(57)【要約】【課題】  電気抵抗が小さく、かつ、温度上昇が抑えられた平板型表示素子を提供する。【解決手段】  平板型表示素子は、同一平面上に配された複数の下電極２０と、同一平面上に配された複数の上電極６と、複数の下電極２０と複数の上電極６との間に配された発光層４とを少なくとも備える。隣り合う下電極２０間にそれぞれ絶縁層２７が設けられており、下電極２０と絶縁層２７とが交互に配設されて下電極基板２を構成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に配された複数の下電極と、同一平面上に配された複数の上電極と、前記複数の下電極と前記複数の上電極との間に配された発光層とを少なくとも備えた平板型表示素子であって、
隣り合う前記下電極間にそれぞれ絶縁層が設けられており、前記下電極と前記絶縁層とが交互に配設されて下電極基板を構成していることを特徴とする平板型表示子素子。
【請求項２】
前記複数の下電極が配された平面の法線方向に沿った前記下電極の寸法をＴE、前記下電極と前記絶縁層との交互配設方向に沿った前記下電極の寸法をＷEとすると、ＴE＞ＷEである請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項３】
前記下電極は金属板又は金属粉体焼結体からなる請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項４】
前記下電極は、銅、銅合金、鉄ニッケル合金、又は、Ｃｒ2Ｏ3膜を有する鉄合金を含む請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項５】
前記下電極と電気的に導通し、前記下電極に駆動電圧を印加するための下電極端子が、前記下電極の前記上電極とは反対側の端縁に設けられている請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項６】
前記下電極端子は一体成形により前記下電極に設けられている請求項５に記載の平板型表示素子。
【請求項７】
前記下電極端子を介してプリント回路基板に実装されている請求項５に記載の平板型表示素子。
【請求項８】
前記下電極基板を構成する前記絶縁層はガラスセラミックからなる請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項９】
前記ガラスセラミックは、アルミナ粉とホウ珪酸ガラスとの混合物からなる請求項８に記載の平板型表示素子。
【請求項１０】
前記ガラスセラミックは、比誘電率が高い物質とホウ珪酸ガラスとの混合物からなる請求項８に記載の平板型表示素子。
【請求項１１】
前記下電極基板の前記下電極と前記絶縁層との交互配設方向の一端又は両端に、ガラスセラミック層が設けられている請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項１２】
前記ガラスセラミック層上に前記上電極と電気的に導通し、前記上電極に駆動電圧を印加するための上電極端子が設けられている請求項１１に記載の平板型表示素子。
【請求項１３】
前記上電極の側端に対向する前記下電極の部分に凹部が設けられている請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項１４】
前記凹部に絶縁物が詰められている請求項１３に記載の平板型表示素子。
【請求項１５】
前記絶縁物が、結晶構造がプロヴスカイト型である酸化物強誘電体物質からなる請求項１４に記載の平板型表示素子。
【請求項１６】
前記下電極基板を構成する前記絶縁層の前記上電極側の面が黒色である請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項１７】
前記絶縁物の前記上電極側の面が黒色である請求項１４に記載の平板型表示素子。
【請求項１８】
前記絶縁物が、Ｍｎが添加されたチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を含む請求項１４に記載の平板型表示素子。
【請求項１９】
前記下電極と前記絶縁層との交互配設方向と直交する前記下電極の面に孔又は窪みが設けられている請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項２０】
前記複数の下電極が配された平面の法線方向に沿った前記絶縁層の寸法ＴIは、前記法線方向に沿った前記下電極の寸法ＴEより小さい請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項２１】
前記下電極基板の前記上電極とは反対側の面に封止層を備える請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項２２】
前記封止層がＳｎＯ・Ｐ2Ｏ5系ガラスからなる請求項２１に記載の平板型表示素子。
【請求項２３】
前記封止層がエポキシ樹脂からなる請求項２１に記載の平板型表示素子。
【請求項２４】
前記発光層が蛍光体発光層である請求項１に記載の平板型表示素子。
【請求項２５】
同一平面上に配された複数の下電極と、同一平面上に配された複数の上電極と、前記複数の下電極と前記複数の上電極との間に配された発光層とを少なくとも備えた平板型表示素子の製造方法であって、
前記下電極を形成するための帯状の導電性材料と絶縁性材料とを交互に積層する工程を含むことを特徴とする平板型表示素子の製造方法。
【請求項２６】
前記導電性材料と前記絶縁性材料とを交互に積層してブロックを作製し、次いで、複数の前記ブロックを同一平面上に配置する請求項２５に記載の平板型表示素子の製造方法。
【請求項２７】
赤、緑、青の各色に対応した３枚の前記導電性材料と前記絶縁性材料とを交互に積層してピースを作製し、次いで複数の前記ピースを積層してブロックを作製し、次いで複数の前記ブロックを同一平面上に配置する請求項２５に記載の平板型表示素子の製造方法。
【請求項２８】
前記ピースは積層方向に沿った貫通孔を有し、前記貫通孔を利用して前記ピースの位置を規制しながら、複数の前記ピースを積層する請求項２７に記載の平板型表示素子の製造方法。
【請求項２９】
前記ブロックは積層方向に沿った貫通孔を有し、前記貫通孔を利用して前記ブロックの位置を規制しながら、複数の前記ブロックを同一平面上に配置する請求項２６又は２７に記載の平板型表示素子の製造方法。
【請求項３０】
前記導電性材料と前記絶縁性材料との交互積層物を焼成し、次いで前記交互積層物の積層方向と略平行な側面を研磨し、次いで前記研磨された側面に誘電体層を積層する請求項２５に記載の平板型表示素子の製造方法。
【請求項３１】
前記ブロックの側面に誘電体層、前記発光層、上側絶縁層をこの順に積層した後、複数の前記ブロックを同一平面上に配置し、次いで前記上側絶縁層上に上電極、透明封止層をこの順に積層する請求項２６又は２７に記載の平板型表示素子の製造方法。
【請求項３２】
前記ブロックを焼成した後、複数の前記ブロックを同一平面上に配置し、次いで前記ブロック上に誘電体層を積層する請求項２６又は２７に記載の平板型表示素子の製造方法。
【請求項３３】
前記発光層が蛍光体発光層である請求項２５に記載の平板型表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置等に使用される平板型表示素子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイデバイスとして平面型のディスプレイが注目されており、一例としてプラズマディスプレイが実用化されている。プラズマディスプレイは大型化が容易であること、高い輝度が得られること、視野角が広いことなどから注目されている。しかし、ディスプレイの構造が複雑であり、その製造工程も複雑であるため、改良が進んではいるものの現時点ではまだ高価である。
【０００３】
また、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）現象を利用するディスプレイも提案されている。発光材料に無機物を使ったＥＬディスプレイは、無機ＥＬ素子と呼ばれている。その無機ＥＬ素子では、無機蛍光体に電極を配置し、電圧印加により加速された電子が蛍光体発光層に注入され、蛍光体発光層中の発光中心となる原子又はイオンが励起され、それが元の基底状態に戻る際に発光する。蛍光体発光層はスパッタなどの気相堆積法により形成され、その上下に誘電体層が設けられて蛍光体発光層は電気的に絶縁される。このように無機ＥＬ素子は、上下電極間に蛍光体発光層を挟み、前記蛍光体発光層に電界をかけることにより発光する原理を利用して、文字や画像（以下「画像等」という。）を表示する。単一光表示はもちろん可能であるが、単一光を色変換層により色変換してフルカラー表示することもできる。
【０００４】
下電極（背面電極）の形成方法としては、従来、アルミナ等のセラミックス基板の上にＡｇ／Ｐｔペーストをスクリーン印刷して乾燥及び焼成して形成する提案（特許文献１参照）や、厚み１〜２μｍのＩＴＯをガラス基板に埋め込んで形成する提案（特許文献２参照）がある。
【特許文献１】米国特許第５,７５６,１４７号明細書
【特許文献２】特公昭５８−１５４１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カラー陰極線管の蛍光体ストライプと同様に画面縦方向に延在するストライプ構造を有する色変換層を採用した場合、赤、緑、青の３原色が画面横方向へ並べられることから、上電極よりも下電極の方が電極幅を狭く、およそ上電極の１／３に設計する必要がある。
【０００６】
そのため、特に下電極の電気抵抗が問題となる。とりわけ、表示パネルの大型化に伴い電極長が増大するために、下電極の電気抵抗が一層増大し電極配線部におけるエネルギーロスが無視できず発熱の問題が発生する。
【０００７】
下電極の低抵抗化を図る手段としては、電極幅を広くする方法や電極の厚みを厚くする方法などがある。しかしながら、前者は表示の解像度を低下させるので高解像度を要求される表示パネルには適用できない。また、後者は、電極の厚さに応じて凹凸が形成されるので、その上に形成する層に変形を与える。すなわち、多数のストライプ状の電極を平行に配置する場合、電極のある部分はその厚み分だけ凸状になり、電極のない部分は凹状になる。この凹凸模様はこの上に積層される層に転写され、蛍光体発光層の均一性にも影響を与える場合がある。より具体的には、多数のストライプ状の下電極が形成された基板表面の凹凸の高低差が大きくなると、その上に形成される誘電体層や蛍光体発光層の厚みが、下電極の側端上の部分において薄くなり、その薄くなった部分で絶縁破壊を生じるといった問題がある。
【０００８】
その対策として、特許文献１では、下電極の厚みよりも誘電体層の厚みを厚くして、具体的には誘電体層の厚みを３０〜１００μｍにしてその上に平滑層を設けている。また、特許文献２では基板に下電極を埋め込むことにより表面の凹凸を解消している。
【０００９】
しかし、いずれも幅寸法以上に厚みの厚い下電極を形成することはできず、下電極の厚みの上限はおよそ９μｍであった。従って、下電極の低抵抗化は不十分であった。
【００１０】
さらに、電界エネルギーが光エネルギーへ変換される際のエネルギー変換ロスによって、蛍光体発光層が発熱する問題がある。無機ＥＬ素子は、水の進入を防止するため、ガラスなどによって封止され、外部から密閉されているので、電極や蛍光体発光層などパネル内部で発生した熱の多くが蓄積されやすい。その結果として、エネルギー変換ロスはパネル内部や、前面パネルの温度を上昇させ、使用者に不快感を与えるだけでなく、漏洩電流を増加させることから信頼性の低下や消費電力が増大する問題がある。
【００１１】
さらに、画面サイズの拡大に伴う課題として、アルミナまたはガラス基板のそり、きず、割れ、たわみや、熱工程での割れに伴う製造歩留まりロスの問題がある。また、大型のアルミナまたはガラス基板上にスクリーン印刷、スパッタ、蒸着などによる成膜工程は、製造設備の大型化が不可欠となり設備投資額が増大する問題がある。また、蛍光体発光層は一般にスパッタもしくは電子ビーム蒸着によって成膜されるが、膜厚や膜質の均一化に課題があって、大画面になるほどディスプレイの画面中央部と周辺部とで輝度差が顕著になるという問題がある。
【００１２】
本発明は、電気抵抗が小さく、かつ、温度上昇が抑えられた平板型表示素子とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の平板型表示素子は、同一平面上に配された複数の下電極と、同一平面上に配された複数の上電極と、前記複数の下電極と前記複数の上電極との間に配された発光層とを少なくとも備える。そして、隣り合う前記下電極間にそれぞれ絶縁層が設けられており、前記下電極と前記絶縁層とが交互に配設されて下電極基板を構成していることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の平板型表示素子の製造方法は、同一平面上に配された複数の下電極と、同一平面上に配された複数の上電極と、前記複数の下電極と前記複数の上電極との間に配された発光層とを少なくとも備えた平板型表示素子の製造方法であって、前記下電極を形成するための帯状の導電性材料と絶縁性材料とを交互に積層する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電気抵抗が小さく、かつ、温度上昇が抑えられた平板型表示素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
発光層として蛍光体発光層を備えたエレクトルミネッセンス素子（以下、「ＥＬ素子」という）を例に説明する。
【００１７】
本発明のＥＬ素子は、同一平面上に配された複数の下電極を備える下電極基板と、蛍光体発光層（以下、単に「発光層」という）と、同一平面上に配された複数の上電極とを少なくとも備える。これら以外の構成要素を備えていても良く、例えば、図１に示すように、ＥＬ素子は、下から上に、封止層１、下電極基板２、誘電体層３、発光層４、上側絶縁層５、上電極６、透明封止層７が、この順に積層されていても良い。図２はこのＥＬ素子の概略斜視図である。以下の説明の便宜のために、図１に示すように、発光層４の発光面の法線方向をＺ軸、Ｚ軸と直交し略矩形状の発光層４の長辺と平行な軸をＸ軸、Ｚ軸と直交し略矩形状の発光層４の短辺と平行な軸をＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を設定する。Ｚ軸方向をＥＬ素子の厚み方向と呼び、Ｚ軸方向において封止層１側を背面側と呼ぶ。
【００１８】
下電極基板２は、Ｘ軸方向を長辺方向とする略矩形状の平板形状であり、ＸＹ平面と平行な面上においてＸ軸方向に交互に密着して配設された下電極２０と絶縁層２７とを備える。図３は、下電極基板２の基本構成単位を示した分解斜視図である。下電極２０及び絶縁層２７は、いずれも略帯状であり、その長手方向をＹ軸方向にして配置される。このような下電極基板２により以下の効果が得られる。
【００１９】
第１に、下電極２０のＺ軸方向の寸法（厚さ）ＴEを容易に大きくすることができる。従って、解像度を低下させることなく、下電極２０の電気抵抗を小さくすることができ、下電極２０の発熱を抑制できる。
【００２０】
第２に、下電極２０の材料を適切に選択することにより、その熱伝導性能を向上できる。しかも、下電極２０は下電極基板２の表裏間に延びている。従って、発光層４で発生した熱を下電極２０を介して背面（封止層１側の面）から放出できるので、ＥＬ素子の動作中における温度上昇を抑制できる。更に、これにより、電極間に流れる漏れ電流の増加を防止できるので、低消費電力化を実現でき、また、絶縁耐力が向上することにより信頼性が向上する。
【００２１】
第３に、下電極２０の発光層４側端と絶縁層２７の発光層４側端とが略同一面を構成するので、下電極基板２の発光層４側の面には凹凸がほとんど形成されない。従って、従来のＥＬ素子において問題になっていた、下電極の上に形成される誘電体層３や発光層４の厚みが、下電極の側端上の部分において薄くなり、その部分で絶縁破壊を生じるという問題も発生しない。
【００２２】
第４に、隣り合う下電極２０間の絶縁が、その間の絶縁層２７により確実に確保されるので、歩留まりがよく、誤動作の少ないＥＬ素子を実現できる。
【００２３】
第５に、下電極２０のＺ軸方向の寸法ＴEを容易に大きくすることができるので、下電極２０が断線する可能性を低減できる。従って、下電極２０の断線による線状の映像欠陥の発生を防止できる。
【００２４】
図３に示すように、下電極２０のＺ軸方向の寸法（下電極２０が後述する下電極端子２１を備える場合は、これを除いた寸法）をＴE、Ｘ軸方向の寸法（幅）をＷEとすると、ＴE＞ＷEを満足することが好ましい。これにより、下電極２０のＸＺ断面の面積を容易に拡大できるので、下電極２０の低抵抗化が可能になり、発熱を抑制できる。同時に、高解像度化も可能である。下電極２０のＺ軸方向の寸法ＴEは、下電極基板２のＺ軸方向の寸法（厚さ）とほぼ一致する。なお、図３において、下電極２０、絶縁層２７、及び上電極６以外のＥＬ素子の構成要素の図示は省略している。
【００２５】
下電極２０の幅ＷEはＥＬ素子の解像度設計で決定され、例えば画面サイズが７インチのＱＶＧＡ表示を行うＥＬ素子であれば０．１ｍｍである。
【００２６】
下電極２０は、導電性を有する金属板又は金属粉体焼結体を用いて構成することができる。特に、下電極２０は金属板からなることが好ましい。下電極２０が金属板であると、誘電体層３を積層する前に、誘電体層３を積層する面を研磨することでこの面の平滑性を容易に高めることができる。誘電体層３が形成される下地表面の平滑性が高いと、より薄い膜でも絶縁性を確保でき、静電容量の大きな誘電体層３を形成することができる。その結果、駆動電圧を低減でき、消費電力が小さくなる。また駆動回路をより安価に作製できる。
【００２７】
下電極２０の材料として、銅、銅合金、鉄ニッケル合金、又は、Ｃｒ2Ｏ3膜を有する鉄合金を用いることができる。銅及び銅合金は、下電極２０の電気伝導性と熱伝導性とを向上させることができる。この結果、ＥＬ素子の温度上昇を低減できる。鉄ニッケル合金は、絶縁層２７と熱膨張係数差が小さいので、下電極２０と絶縁層２７との良好な密着性を確保でき、ＥＬ素子の信頼性が向上する。Ｃｒ2Ｏ3膜を有する鉄合金は、絶縁層２７に含まれるガラス成分との接合強度が強いので、下電極２０と絶縁層２７との良好な密着性を確保でき、ＥＬ素子の信頼性が向上する。
【００２８】
下電極２０への駆動電圧の印加は、例えば図２において下電極基板２のＹ軸方向の端から行うことができる。しかしながら、下電極２０の上電極６とは反対側の端縁に下電極端子２１（後述する図４参照）を設け、これを介して駆動電圧を印加することが好ましい。これにより、ＥＬ素子の画面寸法にかかわらず、配線長さを短縮化することができるので、電気抵抗を小さくすることができる。また、下電極端子２１を利用して背面から放熱することができるので、熱伝導性が向上し、ＥＬ素子の温度上昇を抑制できる。
【００２９】
この下電極端子２１は、一体成形により下電極２０に設けられていることが好ましい。例えば、金属板を用いて下電極２０を作製する場合、下電極端子２１を含めた形状に金属板を打ち抜き成形することにより作製することができる。これにより、下電極端子２１の形成を効率よく行うことができる。
【００３０】
この下電極端子２１を介してＥＬ素子はプリント回路基板に実装されていることが好ましい。即ち、プリント回路基板上にＥＬ素子の背面を対向させて、下電極端子２１をプリント回路基板上の配線パターンにハンダなどで接続する。これにより、配線長を短縮化することができる。また、下電極端子２１及びプリント回路基板を介してＥＬ素子の熱を背面から放熱することができる。
【００３１】
絶縁層２７の材料は、特に限定はないが、例えばガラスセラミックを用いることができる。これにより、焼成温度を１０００℃以下にすることができる。その結果、ＥＬ素子を、その背面側にてプリント回路基板に実装する場合に、プリント回路基板の配線パターンを形成する材料として、汎用されている銅（融点１０８４℃）を使用することが可能になる。
【００３２】
絶縁層２７の材料として用いられる上記ガラスセラミックは、アルミナ粉とホウ珪酸ガラスとの混合物を含むことが好ましい。これにより、発光層４の焼成温度（例えば７００〜８００℃）で絶縁層２７が軟化しないので、下電極基板２の歪み発生を防止できる。
【００３３】
あるいは、絶縁層２７の材料として用いられるガラスセラミックは、比誘電率が高い物質（例えばチタン酸バリウム）と、ホウ珪酸ガラスとの混合物を含んでいても良い。これにより、比誘電率が高い物質が誘電体層３を焼成する際に種結晶として作用して、誘電体層３の結晶を大きく成長させ、高誘電率の誘電体層３を形成することができる。
【００３４】
絶縁層２７の上電極６側の面が黒色であることが好ましい。下電極基板２上に積層される発光層４などの膜が薄い場合、外光が反射して表示画像のコントラストを低下させる。絶縁層２７の上電極６側の面、即ち、発光層４の非発光領域に対応する部分を黒色にすることにより、外光反射を低減して表示画像のコントラストを向上できる。絶縁層２７の側面を黒色にするためには、例えば、Ｍｎが添加されたチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を含む材料を絶縁層２７中に混入させるか、又はその側面に塗布することにより可能である。
【００３５】
図２に示すように、下電極基板２の下電極２０と絶縁層２７との交互配設方向（Ｘ軸方向）の一端又は両端にガラスセラミック層２８を設けても良い。この場合、このガラスセラミック層２８上に上電極６と電気的に導通する上電極端子６１を形成することが好ましい。これにより、この上電極端子６１を介して上電極６に駆動電圧を印加することができるので、配線が容易になる。このような上電極端子６１は、例えば、スパッタ法などにより上電極６を形成する場合に、ガラスセラミック層２８上にも上電極６を延長して設けることにより容易に形成できる。なお、ガラスセラミック層２８は、絶縁層２７と同じ材料を用いて同様の手法で形成することができる。
【００３６】
以上のような下電極基板２は、下電極２０を形成するための帯状の導電性材料と絶縁層２７を形成するための帯状の絶縁性材料とを交互に積層する工程を経て製造できる。得られた交互積層物を、必要に応じて焼成しても良い。このとき、積層方向（Ｘ軸方向）に加圧しながら焼成すると、下電極２０と絶縁層２７との密着性が向上するので好ましい。
【００３７】
このような製造方法を採ることにより、一般に下電極のパターン形成方法として行われている、スパッタ法で導電膜を形成した後にフォトリソグラフィー法でパターンニングする一連の工程が不要となる。
【００３８】
下電極基板２は、必要な全ての導電性材料と絶縁性材料とを一度に交互に積層して作製しても良いが、例えば図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示す工程を経て作製しても良い。即ち、図４（Ａ）に示すように、赤、緑、青の各色に対応した３枚の導電性材料片２０ａと３枚の絶縁性材料片２７ａとを交互に積層して、図４（Ｂ）に示すようなピース８１を得る。次いで、複数のピース８１を積層して図４（Ｃ）に示すようなブロック８２を得る。その後、複数のブロック８２を一平面上に配置し接合する。
【００３９】
このとき、導電性材料片２０ａに、下電極端子２１を一体に形成しておいてもよい。例えば、導電性材料片２０ａが金属板からなる場合、下電極端子２１を一体に打ち抜き加工しておいてもよい。
【００４０】
複数のブロック８２の配置方法としては、例えば図５（Ａ）に示すようにブロック８２をＸ軸方向に並べることができる。もちろん、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２方向に碁盤目状に並べても良い。あるいは、図５（Ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に沿った複数のブロック８２の位置をずらしながらＸ軸方向に並べることもできる。この場合、Ｙ軸方向の両側端にはみ出したブロック８２を切断線Ａ−Ａに沿って切り落とす。
【００４１】
このように、ピース８１及びブロック８２を作製することにより、画面寸法が異なるＥＬ素子であっても、同一寸法のピース８１及びブロック８２を用いて、使用個数及び配置を変更するだけで容易に作製できる。また、画面寸法が大きなＥＬ素子を作製する場合であっても、導電性材料片２０ａ及び絶縁性材料片２７ａの長さを長くする必要がないので、これらの積層工程が容易になり、生産性が向上する。
【００４２】
図４（Ｂ）に示すように、ピース８１は、積層方向（Ｘ軸方向）に沿った第１貫通孔８１ａを有しても良い。位置規制棒（図示せず）を第１貫通孔８１ａに挿入して複数のピース８１の相対位置を規制しながら、複数のピース８１を積層することにより、積層精度の良好なブロック８２を作製することができる。
【００４３】
同様に、図４（Ｃ）に示すように、ブロック８２は、積層方向（Ｘ軸方向）に沿った第２貫通孔８２ａを有しても良い。位置規制棒（図示せず）を第２貫通孔８２ａに挿入して複数のブロック８２の相対位置を規制しながら、複数のブロック８２を配置し接合することにより、積層精度の良好な下電極基板２を作製することができる。
【００４４】
このように第１及び第２貫通孔８１ａ，８２ａを利用して積層すると、側面の凹凸を小さくすることができるので、この上に形成される層（例えば誘電体層３）の厚みの均一性を確保しやすい。
【００４５】
第１及び第２貫通孔８１ａ，８２ａは、図４（Ａ）に示すように、導電性材料片２０ａ及び絶縁性材料片２７ａに予め貫通孔２０ｂ，２７ｂを形成しておくことで形成しても良いし、ピース８１及びブロック８２を作製した後に形成しても良い。
【００４６】
なお、上記の説明では、ブロック８２を、予め作製した複数のピース８１を積層することにより作製したが、ピース８１を予め作製することなく、複数の導電性材料片２０ａと複数の絶縁性材料片２７ａとを交互に積層してブロック８２を作製することも可能である。
【００４７】
前記ブロック８２（及び／又は前記ピース８１）を作成する場合において、焼成工程は、ブロック８２（及び／又はピース８１）の状態で行ってもよいし、複数のブロック８２（及び／又は複数のピース８１）を一平面上に配置し接合した後に行ってもよい。いずれの場合においても、導電性材料と絶縁性材料との交互積層物を焼成した後、積層方法と略平行な側面、即ち誘電体層３が形成される側の面を研磨し、研磨した面に誘電体層３を形成することが好ましい。これにより誘電体層３が形成される面の平滑性を向上させることができるので、薄く且つ絶縁性の良好な誘電体層３を形成できる。
【００４８】
前記ブロック８２（又は前記ピース８１）の下電極端子２１が形成された面と反対側の面（発光層４と対向することになる面）に、誘電体層３、発光層４、及び上側絶縁層５を形成した後に、前記ブロック８２（又は前記ピース８１）を一平面上に配置して接合し、その後、上側絶縁層５上に上電極６、透明封止層７を積層しても良い。この製造方法によれば、以下の効果が得られる。
【００４９】
第１に、誘電体層３、発光層４、及び上側絶縁層５を、大面積の下電極基板２ではなく、小面積のブロック８２（又は前記ピース８１）に成膜すればよいので、膜厚や膜質の均一化が容易に達成できる。したがって、従来技術で課題であった、表示画面の中央部と周辺部との輝度差が解決できる。
【００５０】
第２に、成膜設備や搬送設備などの製造設備をＥＬ素子の表示画面の大きさに合わせて個別に製作する必要がないので、設備投資額を小さくできる。
【００５１】
第３に、従来技術ではディスプレイが大型化するほど、自重によって基板がたわみ、画像に歪みが生じる問題があった。これに対して、本発明では、下電極基板２は金属とセラミックとが交互積層された構造であり、積層された面に対して直交する面は機械強度が高い。この機械強度の高い面に発光層が積層されるため、被積層面が小面積化されることと相俟って自重によるたわみの問題が発生しない。
【００５２】
あるいは、ピース８１又はブロック８２を焼成した後、ＥＬ素子に必要な数のピース８１又はブロック８２を一平面上に配置し接合し、次いで、下電極端子２１が形成された面と反対側の面（発光層４と対向することになる面）に、誘電体層３、発光層４、上側絶縁層５、上電極６、透明封止層７等、必要な層を積層しても良い。これにより、一度に大面積に効率よく成膜できる。
【００５３】
図６（Ａ）は、本発明の別の実施形態に係るＥＬ素子の下電極基板を構成する下電極２０及び絶縁層２７と上電極６とを示した分解斜視図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の矢印６Ｂから見た下電極及６び上電極６の相対的位置関係を示した拡大側面図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、下電極２０、絶縁層２７、及び上電極６以外のＥＬ素子の構成要素の図示は省略している。本実施形態では、上電極６の側端６ａに対向する下電極２０の部分に凹部２２が設けられている。
【００５４】
上電極６と下電極２０との間に配される発光層４などが薄い場合、上電極６の側端６ａには、いわゆるエッジ効果により電界９が集中しやすい。従って、側端６ａと下電極２０との間に漏洩電流が流れる可能性がある。ところが、下電極２０に凹部２２が設けられると、側端６ａと下電極２０との間の距離が拡大し、電界９が緩和されるので、漏洩電流を低減することができる。
【００５５】
凹部２２の深さ（Ｚ軸方向寸法）Ｄは、下電極２の同方向の寸法ＴEの１／２以下であることが好ましい。下電極基板２の機械的強度を確保するためである。
【００５６】
この凹部２２には、図６（Ｂ）に示すように、絶縁物２５が埋められていることが好ましい。これにより、下電極２０の発光層４側の面、即ち誘電体層３が形成される面の平滑性を向上させることができるので、薄く且つ絶縁性の良好な誘電体層３を形成できる。
【００５７】
絶縁物２５の材料としては特に限定はなく、例えばセラミック及びガラスの混合物を用いることができる。セラミック及びガラスの混合物を用いると、含有されるセラミックの粉末が誘電体層３を焼成する際に種結晶として作用して、誘電体層３の結晶を大きく成長させ、高誘電率の誘電体層３を形成することができる。特に、絶縁物２５の材料が、結晶構造がプロヴスカイト型である酸化物強誘電体物質を含むと、この効果が大きくなるので好ましい。
【００５８】
絶縁物２５の上電極６側の面が黒色であることが好ましい。これにより、絶縁層２７の上電極６側の面を黒色にするのと同じ理由により、外光反射を低減して表示画像のコントラストを向上できる。絶縁物２５の上電極６側の面を黒色にするためには、例えば、絶縁物２５中に、Ｍｎが添加されたチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を混入させることにより可能である。
【００５９】
図７に示すように、下電極２０と絶縁層２７との交互配設方向（Ｘ軸方向）と直交する下電極２０の面に孔２３が設けられていても良い。これにより以下の効果が得られる。第１に、下電極２０の柔軟性を高めて、修正困難な下電極基板２の反りの発生を防止できる。第２に、下電極２０を軽量化でき、ＥＬ素子の軽量化が可能になる。第３に、孔２３内に絶縁層２７の材料が侵入することにより、下電極２０と絶縁層２７との固着強度を向上させることができる。孔２３に代えて非貫通の窪みであっても上記の効果は得られるが、下電極２０を貫通する貫通孔であると、下電極２０を挟む両側の絶縁層２７が孔２３を介して接続されるので、下電極２０と絶縁層２７との固着強度が更に向上する。
【００６０】
図３及び図６では絶縁層２７のＺ軸方向の寸法は、下電極２０のＺ軸方向の寸法ＴEとほぼ同じとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、絶縁層２７のＺ軸方向の寸法ＴIは、下電極２０のＺ軸方向の寸法ＴEより小さくても良い。このような細幅のストライプ状の絶縁層２７を下電極２０のＺ軸方向の両端縁に沿って配置しても良い。これにより、絶縁層２７の材料の使用量を少なくすることにより、コスト及び重量を低減することができる。
【００６１】
下電極基板２と発光層４との間に誘電体層３を設けても良い。発光層４を効率よく発光させるためである。
【００６２】
誘電体層３の材料として、プロヴスカイト型結晶構造の強誘電体を使用することが好ましい。例えば、ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＢａＴａ2Ｏ6，ＰｂＮｂＯ3，ＰｂＴｉＯ3，ＫＮｂＯ3，ＮａＮｂＯ3，ＰｂＺｒＯ3等を使用できる。中でも、鉛などの環境負荷物質を含まないＢａＴｉＯ3や、Ｚｒを少量添加したＢａＺｒ(x)Ｔｉ(1-x)Ｏ3，０．０５≦ｘ≦０．３が好ましい。これにガラスバインダーを添加すると焼成温度を低減できるので好ましい。ガラスバインダーを添加しない場合の焼成温度は１３００℃、ガラスバインダーを添加した場合には９００℃以下にすることができる。ＰｂＮｂＯ3やＰｂＴｉＯ3を用いれば、焼成温度をより低くすることができる。
【００６３】
誘電体層３の厚さは、５μｍ以上３００μｍ以下の範囲であることが好ましい。例えば５μｍ程度に設定することができる。
【００６４】
誘電体層３は、下電極基板２上に、スクリーン印刷法、グリーンシートからの熱転写法、または、エアロゾルデポジション（ＡＤ）法で形成することができる。誘電体層３をＡＤ法で成膜すれば緻密な膜を形成できるので、その表面を簡単に研磨すれば、表面凹凸を数ｎｍ程度に抑えて、表面を平滑化できる。また、緻密な膜を形成できるので、電気絶縁性が高い。そのため、より一層、薄膜化することが可能であり、その結果、駆動電圧を低減でき、消費電力が小さくなる。また駆動回路をより安価に作製できる。
【００６５】
発光層４としては、ＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕ又はＢａＳｒ2Ｓ4：Ｅｕを用いることができる。発光層４はスパッタ法又は電子ビーム蒸着法により形成することができる。
【００６６】
上側絶縁層５としては、例えばＡｌ2Ｏ3の薄膜を用いることができる。
【００６７】
誘電体層３と発光層４との間、及び発光層４と上側絶縁層５との間に、バリア層を設けても良い。これにより、発光層４に酸素が拡散して発光が阻害されるのを防止できる。また、発光層４にＨ2Ｏが混入するのを防止できる。バリア層としては、例えば厚さ０．２μｍ程度のＺｎＳ層を用いることができる。
【００６８】
上電極６としては、インジウム−錫合金（ＩＴＯ）からなる透明電極を用いることができる。上電極６は、図１に示されているように、Ｘ軸方向に沿った帯状に形成される。ガラスセラミック層２８上に上電極端子６１を形成する場合、上電極６と上電極端子６１とを連続して形成する。
【００６９】
透明封止層７としては例えばガラス板を用いることができる。
【００７０】
透明封止層７と上電極６との間に、赤、緑、青に対応する色変換層を設けることで、カラー表示が可能なＥＬ素子を実現できる。各色の色変換層は、各下電極２０に対応してＹ軸に沿って帯状に配置される。
【００７１】
下電極基板２の上電極６とは反対側の面に、封止層１を設けてもよい。外部からの水の侵入を防止して、ＥＬ素子の信頼性を向上させるためである。封止層１は、例えばコーティング等により形成することができる。
【００７２】
封止層１の材料は特に制限はないが、下電極基板２と熱膨張係数が近似した材料であると、熱によるＥＬ素子の反りや封止層１と下電極基板２との界面剥離を防止できるので好ましい。
【００７３】
例えば、封止層１の材料として低温シール用無鉛フリットであるＳｎＯ・Ｐ2Ｏ5系ガラスを用いることができる。ＳｎＯ・Ｐ2Ｏ5系ガラスは、低温で溶融するので、封止層１の形成時の熱で発光層４の組成比が変化するのを防止できる。また、良好な熱伝導性を有するので、ＥＬ素子の背面からの放熱特性を向上できる。更に、下電極基板２と同等の熱膨張係数を有している。
【００７４】
あるいは、封止層１の材料としてエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂は常温で硬化させることができるので、封止層１の形成時の熱で発光層４の組成比が変化するのを防止できる。
【００７５】
上記の実施形態では、下電極２０は画面の短辺方向（Ｙ軸方向）に沿って延在する例を示したが、画面の長辺方向（Ｘ軸方向）に沿って延在していても良い。この場合、上電極６は画面の短辺方向（Ｙ軸方向）に沿って延在することは言うまでもない。
【００７６】
また、上記の実施形態では発光層として無機蛍光体発光層を備えたＥＬ素子を例に説明したが、本発明の平板型表示素子はこれに限定されず、上電極と下電極とにより発光位置をアドレス指定する表示素子に広く適用できる。例えば、上電極と下電極との間にガス放電により発光する発光層を備えたプラズマ表示素子であってもよい。
【実施例１】
【００７７】
画面サイズが７インチでＱＶＧＡ表示を行うＥＬ素子の実施例を示す。
【００７８】
下電極基板２の絶縁層２７を形成するためのセラミックグリーンシートを以下のようにして作製した。
【００７９】
セラミック粉末と、ガラス粉末と、有機バインダーと、可塑剤と、溶媒とをボールミルで混合してスラリーを得た。セラミック粉末とガラス粉末の重量比は、７：３〜８：２とした。各成分は以下の通りである。
【００８０】
・セラミック粉末：アルミナ
・ガラス粉末：ガラスフリット（旭硝子株式会社のASF-1710）
・有機バインダー：ブチラール樹脂
・可塑剤：ジブチルフタレート
・溶媒：キシレン
上記スラリーをドクターブレード法により成膜し、乾燥させて、厚さ０．０５ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ９０ｍｍの帯状のセラミックグリーンシートを９６０枚得た（グリーンシートＡという）。
【００８１】
誘電体層３を形成するためのセラミックグリーンシートを以下のようにして作製した。
【００８２】
セラミック粉末と、ガラス粉末と、有機バインダーと、可塑剤と、溶媒とをボールミルで混合してスラリーを得た。セラミック粉末とガラス粉末の重量比は、７：３〜８：２とした。各成分は以下の通りである。
【００８３】
・セラミック粉末：チタン酸バリウム
・ガラス粉末：ガラスフリット（旭硝子株式会社のASF-1500）
・有機バインダー：ブチラール樹脂
・可塑剤：ジブチルフタレート
・溶媒：キシレン
上記スラリーをドクターブレード法により成膜し、乾燥させて、厚さ０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ９０ｍｍのセラミックグリーンシートを得た（グリーンシートＢという）。
【００８４】
下電極基板２の下電極２０となる９６０枚の導電性材料片２０ａを以下のようにして作製した。
【００８５】
厚さ０．１ｍｍの金属板（材質：銅）をプレス加工により幅３ｍｍ、長さ８７ｍｍに打ち抜いた。これを脱脂洗浄し、乾燥させ、真空（２×１０-3Ｐａ）中で９５０℃×２０分の熱処理を施してプレス加工歪みを除去した。
【００８６】
上記導電性材料片２０ａ上に上記グリーンシートＡを熱転写により積層してパーツを得た。このパーツを６０層積層し、熱圧着してブロックを得た。このブロックを４００℃×１時間で脱バインダー処理し、次いで９００℃×１時間で焼成した。その後、誘電体層３が積層される面を研磨した。このようなブロックを１６個作製した。絶縁層２７の厚さは０．０６ｍｍであった。
【００８７】
上記の各ブロックの研磨された面に上記グリーンシートＢを熱転写により積層し、４００℃×１時間で脱バインダー処理し、次いで８５０℃×１時間で焼成して、誘電体層３を形成した。次に、誘電体層３の上に、スパッタ法により厚さ０．３μｍのＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕからなる蛍光体層４を形成し、その上にスパッタ法により厚さ０．０５μｍのＡｌ2Ｏ3からなる上側絶縁層５を形成した。
【００８８】
このようにして得た１６個のブロックを平面上に並べて接合した。その後、上側絶縁層５上にスパッタ法により厚さ０．２μｍのインジウム−錫合金（ＩＴＯ）からなる上電極６を形成し、その上に赤、緑、青の各色に対応する色変換層を積層した。色変換層の赤、緑、青の繰り返しピッチは０．４８ｍｍとした。色変換層の上に透明封止層７としてガラス板を密着させて封着した。これによりＥＬ素子を製造できた。
【００８９】
得られたＥＬ素子に対して５０Ｈｚ、２２０Ｖの交流電圧を印加して画像表示したところ、均一な画像表示ができた。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の利用分野は特に制限はないが、高精細且つ大画面の無機ＥＬ素子として利用価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子の概略構成を示した分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子の概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子において、下電極基板を構成する下電極及び絶縁層と上電極との配置を示した分解斜視図である。
【図４】下電極基板の作製方法を、工程順に示した斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は下電極基板を構成するブロックの配置例を示した平面図、図５（Ｂ）は下電極基板を構成するブロックの別の配置例を示した平面図である。
【図６】図６（Ａ）は、本発明の別の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子において、下電極基板を構成する下電極及び絶縁層と上電極との配置を示した分解斜視図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の矢印６Ｂから見た下電極及び上電極の相対的位置関係を示した拡大側面図である。
【図７】本発明の更に別の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子において、下電極基板を構成する下電極の正面図である。
【図８】図８（Ａ）は、本発明の更に別の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子において、下電極基板を構成する下電極及び絶縁層と上電極との配置を示した分解斜視図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）における矢印８Ｂから見た絶縁層付き下電極の側面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  封止層
２  下電極基板
２０  下電極
２０ａ  導電性材料片
２０ｂ  貫通孔
２１  下電極端子
２２  凹部
２３  孔
２５  絶縁物
２７  絶縁層
２７ａ  絶縁性材料片
２７ｂ  貫通孔
２８  ガラスセラミック層
３  誘電体層
４  発光層
５  上側絶縁層
６  上電極
６ａ  上電極の側端
６１  上電極端子
７  透明封止層
８１  ピース
８１ａ  貫通孔
８２  ブロック
８２ａ  貫通孔
９  電界
【図１】
2006073252.tif 000003
【図２】
2006073252.tif 000004
【図３】
2006073252.tif 000005
【図４】
2006073252.tif 000006
【図５】
2006073252.tif 000007
【図６】
2006073252.tif 000008
【図７】
2006073252.tif 000009
【図８】
2006073252.tif 000010