し、
EL素子の動作の安定性，発光特性の改善に寄与すると共
に湿気や有害なイオンの汚染から発光層を保護しEL素子
の信頼性を改善するものである。しかしながら、このよ
うな素子においてもいくつかの実用上の問題がある。即
ち、素子の絶縁破壊を広い面積にわたって皆無にするこ
とが困難であり歩止りが低いことや、絶縁体層に電圧が
分割印加されるために発光に必要な素子に印加する駆動
電圧が高くなることである。前述の素子の絶縁破壊の問
題に関しては絶縁耐圧特性の良好な絶縁体層材料の採用
が要求される。また、発光駆動電圧に関しては絶縁体層
への印加電圧の分割分を少なくするためになるべく絶縁
体層の容量を大きくすることが好ましい。またこのよう
な交流駆動型EL素子の動作原理上、発光に寄与する発光
層内を流れる電流は絶縁体層の容量にほぼ比例する。従
って絶縁体層の容量を大きくすることは駆動電圧を低下
させると共に発光輝度を高くする点でも重要である。即
ち、絶縁体層としては、絶縁破壊耐圧が高く、容量の大
きいものが求められている。このような観点から絶縁体
層材料の良好さの指標として誘導率（ε）×絶縁破壊電
界（Eb.d）が広く採用されている。このε・Eb.d.値は
最低でもZnS発光層のε・Eb.d.値（約1.3μc/cm2）の約
３倍の値が実用的には必要である（アイ・イー・イー・
イー・トランザアクションズ・オン・エレクトロン・デ
ハイスズ IEEE Trans Electron Devices ED−24,p903
（1977）。Eb.d.が非常に大きい絶縁体物質であればε
が小さくても非常に薄い膜厚で使用することにより絶縁
体層の大きな容量を実現可能であるが、現実的には表示
装置や面光源として要求される広い面積にわたって微小
な汚れや微粒子の付着等の欠陥を皆無にすることはきわ
めて困難であり、数100Å程度以下の薄い絶縁体層の採
用は不敵である。このような観点から高誘電率の薄膜を
採用することが検討されている。例えばスパッタ法によ
り形成されたPbTiO3膜を絶縁体層として採用することに
より低電圧駆動が試みられている。（アイ・イー・イー
・イー・トランザクションズ・オン・エレクトロン・デ
ハイスズ,IEEE Trans Electron Devices ED−28,p698
（1981））PbTiO3スパッタ膜は最高190の比誘電率で0.5
MV/cmの絶縁耐圧を示すが、PbTiO3膜の成膜時の基板温
度は600℃程度の高温が必要であり実用的ではない。ま
た、比較的良好なε・Eb.d.値を示す薄膜としてスパッ
タによるSrTiO3膜が知られている（ジャパン・ディスプ
レイ・'83,Japan Display−'83,p76（1983））。SrTiO3
スパッタ膜の比誘電率は140,絶縁破壊電圧は1.5〜2MV/c
mでありε・Eb.d.値は19〜25μc/cm2である。これはPbT
iO3のε・Eb.d.値・７μc/cm2より優れている。しか
し、SrTiO3膜も成膜時に400℃の高基板温度が要求さ
れ、またスパッタ成膜中にITO透明電極を還元して黒化
させる等の実用上の問題がある。また、ZnS発光層との
密着性が弱い欠点があるほかに、これらの比較的高い誘
電率の絶縁体層を採用した薄膜EL素子は、絶縁破壊が生
じた場合、微小な破壊孔を残して破壊が完了する自己回
復型の破壊とはならず、実用的には致命的である伝播型
の破壊となる傾向が強い。
所謂エレクトロルミネセンスが1936年に発見されて以
来、面光源や表示装置への応用を目的として多くの研究
開発が行なわれてきた。各種のEL素子構成が提案検討さ
れてきたが、現時点では絶縁体薄膜を挿入した交流駆動
の薄膜EL素子が輝度特性、安定性に優れ、各種のディス
プレイとして実用に供されている。第２図に代表的な２
重絶縁型薄膜EL素子の基本構造を示す（エス・アイ・デ
ィ・74・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーバーズ
84頁,SID74 diaest of tcchnical papers）。透明ガラ
ス基体21上にITOやネサ膜等の透明電極22、薄膜第１絶
縁体層23、ZnS:Mn等のエレクトロルミネセンスを呈する
螢光体薄膜からなる薄膜発光層24、更にその上に薄膜第
２絶縁体層25、Al薄膜等の背面電極26からなる多層薄膜
構造を有している。第１及び第２絶縁体層はY2O3，Ta2O
5，Al2O3，Si3N4，BaTiO3，SrTiO3等の透明誘電体薄膜
でありスパッタリングや蒸着等により形成されている。
このような絶縁体層は発光層内を流れる電流を制限し、
EL素子の動作の安定性，発光特性の改善に寄与すると共
に湿気や有害なイオンの汚染から発光層を保護しEL素子
の信頼性を改善するものである。しかしながら、このよ
うな素子においてもいくつかの実用上の問題がある。即
ち、素子の絶縁破壊を広い面積にわたって皆無にするこ
とが困難であり歩止りが低いことや、絶縁体層に電圧が
分割印加されるために発光に必要な素子に印加する駆動
電圧が高くなることである。前述の素子の絶縁破壊の問
題に関しては絶縁耐圧特性の良好な絶縁体層材料の採用
が要求される。また、発光駆動電圧に関しては絶縁体層
への印加電圧の分割分を少なくするためになるべく絶縁
体層の容量を大きくすることが好ましい。またこのよう
な交流駆動型EL素子の動作原理上、発光に寄与する発光
層内を流れる電流は絶縁体層の容量にほぼ比例する。従
って絶縁体層の容量を大きくすることは駆動電圧を低下
させると共に発光輝度を高くする点でも重要である。即
ち、絶縁体層としては、絶縁破壊耐圧が高く、容量の大
きいものが求められている。このような観点から絶縁体
層材料の良好さの指標として誘導率（ε）×絶縁破壊電
界（Eb.d）が広く採用されている。このε・Eb.d.値は
最低でもZnS発光層のε・Eb.d.値（約1.3μc/cm2）の約
３倍の値が実用的には必要である（アイ・イー・イー・
イー・トランザアクションズ・オン・エレクトロン・デ
ハイスズ IEEE Trans Electron Devices ED−24,p903
（1977）。Eb.d.が非常に大きい絶縁体物質であればε
が小さくても非常に薄い膜厚で使用することにより絶縁
体層の大きな容量を実現可能であるが、現実的には表示
装置や面光源として要求される広い面積にわたって微小
な汚れや微粒子の付着等の欠陥を皆無にすることはきわ
めて困難であり、数100Å程度以下の薄い絶縁体層の採
用は不敵である。このような観点から高誘電率の薄膜を
採用することが検討されている。例えばスパッタ法によ
り形成されたPbTiO3膜を絶縁体層として採用することに
より低電圧駆動が試みられている。（アイ・イー・イー
・イー・トランザクションズ・オン・エレクトロン・デ
ハイスズ,IEEE Trans Electron Devices ED−28,p698
（1981））PbTiO3スパッタ膜は最高190の比誘電率で0.5
MV/cmの絶縁耐圧を示すが、PbTiO3膜の成膜時の基板温
度は600℃程度の高温が必要であり実用的ではない。ま
た、比較的良好なε・Eb.d.値を示す薄膜としてスパッ
タによるSrTiO3膜が知られている（ジャパン・ディスプ
レイ・'83,Japan Display−'83,p76（1983））。SrTiO3
スパッタ膜の比誘電率は140,絶縁破壊電圧は1.5〜2MV/c
mでありε・Eb.d.値は19〜25μc/cm2である。これはPbT
iO3のε・Eb.d.値・７μc/cm2より優れている。しか
し、SrTiO3膜も成膜時に400℃の高基板温度が要求さ
れ、またスパッタ成膜中にITO透明電極を還元して黒化
させる等の実用上の問題がある。また、ZnS発光層との
密着性が弱い欠点があるほかに、これらの比較的高い誘
電率の絶縁体層を採用した薄膜EL素子は、絶縁破壊が生
じた場合、微小な破壊孔を残して破壊が完了する自己回
復型の破壊とはならず、実用的には致命的である伝播型
の破壊となる傾向が強い。
以上のように誘電率、ε・Eb.d.値の大きな絶縁体薄膜
層を採用し、低電圧駆動，高輝度，発光特性，絶縁破壊
に対する安定性を実現することは現実的には困難であ
る。
層を採用し、低電圧駆動，高輝度，発光特性，絶縁破壊
に対する安定性を実現することは現実的には困難であ
る。
また、EL素子の安定性や特性改善のための熱処理工程の
ためにガラス基体はアルカリ・フリーで且つ高い軟化点
の高価格なものを使用する必要があり薄膜EL素子のコス
ト高の原因にもなっている。このように高価なガラスを
採用しても600℃以下のプロセス温度に限定する必要が
ある。また、透明電極として使用しているITO膜の比抵
抗が十分小さくなく、更にITO膜を厚くしてもちいた場
合にはエッジ部での絶縁破壊が発生しやすくなるために
0.2ミクロン程度以下の厚さにする必要があり、電極抵
抗を十分小さくすることができず、より大面積，大表示
容量のディスプレイの実現の阻害要因となっていた。
ためにガラス基体はアルカリ・フリーで且つ高い軟化点
の高価格なものを使用する必要があり薄膜EL素子のコス
ト高の原因にもなっている。このように高価なガラスを
採用しても600℃以下のプロセス温度に限定する必要が
ある。また、透明電極として使用しているITO膜の比抵
抗が十分小さくなく、更にITO膜を厚くしてもちいた場
合にはエッジ部での絶縁破壊が発生しやすくなるために
0.2ミクロン程度以下の厚さにする必要があり、電極抵
抗を十分小さくすることができず、より大面積，大表示
容量のディスプレイの実現の阻害要因となっていた。
以上のように従来の薄膜EL素子は構成材料が高価であ
り、また歩止りが低く、更に高耐電圧の高価な駆動回路
が必要であり表示装置として高価格なものにならざるを
得ず、また大面積化も困難であった。
り、また歩止りが低く、更に高耐電圧の高価な駆動回路
が必要であり表示装置として高価格なものにならざるを
得ず、また大面積化も困難であった。
（発明の目的） 以上述べたように従来のガラス基板上に多層薄膜で形成
された薄膜EL素子の有する種々の欠点を解決した、高信
頼で且つ低電圧駆動で高輝度発光するEL素子とその製造
方法を提供することが本発明の目的である。
された薄膜EL素子の有する種々の欠点を解決した、高信
頼で且つ低電圧駆動で高輝度発光するEL素子とその製造
方法を提供することが本発明の目的である。
（発明の構成） 本発明によればセラミックの基体と所定のパターンに形
成された厚膜電極と高誘電率セラミックの第１絶縁体層
が積層された構造のグリーンシート法により製造された
積層セラミック構造体上にZnS:Mn,ZnS:TbF3,ZnS:SmF3等
の薄膜発光層，薄膜の第２絶縁体層,ITO等の透明導電膜
からなる透明電極が積層された構造か、あるいは該構造
において薄膜の第２絶縁体層が省略された構造のEL素子
が得られる。また前記積層セラミック構造体が第１絶縁
体層としてPbを含む複合ペロブスカイトからなり1000℃
以下の低温焼成により製造されるEL素子の製造方法が得
られる。
成された厚膜電極と高誘電率セラミックの第１絶縁体層
が積層された構造のグリーンシート法により製造された
積層セラミック構造体上にZnS:Mn,ZnS:TbF3,ZnS:SmF3等
の薄膜発光層，薄膜の第２絶縁体層,ITO等の透明導電膜
からなる透明電極が積層された構造か、あるいは該構造
において薄膜の第２絶縁体層が省略された構造のEL素子
が得られる。また前記積層セラミック構造体が第１絶縁
体層としてPbを含む複合ペロブスカイトからなり1000℃
以下の低温焼成により製造されるEL素子の製造方法が得
られる。
（構成の詳細な説明） 本発明のEL素子の基本構造を第１図に示す。本発明のEL
素子はセラミック基体11と厚膜第１電極12,高誘電率セ
ラミック第１絶縁体層13とからなる積層セラミック構造
体と真空蒸着、スパッタリング法、CVD法等で形成され
る薄膜発光層14薄膜第２絶縁体層15、透明第２電極16か
らなる基本構造を有している。尚、薄膜第２絶縁体層を
省略した片絶縁構造としてもよい。発光層や第２絶縁体
層は通常の薄膜EL素子と同様であり、本発明のEL素子は
要するに基体，第１電極，第１絶縁体層がグリーンシー
トを積層焼成して作成される積層セラミック構造体であ
るとともに第１絶縁体層が高誘電率材料で構成されてい
ることを特徴としている。更に、該第１絶縁体層をPbを
含む複合ペロブスカイト材料とすることにより低温焼成
プロセスにより製造することを特徴とするものである。
素子はセラミック基体11と厚膜第１電極12,高誘電率セ
ラミック第１絶縁体層13とからなる積層セラミック構造
体と真空蒸着、スパッタリング法、CVD法等で形成され
る薄膜発光層14薄膜第２絶縁体層15、透明第２電極16か
らなる基本構造を有している。尚、薄膜第２絶縁体層を
省略した片絶縁構造としてもよい。発光層や第２絶縁体
層は通常の薄膜EL素子と同様であり、本発明のEL素子は
要するに基体，第１電極，第１絶縁体層がグリーンシー
トを積層焼成して作成される積層セラミック構造体であ
るとともに第１絶縁体層が高誘電率材料で構成されてい
ることを特徴としている。更に、該第１絶縁体層をPbを
含む複合ペロブスカイト材料とすることにより低温焼成
プロセスにより製造することを特徴とするものである。
尚、本発明のEL素子はセラミック基板上に順次積層され
た透明電極側から表示を見て使用するものであり、通常
のガラス基板を使用するものと異なりセラミック製の基
体や第１電極、第１絶縁体層は透光性である必要はな
く、かえって表示のコントラストを上げる効果のために
濃く着色されている方が好ましい。
た透明電極側から表示を見て使用するものであり、通常
のガラス基板を使用するものと異なりセラミック製の基
体や第１電極、第１絶縁体層は透光性である必要はな
く、かえって表示のコントラストを上げる効果のために
濃く着色されている方が好ましい。
上記のような積層セラミック構造体は通常のグリーンシ
ートの積層技術により製造される。即ち基体となるセラ
ミック原料粉末にバインダ混合し泥漿，キャスティング
成膜し、グリーンシートを製造する。セラミックの内部
電極となる第１電極はグリーンシートにスクリーン印刷
法などにより印刷される。更に同様の工程により高誘電
率誘電体材料を原料とした第１絶縁体層となるグリーン
シートを作成する。尚、第１電極の厚膜印刷は該グリー
ンシートに印刷形成しても良い。以上の基体部及び第１
絶縁体層となるグリーンシートを厚膜電極面を埋設する
ように積層圧着後、焼成し積層セラミック構造部が作成
される。尚、基体部は第１絶縁体層と同一の材料により
構成しても良いが材料コストや電極の容量を低減するた
めにアルミナ系やそれにガラスフリットが混入された低
コストの低誘電率の絶縁体セラミックとする方が好まし
い。EL素子では第１電極と第２電極で画定された部分で
発光表示を行なうものであり、電極は電流供給の機能と
画素表示の機能を兼るものであり、各種の表示装置への
応用に応じて任意のパターンに形成されるものである。
第１電極のパターン形成は印刷法により容易に実現され
る。通常、EL素子の表示パネルにおいては極端に微細な
電極パターンが要求されることはほとんどなく、スクリ
ーン印刷法で十分であり、大面積に低コストで電極形成
できる利点を有している。微細なパターンが要求れる場
合にはフォトリゾグラフ技術を援用して厚膜電極の微細
パターンを形成しても良い。
ートの積層技術により製造される。即ち基体となるセラ
ミック原料粉末にバインダ混合し泥漿，キャスティング
成膜し、グリーンシートを製造する。セラミックの内部
電極となる第１電極はグリーンシートにスクリーン印刷
法などにより印刷される。更に同様の工程により高誘電
率誘電体材料を原料とした第１絶縁体層となるグリーン
シートを作成する。尚、第１電極の厚膜印刷は該グリー
ンシートに印刷形成しても良い。以上の基体部及び第１
絶縁体層となるグリーンシートを厚膜電極面を埋設する
ように積層圧着後、焼成し積層セラミック構造部が作成
される。尚、基体部は第１絶縁体層と同一の材料により
構成しても良いが材料コストや電極の容量を低減するた
めにアルミナ系やそれにガラスフリットが混入された低
コストの低誘電率の絶縁体セラミックとする方が好まし
い。EL素子では第１電極と第２電極で画定された部分で
発光表示を行なうものであり、電極は電流供給の機能と
画素表示の機能を兼るものであり、各種の表示装置への
応用に応じて任意のパターンに形成されるものである。
第１電極のパターン形成は印刷法により容易に実現され
る。通常、EL素子の表示パネルにおいては極端に微細な
電極パターンが要求されることはほとんどなく、スクリ
ーン印刷法で十分であり、大面積に低コストで電極形成
できる利点を有している。微細なパターンが要求れる場
合にはフォトリゾグラフ技術を援用して厚膜電極の微細
パターンを形成しても良い。
以上述べたように、本発明のEL素子は第１絶縁体層と基
体の間に電極が埋設された積層セラミック構造体上に薄
膜発光層が形成されるものであるが、交流型EL素子の重
要な構成要素である絶縁体層をセラミックで構成するこ
とによって絶縁体層の大容量と高い絶縁破壊強度が実現
される。従来の薄膜EL素子での絶縁体薄膜の比誘電率は
一般的な材料では５〜25程度であり、厳しい製造条件で
達成されるPbTiO3薄膜等においても100〜200程度である
が、本発明のグリーンシートの焼成により得られるセラ
ミックでは適当な高誘電率材料の選定により10,000以上
もの高い比誘電率さえ容易に実現することが可能であ
る。また誘電率がこのように大きいためにε・Eb.d.値
も従来の薄膜絶縁体層に比較して数10倍から100倍もの
値が実現される。従って、例えば30ミクロンの厚さで形
成しても、この第１絶縁体層の容量は通常の薄膜EL素子
で採用されているY2O3，Si3N4、Ta2O5，Al2O3等の一般
的な絶縁体層の容量より２桁も大きく、また薄膜絶縁体
層として前述のPbTiO3やSrTiO3薄膜と比較しても10倍程
度の大容量が容易に実現される。また、数10ミクロンも
の厚さで用いることができるので絶縁破壊のない素子が
実現される。従って、高誘電率セラミックの絶縁体層の
採用により絶縁破壊に安定な、且つ大容量の絶縁体層が
実現され、低電圧駆動で高輝度発光特性が可能となる。
体の間に電極が埋設された積層セラミック構造体上に薄
膜発光層が形成されるものであるが、交流型EL素子の重
要な構成要素である絶縁体層をセラミックで構成するこ
とによって絶縁体層の大容量と高い絶縁破壊強度が実現
される。従来の薄膜EL素子での絶縁体薄膜の比誘電率は
一般的な材料では５〜25程度であり、厳しい製造条件で
達成されるPbTiO3薄膜等においても100〜200程度である
が、本発明のグリーンシートの焼成により得られるセラ
ミックでは適当な高誘電率材料の選定により10,000以上
もの高い比誘電率さえ容易に実現することが可能であ
る。また誘電率がこのように大きいためにε・Eb.d.値
も従来の薄膜絶縁体層に比較して数10倍から100倍もの
値が実現される。従って、例えば30ミクロンの厚さで形
成しても、この第１絶縁体層の容量は通常の薄膜EL素子
で採用されているY2O3，Si3N4、Ta2O5，Al2O3等の一般
的な絶縁体層の容量より２桁も大きく、また薄膜絶縁体
層として前述のPbTiO3やSrTiO3薄膜と比較しても10倍程
度の大容量が容易に実現される。また、数10ミクロンも
の厚さで用いることができるので絶縁破壊のない素子が
実現される。従って、高誘電率セラミックの絶縁体層の
採用により絶縁破壊に安定な、且つ大容量の絶縁体層が
実現され、低電圧駆動で高輝度発光特性が可能となる。
このような高誘電率の絶縁体セラミック層はグリーンシ
ート法により厚さの均一性よく低コストで大面積に製造
することができる。厚さは製造上の問題や素子としての
安定性の点で数ミクロン以上あることが好ましい。ま
た、厚くすることにより局所的な絶縁破壊に対して安定
性は向上するが、当然厚さに反比例して容量が減少する
と共に、表示素子とした場合の隣接表示画素とのクロス
トークの問題が生じるために300ミクロン以下が好まし
い。本発明のEL素子の利点を明確にするためにはこのセ
ラミック層の比誘電率は数100以上とすることが好まし
いが、グリーンシート法により1,000〜20,000程度の高
誘電率セラミック層は各種の材料組成で製造可能であ
る。しかし一般的には酸化雰囲気での高い焼成温度が要
求され第１電極としてPt,Au,Pd等の高価な貴金属ペース
トを使用する必要がある。BaTiO3系の特殊な材料では中
性還元雰囲気中で焼結できるものもあり、この場合はニ
ッケルを電極材料として使用することも可能である。し
かしながら製造容易さや特性の安定性の点でPbを含む複
合ペロブスカイトを代表とする低温焼成型の高誘電材料
を使用することがもっとも好ましく、低価格なAgやAg含
有量の多いAg−Pd合金を採用することができる。
ート法により厚さの均一性よく低コストで大面積に製造
することができる。厚さは製造上の問題や素子としての
安定性の点で数ミクロン以上あることが好ましい。ま
た、厚くすることにより局所的な絶縁破壊に対して安定
性は向上するが、当然厚さに反比例して容量が減少する
と共に、表示素子とした場合の隣接表示画素とのクロス
トークの問題が生じるために300ミクロン以下が好まし
い。本発明のEL素子の利点を明確にするためにはこのセ
ラミック層の比誘電率は数100以上とすることが好まし
いが、グリーンシート法により1,000〜20,000程度の高
誘電率セラミック層は各種の材料組成で製造可能であ
る。しかし一般的には酸化雰囲気での高い焼成温度が要
求され第１電極としてPt,Au,Pd等の高価な貴金属ペース
トを使用する必要がある。BaTiO3系の特殊な材料では中
性還元雰囲気中で焼結できるものもあり、この場合はニ
ッケルを電極材料として使用することも可能である。し
かしながら製造容易さや特性の安定性の点でPbを含む複
合ペロブスカイトを代表とする低温焼成型の高誘電材料
を使用することがもっとも好ましく、低価格なAgやAg含
有量の多いAg−Pd合金を採用することができる。
以上説明した積層セラミック構造体の上に蒸着やスパッ
タ等の薄膜プロセスにより発光層等を形成し本発明のEL
素子が得られる。表面状態を改良するために積層セラミ
ック表面を発光層の成膜前に研磨しても良いが、研磨せ
ずに直接発光層を形成しても特別な不都合は生じない。
タ等の薄膜プロセスにより発光層等を形成し本発明のEL
素子が得られる。表面状態を改良するために積層セラミ
ック表面を発光層の成膜前に研磨しても良いが、研磨せ
ずに直接発光層を形成しても特別な不都合は生じない。
（実施例） アルミナとホウケイ酸鉛ガラスからなる粉末にバインダ
ー混合し、泥漿とした後キャスティング成膜により厚さ
0.7mmのセラミック基体となるグリーンシートを作成し
た。このセラミック生シート上にスクリーン印刷により
Agが85原子パーセント、Pdが15原子パーセントからなる
Ag−Pdペーストを0.33ミリ巾、ピッチ0.55ミリのストラ
イプ状のパターンに形成した。低温焼成用のPb系複合ペ
ロブスカイト材料としてPb（Fe2/3W1/3）0.3（Fe1/2Nb
1/2）0.7O3の予焼粉末にバインダ混合、キャスティング
成膜を行ない40ミクロン厚さの第１絶縁体層用のグリー
ンシートを作成した。このグリーンシートを前述の電極
パターンが印刷された基体用のグリーンシート上に積層
圧着し、端部の不用部分を切断したのち950℃で焼成し
積層セラミック構造体を作成した。この焼成により約10
％の収縮があったが、そりの発生はなかった。次にZnS
とMnの共蒸着法によりZnS:Mnを0.3ミクロンの厚さに真
空蒸着した。特性の改善のためにAr中で650℃,2時間の
熱処理を行なった。この後、Ta2O5とAl2O3の混合物から
なるターゲットを使用してスパッタ法によりTaAIO絶縁
体層を0.3ミクロン形成し第２絶縁体層とした。次にス
パッタ法によりITO膜を0.4ミクロンを形成し、前記のAg
−Pd厚膜ストライプ電極と直交する配置で0.3mm巾、0.5
mmピッチにエッチングし透明ストライプ電極とした。
尚、ITO膜は0.4ミクロンと厚いために面積抵抗は約５オ
ームであり低くできた。
ー混合し、泥漿とした後キャスティング成膜により厚さ
0.7mmのセラミック基体となるグリーンシートを作成し
た。このセラミック生シート上にスクリーン印刷により
Agが85原子パーセント、Pdが15原子パーセントからなる
Ag−Pdペーストを0.33ミリ巾、ピッチ0.55ミリのストラ
イプ状のパターンに形成した。低温焼成用のPb系複合ペ
ロブスカイト材料としてPb（Fe2/3W1/3）0.3（Fe1/2Nb
1/2）0.7O3の予焼粉末にバインダ混合、キャスティング
成膜を行ない40ミクロン厚さの第１絶縁体層用のグリー
ンシートを作成した。このグリーンシートを前述の電極
パターンが印刷された基体用のグリーンシート上に積層
圧着し、端部の不用部分を切断したのち950℃で焼成し
積層セラミック構造体を作成した。この焼成により約10
％の収縮があったが、そりの発生はなかった。次にZnS
とMnの共蒸着法によりZnS:Mnを0.3ミクロンの厚さに真
空蒸着した。特性の改善のためにAr中で650℃,2時間の
熱処理を行なった。この後、Ta2O5とAl2O3の混合物から
なるターゲットを使用してスパッタ法によりTaAIO絶縁
体層を0.3ミクロン形成し第２絶縁体層とした。次にス
パッタ法によりITO膜を0.4ミクロンを形成し、前記のAg
−Pd厚膜ストライプ電極と直交する配置で0.3mm巾、0.5
mmピッチにエッチングし透明ストライプ電極とした。
尚、ITO膜は0.4ミクロンと厚いために面積抵抗は約５オ
ームであり低くできた。
このようにして作成したEL素子はセラミックの第１絶縁
体層の容量が非常に大きいためにこの層での電圧降下は
ほとんどなく、また、発光層の高温熱処理による結晶性
やMnの分布が改善され、更に電極抵抗が低いことも加わ
って、交流パルス電圧印加による発光開始電圧は55Vと
低く、且つ発光輝度は80V,500Hzで約500cd/m2と良好な
特性を示した。なお、薄膜の第２絶縁体層を排除した片
絶縁構造の場合は電流値が大きく発光効率を悪くしてい
たが、発光開始電圧は40V程度と低く、また発光輝度は
同程度であった。本実施例の素子では200Vまでの電圧印
加においても絶縁破壊は皆無であり高い安定性を示し
た。
体層の容量が非常に大きいためにこの層での電圧降下は
ほとんどなく、また、発光層の高温熱処理による結晶性
やMnの分布が改善され、更に電極抵抗が低いことも加わ
って、交流パルス電圧印加による発光開始電圧は55Vと
低く、且つ発光輝度は80V,500Hzで約500cd/m2と良好な
特性を示した。なお、薄膜の第２絶縁体層を排除した片
絶縁構造の場合は電流値が大きく発光効率を悪くしてい
たが、発光開始電圧は40V程度と低く、また発光輝度は
同程度であった。本実施例の素子では200Vまでの電圧印
加においても絶縁破壊は皆無であり高い安定性を示し
た。
以上のような良好な発光特性と安定性はZnS:Mn以外に縁
色発光のZnS:TbF3や赤色発光のZnS:SmF3等を発光層とし
た場合も同様であり本発明のEL素子構造の有効性が示さ
れた。
色発光のZnS:TbF3や赤色発光のZnS:SmF3等を発光層とし
た場合も同様であり本発明のEL素子構造の有効性が示さ
れた。
（発明の効果） 以上説明したように本発明のEL素子は高安定，低電圧駆
動，高輝度発光，高コントラストであり、電極抵抗も低
くできるためにセグメント表示から大表示容量のドット
マトリックス表示まで可能とするものである。また、絶
縁破壊による素子の破壊がほとんどなく歩止りが改善さ
れ、また積層セラミックの採用や厚膜プロセスは従来の
高価格なガラス基板、薄膜プロセスの多用に比較してコ
スト低減が実現されるものである。更に駆動電圧の低電
圧化により大巾な駆動回路部の低コスト化をももたらす
ものであり本発明の工業的価値は大である。
動，高輝度発光，高コントラストであり、電極抵抗も低
くできるためにセグメント表示から大表示容量のドット
マトリックス表示まで可能とするものである。また、絶
縁破壊による素子の破壊がほとんどなく歩止りが改善さ
れ、また積層セラミックの採用や厚膜プロセスは従来の
高価格なガラス基板、薄膜プロセスの多用に比較してコ
スト低減が実現されるものである。更に駆動電圧の低電
圧化により大巾な駆動回路部の低コスト化をももたらす
ものであり本発明の工業的価値は大である。
第１図は本発明のEL素子の断面を模式的に示したもので
ある。第２図は従来の薄膜EL素子の断面構造を示したも
のである。 11…セラミック基体、12…厚膜第１電極、13…高誘電率
セラミック第１絶縁体層、14,24…薄膜発光層、15,25…
薄膜第２絶縁体層、16…透明第２電極、21…ガラス基
板、22…透明電極、23…薄膜第１絶縁体層、26…背面電
極
ある。第２図は従来の薄膜EL素子の断面構造を示したも
のである。 11…セラミック基体、12…厚膜第１電極、13…高誘電率
セラミック第１絶縁体層、14,24…薄膜発光層、15,25…
薄膜第２絶縁体層、16…透明第２電極、21…ガラス基
板、22…透明電極、23…薄膜第１絶縁体層、26…背面電
極
Claims (3)
- 【請求項１】電気絶縁性の基板と所定のパターンに形成
された第１電極と第１絶縁体層とエレクトロルミネセン
スを生じる発光層と第２の電極が順次積層された構造体
か、あるいは該構造体の発光層と第２電極の間に第２の
絶縁体層が介設されてなる構造体のEL素子において、前
記基板がセラミックであり、前記第１絶縁体層が粉末原
料を焼結させて得られる高誘電率のセラミックであり、
発光層及び第２絶縁体層が薄膜であり、第２電極が透明
電極であることを特徴とするEL素子。 - 【請求項２】特許請求範囲第１項記載のEL素子において
第１絶縁体層がPbを含む複合ペロブスカイトからなるセ
ラミックであることを特徴とするEL素子。 - 【請求項３】主に酸化物からなる粉末原料にバインダー
を混合し泥漿とした後キャスティングにより第１のグリ
ーンシートを作成する工程と高誘電率酸化物粉末を主原
料としバインダー混合し、泥漿とした後キャスティング
により第２のグリーンシートを作成する工程と第１のグ
リーンシートあるいは第２のグリーンシートあるいは両
方のグリーンシートに電極を印刷する工程と第１のグリ
ーンシートと第２のグリーンシートを積層圧着し焼成す
ることにより積層セラミック構造体を作成する工程と、
該積層セラミック構造体上にZnS:MnやZnS:TbF3等のEL発
光層薄膜を形成する工程と透明電極となる透明導電薄膜
を形成する工程を含むことを特徴とするEL素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072159A JPH0744072B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | Ｅｌ素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072159A JPH0744072B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | Ｅｌ素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61230296A JPS61230296A (ja) | 1986-10-14 |
| JPH0744072B2 true JPH0744072B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=13481192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60072159A Expired - Lifetime JPH0744072B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | Ｅｌ素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744072B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001143872A (ja) * | 1999-11-11 | 2001-05-25 | Tdk Corp | 複合基板およびそれを用いたエレクトロルミネセンス素子 |
| JP2002280173A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Tdk Corp | 複合基板の製造方法、この製造方法により得られた複合基板、ｅｌ素子 |
| US6914023B2 (en) | 2002-07-16 | 2005-07-05 | Tdk Corporation | Substrate for flat panel display and thin film electroluminecence element |
| US7973747B2 (en) | 2004-10-28 | 2011-07-05 | Panasonic Corporation | Display and display driving method |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63216295A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-08 | 株式会社日立製作所 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子 |
| US6771019B1 (en) | 1999-05-14 | 2004-08-03 | Ifire Technology, Inc. | Electroluminescent laminate with patterned phosphor structure and thick film dielectric with improved dielectric properties |
| KR100443276B1 (ko) | 2000-02-07 | 2004-08-04 | 티디케이가부시기가이샤 | 복합기판 및 이를 사용한 ｅｌ소자 |
| US6577059B2 (en) * | 2000-11-17 | 2003-06-10 | Tdk Corporation | Thin-film EL device, and its fabrication process |
| US7105200B2 (en) | 2001-09-10 | 2006-09-12 | Noritake Co., Limited | Method of producing thick-film sheet member |
| JP4528923B2 (ja) * | 2005-12-05 | 2010-08-25 | 学校法人金沢工業大学 | Ｅｌ素子 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55113295A (en) * | 1979-02-23 | 1980-09-01 | Fujitsu Ltd | El indicator |
| JPS5829881A (ja) * | 1981-08-13 | 1983-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電場発光素子 |
| JPS6025197A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-07 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜電場発光素子 |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP60072159A patent/JPH0744072B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001143872A (ja) * | 1999-11-11 | 2001-05-25 | Tdk Corp | 複合基板およびそれを用いたエレクトロルミネセンス素子 |
| JP2002280173A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Tdk Corp | 複合基板の製造方法、この製造方法により得られた複合基板、ｅｌ素子 |
| US6914023B2 (en) | 2002-07-16 | 2005-07-05 | Tdk Corporation | Substrate for flat panel display and thin film electroluminecence element |
| US7973747B2 (en) | 2004-10-28 | 2011-07-05 | Panasonic Corporation | Display and display driving method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61230296A (ja) | 1986-10-14 |
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