(57)【要約】【課題】背面側の電極がガラス基板に埋め込まれて一体成形されていることにより、内部に段差がなく平坦な電極を備え、均一な画像表示ができ、コストの安いＥＬ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】対向する２つの電極(2,6)間に少なくとも発光層を含み、背面側の電極(2)は、表面にCr2O3等の酸化物被膜付きの金属シート(2)であり、その一部又は全部がガラス基板(1)に埋め込まれて一体成形されている。製法は、下金型(11)に表面に酸化物被膜付きの複数本の金属シート(2)を平行に配置し、その上にガラス板(1)又はガラス粉末をのせ、上から上金型(12)を圧接して加熱加圧し、ガラスを溶解して金属シート(2)の一部又は全部をガラス基板(1)に埋め込み一体成形し、得られた電極埋め込み基板(1)の上に少なくとも発光層(4)を含む発光体を形成し、その上に透明電極(6)と透明基板(7)を配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの電極間に少なくとも発光層を含むエレクトロルミネッセンス素子において、
前記２つの電極のうち背面側の平行電極は、表面に酸化被膜付きの金属シートであり、その一部又は全部がガラス基板に埋め込まれて一体成形されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記背面電極の厚さは０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲である請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記ガラス基板の厚さは０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲である請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記背面側の電極が埋め込まれたガラス基板と前記蛍光体層との間、及び前記蛍光体層の光取り出し側から選ばれる少なくとも一方に、さらに誘電体層を介在させた請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記背面側の電極が埋め込まれたガラス基板と前記誘電体層との間にさらに金属酸化物層を介在させた請求項４に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記金属シートは、ニッケル、クロム、鉄又はこれらの合金で構成される請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記酸化被膜は、Ｃｒ2Ｏ3，ＮｉＯ，ＭｎＯ2又はＭｇＯである請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
対向する２つの電極間に少なくとも発光層を含むエレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
前記２つの電極のうち背面側の電極は、下金型に表面酸化被膜付きの複数本の金属シートを平行に配置し、その上にガラス板又はガラス粉末をのせ、上から上金型を圧接して加熱加圧し、ガラスを溶解して前記金属シートの一部又は全部をガラス基板に埋め込み一体成形し、
得られた電極埋め込み基板の上に少なくとも発光層を含む発光体を形成し、その上に透明電極と透明基板を配置したことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【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エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子及び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なものとなっている。
【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。無機ＥＬでは半導体の無機蛍光体に電極を配置し、電圧印加により無機蛍光体の電子とホールの再結合又は励起子により発光するか、又は半導体中の加速された電子が発光中心に衝突し、発光中心となる原子又はイオンが励起され、それが元の状態に戻る際に発光するものである。無機ＥＬディスプレイとして、蛍光体発光層はスパッタなどの気相堆積法により形成し、その上と下を誘電体層により電気的に絶縁した構造とする。このようにＥＬ素子は、上下電極間に蛍光体層を挟み、前記蛍光体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】
従来、誘電体層を焼結させ誘電率を高めるために、例えば１０００℃前後での高温焼成が必要であった。そのため、ＥＬ素子の基板には耐熱性の高いセラミック材料が使用されていた。下電極（背面電極）は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もある（下記特許文献１〜４）。
【特許文献１】米国特許5,756,147号明細書
【特許文献２】特開2003-77677号公報
【特許文献３】特開平7-45368号公報
【特許文献４】特開平8-83686号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、アルミナ等のセラミックス基板は一般的に高価であり、さらにコストの安い基板が求められている。また、スクリーン印刷法では、電極の厚さ分だけ凹凸となり、その上に形成する層に変形を与える原因となる。すなわち、平行電極の場合、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。この凹凸模様は積層する層に転写され、蛍光体層の均一性にも影響を与える場合がある。
【０００６】
また、電極エッジ部において、その上に形成する誘電体層や蛍光体層の厚みが薄くなり、その部分で絶縁破壊を生じるといった問題がある。
【０００７】
本発明は前記従来の問題を解決するため、背面基板にガラス基板を使用し、平坦な電極を備えたＥＬ素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＥＬ素子は、対向する２つの電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ素子において、前記２つの電極のうち背面側の電極は、表面に酸化被膜付きの金属シートであり、その一部又は全部がガラス基板に埋め込まれて一体成形されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のＥＬ素子の製造方法は、対向する２つの電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ素子の製造方法において、前記２つの電極のうち背面側の電極は、下金型に表面酸化被膜付きの複数本の金属シートを平行に配置し、その上にガラス板又はガラス粉末をのせ、上から上金型を圧接して加熱加圧し、ガラスを溶解して前記金属シートの一部又は全部をガラス基板に埋め込み一体成形し、得られた電極埋め込み基板の上に少なくとも発光層を含む発光体を形成し、その上に透明電極と透明基板を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、背面側の電極が表面に酸化被膜付きの金属シートがガラス基板に埋め込まれて一体成形されていることにより、内部に段差がなく平坦な電極を備え、均一な画像表示ができ、絶縁破壊を防止した信頼性の高いかつコストの安いＥＬ素子及びその製造方法を提供できる。また、インジウム−錫酸化物合金（ＩＴＯ）に代表される透明電極や、厚み０．１μｍ以下のＣｒ，Ｎｉ，又はＰｔ等の薄膜金属層に比べて、本発明の金属シートは電気抵抗を小さくできるので、駆動電圧を下げて、駆動回路コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明はＥＬ素子の背面側の平行電極は、表面に酸化被膜付きの金属シートの一部又は全部がガラス基板に埋め込まれて一体成形されている。これにより、平坦な電極構造とすることができる。表面に酸化物被膜付きの金属シートであれば、高温にも耐えることができるからである。前記背面電極の厚さは０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。また、前記ガラス基板の厚さは０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００１２】
前記金属シートは、ニッケル、クロム、鉄又はこれらの合金で構成するのが好ましい。より具体的には、Ni(42)-Cr(6)-Fe(残)合金、FeNi(50),FeNi(42),Ni等を使用できる。前記酸化被膜は、Ｃｒ2Ｏ3，ＮｉＯ，ＭｎＯ2又はＭｇＯで構成するのが好ましい。この酸化被膜の好ましい厚さは０．０５〜５μｍの範囲である。
【００１３】
前記背面側の電極が埋め込まれたガラス基板と前記蛍光体層との間、及び前記蛍光体層の光取り出し側から選ばれる少なくとも一方に、さらに誘電体層を介在させてもよい。前記蛍光体層を効率よく発光させるためである。前記誘電体層は、ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＰｂＺｒＴｉＯ3，又はＢａＴａ2Ｏ6であることが好ましい。誘電体層の厚さは、５μｍ以上３００μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００１４】
前記背面側の電極が埋め込まれたガラス基板と前記誘電体層との間にさらに金属酸化物層を介在させてもよい。前記誘電体層の隙間を埋め、絶縁耐力を高めるためである。金属酸化物層としては、ＭｎＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ等を使用できる。金属酸化物層の厚さは０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００１５】
本発明の背面電極は、一例として、下金型に表面にＣｒ2Ｏ3被膜付きの複数本の金属シートを平行に配置し、その上にガラス板又はガラス粉末をのせ、上から上金型を圧接して加熱加圧し、ガラスを溶解して前記金属シートの一部又は全部をガラス基板に埋め込み一体成形して得られる。
【００１６】
（実施形態１）
以下図面を用いて説明する。
【００１７】
図１Ａ−Ｂに示すように、平面度のよい滑らかな表面を有するセラミック製下型１１（材質：Ａｌ2Ｏ3、表面粗度（Ｒａ）：０．２〜２μｍ）に、厚み０．１μｍのＣｒ2Ｏ3被膜を有する金属シート２を平行に配置した。金属シート２はNi(42)-Cr(6)-Fe(残)合金を湿潤水素雰囲気中で約１０６０℃の熱処理をすることにより得た。この合金はガラスとの密着性が高いことから好ましい。この合金の形状は、厚さが０．１ｍｍのシート状である。金属シート２の上にガラス板１をのせ、さらにセラミック製上型１２をかぶせて室温から９００℃まで３０分かけて加熱昇温し、２０００Ｎ／ｍ2の加圧力で圧縮し、ガラスを溶解させて金属シート２をガラス板１内に埋め込んだ。得られた成形物の断面図を図１Ｃに示す。金属シート２は幅が６０μｍ、厚さが０．１ｍｍで、全体がガラス板１内に埋め込まれていた。ガラス板１は厚さが１ｍｍ、縦２２ｃｍ、横３０ｃｍであった。これを背面基板にした。
【００１８】
次に、磁石を用いてガラス板１を一旦上に持ち上げ、下型１１の上に厚さが２０μｍの誘電体層（ＢａＴｉＯ3）３をフィルムから転写して置き、その上にガラス板１を配置した（図１Ｄ）。この状態で常温から４００℃まではバインダーを除去するために空気中で加熱し、それ以降は非酸化雰囲気のＮ2又はＡｒガス中で１０００℃まで昇温して焼成した。加圧力は５０ＭＮ／ｍ2とした。焼成後、室温まで２時間かけて徐冷した。このようにしてガラス板１の金属シート２の埋め込み側に誘電体層３を一体成形した（図１Ｅ）。
【００１９】
次に、誘電体層３の上に、スパッタ法により厚み０．６μｍのＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕからなる蛍光体層４を形成し（図１Ｆ）、その上にスパッタ法により厚み０．３μｍのＡｌ2Ｏ3からなる絶縁層５を形成し（図１Ｇ）、その上に厚み０．２μｍのインジウム−錫合金（ＩＴＯ）からなる透明電極６を形成した上ガラス板７を密着させて封着した（図１Ｈ）。これによりＥＬ素子が製造できた。
【００２０】
なお、上ガラス板７と透明電極６との間に色変換層を形成すればカラー表示が可能となる。
【００２１】
このＥＬ素子に対して、４００Ｈｚ、０．１Ａ、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。
【００２２】
（実施形態２）
実施形態１において、誘電体層の徐冷中に電界を加える以外は、実施形態１と同様に実施した。すなわち、誘電体層の徐冷中、１２０℃以上の温度から室温（２５℃）まで徐冷する際に、誘電体層に２０ｋＶ／ｃｍの電界をかけた。時間は０．５〜２時間とした。この結果、垂直（厚さ）方向の誘電率を３０００から４０００に向上できた。
【００２３】
（実施形態３）
実施形態１において、誘電体層の焼成条件を変える以外は、実施形態１と同様に実施した。すなわち、誘電体層の膜厚方向に２×１０7〜９．８×１０7Ｐａ（２００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2）、好ましくは５．９２×１０7〜９．８×１０7Ｐａ（６００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2）の範囲の加圧をかける。これにより、焼成温度を１０００℃未満にすることができ、金型精度の向上ができる。また、金型を安価なステンレス製にすることができる。さらに、誘電体層の空隙率が下がるので、誘電率を高くすることができる。
【００２４】
（実施形態４）
実施形態１において、誘電体層の焼成条件を変える以外は、実施形態１と同様に実施した。すなわち、誘電体層の昇温工程で、１００℃から２００℃までを８時間かけた。これにより、誘電体層から水分やバインダー成分の放出が緩和され、空隙率の増大が防止できた。
【００２５】
（実施形態５）
実施形態１において、誘電体層の隙間を金属酸化物層で埋めた以外は、実施形態１と同様に実施した。図２Ａに示すように、金属シート２が埋め込まれたガラス板１（図１Ｃと同一物）を準備し、これの金属シート２の埋め込み側にＭｎＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯ等からなる金属酸化物層８を厚さ０．１〜５μｍの範囲で形成する。その後、誘電体層３を形成する（図２Ｂ）。これにより、誘電体層の隙間を金属酸化物層で埋めることができ、絶縁耐力を向上できる。
【００２６】
別の埋め込み層としては、例えば水酸化マグネシウム［Ｍｇ（ＯＨ）2］をコーティングし、加熱焼結させると、約３３０℃から熱分解が始まり、４００℃で完全に分解してＭｇＯになる。ＭｇＯは水分の引き寄せ効果があり、蛍光体の水分を吸着する作用がある。水分があると蛍光体は組成変化し、輝度が下がるが、ＭｇＯはゲッターの作用効果があるので、蛍光体を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】Ａ−Ｈは本発明の実施形態１におけるＥＬ素子の製造工程を示す断面図。
【図２】Ａ−Ｂは本発明の実施形態５におけるＥＬ素子の製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１  ガラス板
２  金属シート
３  誘電体層
４  蛍光体層
５  絶縁層
６  透明電極
７  上ガラス
８  金属酸化物層
１１  下金型
１２  上金型
【図１】
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【図２】
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