(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジルコニアを主成分とし、酸化イットリウムを副成分として含む電気絶縁性の基板を準備する工程と、
前記基板上に電極層と誘電体層とを、厚膜法により積層し、１０００℃以上１４００℃未満の温度で焼成する工程と、
気相堆積法により前記誘電体層の上に発光体層を形成する工程と、
前記発光体層の上に透明電極層を形成する工程と、
を有するエレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項２】
前記誘電体層が、チタン酸バリウムを主成分とするセラミック焼結体で構成される請求項１に記載のエレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合基板、エレクトロルミネセンス素子および複合基板の製造方法に関する。
【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。エレクトロルミネセンス素子には、粉末蛍光体を有機物や琺瑯に分散させ、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。
【０００３】
分散型エレクトロルミネセンス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、薄膜型エレクトロルミネセンス素子は、高輝度、長寿命という特性をもち、エレクトロルミネセンス素子の実用範囲を大きく広げた。
【０００４】
従来、薄膜型エレクトロルミネセンス素子において、基板としてガラスを用い、かつ基板に接する電極をＩＴＯなどの透明電極層とし、蛍光体層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（たとえば特公昭６２−４０８３６号公報）。しかし近年、基板として電気絶縁性のセラミック基板を用い、薄膜絶縁層のかわりに厚膜誘電体層を用いた素子の開発が報告された（特開平７−５０１９７号公報、特開平７−４４０７２号公報）。
【０００５】
この素子の基本的な構造は、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、透明電極層は上部に設けられている。この素子の特徴として、厚膜誘電体を絶縁層として用いているので、絶縁破壊に強く、高い信頼性と、高い製造時の歩留まりとを得ることができる。また、通常のガラス基板を用いた場合には、せいぜい６００℃程度以下の温度で蛍光層の熱処理を行わなければならなかったのを、セラミック基板と厚膜誘電体層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、発光体層中の結晶欠陥を減らし、高い発光特性を得ることができる。
【０００６】
このように厚膜誘電体を絶縁層として用いるエレクトロルミネセンス素子において、絶縁性基板としては、アルミナ基板が一般的であった（たとえば特開昭６３−２８４７９４号公報、特開昭６３−２５７１９８号公報）。しかしながら、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体を、従来のアルミナ基板上に厚膜法により形成して焼成すると、誘電体の焼結する温度以下で誘電体と基板とが反応するために、チタン酸バリウム系誘電体が持つ優れた電気特性を利用することができなかった。そのため、従来では、鉛を含む誘電材料が検討されてきたが、鉛を含む材料を用いる場合には、その製造設備および廃品回収に際して、特別な配慮が必要であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特にチタン酸バリウム系誘電体層であっても焼成時に基板と反応せず、誘電率、絶縁抵抗、耐電圧および信頼性などの特性に優れた誘電体層を持ち、十分に高い発光特性を持つエレクトロルミネセンス素子を作り込むことが可能な複合基板およびその製造方法と、その複合素子を用いた発光素子とを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る複合基板は、
ジルコニアを主成分とする電気絶縁性の基板と、
前記基板上に形成された電極層と、
前記電極層の上に形成された誘電体層と、を有する。
【０００９】
本発明に係るエレクトロルミネセンス素子（以下、ＥＬ素子とも言う）は、
ジルコニアを主成分とする電気絶縁性の基板と、
前記基板上に形成された電極層と、
前記電極層の上に形成されたセラミック焼結体で構成される誘電体層と、
前記誘電体層の上に形成された発光体層と、
前記発光体層の上に形成された透明電極層とを有する。
前記発光体層と透明電極層との間には、絶縁層を介在させても良い。
【００１０】
本発明に係る複合基板の製造方法は、
ジルコニアを主成分とする電気絶縁性の基板を準備する工程と、
前記基板上に電極層と誘電体層とを、厚膜法により積層し、焼成する工程と、を有する。前記ジルコニアを主成分とする電気絶縁性の基板も、厚膜法により形成されることが好ましい。前記厚膜法としては、たとえばシート法または印刷法が例示される。
【００１１】
本発明において、ジルコニアを主成分とする電気絶縁性の基板としては、特に限定されないが、基板の全重量に対して、ジルコニアを好ましくは７０重量％以上含むものが好ましい。
【００１２】
本発明において、チタン酸バリウムは、組成式Ｂａｍ  ＴｉＯ２＋ｍ  で表され、前記組成式中のｍが０．９≦ｍ≦１．１であり、０．９５≦ｍ≦１．０５であることがより好ましい。
【００１３】
前記誘電体層としては、特に限定されないが、チタン酸バリウムを主成分とするセラミック焼結体で構成されることが好ましい。
【００１４】
前記誘電体層が、ＳｉＯ２  、ＭＯ（ただし、ＭＯは、Ｂａ、Ｃａ、ＳｒおよびＭｇから選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物）、Ｌｉ２  ＯおよびＢ２  Ｏ３  から選ばれる少なくとも１種以上を含むことが好ましい。また、前記誘電体層は、酸化マンガン、酸化イットリウム、酸化タングステン、酸化ジルコニウムおよび酸化バナジウムから選ばれる少なくとも１種以上を含んでも良い。
【００１５】
本発明において、焼成温度は、特に限定されないが、好ましくは１０００℃以上１４００℃未満、さらに好ましくは１２００℃以上１３５０℃以下である。
【００１６】
【作用および効果】
チタン酸バリウム（以下、単にＢａＴｉＯ３  とも言う）は、高誘電率材料として一般によく知られており、誘電率、絶縁耐圧が高く、安価でもあるという理由で広くキャパシター材料として用いられている。
【００１７】
しかし、ＢａＴｉＯ３  は、その優れた電気特性を生かすためには、高い焼成温度が必要である。そのためＢａＴｉＯ３  系材料を、従来のアルミナ基板などのセラミック基板上に厚膜形成して焼成を行うと、誘電体層と基板が反応し、誘電体層の電気特性が劣化すると共に、反りなどの基板の変形が生じるなどの問題が生じていた。
【００１８】
本発明者等は、セラミック基板を、ジルコニアを主成分とする電気絶縁性の基板で構成することで、ＢａＴｉＯ３  系材料を誘電体層として用いても、セラミック基板との反応がなく、基板に反りなどの変形を生じさせることなく、高い誘電率、絶縁抵抗、耐電圧、高信頼性を有する誘電体層付きのＥＬ素子用複合基板を作製することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１９】
本発明においては、上記複合基板の誘電体層が、優れた電気特性を有すると共に、焼成により十分に緻密化されているために、エレクトロルミネセンス素子において、発光輝度の向上を図ることが可能となる。
【００２０】
本発明の複合基板は、その上に、発光体層、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／厚膜混成ＥＬ素子とすることができる。特に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体層を形成した後に加熱処理を行うような薄膜／厚膜混成ＥＬ素子にも適している。
【００２１】
本発明の複合基板を用いて薄膜／厚膜混成ＥＬ素子を得るには、誘電体層上に発光体層／他の絶縁層（誘電体層）／他の電極層の順で形成すればよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明に係るエレクトロルミネセンス素子の要部断面図である。
本発明の実施形態に係るエレクトロルミネセンス素子（ＥＬ素子）２は、複合基板１０を有する。複合基板１０は、電気絶縁性の基板４と、この基板４上に形成された内部電極層６と、内部電極層６の上に形成され、チタン酸バリウムを主成分とするセラミック焼結体で構成される誘電体層８とを有する。複合基板１０における誘電体層８の上には、発光体層１２が形成してあり、この発光体層１２の上には、絶縁層１４を介して透明電極層１６が形成してある。なお、絶縁層１４は省略しても良い。
【００２３】
基板４
基板４は、電気絶縁性を有する材料で構成され、本実施形態では、ジルコニア（ＺｒＯ２  ）を主成分とする基板で構成される。基板４中には、副成分として、酸化イットリウム（Ｙ２  Ｏ３  ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）など、ＺｒＯ２  以外の成分が、１０重量％以下の範囲で、含まれていても良い。
【００２４】
基板の厚みとしては、通常、０．１〜１０ｍｍ、好ましくは０．５〜５ｍｍ、さらに好ましくは０．８〜３ｍｍ程度である。
【００２５】
内部電極層６
内部電極層６としては、特に限定されないが、たとえばＭｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ等の１種または２種以上の卑金属、Ｎｉ−Ｃｕ，Ｎｉ−Ｍｎ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｏ，Ｎｉ−Ａｌなどの卑金属合金など、または、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，ＩｒおよびＰｄの１種または２種以上の貴金属、またはＡｇ−Ｐｄ，Ａｕ−Ａｇなどの貴金属合金などで構成される。
電極層には、ガラスフリットを含有していてもよい。下地となる基板４との接着性を高めることができる。
【００２６】
電極層用の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、上記基板と同様である。さらに、電極層用ペースト中には、必要に応じて各種分散剤、可塑剤、絶縁体等の添加物が含有されていてもよい。これらの総含有量は、１重量％以下であることが好ましい。
【００２７】
内部電極層６の膜厚としては、通常、０．５〜５μｍ、好ましくは１〜３μｍ程度である。
内部電極層６は、基板４の表面に、たとえば所定間隔のストライプ状パターンなどの所定パターンで、スクリーン印刷法などの厚膜法により形成される。
【００２８】
誘電体層８
誘電体層８は、ＢａＴｉＯ３  を主成分とする高誘電率セラミック焼結体で構成してあり、この焼結体中には、ＳｉＯ２  、ＭＯ（ただし、ＭＯは、Ｂａ、Ｃａ、ＳｒおよびＭｇから選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物）、Ｌｉ２  ＯおよびＢ２  Ｏ３  から選ばれる少なくとも１種を含む副成分を含ませても良い。
【００２９】
また、誘電体層８中に含ませることができるその他の副成分として、酸化マンガン（ＭｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２  Ｏ３  ）、酸化タングステン（ＷＯ３  ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２  ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２  Ｏ５  ）、酸化バナジウム（Ｖ２  Ｏ５  ）および酸化コバルト（Ｃｏ２  Ｏ３  ）のうち１種以上を例示することができる。
【００３０】
これらの副成分の含有量は、ＢａＴｉＯ３  を１００モルとした場合に、好ましくは０．０５〜５モル、さらに好ましくは０．１〜３モル、特に好ましくは０．５〜２モルである。副成分の添加量が少なすぎると、信頼性が低下する傾向にあり、多すぎると、誘電率が下がる傾向にある。なお、誘電体層８には、さらにその他の成分が、不純物として、１重量％以下の割合で含まれていても、誘電体層の特性には何ら影響はない。
【００３１】
誘電体層８は、粉末状の誘電材料を原料として作製された誘電体ペーストを、内部電極層６と同様に、スクリーン印刷法などの厚膜法により印刷することにより形成される。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、これを内部電極６上に積層圧着してもよい（シート法）。さらには、誘電体のグリーンシート（誘電体層８）上に内部電極層６を印刷し、これを、基板４上に圧着してもよい。
【００３２】
誘電体層８は、内部電極層６と共に、基板４の上で同時に焼成される。焼成温度は、１０００℃以上１４００℃未満、好ましくは１２００℃以上１３５０℃以下の温度である。
誘電体層８の厚みは、製造上の問題から２〜３μｍ以上が必要である。しかし、誘電体層８が厚すぎると、静電容量が減少し発光体層１２への印加電圧が減少するのみならず、内部電界の拡がりにより、表示素子とした場合に像がにじんだり、クロストークが発生する可能性がある。そこで、誘電体層８の厚みは、３００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、５〜１００μｍである。
【００３３】
発光体層１２
発光体層１２の材料としては、例えば、月刊ディスプレイ  ’９８  ４月号  最近のディスプレイの技術動向（田中省作の著作）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：ＴｂＳ，ＺｎＳ：ＴｂＦ等、青色発光を得るための材料として、ＳｒＳ：Ｃｅ，（ＳｒＳ：Ｃｅ／ＺｎＳ），ＣａＧａ２  Ｓ４  ：Ｃｅ，Ｓｒ２  Ｇａ２  Ｓ４  ：Ｃｅ等を挙げることができる。
また、白色発光を得るものとして、ＳｒＳ：Ｃｅ／ＺｎＳ：Ｍｎ多層膜等が知られている。
【００３４】
これらのなかでも、ＩＤＷ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ）’９７  Ｘ．Ｗｕ  ”Ｍｕｌｔｉｃｏｌｏｒ  Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｈｙｂｒｉｄ−ＥＬ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ”  ｐ５９３ｔｏ  ５９６  で検討されている、ＳｒＳ：Ｃｅの青色発光体層を有するＥＬ素子に、本発明の複合基板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。
【００３５】
発光体層の膜厚としては、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１００〜１０００ｎｍ、特に１５０〜９００ｎｍ程度である。
【００３６】
発光体層１２の形成方法は、気相堆積法などの薄膜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。
【００３７】
また、特に上記ＩＤＷに記載されているように、ＳｒＳ：Ｃｅの発光体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、高純度の発光体層を得ることができる。
【００３８】
発光体層の形成後、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、誘電体層、発光体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、発光体層、絶縁層、あるいはこれに透明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、好ましくは６００〜基板の焼結温度、処理時間は１０〜６００分、特に３０〜１８０分程度である。アニール処理時の雰囲気としては、Ｎ２  ，Ａｒ，ＨｅまたはＮ２  中にＯ２  が０．１％以下の雰囲気が好ましい。
【００３９】
絶縁層１４
発光体層１２上に形成される絶縁層は、その抵抗率として、１０８  Ω・ｃｍ以上、特に１０１０〜１０１８Ω・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、その比誘電率εとしては、好ましくはε＝３〜１０００程度である。
【００４０】
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（Ｓｉ３  Ｎ４  ）、酸化タンタル（Ｔａ２  Ｏ５  ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３  ）、酸化イットリウム（Ｙ２  Ｏ３  ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３  ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３  ）、ジルコニア（ＺｒＯ２  ）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ２  Ｏ６  ）等を挙げることができる。
【００４１】
これらの材料で絶縁層１４を形成する方法としては、上記発光体層１２と同様である。この場合の絶縁層１４の膜厚としては、好ましくは５０〜１０００ｎｍ、特に１００〜９００ｎｍ程度である。
【００４２】
透明電極層１６
透明電極層１６としては、特に限定されないが、ＩＴＯ（異種添加物としてスズをドープしたインジウム酸化物）膜；ＳnＯ２  膜；ＳｂおよびＦをドープしたＳｎＯ２  膜；Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＦをドープしたＺｎＯなどを例示することができる。なお、透明電極層１６としては、必ずしも完全に透明である必要はなく、半透明であっても良い。このような観点からは、透明電極層１６は、金属膜の膜厚を調整して光透過率を高めた電極層であっても良い。
【００４３】
透明電極層１６のパターンは、特に限定されないが、たとえばストライプ状の内部電極層６に対して略直角な方向にストライプ状であっても良い。ストライプ状の透明電極層１６とストライプ状の内部電極層６との交差部に対応する発光体層１２が、選択的されて発光することにより、透明電極側から見て、何らかの表示が成される。透明電極層１６のパターン加工は、たとえばフォトリソグラフィにより行うことができる。
【００４４】
その他の構成
なお、上記例では、単一発光体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、膜厚方向に発光体層を複数積層してもよいし、マトリクス状にそれぞれ種類の異なる発光体層（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よい。
【００４５】
本発明の薄膜ＥＬ素子は、焼成により得られる複合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体層も容易に得られ、しかも、発光体層が形成される絶縁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、製造コストを低く押さえることができる。そして、発光層の高温熱処理が可能なことから、効率のよい、高輝度の青色発光が得られる。
【００４６】
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良いが、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。
【００４７】
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、素子の耐光性・表示のコントラストも向上する。
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。
【００４８】
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、光吸収材料の三つから形成される。
【００４９】
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。
【００５０】
バインダーは、基本的に蛍光を消光しないような材料を選べば良く、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。また、基板上に透明電極と接する状態で形成される場合、透明電極層（ＩＴＯ）に対してダメージを受けないような材料が好ましい。
【００５１】
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良い。
本発明の薄膜ＥＬ素子は、通常、パルス駆動または交流駆動され、その印加電圧は、５０〜２００Ｖ程度である。
【００５２】
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。
【００５３】
複合基板１０の製造方法
まず、基板４の表面に、厚膜法により、内部電極層６を形成するための導電性ペーストと、誘電体層８を形成するための誘電体ペーストを印刷する。その後、脱バインダ処理および焼成処理を行う。
【００５４】
焼成前に行う脱バインダ処理の条件は、通常のものであってよいが、特に下記の条件で行うことが好ましい。
昇温速度：５〜３００℃／時間、特に１０〜１００℃／時間、
保持温度：２００〜７００℃、特に３００〜６００℃、
温度保持時間：０．５〜２４時間、特に５〜２０時間、
雰囲気：空気中。
【００５５】
焼成時の雰囲気は、電極層用ペースト中の導電材の種類に応じて適宜決定すればよい。たとえば電極層をニッケルなどの卑金属で構成する場合には、還元性雰囲気で行い、Ｐｄなどの貴金属を用いる場合には、空気中で行う。
焼成時の保持温度は、たとえば１０００℃以上１４００℃未満、好ましくは１２００〜１３００℃とする。保持温度が低すぎると緻密化が不十分であり、高すぎると、基板と誘電体が反応してしまう。また、焼成時の温度保持時間は、０．５〜８時間、特に１〜３時間が好ましい。
以上のようにして、図１に示す複合基板１０を得ることができる。
【００５６】
【実施例】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
実施例１
まず、ジルコニア製基板４を準備した。ＺｒＯ２  から成る粉末１００モルに対して、３モルのＹ２  Ｏ３  を添加して原料粉末とし、この原料粉末に、有機バインダーを適当量加えてスラリーとした。このスラリーを、ドクターブレード法により、厚さ２０μｍ程度でフィルム上に塗布し、厚膜シートとした。この厚膜シートを、１〜１．５mmの厚さとなるように積層および熱圧着し、基板原料とした。この基板原料を１３７５℃にて、空気中で焼成することにより、ジルコニア製基板４を得た。この基板４の厚みは１mmであった。
【００５７】
このようにして得られた基板４の上に、Ｐｄ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、スクリーン印刷し、１１０℃で数分間乾燥を行った。
【００５８】
これとは別に、ＢａＴｉＯ３  粉末を１００モルとして、０．２モルのＭｇＯと、１．９モルのＭｎＯと、２．１モルのＹ２  Ｏ３  と、０．１モルのＶ２  Ｏ５  と、３モルの（Ｂａ，Ｃａ）ＳｉＯ３  を添加し、水中で混合した後、乾燥して原料粉末を得た。この原料粉末を、エチルセルロースとα−ターピネオールで構成されるバインダーと混合し、誘電体ペーストを作製した。
作製した誘電体ペーストを、前記の電極パターンを印刷した基板上に、３０μｍの厚さとなるように印刷し、乾燥を行った後、１２７０゜Cにて２時間焼成を行い、複合基板１０を作製した。焼成後の誘電体層８の厚みは２０μｍであった。
【００５９】
次に、この複合基板１０の誘電体層８の表面に、発光体層１２を形成した。発光体層１２は、複合基板を６００゜Cに加熱した状態で、ＭｎをドープしたＺｎＳ薄膜を、厚さ０．７μｍとなるように、ＺｎＳ雰囲気中でエレクトロンビーム蒸着法により形成した。その後、発光体層１２の表面に、絶縁層１４として、Ｓｉ３  Ｎ４  薄膜を、スパッタリング法により、０．２μｍの厚みで形成し、その後、透明電極１６として、ＩＴＯ薄膜を、Ａｒ＋Ｏ２  雰囲気中でスパッタリング法により０．３μｍの厚みで形成し、ＥＬ素子を得た。
以上のようにして作製した複合基板１０上の誘電体層８の電気特性および開孔率と、複合基板の焼成後の変形度合いと、この複合基板１０を用いて作製したＥＬ素子の発光特性を、表１に示す。
【００６０】
【表１】
0004476412.tif 000002
【００６１】
（電気特性の測定方法）
なお、誘電体層８の電気特性は、ＥＬ素子用複合基板とは別の試験用複合基板を用いて行った。試験用複合基板は、複合基板１０における誘電体層８の表面に発光体層１２を形成する代わりに、焼成前の誘電体層８の表面に、Ｐｄ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、内部電極層６のストライプ状パターンに直交するように印刷して乾燥を行った後に、前記の温度で焼成を行うことにより製造した。
【００６２】
誘電体層８の電気特性は、ＬＣＲメータを用いて１ＫＨｚ、１Ｖｒｍｓの条件下における静電容量及び誘電損失（ｔａｎδ）を測定し、得られた静電容量、電極寸法および電極間距離から、比誘電率（εｒ）を算出して求めた。また、絶縁抵抗の測定は、ＨＲメータを用い、５０Ｖの電圧を印加した１分後の抵抗値を測定した。
【００６３】
（開孔率の測定方法）
また、誘電体層８の内部空孔に起因する層表面の開孔の開孔率は、誘電体層表面を電子顕微鏡にて観察し、単位面積当たりの開孔の面積比（％）を算出して求めた。この誘電体層表面の開孔は、発光面積の減少による発光輝度の低下を導くため、開孔率は少ないほど好ましい。
【００６４】
（基板の変形度合いの測定方法）
さらに、焼成後の複合基板の変形度合いは、次のようにして評価した。すなわち、厚さ１mmで２．５ｃｍ×２．５ｃｍ角の複合基板を準備し、これを定盤上に起き、複合基板の浮きが定盤上で０．２mm以下のものを、変形無しとし、０．２mmよりも大きいものを変形有りとした。
【００６５】
（発光輝度の測定方法）
さらにまた、ＥＬ素子の発光輝度は、ＥＬ素子に２１０Ｖの電圧を印加し、透明電極層１６に対して接触して色彩輝度計（ＴＯＰＣＯＮ社製の製品番号ＢＭ−５Ａ）を置き測定した。
【００６６】
実施例２
焼成温度を１３００℃にした以外は、実施例１と同様にして、複合基板、試験用複合基板、ＥＬ素子を作成し、同様な試験を行った。結果を表１に示す。
【００６７】
実施例３
誘電体層の厚みを１８μｍとし、焼成温度を１３４０℃にした以外は、実施例１と同様にして、複合基板、試験用複合基板、ＥＬ素子を作成し、同様な試験を行った。結果を表１に示す。
【００６８】
比較例１
電気絶縁基板として、厚み１mmのアルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）基板を用い、焼成温度を１１５０℃とし、誘電体層の厚みを３０μｍとした以外は、実施例１と同様にして、複合基板、試験用複合基板、ＥＬ素子を作成し、同様な試験を行った。結果を表１に示す。
表１に示すように、誘電体層が未焼結となり、所望の電気特性が得られず、ＥＬ素子の発光ができなかった。
【００６９】
比較例２
電気絶縁基板として、厚み１mmのアルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）基板を用い、焼成温度を１１５０℃とし、誘電体層の厚みを２５μｍとした以外は、実施例１と同様にして、複合基板、試験用複合基板、ＥＬ素子を作成し、同様な試験を行った。結果を表１に示す。
表１に示すように、基板の変形はなかったが、誘電体層の開孔率が大きく、ＥＬ素子の発光ができなかった。
【００７０】
比較例３
電気絶縁基板として、厚み１mmのアルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）基板を用い、誘電体層の厚みを２２μｍとした以外は、実施例１と同様にして、複合基板、試験用複合基板、ＥＬ素子を作成し、同様な試験を行った。結果を表１に示す。
表１に示すように、基板の変形が観察され、ＥＬ素子の発光ができなかった。
【００７１】
比較例４
電気絶縁基板として、厚み１mmのLi-Si-Al結晶化ガラス製基板を用い、焼成温度を１１００℃とし、誘電体層の厚みを２０μｍとした以外は、実施例１と同様にして、複合基板、試験用複合基板、ＥＬ素子を作成し、同様な試験を行った。結果を表１に示す。
表１に示すように、基板の変形が観察され、ＥＬ素子の発光ができなかった。
【００７２】
評価
表１に示すように、比較例に示すように、アルミナ基板またはLi-Si-Al結晶化ガラス製基板を用いた場合には、誘電体が焼結する温度で焼成しようとすると、基板と誘電体との反応が著しく、基板が変形して大きく反ってしまう。また、比較例では、誘電体層の緻密化が困難であると共に、開孔率が大きく、しかも十分な誘電特性を得ることができないため、ＥＬ素子の発光が困難であった。
【００７３】
これに対して、実施例では、ジルコニア基板を用いているため、基板の変形をもたらすような反応無しに、誘電体層を焼結させることができ、十分な誘電特性を得ることができることが確認できた。また、実施例では、誘電体層が十分に緻密化され、開孔率が小さいことが確認できた。また、ＥＬ素子として、高い発光輝度を得ることができることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明に係るエレクトロルミネセンス素子の要部断面図である。
【符号の説明】
２…  エレクトロルミネセンス素子（ＥＬ素子）
４…  基板
６…  内部電極層
８…  誘電体層
１０…  複合基板
１２…  発光体層
１４…  絶縁層
１６…  透明電極層
【図１】
0004476412.tif 000003